La maggior parte delle persone sa come funziona -a grandi linee- un motore a quattro tempi.
Ma alzi la mano chi sa come funziona un motore Wankel.
Il motore Wankel
Nel motore Wankel, ideato da Felix Wankel, le quattro fasi di un tipico ciclo Otto si verificano nello spazio tra i tre lati del rotore e l’interno simmetrico di un contenitore. La fase di espansione del ciclo Wankel è molto più lunga di quella del ciclo Otto.
Prendendo come esempio un motore Wankel a rotore singolo, il rotore triangolare -con una forma simile a quella del triangolo di Reuleaux- è inserito all’interno di un contenitore epitrocoidale.
La forma teorica del rotore tra gli angoli fissi è il risultato di una riduzione al minimo del volume della camera di combustione geometrica e della massimizzazione del rapporto di compressione.
La curva simmetrica che collega due vertici arbitrari del rotore è massimizzata nella direzione della forma del contenitore con il vincolo che non tocchi le pareti di quest’ultimo a qualsiasi angolo di rotazione.
L’albero motore centrale, chiamato albero eccentrico o E-shaft, passa attraverso il centro del rotore ed è supportato da cuscinetti fissi.
I rotori ruotano su degli eccentrici (analoghi alle manovelle), parti integranti dell’albero eccentrico.
Il rotore ruota intorno all’eccentrico e compie una rivoluzione orbitale intorno all’albero eccentrico.
Dei sigilli di guarnizione agli angoli del rotore dividono l’insieme in tre camere di combustione in movimento.
La rotazione di ogni rotore sul proprio asse è causata e controllata da una coppia di ingranaggi di sincronizzazione.
Un ingranaggio fisso montato su un lato del rotore lavora assieme ad un ingranaggio ad anello attaccato al rotore e assicura i movimenti del rotore, esattamente un terzo di giro del rotore per ogni giro dell’albero eccentrico. L’uscita di potenza del motore non viene trasmessa attraverso gli ingranaggi di sincronizzazione. La forza di pressione del gas sul rotore spinge -approssimativamente- direttamente sull centro dell’eccentrico, parte integrante dell’albero di uscita.
Il modo migliore per visualizzare l’azione del motore è quello di guardare non il rotore stesso, ma la cavità creata tra essa e il contenitore.
Il motore Wankel è in realtà un sistema a progressione di cavità a volume variabile.
Poiché il rotore ruota orbitalmente, ogni lato del rotore si avvicina e si allontana alternatamente dalle pareti del contenitore, ovvero si verifica la compressione e l’espansione della camera di combustione, come i colpi di un pistone in un motore a pistoni.
Nei motori a quattro tempi il pistone compie una fase di combustione ogni due giri dell’albero motore, ogni camera di combustione nel Wankel compie una fase di combustione per ogni rotazione dell’albero di trasmissione, cioè tre colpi di potenza per ogni rotazione del rotore.
Così, la potenza di un motore Wankel è generalmente superiore a quello di un motore a pistoni di simile cilindrata, e a parità di cilindrata essi sono più piccoli e leggeri.
Inoltre essi hanno regimi di rotazione molto più elevati. Ciò è dovuto in parte al movimento circolare del rotore, ma soprattutto perché non hanno parti altamente sollecitate come, ad esempio, un albero a gomiti o delle bielle.
Il regime di un motore rotativo è limitato dalla usura degli ingranaggi di sincronizzazione.
Ingranaggi in acciaio temperato sono utilizzati per il funzionamento prolungato sopra i 7000 o 8000 giri / min. I motori Wankel Mazda per le gare automobilistiche possono andare oltre i 10.000 giri / min. In ambito aereonautico sono usati in modo conservativo, fino a 6500 o 7500 giri / min.
Tuttavia, l’esecuzione di un motore Wankel a regimi elevati non in condizioni di carico può distruggere il motore.
Usualmente, un motore Wankel può essere paragonato ad un motore a pistoni con circa il doppio della cilindrata.
Pro e contro del motore Wankel
Vantaggi
- Un minor numero di parti in movimento.
- Una minore rumorosità e minori vibrazioni.
