Motor Wankel - é um tipo de motor de combustão interna, inventado por Felix

Wankel, que utiliza rotores com formato semelhante ao de um triângulo em vez dos

pistões dos motores alternativos convencionais.

Wankel concebeu seu motor rotativo por volta de 1924 e obtém sua primeira carta

patente em 1933. Durante a década de 1940, dedicou-se a melhorar o seu projeto.

Houve um esforço considerável no desenvolvimento de motores rotativos nas décadas

de 1950 e 1960. Eram particularmente interessantes por funcionar de um modo suave e

silencioso, devido à simplicidade de seu motor e a um número reduzido de peças,

comparado com os motores a pistão.

Diferentemente dos motores com cilindro e pistão, o motor Wankel não utiliza o

princípio da biela e manivela. Ele não produz nenhum movimento alternativo, por isso

tem um funcionamento mais suave, com menos atrito, menos vibração e mais

silencioso. O conjunto inclui também um número reduzido de peças. Estas vantagens o

tornam uma atraente solução técnica que encontra uma vasta gama de aplicações em

todas as áreas de transportes (carros, motocicletas e aeronaves). As maiores dificuldades

em sua aplicação em larga escala são a vedação interna entre as câmaras, baixa

durabilidade e alto consumo de combustível, porém vem sendo aprimorado devido aos

recursos do controle eletrônico e novas tecnologias de fabricação. Em 2009, no setor

automobilístico, a Mazda era o único fabricante que ainda incorporava esses motores

em seus veículos.

Em 22 de junho de 2012, a Mazda fabricou seu último motor Wankel, portanto, o motor

parou de ser fabricado permanentemente, já que a Mazda era a única fabricante que o

usava.

Índice

1 História

2 Funcionamento

3 Consumo de combustível

4 Vantagens

5 Desvantagens

6 Animações

7 Aplicações

o 7.1 Motores para Carros

o 7.2 Motores para Motocicleta

o 7.3 Motores para uso Aeronáutico

o 7.4 Outras aplicações

8 Ver também

9 Referências

10 Ligações externas

História

Componentes característicos de um motor Wankel.

Durante muitos anos o motor rotativo foi uma das aspirações máximas da tecnologia

automobilística. Desde a bomba de Ramelle, de 1588 (o estudo mais antigo de que se

tem conhecimento) até o modelo esportivo de maior sucesso produzido pela Mazda, o

RX-7, muito se percorreu para atingir o grau de desenvolvimento necessário para a

produção seriada.1

Desde 1903, com o modelo lobular de Cooley, passando pelos projetos de Murdock,

Galloway e Kraus, pesquisavam-se formas alternativas ao funcionamento tradicional.

Foi nas mãos do engenheiro Felix Wankel que se conseguiu grande êxito, em parceria

com a fábrica alemã NSU.

A exemplo do motor idealizado por Cooley, o projeto de Wankel baseava-se em uma

estrutura de movimentos epicicloidais de um rotor sobre um eixo. Um rotor trilobular:

um triângulo com as faces abauladas, girando no interior de uma carcaça oca com forma

ovalada. Os motores Wankel também ficaram conhecidos como motores de combustão

rotativa ou, simplesmente, motores rotativos.

Wankel abre uma oficina em Heidelberg e uma retífica de motores. Com meticulosidade

e perseverança, Wankel começa a questionar a durabilidade dos motores, que se

tornavam defeituosos prematuramente – dificilmente chegavam a 50 mil km. Em 1929,

já com 27 anos, julga ter encontrado a razão: emite dois tratados de patentes. O

primeiro, em 16 de outubro de 1929, ocupa-se da "compensação ou equilíbrio das

massas para engrenagens, com massas que se deslocam em diversos sentidos"; no

segundo, de 6 de dezembro 1929, propõe novos ajustes de cargas dos anéis de

segmento.

Com extrema dedicação aprofunda-se nesses problemas, construindo junto à oficina da

empresa um laboratório de experiências, que levam ao motor de êmbolo rotativo, tal

qual se conhece nos dias de hoje. Obtém sua primeira carta patente, relativa ao motor

rotativo, em 20 de junho de 1933.

