MOTOR WANKEL
1. Características.
El motor de pistón rotativo pertenece al grupo de motores térmico de combustión interna y funciona según el ciclo de cuatro tiempos.
Su movimiento de rotación se obtiene directamente en el pistón o rotor, el cual tiene forma de triángulo y gira impulsado por la combustión que se produce en sus tres cámaras radiales sucesivamente.
En una vuelta del rotor tienen lugar los procesos de admisión, compresión expansión y escape, en cada una de las tres de las caras del rotor.
Los procesos de admisión y escape se realizan mediante lumbreras que son controladas por el giro del rotor.
2. constitución.
El bloque o carcasa del motor se fabrica en aleación ligera y en su interior se encuentra la cabeza, constituye la superficie de rozamiento con el rotor.
Sobre la carcasa y en sentido radial, van ubicadas las lumbreras de admisión y escape, a través de las cuales se realiza el intercambio de gases.
Las bujías se sitúan en el lado opuesto a las lumbreras, el bloque queda cerrado por dos piezas laterales las cuales van atornilladas a la carcasa con interposición de una junta.
El rotor tiene forma de prisma triangular con sus tres lados ligeramente convexos en los que cada uno de ellos se practica una cámara de combustión en forma de bañera alargada.
En el centro del rotor hay un orificio con un dentado interno, que en uno de sus lados engrana con un piñón que permanece fijo en un lateral de la carcasa. Este engranaje sirve de apoyo al rotor para mantener su giro excéntrico dentro de la camisa epitrocoide.
El árbol motriz está ubicado en el interior del orificio apoyado en sus extremos sobre cojinetes en las piezas laterales. Fijado a él se sitúan las excéntricas que encajan los orificios de los rotores.
Las cámaras de combustión están formadas por un pequeño vaciado en el centro de cada uno de los lados del rotor.
Los sistemas de refrigeración y engrase son similares a los que montan los motores de pistón alternativo aunque con algunas particularidades.
3. Funcionamiento del motor rotativo.
Este motor triangular gira sobre una excéntrica situada en el eje de salida de par o árbol motriz. Los tres vértices del rotor están en permanente contacto con la superficie interna de la camisa en forma de curva epitrocoidal, durante su rotación.
El giro del rotor es transmitido al árbol motriz a través de la excéntrica, de manera que por cada revolución del rotor el árbol motriz gira tres vueltas es decir avanza 120grados, el árbol motriz o eje de salida a girado 360.
En cada una de las tres cámaras llevan a cabo un ciclo de cuatro tiempos en una vuelta de rotor, es decir tres ciclos por revolución.
1ºAdmision: cuando el vértice A descubre la lumbrera de admisión comienza la mezcla de aire-combustible, aumenta progresivamente el volumen de la cámara a causa del desplazamiento del rotor llenándose de gases frescos hasta que el vértice C cierra la lumbrera.
2ºCompresion: la mezcla admitida queda encerrada en la cámara del lado AC, que ahora disminuye su volumen dando lugar a la compresión de los gases.
3ºExpansion: el rápido aumento de presión, que produce la combustión, impulsa el giro del rotor mientras se realiza la expansión de los gases, la cual se prolonga hasta que el vértice A abre la lumbrera de escape.
4ºEscape: una vez descubierta la lumbrera de escape, los gases quemados son expulsados a gran velocidad debido a la presión residual de la expansión.
3.1 Volumen de las cámaras.
El volumen máximo de las cámaras, se calcula en función de la excentricidad, o distancia entre el centro del árbol motriz y el centro del rotor. El radio, o distancia entre el centro del rotor y su vértice, y el ancho de la cámara.
3.2 Par motor.
El rotor está apoyado en la excéntrica del árbol motriz. La presión de la combustión es ejercida sobre el flanco del rotor y aplicada directamente sobre la excéntrica. La fuerza de la presión se descompone en dos direcciones, una hacia el centro del árbol motriz, y otra en la dirección de giro del rotor, que supone la fuerza con que es pulsado el rotor.
