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De onde dizem que nem mesmo a luz consegue escapar...

Alexandre Beluco

Engenheiro, pesquisador, professor universitário. Especialista em energias renováveis. Apaixonado por motores de dois tempos

o motor wankel e o simples que pode se tornar complicado

O motor rotativo com ciclo de quatro tempos inventado e patenteado pelo engenheiro alemão Félix Wankel no início do século XX vem encontrando aplicações em automóveis, em motocicletas e mesmo em aeronaves. É de concepção simples, tem menos peças móveis e é muito compacto, mas não se tornou uma unanimidade. É que o simples não pode ser complicado!


Os motores de “cilindro e pistão” que atualmente tracionam a quase totalidade dos automóveis e motocicletas ao redor do mundo vêm sendo produzidos há muitas décadas. Talvez por esse motivo pareçam simples, porque já existe uma grande quantidade de pessoas treinadas para sua montagem e para execução de serviços de operação e manutenção. Apesar disso, a verdade é que contam com vários componentes e uma certa complexidade é inevitável!

O engenheiro alemão Felix Wankel inventou em1924 (e obteve reconhecimento de patente em 1933 de) um motor de concepção muito mais simples que o motor de modelo “cilindro e pistão”. Um motor rotativo com poucas peças móveis, com um cilindro girando excentricamente dentro de outro, com câmaras móveis mas com o mesmo ciclo termodinâmico e os mesmos quatro tempos, resultando em um motor com relação peso/potência bastante favorável.

O funcionamento do motor Wankel pode ser entendido com as duas figuras a seguir. Na primeira, em (1) aparece a entrada da mistura de ar e combustível e em (2) ocorre a saída de gases após a etapa de explosão. Em (3), em amarelo, aparece a carcaça do motor, enquanto em (4) aparecem as três câmaras “móveis” que compõem o motor. Em (5), em vermelho, aparece a engrenagem fixa no eixo do motor. Em (6), em azul turquesa, e em (7), em verde, aparece o rotor, que gira excentricamente em torno do conjunto central formado por (5) e (8). Em (9) aparecem as velas de ignição.

Wankel_engine_diagram.svg.png

Na segunda figura, o diagrama mostra claramente os quatro tempos de operação desse motor, semelhantes aos tempos de motores do tipo de “cilindro e pistão”. No primeiro tempo ocorre a admissão da mistura de ar e combustível na região entre os cilindros, em uma das câmaras “móveis”. Essa mistura ar-combustível aparece em azul. Ela pode ser inserida por carburadores ou por injeção.

Wankel_Cycle_(vector).svg.png

No segundo tempo, com o prosseguimento do movimento do cilindro interno, essa mistura é comprimida e aparece em verde. No terceiro tempo, em seguida, essa mistura em verde recebe a faísca produzida pelas velas e explode, expandindo-se e transferindo energia para a peça com movimento de rotação. No quarto tempo, ocorre a eliminação dos gases decorrentes da explosão.

A figura seguinte, em movimento (que não apresenta resolução tão boa mas está legível), mostra esses quatro tempos e deixa claro que as três câmaras “móveis” encontram-se em movimento constante e encontram-se sempre em tempos diferentes dos quatro tempos de operação do motor. A admissão (intake, em inglês), a compressão (compression), a explosão (ignition) e a eliminação de gases (exhaust) aparecem em tempos sucessivos dessa figura.

Wankel_Cycle_anim_en.gif

Em suma, é um motor de concepção excepcionalmente simples!

É um motor compacto e com uma relação entre peso e potência bastante favorável. Ele costuma ter um volume que é aproximadamente a metade do volume de motores do tipo “cilindro e pistão” com quatro cilindros, com potências equivalentes. Além disso, também costuma funcionar sem vibrações ou ruídos em excesso.

Por suas características, ele pode ser empregado em automóveis compactos, principalmente em esportivos, em motocicletas e mesmo em aeronaves. Entre suas aplicações mais famosas, encontram-se o NSU Ro-80, dos anos 60, e os Mazda RX-7 e RX-8, dos anos 90 e início deste século.

O Ro 80 foi produzido pela NSU [Neckarsulm Strickmschinen Union, integrante da Auto Union (que hoje é mais conhecida pela sua marca Audi) desde 1969] entre 1967 e 1976. Era equipado com um motor de dois rotores com cerca de 1 litro e produzia aproximadamente 130 HP. Era um sedan com quatro portas que fez relativo sucesso mas que foi vencido pelas dificuldades impostas pelo motor.

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O Mazda RX-7 foi produzido entre 1978 e 2002, sempre equipado com o motor rotativo idealizado por Wankel. Sua última versão tinha um motor biturbo com 1,3 litros (considerando o volume das câmaras “móveis”), gerando cerca de 270 HP em um carro com aproximadamente 1.200 kg.

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Ele foi substituído pelo RX-8 que, com uma carroceria mais aerodinâmica e um motor que recebeu alguns melhoramentos, conseguia ir de 0 a 100 km/h em muito menos que 10s. Sua produção foi encerrada em 2012, após mais de um milhão de RX-7 e RX-8 produzidos com o Wankel.

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Infelizmente, o simples pode se tornar complicado!

Esse motor tem como principal “oponente” uma certa dificuldade para a vedação eficiente das câmaras “móveis”, dificultando uma melhor queima da mistura de ar e combustível e fazendo com que apresente emissões bastante indesejadas.

Um outro “oponente” desse motor é o fato dele operar em rotações elevadas, com uma curva de operação pouco elástica, fazendo com que ele opere sempre próximo de seus limites. Isso reforça sua vocação como motor para esportivos.

Um outro “oponente”, ainda, desse motor, talvez o mais feroz, é um certo conservadorismo do meio automotivo. Existe uma certa receptividade a novas tecnologias em tudo que diz respeito aos acessórios (principalmente relacionados com segurança e conforto) mas existe também uma forte rejeição ao que é inteiramente novo, principalmente quando o novo estiver relacionado com a concepção do motor ou com seu modo de funcionamento.

O usuário do automóvel mais comum, mais barato, vai optar pelo mecânico de bairro, que aprendeu seu ofício muitas vezes com a experiência, ainda jovem como um aprendiz, e sem um preparo técnico mais elaborado. Nessas oficinas mecânicas, o motor Wankel ainda vai demorar muito para chegar!

Mas nem tudo está perdido, a Mazda anunciou há poucas semanas que retomará sua produção para inclui-lo em seu novo modelo esportivo!


Alexandre Beluco

Engenheiro, pesquisador, professor universitário. Especialista em energias renováveis. Apaixonado por motores de dois tempos.
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