SISTEMAS FLUIDOTERMICOS

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MOTOR WANKEL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nome: David Inácio da Paixão 
Ra: D04AEI-5 
Turma: EM9Q13 
SISTEMAS FLUIDOTERMICOS 
 
COMPONENTES 
 
Os componentes principais que constituem o motor Wankel: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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FUNCIONAMENTO 
 
Esse motor consiste essencialmente numa câmara cujo formato interno 
se aproxima da forma de um oito. Dentro dela, um pistão rotativo mais ou menos 
triangular, gira excentricamente em relação ao eixo principal, que equivale a uma 
cambota dos motores convencionais. As formas destes dois elementos são tais 
que os cantos do pistão estão sempre equidistantes das paredes da câmara e 
muito próximos delas, formando uma vedação. Eles aumentam sucessivamente 
e diminuem o espaço compreendido entre os lados convexos do rotor triangular 
e as paredes da câmara. 
Assim, se uma mistura for injetada numa das câmaras quando esta 
aumenta de tamanho, será comprimida na redução subsequente de volume, 
enquanto o rotor, ou pistão, gira. Deste modo, obtém-se o ciclo clássico de quatro 
tempos: admissão (fig.1), compressão (fig. 2), ignição (fig.3) e escape (fig.3.4). 
O acionamento do pistão num movimento de rotação é obtido através de 
um excêntrico solidário ao eixo motor, o pistão possui uma coroa dentada 
internamente, que engrena sobre um pinhão fixo de diâmetro menor. A relação 
das engrenagens é de três para dois, o pistão efetua, portanto, apenas um terço 
de rotação sobre si mesmo (3-2/3) =1/3 para uma rotação do excêntrico, cada 
face do pistão percorre um terço da parede trocoidal fixa na qual ele se move. 
 
 
 
 
 
 
 
 
APLICAÇÃO 
 
Foi em 1951, que Felix Wankel, fez os primeiros contatos com os 
engenheiros da NSU para estudar os problemas da vedação de espaços 
irregulares. Desses estudos resultou a descoberta de um motor que contrastava 
bastante com os clássicos motores de combustão interna, este novo motor em 
vez de desenvolver energia com os tradicionais pistões de êmbolo, que 
desenvolvem um movimento transversal, surge com um novo conceito de pistões 
rotativos de forma triangular, estes rodam no centro das paredes do motor que 
têm forma oval. Surge então um novo motor de rotor capaz de desenvolver os 
quatro tempos dos motores de pistão convencional, sendo também mais 
silencioso devido ao movimento rotativo, mais leve e compacto e capaz de 
desenvolver (elevadas potências específicas). 
A Mazda ficou fascinada pela simplicidade deste motor e decidiu comprar 
a patente em 1961 (fig. 3.2). Desde essa altura tornou-se no único construtor 
deste tipo de motorização. 
 
 
No final dos anos 70, a Mazda começou a produzir em série o motor 
rotativo do desportivo RX7 (fig. 3.3) e este era o tipo de veículo ideal para a 
competição automóvel. 
 
 
Foi em 1981 que a Mazda levou um RX7 à vitória SPA (fig. 3.4) e um segundo 
RX7 terminou em 5º lugar dando à Mazda o título de equipa vencedora e 
provando também as potencialidades do motor rotativo. 
 
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Fig. 3.4 RX7 
 
A Mazda continuou a desenvolver e a melhorar o motor rotativo nos anos 
80. Em 1991 chegava a altura de perceber até onde esses progressos poderiam 
levar um modelo de competição e foi nesse mesmo ano que o Mazda 787B 
venceu as 24horas de “Le Mans”, (fig. 3.5) vitória esta que foi considerada uma 
das maiores surpresas de sempre desta emblemática corrida e reafirmando mais 
uma vez as potencialidades do motor rotativo. 
 
 
Fig.3.5 Mazda 787B 
 
 
Depois deste triunfo, o corpo de comissários de “Le Mans” baniu a 
utilização de motores rotativos da famosa prova de resistência o que permitiu 
que esta competição voltasse a ter vencedores incertos… Até hoje os motores 
rotativos continuam a ser utilizados em alguns modelos da Mazda. 
 