Neste motor não existem massas que se movem em direções diversas. Seu maior

inconveniente é a vedação entre os lóbulos do rotor. Wankel consegue então outra

patente, relativa à impermeabilização especial para distribuidores giratórios.

Muda-se para a cidade de Lahr, onde obtém recursos para alugar uma fábrica vazia em

Lindam. Com pouco mais de 100 homens trabalhando no Techinische Entwicklungs

Stelle (Departamento de Desenvolvimento Técnico), aperfeiçoa o sistema de vedação,

até então o ponto mais vulnerável do projeto, para iniciar a produção seriada.

Vem a guerra e tudo é confiscado pelos americanos e franceses. Então consegue um

contrato com a NSU para construir um motor de motocicleta, segundo o princípio do

êmbolo rotativo. Em 9 de agosto de 1956, a "cadeira de balanço voadora", uma

motocicleta aerodinâmica, conquista vários recordes mundiais nas classes de 50 e 75

cm³.

Em 1957, sai da fábrica NSU em Neckarsulm o primeiro motor Wankel de construção

atual, para o NSU Spider (muito parecido com o Fiat 850). Em 1962, nove empresas

assinam contratos de licença, pagando mais de 15 mil marcos alemães para os custos

das licenças. Entre elas a Toyo-Kogyo Co., no Japão (hoje Mazda Corporation),

Curtiss-Wright (motores de aviação), Mercedes-Benz (motores diesel), Krupp, MAN,

Rolls-Royce, General Motors e Ford.

A aplicação mais audaciosa surge em 1967, com o lançamento do NSU Ro 80: um sedã

compacto, vencedor do prêmio Carro do Ano europeu. Com 115 cv, dois rotores, ágil,

aerodinâmico e moderno, causou grande procura nas revendas. Contudo, os infindáveis

problemas de vedação (o material de vedação dos vértices do rotor era de baixa

resistência), o consumo de lubrificante e as constantes paradas na oficina arruinaram sua

reputação e a da fábrica. Acabou sendo absorvida pelo grupo VW, que não mais

produziu este tipo de propulsor. Felix Wankel, por sua vez, faleceria em 9 de outubro de

1988.

Em meados dos anos 60 a Toyo Kogyo, a Citroën e a Mercedes-Benz apresentaram

vários modelos com esta motorização. Foi o período de maior desenvolvimento do

conceito. Com o passar dos anos, muitos fabricantes desistiram pelo caminho e só a

Mazda permaneceu com sua utilização. Em 1978 surgiu o RX-7, o maior sucesso de

produção com esta motorização.

Por ser bastante leve e compacto, podendo ser montado completamente atrás do eixo

dianteiro, o motor permitia ótima distribuição de peso, mas a direção era leve e instável.

Seu outro grande atrativo era o preço e a beleza do desenho, fonte de inspiração para

outras marcas por anos a fio. A Mazda aplicou esta motorização em protótipos de

competição, sendo inclusive vencedora da 24 Horas de Le Mans, vitória muito

contestada pelos demais competidores.

Os tempos do ciclo de Wankel: a admissão (em azul), a compressão (em verde), a

explosão (em vermelho) e a exaustão (em amarelo). O vértice A ajuda a acompanhar a

revolução do rotor triangular.

Nos anos 60, o governo japonês estava disposto a conquistar novos mercados e a

Mazda, para adquirir independência, resolveu investir num projeto único,

desenvolvendo seu próprio motor Wankel, por este motivo a Mazda via tanto interesse

em desenvolver esta tecnologia. Seu primeiro veículo com motor rotativo foi o Cosmo,

com pequena produção iniciada em 1967. Era um GT semelhante ao Ford Thunderbird,

dois rotores, 491 cm³ e 110 cv. Ficou em produção durante cinco anos. Após esta

experiência, a corporação ficou mais confiante e lançou sucessivos modelos. Em 1971 a

Mazda vendeu 200 mil veículos com motor rotativo.

Sua aplicação com objetivos econômicos, contudo, era inviável, fazendo as vendas

despencarem nos Estados Unidos. A única exceção ficou para o novo Cosmo, versão

modernizada do Cosmo original, onde foram conseguidos 270 cv de um motor

construído em alumínio, com três rotores, dois turbocompressores, injeção eletrônica e

2,6 litros. Mas as vendas só decolaram no Japão.

