MOTOR WANKEL O ROTATIVO
INTRODUCCIÓN.
El motor Wankel, es un tipo de motor de
combustión interna, inventado por
Felix Wankel, que utiliza rotores en vez de los pistones
de los motores alternativos.
de los motores alternativos.
Wankel concibió su motor rotativo en 1924 y recibió
su patente en 1929. Durante los años 1940 se dedicó a
mejorar el diseño. Se hizo un considerable esfuerzo en el
desarrollo de motores rotativos en los 1950 y los 1960.
Eran particularmente interesantes por funcionar de un
modo suave, silencioso y fiable, gracias a la simplicidad de
El motor rotativo se compone de una carcasa en forma
de capullo y rotor de forma triangular en el interior. El espacio entre
el rotor y la pared de la carcasa proporciona las cámaras de combustión
interna y la presión de la expansión de los gases sirve para girar el
rotor. Con el fin de hacer que el motor rotativo funcione como un motor
de combustión interna; los cuatro procesos de admisión, compresión,
combustión y escape se llevan a cabo en la en la cámara de combustión
dentro de la carcasa.
Supongamos que el rotor triangular fuera colocado
concéntricamente dentro de una cubierta circular de verdad. En este
caso, la cámara de combustión no variaría en volumen a medida que el
rotor gira en el interior. Incluso si la mezcla aire-combustible se
encendiera allí, la presión de la expansión del gas de combustión no
haría más que trabajar hacia el centro del rotor y no daría lugar a la
rotación. Por eso la periferia interior de la carcasa se contornea como
una forma curveada llamada trocoide y el rotor gira instalado en un eje
excéntrico.
La cámara de combustión cambia de volumen dos veces
por revolución, por lo que los 4 tiempos del motor de combustión interna
pueden ser realizados.
Con el motor rotativo Wankel, los picos del rotor
siguen el contorno oval de la periferia interior de la carcasa del
motor, mientras que permanecen en contacto con el engranaje en el eje de
salida que está también en órbita excéntrica alrededor del punto
central de la carcasa del motor.
Un mecanismo de engranaje fase dicta la órbita del
rotor triangular. El engranaje de fase consiste en un engranaje de
dientes en el interior del rotor y un engrana exterior de dientes fijos
en un eje excéntrico. Si el engrane del rotor iban a tener 30 dientes en
su interior, el engranaje del eje que tiene 20 dientes en su perímetro
por lo que la relación de transmisión es de 3:2. Debido a esta relación
de transmisión, la tasa de velocidad de giro entre el rotor y el eje se
define como 1:3.
El rotor tiene un período de rotación más largo que
el eje excéntrico. El rotor gira una vuelta, mientras que el eje
excéntrico gira tres vueltas. Con el motor funcionando a 3000 rpm, el
rotor girará a 1000rpm.
Comparación con el Motor de Pistones
Con el fin de obtener la fuerza de giro, tanto el
motor de pistón y el motor rotativo se basan en la presión de expansión
creada por la combustión de la mezcla aire-combustible. La diferencia
entre los mecanismos de los dos motores es en la forma en que la presión
de expansión se utiliza. En el motor de pistón, la presión de la
expansión empuja el pistón empujándolo hacia abajo y la fuerza mecánica
se transfiere a la biela, que provoca la rotación del cigüeñal. En el
caso del motor rotativo, la presión de expansión se aplica al costado
del rotor, obteniendo como resultado que uno de los tres lados de un
triángulo sea forzado hacia el centro del eje excéntrico (PG en la
figura). Este movimiento está formado por dos fuerzas divididas. Una es
la fuerza hacia el centro del eje de salida (Pb en la figura) y la otra
es la fuerza tangencial (Ft), que hace girar el eje de salida.
Principio de generación de torque
Con el motor de pistón, la presión de la expansión de
los gases de combustión se convierte en movimiento a través de la biela y
se transfiere al cigüeñal. Mientras que, en el motor rotativo, se hace a
través del efecto del eje excéntrico, la fuerza de expansión directa
hace girar el rotor y luego el rotor hace girar el eje excéntrico.
El espacio interior de la carcasa (o la cámara de
trocoide) está siempre dividida en tres cámaras de combustión. Debido al
giro del rotor, las tres cámaras de trabajo están siempre en movimiento
para realizar los cuatro tiempos: admisión, compresión, ignición
(combustión) y escape dentro de la carcasa. Cada proceso se lleva a cabo
en un lugar diferente en la cámara trocoide. Esto es significativamente
diferente de la del motor de pistón, donde los cuatro procesos se
llevan a cabo dentro de cada cilindro fijo.
