ロータリーエンジンの仕組みを解説!搭載車やメリット・デメリットも紹介

ロータリーエンジンとは、かつてマツダが誇った最高級のエンジンですが、このロータリーエンジンは一般的な車に搭載されているエンジンとは少々異なります。今回は、マツダの最高傑作であるロータリーエンジンの仕組みや搭載車、メリット・デメリットなどをご紹介していきます。

ロータリーエンジンの仕組みを解説!搭載車やメリット・デメリットも紹介

目次

  1. ロータリーエンジンの仕組みを解説!
  2. ロータリーエンジンの全盛期はいつ?
  3. ロータリーエンジンとは?
  4. ロータリーエンジンの仕組み
  5. ロータリーエンジンは燃焼効率が良い
  6. ロータリーエンジン開発中に起きた問題点
  7. ロータリーエンジンの問題点は解決したの?
  8. ロータリーエンジンの構造①ハウジング
  9. ロータリーエンジンの構造②エキセントリックシャフト
  10. ロータリーエンジンの構造③ローター
  11. ロータリーエンジンの構造④アペックスシール
  12. ロータリーエンジン搭載車はハイパフォーマンスの実現が可能
  13. ロータリーエンジン搭載車はパワーロスが少ない
  14. ロータリーエンジン搭載車は軽量化を図れる
  15. ロータリーエンジン搭載車のデメリット
  16. ロータリーエンジンの音はどんな音?
  17. ロータリーエンジン搭載車を販売したのはマツダのみ
  18. ロータリーエンジン搭載車のご紹介
  19. ロータリーエンジン搭載車の最新車
  20. ロータリーエンジンの仕組みを解説!搭載車やメリット・デメリットも紹介【まとめ】

ロータリーエンジンの仕組みを解説!

ロータリーエンジンは一般的な車に装備されているエンジンとは異なる上、マツダの車にしか搭載されていない唯一無二のエンジンとなります。そんなロータリーエンジンは何故マツダでしか製造されていないのでしょう。ロータリーエンジンの構造が複雑だから?ロータリーエンジン搭載車はデメリットだらけだから?ロータリーエンジンに対する疑問を感じる方がたくさんいらっしゃることでしょう。

本記事では、ロータリーエンジンの仕組みや構造、更にはロータリーエンジン搭載車のメリットやデメリット等をご紹介していきます。ロータリーエンジンには可能性がたくさんあり、販売を行っているのはマツダのみですが、実はその他の自動車販売会社もロータリーエンジンの開発に着手しているようです。その辺りの気になる点や仕組みについても徹底調査していきます。

ロータリーエンジンの全盛期はいつ?

マツダがロータリーエンジン搭載車の車を初めて販売したのは1967年のことで、「コスモスポーツ」というクーペタイプのロータリーエンジン搭載車を、世界で初めて販売しました。1967年から1972年の間にロータリーエンジン搭載車であるコスモスポーツを、計1176台販売したそうです。

この後も「ファミリアロータリークーペ」や「サバンナ」「ルーチェロータリークーペ」など、ロータリーエンジン搭載車を数多く販売していました。マツダのロータリーエンジン搭載車で一番人気度が高い車は「RX-7」でしょう。

RX-7はかつてのサバンナをモデルにして製造された車で、サバンナの2代目となる車にRX-7の名前が付けられました。そして3台目にサバンナの名称を取り外し、RX-7という名前へ変わっていきました。RX-7はFRのスポーツカーとして、レースやドリフトなどに使用され、多くの車ファンを魅了してきました。

ロータリーエンジンとは?

ロータリーエンジンと聞くと、航空機などのエンジンを想像される方もいるかと思いますが、実は車のロータリーエンジンはマツダが独自に命名した名前になっています。そんなロータリーエンジンですが、ロータリーエンジンを搭載していない自動車に搭載されているエンジンは「レシプロエンジン」と呼ばれており、自動車を走らせる際に必要となる役割などに関してはロータリーエンジンもレシプロエンジンも変わりません。

ではロータリーエンジンとレシプロエンジンは何が根本的に違うのかというと、レシプロエンジンは、エンジンを機能させるためにピストンを使用していますが、ロータリーエンジンのエンジンを機能させるためには「ローター」を用いてエンジンの動力を伝達しています。このローターに関しては後述しておりますので興味のある方は是非ご覧になってください。

