MOTOR DE CARGA ESTRATIFICADA

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

diseado para reducir las emisiones sin necesidad de un sistema de recirculacin de

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

diseo es una cmara de combustin doble dentro de cada cilindro, con una

antecmara que contiene una mezcla rica de combustible y aire mientras la cmara

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

enciende la de la cmara principal. La temperatura mxima que se alcanza es

suficiente como para impedir la formacin de xidos de nitrgeno, mientras que la

temperatura media es la suficiente para limitar las emisiones de monxido de

carbono e hidrocarburos.

Motor de 5 tiemposEl futuro del automvil?

Probablemente a la mayora de ustedes el nombre de Ilmor no le suene en absoluto,

pero se trata de un fabricante de motores de gran trayectoria, encargado de, por

ejemplo, fabricar los motores F1 que utiliza el equipo Mercedes de la mxima

categora del automovilismo mundial. Esta firma ha creado un pequeo motor de 5

tiempos, de gran rendimiento y eficiencia comparado con motores de combustin

interna de 4 tiempos actuales, adems de tener bajo consumo. A continuacin,

algunos detalles ms de este asombroso pequeo gigante

Potencia y Eficiencia

El motor que ha presentado Ilmor es un pequesimo tres cilindros de 700 cc

turboalimentado que, a pesar de tan reducida cilindrada, logra la asombrosa

potencia de130 caballos, lo que significa la impresionante cifra de 185 caballos/litro,

cifra que supera a los mejores motores chicos de 4 tiempos (como el excelente 1,4

TSI de 170 caballos de Volkswagen, de 121 caballos/litro) e incluso supera a los

motores rotativos, como el RENESIS del RX-8 y sus 231 caballos del 1,3 litros bi-

rotor (177 caballos/litro). El 0,7 tambin ha resultado favorecido en las mediciones

de par motor, logrando unos buenos 165 Nm.

Y hay ms, no solo se aumenta la relacin potencia/cilindrada sino que tambin

aumenta la eficiencia del motor. Segn Ilmor este 5 tiempos es un 5% ms eficiente

que un motor pequeo de inyeccin directa de la actualidad, utilizando una

inyeccin indirecta multipunto. Tambin ser ecolgico, porque si comparamos sus

caractersticas tcnicas contra un pequeo motor diesel el 5 tiempos termina

ganando no solo en potencia y eficiencia, sino tambin en consumo.

An est en fase experimental, pero desde la firma suponen que su potencia final se

situar alrededor de los 150 caballos y que el motor pesar un 20% menos que un

motor convencional.

Cilindros y combustin

Respecto al motor, hablamos de que posee tres cilindros, pero los tres no tienen la

misma capacidad, sino que los externos son gemelos pero el central es mayor. Los

cilindros exteriores operan en un ciclo convencional de cuatro tiempos (admisin,

compresin, explosin y escape) pero sus gases de escape pasan al cilindro central,

dentro del cual se realiza un quinto tiempo que es el que consigue ms fuerza.

Debido al uso de un cilindro central ms grande desde Ilmor se afirma que su

suavidad ser similar a un motor 4 cilindros, solucionando as problemas de

descompensacin y ruidos molestos caractersticos de los motores de cuyos 3

cilindros son de igual tamao.

Posibles aplicaciones

El campo de aplicacin de este motor es muy amplio, pero se avisoran muchos

interesados en fabricantes de autos hbridos, aunque tambin es un buen candidato

a usarse en pequeos autos normales. Un motor de esta potencia y de tan pocas

emisiones por su reducida cilindrada ser un duro rival de los motores diesel de

poca potencia. Por lo pronto est en fase experimental, pero ya estn buscando

fabricantes a los que vender la idea

MOTTOR DE GASOLINA (CONVENCIONAL DE OTTO)

El motor se caracteriza por aspirar una mezcla aire-combustible (tpicamente

gasolina dispersa en aire). El motor Otto es un motor alternativo. Esto quiere decir

de que se trata de un sistema pistn-cilindro con vlvulas de admisin y vlvulas de

escape.

El funcionamiento del motor Otto de cuatro tiempos:

Cada cilindro tiene dos vlvulas, la vlvula de admisin A y la de escape E . Un

mecanismo que se llama rbol de llevas las abre y las cierra en los momentos

adecuados. El movimiento de vaivn del mbolo se transforma en otro de rotacin

por una biela y una manivela.

El funcionamiento se explica con cuatro fases que se llaman tiempos:

1. tiempo (aspiracin): El pistn baja y hace entrar la mezcla de aire y gasolina

preparada por el carburador en la cmara de combustin.

