motor wankel
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5/14/2018 Motor Wankel - slidepdf.com
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Propulsión Alternativa
Motor Wankel
Integrantes: Jorge Lira
Patricio Ibañez
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Historia
El motor rotativo Wankel debe su nombre a su diseñador, el profesor
Félix Wankel, un autodidacta alemán que imagino que se conseguiríamucho mayor rendimiento de un motor que funcionara circularmente que
de los motores clásicos, que convertían el movimiento lineal de un
pistón en un movimiento circular, gracias a un mecanismo de biela y
manivela.
En 1954, Félix Wankel consiguió encontrar por fin la forma idónea para
las dos piezas características de su motor, el estartor y el rotor, que
giraban en su interior y, sobre todo, interesar a NSU en el proyecto, que
tardó mucho en concretarse.
Este motor despertó mucho interes, las razones son diversas, aunque
los elementos clave fueron su simplicidad, su elegancia y sus reducidas
dimensiones. El principio parecía brillante y aunque algunos aspectos
presentaban problemas, la verdad es que todos pensaban poder
superarlos.
El estartor, una de las dos piezas esenciales del motor Wankel, hace de
bloque estático y en su interior está ubicada una cámara cuya forma
recuerda vagamente un ocho. Dentro de él gira un pistón sobre un eje
excéntrico, cuya forma es la de un grueso triángulo con los lados
curvados. Así se crean, entre el estartor y la otra pieza esencial del
motor, el rotor, tres cámaras cuyo volumen y ubicación van variando con
el movimiento del rotor. De esta manera, se dispone del ingrediente
básico de un motor de combustión interna: una cámara capaz de variar
de volumen.
Las tres cámaras son sinónimo de tres tiempos: admisión-compresión,
explosión-expansión y expansión-expulsión. La admisión y el escape se
hacen a través de lumbreras, y por eso no requieren válvulas ni árboles
de levas.
De pequeño tamaño, el motor rotativo entusiasmó a todos. Un centenar
de marcas (de aviación, náutica o automóvil) se apresuraron a conseguir
la licencia para su fabricación.
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NSU fue la primera en lanzarlo al mercado con su Spider, en 1964.
Después llego el NSU Ro80, una elegante berlina con motor birrotor. Los
ingenieros valoraron entonces nuevos datos a favor, como el silencio demarcha o la ausencia de vibraciones, pero también se comprobaron
algunos problemas prácticos, cuya solución no lograron encontrar, como
las dificultades de estanquidad de las cámaras (que obligaban a
frecuentes revisiones de los segmentos) con el consecuente alto
consumo de aceite y, sobre todo, la poco favorable forma de la cámara,
excesivamente alargada para garantizar una combustión eficiente,
incluso recurriendo al doble encendido (dos bujías).
El consumo era excesivo para las prestaciones obtenidas. En 1969,
Citroen lanzo una serie especial del M35, con dicho motor. Costaba un
30% que un Ami 8, del que derivaba. En 1974 comercializó un GS
Birrotor, que costaba casi el doble que un GS Special, exigía un litro de
aceite cada 1.000 km, en el mismo momento en que estallaba la primera
crisis del petróleo.
Chevrolet presento un Corvette Birrotor que no pasó de prototipo, y
Mercedes, un elegante coupe C111, con un motor de cuatro rotores de
350 CV, que superaba los 300 km/h y aceleraba de 0 a 100 km/h en sólo
4,8 segundos que tampoco llegó a salir al mercado.
En 1970, Mazda lanzó el RX3. Por entonces se decía que, en 1980, el 80%
de los motores serian Wankel. La realidad fue muy distinta. Las marcas
que trabajaban con prototipos de dicho motor, lo abandonaron. Las que
lanzaron turismos con motor Wankel perdieron su independencia: NSU
fue absorbida por Audi, Citroen fue adquirida por Peugeot, y Mazda paso
al control de Ford.
Desde entonces, Mazda ha hecho un gran trabajo. El motor rotativo ha
sido el alma de sus coupes RX-7. El mayor éxito del motor Wankel fue lavictoria de Le Mans, en 1991, del Mazda 787B, tras varios intentos. La
firma japonesa sigue con el desarrollo del dicho motor.
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Funcionamiento
Un motor rotativo o Wankel, es un motor de combustión interna que
funciona de una manera completamente diferente de los motores
alternativos.
En un motor alternativo; en el mismo volumen (mililitros) se efectúan
sucesivamente 4 diferentes trabajos —admisión, compresión,
combustión y escape. En un motor Wankel se desarrollan los mismos 4
tiempos pero en lugares distintos de la carcasa o bloque; con el pistón
moviéndose continuamente de uno a otro. Más concretamente, el
cilindro es una cavidad con forma de 8, dentro de la cual se encuentra
un rotor triangular que realiza un giro de centro variable. Este pistón
comunica su movimiento rotatorio a un cigüeñal que se encuentra en su
interior, y que gira ya con un centro único.
