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Motor Wankel

El motor Wankel (también conocido como motor rotativo) es un tipo de motor de combustión interna, ideado por Félix Wankel, y convertido en algo práctico por Walter Froede, de NSU; que utiliza rotores en vez de los pistones de los motores alternativos.

Motor Wankel en el Deutsches Museum en Múnich (Alemania)

Wankel concibió su motor rotativo en 1924 y obtuvo la patente en 1926 (CA360492; FR1133762; FR1166192; FR888513). Durante los años 1940 se dedicó a mejorar el diseño, y también ideó un motor para torpedo con válvulas rotativas en cabeza, Jumo KM 8. En los años 1950 y los 1960 se hicieron grandes esfuerzos en desarrollar los motores rotativos Wankel. Eran especialmente interesantes por funcionar de forma suave y silenciosa, y con escasas averías, gracias a la simplicidad de su diseño.

Funcionamiento

 
Animación de un motor Wankel
 
Elementos de un motor Wankel
1. Lumbrera de admisión
2. Lumbrera de escape
3. Trocoide (estátor)
4. Cámaras
5. Piñón
6. rotor
7. Corona
8. Eje excéntrico (cigüeñal)
9. Bujías

Un motor rotativo o Wankel es un motor de combustión interna que funciona de una manera completamente diferente a los motores alternativos.

Es un motor rotativo de cuatro tiempos, pero en zonas distintas del estátor o bloque, con el pistón moviéndose sin detenciones de un tiempo a otro. Más concretamente, la envolvente es una cavidad con forma de 8, dentro de la cual se encuentra un rotor triangular o triángulo-lobular que realiza un giro de centro variable (rotor excéntrico). Este pistón transmite su movimiento rotatorio a un eje cigüeñal que se encuentra en su interior, y que gira ya con un centro único.

Al igual que un motor de pistones, el rotativo utiliza la presión producida por la combustión de la mezcla aire-combustible. La diferencia radica en que esta presión está contenida en la cámara formada por una parte de la envolvente o estátor y cerrada por uno de los lados del rotor triangular, que en este tipo de motor reemplaza a los pistones. Estos motores, en su mayoría, desarrollan una mayor potencia que los cilíndricos debido a una mayor compresión aero-explosiva, por ejemplo un 2 rotores equivale en potencia a un 6 cilindros de motor convencional.[1]

El rotor sigue un recorrido en el que mantiene sus 3 vértices en contacto con el "estátor" o "epitrocoide", delimitando así tres compartimentos separados de mezcla. A medida que el rotor gira dentro de la cámara, cada uno de los 3 volúmenes se expande y contrae alternativamente; es esta expansión-contracción la que aspira el aire y el combustible hacia el motor, comprime la mezcla, extrae su energía expansiva y luego expulsa los gases quemados hacia el escape. [2]

Ventajas e inconvenientes

Ventajas

  • Menos piezas móviles: el motor Wankel tiene menos piezas móviles que un motor convencional, tan solo cuatro piezas: bloque, rotor (que a su vez está formado por segmentos y regletas), árbol motor y sistema de refrigeración/engrase (similar a los que montan los motores de pistón). Esto contribuye a una mayor fiabilidad.
  • Suavidad de marcha: todos los componentes de un motor rotativo giran en el mismo sentido, 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 la entrega 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 tres vueltas del eje, cada combustión dura 270° de giro del eje, es decir, 3/4 de cada vuelta; se compara con un motor monocilíndrico, en el que cada combustión transcurre durante 180° de cada dos revoluciones, o sea 1/4 de cada vuelta del cigüeñal: se produce una combustión cada 120º del rotor y 360º del eje. Un motor Wankel de dos rotores equivale en uniformidad de par a un motor de seis cilindros alternativo.
  • Menor velocidad de rotación: dado que los rotores giran a 1/3 de la velocidad del eje y al tocar el estátor, las piezas principales del motor se mueven más lentamente que las de un motor convencional, aumentando la fiabilidad. Una vez resueltos los problemas iniciales para la elección de los materiales más adecuados, los segmentos siempre están en movimiento respecto a las partes fijas, no hay puntos muertos como en los motores alternativos. Precisamente los mayores desgastes se producen en esos puntos muertos, donde al no haber velocidad relativa de una pieza respecto a otra no hay lubricación (ver tribología).
  • 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 motor.

Inconvenientes

  • Emisiones: es más complicado (aunque no imposible) ajustarse a las normas de emisiones contaminantes, ya que trabaja igual que un motor de dos tiempos, consumiendo aire, combustible y aceite.
  • Costos de mantenimiento: al no estar tan difundido, su mantenimiento resulta más complejo por la dificultad en encontrar personal con formación adecuada en este tipo de motor.
  • Consumo: la eficiencia termodinámica (relación energía disponible en el combustible / potencia efectiva) se ve reducida por la forma alargada de las cámaras de combustión, con una alta relación superficie/volumen.
  • Difícil estanqueidad: resulta muy difícil aislar cada una de las tres secciones del rotor, que deben ser estancas unas respecto a otras para un buen funcionamiento. Además, en los primeros modelos se hacía necesario cambiar el sistema de estanqueidad cada seis años aproximadamente, por su desgaste, que puede reducirse manteniendo una pequeña proporción de aceite mezclado directamente en el combustible +1%, las bombas fallan, con lubricantes sólidos tipo MoS2, y redondeando las aristas de las lumbreras y huecos de las bujías, para evitar choques bruscos entre los segmentos de estanqueidad y el estátor.
  • Sincronización: la sincronización de los distintos componentes del motor debe ser muy buena para evitar que el encendido de la mezcla se inicie antes de que el pistón rotativo se encuentre en la posición adecuada. Si el encendido es precoz, empujará en sentido contrario al deseado, pudiendo averiar el motor.
  • Encendido: El número y la situación de las bujías influían en el rendimiento del motor y en su complejidad: han evolucionado a una única bujía por cámara para la mayoría de aplicaciones, como en los motores alternativos, Toyota obtuvo una mejora de 9% en la economía con una bujía de incandescencia y válvulas de láminas en la lumbrera periférica de admisión (SAE paper 790435, T Kohno y col).
  • Mantenimiento: Los segmentos que garantizan la estanqueidad debían cambiarse en plazos determinados debido al desgaste producido por el constante rozamiento de los vértices del rotor con la superficie de revestimiento de la epitrocoide, asunto solucionado desde los años 70.
  • Freno motor El motor rotativo Wankel, como los motores de 2T, tiene menos freno motor que los motores alternativos de 4T, por lo que los vehículos que lo usan precisan unos frenos de mayores dimensiones.

Historia

 
El NSU Spider fue el primer coche de producción en el mundo propulsado por un motor rotativo Wankel

Hacia 1972 se presentaron algunos prototipos de motocicletas con motor Wankel de dos rotores: la Yamaha RZ-201 (Patente US N.º 396448) y la Kawasaki X-99 (Pat US 3848574), que aunque aseguraron haber resuelto los problemas técnicos planteados, no llegaron a fabricarse en serie. DKW-Hercules tuvo en venta entre 1970 y 1975 una motocicleta, la W-2000, con un motor Sachs KC-27 refrigerado por aire, de un desplazamiento equivalente a 600 cc y 27 CV. En Gran Bretaña, David W. Garside -SAE paper 821068- desarrolló a partir del motor de esa DKW un motor Wankel de dos rotores para motocicletas, en versiones con refrigeración por aire y por líquido, los rotores iban refrigerados por la mezcla que llegaba a la admisión, que fueron instalados en la Norton Commander, Norton Classic, y la Norton Interpol; Suzuki también fabricó una moto con motor Wankel, la RE-5. John Deere Inc., en EE. UU., invirtió un gran esfuerzo de investigación en motores rotativos y diseñó una versión multirotor que era capaz de usar varios tipos de combustible sin tener que cambiar el motor. El diseño fue propuesto como sistema motor para varios vehículos de combate de la Marina estadounidense en los últimos años de la década de 1980.

