Motor Wankel

De Viquipèdia

El motor Wankel és un tipus de motor de combustió interna, inventat per Felix Wankel, que utilitza rotors en compte dels pistons dels motors convencionals.

Wankel va concebre el seu motor rotatiu en 1924 i va rebre la seva patent en 1929. Durant els anys 1940 es va dedicar a millorar el disseny. Es va fer un considerable esforç en el desenvolupament de motors rotatius en els 1950 i els 1960. Eren particularment interessants per funcionar d'una manera suau, silenciós i fiable, gràcies a la simplicitat del seu disseny.

[edita] Funcionament

Animació del funcionament del motor Wankel

Un motor rotatiu o Wankel, en honor al seu creador el Dr. Felix Wankel, és un motor de combustió interna que funciona d'una manera completament diferent dels motors convencionals.

En un motor alternatiu, el mateix volum (cilindre) efectua successivament 4 diferents treballs - admissió, compressió, combustió i escapament. En un motor Wankel es desenvolupen els mateixos 4 temps però en llocs distints de la carcassa o bloc; és a dir, és com tenir un cilindre dedicat a cadascun dels temps, amb el pistó movent-se contínuament d'un a altre. Més concretament, el cilindre és una cavitat amb forma de 8, dintre de la qual es troba un pistó triangular que realitza un gir de centre variable. Aquest pistó comunica el seu moviment rotatori a un cigonyal que es troba en el seu interior, i que gira ja amb un centre únic.

De la mateixa manera que un motor de pistons, el rotatiu empra la pressió creada per la combustió de la barreja aire-combustible. La diferència està en que aquesta pressió està continguda en la càmera formada d'una banda del recinte i segellada per un dels costats del rotor triangular (que en aquest tipus de motors reemplaça als pistons).

El rotor segueix un recorregut en el qual manté els seus 3 vèrtex en contacte amb l'allotjament, delimitant així tres compartiments separats de barreja. A mesura que el rotor gira dintre de la càmera, cadascun dels 3 volums s'expandeixen i contreuen alternativament; és aquesta expansió-contracció la qual succiona l'aire i el combustible cap al motor, comprimeix la barreja, extreu la seva energia expansiva i l'expel·leix cap a l'escapament.

[edita] Avantatges

Menys peces mòbils: El motor Wankel té menys peces mòbils que un motor alternatiu de 4 temps. Això redunda en una major fiabilitat.

Suavitat de marxa: Tots els components d'un motor rotatiu giren en el mateix sentit, en lloc de sofrir les constants variacions de sentit a les quals està sotmès un pistó. Estan balancejats internament amb contrapesos giratoris per a suprimir qualsevol vibració. Fins i tot el lliurament de potència es desenvolupa en forma més progressiva, atès que cada etapa de combustió dura 90° de gir del rotor i al seu torn com cada volta del rotor representa 3 voltes de l'eix, cada combustió dura 270° de gir de l'eix, és a dir, 3/4 de cada volta; comparin-lo amb un motor monocilíndrico, on cada combustió transcorre durant 180° de cada 2 revolucions, o sigui 1/4 de cada volta del cigonyal.

Menor velocitat de rotació: Atès que els rotors giren a 1/3 de la velocitat de l'eix, les peces principals del motor es mouen més lentament que les d'un motor convencional, augmentant la fiabilitat.

Menors vibracions: Atès que les inèrcies internes del motor són molt petites (no hi ha bieles, ni volant d'inèrcia, ni recorregut de pistons), solament les petites vibracions en l'excèntrica es veuen manifestades.

[edita] Desavantatges

Emissions: És més complicat (encara que no impossible) ajustar-se a les normes d'emissions contaminants.

Costos de manteniment: En no estar tan difós, el seu manteniment resulta costós.

Consum: L'eficiència termodinàmica (relació consum-potència) es veu reduïda per la forma allargada de les càmeres de combustió i la baixa relació de compressió.

Difícil estanqueïtat: Resulta molt difícil aïllar cadascuna de les 3 seccions del cilindre en rotació, que han de ser impermeables unes d'altres per a un bon funcionament. A més es fa necessari canviar el sistema d'estanqueïtat cada 6 anys aproximadament, pel seu fort desgast.

Sincronització: La sincronització dels diferents components del motor ha de ser molt bona per tal d'evitar que l'explosió de la barreja s'iniciï abans que el pistó rotatiu es trobi en la posició adequada. Si això no ocorre, la ignició espentarà en sentit contrari al desitjat, podent danyar el motor.

[edita] Història

En Gran Bretanya, Norton Motorcycles va desenvolupar un motor Wankel per a motocicletes, que va ser inclòs en la Norton Commander; Suzuki també va fabricar una moto amb motor Wankel, la RE-5. John Deere Inc, als EUA, va invertir un gran esforç en la investigació de motors rotatius i va dissenyar una versió que era capaç d'usar diversos tipus de combustible sense haver de canviar el motor. El disseny va ser proposat com sistema motriu per a diversos vehicles de combat de la Marina nord-americana en els últims anys de la dècada de 1980.

Després d'un ús ocasional en automòbils, per exemple NSU amb el seu Ro 80 o Citroën amb el GS Birotor, i intents fracassats portats a terme per General Motors o Mercedes-Benz, la companyia japonesa Mazda ha estat la qual ha fet un major ús de motors Wankel en automòbils.

Després de molts anys de desenvolupament, Mazda va llançar els seus primers cotxes amb motors Wankel en els primers anys 1970. Encara que la majoria dels clients adoraven aquests cotxes, especialment per la seva suavitat, van tenir la dolenta sort de ser posats a la venda en una època de grans esforços per a reduir les emissions i augmentar l'estalvi de combustible. Mazda va abandonar el Wankel gairebé totalment en el disseny dels seus cotxes generalistes, però va continuar usant una versió biturbo de dos rotors en el seu mític esportiu RX-7 fins al final de la seva producció a l'agost de 2002. En 2003, la marca japonesa, va tornar a utilitzar el motor Wankel amb el RX-8 que contava amb una nova versió atmosfèrica birrotora, teòricament més fiable i amb menors consums tant de combustible com de lubrificant.

En el món de les carreres, Mazda ha tingut un èxit substancial amb els seus cotxes de dos i quatre rotors, i corredors privats han aconseguit també un considerable èxit amb cotxes Mazda amb motors Wankel, tant originals com modificats. En 1991 el motor Wankel va arribar a un dels millors moments en competició, en aconseguir Mazda la victòria en les 24 hores de Le Mans amb el seu prototip 787B que muntava un motor de quatre rotors i 2622 cc de cilindrada.