Motor de combustión interna

Motor antiguo, de aviación, con disposición radial de los pistones.

Para los tipos de motor que utilizan la propulsión a chorro, véase cohete.

Un motor de combustión interna es un tipo de máquina que obtiene energía

mecánica directamente de la energía química de uncombustible que arde dentro de

una cámara de combustión. Su nombre se debe a que dicha combustión se produce

dentro de la máquina en si misma, a diferencia de, por ejemplo, la máquina de vapor.

Contenido

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1   Tipos principales

2   Clasificación de los alternativos según el

ciclo

3   Aplicaciones más corrientes

4   Historia

5   Estructura y funcionamiento

o 5.1   Cámara de combustión

o 5.2   Sistema de alimentación

o 5.3   Sistema de Distribución

o 5.4   Encendido

o 5.5   Refrigeración

o 5.6   Sistema de arranque

6   Tipos de motores

o 6.1   Motor convencional del tipo

Otto

o 6.2   Motores diésel

o 6.3   Motor de dos tiempos

o 6.4   Motor de 5 tiempos

o 6.5   Motor Wankel

o 6.6   Motor de carga estratificada

7   Referencias bibliográficas

8   Véase también

9   Enlaces externos

[editar]Tipos principales

Alternativos .

El motor de explosión ciclo Otto, cuyo nombre proviene del técnico

alemán que lo inventó, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de

gasolina.

El motor diésel, llamado así en honor del ingeniero alemán nacido en

Francia Rudolf Diesel, funciona con un principio diferente y suele

consumir gasóleo.

La turbina de gas.

El motor rotatorio.

[editar]Clasificación de los alternativos según el ciclo

De dos tiempos (2T): efectúan una carrera útil de trabajo en cada giro

De cuatro tiempos (4T) efectúan una carrera útil de trabajo cada dos giros.

Existen los diésel y gasolina tanto en 2T como en 4T.

Motor SOHC de moto de competición, refrigerado por aire, 1937

[editar]Aplicaciones más corrientes

Las diferentes variantes de los dos ciclos tanto en diésel como en gasolina, tienen

cada uno su ámbito de aplicación.

2T gasolina: tuvo gran aplicación en las motocicletas , motores de ultraligeros

(ULM) y motores marinos fuera-borda hasta una cierta cilindrada, habiendo

perdido mucho terreno en este campo por las normas anticontaminación. c)

Además de en las cilindradas mínimas de ciclomotores y scooters (50cc) sólo

motores muy pequeños como motosierras y pequeños grupos electrógenos siguen

llevándolo.

4T gasolina: domina en las aplicaciones en motocicletas de todas las

cilindradas, automóviles, aviación deportiva y fuera borda.

2T diésel: domina en las aplicaciones navales de gran potencia, hasta 100000

CV hoy día , tracción ferroviaria. En su día se usó en aviación con cierto éxito.

4T diésel: domina en el transporte terrestre , automóviles, aplicaciones navales

hasta una cierta potencia. Empieza a aparecer en la aviación deportiva.

[editar]Historia

Los primeros motores de combustión interna alternativos de gasolina que sentaron las

bases de los que conocemos hoy fueron construidos casi a la vez por Karl

Benz y Gottlieb Daimler. Los intentos anteriores de motores de combustión interna no

tenían la fase de compresión, sino que funcionaban con una mezcla de aire y

combustible aspirada o soplada dentro durante la primera parte del movimiento del

sistema. La distinción más significativa entre los motores de combustión interna

modernos y los diseños antiguos es el uso de lacompresión.

[editar]Estructura y funcionamiento

Los motores Otto y los diésel tienen los mismos elementos principales, (bloque,

cigüeñal, biela, pistón, culata, válvulas) y otros específicos de cada uno , como

la bomba inyectora de alta presión en los diésel, o antiguamente el carburador en los

Otto.

En los 4T es muy frecuente designarlos mediante su tipo de

distribución: SV, OHV, SOHC, DOHC. Es una referencia a la disposición del (o

los) árbol de levas.

[editar]Cámara de combustión

La cámara de combustión es un cilindro, por lo general fijo, cerrado en un extremo y

dentro del cual se desliza un pistón muy ajustado al cilindro. La posición hacia dentro

y hacia fuera del pistón modifica el volumen que existe entre la cara interior del pistón

y las paredes de la cámara. La cara exterior del pistón está unida por una biela

al cigüeñal, que convierte en movimiento rotatorio el movimiento lineal del pistón.