Ingersoll-Rand fabricó y vendió durante más de diez años un motor para usos industriales que quemaba gas, con un desplazamiento de 41 litros, 1000 CV y un solo rotor. Curtiss-Wright ha fabricado diversos prototipos de motor para automoción y aviación general, en ésta tendrían la ventaja del menor peso, ausencia de vibraciones y una mejor pauta de funcionamiento en caso de averías, que nunca serían instantáneas, totales y catastróficas como en un motor convencional de pistones alternativos, suministrando el Wankel algo de potencia durante un tiempo, lo que permite buscar una zona de aterrizaje más segura. Rolls-Royce (D W Garside) desarrolló un motor de encendido por compresión (Diesel), con etapas de compresión y combustión independientes. Graupner vendió un mini-motor para aeromodelos de 4'5 cc.

La japonesa Yanmar Diesel fabricó varios motores pequeños, incluso una motosierra Wankel, Sachs fabricó en serie varios motores refrigerados por aire y mezcla, uno de ellos equipó una motosierra, y otro una segadora de césped francesa: Outils Wolf Rotondor, que para reducir costes no llevaba segmentos en la parte inferior del rotor, que iba en posición horizontal. También Kawasaki patentó un motor con refrigeración por mezcla aire-combustible (Pat US 3991722), y un procedimiento para mejorar la combustión y con ello el consumo y la emisión de contaminantes (Pat. U.S. 3848574) y presentó un prototipo de motocicleta con un motor bi-rotor, la Kawasaki X-99, que no llegó a entrar en producción, como tampoco lo hizo un modelo similar de Yamaha, la RZ-201. La línea de rotativos para aviones ligeros desarrollados a partir de los modelos de Norton, fabricados con la marca Mid-West Aeroengines, pasó a la austriaca Diamond Engines, después Austro Engines; hoy Aixro ofrece un monorotor de 294 cc por cámara, basado en el mismo diseño de Sachs, para una potencia continua de 40 CV, destinado a aviación ultraligera.

Tras un uso ocasional en automóviles, por ejemplo NSU con sus modelos Spider y Ro 80[3]​ y el prototipo Audi 200, que hacia 1975 montaba en una carrocería de Audi 100 un motor Wankel KKM 871, con 3.000 cc, admisión por lumbreras laterales, 170 CV a 6500 rpm y un par motor de 220 Nm a 3500 rpm, o Citroën con el M 35 y GS Birrotor, e intentos fracasados llevados a cabo por General Motors que anunció haber resuelto el problema del consumo, pero no lograrlo en el mismo diseño el de las emisiones en los gases de escape, o Mercedes-Benz (véase el prototipo Mercedes-Benz C111); la compañía japonesa Mazda ha sido la que ha hecho un mayor uso de motores Wankel en automóviles. En China, el profesor Teluan Chen estuvo al frente de una amplia línea de investigación en motores Wankel, obteniendo resultados valiosos.

Después de muchos años de desarrollo, y miles de prototipos experimentales, Mazda lanzó sus primeros coches con motores Wankel en los primeros años 1970. Aunque la mayoría de los clientes adoraban estos coches, especialmente por su suavidad, tuvieron la mala suerte de ser puestos a la venta en una época de grandes esfuerzos para reducir las emisiones y aumentar la economía en combustible. Mazda abandonó el Wankel casi totalmente en el diseño de sus coches generalistas, pero continuó usando una versión biturbo de entrada en funcionamiento secuencial y dos rotores en su mítico deportivo RX-7 hasta el final de su producción en agosto de 2002. En el 2003, la marca japonesa relanzó el motor Wankel con el RX-8, que montaba una nueva versión atmosférica del birrotor, teóricamente más fiable y con menores consumos tanto de combustible como de lubricante, la característica más novedosa de este motor es que tanto la admisión como el escape se hacen mediante lumbreras laterales, lo que elimina el solapamiento entre los tiempos de admisión y escape, y con ello el paso de mezcla sin quemar al escape, y de gases del escape al tiempo de admisión.

En el mundo de las carreras, Mazda ha tenido un éxito sustancial con sus coches de dos y cuatro rotores, y corredores privados han cosechado también un considerable éxito con coches Mazda propulsados por motores Wankel, tanto originales como modificados. En 1991 el motor Wankel llegó a uno de los mejores momentos en competición, al conseguir Mazda la victoria en las 24 Horas de Le Mans con su prototipo 787B que montaba un motor de cuatro rotores y 2.622 cc de cilindrada equivalente, con lumbreras de admisión en posición periférica y conductos de admisión de geometría variable, al estilo de un trombón de varas. Este automóvil fue el que menos consumo de combustible tuvo en la carrera de ese año, y al año siguiente Mazda ya no pudo participar con motores Wankel en esa carrera al cambiarse el reglamento.

A fecha de junio de 2014, son numerosos los productores que ofrecen motores Wankel y otros con diversas tecnologías, fundamentalmente de pequeño tamaño, adaptables a Kart, aviones ultraligeros, motoplaneadores, generadores eléctricos, etc., por ejemplo: Aixro (Alemania), Austro (Austria), Cubewano (RU), e-go (RU), Freedom-Motors (Moeller)-(EE. UU.), Rotron (RU), Sparcs (RU), Wankel-AG (Alemania)

Dificultades técnicas

Curtiss-Wright demostró que el factor que controla las emisiones de hidrocarburos no quemados (HC) era la temperatura de la superficie del rotor, a mayor temperatura, menos concentración de HC sin quemar en los gases de escape, y demostraron también que se podía ensanchar el rotor manteniendo el resto de la geometría del motor y aumentando así el desplazamiento y la potencia. Otros fabricantes proponen que la causa fundamental de la emisión de contaminantes a altas rpm es la extinción de la llama (Quenching) en los bordes de la cámara de combustión, y a bajas rpm, las fugas en la estanqueidad, y la menor PME (Presión Media Efectiva) en la cámara de trabajo, más notables bajo carga parcial, el régimen más frecuente en automoción. El motor Wankel por sus propias características produce poca contaminación por NO; uno de los procedimientos clásicos de reducción de emisiones de NO ha sido la recirculación de los gases de escape, que en el motor Wankel era un rasgo intrínseco. (En general, en los motores se producen más NOx si la temperatura en la cámara de combustión es más alta; según Harry Ricardo -1920, por cada 1% de incremento de la proporción de gases de escape en la mezcla que entra en el tiempo de admisión, se produce un descenso de 45º F en la temperatura de la llama).

Yanmar Diesel ha publicado información referente a las características propias de diversas formas y posiciones del hueco de combustión en la superficie del rotor en relación con el número y posición de la/s bujía/s, (Puede verse también en el libro de Kenichi Yamamoto "Rotary engine"); en sus motores de pequeño desplazamiento y refrigeración del rotor por mezcla aire/combustible, Yanmar Diesel y Toyota (SAE paper 790435) comprobaron que la colocación de una válvula de láminas (Reed-Valve) en el colector de admisión, o cerca de la lumbrera de admisión, mejoraba las actuaciones bajo carga parcial y a bajas rpm., que es donde el rendimiento volumétrico del Wankel es menor.

