Unidade: Lapa São Paulo

Transcrição

1 Unidade: Lapa São Paulo Atividade Avaliativa: Motores Rotativos - Wankel Professor: Luís C. Simei Nome(s) aluno(s): Bruno, Edinei, Leonardo e Rogério. Tamanho da fonte Calibri 12 Formatação do parágrafo: Justificado São Paulo, 02 de setembro

2 Você provavelmente já escutou falar sobre motor Wankel, o famoso motor que hoje equipa apenas os carros da Mazda e que já foi considerado uma evolução revolucionária pela eficiência volumétrica conseguida em relação aos motores de ciclo alternativo tradicionais. O motor Wankel foi concebido por Felix Wankel em 1924 e foi patenteado em Wankel pesquisou durante mais de duas décadas maneiras de melhorar o seu projeto, que apesar de revolucionário, sempre sofreu com alguns problemas de durabilidade, mas que devido a suas características de funcionamento, era considerado uma tecnologia promissora. 2

3 O motor rotativo de Wankel tinha funcionamento suave e contava com uma extrema simplicidade devido a seu número reduzido de peças quando comparado a um motor comum a pistão. Diferentemente do motor que conhecemos, o motor Wankel não utiliza o princípio da biela e manivela, não produzindo movimento alternativo. Por isso eles tem funcionamento suave, com menor atrito, menor vibração e maior silêncio de operação. Por converter a energia gerada pela queima da mistura ar combustível em movimento rotacional, as perdas inerentes ao funcionamento são bem minimizadas e esses motores possuem uma eficiência bem maior do que um motor alternativo. 3

4 Baseado em uma estrutura de movimentos epicicloidais de um rotor trilobular (um triângulo com as faces abauladas) sobre um eixo, girando dentro de uma carcaça oca com forma ovalada. A história do motor rotativo data de 1588, com modelo da bomba de Ramelle, passa por 1903 com o modelo lobular de Cooley que inspirou diversos engenheiros a encontrarem uma solução elegante para tornar o motor funcional. Os estudos de Wankel começaram quando ele abriu uma retífica de motores. Intrigado com a baixa durabilidade (na época era raro um motor rodar mais de 50 mil km) Wankel começa a estudar os motivos que o tornavam defeituosos prematuramente. 4

5 Destes estudos apareceram dois trabalhos científicos, o primeiro de 16/10/1929 denominado Compensação ou equilíbrio das massas para engrenagens, com massas que se deslocam em diversos sentidos e o segundo de 6/12/1929 onde propõe mudanças nos ajustes dos anéis de vedação dos pistões. Junto a sua oficina de retífica, Felix Wankel funda um laboratório de experimental, de onde nasceu o primeiro protótipo do motor de êmbolo rotativo, e que foi patenteado em 20/07/1933, com modelo parecido com o que é conhecido hoje em dia. 5

6 Apesar do motor rotativo não possuí massas que se movem em direções diversas e ser bastante eficiente, Wankel sofreu com um problema que perseguiria toda a história deste motor, a dificuldade de vedação dos lóbulos do motor. Com o intuito de solucionar este problema, muda-se para a cidade de Lahr, onde obtém recursos para alugar uma fábrica vazia e fundar o Techinische Entwicklungs Stelle (Departamento de Desenvolvimento Técnico), com o objetivo de encontrar uma solução para o sistema de vedação. A segunda guerra mundial levou todo o conhecimento construído pelo laboratório, antes mesmo de encontrar a solução final. Os trabalhos só são retomados no meio da década de 50, quando consegue um contrato com a empresa NSU para construir um motor de motocicleta seguindo o princípio do motor rotativo. 6

7 Deste contrato, nasce um protótipo batizado de cadeira de balanço voadora, uma motocicleta com carenagem aerodinâmica que conquista diversos recordes mundiais nas classes de 50 e 75 cm³ e com isso é aberta a porta para o lançamento do motor rotativo em série. O primeiro carro com motor Wankel estava prestes a ser lançado. Em 1957 a NSU lança o protótipo Spider, um pequeno esportivo conversível que só teria sua produção iniciada em 1964, equipado com um pequeno motor de 498cm³ com apenas 1 rotor que entregava 50 cv a 5500 rpm, uma potência incrível para um motor tão pequeno, mesmo hoje em dia. 7

8 Em 1962, o projeto de Felix Wankel parecia estar fadado ao sucesso. Nove empresas assinaram contratos de licença para obter a tecnologia do motor Rotativo. General Motors, Mazda Corporation, Mercedes-Benz, MAN, Rolls Royce, Ford, Curtiss-Wright e Krupp foram algumas das empresas que desejaram aplicar a tecnologia a seus produtos. Em 1967 surge um dos carros mais emblemáticos da história da indústria automobilística, o NSU Ro 80. Este carro sozinho merece uma matéria só sobre ele, devido as evoluções que introduziu na indústria e deveria ter sido um sucesso. 8

9 O NSU Ro 80 foi produzido de 1967 a 1977 e tinha como um dos maiores atrativos o seu propulsor, uma unidade com 2 rotores que totalizaram 955 cm³ e entregava 115 cv nas rodas dianteiras. Possuía um inovador sistema de cambio semi-automático com funcionamento à vácuo e foi eleito o carro Europeu do Ano em Apesar das qualidades, o modelo quase foi o responsável pelo sepultamento da tecnologia Wankel. A reputação do Ro80 foi manchada pelos problemas de durabilidade que assolaram diversas unidades. Alguns carros tinham seus motores retificados antes dos 50 mil km, e em casos mais graves, antes mesmo dos 30 mil. 9

