Sviluppato a metà del ventesimo secolo, il motore Wankel è un propulsore rotativo a quattro tempi che utilizza un cilindro rotante invece dei più comuni pistoni a movimento lineare.
Il motore Wankel è un motore a quattro tempi di tipo rotativo. Venne inventato negli anni Cinquanta ma i primi utilizzi su larga scala risalgono agli anni Settanta, quando la casa automobilistica giapponese Mazda decise di adottare questo tipo di propulsore per equipaggiare i modelli della serie RX. Questa particolare unità di trazione viene spesso denominata ‘Wankel’ in omaggio all’ingegnere (Felix Heinrich Wankel) a capo del progetto di sviluppo condotto a partire dal 1945 e che sfociò nel brevetto omonimo del 1954. Tre anni più tardi, una società tedesca, la NSU, iniziò un progetto di sviluppo del brevetto su scala industriale. Successivamente, il motore rotativo venne adoperato, oltre che dalla già citata Madza (che nel 2016 ha prodotto un concept, la RX-Vision, che potrebbe rilanciare il rotore), anche da altre case automobilistiche come ad esempio Mercedes, Audi e Citroen e da alcuni produttori di motociclette.
Come funziona il motore Wankel
Come detto, il Wankel è un motore rotativo. Ciò significa che, a differenza delle unità più comuni (motori alternativi), il movimento del rotore non descrive una traiettoria lineare bensì rappresenta una rotazione eccentrica attorno all’albero motore. Il rotore (ovvero il pistone rotante) ha la forma di un triangolo equilatero curvilineo (ossia i lati non sono perfettamente dritti ma leggermente curvi) e ruota all’interno di uno statore. Questi è costituito da una camera – detta anche trocoide – che ha una forma particolare (epitrocoide).
Altra peculiarità del motore rotativo Wankel è l’assenza di qualsiasi organo di trasmissione. Il meccanismo, infatti, non prevede albero a camme, molle, valvole e punterie. Ciononostante, il propulsore a pistone rotativo è un motore a quattro tempi a tutti gli effetti, realizzando ciascuna fase del ciclo: aspirazione, compressione, esplosione-espansione, scarico.
Per via del diverso principio di funzionamento, il motore Wankel realizza i primi tre tempi contemporaneamente. Infatti, durante il ciclo di rotazione, il rotore, per via della sua forma triangolare, delimita all’interno dello statore tre camere dalle dimensioni variabili. In ciascuna si completa un ciclo Otto, per cui un giro del rotore corrisponde a tre giri dell’albero motore. Il primo tempo (aspirazione) inizia con l’espansione della prima camera che ‘risucchia’ la miscela all’interno della camera; il movimento del rotore provoca una riduzione del volume della camera in cui si trova la miscela, che per tanto viene compressa (seconda fase). La terza fase, quella di espansione-esplosione, si ha quando la miscela, raggiunta la pressione ottimale, esplode per via della scintilla delle candele. L’espansione dei gas alimenta la rotazione del pistone che spinge all’esterno i gas combusti (scarico, quarta fase).
Motore Wankel vantaggi e svantaggi
Il motore Wankel presenta sia vantaggi che svantaggi. Tra i primi vanno sicuramente annoverati: lo scarso numero di componenti, il funzionamento regolare, il rumore contenuto anche in progressione o ad alti regimi, la potenza erogata in rapporto alla cilindrata. Di contro, un sistema tanto complesso non può non presentare anche degli aspetti sfavorevoli. Il design delle componenti meccaniche, ad esempio, rende le stesse particolarmente costose e di difficile lavorazione. In aggiunta, l’architettura del propulsore fa sì che lo smaltimento del calore in eccesso risulti difficoltoso, richiedendo un impianto di raffreddamento particolarmente efficace. Infine, non vanno trascurati il consumo di olio (in relazione agli elementi di giuntura) e l’erogazione non molto efficace della coppia motrice a bassi regimi. Furono proprio i consumi elevati a segnare la fine dell’utilizzo del Wankel da parte della Mazda, nel 2012, per via delle nuove normative in materia di inquinamento ambientale.
Gli utilizzi del motore a pistone rotante
Il motore Wankel è stato adoperato non solo in ambito automobilistico ma anche motociclistico e su velivoli di vario genere. La prima auto a montare questo tipo di propulsore è stata la NSU-Wankel Spider, prodotta in più di duemila esemplari tra il 1964 ed il 1967. Il modello era spinto da un monorotore da 498 cc di cilindrata ma sviluppava una potenza di 50 CV e toccava una velocità massima di 150 km/h. Nei dieci anni a seguire, la NSU produsse la Ro 80, la prima vettura equipaggiata con un birotore Wankel.
Negli anni Settanta fu anche la Citroën ad utilizzare il motore rotativo, su 267 esemplari di M35 (unità con monorotore) e 867 GS Birotor, tra il 1974 ed il 1975. Dopo quasi due decenni di oblio, il motore Wankel tornò alla ribalta nel 1991 grazie alla Mazda che vinse la 24 Ore di Le Mans con un prototipo (787B) spinto da un motore a quattro pistoni rotanti da 700 CV.
Per quanto riguarda l’impiego su auto stradali di serie, eccezion fatta per due modelli prodotti nella prima metà degli anni Ottanta dalla casa automobilistica russa Lada, bisogna attendere il nuovo millennio per rivedere un propulsore rotativo su di un veicolo da strada. Si tratta, in particolare del motore Wankel Madza che sospinge la RX-8 prodotta tra il 2003 ed il 2011 in quasi duecentomila esemplari. Di seguito, l’elenco completo dei modelli di auto con motore Wankel:
- NSU-Wankel Spider
- Mazda 110 S Cosmo Sport
- NSU Ro 80
- Mazda R100
- Mazda R130
- Mazda RX-2
- Mazda RX-3
- Mazda RX-4
- Mazda Rotary Pickup
- Mazda Bongo
- Mazda RX-5
- Mazda RX-7
- Mazda Cosmo AP RX-5
- Mazda Eunos Cosmo
- Mazda RX-8
A questi vanno aggiunti una serie di prototipi e modelli sperimentali, prodotti in poche unità, come ad esempio Citroën M35, Mercedes-Benz C 111 e Citroën GS Birotor. L’elenco comprende anche i modelli da competizione della Mazda ( 717C , 727C , 737C , 757 , 767 e 787B) che ha prodotto anche alcune concept car a idrogeno con motore Wankel (la RX-8 Hydrogen RE del 20014, la 5 HRE del 2005 e la Furai del 2008). Altri marchi ad utilizzare, anche solo in via sperimentale, il motore a pistone rotante sono state: Skoda, Trabant, Wartburg, Nissan e Audi.
Le motociclette con motore Wankel
Il motore rotativo non ha avuto particolare fortuna nelle sue applicazioni nel settore delle due ruote. La casa britannica Norton è il marchio che ha insistito maggiormente nell’utilizzo del motore Wankel, installandolo su ben sette modelli (dalla P41 alla NRS 588). Gli altri esemplari a due ruote con motore rotativo sono:
- Hercules W 2000
- Hercules KC31
- Suzuki RE 5
- Van Veen OCR 1000
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