El volumen de desplazamiento del motor rotativo se
expresa generalmente por el volumen de la cámara por el número de
rotores. Por ejemplo, con el modelo 13, motor rotativo de dos rotores,
el volumen de desplazamiento se muestra como "654cc X 2".
El volumen de la cámara representa la diferencia
entre el volumen máximo y el volumen mínimo de una cámara de combustión,
mientras que la relación de compresión se define como el cociente entre
el volumen máximo y el mínimo volumen. Las definiciones que se utilizan
son las mismas para el motor de pistón. En la siguiente figura, se
comparan los cambios del volumen de la cámara de combustión del motor
rotativo y el motor de pistones. Aunque, en ambos motores, el volumen de
la cámara de combustión varía suavemente en una forma de onda, hay dos
diferencias distintivas entre los dos motores. Una diferencia es el
ángulo de giro por proceso. El motor de pistón gira 180 grados, mientras
que el motor rotativo gira 270 grados, una vez y media lo del motor de
pistón. En otras palabras, en el motor de pistón, el cigüeñal (eje de
salida) hace dos vueltas (720 grados) durante los cuatro procesos,
mientras que en el motor rotativo, el eje excéntrico (eje de salida)
hace tres vueltas (1080 grados), mientras que el rotor hace una vuelta.
De esta manera, el motor rotativo tiene un proceso más tardado, lo que
produce un torque con menor fluctuación y por lo tanto un funcionamiento
más suave. Además, incluso a alta velocidad, la velocidad del rotor es
comparativamente más lento, por lo tanto, los tiempos de la admisión y
el escape son más largos, lo que facilita el desarrollo de todo el
proceso y se logra un mejor rendimiento.
1.1.CICLOS DE TRABAJO.
Admisión
Al rebasar un vértice la
lumbrera de admisión, la mezcla
entra en la cámara siguiente cuyo
volumen aumenta debido a la órbita
excéntrica del rotor.
Compresión
El rotor continú
a girando y la
cámara que contiene la mezcla,
disminuye de volumen al tiempo que
la comprime.
Explosión
El encendido hace que la
mezcla se queme y se expanda,
impulsando al rotor en este tiempo
de explosión, a la vez que aumenta
el volumen de la cámara.
Escape
El otro vértice del rotor
pasa a la lumbrera de escape
y la descubre para que salgan
los gases.
El ciclo continúa de
manera simultánea en las tres
cámaras.
1.2.PARTES DEL MOTOR.
•Rotor.
•Segmentos.
•Regletas.
•Árbol motriz.
•Sistema de refrigeración.
•Engrase
(A) carcasa posterior, (B) alojamiento del rotor, (C)
carcasa intermedia, (D) carcasa frontal, (E) múltiple de admisión 1, (F)
múltiple de admisión 2, (G) válvula de aceleración - electrónica, (H)
engrane estacionario, (I) rotor, (J) eje excéntrico, (k) múltiple de
escape.
2.COMBUSTIBLE.
Dada la ausencia de puntos calientes en la cámara de combustión, se ha calculado que una
gasolina con un octanaje de 87 es suficiente, lo que puede representar una ventaja práctica. Para la lubricación, se hace como en los motores de dos tiempos mediante mezcla
combustible/aceite.
Se han usado los sistemas de mezcla previa o una bomba dosificadora que
Se han usado los sistemas de mezcla previa o una bomba dosificadora que
añade una pequeña cantidad de aceite a la admisión, igual al empleado para lubricación y
refrigeración del rotor. En los motores con refrigeración por la mezcla de
aire/combustible, uno de los aceites que ha dado mejores resultados es el Shell Rotella 30. Los motores con refrigeración por líquido
necesitan un lubricante multigrado para facilitar los arranques en frío,
aceite que debe ser de naturaleza mineral y no sintético para evitar la producción de cenizas y
gomas en la combustión.
Características únicas del motor rotativo
(1) Tamaño pequeño y ligero
El motor rotativo tiene varias ventajas, pero las
más importante es que se reducen el tamaño y el peso. Cuando un motor
rotativo se considera equivalente a un motor de seis cilindros en línea,
en nivel de ruido y suavidad de funcionamiento, el motor rotativo puede
ser dos tercios del peso y tamaño, y lograr el mismo nivel de potencia y
torque. Esta ventaja es muy atractiva para los diseñadores de
automóviles, especialmente a la luz de las tendencias actuales con
requisitos más estrictos en la resistencia al impacto (seguridad en
choques), la aerodinámica, la distribución del peso y la utilización del
espacio, poniendo el motor rotativo en el centro de atención una vez
más.
