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Inyección electrónica de gasolina para motor wankel -Mazda MPI-

El motor Mazda MPI instalado en el modelo Mazda RX7 con motor giratorio (wankel) de doble cámara es un sistema de inyección intermitente. El inyector primario inyecta gasolina en la lumbrera de admisión y el inyector secundario lo hace en el colector de admisión. El cuerpo de la mariposa lleva incorporadas dos válvulas de mariposa, la primaria y la secundaria. El medidor del caudal de aire no necesita ningun tipo de accionamiento mecánico.

Elementos que forman el sistema Mazda MPI

Sistema de admisión
El sistema de admisión consta de filtro de aire, medidor del caudal de aire, colector de admisión y tubos de admisión conectados a cada cámara giratoria. El sistema de admisión tiene por función hacer llegar a las cámaras la cantidad de aire necesaria a cada ciclo de combustión. La forma especial del colector de admisión utiliza las pulsaciones de alta velocidad del motor giratorio para proporcionar un efecto de sobrealimentación a la mezcla aire/combustible dentro de las cámaras de combustión.

Medidor del caudal de aire
El medidor del caudal de aire o caudalímetro registra la cantidad de aire que el motor aspira a través del sistema de admisión. El caudalímetro (8) envía una señal eléctrica a la unidad de control (7), la cual determina la cantidad de combustible necesaria. La cantidad variará en función del estado de funcionamiento del motor que supervisan varios sensores.

Otros sensores
Varios sensores supervisan el estado de funcionamiento del motor y, junto con la UCE, registran sus magnitudes variables. El interruptor de la mariposa (12) registra la posición de las mariposas. El sensor de la temperatura o sonda térmica (16) registra la temperatura del refrigerante, mientras que el sensor de la temperatura del aire (17) mide la temperatura del aire de admisión.

Unidad de control electrónica
Las señales eléctricas que transmiten los sensores las recibe la unidad de control (7) y son procesadas por sus circuitos electrónicos. La señal de salida de la UCE consiste en impulsos de mando a los inyectores. Estos impulsos determinan la cantidad de combustible que hay que inyectar al controlar el tiempo de apertura de los inyectores a cada revolución del motor.

Sistema de alimentación
Consta de depósito de gasolina (1), electrobomba (2), que se halla sumergida en el deposite de la gasolina, filtro de combustible (3), regulador de presión (4) y las válvulas de inyección o inyectores (5 y 6).
Una bomba celular de rodillos accionada eléctricamente conduce bajo presión el combustible desde el depósito, a través de un filtro, hasta los inyectores. La bomba impulsa más gasolina de la que el motor puede necesitar como máximo y la cantidad sobrante es devuelta al depósito. Una válvula solenoide (9) instalada en el tubo de vacío entre el colector y el regulador de la presión se encarga de las variaciones de la presión del combustible.

Válvula de control de la derivación del aire (BAC)
Para vencer las resistencias por rozamiento en un motor frío una válvula de control de la derivación del aire "(BAC, By-pass Air Control) (15) permite que entre más aire eludiendo la mariposa para conseguir un ralentí estable durante la fase de calentamiento. La UCE controla la válvula.

Constitución del motor wankel
Esta constituido por una carcasa en forma de elipse -estator- (que se puede comparar al bloque en el motor alternativo), que encierra el cilindro y todas las piezas móviles del motor, la forma del cilindro se llama hipotrocoide. En la carcasa van las lumbreras de admisión y de escape, las camisas de liquido refrigerante, la o las bujías de encendido y a ella se fija el piñón sobre el que rueda el rotor por su corona dentada interior.