2. tiempo (compresin): El mbolo comprime la mezcla inflamable. Aumenta la

temperatura.

3. tiempo (carrera de trabajo): Una chispa de la buja inicia la explosin del gas, la

presin aumenta y empuja el pistn hacia abajo. As el gas caliente realiza un

trabajo.

4. tiempo (carrera de escape): El pistn empuja los gases de combustin hacia el

tubo de escape.

El rbol de manivela convierte el movimiento de vaivn del pistn en otro de

rotacin. Durante dos revoluciones slo hay un acto de trabajo, lo que provoca

vibraciones fuertes. Para reducir stas, un motor normalmente tiene varios cilindros,

con las carreras de trabajo bien repartidas. En coches corrientes hay motores de 4

cilindros, en los de lujo 6, 8, 12 o an ms.

La eficiencia de los motores Otto modernos se ve limitada por varios factores, entre

otros la prdida de energa por la friccin y la refrigeracin. En general, la eficiencia

de un motor de este tipo depende del grado de compresin. Esta proporcin suele

ser de 8 a 1 o 10 a 1 en la mayora de los motores Otto modernos. Se pueden

utilizar proporciones mayores, como de 12 a 1, aumentando as la eficiencia del

motor, pero este diseo requiere la utilizacin de combustibles de alto ndice de

octano. La eficiencia media de un buen motor Otto es de un 20 a un 25%: slo la

cuarta parte de la energa calorfica se transforma en energa mecnica.

MOTOR DIESEL

El motor disel es un motor trmico de combustin interna en el cual el encendido

se logra por la temperatura elevada producto de la compresin del aire en el interior

del cilindro. Fue inventado y patentado por el ingeniero aleman Rudolf Diesel en

1892. El motor de gasolina al principio tena muy poca eficiencia. Rudolf Diesel

estudi las razones y desarroll el motor que lleva su nombre (1892), cuya eficiencia

es bastante mayor. En teora, el ciclo disel difiere del ciclo Otto en que la

combustin tiene lugar en este ltimo a volumen constante en lugar de producirse a

una presin constante. La mayora de los motores diesel tienen tambin cuatro

tiempos, si bien las fases son diferentes de las de los motores de gasolina.

Un motor disel funciona mediante la ignicin de la mezcla aire-gas sin chispa. La

temperatura que inicia la combustin procede de la elevacin de la presin que se

produce en el segundo tiempo motor, compresin. El combustible disel se inyecta

en la parte superior de la cmara de compresin a gran presin, de forma que se

atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presin. Como resultado, la

mezcla se quema muy rpidamente. Esta combustin ocasiona que el gas contenido

en la cmara se expanda, impulsando el pistn hacia abajo. La biela transmite este

movimiento al cigeal, al que hace girar, transformando el movimiento lineal del

pistn en un movimiento de rotacin.

Hay motores diesel de dos y de cuatro tiempos. Uno de cuatro tiempos se explica

as: En la primera fase se absorbe aire hacia la cmara de combustin. En la

segunda fase, la fase de compresin, el aire se comprime a una fraccin de su

volumen original, lo cual hace que se caliente hasta unos 440 C . Al final de la fase

de compresin se inyecta el combustible vaporizado dentro de la cmara de

combustin, producindose el encendido a causa de la alta temperatura del aire. En

la tercera fase, la fase de potencia, la combustin empuja el pistn hacia atrs,

trasmitiendo la energa al cigeal. La cuarta fase es, al igual que en los motores

Otto, la fase de expulsin.

Algunos motores disel utilizan un sistema auxiliar de ignicin para encender el

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

La eficiencia de los motores diesel depende, en general, de los mismos factores que

los motores Otto, y es mayor que en los motores de gasolina, llegando a superar el

40%. Este valor se logra con un grado de compresin de 14 a 1, siendo necesaria

una mayor robustez, y los motores diesel son, por lo general, ms pesados que los

motores Otto. Esta desventaja se compensa con una mayor eficiencia y el hecho de

utilizar combustibles ms baratos.

Los motores disel suelen ser motores lentos con velocidades de cigeal de 100 a

750 revoluciones por minuto (rpm o r/min), mientras que los motores Otto trabajan

de 2.500 a 5.000 rpm. No obstante, algunos tipos de motores diesel trabajan a

velocidades similares que los motores de gasolina.

Cmo funciona un motor de 2 tiempos

El motor de 2 tiempos es, junto al motor de 4 tiempos, un motor de combustin

interna con un ciclo de cuatro fases de admisin, compresin, combustin y escape,

como el 4 tiempos, pero realizadas todas ellas en slo 2 tiempos, es decir, en dos

movimientos del pistn.

