移動する燃焼室

アペックスシールの話やエンジンブローの話をするときに避けて通れない話・・・今回はレシプロエンジンとロータリーエンジンの燃焼室の違いです。

アペックスシールの移動距離については前回書いた通りですが，シールの消耗を語るのに，ただ単に移動距離の話だけで終わらせてはいけません。



２．移動する燃焼室
これもレシプロと大きく異なる点です。
燃焼室が移動するということで，レシプロにはなかった問題点が出てきます。

まずは熱の問題です。
レシプロでは吸気，圧縮，燃焼，排気の行程が同じ場所で行われます。
圧縮や燃焼で熱が発生しても混合気を吸気することによる冷却作用で冷やされるため，大きな熱の偏りは生じにくいと考えられます。
ロータリーでは運転席側からエンジンを見た場合，吸気はハウジングの左上で始まり上方からやや右寄りにかけて，圧縮は上方から右で，燃焼は右から始まり下に向かって，排気は下から左にかけてと，燃焼室が大きく移動しています。
つまり，ハウジング側から見ると絶えず同じ場所で同じ行程が行われているということになります。
当然，圧縮による熱，燃焼による熱が発生しますので，右側の点火プラグ付近が最も高熱に曝されます。
ですので，冷却水もまずはここから冷却するようになっています。
上下に分けて考えてみても，上は混合気が入ってきますので，それによる冷却効果が期待できるのに対して，下は燃焼に伴う反応熱や燃焼ガスの熱に曝されますので，熱の入り方が全く違います。

そして内部の気体の不均一さの問題があります。
絶えず形を変えながら移動していますので，気体の圧の不均一さ，気体の温度の不均一さ，混合気としての空燃比の不均一さなどが生じます。
それはすなわち，燃焼においても不均一さを生じるということを意味しています。
その解決策の一つがマルチプラグ方式です。
純正でも２プラグ，レースエンジンなら３プラグなど，しかも点火タイミングを変えて点火します。

さらに，アペックスシールとの関係でこれを考えた場合の違いがあります。
レシプロではピストンリングは常にシリンダー内面に対して垂直に接しており，そこで往復運動をしています。
その運動はストローク長とコンロッド長を定数としクランク角を変数とする往復運動として式で近似して表すことができます。
サインカーブを思い浮かべてみればいいと思います。
ちょっと変形させますけど。
そして燃焼が起こるのは燃焼室側の１面だけで，壊れてない限りは裏側では決して燃焼は起こりません。
ロータリーではハウジング内面に沿ってトロコイド曲線上を運動します。
その時にアペックスシールとハウジングとの接し方が垂直になるのはほんの数回だけで，ほとんどは斜めに接しています。
しかも運動方向は１方向だけで，逆回転することはありません。
そして，燃焼はシールのどちらの面でも起こります。
もう一つ，ペリフェラルポートがあるエンジンでは，アペックスシールはまさにこのポート上を通過します。
普通に考えて，これって大問題ですよねｗ
これを避けようとするとサイド排気になるのですが・・・それはそれでまた新たな問題が発生します。
それはまた別の機会に。

このように，長い運動曲線の中で，場所によってアペックスシールにかかるストレスは大きく変化しているという問題点があります。

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元画像はコチラ。