En los motores de varios cilindros, el cigüeñal tiene una posición de partida, llamada

espiga de cigüeñal y conectada a cada eje, con lo que la energía producida por cada

cilindro se aplica al cigüeñal en un punto determinado de la rotación. Los cigüeñales

cuentan con pesados volantes y contrapesos cuya inercia reduce la irregularidad del

movimiento del eje. Un motor alternativo puede tener de 1 a 28 cilindros.

[editar]Sistema de alimentación

Carburador SOLEX monocuerpo.

El sistema de alimentación de combustible de un motor Otto consta de un depósito,

una bomba de combustible y un dispositivo dosificador de combustible que vaporiza o

atomiza el combustible desde el estado líquido, en las proporciones correctas para

poder ser quemado. Se llamacarburador al dispositivo que hasta ahora venía siendo

utilizado con este fin en los motores Otto. Ahora los sistemas de inyección de

combustiblelo han sustituido por completo por motivos medioambientales. Su mayor

precisión en el dosaje de combustible inyectado reduce las emisiones de CO2, y

aseguran una mezcla más estable. En los motores diésel se dosifica el

combustible gasoil de manera no proporcional al aire que entra, sino en función del

mando de aceleración y el régimen motor (mecanismo de regulación) mediante

una bomba inyectora de combustible.

Bomba de inyección de combustible BOSCH para motor diésel.

En los motores de varios cilindros el combustible vaporizado se lleva los cilindros a

través de un tubo ramificado llamado colector de admisión. La mayor parte de los

motores cuentan con un colector de escape o de expulsión, que transporta fuera del

vehículo y amortigua el ruido de los gases producidos en la combustión.

[editar]Sistema de Distribución

Válvulas y árbol de levas.

Cada cilindro toma el combustible y expulsa los gases a través de válvulas de cabezal

o válvulas deslizantes. Un muelle mantiene cerradas las válvulas hasta que se abren

en el momento adecuado, al actuar las levas de un árbol de levas rotatorio movido por

el cigüeñal, estando el conjunto coordinado mediante la cadena o la correa de

distribución. Ha habido otros diversos sistemas de distribución, entre ellos la

distribución por camisa corredera (sleeve-valve).

Cadena de distribución.

[editar]Encendido

Artículo principal: Encendido del motor

Tapa del distribuidor.

Los motores necesitan una forma de iniciar la ignición del combustible dentro del

cilindro. En los motores Otto, el sistema de ignición consiste en un componente

llamado bobina de encendido, que es un auto-transformador de alto voltaje al que está

conectado un conmutador que interrumpe la corriente del primario para que se

induzca un impulso eléctrico de alto voltaje en el secundario. Dicho impulso está

sincronizado con la etapa de compresión de cada uno de los cilindros; el impulso se

lleva al cilindro correspondiente (aquel que está comprimido en ese momento)

utilizando un distribuidor rotativo y unos cables de grafito que dirigen la descarga de

alto voltaje a la bujía. El dispositivo que produce la ignición es la bujía que, fijado en

cada cilindro, dispone de dos electrodos separados unas décimas de milímetro, entre

los cuales el impulso eléctrico produce una chispa, que inflama el combustible.

Si la bobina está en mal estado se sobrecalienta; esto produce pérdida de energía,

aminora la chispa de las bujías y causa fallos en el sistema de encendido del

automóvil.

[editar]Refrigeración

Artículo principal: Refrigeración en motores de combustión interna

Dado que la combustión produce calor, todos los motores deben disponer de algún

tipo de sistema de refrigeración. Algunos motores estacionarios de automóviles y de

aviones y los motores fueraborda se refrigeran con aire. Los cilindros de los motores

que utilizan este sistema cuentan en el exterior con un conjunto de láminas de metal

que emiten el calor producido dentro del cilindro. En otros motores se utiliza

refrigeración por agua, lo que implica que los cilindros se encuentran dentro de una

carcasa llena de agua que en los automóviles se hace circular mediante una bomba.

El agua se refrigera al pasar por las láminas de un radiador. Es importante que el

líquido que se usa para enfriar el motor no sea agua común y corriente porque los

motores de combustión trabajan regularmente a temperaturas más altas que la

temperatura de ebullición del agua. Esto provoca una alta presión en el sistema de

enfriamiento dando lugar a fallas en los empaques y sellos de agua así como en el

radiador; se usa un refrigerante, pues no hierve a la misma temperatura que el agua,

sino a más alta temperatura, y que tampoco se congela a temperaturas muy bajas.

