Erano gli anni ’20, quando una notte, l’ingegnere Felix Wankel vide in sogno un motore rotativo, che stravolgeva quindi lo stato dell’arte dell’epoca e che creava le basi per quello che in futuro prese proprio il nome di motore Wankel.
Pur avendo depositato il brevetto nel 1929, la seconda guerra mondiale costrinse l’inventore ad interrompere i suoi lavori, ma al termine, anche grazie al supporto dell’NSU Motorenwerke AG (importante casa Tedesca, costola dell’attuale gruppo Audi-Volkswagen), si arrivò al primo prototipo. Siamo alla fine degli anni ’50. Lo strano sogno di Felix Wankel si trasforma in un’innovazione radicale: un motore a combustione interna dove il pistone non presenta il classico moto rettilineo, ma gira intorno ad un asse.
La prima auto a montarlo fu la Spider Wankel: questa vettura era dotata di monorotore.
In seguito si arrivò al birotore e pure al quadrirotore.
Motore Wankel: definizione e caratteristiche
Il motore Wankel è un tipo di motore a combustione interna a ciclo rotativo. A differenza dei motori convenzionali a pistoni, il motore Wankel utilizza un rotore triangolare all’interno di una camera di combustione a forma di epitrocoide. Questo design permette un funzionamento più semplice e compatto rispetto ai motori a pistoni, offrendo alcune caratteristiche distintive.
Una delle principali caratteristiche del motore rotativo Wankel è la sua alta potenza specifica e la capacità di raggiungere alti regimi di rotazione. Il motore Wankel è noto per la sua elevata potenza e il suo funzionamento silenzioso. Inoltre, grazie alla sua configurazione a rotore, il motore Wankel ha un ridotto numero di parti in movimento, il che lo rende più leggero e meno soggetto a vibrazioni rispetto ai motori a pistoni.
Non era di certo un motore come lo si conosceva: sembrava la “platina” di un orologio.
Fasi e geometria riviste da zero.
Compressione e lubrificazione rivoluzionate.
Ma vediamo un esempio per capire meglio il funzionamento del motore rotativo:
Come funziona il motore Wankel?
Le caratteristiche di funzionamento del motore rotativo Wankel sono molto particolari. Eccole:
- Raffreddamento: Ad acqua.
- Volume delle camere: 2 x 500 cm3.
- Numero di carburatori: Due.
- Accensione: Doppia (due candele per unità).
- Alternatore: 490 W.
- Potenza massima: 115 CV.
- Coppia massima: 16,2 kgm.
- Trasmissione: Automatica di serie con accoppiamento idraulico.
In sintesi, il motore Wankel funziona così: un rotore prismatico (come un pistone rotante), con base triangolare e lati leggermente convessi, ognuno dei quali ospita una cavità che costituisce la camera di combustione, alloggia dentro una carcassa, lo statore, nella quale sono praticate le luci per l’aspirazione della miscela aria-carburante e per lo scarico dei gas combusti. Le basi dello statore sono costituite da due pareti piane che presentano centralmente il foro per il passaggio dell’albero motore. Girando all’interno della carcassa, con un particolare movimento orbitante, il rotore forma tre camere, il cui volume varia ciclicamente: nella camera in cui si riduce è in corso la compressione o lo scarico, mentre in quello che aumenta si sta svolgendo l’aspirazione o l’espansione.
Nelle tre camere si compiono contemporaneamente tre cicli Otto a quattro tempi, sfasati tra di loro di 120°.
Avendo il rotore tre lati, il ciclo avviene in modo sequenziale tre volte ad ogni giro del rotore stesso (corrispondente a due giri dell’albero motore), quindi la potenza ottenibile è molto più elevata rispetto al classico motore endotermico alternativo, dove un ciclo si completa ogni due giri dell’albero motore.
MOTORE ROTATIVO
Vantaggi e svantaggi del Wankel
Con le caratteristiche di cui sopra, cosa notiamo subito?
Il rapporto peso/potenza: cilindrata ridotta e grande potenza (la NSU Ro80 arrivava a 175 km/h dichiarati con soli 995 cm3 totali).
Ma non solo.
Non dovendo trasferire all’albero motore un moto rettilineo (quello classico dei pistoni che conosciamo), non c’è grande perdita di energia e soprattutto non ci sono vibrazioni e rumori eccessivi: il motore Wankel è pressochè privo di sbilanciamenti.
Anche dal punto di vista delle ridotte dimensioni il motore Wankel è performante, ecco come si presenta la sezione blocco motore-trasmissione con la vista delle sospensioni anteriori:
Pur risalente al dopoguerra, l’inventore, oltre che realizzare un motore affidabile, ebbe anche un occhio di riguardo verso l’ambiente: il motore Wankel era quasi “green” per quei tempi.
Le emissioni di ossidi di azoto rilasciate erano minori rispetto al classico motore a combustione interna, grazie alla temperatura media dei gas più bassa.
Il fattore strabiliante, tra i vantaggi e gli svantaggi di questo motore rotativo, era e resta la semplicità di progettazione, e quindi di manutenzione: solo due componenti, solo due parti in movimento. Soltanto due. Il rotore e l’albero motore.
Niente valvole, bielle o pistoni.
Negli anni comunque il sistema è stato migliorato, come detto si è arrivati al quadrirotore. E nella sua semplicità, anche il motore Wankel può essere sovralimentato con il turbo, dotandolo di turbina o con il compressore volumetrico.
La storia ha dato ragione al sogno di Felix Wankel?
