Il motore Wankel

 

Tratto dalla rivista " Albert " della facoltà di ingegneria

testo di:

Marco Lenzi

(marcolenzi@inwind.it)

Irene Pianigiani

(irenepianigiani@interfree.it)

 

animazioni e immagini:

Davide Cesare

webmaster@ingegnerando.it

 

 

Pregi del motore Wankel

Assenza di moti alternativi:

I motori Wankel sono caratterizzati dall'assenza di forze d'inerzia alternate, poiché il moto del pistone rotante è tale che il suo asse di simmetria ruota attorno all'asse dello statore; a questa massa eccentrica risulta applicata una forza d'inerzia centrifuga e la sua equilibratura può avvenire nello stesso modo in cui si effettua l'equilibratura dell'albero a gomiti di un motore alternativo.

 

Leggerezza ed ingombro ridotto:

costruttivamente il motore rotativo è più leggero e compatto di un equivalente motore a pistoni; l'aver affidato al moto del rotore la funzione d'apertura e chiusura dei condotti d'aspirazione e di scarico, fa si che il Wankel non possieda organi di distribuzione (valvole, bilancieri, punterie, alberi a camme, cinghia di distribuzione). Essendo poi il rotore già in moto rotatorio, il Wankel non ha organi di trasformazione del moto da alternativo a rotatorio (bielle e manovelle). 1 motori rotativi hanno mediamente un ingombro che è circa la metà di quello dell'equivalente motore alternativo a pistoni.

Aspirazione e scarico migliori:

poiché il ciclo nel motore Wankel si compie in tr e giri dell'albero motore, le fasi sono più prolungate rispetto al quattro tempi alternativo. Ad esempio, a parità di velocità angolari dell'albero motore, la fase di aspirazione è svolta in un angolo pari a 270° per il Wankel, corrispondente ad una rotazione di 90° del rotore; mentre nel motore alternativo l'albero motore deve compiere una rotazione di 1 80°, trascurando gli anticipi alla aspirazione e scarico. Ne consegue che la velocità media del fluido, a parità di luci di aspirazione e scarico, è molto minore nel Wankel rispetto al motore alternativo; di conseguenza si hanno minori perdite di carico, maggiore rendimento interno e maggiore coefficiente di riempimento. Tuttavia a basse velocità la prolungata fase di aspirazione può dare luogo a fenomeni di riflusso, causati soprattutto dalle elevate contropressioni allo scarico.

Difetti del motore Wankel

Dispersione di calore:

un fattore sfavorevole alla propagazione del fronte di fiamma è un maggiore rapporto superficie su volume della camera di combustione rispetto all'alternativo, che causa lo scambio termico dei gas caldi con l'ambiente esterno e quindi una maggiore dispersione di calor e.

Consumi elevati e coppia ridotta:

rispetto alla camera di un motore a pistoni, la superficie del fronte di fiamma è considerevolmente minore, mentre sono superiori le distanze che la fiamma deve percorrere. Questo comporta consumi più elevati e coppia ai bassi regimi ridotta. Quest'ultimo aspetto è cruciale nel motore Wankel, che è infatti caratterizzato da una curva di coppia poco favorevole rispetto ad un consueto motore a pistoni.

Costi di produzione:

il tipo di lavorazione meccanica, d'assoluta precisione, necessaria alla realizzazione dei componenti, ed i materiali particolarmente sofisticati con cui sono realizzati gli elementi di tenuta, comportano costi di produzione particolarmente onerosi.

Usura:

 le guarnizioni degli spigoli e delle facce laterali del rotore sono soggette ad un'usura molto elevata contribuendo ad una minor durata del motore. Noi non siamo in grado di dire se questo motore sia migliore o peggiore dell'alternativo (infatti ci siamo limitati ad un confronto) e se avrà altri sviluppi futuri, ma abbiamo voluto affrontare questo argomento in quanto ci ha esaltato il fatto che esistesse un motore "alternativo" senza il problema delle masse alterne.

Terminologia:

Epicotrocoidale:

L'epitrocloidale è definita come la curva tracciata da un punto P appartenente ad una circonferenza di raggio r che rotola senza strisciare su di una circonferenza di raggio R. Il rapporto tra il diametro della circonferenza fissa e di quella mobile deve dare un numero intero, se non fosse così il punto prescelto per la tracciatura della curva non ritornerebbe al punto di partenza. Nella pratica le due circonferenze sono sostituite da due ingranaggi interni l'uno all'altro, il più grande fissato al rotore, il più piccolo fissato allo statore.

Coefficiente di riempimento:

lu = ma /( ra *V) Rappresenta il rapporto tra la massa aspirata (dura la relativa fase) e quella teoricamente aspirabile. Quest'ultima è generalmente definita come il prodotto tra la densità esterna al motore e il volume complessivo reso disponibile durante l'aspirazione (in un motore alternativo è la cilindrata).

Rendimento interno:

È il rendimento termodinamico (essenzialmente legato al ciclo termodinamico svolto).

Per ora l'unica vettura equipaggiata di serie con questo motore è la bella Mazda RX-8

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