En un motor 2 tiempos se produce una explosin por cada vuelta de

cigeal mientras que en un motor 4 tiempos se produce una explosin por cada

dos vueltas de cigeal, lo que significa que a misma cilindrada se genera mayor

potencia, pero tambin un mayor consumo de combustible.

Los motores 2 tiempos han ido siendo sustituidos por los 4 tiempos dado su carcter

ms contaminante y en motos slo lo encontramos hoy da en ciclomotores de

motores pequeos y en algunas motos de enduro o motocross. Un motor 2 tiempos

es ms sencillo y ligero que un 4 tiempos ya que est compuesto por menos piezas,

originariamente no utiliza vlvulas de admisin y de escape, son ms econmicos

de fabricar y requieren un menor mantenimiento, pero su mayor rgimen de giro les

provoca sin embargo un mayor desgaste.

La lubricacin de un motor 2 tiempos va incluida en la mezcla y junto a la gasolina y

el aire se aade aceite, de ah que al ser quemado sea mucho menos respetuoso

con el medio ambiente. As pues el crter del cigeal est sellado ya que alberga la

entrada de la mezcla y las dos caras del pistn entran en accin, la superior para

comprimir la mezcla y la inferior para provocar su admisin al crter. Estos son

los pasos de un ciclo 2 tiempos.

Tiempo 1: ADMISIN - COMPRESIN

En un motor 2 tiempos es el propio pistn el que, con su movimiento, abre la

admisin de la mezcla, a la altura del crter, y el escape de los gases quemados, a

la altura de la cmara de combustin.

La admisin y la compresin se realizan al mismo tiempo. En el tiempo 1 el pistn

va de abajo a arriba, es decir, desde el crter hacia la culata. En su desplazamiento

succiona la mezcla de gasolina, aire y aceite en su parte inferior, mientras que

simultneamente se encarga de comprimir la mezcla de la admisin anterior en la

parte superior.

Tiempo 2: COMBUSTIN - ESCAPE

El segundo tiempo comienza con el pistn situado en su punto muerto superior,

comprimiendo al mximo la mezcla de gasolina, aire y aceite, lo que hace chocar

sus molculas ms rpidamente y aumentar considerablemente la temperatura de la

mezcla.

Es en ese momento cuando la buja genera una chispa que incendia la

mezcla provocando su combustin. Esta explosin hace mover violentamente el

pistn hacia abajo, transmitiendo el movimiento al cigeal a travs de la biela, y

con ese movimiento deja abierto el escape por donde son liberados los gases recin

quemados.

Pero hay ms, en ese movimiento descendiente el pistn empuja la mezcla nueva

que haba entrado en su anterior subida, y al bajar transfiere la mezcla del crter a

la cmara de combustin, preparando as el proceso para volver a comenzar de

nuevo en el primer tiempo anteriormente descrito.

Como ves, un motor de 2 tiempos gira mucho ms rpido que uno de 4 tiempos, y

aunque su funcionamiento sea un poco ms complejo de explicar su funcionamiento

es mucho ms sencillo. Por si acaso, aqu tienes un vdeo explicativo sobre los

ciclos de un motor de 2 tiempos con el que podrs ver lentamente cada uno de sus

movimientos.

Motor Wankel

Para el motor radial rotatorio, vase Motor rotativo.

Motor Wankel en el Deutsches Museumen Mnich (Alemania)

El motor Wankel es un tipo de motor de combustin interna, inventado por Flix

Wankel, que utiliza rotores en vez de los pistones de los motores alternativos.

Wankel concibi su motor rotativo en 1924 y obtuvo la patente en 1929. Durante los

aos 1940 se dedic a mejorar el diseo. En los aos 1950 y los1960 se hicieron

grandes esfuerzos en desarrollar los motores rotativos Wankel. Eran especialmente

interesantes por funcionar de forma suave y silenciosa, y con escasas averas,

gracias a la simplicidad de su diseo.

Funcionamiento[editar]

Animacin de un motor Wankel

Un motor rotativo o Wankel, en honor a su creador Flix Wankel, es un motor de

combustin interna que funciona de una manera completamente diferente de

los motores alternativos.

En un motor alternativo, se efectan sucesivamente 4 diferentes operaciones dentro

de una cmara -admisin, compresin, combustin y escape-. En un motor Wankel

se desarrollan los mismos 4 tiempos pero en zonas distintas del estator o bloque,

con el pistn movindose sin detenciones de un tiempo a otro. Ms concretamente,

el envolvente es una cavidad con forma de 8, dentro de la cual se encuentra

un rotor triangular o tringulo lobular que realiza un giro de centro variable. Este

pistn transmite su movimiento rotatorio a un eje cigeal que se encuentra en su

interior, y que gira ya con un centro nico.