Al igual que un motor de pistones, el rotativo emplea la presión creada
por la combustión de la mezcla aire-combustible. La diferencia radica en
que esta presión está contenida en la cámara formada por una parte del
recinto y sellada por uno de los lados del rotor triangular, que en este
tipo de motores reemplaza a los pistones.
El rotor sigue un recorrido en el que mantiene sus 3 vértices en contacto
con el "freno", delimitando así tres compartimentos separados de
mezcla. A medida que el rotor gira dentro de la cámara, cada uno de los3 volúmenes se expanden y contraen alternativamente; es esta
expansión-contracción la que succiona el aire y el combustible hacia el
motor , comprime la mezcla, extrae su energía expansiva y la expele
hacia el escape.
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Ventajas e inconvenientes
Ventajas
• Menos piezas móviles: el motor Wankel tiene menos piezas
móviles que un motor convencional, tan solo 4 piezas; bloque, rotor
(que a su vez está formado por segmentos y regletas), árbol motriz
y sistema de refrigeración/engrase (similar a los que montan los
motores de pistón). Esto redunda en una mayor fiabilidad.
• Suavidad de marcha: todos los componentes de un motor
rotativo giran en el mismo sentido (apuntando al sol), en lugar de
sufrir las constantes variaciones de sentido a las que está
sometido un pistón. Están equilibrados internamente con
contrapesos giratorios para suprimir cualquier vibración. Incluso laentrega de potencia se desarrolla en forma más progresiva, dado
que cada etapa de combustión dura 90° de giro del rotor y a su vez
como cada vuelta del rotor representa 3 vueltas del eje, cada
combustión dura 270° de giro del eje, es decir, 3/4 de cada vuelta;
compárenlo con un motor monocilíndrico, donde cada combustión
transcurre durante 180° de cada 2 revoluciones, o sea 1/4 de cada
vuelta del cigüeñal. Se produce una combustión cada 120º del rotor
y 360º del eje.
• Menor velocidad de rotación: dado que los rotores giran a 1/3de la velocidad del eje y al tocar el freno, las piezas principales del
motor se mueven más lentamente que las de un motor
convencional, aumentando la fiabilidad.
• Menores vibraciones: dado que las inercias internas del motor
son muy pequeñas (no hay bielas, ni volante de inercia, ni recorrido
de pistones, ni movimiento), solo se producen pequeñas
vibraciones en la excéntrica.
• Menor peso: debido al menor número de piezas que forman el
motor en comparación con los de pistones y dado que
generalmente se construyen motores de dos o tres rotores de 600
cc o 700 cc cada uno, ayuda a conseguir un menor peso final del
mismo.
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Inconvenientes
• Emisiones: es más complicado (aunque no imposible) ajustarse a
las normas de emisiones contaminantes, ya que trabaja igual que
un motor de 2 tiempos, consumiendo aire, combustible y aceite.
•
Costos de mantenimiento: al no estar tan difundido, sumantenimiento resulta costoso.
• Consumo: la eficiencia termodinámica (relación consumo-
potencia) se ve reducida por la forma alargada de las cámaras de
combustión y la baja relación de compresión.
• Difícil estanqueidad: resulta muy difícil aislar cada una de las 3
secciones del cilindro en rotación, que deben ser impermeables
unas de otras para un buen funcionamiento. Además se hace
necesario cambiar el sistema de estanqueidad cada 6 años
aproximadamente, por su fuerte desgaste.• Sincronización: la sincronización de los distintos componentes
del motor debe ser muy buena para evitar que la explosión de la
mezcla se inicie antes de que el pistón rotativo se encuentre en la
posición adecuada. Si esto no ocurre, la ignición empujará en
sentido contrario al deseado, pudiendo dañar el motor.
• Mantenimiento: Las pastillas de freno deben ser reemplazadas
regularmente debido al constante rozamiento de los vértices del
rotor con el freno.
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Partes y piezas
(A) carcasa posterior.
(B) alojamiento del rotor.
(C) carcasa intermedia.
(D) carcasa frontal.
(E) múltiple de admisión 1.
(F) múltiple de admisión 2.
(G) cuerpo de control.
(H) engrane estacionario.
(I) rotor.
(J) eje excéntrico,
(k) múltiple de escape.
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Curvas Caracteristicas
2007 Mazda RX-8 GT Dyno Dynamometer Results Graph