26 aprile 2017 - Primo contatto

Il Wankel è morto?

Gli ingegneri inventano nuovi motori più frequentemente di quanto si immagina. Alcuni esempi decisamente recenti sono stati il motore 5 tempi della Ilmor, il motore Duke e lo stranissimo Hüttlin-Kugelmotor-Hybrid solo per citarne alcuni.
Ognuno di questi meriterebbe varie pagine a se ma quest'oggi ci concentreremo su un motore che sta all'automobile come la pallamano allo sport: pochi appassionati tutti uperentusiasti.
Si tratta del motore rotativo Wankel, inventato da Felix Wankel nel 1957 per la tedesca NSU, che tanta strada ha fatto con Mazda, soprattutto sulle mitiche Mx-5, Rx-8 e sulla 787B che vinse la 24 ore di Le Mans nel 1991.

Il primo vantaggio di questo propulsore termico è, innanzitutto, la semplicità costruttiva e progettuale, in quanto c'è in pratica un unico elemento mobile (il rotore triangolare a lati tondi e convessi) all'interno di una camera epicicloidale (statore). Questo comporta direttamente una riduzione delle vibrazioni e del rumore, nonché del peso e, quindi, un aumento del rapporto potenza/peso.
Di contro gli svantaggi ne hanno ormai decretato la quasi totale scomparsa dal mercato: lo strisciamento del rotore contro lo statore e la necessità di elementi di tenuta fa si che questo motore richieda un'elevata manutenzione. La tenuta tra le componenti è resa difficoltosa dal fatto che la combustione avviene sempre dallo stesso lato e questo genera un salto di temperatura fisso attraverso la camera che favorirebbe il mischiarsi non voluto dei gas di scarico con la miscela combustibile.
La particolare dinamica del rotore, poi, fa si che la combustione stessa faccia fatica a propagarsi nella camera e ciò determina un relativamente basso rendimento assieme ad un basso rapporto di compressione. Infine, il più letale dei suoi difetti: la necessità di lubrificazione fa si che il Wankel bruci olio. Questo aumenta notevolmente l'inquinamento prodotto. Furono proprio le norme anti-inquinamento a far mettere fuori produzione la Maxda Rx-8 nel 2012.
Anche se oggi sopravvive in qualche applicazione di nicchia (dal modellismo alla nautica), l'opinione dominate è che questo motore sia ormai “morto” ma ingegneri in tutto il mondo stanno trovando nuovi modi per utilizzare questo inusuale concetto di motore.

Già  nel 2003, partendo dalla Mx-5 Ibuki, la Mazda propose una versione ad idrogeno del Wankel, che si rivide poi sulla Rx-8 nel 2007. Ma l'idrogeno non convinse allora e anche oggi sembra decisamente meno probabile delle semplici elettriche.
Decisamente molto interessante, invece, un brevetto depositato nel 2009 denominato Separated Rotary Engine. Si tratta di un “doppio Wankel” in cui due rotori si muovono in due diverse camere. La netta separazione tra le camere di compressione ed espansione (con geometrie ottimizzate) permette di arginare meglio i problemi di cadute di pressione e tenuta di cui abbiamo parlato, migliorando l'efficienza energetica e quindi i consumi.

In una direzione meno rivoluzionaria sono andati gli ingegneri della Advanced Innovative Engineering che hanno mantenuto il design Wankel raffinando però il complesso portandolo al più alto rapporto potenza/peso tra i suoi pari. David Garside (che portò il rotativo sulle moto Norton) ha sviluppato un sistema chiamato Self-Pressurizing-Air Rotor Cooling System (SPARCS) che usa i gas di scarico per aumentare il raffreddamento del motore. Ciò ridurrebbe, secondo le dichiarazioni della compagnia, il consumo di olio e aumenterebbe la stabilità termica (e quindi la tenuta) della camera.
Il 650S della AIE è un 650cc da 120 cv e 108 Nm che pesa 28 kg, rispetto agli 80-90 kg che può pesare un simile motore a pistoni.

La vera svolta sembra però venire da un'azienda che si è spinta ben oltre: LiquidPiston che presentò il suo X2 nel 2012. Si trattava di un rotativo da 70cc e 40 cv ad alta efficienza perfezionato e ulteriormente estremizzato con l'X Mini.
La geometria interna non è quella del Wankel ma è completamente nuova con una cameta formata da tre lobi circolari. Il risultato sono vibrazioni ancora più ridotte e un'elevata densità di potenza. Questo piccolissimo motore da 1.3 kg e 5 cv, le cui dimensioni sono comparabili con quelle di un cellulare, è infatti in grado di muovere un go-kart.
L'azienda sostiene che questa geometria sia scalabile da 1 a 1000 cv e possa essere utilizzata anche con un High Efficiency Hybrid Cycle (HEHC).

L'utilizzo del motore rotativo in applicazioni ibride è probabilmente l'aspetto ad oggi più interessante: il fatto di poter combinare piccoli motori a combustione, leggeri e relativamente potenti, con motori elettrici apre un ampio ventaglio di possibilità.
L'opzione è tornata in primo piano con la presentazione della concept Maxda RX-Vision, con cui il costruttore vuole sottolineare come “la ricerca e sviluppo del motore rotativo continua”.
Sotto le forme tipicamente Mazda, nipponiche e sensuali, si preannuncia la nuova generazione di motori Skyactiv-R che si prefigge di oltrepassare i “tre punti chiave dei motori rotativi: economia del combustibile, emissioni ed affidabilità”.
Ovviamente una concept statica non è proprio la prova che stavamo aspettando per questo motore, ma di sicuro le intenzioni andate in fumo a Bentwaters Park con la Furai nel 2008 sono ancora “accese” e vive. In più le molte piccole e grandi idee che stanno nascendo intorno a questa tecnologia un po' “fuori dal coro” fanno sperare in ancora più innovazione nei prossimi anni.

Per questo possiamo gridare, proprio come con gli antichi re: “Il Wankel è morto? Viva il Wankel!

di Enrico Gussoni

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