El rotor, que es el émbolo giratorio, tiene forma de triángulo equilátero curvilíneo y gira excéntricamente apoyado en el piñón fijo y sus vértices se mantienen siempre en contacto con la superficie del cilindro o carcasa del estator. Para mantener estanqueidad entre las tres cámaras en que en todo momento esta dividido el "cilindro" por el "embolo", este lleva en sus vértices una especie de patines que serian los segmentos en el motor alternativo. Entre el "émbolo" o rotor y el eje motor va un importante rodamiento de rodillos para articular ambos.
Estos motores funcionan en un ciclo de cuatro tiempos y producen tres ciclos de trabajo en cada vuelta completa del mismo, por lo que equivalen a un motor de tres cilindros.
En cada cara del triángulo del rotor, va un vaciado que es la cámara de compresión. Cada cara del rotor actúa como un pistón y realiza los cuatro tiempos del ciclo por vuelta, por lo que el motor de un solo rotor equivale a uno de tres cilindros y dos tiempos ateniendose a que estos se realizan en una revolución del motor, aunque lo cierto es que por cada vuelta del rotor el árbol motor da 3 vueltas, siendo ello debido a 2 causas: primera, el numero de dientes de la corona interna del rotor es 1,5 veces el de dientes de piñón fijo, (ejemplo: para corona 45 - piñón 30); segunda, el rotor tiene un movimiento de rotación y otro de translación; ambas causas recogidas en la excéntrica del eje del motor hace que este sea impulsado a una velocidad angular triple de la del rotor.

Si quieres ver una animación de un motor wankel visita esta web.

Comparado con los motores alternativos el motor wankel tiene las siguientes:
Ventajas:
- Menos pesado (1/3) y mas sencillo y compacto al disminuir considerablemente el numero de piezas.
- Mas silencioso y suave.
- Puede girar a mayor numero de revoluciones sin los efectos de inercia tan apreciables.
- Como el motor de 2 tiempos, elimina el sistema de distribución.
- Precio mucho menor fabricado en serie.

Inconvenientes:
- Refrigeración muy potente y complicada, pues un lado del motor (por las lumbreras) esta a unos 150ºC y por el opuesto (cámara de combustión) a unos 1000ºC.
- Engrase complejo; el eje a presión, el rotor con mezcle (como el 2 tiempos) del 1 al 2%.
- El cierre entre compartimentos formados por las caras del rotor es uno de los mayores problemas que plantea este motor.
- El par cae rápidamente por debajo de las 1000 rpm del motor, lo que hace que sea poco elástico
- Poco freno motor.

El revolucionario motor de Felix Wankel tuvo que esperar a que la tecnología de sellado alcanzara un nivel tal que le permitiera realizar la combustión en condiciones aceptables. A pesar de los progresos realizados en el sellado de los motores Wankel, actualmente la relación de compresión todavía está bastante limitada en relación con los motores convencionales.

El modelo RX de Mazda se viene fabricando desde los años 70, (actualmente denominado Mazda RX-7). El Mazda RX-7 incorpora un motor Wankel de dos rotores que giran sincronizadamente para entregar mayor potencia, y dos turbos para proporcionarles mayor carga. Con estos dos turbos (uno para bajas velocidades de giro y otro para altas) el motor proporciona 255 caballos de potencia con 1.3 litros de desplazamiento. Los motores RX-7 se consideran bastante fiables en los primeros seis años de vida, después los sellos comienzan a estropearse y necesitan ser reemplazados.

Los estrictos requerimientos para mantener las cámaras selladas entre si era para Felix Wankel el desafío más grande, y fue la causa del fracaso de la tecnología rotativa en el decenio de 1970. Entonces simplemente no se encontró la forma de obtener un motor razonablemente eficiente. La estanqueidad entre el rotor y la carcasa se consigue por medio de unos patines situados en los vértices del rotor y la estanqueidad entre el rotor y las tapas se obtiene mediante la colocación de unas láminas que se alojan en unos canales laterales tallados a ambos lados del rotor. Los patines y las láminas van provistos de expansores elásticos, situados por debajo de ellos en las ranuras del rotor, que aseguran su salida incluso cuando el motor está parado.

Otro problema detectado en el motor Wankel, y que aún no ha sido totalmente resuelto, es una tendencia a provocar "dieseling" en determinadas condiciones de funcionamiento. Como el punto de combustión del rotor es muy preciso, cuando el tiempo se retrasa un poco, puede ocurrir que la combustión empiece antes de que el rotor gire por si mismo. Esto provoca que la explosión empuje al rotor en sentido contrario al ciclo de rotación, lo cual puede dañar al motor. Esto ocurre con frecuencia a baja velocidad.

Para ver una serie de fotografías del motor Mazda RX7, así como despieces, para hacerte una idea de como es un motor de estas características, visita esta web.