Mesmo depois de 20 anos, o motor Wankel ainda necessitava de aperfeiçoamentos.

Consumo e emissões ainda altos em relação aos concorrentes levaram a Mazda a

interromper a venda do RX-7 nos principais mercados mundiais, embora permaneça

disponível no Japão.

A General Motors foi outro grande investidor no projeto do motor rotativo, ao lado da

NSU e da Mazda. Em 1973, conseguiu sua licença de produção e apresentou dois

carros-conceito de dois rotores, baseados no Chevrolet Corvette; logo depois apresentou

outro conceito com quatro rotores, o XP-897 GT. Em 1974, o Chevrolet Monza --

modelo diverso e bem maior que seu homônimo brasileiro—seria o primeiro veículo de

série norte-americano com este propulsor, mas as leis antipoluição implantadas a partir

desse ano colocaram em dúvida a viabilidade do programa.

Após ter investido muito dinheiro no projeto, a GM chegou a cogitar uma produção de

80% de seus veículos com motor rotativo a partir de 1980. Mas a legislação de emissões

ainda mais rígida na Califórnia fez com que se abandonasse o projeto. Quando o então

presidente Ed Cole, seu grande incentivador, se aposentou, o projeto foi para a gaveta.

Citroën, Mercedes-Benz e Nissan também se utilizaram desta tecnologia. A marca

francesa lançou dois veículos: o Ami6 e o GS Bimotor, sem grande sucesso e com vida

bastante curta. Outro gigante europeu, o grupo Daimler-Benz, experimentou este

propulsor no exótico carro-conceito C111, em 1969 no Salão de Frankfurt, nas versões

de três e quatro rotores, com potência de 320 e 450 cv. No entanto, não chegou a

colocar nenhum modelo em produção.

A Nissan conseguiu sua licença de produção em 1970, apresentando seu protótipo em

1972. Com expectativa de produção de 120 mil unidades/ano, foi logo cancelada com a

crise do petróleo, em 1973.

Nos últimos 30 anos poucas marcas tentaram desenvolver motores rotativos, e muitas

das que investiram desistiram em curto espaço de tempo. A empresa mais persistente –

a Mazda – alcançou os maiores progressos e mesmo assim não conseguiu superar o

desenvolvimento dos motores convencionais. Desde o final dos anos 80 os implementos

evolutivos se concentraram na aplicação de injeção eletrônica e turbocompressores (o

modelo RX-7 13B), sem evoluir onde necessariamente precisava—o elevado consumo e

as altas emissões.

Um carro-conceito da Mazda com motor rotativo, o RX-01, foi apresentado em 1995 no

Salão de Tóquio, sucedido mais recentemente pelo RX-Evolv, em 1999, e pelo RX-8,

no Salão de Detroit deste ano. Há quem aposte em um grande futuro para o motor

Wankel.

Funcionamento

Ciclo Wankel:

Intake (admissão)

Compression (compressão)

Ignition (ignição)

Exhaust (exaustão).

Esse motor consiste essencialmente em uma câmara cujo formato interno se aproxima

da forma de um oito. Dentro dela, um rotor mais ou menos triangular - o pistão do

motor - gira excentricamente com relação ao eixo principal, que equivale ao

virabrequim dos motores a pistões. As formas destes dois elementos são tais que

enquanto os cantos do pistão estão sempre equidistantes das paredes da câmara - e

muito próximos a elas, formando uma vedação - eles sucessivamente aumentam e

diminuem o espaço entre os lados convexos do triângulo - o rotor - e as paredes da

câmara.

Assim, se uma mistura for injetada numa das câmaras, quando está aumentando de

tamanho, será comprimida na redução subsequente de volume, enquanto o rotor, ou

pistão, gira. Deste modo, o ciclo clássico de quatro tempos - admissão, compressão,

explosão e exaustão - é produzido e, além disso, as três faces do rotor estão em três

fases diferentes do ciclo, ao mesmo tempo.