ロータリーエンジンの仕組み

ロータリーエンジンとレシプロエンジンの違いを理解した後は、ロータリーエンジンの仕組みについてご紹介していきます。ロータリーエンジンには後述する「エキセントリックシャフト」と名付けられたローターが合わさり構成されています。ロータリーエンジンは、三角形の形をしたローターによって区切られた3つのスペースの中で、エンジンへの吸気、圧縮、排気を同時並行で行なっています。

ロータリーエンジンでは吸気、圧縮、排気を同時並行で行なっていたのに対し、レシプロエンジンでは吸気→圧縮→排気というサイクルを順番に行なっていますので、ロータリーエンジンは効率よく仕事をこなす、という仕組みになっています。従って、ロータリーエンジンの爆発エネルギーはレシプロエンジンの3倍あるということに繋がりますので、ロータリーエンジンの効率の良い仕組みが理解いただけるかと思います。

ロータリーエンジンは燃焼効率が良い

ロータリーエンジンでは吸気、圧縮、排気を同時並行で行なっていたとご紹介しましたが、ロータリーエンジンがレシプロエンジンに比べて排気量が少なく、燃焼効率が良いと言われている理由になります。ロータリーエンジンの仕組みは奥が深く、メリットだけでなくもちろんデメリットもあり、どちらをとるかによって車の選択肢が変わってくるというわけです。

ロータリーエンジン開発中に起きた問題点

ロータリーエンジンの仕組みをご紹介し、ロータリーエンジンの素晴らしさがお分かりいただけたかと思いますが、そんなロータリーエンジンの開発中にある問題点が浮上したようです。ロータリーエンジンの仕組みのご紹介の際に、ローターによって区切られた3つのスペースの中で、エンジンへの吸気、圧縮、排気を行なってるとご紹介しましたが、この動作の際に問題点が浮上しました。

ローターによって区切られた3つのスペースを密閉している部分にアペックスシールがあり、エンジンが回転するたびにアペックスシールが異常な程摩耗してしまうという問題点が浮上しました。この摩耗によりロータリーエンジンは使い物にならなくなってしまうほどにダメージを負ってしまったようです。

ロータリーエンジンの問題点は解決したの?

こういったロータリーエンジンの問題点が浮上した中、開発者は思考を重ね問題点を跳ね除け、製品化に至ったようです。問題点の対策は、アペックスシールの固有振動を抑える形状を考案した上、高強度カーボン材「パラグラファイト」を使用し、アルミニウムを浸透させることで強度を上げたカーボンシールを開発したようです。

アペックスシールの先端近くに十字の孔をあけることで固有振動を抑える形状を考案。さらには日本カーボンが開発した高強度カーボン材「パラグラファイト」がもつ、滑りやすく、接触する側を傷つけにくいという特性はそのままに、アルミニウムを浸透させることで強度を上げたカーボンシールの開発に成功。これにより、ロータリーエンジンの実用化につながりました。

ロータリーエンジンの構造①ハウジング

ロータリーエンジンの大切な部品の一つとしてハウジングという部品がありますので、ハウジングの仕組みをご紹介していきます。ハウジングとは、ロータリーエンジンのローターを包んで保護する部品のことです。ハウジングは自動車に使われているだけでなく、様々な機械用品を保護するために用いられていますので、是非この機会にハウジングの仕組みを覚えておきましょう。

ロータリーエンジンの構造②エキセントリックシャフト

ロータリーエンジンのパーツの一つであるエキセントリックシャフトとは、ロータリーエンジンの出力軸で、ローターに受ける燃焼圧力をローターの軸受けを介して、ずれている位置に燃焼圧力を伝えることによって回転力を生み出すシャフトです。要は、ロータリーエンジンを稼働させるにあたってエキセントリックシャフトは最重要となる部品ということになります。レシプロエンジンにおいてはクランクシャフトに相当します。

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ロータリーエンジンの構造③ローター

上述でもご紹介したロータリーエンジンのローターとは、ロータリーエンジンにとって心臓部となるほど重要な部品で、形状としては丸みを帯びた三角形といったところでしょう。ロータリーエンジンのローターには「2ローター」と「4ローター」がありますが、一般的にマツダに搭載されているロータリーエンジンのローターは2ローターとなっており、4ローターほどになるとレース車にしか搭載しれていません。