3.3 Diagrama de distribución.
El diagrama de distribución representa los ángulos correspondientes a cada uno de los tiempos del ciclo. Los puntos de comienzo y final de la admisión y el escape quedan determinados por la situación de las lumbreras y están marcados por uno de los vértices del rotor cuando gira una vuelta completa.
Cuando el rotor se sitúa en la posición de máxima compresión, el volumen de la cámara de la cámara de combustión es mínimo,, este punto corresponde al PMS en el motor de pistón alternativo. El encendido se produce con un avance respecto a este punto.
3.4 Ventajas e inconvenientes de los motores rotativos.
La ventaja principal de los motores rotativos es que la rotación se genera directamente en el pistón, por lo que se obtiene un par muy uniforme y un funcionamiento sin apenas vibraciones que puede alcanzar un elevado número de revoluciones.
Uno de los inconvenientes que a presentado el motor rotativo es un alto consumo de combustible a cargas parciales. Esto trata de superarse disponiendo, además, de las lumbreras radiales, unas lumbreras laterales que son alimentadas mediante un sistema de admisión variable que regula la carga en diferentes fases según el número de revoluciones del motor.
Otro problema residen las dificultades que presentan los segmentos para conseguir una buena estanqueidad en las cámaras y una larga duración.
Actualmente, se fabrican motores rotativos wankel con un nivel de desarrollo en cuanto a prestaciones y fiabilidad comparable al motor de pistón alternativo. El empleo de este tipo de motor en automoción es en la actualidad muy reducido.
ACTIVIDADES DEL MOTOR WANKEL
1.
¿Cuales son los elementos móviles del motor rotativo?
El rotor y el árbol
motriz
2. ¿A
traves de que elemento s extrae el giro del rotor?
Apoyado en sus
extremos sobre cojinetes en las piezas laterales. Fijado a el se sitúan las
excéntricas que encajan en los orificios de los rotores. La transmisión de
fuerzas entre el rotor y el árbol motriz se realiza a través de la excéntrica,
sobre la que empuja el rotor al girar, de esta forma el árbol de excéntricas
actúa de la misma manera que el cigüeñal en el motor de pistón alternativo.
3. ¿Que
relacion de transmision existe entre el rotor y el arbol motriz?
Cuando el rotor
avanza 120 grados, el arbol motriz o eje de salida ha girado 360 grados.
4. ¿Que
procesos se realizan en una cara del rotor durante una vuelta?
En cada una de las
tres camaras se forman entre el rotor y la carcasa se llevan a cabo un ciclo de
cuatro tiempos en una vuelta de rotor, es decir, tres ciclos completos por
revolucion.
5.
¿Cuantos segmentos son necesarios para garantizar la estanqueidad de las
camaras?
3 segmentos en los
vertices del rotor y 6 segmentos de los laterales.
6. ¿Como
se lubrican los segmentos?
La lubricacion de
los segmentos se realiza añadiendo aceite al combustible mediante un
dispositivo que dosifica la cantidad en funcion de las revoluciones y de la
carga del motor. Otro sistema consiste en inyectar desde el rotor una
determinada cantidad de aceite sobre las paredes de la camisa.
7.
¿Porque motivo en algunos motores rotativos se colocan dos bujias de encendido?
Porque las camaras
presentan una gran superficie respecto a su volumen y el frente de la llama
tiene largos recorridos durante la inflamacion de los gases.
8. Explica como se desarrollan los cuatro
tiempos del ciclo de funcionamiento.
1ºAdmision: cuando el vértice A descubre la lumbrera de
admisión comienza la mezcla de aire-combustible, aumenta progresivamente el
volumen de la cámara a causa del desplazamiento del rotor llenándose de gases
frescos hasta que el vértice C cierra la lumbrera.
2ºCompresion: la mezcla admitida
queda encerrada en la cámara del lado AC, que ahora disminuye su volumen dando
lugar a la compresión de los gases.
3ºExpansion: el rápido aumento
de presión, que produce la combustión, impulsa el giro del rotor mientras se
realiza la expansión de los gases, la cual se prolonga hasta que el vértice A
abre la lumbrera de escape.
4ºEscape: una vez descubierta la lumbrera de escape, los gases quemados son
expulsados a gran velocidad debido a la presión residual de la expansión.
