Motor Wankel-Mecanica Automotriz

8/17/2019 Motor Wankel-Mecanica Automotriz

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Motor Giratorio Tipo Wankel

Durante los últimos 400 años, muchos inventores e ingenieros han perseguido la idea de desarrollarun motor de combustión interna de rotación continua. Desde hace varios años se esperaba que elmovimiento alternativo de pistón del motor de combustión interna fuera sustituido por un motor coun movimiento similar al de una "rueda", uno de los mayores inventos de la humanidad.

ue a finales del siglo !# que la frase, " motor de combustión interna de movimiento rotatorioconstante" apareció por primera ve$ impreso. %ames &att '()*+ (-(/, el inventor del mecanismode biela y manivela. &att tambin investigó sobre un motor de combustión interna rotatorio. Duranlos últimos (10 años, los inventores han desarrollado varias ideas sobre el diseño de los motoresrotativos, pero no fue sino hasta (-4+, que la estructura geomtrica de la c2mara de combustión delos actuales diseños de motor rotativo fue desarrollada y el concepto del primer motor con una curepitrocoidal fue logrado. 3in embargo, ninguna de esas ideas haban sido ob5eto de un uso pr2cticohasta que el Dr. eli6 &an7el desarrolló el motor rotativo tipo &an7el en (1).

8rincipio de la curva 8eritrocoide9l Dr. &an7el y sus colegas idearon la forma de configurar la curva trocoide. 3i quieres hacerla porti mismo, en primer lugar, pon una ho5a blanca en una mesa y fi5a un engrane de dientes e6ternos,despus dibu5a un engrana5e de dientes internos, ahora pon un l2pi$ atado a un bra$o fi5ado en la

parte e6terior del engrana5e de dientes internos. :a relación de transmisión entre ambos engranesdebe ser ;on el fin de hacer que el


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motor rotativo funcione como un motor de combustión interna? los cuatro procesos de admisión,compresión, combustión y escape se llevan a cabo en la en la c2mara de combustión dentro de lacarcasa.

3upongamos que el rotor triangular fuera colocado concntricamente dentro de una cubierta circulde verdad. 9n este caso, la c2mara de combustión no variara en volumen a medida que el rotor giraen el interior. #ncluso si la me$cla aire@combustible se encendiera all, la presión de la e6pansión de

gas de combustión no hara m2s que traba5ar hacia el centro del rotor y no dara lugar a la rotación8or eso la periferia interior de la carcasa se contornea como una forma curveada llamada trocoide yel rotor gira instalado en un e5e e6cntrico.

:a c2mara de combustión cambia de volumen dos veces por revolución, por lo que los 4 tiempos delmotor de combustión interna pueden ser reali$ados.

>on el motor rotativo &an7el, los picos del rotor siguen el contorno oval de la periferia interior de carcasa del motor, mientras que permanecen en contacto con el engrana5e en el e5e de salida que

est2 tambin en órbita e6cntrica alrededor del punto central de la carcasa del motor.

An mecanismo de engrana5e fase dicta la órbita del rotor triangular. 9l engrana5e de fase consisteen un engrana5e de dientes en el interior del rotor y un engrana e6terior de dientes fi5os en un e5ee6cntrico. 3i el engrane del rotor iban a tener *0 dientes en su interior, el engrana5e del e5e quetiene ;0 dientes en su permetro por lo que la relación de transmisión es de *


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Comparación con el Motor de Pistones

>on el fin de obtener la fuer$a de giro, tanto el motor de pistón y el motor rotativo se basan en lapresión de e6pansión creada por la combustión de la me$cla aire@combustible. :a diferencia entre lomecanismos de los dos motores es en la forma en que la presión de e6pansión se utili$a. 9n el motor

de pistón, la presión de la e6pansión empu5a el pistón empu52ndolo hacia aba5o y la fuer$a mec2nicase transfiere a la biela, que provoca la rotación del cigBeñal. 9n el caso del motor rotativo, la presióde e6pansión se aplica al costado del rotor, obteniendo como resultado que uno de los tres lados deun tri2ngulo sea for$ado hacia el centro del e5e e6cntrico '8C en la figura/. 9ste movimiento est2formado por dos fuer$as divididas. Ana es la fuer$a hacia el centro del e5e de salida '8b en la figury la otra es la fuer$a tangencial 't/, que hace girar el e5e de salida.