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ロータリーエンジンの構造④アペックスシール

ロータリーエンジンの仕組みの一つとしてアペックスシールというものがありますが、このアペックスシールはロータリーエンジンの内部の機密を保持し、シールする役目を担っています。一般的にエンジン内部を保持するために使われているシールはオイルシールやガスシールなどがありますが、ロータリーエンジンに限ってはアペックスシールが取り入れられています。

ロータリーエンジンはローターの頂点とハウジングの内壁で接続しあいローターが回転していますが、このローターとハウジングの隙間を無くす為にローターの頂点にはめ込む形でアペックスシールは取り付けられています。アペックスシールは下記の画像のような仕様になっています。

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ロータリーエンジン搭載車はハイパフォーマンスの実現が可能

ロータリーエンジン搭載車のメリットの一つとして、ガソリンの燃焼温度が低いという点があります。ガソリンの燃焼温度が低いと何故良いのかというと、ガソリンの燃焼温度が高いと、自動車のノッキング(異常燃焼することで金属製の打撃音が発生する)が起こる可能性が高くなるというデメリットがありますが、ガソリンの燃焼温度が低いことでこれらのノッキングを防ぐことが出来ます。

ガソリンの燃焼温度が低いということは、オクタン価の低いガソリン(レギュラーガソリン等)を使用していたとしても、ガソリンの燃焼温度が低いことにより異常燃焼が起きづらい、ノッキングが起きづらいというメリットに繋がります。従って、ハイオクガソリンを使用していれば、更にハイパフォーマンスなエンジンの確立が可能になるということに繋がります。

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ロータリーエンジン搭載車はパワーロスが少ない

一般的な自動車に用いられているレシプロエンジンは、エンジンへの吸気・圧縮・排気を順に行っていくため、トルク変動が起こりやすいというデメリットがありますが、ロータリーエンジン搭載車の仕組み上、ローターの回転力は直接出力軸に伝達するため、パワーロスが少ないと見立てることが出来ます。これがロータリーエンジン搭載車のメリットの一つでしょう。

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ロータリーエンジン搭載車は軽量化を図れる

一般的な自動車に使用されているレシプロエンジンには様々な部品が取り入れられていますが、ロータリーエンジンに関しては仕組みがシンプルであるが故、エンジンに使用しているアイテムも最小限となっています。これによりロータリーエンジン搭載車は、同タイプのレシプロエンジン搭載車と比較しても軽量化を図れるエンジンであると言えます。

また、ロータリーエンジン搭載車のメリットはもう一つあり、騒音や振動が比較的少ないという点があります。デメリットとまではいきませんが、レシプロエンジンはピストンにより振動や騒音が多少ありますが、ロータリーエンジンに関してはレシプロエンジンと比較すると騒音や振動が少ないと言われています。

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ロータリーエンジン搭載車のデメリット

ロータリーエンジン搭載車のメリットをご紹介してきましたが、デメリットが全くないわけではなく、もちろんロータリーエンジンにもデメリットはあります。ロータリーエンジンを搭載するにあたって生じるデメリットは二つあり、まず一つ目のデメリットが排気ガスの問題、更にもう一つのデメリットは燃費が悪いという点があります。

まず一つ目のデメリットである排気ガスの問題に関してですが、ロータリーエンジンには専用の排気バルブが無いため、勢いよく一気に排気の開放を行います。これにより、排気時の騒音が大きくなる他、排気ガスの温度が高くなってしまう傾向にあります。異臭のするものというのは温度が高ければ高いほどその異臭レベルも高くなりがちですよね。それと同じ作用が起きているということになります。

更にはエンジンオイルの燃焼度合いが高いため、レシプロエンジンと比較するとロータリーエンジンの方がエンジンピルの消費量が多いと言われています。エンジンオイルの消費量が多いということは、一般的なレシプロエンジンと比較するとエンジンオイル代やエンジンオイル交換代などのメンテナンス費用がかさんでしまう、という傾向にあるようです。

そして二つ目のデメリットは、ロータリーエンジン搭載車は燃費が悪いという点です。ロータリーエンジン搭載車の代表格であるマツダのRX-7が人気だった全盛期は、車体の性能やレスポンスは良いが、何と言っても燃費が悪い!と常々言われ続けてきました。これはレシプロエンジンではなくロータリーエンジンを搭載しているが故に起きるデメリットということになります。

ではなぜロータリーエンジン搭載車は燃費が悪くなってしまうのかというと、ロータリーエンジンの構造上、燃焼室の面積が広くなっていますので、熱エネルギーの損失が大きくなってしまうという点になります。燃費が悪いが性能は良いロータリーエンジンを選ぶか、燃費は良いがロータリーエンジンよりも性能が落ちるレシプロエンジンのどちらが良いかは購入者次第ということになりそうです。

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ロータリーエンジンの音はどんな音?

