Como funciona um motor rotativo

Como funciona um motor rotativo

O motor de combustão interna de êmbolo rotativo, também denominado por motor rotativo Wankel ou simplesmente por motor rotativo, foi desenvolvido pelo engenheiro mecânico alemão Felix Wankel em parceria com a companhia NSU, que deu posteriormente origem à Audi. O primeiro motor Wankel foi posto em funcionamento no ano de 1957. A produção do primeiro automóvel que o integra começou em 1958, desde então foi melhorado por vários fabricantes. Hoje em dia, a sua aplicação no mundo automóvel é diminuta.

Descrição e princípio de funcionamento

Descrição e princípio de funcionamento

Ao contrário do motor de pistão de movimento alternado, o modelo com êmbolo rotativo é constituído por um êmbolo em forma de triângulo de lados curvos, produzido frequentemente em ferro fundido de grafite. Esta peça rotativa gira dentro de uma câmara de trabalho com paredes curvas e está diretamente ligada a uma cambota excêntrica. As pontas, os cantos e os lados da peça têm um bordo vedante. A peça funciona como válvula rotativa do motor e está em contacto constante com as paredes da câmara de trabalho. As pontas deste êmbolo triangular subdividem a câmara de trabalho em três câmaras menores de volume variável.

A lubrificação do mancal do motor é habitualmente feita com óleo sob pressão em circuito fechado. O êmbolo é lubrificado com óleo proveniente de uma bomba ou por mistura de óleo e combustível. O arrefecimento é habitualmente feito com água ou ar.

Neste tipo de motor a energia de combustão é diretamente convertida num movimento circular do êmbolo. A câmara de combustão é limitada por um dos lados do êmbolo, pela secção correspondente da câmara de trabalho e pelas pelas paredes laterais da mesma. Por cada rotação completa da peça rotativa sucedem três ignições.

O motor rotativo funciona a quatro tempos. No primeiro tempo, ao passar o bocal de admissão, o aumento de volume provocado pelo movimento giratório do êmbolo leva à admissão da mistura de combustível. No segundo tempo, o movimento circular comprime a mistura, leva a uma redução do volume na câmara e, por conseguinte, a temperatura aumenta. A mistura é deslocada até à vela de ignição, onde o volume se torna mínimo. No terceiro tempo, a mistura entra em combustão após a ignição. O calor libertado pela combustão leva a um aumento de pressão, que, por sua vez, desloca o êmbolo e realiza trabalho. O volume da câmara aumenta de novo. Finalmente, no quarto tempo, os resíduos da combustão são expelidos pelo bocal de escape.

Vantagens do motor rotativo

  • + É possível equilibrá-lo completamente. As peças móveis giram em torno do próprio eixo, no caso da cambota, ou em torno do centro de massa, no caso do êmbolo. Isto leva a um funcionamento suave de vibração reduzida em comparação com modelos de pistão de movimento alternado.O torque é mais uniforme que em motores de pistão de potência comparável, pois não integra peças móveis que sejam aceleradas alternadamente em sentidos opostos.
  • + O número de peças é menor que em construções de pistão de movimento alternado. São comuns modelos de dois êmbolos e uma cambota. Isto permite uma construção de menores dimensões, comparativamente compacta.
  • + A distribuição não necessita de válvulas e elementos conexos como, por exemplo, a árvore de cames. Isto leva a uma razão de peso potência melhor que num motor de pistão de potência semelhante.
  • + O modelo Wankel é indicado para uso com hidrogénio, visto que a admissão e o escape ocorrem, respectivamente, num espaço separado da câmara de trabalho.

Desvantagens

  • - O comportamento de emissões de escape é pior que em motores de pistão de movimento alternado. Devido à forma da câmara de trabalho a combustão da mistura de combustível não é total. Em consequência, a emissão de hidrocarbonetos é maior.
  • - A câmara de combustão tem, em comparação ao motor de pistão de movimento alternado, uma forma em meia-lua que é desfavorável ao rendimento térmico. A relação entre a superfície da câmara de combustão e o volume da mistura de combustível é particularmente desfavorável nas pontas do êmbolo. Isto leva a um arrefecimento da mistura e a perdas de calor.
  • - A superfície a vedar é maior em máquinas do tipo Wankel. Como tal, as perdas de pressão são comparativamente maiores também.
  • - O consumo específico é comparativamente mais alto que em modelos de pistão de movimento alternado a quatro tempos.

Aplicações

Há vários campos de aplicação para motores rotativos. Ainda que haja pontualmente motociclos e embarcações que o integrem, destaca-se a utilização em automóveis e aeronaves. A sua baixa vibração em funcionamento torna a sua utilização em veículos aéreos não tripulados interessante, pois esta característica permite a gravação de imagens em alta definição com pouco ruído de fundo.

Carros com motor rotativo

O motor de pistão de movimento alternado é bastante mais relevante no mundo automóvel. Contudo, vários fabricantes automóveis desenvolveram ao longo dos anos carros com motor Wankel. Atualmente, o fabricante mais relevante é a Mazda.

Destacam-se os modelos Mazda desportivos RX-8, RX-8 Hydrogen RE e o modelo de família Premacy Hydrogen RE Hybrid entre os carros com motor rotativo.

O modelo RX-8 integra um motor rotativo a gasolina de dois êmbolos. Gera 231 cavalos a 8.200 rpm e tem um torque máximo de 211 Nm a 5.500 rpm. Apresenta um consumo médio de 11,4 l/100 km, acelera dos 0 aos 100 km/h em 6,5 segundos e atinge uma velocidade de ponta de 240 km/h.

O modelo RX-8 Hydrogen RE tem por base o RX-8. Integra um modelo Wankel que funciona a gasolina e a hidrogénio. Durante o funcionamento a hidrogénio gera uma potência máxima de 109 cavalos e um torque máximo de 140 Nm a 5.000 rpm. Acelera dos 0 aos 100 em 10 segundos e atinge uma velocidade máxima de 170 km/h.

O Premacy Hydrogen RE Hybrid integra também um modelo Wankel, que funciona tanto a gasolina como a hidrogénio. O motor Wankel produz até 109 cavalos no funcionamento a hidrogénio e converte a energia do combustível em eletricidade através de um gerador elétrico. Esta energia é por sua vez utilizada para acionar um motor elétrico, que propulsiona o automóvel. O motor elétrico gera 150 cavalos e tem um torque máximo de 350 Nm. O automóvel atinge uma velocidade máxima de 140 km/h.

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