- Un’ elevata leggerezza dovuta alle dimensioni ridotte ed elevato rapporto potenza/peso.
- Una minore emissione inquinante di ossidi di azoto, dovute alla minore temperatura media dei gas.
- Una maggiore potenza, a parità di cilindrata, rispetto ad un motore a pistoni.
- Una semplicità progettuale e manutentiva.
Svantaggi
- La scarsa durata degli elementi di tenuta del rotore.
- La coppia abbastanza contenuta ai bassi regimi di rotazione.
- Il consumo di carburante che in generale è maggiore rispetto ad un omologo motore a pistoni.
- La problematica lubrificazione dei segmenti apicali.
- Il tasso di idrocarburi incombusti molto elevato.
I mezzi più famosi
I mezzi Wankel più noti sono certamente le varie Mazda RX, gran parte della loro notorietà probabilmente è dovuta al loro relativo successo nei videogiochi automobilistici.
Il motore rotativo è stato usato anche in alcune moto.
Quelle più note furono la Norton Commander, la Hercules W2000 e la Suzuki RE5.
La fine della produzione della Mazda RX8 ha segnato l’uscita del motore Wankel dalla produzione di serie. Solo alcune ditte “artigianali” continuano a produrre mezzi con motore rotativo, soprattutto aerei da volo leggero.
Probabilmente, in futuro, ritornerà in auge con la Mazda RX9, sempre che la Mazda non abbandoni il motore rotativo in favore di un più affidabile motore a pistoni.
Bazingato/Suggerito da @cia91
ygy2020 5:03 pm on maggio 25, 2011 | 323819
Quando ero piccolo e sentivo/leggevo la dicitura “Motore Rotativo” mi immaginavo sempre un motore che girava per i catzi sua all’interno del vano motore
JamesElio | Nè 5:04 pm on maggio 25, 2011 | 323822
OT: ma che bellini sti titoli grossi…
Drugo | SB214 5:21 pm on maggio 25, 2011 | 323851
@jameselio mi hai editato l’articolo?
Follia 5:32 pm on maggio 25, 2011 | 323880
no è stato @itomi
Drugo | SB214 5:34 pm on maggio 25, 2011 | 323887
Okok, mi era venuto il dubbio se era stato un editor o io in un attacco di sonnambulismo.
itomi 5:48 pm on maggio 25, 2011 | 323917
I trattini bassi per fare una lista non si potevano vedere e il more non serviva.
Drugo | SB214 5:53 pm on maggio 25, 2011 | 323925
Me lo ricorderò per i prossimi articoli.
Dislaider 5:13 pm on maggio 25, 2011 | 323834
Bell’articolo! Comunque il motore Wankel ha vinto anche delle competizione del calibro della 24 ore di Le Mans, con la fantastica Madza 787B che, montando un quadrirotore, ha bastonato le rivali europee con motori “tradizionali”…
Drugo | SB214 5:19 pm on maggio 25, 2011 | 323844
Già, peccato che dopo questa vittoria il motore Wankel venne bandito dalla 24 ore di Le Mans.
Morpheus87jr 5:18 pm on maggio 25, 2011 | 323842
Ricordo inoltre che il Wankel è l’unica tipologia di motore in grado di gestire un’alimetazione ibrida benzina idrogeno, nella stessa maniera in cui viene gestita per i mezzi benza — gpl.
Mazda scelse di non abbandonare il motore rotativo dopo i notevoli problemi riscontrati con la RX8 appunto per questa possibilità.
Ho da qualche parte un interessante articolo in merito, comparso su ESA semantica nel 2008. (Se il livello di entropia della mia libreria mi consente di trovarlo, lo posto)
insertcoin 5:47 pm on maggio 25, 2011 | 323914
Adoro questo motore!
Per ottimizzare la combustione alcuni utilizzano 2 candele/rotore ad accensione sfalsata, un po’ come i twin spark
Code2 5:55 pm on maggio 25, 2011 | 323928
Purtoppo ‘sto motore è un pacco.
Troppo delicato in confronto ai normali cilindro/pistone/biella.