8rincipio de generación de torque>on el motor de pistón, la presión de la e6pansión de los gases de combustión se convierte enmovimiento a travs de la biela y se transfiere al cigBeñal. ientras que, en el motor rotativo, se

hace a travs del efecto del e5e e6cntrico, la fuer$a de e6pansión directa hace girar el rotor yluego el rotor hace girar el e5e e6cntrico.

9l espacio interior de la carcasa 'o la c2mara de trocoide/ est2 siempre dividida en tres c2maras decombustión. Debido al giro del rotor, las tres c2maras de traba5o est2n siempre en movimiento parareali$ar los cuatro tiempos< admisión, compresión, ignición 'combustión/ y escape dentro de lacarcasa. >ada proceso se lleva a cabo en un lugar diferente en la c2mara trocoide. 9sto essignificativamente diferente de la del motor de pistón, donde los cuatro procesos se llevan a cabodentro de cada cilindro fi5o.


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9l volumen de despla$amiento del motor rotativo se e6presa generalmente por el volumen de lac2mara por el número de rotores. 8or e5emplo, con el modelo (*, motor rotativo de dos rotores, elvolumen de despla$amiento se muestra como "+14cc ! ;".

9l volumen de la c2mara representa la diferencia entre el volumen m26imo y el volumen mnimo de uc2mara de combustión, mientras que la relación de compresión se define como el cociente entre elvolumen m26imo y el mnimo volumen. :as definiciones que se utili$an son las mismas para el motor d

pistón. 9n la siguiente figura, se comparan los cambios del volumen de la c2mara de combustión delmotor rotativo y el motor de pistones. =unque, en ambos motores, el volumen de la c2mara decombustión vara suavemente en una forma de onda, hay dos diferencias distintivas entre los dosmotores. Ana diferencia es el 2ngulo de giro por proceso. 9l motor de pistón gira (-0 grados,mientras que el motor rotativo gira ;)0 grados, una ve$ y media lo del motor de pistón. 9n otraspalabras, en el motor de pistón, el cigBeñal 'e5e de salida/ hace dos vueltas ');0 grados/ durante locuatro procesos, mientras que en el motor rotativo, el e5e e6cntrico 'e5e de salida/ hace tresvueltas '(0-0 grados/, mientras que el rotor hace una vuelta. De esta manera, el motor rotativo tieun proceso m2s tardado, lo que produce un torque con menor fluctuación y por lo tanto un

funcionamiento m2s suave. =dem2s, incluso a alta velocidad, la velocidad del rotor escomparativamente m2s lento, por lo tanto, los tiempos de la admisión y el escape son m2s largos, loque facilita el desarrollo de todo el proceso y se logra un me5or rendimiento

>omparación con un otor de 8istones9n el motor rotativo, el espacio interior de la carcasa est2 siempre dividido en tres c2maras decombustión y, como el rotor gira, las c2maras se mueven tambin. :os cuatro procesos< admisión,compresión, combustión y escape se reali$an sucesivamente en un lugar distinto de la carcasa. 9stoes significativamente diferente de la del motor de pistón, donde los cuatro procesos se llevan a cab

dentro de un cilindro.


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Características únicas del motor rotativo

(! Tama"o pe#ue"o y li$ero

9l motor rotativo tiene varias venta5as, pero las m2s importante es que se reducen el tamaño y elpeso. >uando un motor rotativo se considera equivalente a un motor de seis cilindros en lnea, en niv

de ruido y suavidad de funcionamiento, el motor rotativo puede ser dos tercios del peso y tamaño, ylograr el mismo nivel de potencia y torque. 9sta venta5a es muy atractiva para los diseñadores deautomóviles, especialmente a la lu$ de las tendencias actuales con requisitos m2s estrictos en laresistencia al impacto 'seguridad en choques/, la aerodin2mica, la distribución del peso y la utili$acidel espacio, poniendo el motor rotativo en el centro de atención una ve$ m2s.

(%! Características de par constante

9l motor rotativo tiene una curva de par bastante cosntante en todo el rango de velocidades y deacuerdo a los resultados de la investigación, las fluctuaciones de par durante la operación est2n en mismo nivel que un motor de seis cilindros en lnea, incluso con el diseño de dos rotores, y un diseñode tres rotores es m2s suave que un motor -.