En motores de mayor tamaño, Mazda, que en algún momento tuvo en venta motores con el hueco de combustión en forma de gota con la cola hacia atrás de la cámara de combustión, lo que Yanmar Diesel llamó LDR, y dobles segmentos en las caras laterales del rotor, con el tiempo pasó a fabricar motores con el receso en posición central y segmentos únicos en los laterales, buscando un compromiso entre consumo y emisión de gases contaminantes; también abandonaron los segmentos de vértice de tres piezas (Pat. española 0418430 de Citroën) en favor de los de dos piezas al estilo de los del motor de OMC. Se ha propuesto (Video: 'Rotary Engine breakthrough' en YouTube) que cambiar la forma del hueco para la bujía en la superficie del estátor, de redondo a una hendidura de no más de 1'5 mm, disminuiría en un 60% la temperatura de los gases de escape, y de los primeros tiempos del motor de combustión interna se sabe que a menor relación de compresión, mayor temperatura de los gases de escape. Kawasaki (patente US 3.848.574 de 1974) propuso modificar el agujero de la bujía en la superficie de trabajo, a uno en forma de cola triangular dirigida hacia la zona posterior de la cámara de combustión, con lo que obtuvieron mejoras en economía de combustible y reducción de las emisiones contaminantes en el escape.

Inicialmente, algunos motores Wankel tenían las lumbreras de admisión y escape en las caras laterales del rotor, lo que produjo problemas de distorsiones térmicas y de depósitos de carbonilla y de gomas, que solo llegaron a resolverse en el motor Renesis de Mazda mediante la colocación de segmentos especiales rascadores en la caras laterales del rotor, y mejoras en los materiales, como inclusión de piezas de materiales cerámicos. Las lumbreras laterales evitan el solapamiento de los tiempos de admisión y escape que podría producir entrada de gases quemados en la fase de admisión, y salida de mezcla aire/combustible sin quemar al sistema de escape, ambas cosas pueden ser perjudiciales para la emisión de gases contaminantes. La entrada de gases de escape al tiempo de admisión producía lo que se llamaba en inglés: "misfirings", o ciclos sin encendido de la mezcla, también desfavorables para la estabilidad del ralentí y el consumo.

De las dos disposiciones posibles para las lumbreras de admisión, la periférica y la lateral, se sabe que la periférica obtiene la máxima presión media efectiva (PME) en el motor, especialmente con una lumbrera de forma rectangular y más a altas rpm (SAE paper 288A), pero en uso automovilista fuera de la competición se han preferido (Mazda) las lumbreras de admisión laterales, una o varias por rotor, que proporcionan un mejor régimen de ralentí y actuaciones bajo carga parcial. El motor Renesis del RX8 de Mazda, emplea lumbreras laterales tanto de admisión como de escape, con lo que elimina totalmente el cruce o solapamiento entre las fases de admisión y escape, suprime la recirculación de gases de escape y la salida de mezcla aire/combustible sin quemar por el escape, este motor Renesis obtuvo unos consumos razonables y buenas actuaciones a bajo régimen, cumpliendo al mismo tiempo las normas anticontaminación más severas.

Algún motor Wankel de los primeros tiempos producía un ruido que los mecánicos comparaban al que hace un motor convencional poco antes de fundir una biela; el ruido se debía a las tolerancias entre el engranaje del eje y el del rotor que era necesario establecer para no comprometer la duración del motor. Ya se ha solucionado (Libro de K Yamamoto, 1.ª edición, 1969). El motor Wankel funciona mejor con sistemas de escape con baja presión, la configuración y longitud de los conductos de admisión y escape también influye en las características y rendimiento del motor, y en los primeros tiempos, la mayor temperatura de los gases de escape facilitó el uso de sistemas de reactor térmico o de post-combustión de la mezcla incompletamente quemada en la cámara de combustión, instalados después de las lumbreras de escape, con mezclas combustible/aire más adecuadas y en algunos casos con un dispositivo específico que inyectaba aire en esa zona, más barato que los catalizadores de los primeros tiempos, hechos con metales semipreciosos. La temperatura de los gases de escape está en relación inversa con la relación de compresión efectiva de los motores, a menor relación de compresión, geométrica o efectiva (PME), mayor temperatura de los gases de escape.

Otro problema inicial fue la aparición de arrancamientos de material y fisuras en la superficie de la epitrocoide, a las que los ingenieros llamaron: 'Arañazos del diablo', unas se debían a incompatibilidades entre el material de recubrimiento de la epitrocoide y el de los segmentos de vértice, y otras -'chattered marks', marcas de repiqueteo- a vibraciones por resonancia en esos segmentos de arista, tema que abordaron reduciendo el peso de los segmentos y su tamaño; la aparición de grietas en la zona donde se colocaba la bujía se resolvió colocando la bujía en un casquillo incrustado en el bloque, en vez de ir la bujía atornillada directamente sobre el bloque mismo, y también a través de la mejora de materiales. Para ajustar los segmentos de vértice a las dilataciones térmicas que se producen con el motor en funcionamiento, Mazda modificó los segmentos de vértice, a los que daba una altura distinta en la zona central del segmento respecto a las zonas laterales (En inglés "crowning" -coronamiento-) y Citroën patentó unos segmentos formados por varias piezas, dos triangulares en los extremos y una pieza central; Mazda había instalado durante un tiempo unos segmentos de vértice en los que la sección central estaba dividida en dos partes por una línea horizontal paralela al eje mayor del segmento, y, también de forma temporal, doble segmentación en las caras laterales del rotor; otros fabricantes colocaban segmentos de vértice de dos o de una única pieza.

Los últimos motores Wankel de producción en serie son del tipo de motores rápidos, que entregan su potencia a altas rpm, y con peor rendimiento en todos los sentidos en la zona de carga parcial y bajas rpm, aunque el motor de 40 litros de desplazamiento que fabricó Ingersoll-Rand daba la máxima potencia a unas 1500 r.p.m. David W. Garside de Norton declaró que habían conseguido solucionar el problema de la elasticidad, y construir un motor que daba toda su potencia a pocas rpm. Parece que un cierre más tardío de la lumbrera de admisión en el ciclo, y unos conductos de admisión más largos, que favorecen la resonancia, con ondas de presión que mejoran el llenado, y también una mayor excentricidad en el rotor, equivalente a la carrera de los motores alternativos, permiten conseguir motores con más par y potencia a bajo régimen de giro; algunos de estos conceptos se aplicaron en el motor con el que Mazda ganó en las 24 horas de le Mans, con conductos de admisión de longitud variable, a modo de un trombón de varas, según las rpm. Hay más estudios sobre la influencia del diseño de los colectores de admisión y escape en las actuaciones -"performances" en inglés- de los motores Wankel. (SAE paper 2012-32-0064). Toyota obtuvo una mejora del 7% en el consumo, especialmente a pocas rpm y bajo carga parcial, con la inyección de aire en la zona de las lumbreras de escape, y poniendo una bujía de incandescencia continua en lugar de la de chispa en la posición avanzada de la cámara de combustión (SAE paper 790435)

Materiales

Para el estátor o bloque motor se han utilizado aleaciones de aluminio, aluminio/silicio o Al/Si/Cu, por ejemplo la aleación Alcoa A-132, ya que el aluminio tiene una mayor conductividad térmica y un coeficiente de dilatación más adecuado. En el interior del bloque se colocaba una chapa de acero con la forma de la epitrocoide, con rugosidades en su cara externa para asegurar el anclado al bloque, y sobre esta lámina se aplicaba una capa de revestimiento antifricción, que al mismo tiempo permitía que se mantuviese una lámina de aceite lubricante, como por ejemplo la aleación Nickasil que usó Comotor (Citroën-NSU), Nikasil que siguió utilizando Derbi en el recubrimiento del interior de los cilindros de sus motores de motocicleta.[Nota 1]​ Los rotores se suelen fabricar en fundición y también de aluminio. Suzuki íntentó, para resolver el problema de la duración del estátor del motor, extendiéndola a más de 250.000 km, el uso de segmentos de vértice hechos de la aleación ferrotic, junto con el revestimiento de la superficie de trabajo del estátor descrito por A EP Grazen.

