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Técnica

Como funciona o motor Wankel?

Se você está lendo o FlatOut é provável que seja um fã dos motores Wankel ou ao menos admira a engenharia alternativa deste motor tão pouco convencional. Não é para menos: suas maiores características são dois elementos altamente desejáveis para os entusiastas — alta eficiência volumétrica e um ronco matador.

Mas como esse tipo de motor funciona? Como ele consegue produzir torque e potência sem a alavancagem de pistões reciprocantes? É o que iremos explicar neste post.

 

O conceito rotativo de Wankel

O motor Wankel tem esse nome em homenagem ao engenheiro alemão que criou o conceito de motor rotativo, Felix Wankel. Ele idealizou esse motor nos anos 1920 e recebeu a patente por ele em 1929, mas o desenvolvimento do primeiro protótipo começou somente nos início dos anos 1950, quando Wankel trabalhava para a NSU. Em 1957 o protótipo ficou pronto e a NSU começou a licenciar o motor para diversas fabricantes de todo o mundo. A Mazda foi uma delas.

Wankel

Um fato curioso e pouco conhecido é que a NSU estava desenvolvendo dois tipos de motor rotativo naquela época. O primeiro deles foi desenvolvido pelo próprio Felix Wankel em 1954, e se chamava Drehkolbenmotor 54 (DKM 54). O segundo foi o Kreiskolbenmotor 57 (KKM), desenvolvido em 1957 por Hans Dieter Paschke, um colega de Wankel. A principal diferença entre os dois protótipos era o elemento mais característico do motor rotativo: o rotor triangular.

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No protótipo de 1954 o rotor era circular e a carcaça girava junto com ele, porém em um movimento independente. O conceito de 1957 adotou o eixo excêntrico e o rotor triangular. Resumindo a história, o motor Wankel como conhecemos não foi desenvolvido por Wankel, mas leva seu nome devido ao pioneirismo no conceito.

 

Afinal, como o motor rotativo funciona?

O funcionamento do motor Wankel é fundamentalmente diferente do motor de pistões reciprocantes. Ele não tem cilindros, não tem válvulas, bielas, bloco ou cabeçote. Em vez de cilindros ele tem uma câmara onde o rotor se move de forma circular. O rotor triangular é o equivalente aos pistões, e é afixado em um eixo excêntrico que tem a função análoga à do virabrequim. Como não tem válvulas, a admissão é feita por janelas, que são abertas ou fechadas pelo movimento do rotor.

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O ciclo do motor é o mesmo Otto dos motores de pistão reciprocante: o ar-combustível é admitido pela janela de admissão e depois é comprimido por um dos três lados do pistão. Em seguida ocorre a combustão da mistura, que empurra o rotor de acordo com o curso do eixo excêntrico e em direção à janela de escape, por onde os gases resultantes serão eliminados. A diferença é que, por ser triangular uma volta do rotor consegue fazer cada um dos quatro tempos simultaneamente. Cada lado do rotor faz um ciclo completo. Veja a imagem abaixo: quando o lado 1 do rotor está admitindo a mistura, o lado 2 já está comprimindo sua admissão e o lado 3 começando a expelir os gases pela janela de escape.

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Quando o lado 1 estiver comprimindo, o lado 2 estará expelindo os gases e o lado 3 estará admitindo novamente. Quando o lado 1 estiver expelindo os gases, o lado 2 estará admitindo a mistura e o lado 3 estará comprimindo e assim sucessivamente.

Nos motores de dois ou mais rotores, o rotor da câmara adjacente fica em posição invertida, porém girando no mesmo sentido, logicamente. A montagem abaixo mostra a posição de um rotor em relação ao outro:

TwoROtores

Este é o princípio básico do motor Wankel. Mas ainda há outros elementos de seu funcionamento a serem vistos. O primeiro deles é a vedação de cada lado do rotor. Como todos os tempos do ciclo acontecem na mesma câmara, os lados do rotor precisam ser isolados uns dos outros. Para isso o rotor tem um pino em cada vértice, que é pressionado por uma pequena mola semi-elíptica contra a parede da câmara. Suas arestas também têm uma lâmina de vedação, que também é pressionada contra as tampas do motor por uma mola (nesse caso uma mola ondulada). Por último a engrenagem do eixo excêntrico usa um anel circular para vedação, também pressionado por uma mola ondulada.

 

Os inconvenientes do motor Wankel

Agora, você já deve ter ouvido falar que os motores Wankel consomem muito óleo lubrificante. Isso é verdade e se deve às suas características de construção. Como não há cilindros separados e o rotor assume um movimento circular, o lubrificante precisa ser borrifado na câmara de combustão, o que significa que ele é queimado junto com o combustível. Esse é um dos principais motivos que impediram o motor Wankel de continuar em produção: a queima de óleo lubrificante aumenta o nível de emissões acima do limite permitido atualmente nos principais mercados do planeta (EUA, Europa e Japão).

Outro inconveniente do Wankel, também inerente à sua construção, é o alto consumo de combustível. Quer dizer, não necessariamente elevado, mas superior ao de um carro moderno com peso e potência equivalentes. Isso se deve ao formato da câmara de combustão do Wankel. Como o pistão comprime em um movimento circular, e não linear, pode restar algum combustível não queimado no final do tempo de ignição. Com isso o combustível é expelido pela janela de escape junto com os gases e acaba queimado no escape. É por isso que os Wankel costumam cuspir fogo pelo escape, mas também é por isso que seus níveis de emissões são mais elevados.

É por esses motivos (emissões e consumo) que os motores Wankel estão em uma espécie de suspensão animada neste momento. A Mazda, que foi a única fabricante que conseguiu sucesso em uma linha de automóveis com motores rotativos, já disse que não desistiu desses motores e que está trabalhando na solução destes problemas. Segundo os rumores mais recentes, eles já conseguiram fazer isso e estão planejando um retorno dos Wankel para 2020. Ainda não sabemos se isso realmente acontecerá, mas torcemos para que eles consigam.O mundo não pode deixar morrer um ronco como esse:

 

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