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(&! Menos vi'ración y menores niveles de ruido

>on el motor de pistones, el movimiento del pistón es en s una fuente de vibración, mientras que elmecanismo de v2lvulas genera ruidos no deseados. :os movimientos suaves del motor rotativogeneran vibraciones considerablemente menores y la ausencia de un mecanismo de v2lvulas,contribuye a un funcionamiento m2s suave y silencioso.

(! Estructura simple

= medida que el motor rotativo convierte la presión de la e6pansión de la me$cla aire@combustiblequemada directamente en fuer$a de giro del rotor triangular y del e5e e6cntrico? no hay necesidadde bielas. :a admisión y escape se abren y cierran por el movimiento del rotor en s, por lo tanto

tampoco hay necesidad del mecanismo de v2lvulas que incluye la correa o cadena de distribución, el2rbol de levas, los balancines, las v2lvulas, los resortes de v2lvula, etc. 8or lo tanto se puedeconstruir un motor rotatorio con menos pie$as.

'1/ >onfiabilidad y Durabilidad>omo se mencionó antes, el rotor gira en un tercio de la velocidad del motor. 8or lo tanto, cuando emotor rotativo gira a velocidades de )000 o -000 rpm, el rotor est2 girando una tercera parte deeste coeficiente. =dem2s, puesto que el motor rotativo no tiene balancines y bielas, es m2s confiaby duradero en condiciones de alta demanda. 9sto fue demostrado por la victoria general en :e ans

en ((.


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:os >omponentes 8rincipales del otor Eotativo9l motor rotativo no tiene necesidad de un mecanismo de v2lvulas para abrir y cerrar los puertos deadmisión y escape y, en comparación con el motor de pistón, se compone de menos pie$as. :a foto deaba5o muestra el despiece del motor a$da E!@- Eenesis. :os principales componentes son<'=/ carcasa posterior, 'F/ alo5amiento del rotor, '>/ carcasa intermedia, 'D/ carcasa frontal, '9/

múltiple de admisión (, '/ múltiple de admisión ;, 'C/ v2lvula de aceleración @ electrónica, 'G/

engrane estacionario, '#/ rotor, '%/ e5e e6cntrico, '7/ múltiple de escape.

uncionamiento


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An motor rotativo o &an7el, en honor a su creador li6 &an7el, es un motor de combustión interna que funciona de un

manera completamente diferente de los motores alternativos.

9n un motor alternativo, se efectúan sucesivamente 4 diferentes operaciones dentro de una c2mara @admisión,compresión, combustión y escape@. 9n un motor &an7el se desarrollan los mismos 4 tiempos pero en $onas distintas de

estator o bloque, con el pistónmovindose sin detenciones de un tiempo a otro. 2s concretamente, el envolvente es un

cavidad con forma de -, dentro de la cual se encuentra un rotor triangular o tri2ngulo lobular que reali$a un giro de

centro variable. 9ste pistón transmite su movimiento rotatorio a un e5ecigBeñal que se encuentra en su interior, y que

gira ya con un centro único.

=l igual que un motor de pistones, el rotativo utili$a la presión producida por la combustión de la me$cla aire@combustib

:a diferencia radica en que esta presión est2 contenida en la c2mara formada por una parte de la envolvente o estator

cerrada por uno de los lados del rotor triangular, que en este tipo de motor reempla$a a los pistones.

9l rotor sigue un recorrido en el que mantiene sus * vrtices en contacto con el "estator" o "epitrocoide", delimitando a

tres compartimentos separados de me$cla. = medida que el rotor gira dentro de la c2mara, cada uno de los * volúmenes

se e6pande y contrae alternativamente? es esta e6pansión@contracción la que aspira el aire y el combustible hacia

el motor, comprime la me$cla, e6trae su energa e6pansiva y luego e6pulsa los gases quemados hacia el escape. (

enta5as e inconvenientes

)enta*as

• Menos pie+as móviles, el motor &an7el tiene menos pie$as móviles que un motor convencional, tan solo 4 pie$a

bloque, rotor'que a su ve$ est2 formado por segmentos y regletas/, 2rbol motri$ y sistema de refrigeraciónHengra

'similar a los que montan los motores de pistón/. 9sto redunda en una mayor fiabilidad.

