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Il Motore Wankel: un viaggio attraverso l’innovazione Rotativa

di Redazione - 12/12/2024

Il Motore Wankel: un viaggio attraverso l'innovazione Rotativa

Il motore Wankel, con la sua peculiare architettura rotativa, ha affascinato gli ingegneri e gli appassionati di motori sin dalla sua nascita nel 1954. Inventato dal tedesco Felix Wankel, questo propulsore si differenzia radicalmente dai tradizionali motori a pistoni per l’adozione di un rotore triangolare con lati bombati, detto triangolo di Reuleaux, che ruota all’interno di una camera a forma di epitrocoide, chiamata statore. Questa ingegnosa configurazione elimina la necessità di bielle, pistoni e valvole, semplificando notevolmente la meccanica del motore e riducendo le vibrazioni.

Motore Wankel, gira tutto

Il rotore, collegato a un eccentrico sull’albero motore, descrive un moto planetario all’interno dello statore, generando tre camere di lavoro distinte. In ognuna di queste camere si susseguono ciclicamente le quattro fasi del ciclo Otto: aspirazione, compressione, combustione e scarico. Per ogni rotazione completa del rotore, l’albero motore compie tre giri, conferendo al Wankel una potenza specifica elevata rispetto ai motori a pistoni.

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Ma il fascino del motore Wankel va ben oltre la sua potenza. La sua semplicità costruttiva lo rende estremamente compatto e leggero, con un rapporto peso/potenza eccezionale. L’assenza di masse in moto alternato si traduce in un funzionamento incredibilmente fluido e silenzioso, un’esperienza di guida unica per gli appassionati. Inoltre, il Wankel si distingue per un’emissione di ossidi di azoto (NOx) inferiore rispetto ai motori a pistoni, grazie alla minore temperatura media dei gas di scarico.

Motore Wankel, qualche cenno storico

La storia del Wankel è costellata di momenti di gloria e di sfide ingegneristiche. La prima vettura di serie ad adottare un motore Wankel fu la NSU Spider nel 1964, seguita dalla rivoluzionaria NSU Ro 80 nel 1967. Entrambe queste vetture dimostrarono al mondo il potenziale del motore rotativo, aprendo la strada a un’era di sperimentazione e sviluppo.

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La casa automobilistica che ha maggiormente creduto nel Wankel è stata Mazda, iniziando la sua avventura rotativa nel 1967 con la Cosmo Sport. Da allora, Mazda ha prodotto oltre 2 milioni di veicoli con motore Wankel, diventando sinonimo di questa tecnologia. Modelli iconici come la RX-7 e la RX-8, con le loro prestazioni esaltanti e il loro sound inconfondibile, hanno conquistato generazioni di appassionati. La vittoria della Mazda 787B, spinta da un potente quadrirotore Wankel, alla 24 Ore di Le Mans nel 1991, ha rappresentato la consacrazione definitiva di questo motore.

Non gira tutto sempre nel verso giusto

Tuttavia, il cammino del Wankel non è stato privo di ostacoli. La complessa tenuta dei sigilli del rotore, chiamati apex seals, ha sempre rappresentato una sfida per gli ingegneri. Questi sigilli, posti sugli spigoli del rotore, sono sottoposti a sollecitazioni termiche e meccaniche estreme, con conseguente usura precoce e perdita di compressione. Questo si traduce in un consumo elevato di olio e in una minore efficienza del motore.

Anche la lubrificazione e il raffreddamento del motore Wankel hanno posto sfide complesse. Per garantire la tenuta dei sigilli, si è reso necessario adottare un sistema di lubrificazione a perdere, con un inevitabile aumento del consumo di olio. Il rotore, soggetto a forti escursioni termiche durante il ciclo di combustione, richiede un sistema di raffreddamento efficiente per evitare surriscaldamenti e danni ai componenti.

Un altro punto critico del Wankel è il rispetto delle normative anti-inquinamento. La geometria particolare della camera di combustione, stretta e allungata, rende difficile una combustione completa della miscela aria-benzina, con conseguente emissione di idrocarburi incombusti. Questo problema ha contribuito alla graduale scomparsa del Wankel dalle scene automobilistiche, a partire dall’introduzione delle normative Euro 5.

Motore Wankel, bandiera Mazda

Nonostante le sfide, il motore Wankel non è destinato all’oblio. La sua compattezza, leggerezza e potenza specifica lo rendono un candidato ideale per l’ibridazione, come dimostra la Mazda MX-30 R-EV. In questa vettura, il motore Wankel agisce come range extender, ovvero un generatore di energia che ricarica la batteria e aumenta l’autonomia del veicolo elettrico. Mazda, con il suo recente brevetto per il motore SkyActiv-R, continua a investire nello sviluppo di nuove tecnologie per migliorare l’efficienza, la durata e il rispetto delle normative del motore Wankel.

Il futuro del Wankel è ancora incerto, ma il suo potenziale è innegabile. Se gli ingegneri riusciranno a superare le sfide legate ai consumi, alle emissioni e alla durata, il motore rotativo potrebbe tornare a giocare un ruolo da protagonista nel panorama automobilistico del futuro. La sua unicità, la sua fluidità di funzionamento e il suo sound inconfondibile continuano ad affascinare gli appassionati, alimentando il sogno di una rinascita del motore Wankel.

Geometria e Cinematica del Rotore

  • Il rotore triangolare, detto triangolo di Reuleaux, ruota all’interno di una camera a forma di epitrocoide, chiamata statore. Questa configurazione geometrica crea tre camere di lavoro separate tra i lati del rotore e le pareti dello statore.
  • Il movimento del rotore è un moto planetario, guidato da un ingranaggio interno (corona rotorica) che ingrana con un pignone fisso sullo statore (pignone statorico).
  • Un eccentrico sull’albero motore, inserito in una bronzina nel rotore, trasmette la forza motrice. Per ogni rotazione del rotore, l’albero motore compie tre giri.

Fasi del Ciclo Otto:

  • Aspirazione. Quando il volume della camera aumenta, la depressione aspira la miscela aria-benzina attraverso la luce di aspirazione.
  • Compressione. Il rotore, proseguendo la sua rotazione, riduce il volume della camera, comprimendo la miscela.
  • Combustione. La miscela viene accesa da due candele, innescando la combustione e l’espansione dei gas.
  • Scarico. I gas combusti vengono espulsi attraverso la luce di scarico quando il volume della camera si riduce nuovamente.

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