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Motor Wankel

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Para o motor radial rotatório, veja-se Motor rotativo.
Motor Wankel.

O motor Wankel é um tipo de motor de combustão interna, inventado por Felix Wankel, que utiliza rotores em vez dos pistões dos motores alternativos.

Wankel concebeu seu motor rotativo em 1924 e recebeu seu patente em 1929 . Durante os anos 1940 dedicou-se a melhorar o desenho. Fez-se um considerável esforço no desenvolvimento de motores rotativos nos 1950 e os 1960. Eram particularmente interessantes por funcionar de um modo suave, silencioso e fiável, graças à simplicidad de seu desenho.

Conteúdo

Funcionamento

Arquivo:Wankel Cycle anim é.gif
Animação de um motor Wankel.

Um motor rotativo ou Wankel, em honra a seu criador o Dr. Felix Wankel, é um motor de combustão interna que funciona de uma maneira completamente diferente dos motores alternativos.

Em um motor alternativo; no mesmo volume (cilindro) efectuam-se sucessivamente 4 diferentes trabalhos - admisión, compressão, combustão e escape. Em um motor Wankel desenvolvem-se os mesmos 4 tempos mas em lugares diferentes da carcasa ou bloco; isto é, vem a ser como ter um cilindro dedicado à cada um dos tempos, com o pistão se movendo continuamente de um a outro. Mais concretamente, o cilindro é uma cavidade com forma de 8, dentro da qual se encontra um rotor triangular que realiza um giro de centro variável. Este pistão comunica seu movimento rotatório a um cigüeñal que se encontra em seu interior, e que gira já com um centro único.

Ao igual que um motor de pistões, o rotativo emprega a pressão criada pela combustão da mistura ar-combustível. A diferença radica em que esta pressão está contida na câmara formada por uma parte do recinto e sellada por um dos lados do rotor triangular, que neste tipo de motores substitui aos pistões.

O rotor segue um percurso no que mantém seus 3 vértices em contacto com o alojamento, delimitando assim três compartimentos separados de mistura. À medida que o rotor gira dentro da câmara, a cada um dos 3 volumes se expandem e contraem alternativamente; é esta expansão-contracção a que succiona o ar e o combustível para o motor, comprime a mistura, extrai sua energia expansiva e a expele para o escape.

Vantagens

Desventajas

História

Em Grã-Bretanha, Norton Motorcycles desenvolveu um motor Wankel para motocicletas, que foi incluído na Norton Commander; Suzuki também fabricou uma moto com motor Wankel, o RE-5. DKW Hercules pôs em venda uma motocicleta com motor Sachs refrigerado por ar e mistura; John Deere Inc, em EEUU, investiu um grande esforço na investigação de motores rotativos e desenhou uma versão que era capaz de usar vários tipos de combustível sem ter que mudar o motor. O desenho foi proposto como sistema motriz para vários veículos de combate da Marinha estadounidense nos últimos anos da década de 1980 . Ingersoll-Rand teve em venda um motor para usos industriais que queimava gás e tinha uma cilindrada de 41 litros e um só rotor. Curtiss-Wright tem fabricado diversos protótipos de motor para aviação geral, em onde teria a vantagem do menor peso e melhor conduta em frente às avarias. Rolls-Royce desenvolveu um motor de ignição por compressão (Diésel), com etapas de compressão e combustão independentes. Graupner vendeu um mini-motor para aeromodelos. A japonesa Yanmar Diésel fabricou vários motores pequenos, inclusive uma motosierra Wankel.

Depois de um uso ocasional em automóveis, por exemplo NSU com seus modelos Spider e Ro 80 ou Citroën com o M 35 e GS Birrotor, e tentativas fracassadas levados a cabo por General Motors que anunciou ter resolvido o problema do consumo mas não poder com o das emissões nos gases de escape, ou Mercedes-Benz (se veja o protótipo Mercedes-Benz C111), a companhia japonesa Mazda tem sido a que tem feito um maior uso de motores Wankel em automóveis.

Após muitos anos de desenvolvimento, Mazda lançou seus primeiros carros com motores Wankel nos primeiros anos 1970. Ainda que a maioria dos clientes adoravam estes carros, especialmente por sua macieza, tiveram a má sorte de ser postos à venda em uma época de grandes esforços para reduzir as emissões e aumentar a poupança de combustível. Mazda abandonou o Wankel quase totalmente no desenho de seus carros generalistas, mas continuou usando uma versão biturbo de duas rotores em seu mítico desportivo RX-7 até o final de sua produção em agosto de 2002 . Em 2003 , a marca japonesa, relançou o motor Wankel com o RX-8 que contava com uma nova versão atmosférica birrotor, teoricamente mais fiável e com menores consumos tanto de combustível como de lubrificante.

No mundo das carreiras, Mazda tem tido um sucesso substancial com seus carros de dois e quatro rotores, e corredores privados têm cosechado também um considerável sucesso com carros Mazda propulsados por motores Wankel, tanto originais como modificados. Em 1991 o motor Wankel chegou a um dos melhores momentos em competição, ao conseguir Mazda a vitória nas 24 horas de Lhe Mans com seu protótipo 787B que montava um motor de quatro rotores e 2622 cc de cilindrada, com lumbrera de admisión periférica e condutos de admisión de geometria variável. Este automóvel fué o que menos consumo de combustível teve na carreira desse ano.