(2) Características de par constante
El motor rotativo tiene una curva de par bastante
cosntante en todo el rango de velocidades y de acuerdo a los resultados
de la investigación, las fluctuaciones de par durante la operación están
en el mismo nivel que un motor de seis cilindros en línea, incluso con
el diseño de dos rotores, y un diseño de tres rotores es más suave que
un motor V8.
(3) Menos vibración y menores niveles de ruido
Con el motor de pistones, el movimiento del pistón
es en sí una fuente de vibración, mientras que el mecanismo de válvulas
genera ruidos no deseados. Los movimientos suaves del motor rotativo
generan vibraciones considerablemente menores y la ausencia de un
mecanismo de válvulas, contribuye a un funcionamiento más suave y
silencioso.
(4) Estructura simple
A medida que el motor rotativo convierte la presión
de la expansión de la mezcla aire-combustible quemada directamente en
fuerza de giro del rotor triangular y del eje excéntrico; no hay
necesidad de bielas. La admisión y escape se abren y cierran por el
movimiento del rotor en sí, por lo tanto tampoco hay necesidad del
mecanismo de válvulas que incluye la correa o cadena de distribución, el
árbol de levas, los balancines, las válvulas, los resortes de válvula,
etc. Por lo tanto se puede construir un motor rotatorio con menos
piezas.
(5) Confiabilidad y Durabilidad
Como se mencionó antes, el rotor gira en un tercio
de la velocidad del motor. Por lo tanto, cuando el motor rotativo gira a
velocidades de 7000 o 8000 rpm, el rotor está girando una tercera parte
de este coeficiente. Además, puesto que el motor rotativo no tiene
balancines y bielas, es más confiable y duradero en condiciones de alta
demanda. Esto fue demostrado por la victoria general en Le Mans en 1991.
3.VENTAJAS Y DESVENTAJAS.
Ventajas
•Menos piezas móviles, y por tanto, mayor fiabilidad.
•Suavidad de marcha: todos los componentes giran en el mismo sentido,
cada etapa de combustión dura 90º de rotor,
cada vuelta de rotor son tres del eje, la combustión dura 270º.
cada etapa de combustión dura 90º de rotor,
cada vuelta de rotor son tres del eje, la combustión dura 270º.
•Elevado número de revoluciones pero menor velocidad de rotación (por lo descrito
anteriormente).
•Menos vibraciones: al no haber bielas,
ni volante de inercia ni recorrido de los pistones, las inercias son menores.
ni volante de inercia ni recorrido de los pistones, las inercias son menores.
•Menos peso: debido al menor número de piezas que forman el motor,
en comparación con los de pistones.
en comparación con los de pistones.
•No requiere mucha refrigeración, y su centro de gravedad bajo,
aumenta la seguridad en la conducción.
Desventajas
•Es más complicado controlar el nivel de emisiones contaminantes,
ya que trabaja igual que un motor de 2 tiempos, consumiendo aire,
combustible y aceite.
•Alto consumo de gasolina.
•Sustitución de sellos cada seis-siete años para conservar la estanqueidad del motor.
•Mantenimiento costoso.
•La sincronización de los distintos elementos debe ser muy buena.
•No obstante salvo algunos ejemplos prácticos como algunos vehículos
Mazda, ha tenido problemas de durabilidad
Aca esta el pdf, con info mas detallada del motor, y algunas cosas mas como combustibles y motrores en desarrollo del mismo tipo.
Bibliografía
http://es.scribd.com/doc/27086337/Motor-Rotativo-Wankel
http://www.e-auto.com.mx/manual_detalle.php?manual_id=199
http://www.slideshare.net/aicvigo1973/motor-rotativo-motor-wankel
Aca esta el pdf, con info mas detallada del motor, y algunas cosas mas como combustibles y motrores en desarrollo del mismo tipo.
http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/7367/1/MOTORES%20ROTATIVOS.%20Tipolog%C3%ADas%20y%20combustibles%20alternativos..pdf
Bibliografía
http://es.scribd.com/doc/27086337/Motor-Rotativo-Wankel
http://www.e-auto.com.mx/manual_detalle.php?manual_id=199
http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/7367/1/MOTORES%20ROTATIVOS.%20Tipolog%C3%ADas%20y%20combustibles%20alternativos..pdf
No hay comentarios:
Publicar un comentario