Consumo de combustível

Assim como a forma das câmaras de combustão do motor Wankel previnem a pré-

detonação, ela também leva à combustão incompleta da mistura ar-combustível, fazendo

com que os hidrocarbonetos não queimados sejam liberados no escape. No caso de

motores de pistão, uma solução cara foi adotada, a de usar catalisadores para oxidar

completamente os hidrocarbonetos não queimados. A Mazda conseguiu evitar esse

custo enriquecendo a mistura ar-combustível e aumentando o número de

hidrocarbonetos não queimados no escape até que uma combustão completa pudesse

acontecer em um "reator térmico" (uma câmara expandida aberta na tubulação de

escape) sem a necessidade de um catalisador, produzindo assim um escape limpo com o

custo de um ligeiro aumento no consumo de combustível.

O preço mundial da gasolina aumentou severamente na mesma época em que a Mazda

introduziu seu motor Wankel, fazendo com que o escape limpo à custa do aumento de

consumo de combustível se tornasse uma troca não muito bem vinda.

Vantagens

Detalhes do interior.

As vantagens do motor Wankel sobre os motores a pistão convencional são muitas. Em

primeiro lugar, não existem vibrações devido ao fato de que só há um movimento

rotativo, isso significa ainda menor desgaste e vida mais longa. O motor Wankel não

tem nada de complicado, pelo contrário, tem poucos componentes e é bem menor. Além

disso ele gera mais potência e mais torque que um motor "convencional" de mesma

cilindrada. Isso porque cada lado de seu rotor encontra-se em uma fase do ciclo,

gerando mais explosões por volta do eixo virabrequim do que um motor a pistão.

A Mazda atualmente conta com uma nova geração de motores rotativos, chamado de

Wankel Renesis pela marca, que apresentam um consumo muito semelhante a carros

concorrentes. Devido ao seu princípio de funcionamento, em que não existem mudanças

bruscas de componentes (alteração no sentido de movimento dos pistões), as vibrações

produzidas pelo motor são bem menores, assim como o nível de ruído. Outro aspecto

importante, fica por conta do torque, que é disponibilizado de forma mais homogênea e

constante. Como se não bastasse, são muito mais compactos e leves, possibilitando

cofres de motor também menores, centro de gravidade do carro mais baixo, frentes

menores e com melhor aerodinâmica (carros com motor dianteiro).

Desvantagens

Entre suas desvantagens incluem-se uma curva de potência não muito elástica e os

problemas em manter uma vedação ideal entre os cantos do rotor e as paredes da câmara

de combustão devido à dilatação térmica, o que causa algumas dificuldades devido ao

rigor das especificações do projeto e às tolerâncias mínimas na produção.

Além disso o motor Wankel aquece muito mais que o motor a pistões, devido às altas

rotações, trabalhando sempre no "limite", por assim dizer. Outra desvantagem é a alta

taxa de emissão de gases poluentes.

Em 1996 foi patenteado o motor Quasiturbine, uma evolução do motor Wankel. Foi

desenvolvido por uma equipe formada pela família canadense Saint-Hilaire, chefiada

pelo físico Dr. Gilles Saint-Hilaire. No Quasiturbine, várias das desvantagens do motor

Wankel foram eliminadas.

Animações

Animações que comparam o funcionamento do motor diesel (1), motor Wankel (2) e do

Quasiturbine (3).

1

2

3

Aplicações

Motores para Carros

No dia 30 de Maio de 1967, a Mazda começou a vender o primeiro automóvel com

motor rotativo de dois rotores no mundo, o Cosmo Sport, que incluía um motor do tipo

10A com uma potência de 110 cavalos. Desenvolvimentos posteriores aperfeiçoaram a

economia de combustível em mais de 40% e baixaram substancialmente o nível das

emissões, para alcançar a conformidade com os novos regulamentos ambientais, cada

vez mais severos. Em 1970, a produção acumulada de automóveis com motores

rotativos tinha alcançado as 100.000 unidades. Já em 1975, eram 500.000. Em 1978,

esse número alcançou a marca de um milhão. O motor rotativo tinha vindo para ficar

No final dos anos 70, a Mazda tinha começado a produzir em massa o motor rotativo do

desportivo RX-7 e este era o tipo de veículo ideal para a competição automóvel.

Em 1980, Tom Walkinshaw, que dirigia uma das melhores equipas de competição do

Reino Unido na altura, vestiu a camisa do motor rotativo e, juntamente com Pierre

Dieudonné, levou um Mazda RX-7 à vitória em Spa, em 1981. Um segundo RX-7

terminou em quinto lugar, dando à Mazda a Taça King, como vencedora por equipes.