Al igual que un motor de pistones, el rotativo utiliza la presin producida por la

combustin de la mezcla aire-combustible. La diferencia radica en que esta presin

est contenida en la cmara formada por una parte de la envolvente o estator y

cerrada por uno de los lados del rotor triangular, que en este tipo de motor

reemplaza a los pistones.

El rotor sigue un recorrido en el que mantiene sus 3 vrtices en contacto con el

"estator" o "epitrocoide", delimitando as tres compartimentos separados de mezcla.

A medida que el rotor gira dentro de la cmara, cada uno de los 3 volmenes se

expande y contrae alternativamente; es esta expansin-contraccin la que aspira el

aire y el combustible hacia el motor, comprime la mezcla, extrae

su energa expansiva y luego expulsa los gases quemados hacia el escape. 1

Ventajas e inconvenientes[editar]

Ventajas[editar]

Menos piezas mviles: el motor Wankel tiene menos piezas mviles que un motor

convencional, tan solo 4 piezas; bloque, rotor (que a su vez est formado por

segmentos y regletas), rbol motriz y sistema de refrigeracin/engrase (similar a los

que montan los motores de pistn). Esto redunda en una mayor fiabilidad.

Suavidad de marcha: todos los componentes de un motor rotativo giran en el mismo

sentido, en lugar de sufrir las constantes variaciones de sentido a las que est

sometido un pistn. Estn equilibrados internamente con contrapesos giratorios para

suprimir cualquier vibracin. Incluso la entrega de potencia se desarrolla en forma

ms progresiva, dado que cada etapa de combustin dura 90 de giro del rotor y a

su vez como cada vuelta del rotor representa 3 vueltas del eje, cada combustin

dura 270 de giro del eje, es decir, 3/4 de cada vuelta; comprenlo con un motor

monocilndrico, donde cada combustin transcurre durante 180 de cada 2

revoluciones, o sea 1/4 de cada vuelta del cigeal: se produce una combustin

cada 120 del rotor y 360 del eje. Un motor Wankel de dos rotores equivale en

uniformidad de par a un 6 cilindros alternativo.

Menor velocidad de rotacin: dado que los rotores giran a 1/3 de la velocidad del eje

y al tocar el estator, las piezas principales del motor se mueven ms lentamente que

las de un motor convencional, aumentando la fiabilidad, una vez resueltos los

problemas iniciales en elegir los materiales ms adecuados, los segmentos siempre

estn en movimiento respecto a las partes fijas, no hay puntos muertos como en los

motores alternativos, y precisamente en esos puntos muertos, donde al no haber

velocidad relativa de una pieza respecto a otra no hay lubricacin (ver tribologa) se

producen los mayores desgastes.

Menores vibraciones: dado que las inercias internas del motor son muy pequeas

(no hay bielas, ni volante de inercia, ni recorrido de pistones, ni movimiento), solo se

producen pequeas vibraciones en la excntrica.

Menor peso: debido al menor nmero de piezas que forman el motor en

comparacin 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.

Inconvenientes[editar]

Emisiones: es ms 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 ms

complejo por la dificultad en encontrar personal adecuadamente formado en este

tipo de motor.

Consumo: la eficiencia termodinmica (relacin energa disponible en el

combustible/potencia efectiva) se ve reducida por la forma alargada de las cmaras

de combustin, con una alta relacin superficie/volumen.

Difcil estanqueidad: resulta muy difcil aislar cada una de las 3 secciones del rotor,

que deben ser estancas unas respecto a otras para un buen funcionamiento.

Adems se haca necesario cambiar el sistema de estanqueidad cada 6 aos

aproximadamente, por su fuerte desgaste.

Sincronizacin: la sincronizacin de los distintos componentes del motor debe ser

muy buena para evitar que el encendido de la mezcla se inicie antes de que el

pistn rotativo se encuentre en la posicin adecuada. Si el encendido es precoz,

empujar en sentido contrario al deseado, pudiendo averiar el motor.

Encendido: El nmero y la situacin de las bujas influan en el rendimiento del

motor y en su complejidad: han evolucionado a una nica buja por cmara para la

mayora de aplicaciones, como en los motores alternativos.

Mantenimiento: Los segmentos que garantizan la estanqueidad deban cambiarse

en plazos determinados debido al desgaste producido por el constante rozamiento

de los vrtices del rotor con la superficie de revestimiento de la epitrocoide, asunto

solucionado desde los aos 70.

Freno motor El motor rotativo Wankel, como los motores de 2T, tiene menos freno

motor que los motores alternativos de 4T, por lo que los vehculos que lo usan

precisan unos frenos de mayores dimensiones.