Curtiss-Wright demonstrou que o factor que controla as emissões de hidrocarburos não queimados (HC) era a temperatura da superfície do rotor, a maior temperatura, menos produção de HC, e demonstrou também que se podia alargar o rotor. Outros fabricantes propõem que a causa fundamental da emissão de contaminantes a altas r.p.m. é o laminado dentro da câmara de combustão, e a baixas velocidades, as fugas de estanqueidad. O motor Wankel por suas próprias características produz pouca contaminação por NÃO; um dos procedimentos clássicos de redução de emissões de NÃO tem sido a recirculación dos gases de escape, para o que o motor Wankel tem uma facilidade intrínseca. Yanmar Diésel tem publicado informação referente às características intrínsecas de diversas formas e colocações do receso de combustão na superfície do rotor, (coisa que pode se ver também no livro de Kenichi Yamamoto "Rotary engine") em seus motores de pequena deslocação e referigeração do rotor por mistura ar/combustível,YD comprovaram que a colocação de uma válvula de lengüetas (reed-valve) cerca da lumbrera de admisión melhorava as actuações baixo ónus parcial e a baixas r.p.m. Inicialmente, os motores Wankel tinham as lumbreras de admisión e escape nos caras laterais do rotor o que produziu algum problema de depósitos de cabonilla que só chegou a resolver no motor Renesis de Mazda mediante a colocação de um segmento especial rascador no cara lateral do rotor. Das duas disposições possíveis para as lumbreras de admisión, a periférica e o lateral, sabe-se que a periférica produz a máxima pressão média efectiva (PME) no motor, mas em uso automovilista se preferiu (Mazda) a lumbrera lateral que proporciona um melhor regime de ralentí. O motor Renesis do RX8 de Mazda, emprega lumbreras de admisión e escape laterais, com o que elimina totalmente o cruze ou sobreposição entre as fases de admisión e escape, suprimindo a recirculación de gases de escape e a fuga de mistura ar/combustível sem queimar pelo escape, possibilitando uns consumos razoáveis e cumprindo ao mesmo tempo as normas anticontaminación mais severas. Algum motor dos primeiros tempos produzia um ruído que os mecânicos comparavam ao que faz um motor convencional dantes de fundir uma biela, o ruído se devia às tolerâncias entre a engrenagem do eixo e o do rotor que era necessário estabelecer para não comprometer a duração do motor. Já se solucionou. Outro problema inicial foi o aparecimento de rayaduras e fisuras na superfície da epitrocoide, resolveu-se colocando a bujía em uma bucha incorporada no bloco, em vez de directamente sobre o bloco mesmo.

Materiais: para o estator ou bloco motor utilizam-se ligas de alumínio, alumínio/silício ou A o/Se/Cu como por exemplo a liga Alcoa A-132, já que o alumínio tem uma maior conductividad térmica e um coeficiente de dilatación mais adequado. No interior do bloco coloca-se uma lâmina de aço com a forma da epitrocoide, com rugosidades em sua cara externa para assegurar o ancorado ao bloco, e sobre esta lâmina se aplica uma capa de revestimento antifricción, como por exemplo o Nickasil de Citroen (ver patente em www.oepm.es ,patentes NºP0374366, P0375053-1969 e P0418430-1973- ou a patente canadiana do revestimento do motor da Suzuki RE5, de: Grazen, Alfred EP: CA 602098 e CA 651826). Os rotores fabricam-se em fundição de ferro. Suzuki resolveu o problema da duração do motor, estendendo-a a mais de 250.000 km, empregando segmentos de vértice feitos da liga ferrotic. Como combustível, dada a ausência de pontos quentes na câmara de combustão, se calculou que uma gasolina com um octanaje de 87 é suficiente, o que pode representar uma vantagem prática. Com respeito à lubrificação, que se faz como nos motores de 2T mediante mistura combustível/azeite, se usaram os sistemas de mistura prévia ou uma bomba dosificadora que acrescenta uma pequena quantidade de azeite à admisión, igual ao empregado para lubrificação e referigeração do rotor. Nos motores com referigeração por ónus, um dos azeites que tem dado melhores resultados é o Shell Rotella 30. Os motores com referigeração por água precisam um lubrificante multigrado para facilitar os arranques em frio, azeite que deve ser de natureza mineral e não sintético para evitar a produção de cinzas e borrachas na combustão. (Ver SAE papers em www. SAE.org/store)

Referências bibliográficas: Arnold E Biermann e Hermann H Ellerbrock, Jr: "The design of fins for air cooled cylinders", NACA Report Nº 726, 1939. (pode descarregar desde o lugar site da NASA); Kenichi Yamamoto: "Rotary engine",Toyo Kogyo Co. Ltd., Mazda, Eds. 1969 e 1981; Dante Giacosa: "Motores endotermicos", Ed. Omega,2000

Veja-se também

Enlaces externos

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