Se dice que los prototipos de motor rotativo Wankel que construyó General Motors -GM- tenían una duración superior a los 800.000 km, y aunque GM aseguró haber resuelto el problema de la economía en el consumo del motor Wankel, no llegaron a poder resolver en un mismo diseño los problemas del consumo y de la emisión de gases contaminantes, K Ludvigsen da cifras comparativas de emisiones y consumo entre los rotativos de Mazda y de GM. Las máquinas-herramienta para producir motores Wankel de OMC (Outboard Marine Co) y GM (General Motors) y la tecnología de John Deere las adquirieron Freedom-Motors y Möller, el club Wankel alemán tendría los elementos de producción de los motores rotativos Sachs. Inicialmente era necesaria una máquina específica para producir cada tamaño distinto de motor rotativo, pero una empresa inglesa patentó una: "Máquina generadora de epitrocoides" que facilitaba la producción de modelos distintos con la misma maquinaria.

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 para un motor Wankel, lo que puede representar una ventaja práctica. Para la lubricación, que se hace como en los motores de dos tiempos mediante mezcla combustible y aceite, se han usado los sistemas de mezcla previa o una bomba dosificadora que añade una pequeña cantidad de aceite a la admisión, lubricante igual al empleado para la lubricación y refrigeración del rotor, pero gente con experiencia en el uso de motores rotativos indica como medida de precaución añadir a la gasolina al menos un 1% de aceite lubricante, como en los motores 2T de antes, pues sería fácil que se descebe la bomba de aceite, y quede el motor sin lubricación suficiente, acelerándose el desgaste, que también se puede disminuir redondeando las aristas de las lumbreras y agujeros de las bujías, para que un eventual choque entre los segmentos y la superficie de la epitrocoide sea más suave. . Pueden usarse también lubricantes sólidos, del tipo de MoS2, bisulfuro de Molibdeno, añadidos al aceite o a la mezcla. En los motores con refrigeración por la mezcla de aire/combustible, uno de los aceites que dio mejores resultados fue el Shell Rotella 30. Hoy, muchos utilizan aceites para motores de 2T, tipo Mobil 1. Los motores con refrigeración líquida necesitan un lubricante multigrado para facilitar los arranques en frío, aceite que inicialmente debía ser de naturaleza mineral y no sintético para evitar la producción de cenizas y gomas en la combustión.[Nota 2]​ Al igual que en los motores alternativos, el acelerar el motor Wankel antes de que haya llegado a su temperatura ideal de funcionamiento aumentaba en gran medida el desgaste del motor y las emisiones tóxicas en el escape, y el acelerar un motor Wankel en vacío, sin carga que emplee la potencia, podría facilitar el que se transmitiese el frente de llama a la cámara previa en tiempo de admisión, destruyendo el motor.

Otros motores rotativos

Además del motor que inventó Félix Wankel (www.der-wankelmotor.de) ha habido y hay muy diversos tipos de motores rotativos, por ejemplo el del jesuíta José Ignacio Martín-Artajo,[Nota 3]​ o el que construyó e hizo funcionar el francés J C Lefeuvre,,[Nota 4]​ la canadiense Quasiturbine, o varias patentes concedidas al Español José Mª Bosch-Barata (oepm n.º 0228187, 0254176 o 0407242). La empresa Renault, en colaboración con la Rambler, trabajó en el desarrollo de un motor rotativo de pistones lobulados (patente española n.º 0313466). Jan P. Norbye publicó en 'Popular Science', enero de 1967, páginas 80-85, un trabajo: 'Rivals to the Wankel: A Roundup of Rotary Engines', que resumía los conceptos básicos de motor rotativo distintos del Wankel en estudio en ese momento. En la base de datos internacional de patentes, ESPACENET, buscando con las palabras clave 'Rotary Engine' se pueden ver muchas y muy diversas propuestas de motores rotativos, ya desde los primeros tiempos del motor de combustión interna, de los cuales pocos llegaron a la fase de prototipo.

Véase también

Notas

  1. ver patente en www.oepm.es, patentes Nº 0374366, 0375053 -1969 y 0418430 -1973- o la patente canadiense del revestimiento del motor de la Suzuki RE5, de: Grazen, Alfred EP: CA 602098 y CA 651826
  2. Ver SAE paper 740160: ' Rotary engines -A Fuel and Lubricant Composition Study' por Jh du Jeu y B Brandone, de TOTAL. www.SAE.org
  3. patentes españolas 0264750 y 0272170 www.oepm.es
  4. patente WO 8203250 - Espacenet

Referencias

  1. https://www.youtube.com/watch?v=Xys2q_uItng.  Falta el |título= (ayuda)
  2. Motores Rotativos - Tipologías Y Combustibles Alternativos. Universidad Politécnica de Cataluña. Consultado el 2011-03-01 (en español)
  3. The Wankel Engine History. Consultado el 2011-03-01 (en inglés)

Bibliografía

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Enlaces externos

  • (en español)
  • Motor Wankel Renesis, Mazda en YouTube (en español)
  • Motor rotativo Bosch Barata en YouTube (en español) Video de la puesta en marcha del prototipo por el propio José María Bosch Barata en 1976
  • - Animaciones del motor (en inglés)
  • Rueda de optimodesign (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial, la primera versión y la última). Aplicación en un transporte recreativo (en español)
  • Motor rotativo de émbolos articulados del jesuíta José Ignacio Martín-Artajo (1969) en YouTube (en español)
  • Página sobre rotativos de Aaron Cake (en inglés)
  • Página vinculada al Club Wankel de Alemania (en alemán)
  • Página del club de la moto DKW-Hercules W-2000 (en alemán)
  • Experiencias locales rusas en motor Wankel {{frru
  • Uso del Wankel en aviación (en inglés)
  • (en francés)
  •   Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre motor Wankel.
  • [1] Resumen técnico del desarrollo de la línea de rotativos Norton, que encabezó el ingeniero David W. Garside (en inglés)
  •   Datos: Q182883
  •   Multimedia: Wankel engines