Historia[editar]

El NSU Spider fue el primer coche de produccin en el mundo propulsado por un

motor rotativo Wankel

Hacia 1972 se presentaron algunos prototipos de motocicletas con motor Wankel de

dos rotores: la Yamaha RZ-201 (Patente US N 396448) y la Kawasaki X-99 (Pat US

3848574), que aunque aseguraron haber resuelto los problemas tcnicos

planteados, no llegaron a fabricarse en serie. DKW-Hercules tuvo en venta entre

1970 y 1975 una motocicleta, la W-2000, con un motor Sachs KC-27 refrigerado por

aire, de un desplazamiento equivalente a 600 cc y 27 CV. En Gran Bretaa, David

W. Garside -SAE paper 821068- desarroll a partir del motor de esa DKW un motor

Wankel de dos rotores para motocicletas, en versiones con refrigeracin por aire y

por lquido, los rotores iban refrigerados por la mezcla que llegaba a la admisin,

que fueron instalados en la Norton Commander y la Norton Interpol; Suzuki tambin

fabric una moto con motor Wankel, la RE-5. John Deere Inc., en EEUU, invirti un

gran esfuerzo de investigacin en motores rotativos y dise una versin multirotor

que era capaz de usar varios tipos de combustible sin tener que cambiar el motor. El

diseo fue propuesto como sistema motriz para varios vehculos de combate de

la Marina estadounidense en los ltimos aos de la dcada de 1980.

Ingersoll-Rand fabric y vendi durante ms de diez aos un motor para usos

industriales que quemaba gas, con un desplazamiento de 41 litros, 1000 CV y un

solo rotor. Curtiss-Wright ha fabricado diversos prototipos de motor para automocin

y aviacin general, en sta tendran la ventaja del menor peso, ausencia de

vibraciones y una mejor pauta de funcionamiento en caso de averas, que nunca

seran instantneas, totales y catastrficas como en un motor convencional de

pistones alternativos, suministrando el Wankel algo de potencia durante un tiempo,

lo que permite buscar una zona de aterrizaje ms segura. Rolls-Royce (D W

Garside) desarroll un motor de encendido por compresin (Diesel), con etapas de

compresin y combustin independientes. Graupner vendi un mini-motor para

aeromodelos de 4'5 cc.

La japonesa Yanmar Diesel fabric varios motores pequeos, incluso una

motosierra Wankel, Sachs fabric en serie varios motores refrigerados por aire y

mezcla, uno de ellos equip una segadora de csped francesa: Outils Wolf

Rotondor, que para reducir costes no llevaba segmentos en la parte inferior del

rotor, que iba en posicin horizontal. Tambin Kawasaki patent un motor con

refrigeracin por mezcla aire-combustible (Pat US 3991722), y un procedimiento

para mejorar la combustin y con ello el consumo y la emisin de contaminantes

(Pat. U.S. 3848574) y present un prototipo de motocicleta con un motor bi-rotor, la

Kawasaki X-99, que no lleg a entrar en produccin, como tampoco lo hizo un

modelo similar de Yamaha, la RZ-201. La lnea de rotativos para aviones ligeros

desarrollados a partir de los modelos de Norton, fabricados con la marca Mid-West

Aeroengines, pas a la austriaca Diamond Engines, despus Austro Engines.

Tras un uso ocasional en automviles, por ejemplo NSU con sus

modelos Spider y Ro 802 y el prototipo Audi 200, que hacia 1975 montaba en una

carrocera de Audi 100 un motor Wankel KKM 871, con 3000 cc, admisin por

lumbreras laterales, 170 CV a 6500 rpm y un par motor de 220 Nm a 3500 rpm,

o Citron con el M 35 y GS Birrotor, e intentos fracasados llevados a cabo

porGeneral Motors que anunci haber resuelto el problema del consumo pero no

lograrlo en el de las emisiones en los gases de escape, o Mercedes-Benz (vase el

prototipo Mercedes-Benz C111), la compaa japonesa Mazda ha sido la que ha

hecho un mayor uso de motores Wankel en automviles. En China, el profesor

Teluan Chen estuvo al frente de una amplia lnea de investigacin en motores

Wankel, obteniendo resultados valiosos.