Drugo | SB214 6:00 pm on maggio 25, 2011 | 323936
Dal punto di vista ingegneristico è da orgasmo, ma è molto utopistico pensare ad esso come una valida alternativa ai motori a pistoni.
Code2 6:35 pm on maggio 25, 2011 | 323985
Appunto, è un pacco!
Drugo | SB214 10:19 pm on maggio 25, 2011 | 324276
Un pacco rotante!
leggendario 5:58 pm on maggio 25, 2011 | 323933
Mazda RX8… più che un’auto una moto a 4 ruote. :Q____
@Morpheus87jr quali sono i problemi di cui parli?
Morpheus87jr 7:58 pm on maggio 27, 2011 | 326717
Scusami il ritardo… i classici problemi di usura elevata del Wankel.
Si pensava che con materiali, progettazione e produzione moderni fossero riusciti perlomeno a limitarli… le incidenze di guasto sono scese ma non a livelli comparabili con quelle dei motori tradizionali.
mgnever 6:06 pm on maggio 25, 2011 | 323947
Ho avuto modo di guidare la rx7 di un mio amico prima che la vendesse dalla disperazione…Motore troppo delicato e troppa manutenzione.
L’auto però era un missile. Quando l’ho guidata avevo la patente da 2 mesi e mi son cagato addosso.
unil 6:44 pm on maggio 25, 2011 | 324000
Il motore Wankel c’è anche spiegato sul libro “Il Triangolo” di Munari! :O
6mrk9 7:46 pm on maggio 25, 2011 | 324084
non capisco perchè questo motore è meno affidabile di quello a pistoni. ha meno pezzi in movimento, le bronzine che strusciano nella camera di combustione sono piu semplici delle fasce elastiche, ecc ecc
ma non capisco perchè beve olio a manetta e perchè non è affidabile.perchè?
Cia91 7:54 pm on maggio 25, 2011 | 324097
Perchè le bronzine che girano qui sono dritte, e quindi si usurano in modo non uniforme rispetto alle bronzine di un nomale motore che sono circolari.
Ottimo articolo, se mi viene qualche altra idea te la suggerisco, finchè il tasto “+” non decide di funzionare…
Drugo | SB214 10:20 pm on maggio 25, 2011 | 324277
Suggerisci suggerisci,che ‘sti articoli mi piacciono.
Snow4Life 9:19 pm on maggio 25, 2011 | 324199
Bello, avevo letto di questo tipo di motore nel libretto allegato a gran turismo 5, finalmente ho capito bene come si muove
.
http://www.motorn.it/phpBB3/viewtopic.php?f=4&t=3643isto che c’è tutta sta gente interessata di motori vi segnalo allora un prototipo che hanno inventato nella mia ex scuola: http://www.motorn.it/phpBB3/viewtopic.php?f=4&t=3643 scusate ma non sono riuscito a trovare la fonte ufficiale.
Snow4Life 9:30 pm on maggio 25, 2011 | 324218
non so perchè quel link sia spuntato in duplice copia :S
ygy2020 11:02 pm on maggio 25, 2011 | 324313
Capitan Ovvio mode on: perchè invece di premere SHIFT hai premuto CTRL
Snow4Life 11:16 pm on maggio 25, 2011 | 324325
Doh! >.<" hai ragione.
Bob | NC21 10:01 pm on maggio 25, 2011 | 324252
Cioè, maddai… Cioè… Un 1300 da 250 cv… Dai, è una figata!!!
Drugo | SB214 10:21 pm on maggio 25, 2011 | 324278
E che mi dici di un 600 da 140cv?
Bob | NC21 10:50 pm on maggio 25, 2011 | 324298
Ti dico che gli mancano 2 ruote per diventare interessante…
Drugo | SB214 11:00 pm on maggio 25, 2011 | 324311
Razzista!
Artemism | Master of T 1:39 am on maggio 26, 2011 | 324462
Mamma posso avere quella? – Ma non sarà troppo veloce? – Ma no, mamma! Il motore è grosso la metà di quello della macchina del babbo!
Drugo | SB214 1:48 am on maggio 26, 2011 | 324465
LOL
“Verità selettiva. Come farsi regalare cose a sgamo sin dall’alba dei tempi.”