motor, wankel, motor, wankel, también, conocido, como, motor, rotativo, tipo, motor, combustión, interna, ideado, félix, wankel, convertido, algo, práctico, walter, froede, utiliza, rotores, pistones, motores, alternativos, deutsches, museum, múnich, alemania,. El motor Wankel tambien conocido como motor rotativo es un tipo de motor de combustion interna ideado por Felix Wankel y convertido en algo practico por Walter Froede de NSU que utiliza rotores en vez de los pistones de los motores alternativos Motor Wankel en el Deutsches Museum en Munich Alemania Wankel concibio su motor rotativo en 1924 y obtuvo la patente en 1926 CA360492 FR1133762 FR1166192 FR888513 Durante los anos 1940 se dedico a mejorar el diseno y tambien ideo un motor para torpedo con valvulas rotativas en cabeza Jumo KM 8 En los anos 1950 y los 1960 se hicieron grandes esfuerzos en desarrollar los motores rotativos Wankel Eran especialmente interesantes por funcionar de forma suave y silenciosa y con escasas averias gracias a la simplicidad de su diseno Indice 1 Funcionamiento 2 Ventajas e inconvenientes 2 1 Ventajas 2 2 Inconvenientes 3 Historia 4 Dificultades tecnicas 5 Materiales 6 Combustible 7 Otros motores rotativos 8 Vease tambien 9 Notas 10 Referencias 11 Bibliografia 12 Enlaces externosFuncionamiento Editar Animacion de un motor Wankel Elementos de un motor Wankel 1 Lumbrera de admision 2 Lumbrera de escape 3 Trocoide estator 4 Camaras 5 Pinon 6 rotor 7 Corona 8 Eje excentrico ciguenal 9 Bujias Un motor rotativo o Wankel es un motor de combustion interna que funciona de una manera completamente diferente a los motores alternativos Es un motor rotativo de cuatro tiempos pero en zonas distintas del estator o bloque con el piston moviendose sin detenciones de un tiempo a otro Mas concretamente la envolvente es una cavidad con forma de 8 dentro de la cual se encuentra un rotor triangular o triangulo lobular que realiza un giro de centro variable rotor excentrico Este piston transmite su movimiento rotatorio a un eje ciguenal que se encuentra en su interior y que gira ya con un centro unico Al igual que un motor de pistones el rotativo utiliza la presion producida por la combustion de la mezcla aire combustible La diferencia radica en que esta presion esta contenida en la camara formada por una parte de la envolvente o estator y cerrada por uno de los lados del rotor triangular que en este tipo de motor reemplaza a los pistones Estos motores en su mayoria desarrollan una mayor potencia que los cilindricos debido a una mayor compresion aero explosiva por ejemplo un 2 rotores equivale en potencia a un 6 cilindros de motor convencional 1 El rotor sigue un recorrido en el que mantiene sus 3 vertices en contacto con el estator o epitrocoide delimitando asi tres compartimentos separados de mezcla A medida que el rotor gira dentro de la camara cada uno de los 3 volumenes se expande y contrae alternativamente es esta expansion contraccion la que aspira el aire y el combustible hacia el motor comprime la mezcla extrae su energia expansiva y luego expulsa los gases quemados hacia el escape 2 Ventajas e inconvenientes EditarVentajas Editar Menos piezas moviles el motor Wankel tiene menos piezas moviles que un motor convencional tan solo cuatro piezas bloque rotor que a su vez esta formado por segmentos y regletas arbol motor y sistema de refrigeracion engrase similar a los que montan los motores de piston Esto contribuye a una mayor fiabilidad Suavidad de marcha todos los componentes de un motor rotativo giran en el mismo sentido en lugar de sufrir las constantes variaciones de sentido a las que esta sometido un piston Estan equilibrados internamente con contrapesos giratorios para suprimir cualquier vibracion Incluso la entrega de potencia se desarrolla en forma mas progresiva dado que cada etapa de combustion dura 90 de giro del rotor y a su vez como cada vuelta del rotor representa tres vueltas del eje cada combustion dura 270 de giro del eje es decir 3 4 de cada vuelta se compara con un motor monocilindrico en el que cada combustion transcurre durante 180 de cada dos revoluciones o sea 1 4 de cada vuelta del ciguenal se produce una combustion cada 120º del rotor y 360º del eje Un motor Wankel de dos rotores equivale en uniformidad de par a un motor de seis cilindros alternativo Menor velocidad de rotacion dado que los rotores giran a 1 3 de la velocidad del eje y al tocar el estator las piezas principales del motor se mueven mas lentamente que las de un motor convencional aumentando la fiabilidad Una vez resueltos los problemas iniciales para la eleccion de los materiales mas adecuados los segmentos siempre estan en movimiento respecto a las partes fijas no hay puntos muertos como en los motores alternativos Precisamente los mayores desgastes se producen en esos puntos muertos donde al no haber velocidad relativa de una pieza respecto a otra no hay lubricacion ver tribologia Menores vibraciones dado que las inercias internas del motor son muy pequenas no hay bielas ni volante de inercia ni recorrido de pistones ni movimiento solo se producen pequenas vibraciones en la excentrica Menor peso debido al menor numero de piezas que forman el motor en comparacion 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 motor Inconvenientes Editar Emisiones es mas complicado aunque no imposible ajustarse a las normas de emisiones contaminantes ya que trabaja igual que un motor de dos tiempos consumiendo aire combustible y aceite Costos de mantenimiento al no estar tan difundido su mantenimiento resulta mas complejo por la dificultad en encontrar personal con formacion adecuada en este tipo de motor Consumo la eficiencia termodinamica relacion energia disponible en el combustible potencia efectiva se ve reducida por la forma alargada de las camaras de combustion con una alta relacion superficie volumen Dificil estanqueidad resulta muy dificil aislar cada una de las tres secciones del rotor que deben ser estancas unas respecto a otras para un buen funcionamiento Ademas en los primeros modelos se hacia necesario cambiar el sistema de estanqueidad cada seis anos aproximadamente por su desgaste que puede reducirse manteniendo una pequena proporcion de aceite mezclado directamente en el combustible 1 las bombas fallan con lubricantes solidos tipo MoS2 y redondeando las aristas de las lumbreras y huecos de las bujias para evitar choques bruscos entre los segmentos de estanqueidad y el estator Sincronizacion la sincronizacion de los distintos componentes del motor debe ser muy buena para evitar que el encendido de la mezcla se inicie antes de que el piston rotativo se encuentre en la posicion adecuada Si el encendido es precoz empujara en sentido contrario al deseado pudiendo averiar el motor Encendido El numero y la situacion de las bujias influian en el rendimiento del motor y en su complejidad han evolucionado a una unica bujia por camara para la mayoria de aplicaciones como en los motores alternativos Toyota obtuvo una mejora de 9 en la economia con una bujia de incandescencia y valvulas de laminas en la lumbrera periferica de admision SAE paper 790435 T Kohno y col Mantenimiento Los segmentos que garantizan la estanqueidad debian cambiarse en plazos determinados debido al desgaste producido por el constante rozamiento de los vertices del rotor con la superficie de revestimiento de la epitrocoide asunto solucionado desde los anos 70 Freno motor El motor rotativo Wankel como los motores de 2T tiene menos freno motor que los motores alternativos de 4T por lo que los vehiculos que lo usan precisan unos frenos de mayores dimensiones Historia Editar El NSU Spider fue el primer coche de produccion en el mundo propulsado por un motor rotativo Wankel Hacia 1972 se presentaron algunos prototipos de