Despus de muchos aos de desarrollo, Mazda lanz sus primeros coches con

motores Wankel en los primeros aos 1970. Aunque la mayora de los clientes

adoraban estos coches, especialmente por su suavidad, tuvieron la mala suerte de

ser puestos a la venta en una poca de grandes esfuerzos para reducir las

emisiones y aumentar la economa en combustible. Mazda abandon el Wankel casi

totalmente en el diseo de sus coches generalistas, pero continu usando una

versin biturbo de entrada en funcionamiento secuencial y dos rotores en su mtico

deportivo RX-7 hasta el final de su produccin en agosto de 2002. En el 2003, la

marca japonesa relanz el motor Wankel con el RX-8, que montaba una nueva

versin atmosfrica del birrotor, tericamente ms fiable y con menores consumos

tanto de combustible como de lubricante, la caracterstica ms novedosa de este

motor es que tanto la admisin como el escape se hacen mediante lumbreras

laterales, lo que elimina el solapamiento entre los tiempos de admisin y escape, y

con ello el paso de mezcla sin quemar al escape, y de gases del escape al tiempo

de admisin.

En el mundo de las carreras, Mazda ha tenido un xito sustancial con sus coches de

dos y cuatro rotores, y corredores privados han cosechado tambin un considerable

xito con coches Mazda propulsados por motores Wankel, tanto originales como

modificados. En 1991 el motor Wankel lleg a uno de los mejores momentos en

competicin, 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

lumbreras de admisin en posicin perifrica y conductos de admisin de geometra

variable, al estilo de un trombn de varas. Este automvil fue el que menos

consumo de combustible tuvo en la carrera de ese ao, y al ao siguiente Mazda ya

no pudo participar con motores Wankel en esa carrera al cambiarse el reglamento.

Dificultades tcnicas[editar]

Curtiss-Wright demostr que el factor que controla las emisiones

de hidrocarburos no quemados (HC) era la temperatura de la superficie del rotor, a

mayor temperatura, menos concentracin de HC sin quemar en los gases de

escape, y demostraron tambin que se poda ensanchar el rotor manteniendo el

resto de la geometra del motor y aumentando as el desplazamiento y la potencia.

Otros fabricantes proponen que la causa fundamental de la emisin de

contaminantes a altas rpm es el laminado dentro de la cmara de combustin, y a

bajas velocidades las fugas de estanqueidad. El motor Wankel por sus propias

caractersticas produce poca contaminacin por NO; uno de los procedimientos

clsicos de reduccin de emisiones de NO ha sido la recirculacin de los gases de

escape, que en el motor Wankel era un rasgo intrnseco. (En general, en los

motores se producen ms NOx si la temperatura en la cmara de combustin es

ms alta; segn Harry Ricardo -1920, por cada 1% de incremento de la proporcin

de gases de escape en la mezcla que entra en el tiempo de admisin, se produce

un descenso de 45 F en la temperatura de la llama).

Yanmar Diesel ha publicado informacin referente a las caractersticas propias de

diversas formas y posiciones del hueco de combustin en la superficie del rotor en

relacin con el nmero y posicin de la/s buja/s, (Puede verse tambin en el libro

de Kenichi Yamamoto "Rotary engine"); en sus motores de pequeo desplazamiento

y refrigeracin del rotor por mezcla aire/combustible, Yanmar Diesel y Toyota (SAE

paper 790435) comprobaron que la colocacin de una vlvula de lengetas (reed-

valve) en el colector de admisin o cerca de la lumbrera de admisin mejoraba las

actuaciones bajo carga parcial y a bajas rpm. En los motores de mayor tamao,

Mazda, que en algn momento tuvo en venta motores con el hueco de combustin

en forma de gota, lo que Yanmar Diesel llam LDR, y dobles segmentos en las

caras laterales del rotor, con el tiempo pas a fabricar motores con el receso en

posicin central y segmentos nicos en los laterales, buscando un compromiso

entre consumo y emisin de gases contaminantes; tambin abandonaron los

segmentos de vrtice de tres piezas (Pat. espaola 0418430 de Citron) en favor de

los de dos piezas al estilo de los del motor de OMC.

Inicialmente, algunos motores Wankel tenan las lumbreras de admisin y escape en

las caras laterales del rotor, lo que produjo problemas de distorsiones trmicas y de

depsitos de carbonilla y de gomas, que slo llegaron a resolverse en el motor

Renesis de Mazda mediante la colocacin de segmentos especiales rascadores en

la caras laterales del rotor, y mejoras en los materiales, como inclusin de piezas de

materiales cermicos. Las lumbreras laterales evitan el solapamiento de los tiempos

de admisin y escape que podra producir entrada de gases quemados en la fase de

admisin, y salida de mezcla aire/combustible sin quemar al sistema de escape,

ambas cosas pueden ser perjudiciales para la emisin de gases contaminantes. La

entrada de gases de escape al tiempo de admisin produca lo que se llamaba en

ingls "misfirings", o ciclos sin encendido de la mezcla, tambin desfavorables para

la estabilidad del ralent y el consumo.