Mazda RX-8 movido a hidrogênio.

A Mazda continuou a desenvolver e a melhorar o motor rotativo nos anos 80 e, em

1991, chegava a altura de perceber até onde esses progressos poderiam levar um modelo

de competição. Com uma carroçaria leve em fibra de carbono e um motor com quatro

rotores, o Mazda 787B venceu as 24 Horas de Le Mans, naquela que é considerada uma

das maiores surpresas de sempre da emblemática corrida. Mesmo que não constituísse

surpresa para os engenheiros do RX-7 ou para os seus proprietários em todo o mundo.

Como o carro utilizava um motor menor que os adversários, foi autorizado a andar com

um peso menor que os concorrentes, se valendo deste trunfo obteve a vitória.

O Mazda RX-8 é o único automóvel produzido em série atualmente, impulsionado pelo

motor Wankel Renesis, dianteiro, longitudinal, com 2 rotores. O Renesis, nome dado a

nova geração de motores wankel, recebeu inovações que o tornaram ainda mais

compacto, mais leve e mais potente do que o 13B-REW que equipava o RX-7. Para se

conseguir mais de 200 cavalos, a Mazda teve que instalar um turbo para o RX-7 ter um

comportamento esportivo. Já o Renesis é um aspirado de apenas 1308 cm³ totais a uma

taxa de compressão de 10:1, capaz de gerar impressionantes 238 cavalos de potência a

8500 rpm e 22 kgfm a 5000 rpm, números impossíveis para qualquer aspirado

convencional com igual capacidade volumétrica. Esse motor foi desenvolvido visando

reduzir o consumo de combustível e a emissão de poluentes com a utilização daquilo

que os técnicos chamaram de múltiplas "luzes" na admissão e no escapamento. Nesse

motor, o uso de uma única janela para a admissão e outra para o escapamento foi

substituído pelo uso de múltiplas janelas na parede do estator.

Recentemente no salão de automóveis de Genebra 2010 a Audi apresentou um carro

conceito, o Audi A1 E-tron, com propulsão elétrica em sua concepção. Este utiliza um

motor Wankel que serve para recarregar as baterias quando não se pode conectar o

veículo a uma fonte externa, como ao fazer um percurso mais longo. O motor rotativo

vem montado na traseira, atrás do jogo de baterias de lítio e é capaz de uma autonomia

de 50 km. Quando a carga está no fim, o compacto motor de apenas um rotor de

254 cm³ de cilindrada é acionado para recarregá-lo, trabalhando a 5.000 rpm constantes

para estender a autonomia do carro para 210 km, porém o carro continua sendo

impulsionado pelo motor elétrico montado na frente.2

Motores para Motocicleta

De 1974 a 1977 Hércules produziu um número limitado de motos equipados com

motores Wankel.3 Mais tarde este motor foi usado pela Norton para produzir o modelo

Norton Commander no início de 1980.4

O RE5 Suzuki foi uma motocicleta equipada com motor Wankel produzida em 1975 e

1976. Anunciada como o futuro do motociclismo, o motor de pequeno deslocamento

produzia uma impressionante potência.5 No entanto, outros problemas e falta de peças

intercambiáveis resultou em vendas baixas.6

Van Veen da Holanda, importador e fabricante de motocicletas, projetou o OCR 1000,

motocicleta com o motor Wankel duplo rotor da companhia Comotor SA. Sua empresa

fabricou 38 destas motos, entre 1974 e 1978.

Contudo, a partir da década de 1980, os motores rotativos não tiveram tanto sucesso

equipando motocicletas. Eles não têm sido usados em corridas de motos, que é

inteiramente dominada pelos motores alternativos multi-cilindros. Nem têm sido

produzidos para venda ao público em geral para utilização nas ruas. Até agora,

motocicletas atuais com motores rotativos foram confinadas a protótipos e

demonstrações conceituais. Norton tem usado motor Wankel em vários modelos,

notavelmente com o piloto Steve Hislop onde obteve várias vitórias na F1 Norton no TT

em 1992. Norton faz agora um modelo de 588cc rotor duplo chamado NRV588 e está

em processo de projetar uma versão de 700cc chamada NRV700.7

A W Hercules 2000 é uma das poucas motocicletas com motor Wankel.