Otra razón por la cual se debe usar un refrigerante es que éste no produce sarro ni

sedimentos que se adhieran a las paredes del motor y del radiador formando una

capa aislante que disminuirá la capacidad de enfriamiento del sistema. En los motores

navales se utiliza agua del mar para la refrigeración.

[editar]Sistema de arranque

Al contrario que los motores y las turbinas de vapor, los motores de combustión

interna no producen un par de fuerzas cuando arrancan (véase Momento de fuerza),

lo que implica que debe provocarse el movimiento del cigüeñal para que se pueda

iniciar el ciclo. Los motores de automoción utilizan un motor eléctrico (el motor de

arranque) conectado al cigüeñal por unembrague automático que se desacopla en

cuanto arranca el motor. Por otro lado, algunos motores pequeños se arrancan a

mano girando el cigüeñal con una cadena o tirando de una cuerda que se enrolla

alrededor del volante del cigüeñal.

Otros sistemas de encendido de motores son los iniciadores de inercia, que aceleran

el volante manualmente o con un motor eléctrico hasta que tiene la velocidad

suficiente como para mover el cigüeñal. Ciertos motores grandes utilizan iniciadores

explosivos que, mediante la explosión de un cartucho mueven una turbina acoplada al

motor y proporcionan el oxígeno necesario para alimentar las cámaras de combustión

en los primeros movimientos. Los iniciadores de inercia y los explosivos se utilizan

sobre todo para arrancar motores de aviones.

[editar]Tipos de motores

[editar]Motor convencional del tipo Otto

Artículo principal: Ciclo Otto

Motor Otto DOHC de 4 tiempos.

motor Otto de 2T refrigerado por aire de una moto: azul aire, verde mezcla aire/combustible, gris gases quemados

El motor convencional del tipo Otto es de cuatro tiempos (4T), aunque en fuera borda

y vehículos de dos ruedas hasta una cierta cilindrada se utilizó mucho el motor de dos

tiempos (2T). El rendimiento térmico de los motores Otto modernos se ve limitado por

varios factores, entre otros la pérdida de energía por la fricción y la refrigeración.

La termodinámica nos dice que el rendimiento de un motor alternativo depende en

primera aproximación del grado de compresión. Esta relación suele ser de 8 a 1 o 10

a 1 en la mayoría de los motores Otto modernos. Se pueden utilizar proporciones

mayores, como de 12 a 1, aumentando así la eficiencia del motor, pero este diseño

requiere la utilización de combustibles de alto índice de octano para evitar el

fenómeno de la detonación, que puede producir graves daños en el motor. La

eficiencia o rendimiento medio de un buen motor Otto es de un 20 a un 25%: sólo la

cuarta parte de la energía calorífica se transforma en energía mecánica.

Funcionamiento (Figura 1)

1. Tiempo de admisión - El aire y el combustible mezclados entran por la válvula de

admisión

2. Tiempo de compresión - La mezcla aire/combustible es comprimida y encendida

mediante la bujía .

3. Tiempo de combustión - El combustible se inflama y el pistón es empujado hacia

abajo.

4. Tiempo de escape - Los gases de escape se conducen hacia fuera a través de la

válvula de escape

[editar]Motores diésel

los cuatro tiempos del diésel 4T; pulsar sobre la imagen

motor diésel 2T, escape y admisión simultáneas

Artículo principal: Motor diésel

En teoría, el ciclo diésel difiere del ciclo Otto en que la combustión tiene lugar en este

último a volumen constante en lugar de producirse a una presión constante. La

mayoría de los motores diésel son asimismo del ciclo de cuatro tiempos, salvo los de

tamaño muy grande, ferroviarios o marinos, que son de dos tiempos. Las fases son

diferentes de las de los motores de gasolina.

En la primera carrera, la de admisión, el pistón sale hacia fuera, y se absorbe aire

hacia la cámara de combustión. En la segunda carrera, la fase de compresión, en que

el pistón se acerca. el aire se comprime a una parte de su volumen original, lo cual

hace que suba su temperatura hasta unos 850 °C. Al final de la fase de compresión se

inyecta el combustible a gran presión mediante la inyección de combustible con lo que

se atomiza dentro de la cámara de combustión, produciéndose la inflamación a causa

de la alta temperatura del aire. En la tercera fase, la fase de trabajo, los gases

producto de la combustión empujan el pistón hacia fuera, trasmitiendo la fuerza

longitudinal al cigüeñal a través de la biela, transformándose en fuerza de giro par

motor. La cuarta fase es, al igual que en los motores Otto, la fase de escape, cuando

vuelve el pistón hacia dentro.

