Funzionamento base del motore Wankel

Girando all'interno della carcassa con un particolare movimento orbitante, il rotore
forma tre camere, il cui volume varia ciclicamente: nelle tre camere si compiono
contemporaneamente tre cicli Otto a quattro tempi, sfasati tra loro di 120°. La fase di
aspirazione della miscela aria-benzina inizia quando il volume della camera in cui
sbocca il condotto di aspirazione incomincia ad aumentare, creando così una
depressione che richiama la miscela all'interno dello statore. Proseguendo nel suo
movimento, il rotore provoca una riduzione dello spazio compreso tra la sua parete e quella
dello statore, cosicché la miscela aspirata viene compressa. Quando la compressione ha
raggiunto il valore ottimale, scocca la scintilla attraverso gli elettrodi della candela; ha così
inizio la fase di combustione e, quindi, l'espansione dei gas; la conseguente pressione
agisce sul rotore costringendolo a proseguire nel suo moto rotatorio. Terminata la fase di
espansione, si ha un'altra riduzione di volume, questa volta in corrispondenza del condotto
di scarico; in questa fase i gas combusti vengono così spinti fuori dal motore. Il ciclo di
funzionamento del motore Wankel è uguale a quello di un classico motore alternativo a
pistoni, ma, avendo il rotore tre lati uguali, il processo avviene in modo sequenziale 3
volte a ogni giro del rotore stesso (corrispondente a 3 giri dell'albero motore), con un
notevole vantaggio ai fini della potenza erogata e della regolarità di funzionamento.

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Schema di un motore Wankel

Il "motore Wankel", nella soluzione industriale oggi conosciuta, è dunque costituito da un capsulismo con statore epitrocoidale a due lobi e rotore a tre cuspidi: in quanto tale è stato abitualmente designato con la sigla "KKM-EPI, 2/3", coniata dagli stessi tecnici tedeschi. Il capsulismo consta fondamentalmente dell'involucro periferico, con profilo interno epitrocoidale, di due piastre laterali, attraversate dall'albero cui fanno da
supporto, e del rotore pseudoprismatico. Questo ha un foro centrale differenziato, nel senso della sua profondità, secondo due zone adibite a diverse funzioni: una parte è dentata, secondo una corona che ingrana su di un pignone statorico (solidale ad una piastra laterale), l'altra è cilindrica e costituisce la porzione esterna di una bronzina la cui porzione interna è ricavata eccentricamente sull'albero.

Il cinematismo (schematizzato in figura) ha dunque un elemento di spinta nell'eccentrico dell'albero ed un elemento di reazione nel pignone statorico: il primo riceve la coppia motrice mentre il secondo, che guida il moto planetario del rotore, ne raccoglie la

reazione. E' interessante osservare, a tale proposito, come l'eccentrico costituisca una manovella collegata direttamente al "pistone rotante", il cui moto di rivoluzione è appunto definito dalla rotazione del proprio asse intorno a quello statorico.

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I successi del motore Wankel

Dopo una prestigiosa vittoria alla 24 ore di Le Mans nel 1991 (con la versione 787B con quattro rotori Wankel per un totale di 2622cc, che erogava 700cv a 9000rpm), la FIA vietò l’utilizzo di questo tipo di motore per queste competizioni. In seguito il progetto fu lasciato lentamente cadere perché non si volle investire a sufficienza sulla ricerca contro l’inquinamento e i consumi.

Quando il progetto è stato ripreso, con poche modifiche (leghe leggere e compositi in cromo-molibdeno, uso di catalizzatori ceramici negli scarichi, iniezione computerizzata) il motore rotativo si è dimostrato poco inquinante al pari degli equivalenti a pistoni ( la RX-8 supera comodamente e abbondantemente gli standard richiesti dalla severa normativa Euro4) sebbene bisogni ancora migliorare l’aspetto dei consumi.

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I vantaggi del motore rotativo Wankel

Come abbiamo visto negli articoli precedenti, nel motore Wankel non ci sono valvole, leve, bielle, manovelle, albero a camme, e ad eccezione degli attriti dovuti allo strisciamento - tutta la potenza prodotta è scaricata sull'albero motore. Col movimento del rotore nello statore, le tre "camere", solidali con i tre lati del rotore ma limitate dalla forma dello statore, cambiano posizione e volume. Dunque il motore Wankel è assai più leggero di un equivalente a benzina, più affidabile (perché più semplice, perché ha meno parti in movimento), con assai meno vibrazioni (perché il moto è circolare anziché lineare), con una risposta migliore (perché non soggetta al sistema delle valvole), meno inquinante (perché la combustione è più "fredda" e quindi rilascia una quantità minore di NOx) e perfino più silenzioso!

Fra l'altro la separazione tra la camera di combustione rispetto all'area di aspirazione permette l'utilizzo dell'idrogeno e di altri combustibili (c'è addirittura un brevetto per un motore rotativo che può utilizzare indifferentemente diversi tipi di carburante). 

Il suo tallone di Achille è negli angoli del rotore, che sono in continuo strisciamento sulle pareti dello statore, e che richiedono adeguato raffreddamento e lubrificazione. 

Ad eccezione dei tentativi fatti dagli anni cinquanta ad oggi, con la Ro-80 della NSU, la GS-Birotor della Citroen, e addirittura la motocicletta Norton Commando, attualmente solo la Mazda ha insistito a sufficienza fino ad arrivare nel 1977 alla produzione in serie della RX-7 con motore rotativo Wankel, dimostrando la serissima alternativa ai motori alternativi (in seguito, la seconda generazione di RX-7 avrà addirittura il turbo, e la terza generazione sarà biturbo con catalizzatore a norme Eurol).

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