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[Técnica] El motor Wankel

diciembre 22, 2009

Félix Wankel, ingeniero alemán quería encontrar una manera de hacer un motor sin necesidad de transformar un movimiento alternativo en movimiento rotativo, para ello debía encontrar una máquina giratoria de volúmenes variables. Se inspiró en bombas volumétricas para poner a punto su motor. Aunque lo inventó en 1924 y patentó en 1929, no fue hasta 1939 que recibió el apoyo del gobierno para desarrollarlo (segunda guerra mundial) y más tarde, en 1957 desarrolló su primer prototipo gracias a la empresa de motocicletas NSU. NSU es comprada por el grupo Audi Volkswagen en 1969 y el interés decae, aunque en los años 60 fue cuando se interesaron también Citroën, Mazda y Mercedes.

El motor consta de un rotor de forma triangular que gira dentro de una trocoide. La corona dentada interior del rotor gira sobre el piñón fijado al bloque. Este engrane es el que guía el rotor dentro del bloque permitiendo un buen deslizamiento. Por el otro lado, la corona no dentada del rotor, es la que da movimiento al árbol motriz deslizando mediante su excéntrica. Realmente es un motor muy sencillo que cuenta con muy pocas piezas.

No tiene levas ni válvulas y por lo tanto tampoco cadena de distribución. El mismo émbolo se encarga de abrir y cerrar las lumbreras (orificios) por dónde se realiza la aspiración y el escape. La reducción de piezas aumenta la fiabilidad notablemente. Por otra parte tampoco tiene volante de inercia ya que es mucho más suave y no lo necesita.

Cada lado del triángulo del rotor realiza los 4 tiempos en una vuelta, por lo que se realizan 3 ciclos por vuelta de rotor, pero cada vuelta de rotor (A) provoca 3 vueltas de cigueñal (B). Parece que cada vuelta es mucho más rentable, pues mientras que en un motor alternativo se necesitan 2 vueltas para realizar los cuatro tiempos aquí basta con una vuelta de cigueñal. Esto se traduce en menos rozamiento y más progresividad en la entrega de potencia, pues muchas más explosiones por vuelta permiten menos brusquedad en la entrega de potencia.

El rotor tiene mecanizadas unas cavidades para obtener el volumen de compresión final necesario.

Los motores constan de dos bujías por rotor y a menudo también dos inyectores, ya que la cámara de combustión que forma es muy poco compacta y su alargada forma impide una correcta combustión. Con un sólo inyector y una sola bujía el frente de llama no tendría tiempo de recorrer toda la cámara provocando así combustiones incompletas y derroche de gasolina. El hecho de tener dos permite no solo compensar el efecto sinó jugar con dos inyecciones y dos igniciones en distintos momentos y conseguir así una óptima combustión.

El rotor mantiene la estanqueidad entre cámaras mediante segmentos que rozan contra la camisa. Estos segmentos son de grafito en los vértices y en los laterales de acero. Los segmentos laterales, llamados regletas, se instalan para mantener la estanqueidad entre cámaras y el eje motriz. Estas regletas se instalan con muelles. La estanqueidad de estos motores es uno de suspuntos débiles pues mientras en un motor aleternativo convencional el mantenimiento del mismo no requiere abrirlo (salvo ocasiones puntuales) un motor Wankel necesita que le cambien los segmentos cada 80.000 ó 100.000 km o cada 4 ó 6 años. Los datos dependen mucho de la antiguedad del motor y el fabricante pero todos requieren especial atención en ese aspecto. Los materiales de los segmentos se han ido cambiando para aumentar la estanqueidad y disminuir el desgaste, aplicando tratamientos de carburo de silicio autolubricantes (Mercedes) o impregnarlos de aluminio para retener mejor el aceite (Mazda). Tambíén se ha trabajado con la camisa aplicando tratamientos con cromo por ejemplo. Existen muchas más soluciones y cada una patentada por la marca que lo ha desarrollado, principalmente Citroën, Mercedes y Mazda. Suzuki también se interesó por el Wankel para desarrollar motocicletas y en la actualidad solo Mazda sigue con el desarrollo técnico y comercialización de coches de serie con ese motor.