In parte.
Non è infatti tutto oro quello che luccica.
Innanzitutto, pur essendoci un buon rapporto peso/potenza, il motore Wankel cade sul lato efficienza e rendimento: consuma tanto.
Consuma tanto poichè la miscela aria/benzina non ha una combustione completa, pertanto ci saranno molti idrocarburi incombusti (ecco perchè prima l’abbiamo definito quasi “green”).
Il motore Wankel rotativo è affidabile? Non tanto, o meglio dipende da cosa si pretende da questo sistema.
Infatti bisogna considerare un elevato tasso di deterioramento degli organi interni e in particolare di alcuni elementi di tenuta del rotore che presentano una durata ridotta (si pensi agli angoli del rotore in continuo “strisciamento” sulle pareti dello statore).
Inoltre, si sono evidenziati fin da subito diversi problemi di lubrificazione e di gestione ottimizzata dell’olio.
Non meno importante, per concludere i principali pro e contro del Wankel, un altro difetto è dato dal fatto che il motore rende bene solo ad alti regimi (la coppia non sfoga adeguatamente ai bassi), di conseguenza, in percorsi urbani, dove si ha bisogno di elasticità, si fatica ad ottenere risultati soddisfacenti.
Tutto ciò si traduce in una serie di potenziali problemi, tecnici e non, che possono affliggere questo particolare motore.
Quali vetture montano il motore Wankel?
| Marca | Modello | Anno di produzione | Cavalli | Coppia |
|---|---|---|---|---|
| NSU | Ro 80 | 1967-1977 | 115 | 157 Nm |
| Mazda | Cosmo | 1967-1972 | 110 | 167 Nm |
| Citroën | GS Birotor | 1973-1975 | 107 | 154 Nm |
| Mazda | RX-7 | 1978-2002 | 252 | 294 Nm |
| Mazda | RX-8 | 2003-2012 | 238 | 211 Nm |
L’iconico motore rotativo Mazda RX-8
Il motore Wankel della Mazda RX-8 ha una cilindrata di 1.3 litri ed è stato progettato per erogare prestazioni elevate. Grazie al suo design a combustione interna rotativa, il motore è in grado di raggiungere velocità di rotazione molto elevate, offrendo una risposta immediata dell’acceleratore e una potenza costante su tutto l’intervallo di regime: l’abbiamo provato, la coppia è veramente impressionante!
Una caratteristica interessante del motore RX-8 è la sua disposizione dei cilindri. Mentre la maggior parte dei motori tradizionali ha un numero fisso di cilindri, il motore Wankel utilizzato nella RX-8 ha due rotori, ognuno dei quali funziona come un cilindro. Ciò significa che il motore Wankel può fornire una maggiore potenza specifica rispetto ai motori convenzionali con lo stesso volume.
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Perché il motore Wankel non ha avuto successo?
Il motore Wankel ha incontrato diversi ostacoli che hanno influenzato il suo successo nel mercato automobilistico. I principali motivi sono tre:
- Consumo di carburante: Il motore Wankel tende ad avere un consumo di carburante più elevato rispetto ai motori convenzionali a pistoni. Questo è dovuto alla sua configurazione e alla maggiore superficie di combustione, che può causare una combustione meno efficiente.
- Emissioni inquinanti: Il motore Wankel produce un’elevata quantità di emissioni inquinanti, in particolare di ossidi di azoto (NOx). Ciò ha reso difficile adattarlo alle normative sempre più rigide sulle emissioni dei veicoli.
- Tenuta dell’olio: A causa del movimento rotativo delle parti interne, il motore Wankel può presentare problemi di tenuta dell’olio. Questo può causare un consumo eccessivo di olio e richiedere una manutenzione più frequente.
Oggi il motore rotativo è ancora utilizzato?
Sì, il motore Wankel si usa ancora in alcune applicazioni, sebbene la sua presenza sia limitata rispetto ai motori a pistoni tradizionali. Mazda è il principale sostenitore del motore Wankel e lo ha utilizzato nella produzione di veicoli come la Mazda RX-7 ed RX-8.
Oltre a Mazda, ci sono altre aziende e settori che utilizzano il motore Wankel. Ad esempio, nel settore aeronautico e nel campo delle motoslitte ad alte prestazioni, il motore Wankel viene impiegato per la sua compattezza, leggerezza e capacità di erogare potenza elevata. Come anche in alcuni Go Kart.
Tuttavia, il motore Wankel non è diventato mai un’opzione mainstream per l’industria automobilistica a causa delle sfide tecniche e delle prestazioni meno efficienti rispetto ai motori a pistoni. Nonostante ciò, l’interesse per il motore Wankel e la sua potenziale applicazione in futuri progetti automobilistici rimane, e alcune aziende continuano a sperimentare e sviluppare questa tecnologia per migliorarne l’affidabilità, l’efficienza e le emissioni.
Ritorno trionfale del motore rotativo mazda nel 2023: Il Wankel fa il suo comeback con la Nuova RX-30!
Costo e manutenzione del motore Wankel
Oggi, il prezzo di un motore Wankel usato per una Mazda RX-8 si aggira intorno ai 1100 €.
Ovviamente si trovano (con un po’ di difficoltà), anche ricambi e componenti rigenerati e/o revisionati. C’è però da dire che non tutte le officine hanno le competenze per intervenire in questo tipo di motore.
Vi lasciamo con questo video, che mette in risalto uno dei cavalli di battaglia di questa fantastica invenzione: il sound incomparabile del motore rotativo.