motocicletas con motor Wankel de dos rotores la Yamaha RZ 201 Patente US N º 396448 y la Kawasaki X 99 Pat US 3848574 que aunque aseguraron haber resuelto los problemas tecnicos planteados no llegaron a fabricarse en serie DKW Hercules tuvo en venta entre 1970 y 1975 una motocicleta la W 2000 con un motor Sachs KC 27 refrigerado por aire de un desplazamiento equivalente a 600 cc y 27 CV En Gran Bretana David W Garside SAE paper 821068 desarrollo a partir del motor de esa DKW un motor Wankel de dos rotores para motocicletas en versiones con refrigeracion por aire y por liquido los rotores iban refrigerados por la mezcla que llegaba a la admision que fueron instalados en la Norton Commander Norton Classic y la Norton Interpol Suzuki tambien fabrico una moto con motor Wankel la RE 5 John Deere Inc en EE UU invirtio un gran esfuerzo de investigacion en motores rotativos y diseno una version multirotor que era capaz de usar varios tipos de combustible sin tener que cambiar el motor El diseno fue propuesto como sistema motor para varios vehiculos de combate de la Marina estadounidense en los ultimos anos de la decada de 1980 Ingersoll Rand fabrico y vendio durante mas de diez anos un motor para usos industriales que quemaba gas con un desplazamiento de 41 litros 1000 CV y un solo rotor Curtiss Wright ha fabricado diversos prototipos de motor para automocion y aviacion general en esta tendrian la ventaja del menor peso ausencia de vibraciones y una mejor pauta de funcionamiento en caso de averias que nunca serian instantaneas totales y catastroficas como en un motor convencional de pistones alternativos suministrando el Wankel algo de potencia durante un tiempo lo que permite buscar una zona de aterrizaje mas segura Rolls Royce D W Garside desarrollo un motor de encendido por compresion Diesel con etapas de compresion y combustion independientes Graupner vendio un mini motor para aeromodelos de 4 5 cc La japonesa Yanmar Diesel fabrico varios motores pequenos incluso una motosierra Wankel Sachs fabrico en serie varios motores refrigerados por aire y mezcla uno de ellos equipo una motosierra y otro una segadora de cesped francesa Outils Wolf Rotondor que para reducir costes no llevaba segmentos en la parte inferior del rotor que iba en posicion horizontal Tambien Kawasaki patento un motor con refrigeracion por mezcla aire combustible Pat US 3991722 y un procedimiento para mejorar la combustion y con ello el consumo y la emision de contaminantes Pat U S 3848574 y presento un prototipo de motocicleta con un motor bi rotor la Kawasaki X 99 que no llego a entrar en produccion como tampoco lo hizo un modelo similar de Yamaha la RZ 201 La linea de rotativos para aviones ligeros desarrollados a partir de los modelos de Norton fabricados con la marca Mid West Aeroengines paso a la austriaca Diamond Engines despues Austro Engines hoy Aixro ofrece un monorotor de 294 cc por camara basado en el mismo diseno de Sachs para una potencia continua de 40 CV destinado a aviacion ultraligera Tras un uso ocasional en automoviles por ejemplo NSU con sus modelos Spider y Ro 80 3 y el prototipo Audi 200 que hacia 1975 montaba en una carroceria de Audi 100 un motor Wankel KKM 871 con 3 000 cc admision por lumbreras laterales 170 CV a 6500 rpm y un par motor de 220 Nm a 3500 rpm o Citroen con el M 35 y GS Birrotor e intentos fracasados llevados a cabo por General Motors que anuncio haber resuelto el problema del consumo pero no lograrlo en el mismo diseno el de las emisiones en los gases de escape o Mercedes Benz vease el prototipo Mercedes Benz C111 la compania japonesa Mazda ha sido la que ha hecho un mayor uso de motores Wankel en automoviles En China el profesor Teluan Chen estuvo al frente de una amplia linea de investigacion en motores Wankel obteniendo resultados valiosos Despues de muchos anos de desarrollo y miles de prototipos experimentales Mazda lanzo sus primeros coches con motores Wankel en los primeros anos 1970 Aunque la mayoria de los clientes adoraban estos coches especialmente por su suavidad tuvieron la mala suerte de ser puestos a la venta en una epoca de grandes esfuerzos para reducir las emisiones y aumentar la economia en combustible Mazda abandono el Wankel casi totalmente en el diseno de sus coches generalistas pero continuo usando una version biturbo de entrada en funcionamiento secuencial y dos rotores en su mitico deportivo RX 7 hasta el final de su produccion en agosto de 2002 En el 2003 la marca japonesa relanzo el motor Wankel con el RX 8 que montaba una nueva version atmosferica del birrotor teoricamente mas fiable y con menores consumos tanto de combustible como de lubricante la caracteristica mas novedosa de este motor es que tanto la admision como el escape se hacen mediante lumbreras laterales lo que elimina el solapamiento entre los tiempos de admision y escape y con ello el paso de mezcla sin quemar al escape y de gases del escape al tiempo de admision En el mundo de las carreras Mazda ha tenido un exito sustancial con sus coches de dos y cuatro rotores y corredores privados han cosechado tambien un considerable exito con coches Mazda propulsados por motores Wankel tanto originales como modificados En 1991 el motor Wankel llego a uno de los mejores momentos en competicion al conseguir Mazda la victoria en las 24 Horas de Le Mans con su prototipo 787B que montaba un motor de cuatro rotores y 2 622 cc de cilindrada equivalente con lumbreras de admision en posicion periferica y conductos de admision de geometria variable al estilo de un trombon de varas Este automovil fue el que menos consumo de combustible tuvo en la carrera de ese ano y al ano siguiente Mazda ya no pudo participar con motores Wankel en esa carrera al cambiarse el reglamento A fecha de junio de 2014 son numerosos los productores que ofrecen motores Wankel y otros con diversas tecnologias fundamentalmente de pequeno tamano adaptables a Kart aviones ultraligeros motoplaneadores generadores electricos etc por ejemplo Aixro Alemania Austro Austria Cubewano RU e go RU Freedom Motors Moeller EE UU Rotron RU Sparcs RU Wankel AG Alemania Dificultades tecnicas EditarCurtiss Wright demostro que el factor que controla las emisiones de hidrocarburos no quemados HC era la temperatura de la superficie del rotor a mayor temperatura menos concentracion de HC sin quemar en los gases de escape y demostraron tambien que se podia ensanchar el rotor manteniendo el resto de la geometria del motor y aumentando asi el desplazamiento y la potencia Otros fabricantes proponen que la causa fundamental de la emision de contaminantes a altas rpm es la extincion de la llama Quenching en los bordes de la camara de combustion y a bajas rpm las fugas en la estanqueidad y la menor PME Presion Media Efectiva en la camara de trabajo mas notables bajo carga parcial el regimen mas frecuente en automocion El motor Wankel por sus propias caracteristicas produce poca contaminacion por NO uno de los procedimientos clasicos de reduccion de emisiones de NO ha sido la recirculacion de los gases de escape que en el motor Wankel era un rasgo intrinseco En general en los motores se producen mas NOx si la temperatura en la camara de combustion es mas alta segun Harry Ricardo 1920 por cada 1 de incremento de la proporcion de gases de escape en la mezcla que entra en el tiempo de admision se produce un descenso de 45º F en la temperatura de la llama Yanmar Diesel ha publicado informacion referente a las caracteristicas propias de diversas formas y posiciones del hueco de combustion en la superficie del rotor en relacion con el numero y posicion de la s bujia s Puede verse tambien en el libro de Kenichi Yamamoto Rotary engine en sus motores de pequeno desplazamiento y refrigeracion del rotor por mezcla aire combustible Yanmar