El motor Wankel, al igual que el motor de dos tiempos necesita que se incorpore una pequeña cantidad de aceite al combustible para lubricar mejor. Ésta se introduce mediante un depósito independiente que se gestiona según las vueltas del motor. La lubricación del eje motriz se realiza mediante una bomba y un cárter para recuperar el aceite (lubricación convencional)

Por otra parte existe en cada ciclo un corto circuito entre cámaras (como un motor dos tiempos) durante el paso de los segmentos por la cavidad de la bujía o por el paso de las lumbreras. Este fenómeno inevitable hasta el momento disminuye el rendimiento del motor aumentando su consumo.

La refrigeración se realiza por agua circulante entre la camisa y el bloque, aunque estas forman una sola pieza.

Tiene una relación cv/l muy alta comparado con los motores de combustión interna alternativos. Un motor Wankel de 1300 cc es capaz de desarrollar facilmente 150 ó 200 cv, el primer Wankel  instalado en un coche de serie desarrollaba 110 cv i tenia dos rotores de 491 cc cada uno.

El problema principal del Wankel es la contaminación. Sus altas emisiones son debidas a inquemados de combustible o malas combustiones así como el consumo de aceite para lubricación (provocados como hemos dicho anteriormente por la estanqueidad y la forma de las cámaras de combustión) Es más dificil, aunque no imposible, mantener bajas las emisiones de un Wankel y la principal solución reside en los materiales usados, pues mientras un motor Otto lleva más de 100 años de desarrollo y dedicación completa por todas las marcas, el Wankel solo lleva unos 40 años y poco interés general.

El equilibrado del Wankel es casi perfecto y sus inercias son muy reducidas debido a su movimiento rotativo y su compacidad, permitiendo reducir notablemente las vibraciones y el nivel sonoro respecto a un motor alternativo. Algunos coches iban equipados con un chivato sonoro para avisar que el motor llegaba a la zona de régimen máximo.

La entrada y salida de gases se efectua de manera contínua, permitiendo una respuesta más rápida en la aceleración del mismo, contrariamente a un motor de pistones en que la velocidad de entrada y salida de gases es cero en los punto muertos superiores e inferiores.

Un motor Wankel tiene muy poca capacidad de retención, el llamado freno motor, por lo que los vehículos equipados con un Wankel suelen tener un circuito de frenado más potente.

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9 comentarios leave one →
  1. SERGIO QUINTANA permalink
    septiembre 11, 2010 6:37 am

    mi rx-8 consume cantidades pequeñas de agua a diario,por lo que tengo que andar muy atento.Es ese consumo de agua normal?

    • septiembre 11, 2010 10:53 am

      En principio no debería consumirte agua así que lo primero que te diré es que hables con tu mecánico.
      Si la pérdida no es importante y no se te calienta el motor o si no puedes o no quieres ir al mecánico puedes probar de localizar la pérdida de agua tu mismo. Con el motor encendido mira si cae agua debajo del coche para localizar la pérdida. Si se te calienta el coche demasiado puede que salga vapor. Cuando veas caer agua mira la zona mojada debajo de tu coche y sigue el camino que ha recorrido el agua. Si la pérdida es poca, es posible que tengas que esperar un rato antes de ver caer agua, o que no caiga xq se evapore antes de llegar abajo si toca con una superficie caliente. Entonces recorre el circuito (bomba, manguitos, radiador…) a ver si encuentras algo mojado.

      Los problemas de estanqueidad dentro del motor son con el aceite, el agua de refrigeración no debería perderse por aquí pero todas las averías son posibles y en ese caso se tendría que cambiar la junta, pero eso ya es una avería más importante que tendría que diagnosticar tu mecánico.

  2. marcos permalink
    enero 20, 2011 4:57 pm

    como puedo poner a punto el motor con el distribuidor porque lo repare y no se el punto soy de argentina mendoza y no hay mecanicos para este motor

  3. agosto 18, 2012 8:39 am

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  4. enero 10, 2016 7:47 am

    tengo un mazda rx7 1988 pero al estar descanzando es decir no lo tenia en movimiento cheque el aceite y encontre agua, quisiera saber que puedo hacer? de antemano muchas gracias

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