u1f11fr
Motorul rotativ este, principial, un motor obisnuit, exact ca cel de pe orice masina, dar constructia si functionarea lui este complet diferita de cea a motorului conventional.
Intr-un motor cu piston, acelasi volum (cilindrul), face pe rand 4 operatii diferite: admisia, compresia, aprinderea si evacuarea. Intr-un motor rotativ, toate aceste operatii sunt facute in paralel, fiecare in camere ei, datorita variatiei de volum a camerei, determinata de rotirea rotorului.
Exact ca un motor cu piston, motorul rotativ foloseste puterea dezvoltata de arderea amestecului aer-combustibil. Intr-un motor cu piston, presiunea dezvoltata de arderea combustibilului, forteaza miscarea oscilatorie a pistonului, care este transformata in miscare de rotatie de arborele cotit. La motorul rotativ, presiunea de combustie, este dezvoltata intre camera, intre rotor si peretele cilindrului, determinand rotirea acestuia. Rotorul urmeaza o cale ce seamana cu ceva creat cu un spirograf. Aceasta traiectorie ii permite rotorului sa mentina un contact permanent cu peretii cilindrului, creand 3 camere separate, al caror volum se modifica in timpul unei rotatii complete a motorului. Aceasta modificare de volum, aduce aer si combustibil in motor, il comprima, utilizeaza energia gazelor si in final le evacueaza.
Motorul rotativ, are de asemenea, exact ca un motor cu piston, nevoie de un sistem de alimentare si de unul de aprindere.
Motorul rotativ a fost inventat de Dr. Felix Wankel in 1924, primul brevet fiind obtinut in 1929 (DRP 507 584). Din acest motiv, acest motor mai este numit si Motor Wankel sau Motor Rotativ Wankel.
Sa aruncam o privire in interiorul motorului si sa examinam partile componente.

Sectiune 1.01 Rotorul

Asa, cum se poate observa si in figura, rotorul, are 3 fete convexe, fiecare din ele comportandu-se ca un piston. Fiecare fata a rotorului, are o adancitura pentru a mari "cilindreea" motorului, permitand mai mult spatiu pentru amestecul aer-combustibil.
La varful (marginea) fiecarei fete, o placuta de metal izoleaza camerele formate de rotor intre ele. Aceasta placuta poate fi considerata a fi corespondentul segmentilor de la motorul cu piston. De asemenea exista inele de otel de fiecare parte a rotorului, pentru a sigila marginile camerei de ardere.
Rotorul are la interior o parte dintata. Acesti dinti se angreneaza cu dintii de pe arborele fixat in cilindru. Acesti dinti determina traiectoria si directia rotorului. La trei rotatii ale arborelui de iesire, rotorul se roteste o singura data.

Sectiune 1.02 Cilindrul

Forma cilindrului este oarecum ovala (de fapt este epitrochoid). Aceasta forma a fost proiectata astfel incat cele 3 margini ale rotorului sa fie in contact permanent cu cilindrul formand cele 3 camere etanse ale motorului.
Fiecare zona a cilindrului este dedicata unui singur proces al motorului. Cele 4 sectiuni sunt:
-Admisie
-Compresie
-Ardere
-Evacuare
Orificiile de Admisie si Evacuare sunt dispuse in cilindru. Observati ca nu exista supape si ca aceste orificii comunica direct in evacuare/ admisie.

Sectiune 1.03 Arborele de iesire

Arborele de iesire are camele dispuse excentric.
Arborele de iesire are niste came excentrice, ceea ce inseamna ca sunt excentrice fata de axul arborelui. Fiecare rotor se aseaza pe una din aceste came. Camele actioneaza asemanator cu arborele cotit al unui motor cu piston. Motorul invartindu-se in carcasa lui, apasa pe aceste came. Cum camele sunt excentrice fata de axul de iesire, forta cu care actioneaza rotorul asupra camelor creeaza o forta de rotatie in arbore, determinand rotirea acestuia. Arborele are 2 came dispuse in parti opuse din considerente de echilibraj. Datorita miscarii rotorului (o vom analiza mai detaliat in viitor), intotdeauna se folosesc minim 2 rotoare pe acelasi arbore. Evident aceste rotoare se vor afla mereu in contrafaza pentru a se echilibra reciproc.
Sectiune 1.04 Producerea puterii

Motorul rotativ utilizeaza ciclul de ardere in patru timpi, care este acelasi cu cel al motorului cu piston in patru timpi. Dar la motorul rotativ acesta se petrece intr-un mod total diferit.