Algunos motores diésel utilizan un sistema auxiliar de ignición para encender el

combustible al arrancar el motor y mientras alcanza la temperatura adecuada.

La eficiencia o rendimiento (proporción de la energía del combustible que se

transforma en trabajo y no se pierde como calor) de los motores diésel dependen, de

los mismos factores que los motores Otto, es decir de las presiones (y por tanto de las

temperaturas) inicial y final de la fase de compresión. Por lo tanto es mayor que en los

motores de gasolina, llegando a superar el 40%. en los grandes motores de dos

tiempos de propulsión naval. Este valor se logra con un grado de compresión de 20 a

1 aproximadamente,contra 9 a 1 en los Otto. Por ello es necesaria una mayor

robustez, y los motores diésel son, por lo general, más pesados que los motores Otto.

Esta desventaja se compensa con el mayor rendimiento y el hecho de utilizar

combustibles más baratos.

Los motores diésel grandes de 2T suelen ser motores lentos con velocidades de

cigüeñal de 100 a 750 revoluciones por minuto (rpm o r/min), mientras que los

motores de 4T trabajan hasta 2.500 rpm (camiones y autobuses) y 5.000 rpm.

(automóviles)

[editar]Motor de dos tiempos

Artículo principal: Motor de dos tiempos

Con un diseño adecuado puede conseguirse que un motor Otto o diésel funcione a

dos tiempos, con un tiempo de potencia cada dos fases en lugar de cada cuatro fases.

La eficiencia de este tipo de motores es menor que la de los motores de cuatro

tiempos, pero al necesitar sólo dos tiempos para realizar un ciclo completo, producen

más potencia que un motor cuatro tiempos del mismo tamaño.

El principio general del motor de dos tiempos es la reducción de la duración de los

periodos de absorción de combustible y de expulsión de gases a una parte mínima de

uno de los tiempos, en lugar de que cada operación requiera un tiempo completo. El

diseño más simple de motor de dos tiempos utiliza, en lugar de válvulas de cabezal,

las válvulas deslizantes u orificios (que quedan expuestos al desplazarse el pistón

hacia atrás). En los motores de dos tiempos la mezcla de combustible y aire entra en

el cilindro a través del orificio de aspiración cuando el pistón está en la posición más

alejada del cabezal del cilindro. La primera fase es la compresión, en la que se

enciende la carga de mezcla cuando el pistón llega al final de la fase. A continuación,

el pistón se desplaza hacia atrás en la fase de explosión, abriendo el orificio de

expulsión y permitiendo que los gases salgan de la cámara.

[editar]Motor de 5 tiempos

Hacia 1879 Nicolaus August Otto diseñó y construyó un motor con doble expansión,

concepto propuesto por los ingleses Jonathan Hornblower y Artur Woolf en 1781,

antes de que Watt llevase a la práctica la máquina de vapor. La primera expansión se

hacía en el cilindro donde se realizó la combustión, y una segunda en otro pistón, este

a baja presión, con el objetivo de lograr el aprovechamiento de la energía de los

gases de escape; incluso se han construido motores con triple expansión, como el

Troy, y el principio se usó en muchos motores marinos. En 1906 la empresa de

Conneticut EHV fabricó un motor de tres cilindros y doble expansión montado en un

automóvil. Al igual que el motor construido por Otto, cuyo comprador lo devolvió, el

motor de EHV no demostró en la práctica las ventajas de menor consumo de

combustible esperadas. En España hay dos patentes concedidas de motores con un

principio similar, una de 1942 a Francisco Jimeno Cataneo (Nº OEPM 0156621) y otra

de 1975 a Carlos Ubierna Laciana (Nº OEPM 0433850), parece que en el INTA se

construyó un prototipo de motor de aviación con cilindros en estrella y el mismo

principio, al que se atribuyó un comsumo muy bajo de combustible. El año 2009, la

empresa británica ILMOR presentó en una exposición internacional de motores en

Stuttgart, un prototipo de motor de 5 tiempos, según una patente concedida en EEUU

a Gerhard Schmitz. Para este motor anunciaron un consumo específico de 215

g/kWh, una relación de compresión efectiva de 14'5/1 y un peso inferior en 20% a los

motores convencionales equivalentes.1 2 3

[editar]Motor Wankel

Artículo principal: Motor Wankel

En la década de 1950, el ingeniero alemán Félix Wankel completó el desarrollo de un

motor de combustión interna con un diseño revolucionario, actualmente conocido

como Motor Wankel. Utiliza un rotor triangular-lobular dentro de una cámara ovalada,

en lugar de un pistón y un cilindro.

