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Il motore rotativo: come è fatto, come va, pregi e difetti
Questa tecnologia vi ha sempre incuriosito ma ha ancora tanti punti oscuri? Scopriamo i suoi segreti una volta per tutte
Testo di Craig Jamieson tradotto e adattato da Paolo Sardi
Pubblicato il: 21 gen 2023COS'È UN MOTORE ROTATIVO?
In termini semplici (al limite del semplicistico), si tratta di un motore con uno o più rotori che ruotano - pensate un po' - invece di pistoni con movimento alternativo. I principi di base della combustione interna - aspirare, comprimere, espandere, scaricare - sono ancora validi, ma la differenza sta nel metodo con cui vengono messi in pratica. Ne riparleremo tra poco.
La definizione si usa talvolta in modo improprio anche per riferirsi a quei grandi motori radiali o stellari dei vecchi aerei, in cui un mucchio di pistoni è disposto in forma circolare intorno a un albero a gomiti centrale eccentrico. È uno spettacolo da vedere, senza dubbio, ma non è di questo che stiamo parlando.
Sebbene si possa associare il motore rotativo alla Mazda, dato che è l'unica casa automobilistica ad aver avuto un notevole successo commerciale con questo motore, il motore rotativo è stato utilizzato in auto, dalle Citroen alle NSU, oltre che in moto, elicotteri, aerei leggeri ad ala fissa, droni, moto d'acqua e così via. Siamo sicuri che se cercaste bene, potreste trovare qualcuno che l'ha attaccato a un tosaerba (ecco un'idea) o a una barca da pesca, ma si tratta comunque di altre divagazioni sul tema.
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Il motore rotativo è uno dei tre tipi di motore che l'umanità abbia mai inventato. I primi sono quelli che conosciamo meglio, quelli a pistoni, che possono essere suddivisi in quattro tempi e due tempi, diesel, benzina e così via. Il secondo è quello delle turbine, che avrete visto meglio all'opera in occasione del vostro ultimo volo aereo. Il terzo è appunto quello dei rotori. Questo è tutto, a meno che non si cominci a parlare di razzi.
COME FUNZIONA UN MOTORE ROTATIVO?
Possiamo rispondere "polvere magica e lacrime di piloti da corsa" e andare avanti? No? Bene. Questa storia diventerà un po' concettuale, quindi allacciate le cinture. Immaginate un ovale leggermente schiacciato al centro, per ottenere una forma a otto appena percettibile. Ora immaginate un triangolo con i lati sporgenti all'interno di questa leggera figura a otto, che compie una sorta di movimento di valzer girando su se stesso, in modo che il lato lungo e curvo del triangolo sporgente crei quattro "zone" distinte nella figura a otto mentre danza.
Queste quattro zone, che si vedono abbastanza bene nell'immagine d'apertura, rappresentano le quattro parti del ciclo di combustione: aspirazione, compressione, accensione e scarico. La genialità del rotativo sta nel fatto che una rotazione comporta tre scoppi con relativa produzione di potenza, a differenza dei motori a pistoni a quattro tempi che, come suggerisce il nome, producono potenza solo con un movimento su quattro.
Mentre un lato del triangolo si allontana dall'aspirazione, aspira la miscela aria-carburante. Mentre la rotazione continua, il lato successivo comprime la miscela. Questa viene poi accesa, a) permettendo al gas in espansione di spingere il rotore e b) producendo energia. Ma mentre quel lato del rotore viene spinto dalla combustione, spinge anche il lato successivo del triangolo per sfogare i gas di scarico. Una cosa davvero sorprendente.
All'interno del triangolo c'è un ingranaggio, che fa una specie di hula-hoop intorno a un ingranaggio più piccolo attaccato a una cosa chiamata albero eccentrico. Ad ogni modo, questo albero eccentrico assomiglia un po' a un grande albero a camme con lobi giganteschi. E funziona in modo simile, ma per un fine diverso. Mentre i lobi sugli alberi a camme convertono il movimento rotatorio in alternativo - per spingere le valvole verso l'alto e verso il basso mentre la parte perfettamente rotonda dell'albero ruota normalmente - i "lobi" su un albero eccentrico permettono al rotore di piroettare all'interno dell'alloggiamento convertendo l'energia della danza del pistone triangolare (non vi ricorda i Doritos?) in rotazioni regolari.
IN COSA È DIVERSO UN MOTORE ROTATIVO?
Per molti versi, l'idea è la stessa di qualsiasi altro motore a benzina. I motori rotativi prendono il carburante, lo mescolano con l'aria, comprimono la miscela, la accendono con le candele, usano il gas in espansione per compiere lavoro meccanico e far girare un albero, quindi espellono il gas esausto dalla camera di combustione.
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Il motore rotativo si differenzia per... più o meno tutto il resto. Poiché abbiamo già parlato del valzer dei Doritos che fanno l'hula-hoop attorno a un albero eccentrico, si può dire che c'è già abbastanza su cui ragionare.
Il numero di parti necessarie per costruire un motore rotativo è una frazione di quello di un motore alternativo, e molti dei problemi intrinseci dei motori a pistoni - e della complessa ingegneria necessaria per superarli - sono ovviati dal design del rotativo. Per saperne di più... non resta che continuare a leggere.
QUALI SONO GLI ASPETTI POSITIVI DI UN MOTORE ROTATIVO?