Inima motorului rotativ este rotorul. In mare se poate spune ca este echivalentul pistonului de la motorul cu piston. Rotorul este montat pe o cama circulara mare, pe arborele de iesire. Aceasta cama este coaxiala cu axul arborelui si actioneaza ca manivela la sistemul biela - manivela, dand rotorului forta de rotatie necesara ca sa invarteasca arborele de iesire. Cum rotorul se roteste in interiorul carcasei, el impinge cama arborelui de iesire, rotindu-se de trei ori la fiecare rotatie completa a rotorului.
Cum rotorul se misca spre carcasa, cele trei camere create de rotor isi schimba dimensiunile. Acesta schimbare de dimensiune creeaza efectul de pompare. Sa urmarim fiecare din cele patru cicluri a motorului privind pozitia rotorului.
(a) Admisia
Faza de admisie, incepe atunci cand capatul rotorului trece de galeria de admisie. In momentul in care orificiul de admisie este inspre camera, volumul camerei este aproape minim. In miscarea sa rotorul trece de orificiul de evacuare, volumul camerei creste, tragand amestec de aer / combustibil in interiorul camerei.
Cand varful rotorului trece de galeria de admisie, acea camera este izolata si incepe compresia.
(b) Compresia
Pe masura ce rotorul isi continua miscarea in carcasa, volumul camerei scade si amestecul aer/combustibil de comprima. In timpul stabilit fata rotorului ajunge in dreptul bujiilor, volumul camerei este din nou aproape de minim. In acest moment incepe combustia.
(c) Aprinderea
Cele mai multe motoare au doua bujii. Forma camerei de combustie este alungita, asa incat flacara s-ar "imprastia" prea incet daca ar doar o singura bujie. Cand apare scanteia, amestecul aer-combustibil se aprinde, crescand brusc presiunea si fortand rotorul sa se miste.
Presiunea combustiei forteaza rotorul sa se invarteasca in directia in care creste volumul camerei. Gazele de ardere isi continua expansiunea, fortand rotorul sa se roteasca si generand putere, pana cand camera ajunge in dreptul galeriei de evacuare.

(d) Evacuarea
Imediat ce marginea rotorului a trecut de galeria de evacuare, presiunea din camera este evacuata din motor. Pe masura ce rotorul isi continua miscarea, volumul camerei se micsoreaza, fortand si gazele ramase sa paraseasca cilindrul. Cand volumul camerei este aproape de minim, marginea rotorului trece de galeria de evacuare, izoland-o si ciclul incepe din nou.
De subliniat este ca fiecare din cele 3 camere formate de rotor lucreaza in paralel la o parte a ciclului. Intr-un ciclu complet, al motorului, vor fi 3 admisii, 3 compresii, 3 evacuari si cel mai important 3 combustii care vor dezvolta putere, dar cum unui ciclu complet ii corespund 3 rotatii ale arborelui de iesire , inseamna ca pentru fiecare explozie e o rotatie. Din acest punct de vedere randamentul motorului rotativ ar trebui sa fie superior celui in 4 timpi, cu piston, care pentru o cursa activa face 2 rotatii.

Sectiune 1.05 Principalele diferente
Exista cateva caracteristici care diferentiaza motorul rotativ de cel cu piston. Aceste diferente vor determina avantajele si dezavantajele fata de motorul cu piston.

Avantaje

Mai putine parti in miscare. Motorul rotativ are cu mult mai putine parti in miscare decat un motor similar, in patru timpi, cu piston, Motorul cu rotor rotativ are trei parti principale in miscare: cele doua rotoare si arborele de iesire. Chiar si cel mai simplu motor cu piston in patru timpi are cel putin 40 de parti in miscare, printre care pistoanele, tije de actionare a supapelor, arborele cotit, supapele, arcurile supapelor, biele, curele de transmisie, pinioanele de distributie si arborele cotit.
Micsorarea numarului si in definitiv a masei partilor in miscare se poate traduce intr-o siguranta mai mare a motorului rotativ. Din acest motiv anumiti constructori de avioane prefera motoarele rotative in locul celor cu piston.

Uniformitate. Toate partile motorului rotativ se rotesc continuu intr-o directie, spre deosebire de schimbarile bruste de directie care se petrec intr-un motor conventional, cum sunt pistoanele. Motoarele rotative sunt echilibrate intern cu contra-greutati care sunt defazate in asa fel incat sa elimine orice vibratii.
Eliberarea puterii la motoarele rotative este de asemenea mai uniforma. Deoarece fiecare faza de combustie se petrece pe parcursul unei rotatii de 90 de grade a rotorului, si arborele de iesire efectueaza trei rotatii pentru fiecare rotatie a rotorului, fiecare faza a combustiei dureaza 270 grade din rotatia arborelui de iesire. Aceasta inseamna ca un motor cu un singur rotor elibera puterea trei patrimi din durata ciclului de rotatie a arborelui de iesire. Comparat cu un motor cu un singur piston, in care combustia se petrece pe durata rotatiei de 180 grade la doua rotatii, sau doar pe o patrime din fiecare rotatie a arborelui cotit (arborele de iesire al motorului cu piston)
Mai lent. Deoarece viteza rotorului este de trei ori mai mica decat a arborelui de iesire, partile principale in miscare ale motorului cu rotor se misca mai incet decat partile motorului cu piston. Aceasta contribuie de asemenea la cresterea sigurantei si fiabilitatii motorului.

Dezavantaje

Exista cateva probleme intalnite la proiectarea motoarelor rotative:
In mod obisnuit, este mult mai greu (dar nu imposibil) sa realizezi un motor rotativ care sa respecte conditiile de poluare actuale (din ce in ce mai restrictive).
Costurile de fabricatie pot sa fie mai mari, in principal pentru ca se fabrica in serii mai mici decat motoarele cu piston.
In mod obisnuit consuma mai mult combustibil decat motoarele cu piston din cauza ca randamentul termodinamic este micsorat de forma prelunga a camerei de combustie si de raportul de compresie mic