A Suzuki RE5, produziu um total de cerca de 7 000 exemplares entre 1974 e

1976.

A Norton F1, modelo esportivo do fabricante britânico.

Uma Van Veen OCR 1000, modelo de série.

Motores para uso Aeronáutico

Diamond DA20 com motor Wankel.

Sikorsky Cypher UAV equipado com o UEL AR801 motor Wankel.

O primeiro avião com motor rotativo Wankel foi o experimental Lockheed Q-Star

versão civil do avião de reconhecimento QT-2 do Exército dos Estados Unidos,

basicamente equipando um planador Schweizer, em 1968 ou 1969. Era equipado por

um motor rotativo Wankel de 185 hp (138 kW) Curtiss-Wright RC2-60.8

Aeronaves Wankel tem feito algum retorno em anos recentes. Nenhuma das suas

vantagens foram perdidos em comparação com outros motores. Eles estão cada vez

mais sendo encontradas em papéis em que o tamanho compacto e operação silenciosa é

importante, notadamente em Veículo Aéreo Não Tripulado (UAV). Muitas empresas e

pessoas por hobby adaptam motores rotativos Mazda (retirado de automóveis) para uso

aeronáutico, enquanto outros, incluindo Wankel GmbH, fabrica motores rotativos

Wankel dedicada propriamente para este uso.9 10

Uma outra utilização são os motores

"Rotapower" da Moller Skycar M400.

Motores Wankel também estão se tornando cada vez mais popular em aeronaves

experimentais homebuilt, devido a uma série de fatores. A maioria são motores para

automóveis Mazda 12A e 13B, convertidos para uso em aviação. Esta é uma boa

alternativa para o custo-eficiência para certificação de motores de aeronaves,

fornecendo motores de 100 a 300 hp (220 kW) a uma fração do custo dos motores

tradicionais. Essas primeiras conversões tiveram lugar no início de 1970. Com um bom

número desses motores montados em aeronaves, até 10 de Dezembro de 2006, o

conselho de segurança nacional do transporte dos EUA tem apenas sete relatórios de

incidentes envolvendo aeronaves com motores da Mazda, e nenhum deles é de uma

falha devido a falhas de design ou de fabricação . Durante o mesmo período tinham

emitido vários milhares de relatórios de virabrequins e bielas quebrados, pistões que

falharam e incidentes causados por outros componentes que não são encontrados nos

motores Wankel. Os entusiastas do motor rotativo ironicamente se referem a motores de

pistão de aeronaves como "reciprosaurs", e recordam que seus projetos têm

permanecido praticamente inalterado desde 1930, com apenas pequenas diferenças nos

processos de fabricação e variação de deslocamento do motor.

Peter Garrison, editor de contribuição para a revista Flying, afirmou que "o motor mais

promissor para uso aeronático é o rotativo Mazda." Mazda tem realmente funcionado

bem quando convertido para uso em aeronaves homebuilt. No entanto, o verdadeiro

desafio na aviação está produzindo certificados FAA alternativos para os motores

padrão alternativo que a maioria das pequenas aeronaves da aviação geral usam. Mistral

Motores, com sede na Suíça, está comprometida com a certificação para construção de

motores rotativos para fabricação e instalação em aeronaves de produção certificada.

Com os motores rotativos G-190 e G-230-TS já voam no mercado experimental, Mistral

Motores tem esperanças para certificação FAA e JAA em 2007 ou início de 2008.

Mistral afirma ter superado os desafios de consumo de combustível inerente ao rotativo,

pelo menos na medida em que os motores estão demonstrando o consumo específico de

combustível em alguns pontos dos motores alternativos de pistão. Enquanto o consumo

de combustível ainda é ligeiramente superior do que os motores tradicionais, é

compensado por outros fatores benéficos.11

12

Uma vez que os motores Wankel operam a uma velocidade de rotação relativamente

alta com torque relativamente baixo, os aviões a hélice devem usar uma Unidade de

Redução de Velocidade (PSRU) para manter as hélices convencionais dentro da faixa de

velocidade adequada. Há muitas aeronaves experimentais voando com este arranjo.