De las dos disposiciones posibles para las lumbreras de admisin, la perifrica y la

lateral, se sabe que la perifrica obtiene la mxima presin media efectiva (PME) en

el motor, especialmente con una lumbrera de forma rectangular y ms a altas rpm

(SAE paper 288A), pero en uso automovilista fuera de la competicin se han

preferido (Mazda) las lumbreras de admisin laterales, una o varias por rotor, que

proporcionan un mejor rgimen de ralent y actuaciones bajo carga parcial. El

motor Renesis del RX8 de Mazda, emplea lumbreras laterales tanto de admisin

como de escape, con lo que elimina totalmente el cruce o solapamiento entre las

fases de admisin y escape, suprime la recirculacin de gases de escape y la salida

de mezcla aire/combustible sin quemar por el escape, este motor Renesis obtuvo

unos consumos razonables y buenas actuaciones a bajo rgimen, cumpliendo al

mismo tiempo las normas anticontaminacin ms severas.

Algn motor Wankel de los primeros tiempos produca un ruido que los mecnicos

comparaban al que hace un motor convencional poco antes de fundir una biela; el

ruido se deba a lastolerancias entre el engranaje del eje y el del rotor que era

necesario establecer para no comprometer la duracin del motor. Ya se ha

solucionado (Libro de K Yamamoto, 1 edicin). El motor Wankel funciona mejor con

sistemas de escape con baja presin, la configuracin y longitud de los conductos

de admisin y escape tambin influye en las caractersticas y rendimiento del motor,

y en los primeros tiempos la mayor temperatura de los gases de escape facilit el

uso de sistemas de catalizador o de post-combustin tras la lumbrera de escape de

la mezcla incompletamente quemada en la cmara de combustin, mediante

mezclas combustible/aire ms adecuadas y un dispositivo especfico con inyeccin

de aire al escape, ms barato que los catalizadores de los primeros tiempos hechos

con metales semipreciosos. La temperatura de los gases de escape est en relacion

inversa con la relacin de compresin efectiva de los motores, a menor relacin de

compresin, mayor temperatura de los gases de escape, AutolineDetroit ha

propuesto en un video en YouTube -Rotary Engine Breakthrough- el cambiar los

agujeros en la zona interior de la carcasa que se solan usar para las bujas, por

unas pequeas ranuras lineales paralelas a los segmentos de vrtice o de arista;

dicen haber conseguido mejoras en el consumo, y reduccin de emisones

contaminantes y de la temperatura de los gases de escape.

Otro problema inicial fue la aparicin de rayas y fisuras en la superficie de

la epitrocoide, llamadas "araazos del diablo" por los ingenieros, unas se deban a

incompatibilidades entre el material de recubrimiento de la epitrocoide y el de los

segmentos de arista, y otras -chattered marks, marcas de repiqueteo- a vibraciones

por resonancia en los segmentos de vrtice, tema que abordaron reduciendo el

peso de los segmentos y su tamao; la aparicin de grietas en la zona donde se

colocaba la buja se resolvi colocando la buja en un casquillo incrustado en el

bloque, en vez de ir la buja atornillada directamente sobre el bloque mismo, y

tambin a travs de la mejora de materiales. Para ajustar los segmentos de vrtice a

las dilataciones trmicas que se producen con el motor en funcionamiento, Mazda

modific los segmentos de vrtice, a los que daba una altura distinta en la zona

central del segmento respecto a las zonas laterales (En ingls "crowning" -

coronamiento-) y Citroen patent unos segmentos formados por varias piezas.

Los ltimos motores Wankel de produccin en serie son del tipo de motores rpidos,

que entregan su potencia a altas rpm, y con peor rendimiento en todos los sentidos

en la zona de carga parcial y bajas rpm, aunque el motor de 40 litros de

desplazamiento que fabric Ingersoll-Rand daba la mxima potencia a unas 1.500

r.p.m. David W. Garside de Norton declar que haban conseguido solucionar el

problema de la elasticidad, y construir un motor que daba toda su potencia a pocas

rpm. Parece que una apertura ms temprana en el ciclo de la lumbrera de admisin,

y la existencia de unos conductos de admisin ms largos, que favorecen

la resonancia, con ondas de presin que mejoran el llenado, y una mayor

excentricidad en el rotor, equivalente a la carrera de los motores alternativos,

permiten conseguir motores con ms par y potencia a bajo rgimen de giro,

conceptos aplicados en motor con el que Mazda gan en las 24 horas de le Mans.