• -uavidad de marc.a, todos los componentes de un motor rotativo giran en el mismo sentido, en lugar de sufrir

las constantes variaciones de sentido a las que est2 sometido un pistón. 9st2n equilibrados internamente con

contrapesos giratorios para suprimir cualquier vibración. #ncluso la entrega de potencia se desarrolla en forma m2s

progresiva, dado que cada etapa de combustión dura 0I de giro del rotor y a su ve$ como cada vuelta del rotor

representa * vueltas del e5e, cada combustión dura ;)0I de giro del e5e, es decir, *H4 de cada vuelta? comp2renlo

http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%A9lix_Wankelhttp://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%A9lix_Wankelhttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_combusti%C3%B3n_interna_alternativohttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_cuatro_tiemposhttp://es.wikipedia.org/wiki/Pist%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Pist%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Rotorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Rotorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Rotorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cig%C3%BCe%C3%B1alhttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Combustiblehttp://es.wikipedia.org/wiki/Motorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_Wankel#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Rotorhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=%C3%81rbol_motriz&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=%C3%81rbol_motriz&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Pist%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Vibraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Vibraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_combusti%C3%B3n_interna_alternativohttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_cuatro_tiemposhttp://es.wikipedia.org/wiki/Pist%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Rotorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cig%C3%BCe%C3%B1alhttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Combustiblehttp://es.wikipedia.org/wiki/Motorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_Wankel#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Rotorhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=%C3%81rbol_motriz&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Pist%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Vibraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%A9lix_Wankel


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con un motor monocilndrico, donde cada combustión transcurre durante (-0I de cada ; revoluciones, o sea (H4 de

cada vuelta del cigBeñal< se produce una combustión cada (;0J del rotor y *+0J del e5e. An motor &an7el de dos

rotores equivale en uniformidad de par a un + cilindros alternativo.

• Menor velocidad de rotación, dado que los rotores giran a (H* de la velocidad del e5e y al tocar el estator, las

pie$as principales del motor se mueven m2s lentamente que las de un motor convencional, aumentando la fiabilidad,

una ve$ resueltos los problemas iniciales en elegir los materiales m2s adecuados, los segmentos siempre est2n en

movimiento respecto a las partes fi5as, no hay puntos muertos como en los motores alternativos, y precisamente en

esos puntos muertos, donde al no haber velocidad relativa de una pie$a respecto a otra no hay lubricación 'ver

tribologa/ se producen los mayores desgastes.

• Menores vi'raciones, 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 e6cntrica.

• Menor peso, debido al menor número de pie$as que forman el motor en comparación con los de pistones y dado

que generalmente se construyen motores de dos o tres rotores de +00 cc o )00 cc cada uno, ayuda a conseguir un

menor peso final del mismo.

/nconvenientes

• Emisiones, es m2s complicado 'aunque no imposible/ a5ustarse a las normas de emisiones contaminantes, ya que

traba5a igual que un motor de ; tiempos, consumiendo aire, combustible y aceite.

• Costos de mantenimiento, al no estar tan difundido, su mantenimiento resulta m2s comple5o por la dificultad e

encontrar personal adecuadamente formado en este tipo de motor.

• Consumo, la eficiencia termodin2mica 'relación energa disponible en el combustibleHpotencia efectiva/ se ve

reducida por la forma alargada de las c2maras de combustión, con una alta relación superficieHvolumen.

• 0i1ícil estan#ueidad, resulta muy difcil aislar cada una de las * secciones del rotor, que deben ser estancas un

respecto a otras para un buen funcionamiento. =dem2s se haca necesario cambiar el sistema de estanqueidad cada

años apro6imadamente, por su fuerte desgaste.

• -incroni+ación, la sincroni$ación de los distintos componentes del motor debe ser muy buena para evitar que el

encendido de la me$cla se inicie antes de que el pistón rotativo se encuentre en la posición adecuada. 3i el encendid

es preco$, empu5ar2 en sentido contrario al deseado, pudiendo averiar el motor.

• Encendido, 9l número y la situación de las bu5as influan en el rendimiento del motor y en su comple5idad< han

evolucionado a una única bu5a por c2mara para la mayora de aplicaciones, como en los motores alternativos.

• Mantenimiento, :os segmentos que garanti$an la estanqueidad deban cambiarse en pla$os determinados debid

al desgaste producido por el constante ro$amiento de los vrtices del rotor con la superficie de revestimiento de l

epitrocoide, asunto solucionado desde los años )0.

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• Freno motor 9l motor rotativo &an7el, como l

motores de ;K, tiene menos freno motor que los

motores alternativos de 4K, por lo que los vehculos qu

lo usan precisan unos frenos de mayores

dimensiones.

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