ロータリーエンジンは摩擦が比較的少なく騒音や振動が少ないというメリットをご紹介してきましたが、実際のエンジン音はどれほど静かなのでしょうか。今回は、マツダのRX-8やマツダのRX-7というロータリーエンジンの代表格であるマツダの車種に焦点を当て、ロータリーエンジンのエンジン音をご紹介していきます。

まずRX-8のノーマルのエンジン音となります。通常8000回転や9000回転までトルクを上げると、レシプロエンジンの場合は「ウォーーン」というような唸る音、地鳴りのようなエンジン音が発生しますが、比較的静かであるロータリーエンジンは、高回転域まで上昇させると「ヒュイーーン」という音が鳴ります。この高回転域の音に魅了されている人が多いようです。

続いてはノーマルの車種ではなく、エンジンルーム内部やマフラー等を社外品に変えているロータリーエンジンのサウンド音になります。通常直管のマフラーを装着すると、莫大な音のエンジン音が鳴り響きますが、ロータリーエンジン搭載車の場合は、嫌な気持ちにならないきれいなエンジン音を奏でてくれています。これがマツダのロータリーエンジンの魅力でしょう。

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ロータリーエンジン搭載車を販売したのはマツダのみ

ロータリーエンジンに関していくつかご紹介してきましたが、実際にロータリーエンジン搭載車を市販したのはマツダのみとなっています。その他の会社でもロータリーエンジンの開発は進んでいたようで、日産やトヨタ自動車らもロータリーエンジンの開発に着手していたようです。実際日産は東京モーターショーにロータリーエンジン搭載車を出展したようです。

ただ、オイルショックなどもあり、結局市販されたのはマツダのみということになったようです。ですので、ロータリーエンジンはマツダの持つ強いブランドということになり、ロータリーエンジン=マツダという概念が日本に出来上がったのもこういった経緯があったからのようです。

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ロータリーエンジン搭載車のご紹介

マツダ・コスモスポーツ

世界でも実用に耐えうるロータリーエンジンを搭載した車が1967年に販売されたマツダ・コスモスポーツです。マツダのロータリーエンジンの歴史の始まりであるコスモスポーツは今でもクラシックカーブームに乗り、とても人気がある車のようです。

マツダ・RX-7

ロータリーエンジンの名を広く知れ渡らせた車と言えばやはりマツダ・RX-7でしょう。GTレースや耐久レースでも活躍していた高性能スポーツカーで、ロータリーエンジンのポテンシャルを示した歴史ある車と言えます。

RX-7の最終モデルとなったFD3Sは、その美しいデザインと、販売終了から10年以上経過している事もあり公道で走っているととても珍しく、目に留まるという方が多いのではないでしょうか。FD3Sを見かけるとなぜかテンションが上がってしまう!という人が多いようです。

マツダ・カペラ

ファミリアの上位車として1970年から販売されたマツダ・カペラにもロータリーエンジン搭載のモデルがありました。初代の他に1974年から販売開始された2代目にもロータリーエンジンを搭載していたようです。ロータリーエンジンはクーペタイプへの搭載でしたが今でもクラシックカー好きには人気のある車のようです。

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ロータリーエンジン搭載車の最新車

RX-9の登場!?

マツダの新型「RX-9」の開発が正式に承認され、開発段階に入っているようです。1978年から2002年まで生産され、今でも根強いファンを持つ「RX-7」や2012年に生産が打ち切られたロータリースポーツ「RX-8」の後継車種とされるRX-9には、新開発のロータリーエンジンが搭載されるとのことです。

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ロータリーエンジンの仕組みを解説!搭載車やメリット・デメリットも紹介【まとめ】

ロータリーエンジンの仕組みや、ロータリーエンジン搭載車に関すること、更にはメリット・デメリットなどもご紹介してきました。ロータリーエンジンはマツダ独自のエンジンで、独特なエンジンサウンドに魅了される人が多いようです。マツダのロータリーエンジン搭載車を購入する場合は、上述でご紹介したメリットやデメリットを踏まえて検討されてください。

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