Hay ms estudios sobre la influencia del diseo de los colectores de admisin y

escape en las actuaciones -"performances" en ingls- de los motores Wankel. (SAE

paper 2012-32-0064)

Materiales[editar]

Para el esttor o bloque motor se han utilizado aleaciones de aluminio,

aluminio/silicio o Al/Si/Cu como por ejemplo la aleacin Alcoa A-132, ya que

el aluminio tiene una mayor conductividad trmica y un coeficiente de dilatacin ms

adecuado. En el interior del bloque se colocaba una chapa de acero con la forma de

la epitrocoide, con rugosidades en su cara externa para asegurar el anclado al

bloque, y sobre esta lmina se aplicaba una capa de revestimiento antifriccin, que

al mismo tiempo permita que se mantuviese una lmina de aceite lubricante, como

por ejemplo la aleacin Nickasil que us Comotor (Citroen-NSU), Nikasil que sigui

utilizando Derbi en el recubrimiento del interior de los cilindros de sus motores de

motocicleta.Nota 1 Los rotores se suelen fabricar en fundicin y tambin de

aluminio. Suzuki resolvi el problema de la duracin del motor extendindola a ms

de 250.000 km, empleando segmentos de vrtice hechos de la aleacin ferrotic

junto con el revestimiento de la superficie de trabajo del estator descrito por A EP

Grazen.

Se dice que los prototipos de motor rotativo Wankel que construy General Motors -

GM- tenan una duracin superior a los 800.000 km, y aunque GM asegur haber

resuelto el problema de la economa en el consumo del motor Wankel, no llegaron a

poder resolver en un mismo diseo los problemas del consumo y de la emisin de

gases contaminantes, K Ludvigsen da cifras comparativas de emisiones y consumo

entre los rotativos de Mazda y de GM. Las mquinas-herramienta para producir

motores Wankel de OMC (Outboard Marine Co) y GM (General Motors) y la

tecnologa de John Deere las adquirieron Freedom-Motors y Mller, el club Wankel

alemn tendra los elementos de produccin de los motores rotativos Sachs.

Inicialmente era necesaria una mquina especfica para producir cada tamao

distinto de motor rotativo, pero una empresa inglesa patent una "Mquina

generadora de epitrocoides" que facilitaba la produccin de modelos distintos con la

misma maquinaria.

Combustible[editar]

Dada la ausencia de puntos calientes en la cmara de combustin, se ha calculado

que una gasolina con un octanaje de 87 es suficiente para un motor Wankel, lo que

puede representar una ventaja prctica. Para la lubricacin, 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 aade una pequea

cantidad de aceite a la admisin, lubricante igual al empleado para lubricacin y

refrigeracin del rotor. En los motores con refrigeracin por la mezcla de

aire/combustible, uno de los aceites que dio mejores resultados fue el Shell Rotella

30. Los motores con refrigeracin por lquido necesitan un lubricante multigrado

para facilitar los arranques en fro, aceite que inicialmente deba ser de naturaleza

mineral y no sinttico para evitar la produccin de cenizas y gomas en la

combustin.Nota 2 Al igual que en los motores alternativos, el acelerar el motor

Wankel antes de que haya llegado a su temperatura ideal de funcionamiento

aumenta en gran medida el desgaste del motor y las emisiones txicas en el

escape, y el acelerar un motor Wankel en vaco, sin carga que emplee la potencia,

podra facilitar el que se transmitiese el frente de llama a la cmara previa en tiempo

de admisin, destruyendo el motor.

Otros motores rotativos[editar]

Adems del motor que invent Flix Wankel (www.der-wankelmotor.de) ha habido y

hay muy diversos tipos de motores rotativos, por ejemplo el del jesuta Jos Ignacio

Martn-Artajo,Nota 3 o el que construy e hizo funcionar el francs J C

Lefeuvre,Nota 4 , la canadiense Quasiturbine, o varias patentes concedidas al

cataln Jos M Bosch-Barata (oepm n 0228187, 0254176 o 0407242). La empresa

Renault, en colaboracin con la Rambler, trabaj en el desarrollo de un motor

rotativo de pistones lobulados (patente espaola n 0313466). Jan P. Norbye public

en 'Popular Science', enero de 1967, pginas 80-85, un trabajo: 'Rivals to the

Wankel: A Roundup of Rotary Engines', que resuma los conceptos bsicos de

motor rotativo distintos del Wankel en estudio en ese momento. En la base de datos

internacional de patentes, ESPACENET, buscando con las palabras clave 'Rotary

Engine' se pueden ver muchas y muy diversas propuestas de motores rotativos, ya

desde los primeros tiempos del motor de combustin interna, de los cuales pocos

llegaron a la fase de prototipo.