Diesel y Toyota SAE paper 790435 comprobaron que la colocacion de una valvula de laminas Reed Valve en el colector de admision o cerca de la lumbrera de admision mejoraba las actuaciones bajo carga parcial y a bajas rpm que es donde el rendimiento volumetrico del Wankel es menor En motores de mayor tamano Mazda que en algun momento tuvo en venta motores con el hueco de combustion en forma de gota con la cola hacia atras de la camara de combustion lo que Yanmar Diesel llamo LDR y dobles segmentos en las caras laterales del rotor con el tiempo paso a fabricar motores con el receso en posicion central y segmentos unicos en los laterales buscando un compromiso entre consumo y emision de gases contaminantes tambien abandonaron los segmentos de vertice de tres piezas Pat espanola 0418430 de Citroen en favor de los de dos piezas al estilo de los del motor de OMC Se ha propuesto Video Rotary Engine breakthrough en YouTube que cambiar la forma del hueco para la bujia en la superficie del estator de redondo a una hendidura de no mas de 1 5 mm disminuiria en un 60 la temperatura de los gases de escape y de los primeros tiempos del motor de combustion interna se sabe que a menor relacion de compresion mayor temperatura de los gases de escape Kawasaki patente US 3 848 574 de 1974 propuso modificar el agujero de la bujia en la superficie de trabajo a uno en forma de cola triangular dirigida hacia la zona posterior de la camara de combustion con lo que obtuvieron mejoras en economia de combustible y reduccion de las emisiones contaminantes en el escape Inicialmente algunos motores Wankel tenian las lumbreras de admision y escape en las caras laterales del rotor lo que produjo problemas de distorsiones termicas y de depositos de carbonilla y de gomas que solo llegaron a resolverse en el motor Renesis de Mazda mediante la colocacion de segmentos especiales rascadores en la caras laterales del rotor y mejoras en los materiales como inclusion de piezas de materiales ceramicos Las lumbreras laterales evitan el solapamiento de los tiempos de admision y escape que podria producir entrada de gases quemados en la fase de admision y salida de mezcla aire combustible sin quemar al sistema de escape ambas cosas pueden ser perjudiciales para la emision de gases contaminantes La entrada de gases de escape al tiempo de admision producia lo que se llamaba en ingles misfirings o ciclos sin encendido de la mezcla tambien desfavorables para la estabilidad del ralenti y el consumo De las dos disposiciones posibles para las lumbreras de admision la periferica y la lateral se sabe que la periferica obtiene la maxima presion media efectiva PME en el motor especialmente con una lumbrera de forma rectangular y mas a altas rpm SAE paper 288A pero en uso automovilista fuera de la competicion se han preferido Mazda las lumbreras de admision laterales una o varias por rotor que proporcionan un mejor regimen de ralenti y actuaciones bajo carga parcial El motor Renesis del RX8 de Mazda emplea lumbreras laterales tanto de admision como de escape con lo que elimina totalmente el cruce o solapamiento entre las fases de admision y escape suprime la recirculacion de gases de escape y la salida de mezcla aire combustible sin quemar por el escape este motor Renesis obtuvo unos consumos razonables y buenas actuaciones a bajo regimen cumpliendo al mismo tiempo las normas anticontaminacion mas severas Algun motor Wankel de los primeros tiempos producia un ruido que los mecanicos comparaban al que hace un motor convencional poco antes de fundir una biela el ruido se debia a las tolerancias entre el engranaje del eje y el del rotor que era necesario establecer para no comprometer la duracion del motor Ya se ha solucionado Libro de K Yamamoto 1 ª edicion 1969 El motor Wankel funciona mejor con sistemas de escape con baja presion la configuracion y longitud de los conductos de admision y escape tambien influye en las caracteristicas y rendimiento del motor y en los primeros tiempos la mayor temperatura de los gases de escape facilito el uso de sistemas de reactor termico o de post combustion de la mezcla incompletamente quemada en la camara de combustion instalados despues de las lumbreras de escape con mezclas combustible aire mas adecuadas y en algunos casos con un dispositivo especifico que inyectaba aire en esa zona mas barato que los catalizadores de los primeros tiempos hechos con metales semipreciosos La temperatura de los gases de escape esta en relacion inversa con la relacion de compresion efectiva de los motores a menor relacion de compresion geometrica o efectiva PME mayor temperatura de los gases de escape Otro problema inicial fue la aparicion de arrancamientos de material y fisuras en la superficie de la epitrocoide a las que los ingenieros llamaron Aranazos del diablo unas se debian a incompatibilidades entre el material de recubrimiento de la epitrocoide y el de los segmentos de vertice y otras chattered marks marcas de repiqueteo a vibraciones por resonancia en esos segmentos de arista tema que abordaron reduciendo el peso de los segmentos y su tamano la aparicion de grietas en la zona donde se colocaba la bujia se resolvio colocando la bujia en un casquillo incrustado en el bloque en vez de ir la bujia atornillada directamente sobre el bloque mismo y tambien a traves de la mejora de materiales Para ajustar los segmentos de vertice a las dilataciones termicas que se producen con el motor en funcionamiento Mazda modifico los segmentos de vertice a los que daba una altura distinta en la zona central del segmento respecto a las zonas laterales En ingles crowning coronamiento y Citroen patento unos segmentos formados por varias piezas dos triangulares en los extremos y una pieza central Mazda habia instalado durante un tiempo unos segmentos de vertice en los que la seccion central estaba dividida en dos partes por una linea horizontal paralela al eje mayor del segmento y tambien de forma temporal doble segmentacion en las caras laterales del rotor otros fabricantes colocaban segmentos de vertice de dos o de una unica pieza Los ultimos motores Wankel de produccion en serie son del tipo de motores rapidos que entregan su potencia a altas rpm y con peor rendimiento en todos los sentidos en la zona de carga parcial y bajas rpm aunque el motor de 40 litros de desplazamiento que fabrico Ingersoll Rand daba la maxima potencia a unas 1500 r p m David W Garside de Norton declaro que habian conseguido solucionar el problema de la elasticidad y construir un motor que daba toda su potencia a pocas rpm Parece que un cierre mas tardio de la lumbrera de admision en el ciclo y unos conductos de admision mas largos que favorecen la resonancia con ondas de presion que mejoran el llenado y tambien una mayor excentricidad en el rotor equivalente a la carrera de los motores alternativos permiten conseguir motores con mas par y potencia a bajo regimen de giro algunos de estos conceptos se aplicaron en el motor con el que Mazda gano en las 24 horas de le Mans con conductos de admision de longitud variable a modo de un trombon de varas segun las rpm Hay mas estudios sobre la influencia del diseno de los colectores de admision y escape en las actuaciones performances en ingles de los motores Wankel SAE paper 2012 32 0064 Toyota obtuvo una mejora del 7 en el consumo especialmente a pocas rpm y bajo carga parcial con la inyeccion de aire en la zona de las lumbreras de escape y poniendo una bujia de incandescencia continua en lugar de la de chispa en la posicion avanzada de la camara de combustion SAE paper 790435 Materiales EditarPara el estator o bloque motor se han utilizado aleaciones de aluminio aluminio silicio o Al Si Cu por ejemplo la aleacion Alcoa A 132 ya que el aluminio tiene una mayor conductividad