Beh, il motore rotativo BRAP-BAP-BAP-BAP presenta una serie di aspetti positivi, come le dimensioni ridotte, la leggerezza, il basso numero di componenti, la facilità di produzione, BRAAAAAP... E, naturalmente, il suono unico, rauco e in definitiva ineguagliabile, nel caso non l'avessimo già detto prima. Il suono è in parte motociclistico, in parte da auto di F1, e tutto è bello. Nemmeno i turbocompressori - infami silenziatori che sono - possono limitare la furia di un rotativo in pieno allungo.
I rotori sono leggendari per il modo in cui salgono di giri e per quanto possono frullare a ritmo vorticoso. Questo perché il rotore... beh, ruota, piuttosto che muoversi alternativamente in un senso e nell'altro. In questo modo, ogni parte del ciclo di combustione continua a spingere il rotore nella stessa direzione, invece di vincere l'inerzia di un pistone per fermarlo e rimandarlo indietro. Durante la guida, questo si traduce in una risposta estremamente precisa agli input dell'acceleratore; durante la costruzione, la manutenzione e la ricostruzione, si traduce in un tipo di semplicità che nemmeno i V8 di Detroit della vecchia scuola possono sperare di eguagliare.
Il motore rotativo non ha bisogno di alberi a gomito, bielle o complessi gruppi valvole. In effetti, non c'è bisogno di valvole: il rotore si occupa di tutto con poche aperture ben studiate.
Perciò, quando arriva il momento di elaborare un motore rotativo, significa tirare fuori il Dremel e fare un po' di baldoria con le luci di aspirazione e di scarico. Sebbene questa sia ovviamente una strada pure per l'elaborazione di un qualsiasi motore a pistoni, intervenendo sui condotti di un motore rotativo si fa molto di più di quanto si pensi: si modifica anche la fasatura.
Quindi, se cercate il già citato BRAP-BAP-BAP e così via, questo arriva solo dopo aver smanettato e modificato le porte di aspirazione e scarico per ottenere un maggiore flusso d'aria e una maggiore sovrapposizione. Ora lo sapete: c'è della scienza dietro il brap.
QUALI SONO GLI ASPETTI NEGATIVI DI UN ROTATIVO?
Saremmo troppo severi nei confronti del rotativo se dicessimo che consuma una quantità di carburante paragonabile a quella di un Concorde, che ha una longevità che si può misurare con un cronometro e che ha una coppia a malapena sufficiente per svitare una vite con testa a croce? Beh, sì. Non per sembrare degli apologeti del Dorito Rotante o altro, ma non è poi così male.
In questo caso vale il detto spesso ripetuto "nulla nella vita è gratis": i motori rotativi presentano una serie di vantaggi rispetto ai motori alternativi, ma ciò significa accettare alcuni svantaggi che ne derivano. In poche parole, di solito si tratta di consumo di carburante (e di olio), intervalli più brevi tra un intervento meccanico serio e l'altro e la sensazione di sapere che si sta guidando il cannone di Chechov dei motori: il botto ci sarà, ma il problema è quando avverrà... nel quinto atto.
A scanso di equivoci, è bene sottolineare che chiunque sia abbastanza esperto di meccanica da gestire a) un'auto d'epoca o b) una moto da cross sarà in grado di gestire un'auto a motore rotativo senza alcun problema. Naturalmente, un motore a doppio rotore (o triplo, se siete fortunati possessori di una Cosmo dei primi anni Novanta) sarà più impegnativo di un classico motore a carburatori o di un monocilindrico a quattro tempi da moto, ma la mentalità secondo cui le ricostruzioni sono solo una parte dell'esperienza di possesso è già diffusa tra i proprietari di Triumph TR3 e di moto da fuoristrada.
Tuttavia, se siete interessati ad allungare la vita dei segmenti apicali del rotore (l'intervento più comune su qualsiasi motore rotativo, che comporta ogni volta l'equivalente di un'operazione a cuore aperto), il consiglio degli esperti (del tutto ufficioso) è spesso quello di mescolare un po' di olio per motori a due tempi nel serbatoio del carburante. Sì, davvero.
A quanto pare, una lubrificazione extra aumenta la longevità di questi componenti, anche se i rotori sono già dotati di iniezione d'olio. D'altro canto che quanto previsto all'origine non sia sufficiente, o non si disperda in modo sufficientemente uniforme dove necessario. Inoltre, affrontiamo le ovvie preoccupazioni che potreste avere nel far funzionare la vostra RX-8 a miscela come se fosse due tempi: l'esperto a cui ci siamo rivolti ha detto che il rapporto ideale olio-benzina era di circa 1:400, pari allo 0,25%. Una percentuale del genere e non blocca gli iniettori né sporca le candele. Greta potrebbe comunque aver qualcosa da ridire.
QUANDO LA MAZDA TRASFORMERÀ LA RX-VISION IN UNA RX-9?
Uno dei nostri più grandi sogni è che Mazda conceda al motore rotativo un'ultima apparizione, nelle vesti di quadruplo rotore da 10.000 giri/min. Il massimo sarebbe che arrivasse in una forma splendida come quella della RX-Vision. Tuttavia è molto probabile che dovremo consolarci con una versione virtuale in Gran Turismo Sport.
Ma questo non vuol dire che l'idea non piaccia anche ai motoristi di Mazda. Mentre la Casa stava sviluppando il rotativo per la MX-30 R-EV - sfruttando le sue dimensioni ridotte e il peso ridotto per utilizzarlo come range extender - abbiamo cercato di indagare sulle prospettive di questa tecnologia. E un tecnico di Mazda ha candidamente ammesso: "Il sogno degli stessi ingegneri è che un giorno avremo un'auto sportiva con il motore rotativo". Teniamo tutti assieme le dita incrociate?