10 O motor foi desenvolvido com uma falha de material que causava uma grande abrasão nos rotores. A empresa desenvolveu um novo selo que resolvia o problema, porém o fantasma da falta de confiabilidade não se separava do modelo. Para ajudar a enterrar o mesmo, os mecânicos e concessionários não tinham o conhecimento necessário para dar a manutenção adequada para os motores Wankel, que geralmente gastavam mais combustível do que o normal, dando uma fama de gastador aos modelos. 10

11 A partir dos modelos 1970, a maioria dos problemas foram resolvidos, mas os gastos com os reparos das unidades defeituosas, mais a politica de garantia extensa da companhia, acabaram por sepultar a saúde financeira da companhia que havia sido vendida em 1969 para a Audi. A Audi retirou todos de linha o propulsor Wankel e muitos proprietários do NSU Ro 80 trocavam as unidades Wankel por motores Ford Essex V4, muito populares na década de 70, e que equipava diversos esportivos ingleses. 11

12 Durante a década de 60, os diversos fabricantes que adquiriram a tecnologia Wankel produziram conceitos que utilizavam esse tipo de propulsão, entre eles a Chevrolet e a Mercedes-Benz, mas foi a Mazda a maior responsável pela evolução da tecnologia. A Mazda se interessou bastante pela tecnologia Wankel por causa do apoio dado pelo governo japonês que queria conquistar novos mercados com tecnologias de ponta. O primeiro modelo lançado com essa motorização foi o Mazda Cosmo, lançado no mesmo ano do Ro80,

13 Era um GT de 2+2 lugares, dois rotores, 982 cm³ e 110 cv de potência, muito bonito e elegante, com design inspirado nos grandes GTs europeus e no Ford Thunderbird norte americano. O modelo teve duas séries, a primeira com a potência acima e a segunda série com motor de 128 cv, freios mais fortes e cambio com 5 velocidades. As vendas nunca foram boas no maior mercado do mundo, os Estados Unidos, mesmo com uma nova versão utilizando um motor com 3 rotores, turbocompressores, injeção eletrônica e 2,6 cm³, porém no Japão o carro era um sucesso. 13

14 O Mazda RX7 foi o modelo equipado com motor Wankel com maior sucesso, porém devido a sua alta taxa de emissões e ao seu consumo elevado teve suas vendas restritas a a poucos mercados no mundo. A General Motors também investiu pesado na tecnologia. Em 1973 apresentou um conceito baseado no Corvette com um motor de 2 rotores, e depois outro com 4 rotores, que ficou muito conhecido, o XP-897 GT. Em 1974 a Chevrolet lança o Monza (modelo bem diferente do Brasileiro), que seria o primeiro veículo norte-americano produzido em série com motor rotativo, mas as leis anti-poluição mais severas que foram implantadas neste mesmo ano acabaram com a viabilidade do projeto. A GM previa uma produção de 80% de seus carros com esse tipo de propulsor a partir de 1980, porém o estado da Califórnia apresentou uma legislação ainda mais rígida e fez com que o projeto fosse atrasado. Quando o então presidente da GM, Ed Cole, um dos maiores incentivadores da tecnologia Wankel, se aposentou, o projeto foi definitivamente engavetado. 14

15 A Citroën também cogitou lançar modelos com o motor Wankel, iniciando testes com uma versão baseada no Citroën Ami6 e chegou a lançar uma versão com o motor Wankel, o Citroën GS Birotor, que utilizava um motor semelhante ao do NSU Ro 80. O modelo vendeu apenas 874 unidades, sendo descontinuado pela sua inviabilidade econômica e pela crise do petróleo que assolou o mundo durante a década de 70 e que sepultou diversos modelos interessantes. A Mercedes-Benz lançou em 1969 o carro-conceito C111 no salão de Frankfurt, nas vesões de 3 e 4 rotores com potência de 320 e 450cv, porém o modelo não entrou em produção também por causa da crise do petróleo. 15

16 A mesma crise enterrou o projeto da Nissan que previa a venda de 120 mil unidades ao ano de um modelo que seria equipado com a tecnologia. A verdade é que a tecnologia não estava madura o bastante para atender o que o mercado necessitava. O único modelo em produção atual com motor rotativo é o Mazda RX8, um esportivo pequeno com um motor 1.3 litros com 2 rotores de 654 cm³ de cilindrada. Ele entrega até 250 cv em suas diversas configurações. O modelo é pouco conhecido em relação a seu antecessor, o famoso Mazda RX-7. O motor Renesis atual é uma unidade de aspiração natural de apenas 1308 cm³ totais a uma taxa de compressão de 10:1, que gera 238 cavalos de potência a 8500 rpm e 22 kgfm a 5000 rpm, números impossíveis para qualquer motor de aspiração convencional com igual capacidade volumétrica. 16

17 Esse motor foi desenvolvido com a principal tarefa de reduzir o consumo de combustível e a emissão de poluentes com a utilização da tecnologia conhecida como 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, que aliada ao uso da eletrônica propicia a melhor queima possível para cada ciclo do rotor. 17

18 Quando todos achavam que a tecnologia Wankel estava esquecida, a Audi apresentou no Salão de automóveis de Genebra 2010 o carro conceito Audi A1 E-tron, com propulsão elétrica em sua concepção. O veículo utiliza o mesmo princípio do Chevrolet Volt, onde um motor de combustão interna alimenta as baterias, aumentando a autonomia, porém neste modelo o motor é um Wankel montado na traseira,atrás do jogo de baterias de lítio. 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 rpm constantes para alimentar as baterias que dão energia para o propulsor elétrico. O futuro aponta para a utilização de motores Wankel em diversas aplicações como aviação, ferramentas automáticas (motoserras), modelismo (aeromodelos, automodelos) e aplicações náuticas (jet ski, motores de popa) devido a sua construção simples e ao seu tamanho reduzido. 18