Motor Rotativo Wankel: Principios de Funcionamiento y Características Clave

Funcionamiento del Motor Rotativo Wankel

El rotor de forma triangular gira sobre una excéntrica situada en el árbol motriz o eje de salida del par. Durante su rotación, los tres vértices del rotor están en permanente contacto con la superficie interna de la camisa, que tiene una forma curva o epitrocoidal. El engranaje interno del rotor se acopla a un piñón estacionario que describe órbitas alrededor del eje. El giro del rotor es transmitido al árbol motriz, que gira tres vueltas.

En cada una de las tres cámaras que se forman entre el rotor y la carcasa, se lleva a cabo un ciclo de cuatro tiempos. Esto significa que, en una vuelta del rotor, se completan tres ciclos completos por revolución. El rotor recibe un impulso cada 120º y trabaja mediante lumbreras (una de admisión y otra de escape) en lugar de válvulas.

Admisión

La mezcla aire-combustible comienza cuando el vértice descubre la lumbrera de admisión. El desplazamiento del rotor aumenta progresivamente el volumen de la cámara, que se va llenando con los gases frescos hasta que el vértice cierra la lumbrera.

Compresión

La mezcla admitida queda cerrada en la cámara, que ahora disminuye su volumen, dando lugar a la compresión de los gases. Antes de llegar a la máxima compresión, con un cierto avance, se produce el encendido mediante el salto de chispa, lo que inicia la combustión.

Expansión

El rápido aumento de presión, producido por la combustión, impulsa el giro del rotor mientras se realiza la expansión de los gases, la cual se prolonga hasta que el vértice abre la lumbrera de escape.

Escape

Una vez descubierta la lumbrera de escape, los gases quemados son expulsados a gran velocidad debido a la presión residual de la expansión. El giro del rotor va disminuyendo el volumen de la cámara hasta completar el proceso, una vez que el vértice rebasa la lumbrera de escape.

Ventajas y Desventajas del Motor Rotativo

La ventaja principal de estos motores es que la rotación se genera directamente en el rotor (que actúa como pistón), por lo que se obtiene un par muy uniforme y un funcionamiento sin apenas vibraciones, pudiendo alcanzar un elevado número de RPM (hasta 9000 RPM). Utilizan muy pocas piezas en movimiento, ya que no necesitan cigüeñal, biela, pistones, válvulas ni árboles de levas, lo que simplifica su mecánica, los hace muy ligeros y permite conseguir una alta potencia específica (KW/L).

Uno de los inconvenientes es un alto consumo de combustible a cargas parciales. Esto se intenta superar disponiendo, además de unas 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 RPM del motor.

Otro problema reside en las dificultades que presentan los segmentos para conseguir una buena estanqueidad en las cámaras y una larga duración. El diseño de segmentos de bajo rozamiento y el empleo de materiales de mayor resistencia al desgaste han mejorado notablemente este inconveniente.

Actualmente, se fabrican motores rotativos con un nivel de desarrollo en cuanto a prestaciones y fiabilidad comparable al motor de pistón alternativo. Sin embargo, su empleo en automoción es actualmente muy reducido, principalmente porque Mazda posee la patente.