이후
로터리 엔진 =
RX-7
이란 공식이 생기게 되고요. 2012년 RX-8이 마지막으로 생산될 때까지 말입니다.
실린더와 피스톤으로 구성되어있던 기존의 엔진 형태에서 벗어나 챔버와 로터로 구성된 간단한 구조로 이루어져 있고,
피스톤의 왕복운동을 회전운동으로 변환하기 위한 크랭크 샤프트와 커넥팅로드가 없는 대신 메인샤프트와 유성기어가 있습니다.
로터가 회전하면서 3 챔버에서 흡입과 파워, 배기 스트로크가 발생하죠. 2개의 점화플러그에서 스파크가 일어나는 모습도 보이고요.
2개의 로터가 있어 6개의 사이클이 동시에 일어납니다. (로터 1회전에 폭발 3회, 출력축 3회전)
이러한 연소 시스템은 4행정 사이클 기관에 비해 약 2배의 출력 이점이 있습니다.
1,300cc 엔진으로 255에서 280마력까지 뽑아냅니다.
그리고 수직왕복운동이 없어 저진동에다가 RPM 한계도 9,000 이상까지 끌어올릴 수 있죠. (심지어 10,500 RPM까지)
가볍고 부피도 크게 안 나가는데다가
플라이휠이 연결되어 있는 메인샤프트(eccentric shaft)만 길게 깎으면 로터와 하우징을 3, 4개... 이렇게 추가할 수도 있습니다.
(설계의 확장성)
플라이휠은 로터의 파워를 받아 트랜스미션과 연결시키죠.
흡입된 공기는 터보차저를 거치고 인터쿨러를 통과, 흡입 매니폴드를 통해 2개의 로터 하우징으로 유입됩니다.
연소 후 배기 가스는 배기 매니폴드를 통해 터보차저를 거치고 테일 파이프를 통해 배출되고요.
(배기가스 문제로 RX-8 부터는 자연흡기로 돌아서죠.)
물론 단점도 많습니다. 2012년 이후 마쯔다 마저도 손을 놓은 이유죠.
(그동안 로터리 엔진에 '집착'을 보여준 마쯔다를 보면 물론 언제든 다시 컴백할 가능성은 있지만요.)
구조적인 비효율적 문제는 발생합니다.
연소실에서 면적대 부피비를 보면 피스톤-실린더 엔진에 비해 열효율이 떨어지고 열손실이 발생합니다. 압축비도 낮아지고요.
(저연비를 해결하기 어려운 점이죠.)
*Surface/Volume 비율, 연소실의 표면적이 높으면 이를 통한 열손실이 많아 엔진의 효율이 줄어듬.
원통실린더+반구형으로 S/V비가 작은 피스톤 왕복엔진보다 평면이 많은 로터리 엔진이 불리함.
챔버 내 밀폐성도 떨어지고.
연소되지 않은 연료를 이어지는 사이클을 통해 쓸 수 있긴 하지만요. (점화플러그도 2개가 달려있죠.)
밸브가 없어 엔진브레이크 효과가 적다는 점도 있고
게다가 설계자체가 엔진오일을 흡입, 로터와의 마찰이 심한 연소실의 윤활에 쓰입니다.
오일 내의 유황이나 미연소 재(Ash)가 촉매변환장치를 망가뜨릴 수도 있죠.
쿨링재킷이 들어있지만 흡입 부분(top)과 연소를 거친 뒤의 배기 부분(bottom)의 온도차... 기밀을 유지하기 어려워지는 이유입니다.
보다 자세한 내용은 아래 링크를 참조하시면 될 거 같습니다.
반켈 엔진 - 나무위키 - namu.wiki
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아펙스씰의 빠른 마모를 비롯한 내구성 문제 : 하지만 구조상 기밀상태가 중요할 수 밖에 없는데, 아이러니하게도 이 기밀상태를 유지하기가 힘들다. 따라서 피스톤 역할인 삼각형상의 로터의 끝부분에는 실링을 위해 패드와 장력이 강한 스프링
이 장착되어 있다. 스프링의 장력으로 패드를 밀어내서 기밀성을 확보했기 때문에, 이로 인해 장기간 사용 시 이 기밀을 유지하는 부분이 마모될 뿐더러, 실린더 역할을 하는
챔버의 내벽을 마모시켜 성능이 점점 저하된다
. 마쓰다에서는 이 문제를 악마의 발톱이라고 표현했다. 이 경우 이 부품을 새 부품으로 교환해 주는 리빌트를 하거나, 심한 경우 아예 엔진을 새 걸로 얹어야 하게 되어
엄청난 유지비
가 문제시 되었다. 예를 들면 90년대 모델인 RX-7의 엔진 리빌트 주기는 피스톤-실린더 방식의 엔진에 비해 매우 짧은 것으로 악명 높았다. 대략 6만~9만 km 선. 그래도 북미나 일본에서는 70~80년대의 로터리 차량들도 계속 정비를 거쳐 주행하는 매니아들이 적게나마 존재한다. 반대로 낮은 내구성과 그에 따른 유지비에 질린 유저들은 튜닝 노하우가 많은 타사 4~6기통 엔진이나 쉐보레 V8 OHV 엔진을 스왑해서 타고 다는 경우도 있다. 또 피스톤 엔진과 달리 사실상 연소실을 식히는 단계가 없기 때문에 열과 부하가 많이 발생하여 내구성이나 일상에서의 사용에 있어서 문제가 되기도 했다. 특히 유온상승이 굉장히 심해 터보를 단 RX-7은 장기전이 될수록 터보의 성능이 저하되는 문제가 있었다.
현재는 작은 크기로 고출력을 요하는 분야에 많이 쓰이고 있습니다. 주로 경비행기나 초소형 원동기에 많이 장착되는데요.
예를 들면 인도의 DRDO(Defence Research and Development Organisation)사와 NAL(National Aerospace Laboratories)사가 소형 무인기(UAV)에 사용할 목적으로 배기량 324cc, 최대 출력 55마력/8,000rpm의 소형 로터리 엔진을 공동 개발하고 있죠.
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