Riprende dopo questa rigenerante pausa estiva la nostra rubrica Energia e Futuro, e con essa riprendiamo insieme a voi le nostre discussioni sui Motori a Combustione Interna, andando a parlare quest’oggi di un particolare motore poco utilizzato ma che suscita interesse non solamente fra gli appassionati, potendo annoverare un importante casa automobilistica tra i suoi sostenitori… scopriamolo insieme…
DAL MOTO ALTERNATIVO AL MOTO ROTATIVO
Finora abbiamo esaminato motori nei quali l’espansione dei gas conseguenti alla combustione agiva spingendo un pistone in grado di muoversi di moto alternato che veniva poi convertito da un semplice manovellismo (l’albero motore) in moto rotatorio.
Il motore di cui andremo a parlare presenta la particolarità di non richiedere questa conversione in quanto il pistone stesso si muove di moto rotatorio, infatti stiamo parlando del Motore Wankel.
Il motore Wankel, ideato nel 1950 da Felix Wankel, utilizza un particolare “pistone” rotante a forma grossomodo triangolare con i lati curvi, il cui rotolamento in una camera di forma opportuna, permette di realizzare le varie fasi canoniche di un motore, ovvero l’aspirazione della carica, la compressione e la combustione della stessa ed infine lo scarico dei gas combusti.
Un esempio di motore Wankel è presentato nella seguente immagine:
Si possono distinguere chiaramente le parti principali del motore, ovvero il pistone, la camera (o per meglio dire la parte statorica) e l’albero motore, oltre che individuare le due luci di aspirazione e scarico, in quanto nel motore Wankel è il pistone stesso ad aprire e chiudere le luci andandole a coprire o scoprire in funzione delle fasi del ciclo.
Il funzionamento di questo motore è ben rappresentato nelle seguenti due immagini:
Nella prima immagine viene mostrata la fase di aspirazione della carica fresca, con il pistone che ruota e trasferisce la carica vero la sezione dove si trovano le candele, mentre nella seconda immagine viene rappresentata la combustione.
Successivamente ad essa, la rotazione del pistone permette di operare con lo scarico dei gas combusti e di ricominciare il ciclo con una nuova aspirazione della carica.
La camera di combustione (od almeno parte di essa) è ricavata sagomando opportunamente le facce del pistone ricavando una “tasca” in esse.
IL MOTORE WANKEL TRA BENEFICI E PROBLEMI
Il motore Wankel presenta alcune caratteristiche costruttive che consentono allo stesso di sviluppare elevate potenze unitarie sia rispetto alla cilindrata che rispetto al peso, oltre che permettere una maggiore silenziosità rispetto ai motori tradizionali.
Importante anche notare come tale motore non sia affetto da vibrazioni dovute a parti dotate di moto alternato (vibrazioni di secondo ordine).
I vantaggi appena descritti vengono però bilanciati da una serie di complicazioni e svantaggi per i quali in certi casi ancora oggi si hanno notevoli difficoltà nell’affrontarli in maniera completamente soddisfacente.
Un primo punto negativo è rappresentato dalla scarsità di coppia motrice ai bassi regimi, mentre andando ad esaminare con maggiore cura la forma della camera di combustione si nota che essa è di forma molto allungata.
A causa di questa forma (caratteristica piuttosto negativa ai fini di una buona combustione, e problema comune anche ai motori di Formula 1) risulta in genere adottata una soluzione Twin Spark, ovvero dotata di due candele che possono operare in sincronia tra loro o con un opportuno sfasamento al fine di gestire in maniera più versatile l’innesco della combustione.
Il continuo strisciamento degli spigoli del pistone inoltre usura rapidamente la parte statorica del motore causando trafilamenti della carica, e per ovviare a ciò (seppure non completamente) sono richiesti trattamenti superficiali volti a rendere il materiale maggiormente durevole a tali sollecitazioni.
Un ulteriore problema è rappresentato dalla necessità di una costruzione delle parti estremamente precisa, con l’impiego quindi di processi produttivi più costosi rispetto a quelli di un motore tradizionale.
Tutte queste caratteristiche hanno limitato pesantemente il motore Wankel, che ad oggi trova applicazione nei settori dove la leggerezza e l’elevata densità di potenza sono parametri fondamentali, come piccoli motori per ultraleggeri, mentre nell’ambito delle due e quattro ruote il loro impiego risulta estremamente limitato, esistendo ad oggi solo un produttore automobilistico che investe in essi (Mazda con la Rx8) mentre in passato vi sono stati alcuni esempi anche di moto dotate di motore Wankel.
Anche per quest’oggi è tutto, ci ritroviamo su queste pagine lunedì prossimo, sempre su AppuntiDigitali, sempre sulla rubrica Energia e Futuro.