termica y un coeficiente de dilatacion mas adecuado En el interior del bloque se colocaba una chapa de acero con la forma de la epitrocoide con rugosidades en su cara externa para asegurar el anclado al bloque y sobre esta lamina se aplicaba una capa de revestimiento antifriccion que al mismo tiempo permitia que se mantuviese una lamina de aceite lubricante como por ejemplo la aleacion Nickasil que uso Comotor Citroen NSU Nikasil que siguio utilizando Derbi en el recubrimiento del interior de los cilindros de sus motores de motocicleta Nota 1 Los rotores se suelen fabricar en fundicion y tambien de aluminio Suzuki intento para resolver el problema de la duracion del estator del motor extendiendola a mas de 250 000 km el uso de segmentos de vertice hechos de la aleacion ferrotic junto con el revestimiento de la superficie de trabajo del estator descrito por A EP Grazen Se dice que los prototipos de motor rotativo Wankel que construyo General Motors GM tenian una duracion superior a los 800 000 km y aunque GM aseguro haber resuelto el problema de la economia en el consumo del motor Wankel no llegaron a poder resolver en un mismo diseno los problemas del consumo y de la emision de gases contaminantes K Ludvigsen da cifras comparativas de emisiones y consumo entre los rotativos de Mazda y de GM Las maquinas herramienta para producir motores Wankel de OMC Outboard Marine Co y GM General Motors y la tecnologia de John Deere las adquirieron Freedom Motors y Moller el club Wankel aleman tendria los elementos de produccion de los motores rotativos Sachs Inicialmente era necesaria una maquina especifica para producir cada tamano distinto de motor rotativo pero una empresa inglesa patento una Maquina generadora de epitrocoides que facilitaba la produccion de modelos distintos con la misma maquinaria Combustible EditarDada la ausencia de puntos calientes en la camara de combustion se ha calculado que una gasolina con un octanaje de 87 es suficiente para un motor Wankel lo que puede representar una ventaja practica Para la lubricacion que se hace como en los motores de dos tiempos mediante mezcla combustible y aceite se han usado los sistemas de mezcla previa o una bomba dosificadora que anade una pequena cantidad de aceite a la admision lubricante igual al empleado para la lubricacion y refrigeracion del rotor pero gente con experiencia en el uso de motores rotativos indica como medida de precaucion anadir a la gasolina al menos un 1 de aceite lubricante como en los motores 2T de antes pues seria facil que se descebe la bomba de aceite y quede el motor sin lubricacion suficiente acelerandose el desgaste que tambien se puede disminuir redondeando las aristas de las lumbreras y agujeros de las bujias para que un eventual choque entre los segmentos y la superficie de la epitrocoide sea mas suave Pueden usarse tambien lubricantes solidos del tipo de MoS2 bisulfuro de Molibdeno anadidos al aceite o a la mezcla En los motores con refrigeracion por la mezcla de aire combustible uno de los aceites que dio mejores resultados fue el Shell Rotella 30 Hoy muchos utilizan aceites para motores de 2T tipo Mobil 1 Los motores con refrigeracion liquida necesitan un lubricante multigrado para facilitar los arranques en frio aceite que inicialmente debia ser de naturaleza mineral y no sintetico para evitar la produccion de cenizas y gomas en la combustion Nota 2 Al igual que en los motores alternativos el acelerar el motor Wankel antes de que haya llegado a su temperatura ideal de funcionamiento aumentaba en gran medida el desgaste del motor y las emisiones toxicas en el escape y el acelerar un motor Wankel en vacio sin carga que emplee la potencia podria facilitar el que se transmitiese el frente de llama a la camara previa en tiempo de admision destruyendo el motor Otros motores rotativos EditarAdemas del motor que invento Felix Wankel www der wankelmotor de ha habido y hay muy diversos tipos de motores rotativos por ejemplo el del jesuita Jose Ignacio Martin Artajo Nota 3 o el que construyo e hizo funcionar el frances J C Lefeuvre Nota 4 la canadiense Quasiturbine o varias patentes concedidas al Espanol Jose Mª Bosch Barata oepm n º 0228187 0254176 o 0407242 La empresa Renault en colaboracion con la Rambler trabajo en el desarrollo de un motor rotativo de pistones lobulados patente espanola n º 0313466 Jan P Norbye publico en Popular Science enero de 1967 paginas 80 85 un trabajo Rivals to the Wankel A Roundup of Rotary Engines que resumia los conceptos basicos de motor rotativo distintos del Wankel en estudio en ese momento En la base de datos internacional de patentes ESPACENET buscando con las palabras clave Rotary Engine se pueden ver muchas y muy diversas propuestas de motores rotativos ya desde los primeros tiempos del motor de combustion interna de los cuales pocos llegaron a la fase de prototipo Vease tambien EditarMotor Diesel Motor StirlingNotas Editar ver patente en www oepm es patentes Nº 0374366 0375053 1969 y 0418430 1973 o la patente canadiense del revestimiento del motor de la Suzuki RE5 de Grazen Alfred EP CA 602098 y CA 651826 Ver SAE paper 740160 Rotary engines A Fuel and Lubricant Composition Study por Jh du Jeu y B Brandone de TOTAL www SAE org patentes espanolas 0264750 y 0272170 www oepm es patente WO 8203250 EspacenetReferencias Editar https www youtube com watch v Xys2q uItng Falta el titulo ayuda Motores Rotativos Tipologias Y Combustibles Alternativos Universidad Politecnica de Cataluna Consultado el 2011 03 01 en espanol The Wankel Engine History Consultado el 2011 03 01 en ingles Bibliografia EditarFrank Jardine Alcoa Thermal Expansion in Automotive Engine Design SAE paper 300010 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paper 720537 L W Manley Mobil Low Octane Fuel is OK for Rotary Engines Automotive Engineering SAE Aug 1972 Vol 80 n º 8 28 29 Karl Ludvigsen Wankel engine A to Z 1973 ISBN 0 913646 01 06 W D Bensinger Daimler Benz Rotationskolben Verbrennungsmotoren Springer Verlag 1973 ISBN 978 3 642 52174 4 P M Leucht y col GM Telemetry Aids Rotary Engine Study Automotive Engineering jan 1978 Vol 86 n º 1 44 48 Resumen del SAE paper 770877 A WorldWide Rotary Update Automotive Engineering SAE Feb 1978 Vol 86 n º 2 31 42 T Kohno y col Rotary Engine s light load combustion improved Automotive Engineering August 1979 Vol 87 n º 8 pags 33 38 Resumen del SAE paper 790435 G Wickle y col ICT Co R Domesle y col Degussa AG Controlling Two Stroke Engine Emissions Automotive Engineering International SAE Feb 2000 27 32 Dante Giacosa Motores endotermicos Ed Omega 2000 BOSCH Manual de la tecnica del Automovil 4ª ed 2005 Descarga desde depositos de alta presion pag 64 tabla 1 ISBN 3 934584 82 9 Patentes Espacenet US3514235 1970 Yamauchi US 3848574 1974 Kawasaki GB 1460229 1974 Ford US 3833321 1974 y US 3981688 1976 Ford US3844256 1974 Ishikawa y col Nissan CA 1030743 1978 y CA 1045553 1979 Ford Enlaces externos EditarVideo de Mazda explicando su motor rotativo en espanol Motor Wankel Renesis Mazda en YouTube en espanol Motor rotativo Bosch Barata en YouTube en espanol Video de la puesta en marcha del prototipo por el propio Jose Maria Bosch Barata en 1976 Motor rotativo ilustrado Animaciones del motor en ingles Rueda de optimodesign enlace roto disponible en Internet Archive vease el historial la primera version y la ultima Aplicacion en un transporte recreativo en espanol Motor rotativo de embolos articulados del jesuita Jose Ignacio Martin Artajo 1969 en YouTube en espanol Pagina sobre rotativos de Aaron Cake en ingles Pagina vinculada al Club Wankel de Alemania en aleman Pagina del club de la moto DKW Hercules W 2000 en aleman Experiencias locales rusas en motor Wankel frru Uso del Wankel en 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