Outras aplicações

Pequenos motores Wankel estão cada vez mais sendo encontradas em outras funções,

como em Karts,13

14

jet ski e unidades auxiliar de potência para as aeronaves.15

16

O

Graupner/O.S. 49-PI é um motor Wankel de 1,27 hp (947 W) 5 cc para aeromodelos

que está em produção desde 1970 essencialmente inalterado, e mesmo com um

silenciador grande, todo o conjunto pesa apenas 380 gramas.17

18

A simplicidade do Wankel torna-o adequado para mini, micro e micro-mini projetos de

motores. Os sistemas microeletromecânicos (MEMS) do Laboratório de motores

rotativos da Universidade da Califórnia, Berkeley, têm desenvolvidos motores Wankel

de até 1 mm de diâmetro, com deslocamentos de menos de 0,1 cc. O objetivo final é

desenvolver um motor de combustão interna que irá entregar 100 miliwatts de energia

elétrica, o motor em si vai servir como o rotor do gerador, com ímãs construído no rotor

do próprio motor.19

20

O maior motor Wankel foi construído pela Ingersoll-Rand; em duas versões, disponível

em 550 hp (410 kW) de um rotor e 1100 hp (820 kW) com rotor duplo, deslocando 41

litros por rotor com um rotor de cerca de um metro de diâmetro, que estava disponível

entre 1975 e 1985. Foi derivado de um anterior, um mal sucedido projeto da Curtiss-

Wright, que fracassou devido a um problema bem conhecido com todos os motores de

combustão interna: a velocidade fixa em que a frente de chama se propaga limita a

distância que a combustão pode percorrer a partir de um ponto de ignição em um dado

período de tempo e, assim, limitar o tamanho máximo do cilindro ou câmara que rotor

pode ser usado. Este problema foi resolvido através da limitação da velocidade do motor

para apenas 1200 rpm e do uso do gás natural como combustível, o que foi muito bem

escolhido, como um dos principais usos deste motor foi para acionar compressores de

gás natural de gasodutos.21

Yanmar Diesel do Japão, produziu alguns pequenos motores

rotativos para usos como motosserras e motores de popa,22

algumas de suas

contribuições são de que com o LDR (recuo no rotor na borda da câmera de combustão)

os motores tinham melhores perfis de emissões no escape, e que a “reed-valve”

controlados na porta de admissão melhora o desempenho em cargas parciais e a baixas

rotações. (Kojiro Yamaoka & Hiroshi Tado, SAE paper 720466, 1972)

MOTOR ROTATIVO WANKEL

Desde os primeiros dias da

invenção do motor a gasolina,

milhares já foram construídos

baseados em princípios e ciclos

diferentes dos que caracterizaram

os motores clássicos de dois ou

quatro tempos. Entre eles, um tipo

desenvolveu-se satisfatoriamente,

após anos de estudos e

experiências. Trata-se do motor de

pistão rotativo ou, como é

atualmente conhecido, motor Wankel.

O primeiro automóvel produzido em

série a utilizar um desses motores

foi o carro esporte NSU de dois

lugares, que atraiu muito interesse

nos círculos automobilísticos por

seu tamanho reduzido, suavidade e

a espantosa força desenvolvida por

seu motor com mio litro de

capacidade - embora isto não seja

comparável com o meio litro de um

motor de pistão convencional, conforme veremos.

Os princípios essenciais do motor

Wankel não são fáceis de

Felix Wankel

Motor Rotativo Wankel

Motor Rotativo de 2 rotores utilizado no

carro esporte NSU

descrever, mas antes de mais nada

precisamos contar sua história.

Em 1951, Felix Wankel,

encarregado do Departamento de

Pesquisas Técnicas em Lindau, fez

os primeiros contatos com os

engenheiros da NSU para estudar

os problemas da vedação de

espaços irregulares. Esses estudos

resultaram na descoberta de que

um motor mais ou menos triangular

(mas com lados convexos), girando

em uma câmara que tivesse,

aproximadamente, a forma de um

oito (é claro que as descrições são

matematicamente muito inexatas),

poderia desenvolver um verdadeiro ciclo de quatro tempos.

A primeira aplicação desse princípio

foi na forma de um compressor

para o motor NSU de 50cc, com

dois tempos, que iria estabelecer

novos recordes mundiais em Utah,

em 1956. O compressor rotativo

capacitou este pequeno motor a

desenvolver 260HP por litro. Isto

deu ao pequenino carro a velocidade de quase 160km/h.