La mezcla de combustible y aire es absorbida a través de un orificio de aspiración y

queda atrapada entre una de las caras del rotor y la pared de la cámara. La rotación

del rotor comprime la mezcla, que se enciende con una bujía. Los gases se expulsan

a través de un orificio de expulsión con el movimiento del rotor. El ciclo tiene lugar una

vez en cada una de las caras del rotor, produciendo tres fases de potencia en cada

giro.

El motor de Wankel es compacto y ligero en comparación con los motores de

pistones, por lo que ganó importancia durante la crisis del petróleo en las décadas

de 1970 y 1980. Además, funciona casi sin vibraciones y su sencillez mecánica

permite una fabricación barata. No requiere mucha refrigeración, y su centro de

gravedad bajo aumenta la seguridad en la conducción. No obstante salvo algunos

ejemplos prácticos como algunos vehículos Mazda, ha tenido problemas de

durabilidad.

[editar]Motor de carga estratificada

Una variante del motor de encendido con bujías es el motor de carga estratificada,

diseñado para reducir las emisiones sin necesidad de un sistema de recirculación de

los gases resultantes de la combustión y sin utilizar un catalizador. La clave de este

diseño es una cámara de combustión doble dentro de cada cilindro, con una

antecámara que contiene una mezcla rica de combustible y aire mientras la cámara

principal contiene una mezcla pobre. La bujía enciende la mezcla rica, que a su vez

enciende la de la cámara principal. La temperatura máxima que se alcanza es

suficientemente baja como para impedir la formación de óxidos de nitrógeno, mientras

que la temperatura media es la suficiente para limitar las emisiones de monóxido de

carbono e hidrocarburos.

[editar]

Motor WankelPara el motor radial rotatorio, véase Motor rotativo.

Motor Wankel en el Deutsches Museumen Múnich (Alemania)

El motor Wankel es un tipo de motor de combustión interna, inventado por Félix Wankel, que utiliza

rotores en vez de los pistones de losmotores 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 su diseño.

Contenido

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1   Funcionamiento

2   Ventajas e

inconvenientes

o 2.1   Ventajas

o 2.2   Inconveni

entes

3   Historia

4   Dificultades técnicas

5   Materiales

6   Combustible

7   Bibliografía

8   Véase también

9   Referencias

10   Enlaces externos

[editar]Funcionamiento

Animación de un motor Wankel

Un motor rotativo o Wankel, en honor a su creador el Dr. Felix 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 pistónmoviéndose

continuamente de uno a otro. Más concretamente, el cilindro es una cavidad con forma de 8, dentro de

la cual se encuentra unrotor 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

los 3 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.1

[editar]Ventajas e inconvenientes

[editar]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 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 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 delcigüeñal. Se produce una combustión cada

120º del rotor y 360º del eje.

Menor velocidad de rotación: dado que los rotores giran a 1/3 de 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.

[editar]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, su mantenimiento 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 rotor, que deben

ser estancas 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.

[editar]Historia

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

En Gran Bretaña, Norton Motorcycles desarrolló un motor Wankel para motocicletas, que fue incluido en

la Norton Commander; Suzukitambién fabricó una moto con motor Wankel, la RE-5. DKW Hercules puso

en venta una motocicleta con motor Sachs refrigerado por aire y mezcla; John Deere Inc., en EEUU,

invirtió un gran esfuerzo en la investigación de motores rotativos y diseñó una versión que era capaz de

usar varios tipos de combustible sin tener que cambiar el motor. El diseño fue propuesto como sistema

motriz para varios vehículos de combate de la Marina estadounidense en los últimos años de la década

de 1980. Ingersoll-Rand tuvo en venta un motor para usos industriales que quemaba gas y tenía una

cilindrada de 41 litros y un sólo rotor. Curtiss-Wright ha fabricado diversos prototipos de motor para

aviación general, en donde tendría la ventaja del menor peso y mejor conducta frente a las averías.

