Конструкция роторно-поршневого двигателя была разработана в 1957 году инженером компании NSU Вальтером Фройде. Ему же принадлежала идея такой конфигурации ДВС. Двигатель разрабатывался в соавторстве с Феликсом Ванкелем, работавшим над другой конструкцией роторно-поршневого двигателя. И впоследствии давшим своё имя данной концепции двигателестроения...
Особенностью двигателя - является применение трёхгранного ротора (поршня), имеющего вид треугольника Рёло, вращающегося внутри цилиндра специального профиля, поверхность которого выполнена по эпитрохоиде.
Конструкция состоит из установленного на валу ротора жёстко соединённого с зубчатым колесом, которое входит в зацепление с неподвижной шестернёй — статором. Диаметр ротора намного превышает диаметр статора, несмотря на это ротор с зубчатым колесом обкатывается вокруг шестерни. Каждая из вершин трёхгранного ротора совершает движение по эпитрохоидальной поверхности илиндра и отсекают переменные объёмы камер в цилиндре с помощью трёх радиальных уплотнений.
Такая конструкция позволяет осуществить 4-тактный цикл Дизеля, Стирлинга или Отто без применения механизма газораспределения. Его функцию выполняет сам ротор, который при помощи своих лопастей распределяет поступающую горючую смесь и выпускает отработанные в цилиндре газы. Герметизация камер сгорания обеспечивается радиальными и торцевыми уплотнительными пластинами, прижимаемыми к цилиндру центробежными силами, давлением газа и ленточными пружинами. Отсутствие механизма газораспределения делает двигатель значительно проще привычного для нас поршневого ДВС, а отсутствие сопряжения между отдельными рабочими камерами обеспечивают малые габариты и высокую удельную мощность.
Образование топливо-воздушной смеси, зажигание, смазка, охлаждение и запуск аналогичны таковым у обычного поршневого двигателя внутреннего сгорания. Применяются как атмосферные версии и так и турбированные.
К преимуществам данного двигателя можно отнести :
низкий уровень вибраций;
высокие динамические характеристики, двигатель быстрее раскручивается и может работать на более высоких оборотах;
высокая удельная мощность;
габаритные размеры меньше в 1,5-2 раза;
меньшее количество применяемых деталей.
У роторно-поршневого двигателя так же есть существенные недостатки:
повышенный расход масла, так как для смазки уплотнений масло напрямую подаётся в камеру сгорания;
сильный износ уплотнителей из-за того, что площадь пятна контакта мала, а перепад давления очень высокий;
из-за линзовидной формы камеры сгорания имеет повышенную склонность к перегреву;
более высокий расход топлива;
повышенные требования к точности изготовления деталей.
Инженерам и конструкторам фирмы Mazda, разработавшим роторно-поршневой двигатель «Renesis» удалось решить основные проблемы таких двигателей — токсичность выхлопа и неэкономичность. Им удалось сократить потребление масла на 50 %, бензина на 40 %, а так же снизить выбросы вредных окисей. Двухкамерный двигатель «Renesis» объёмом 1,3 л выдаёт мощность в 250 л. с. и занимает намного меньше места, чем обычный двигатель сопоставимой мощности.
В 2011 год автопроизводитель Mazda прекратила выпуск роторно-поршневых двигателей, так как они не вписывались в новые ужесточенные нормы экологичности выхлопа.
Время от времени Японская фирма обещает снова вернутся к выпуску роторных моторов, но ко второй половине 2023 года эти обещания так и остались без реализации...