Gira e rigira si torna al motore di Wankel

C'è un motore che gira più degli altri. Dal nome del suo inventore è chiamato motore di Wankel, e comincia a vivere negli anni '30. È l’unica alternativa credibile a bielle e pistoni, cioè al motore tradizionale, e condivide con lui i quattro tempi disegnati nei principi da quell’altro tedesco, Nicolaus Otto, quasi un secolo e mezzo fa.
Forse la vostra prossima motoslitta potrebbe muoversi grazie a una trocoide e un rotore triangolare.


Felix Wankel nasce nel 1902 nella Foresta Nera. Rimasto orfano di padre, nella Germania della grande depressione, non riesce ad andare in fondo ai suoi studi. Cambia diversi lavori. A 22 anni inizia a pensare a un motore rotativo che riesce per la prima volta a brevettare nel 1929. Dal 1936 collabora con le principali case tedesche nella sviluppo di “idee rotative”. Muore nel 1988, dopo una vita complessa, divisa fra l'amore per pompe e motori, e la passione per gli animali.

L'idea di un motore che gira non è originale di Wankel. Alla fine del 1500 l’italiano Ramelli pensò a una pompa basata su un sistema rotante che poneva elementi simili alle soluzioni del tedesco, e la stessa idea appassionò anche le illustri menti di Huygens, Keplero e Watt, solo per citarne alcuni. Tutti pensarono che un modo efficace per far girare una ruota poteva essere quello di attaccarci un motore che girava lui stesso.
Al giorno d’oggi il moto rotatorio degli assi, delle ruote e delle eliche è in genere ottenuto attraverso biella e albero a gomiti, trasformando cioè il moto alternativo del pistone (che va avanti e indietro) in qualcosa d’altro. Un motore che riesce a saltare questa trasformazione, producendo direttamente un moto rotativo, certamente avrà migliore efficienza.

Lo "spazio curvo" di un motore
Per capire come funziona un motore di Wankel bisogna dimenticare gran parte di quello che si conosce di un motore tradizionale. Rimangono i quattro tempi, ma non ci sono cilindri nè valvole nè camme. Lo spazio dove tutto avviene è disegnato da una trocoide, che in geometria è la linea lungo cui si muove un punto di una circonferenza la quale ruota intorno a un'altra circonferenza (http://www.monito.com/wankel/j-epi.html).
All’interno di questo spazio troviamo un rotore triangolare, con lati appena incurvati. Il rotore mantiene i tre vertici in continuo contatto con le pareti curve della camera di combustione, mentre gira mantenendo in rotazione l'albero centrale.
Il motore pesa un terzo di un analogo motore a pistoni, e ha il 40% in meno di componenti.
L'asse eccentrico ruota senza punti morti (http://www.monito.com/wankel/j-wankel.html), con pochissime vibrazioni.

Parlando non soltanto di vantaggi
I vantaggi sono notevoli, ma al prezzo di problemi difficili da risolvere, che hanno limitato la diffusione delle soluzioni rotative. Leggero e di piccole dimensioni, il motore di Wankel non ha valvole né cinghie né sincronie o fasi da regolare, può essere facilmente adattato alla combustione di idrogeno e altri combustibili, ha combustione più fredda, con minore produzione di ossidi d’azoto. Il prezzo è una minore efficienza termodinamica, per via della combustione meno uniforme nella grande camera di scoppio, che produce più alte emissioni di monossido di carbonio (l’uso di più candele migliora questa resa). I consumi sono più alti, ma non quanto la cattiva fama attribuisce ai Wankel, che sono spesso stati progettati per grandi potenze e quindi grandi consumi. Problemi di manutenzione e di tenuta delle parti (che non possono utilizzare comuni guarnizioni) hanno contribuito a restringerne le applicazioni.

Un motore per appassionati convinti
Molte case, prima fra queste NSU (assorbita da Audi nel 1969), credettero nei motori rotativi. Citroen, Mercedes, General Motors, Suzuki e Mazda produssero motori per auto, motociclette e imbarcazioni, specialmente negli anni ’60 e ’70. L’americana Outboard Marine Corporation ha prodotto oltre 15.000 esemplari di motori rotativi per imbarcazioni, utilizzati poi anche sulle loro motoslitte.
Mazda da quasi dieci anni studia motori rotativi a idrogeno, e ha mantenuto in produzione motori rotativi a carburante tradizionale fino ai giorni nostri. Alcuni piccoli produttori continuano a proporre motori rotativi che spesso adottano piccole innovazioni per compensare i problemi descritti. Rotach (www.rotach.com) propone un motore a propano con sistemi ceramici di tenuta, la Freedom-motors (www.freedom-motors.com) propone il suo Rotapower che vanta la semplice adattabilità a qualsiasi carburante.

Sarà la possibilità di utilizzare idrogeno come combustibile a regalare all’idea di Wankel un futuro di gloria ?


Approfondimenti

www.monito.com è un sito su cui trovate tutto quello che vorreste sapere sui motori rotativi, tutti i modelli di auto prodotti, e tutti i link verso i gruppi di appassionati.

www.freedom-motors.com

www.rotach.com