Rolls-Royce desarrolló un motor de encendido por compresión (Diésel), con etapas de compresión y

combustión independientes. Graupner vendió un mini-motor para aeromodelos. La japonesa Yanmar

Diésel fabricó varios motores pequeños, incluso una motosierra Wankel.

Tras un uso ocasional en automóviles, por ejemplo NSU con sus modelos Spider y Ro 80 2 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 poder con 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.

Después de muchos años de desarrollo, 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 el ahorro de combustible. Mazda abandonó el Wankel casi totalmente

en el diseño de sus coches generalistas, pero continuó usando una versión biturbo de dos rotores en su

mítico deportivo RX-7 hasta el final de su producción en agosto de 2002. En 2003, la marca japonesa,

relanzó el motor Wankel con el RX-8 que contaba con una nueva versión atmosférica birrotor,

teóricamente más fiable y con menores consumos tanto de combustible como de lubricante.

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 2622 cc de cilindrada, con

lumbrera de admisión periférica y conductos de admisión de geometría variable. Este automóvil fue el

que menos consumo de combustible tuvo en la carrera de ese año.

[editar]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 producción de HC, y demostró

también que se podía ensanchar el rotor. Otros fabricantes proponen que la causa fundamental de la

emisión de contaminantes a altas rpm es el laminado dentro de la cámara de combustión, y a bajas

velocidades, las fugas de estanqueidad. 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.

Yanmar Diésel ha publicado información referente a las características propias de diversas formas y

posiciones del hueco de combustión en la superficie del rotor, (cosa que 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, YD comprobaron que la colocación de una válvula de lengüetas

(reed-valve) cerca de la lumbrera de admisión mejoraba las actuaciones bajo carga parcial y a

bajas rpm.. Inicialmente, los motores Wankel tenían las lumbreras de admisión y escape en las caras

laterales del rotor, lo que produjo algún problema de depósitos de carbonilla y distorsiones térmicas, que

sólo llegó a resolverse en el motor Renesis de Mazda mediante la colocación de un segmento especial

rascador en la cara lateral del rotor.

De las dos disposiciones posibles para las lumbreras de admisión, la periférica y la lateral, se sabe que

la periférica produce la máxima presión media efectiva (PME) en el motor, pero en uso automovilista se

ha preferido (Mazda) la lumbrera lateral que proporciona un mejor régimen de ralentí y bajo carga

parcial. El motor Renesis del RX8 de Mazda, emplea lumbreras de admisión y escape laterales, con lo

que elimina totalmente el cruce o solapamiento entre las fases de admisión y escape, suprimiendo la

recirculación de gases de escape y la fuga de mezcla aire/combustible sin quemar por el escape,

posibilitando unos consumos razonables y cumpliendo al mismo tiempo las normas anticontaminación

más severas. Algún motorde los primeros tiempos producía un ruido que los mecánicos comparaban al

que hace un motor convencional 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.

Otro problema inicial fue la aparición de ralladuras y fisuras en la superficie de la epitrocoide, llamadas

"arañazos del diablo" por los ingenieros. Se resolvió colocando la bujía en un casquillo incrustado en el

bloque, en vez de directamente sobre el bloque mismo, y también a través de la mejora

de materiales del epitrocoide y rotor, y la eliminación de vibraciones en los segmentos de vértice.

Los motores Wankel en producción actualmente son 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. 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 una apertura más temprana en el ciclo de

la lumbrera de admisión, y la existencia de unos conductos de admisión más largos, que favorecen

la resonancia, con ondas de presiónque mejoran el llenado, permiten conseguir motores con más par y

potencia a bajo régimen de giro.

[editar]Materiales

Para el estátor o bloque motor se utilizan aleaciones de aluminio, aluminio/silicio o Al/Si/Cu como 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 coloca una lámina 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 aplica una capa de revestimiento antifricción, como por ejemplo el Nickasil de

Citroen.3 Los rotores se fabrican en fundición de hierro. Suzuki resolvió el problema de la duración del

motor, extendiéndola a más de 250.000 km, empleando segmentos de vértice hechos de la aleación

ferrotic.

[editar]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, que se hace como en los motor de dos tiempos mediante mezcla combustible/aceite, 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 multígrado 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.4