Em 1958, Wankel fez um acordo

com a companhia norte-americana

Curtiss-Wright para que unissem

seus esforços nas tentativas de

fabricação de um grande motor

baseado nestes princípios. Mais

tarde começaram os testes com

carros dotados de motores Wankel,

diferentes uns dos outros. Dessa

época até 1963, o motor foi

gradualmente tomando forma

definitiva e então adaptado a um

pequeno NSU de dois lugares,

apresentado no Salão do Automóvel

em Frankfurt, no outono de 1963. A

partir daí, foi concedida licença,

entre outras, para a Mazda, no Japão.

Talvez o melhor exemplo seja o

magnífico NSU RO 80, com dois

rotores, que começou a ser

produzido em série em outubro de

1967, sendo que a versão com a

direção do lado direito foi

Motor Rotativo utilizado no Mazda 1972

Mazda RX-7 1979 com motor rotativo

Mercedes Benz C-111 com motor

rotativo

Motor Rotativo de 4 rotores utilizado no

Mercedes C-111

introduzida no mercado inglês em

fins de 1968.

Veremos agora como o motor

funciona. Ele consiste

essencialmente em uma câmara

cujo formato interno se aproxima

da forma de um oito. Dentro dela,

um rotor mais ou menos triangular

- o pistão - gira excentricamente

com relação ao virabrequim ou eixo

principal do motor. As formas

destes dois elementos são tais que

enquanto os cantos do pistão estão

sempre equidistantes das paredes

da câmara - e muito próximos a

elas, formando uma vedação - eles

sucessivamente aumentam e

diminuem o espaço entre os lados

convexos do triângulo - o rotor - e as paredes da câmara.

Assim, se uma mistura for injetada

numa das câmaras, quando está

aumentando de tamanho, será

comprimida na redução

subsequente de volume, enquanto

o rotor, ou pistão, gira. Deste

modo, o ciclo clásico de quatro

tempos - injeção, compressão,

explosão e exaustão - é produzido

e, além disso, as três faces do rotor

estão em três fases diferentes do ciclo, ao mesmo tempo.

As vantagens do motor Wankel

sobre os motores de pistão

convencional são muitas. Em

primeiro lugar, não existem

vibrações devido ao fato de que só

há um movimento rotativo, e isso

significa ainda menor desgaste e

vida mais longa. O motor Wankel

não tem nada de complicado: ao

contrário, tem poucos

componentes, é bem menor e

consome bem menos do que os

outros motores.

Entre suas desvantagens incluem-

se uma curva de potência não

muito elástica e problemas em

manter uma perfeita vedação entre

os cantos do rotor e as paredes da

câmara, o que causa algumas

dificuldades devido ao rigor das

especificações do projeto e às

tolerâncias mínimas na produção.

NSU Spider, modelo esportivo de dois lugares com motor rotativo Wankel

Comparação do número de peças de um Wankel e um 4 cilindros convencional

No diagrama, a face CA

do rotor pode ser vista nas posições 1 e 4, passando gradualmente através dos sucessivos estágios da primeira fase - injeção, na qual a mistura explosiva de ar

e gasolina é introduzida na câmara. Voltemos à figura 1 e vejamos o lado AB. Ele agora começa a fase que

AC tinha atingido na figura IV - fase de

compressão. Esta fase pode ser seguida nas posições 5, 6 e 7.

Assim que este ponto é

atingido, a única vela de ignição produz centelha, e os gases de explosão

podem ser vistos na posição 8 produzindo a força para mover o rotor.

Nas posições 9 e 10, pode-se ver o lado BC

nas fases de explosão e expansão. Nas posições seguintes (11 e 12), ele

expulsa a mistura queimada para fora da câmara de exaustão, caracterizando a etapa de exaustão do ciclo.

Assim, três fases do ciclo realizaram-se sucessivamente em três lados do rotor, afastados

120º uns dos outros. Isto explica como um motor Wankel de 500cc

pode facilmente desenvolver 50HP. Os 500cc referem-se ao volume entre a câmara e

um lado do rotor; como vimos, isto é multiplicado por três, pelos três lados do rotor.