 
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Fig. 3.4 Mazda RX8 
 
O novo motor Wankel Renesis introduz significativas melhorias em relação ao 
anterior. As diferenças mais relevantes centram-se na colocação lateral das 
janelas de admissão e de escape, que nunca estão abertas simultaneamente, 
aumentando assim a eficiência da combustão. As janelas de admissão são 
também 30% maiores e abrem mais cedo do que em projetos anteriores e as de 
escape abrem mais tarde, estas alterações todas somadas resultam numa fase 
de expansão mais prolongada o que incrementa ainda mais a eficiência do 
motor. A Mazda desenvolveu também um sistema de admissão do ar para baixos 
e altos regimes e assim maximizar a eficiência da compressão. Este fator tem 
mais relevância pôr o motor Renesis ser normalmente aspirado e não turbo como 
aconteceu no anterior. Os rotores também são 14% mais leves para se conseguir 
obter maior rapidez a subir de regime e diminuir as vibrações. Assim o Wankel 
Renesis apesar de ser aspirado é capaz de produzir 280 cv às 9.000 rpm, valor 
que em nada fica atrás do RX 7 (Wankel turbo), e que é obtido com uma 
suavidade impossível de comparar ao anterior. A maior eficiência de 
funcionamento do Renesis permite que este funcione com uma mistura mais 
pobre em gasolina do que acontece no RX 7, pelo que o Renesis pode consumir 
até 40% menos do que o motor rotativo turbo. Assim as combustões dele são 
quase perfeitas em todos os regimes de funcionamento, também graças à 
elevada taxa de compressão (10:1) e aos novos injetores de gasolina. O formato 
das janelas de escape previne que se escapem para o escape, sendo 
reencaminhados para a câmara de combustão de maneira a serem queimados 
na explosão seguinte. A fase de arranque e aquecimento são as que mais 
poluem na fase de funcionamento de um motor, mas no Renesis é injetado ar na 
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câmara de combustão durante esse período para otimizar a combustão e os 
coletores de escape têm uma parede dupla de modo que todo o sistema de 
escape aqueça mais rápido e o catalizador atinja mais depressa a temperatura 
ideal. Em relação à lubrificação do motor também houve melhoramentos, o 
defeito a nível de poluição atmosférica consiste em que o óleo de lubrificação é 
fornecido diretamente às paredes internas do motor pelo que acaba por ser 
queimado, mas no Renesis a quantidade foi reduzida para metade. Este motor 
já consegue cumprir com a norma Euro 4 sobre emissão de poluentes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CICLO TERMODINÂMICO 
 
O motor Wankel trabalha no ciclo termodinâmico Otto que representa 
o funcionamento de motores de combustão interna, popularmente 
conhecidos como motores a explosão. O ciclo foi definido e patenteado 
pelo engenheiro francês Beaus de Rochas, porém, o engenheiro 
alemão Nikolaus August Otto o implementou, sendo o primeiro a 
construir um motor com base nesse ciclo. 
 
O modelo ideal do ciclo de Otto é constituído por quatro 
processos reversíveis internamente: 
1. Admissão isobárica 
2. Compressão adiabática 
3. Expansão adiabática 
4. Exaustão isobárica 
Motores de automóveis movidos a gasolina, álcool ou gás natural 
operam com base no ciclo de Otto. Esse tipo de motor também é 
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chamado de motor de quatro tempos uma vez que ocorre num ciclo de 
4 etapas: admissão, compressão, expansão e exaustão. 
1º - Admissão: nessa primeira fase, a válvula de admissão 
(entrada) está aberta e a válvula de escape(saída) permanece 
fechada. O rotor se move de forma a aumentar o volume da câmara 
de combustão, e a mistura de combustível com o ar entra na mesma 
sob pressão praticamente constante. Assim, diz-se que na fase de 
admissão ocorreu uma transformação isobárico, ou seja, 
transformação sob pressão constante. 
2º - Compressão: agora as válvulas de admissão e de escape 
estão fechadas e o rotor realiza um movimento rápido, comprimindo a 
mistura combustível. Com isso, ocorre um aumento de pressão e uma 
diminuição do volume da mistura, simultaneamente. No fim dessa 
etapa a pressão do sistema é cerca de 9 vezes a pressão atmosférica. 
3º - Expansão: nessa terceira etapa, as válvulas de admissão e 
escape continuam fechadas,(um dispositivo do motor) solta uma 
faísca, que provoca uma explosão da mistura combustível. Por meio 
dessa queima, uma grande quantidade de energia térmica é obtida e 
parte dessa energia será convertida em trabalho mecânico. Com o 
fornecimento de calor, a pressão do sistema aumenta e o pistão é 
forçado violentamente para baixo, de modo a aumentar o volume do 
cilindro. 
4º - Exaustão: por fim, no momento em que o rotor chega à 
posição de maior volume na saída, a válvula de escape se abre e a de 
admissão continua fechada. Isso faz com que o gás quente seja 
expulso da câmara de combustão, resfriando o sistema. Depois de 
ocorrer o resfriamento, o rotor se movimenta no sentido de diminuir o 
volume da câmara de combustão, conduzindo os resíduos da explosão 
para fora, que serão liberados pelo escapamento. 
Assim que os gases são expulsos, o motor retorna à sua condição 
inicial, de forma que o ciclo se reinicie.