Motore rotativo giapponese installato su una nuova berlina sportiva, la Mazda 110 S,non ancora entrata in commercio, costruita dalla Toyo Kogyo Company di Hiroshi-ma. Il motore è del tipo Wankel e sviluppa 128 HP a 7000 giri al minuto. La Mazdacopre il chilometro da ferma nel notevole tempo di 39 secondi e 5 decimi. Il mo-tore dispone di due rotori a tre vertici alloggiati nelle due camere (zone verticalipiù chiare) che qui si vedono di fianco. Ogni camera è dotata di due candele, pro-babilmente per aumentare il rendimento della combustione. Il motore ha una cilin-drata totale di 980 cm' (490 in ogni camera) e un rapporto di compressione di 9,4 : 1.

otori rotativi

più sicuri dei motori a pistoni; ma fusoprattutto l'esigenza militare di aereiad alta velocità che indusse le maggioripotenze a investire miliardi nello svi-luppo di questi motori. Come conse-guenza di questi massicci investimentimilitari, divennero disponibili ancheper gli aerei commerciali potenti tur-boreattori.

I I fatto che la turbina a gas non sia riu-scita a imporsi come valida alternati-

va al motore a pistoni per l'uso su vei-coli marini e terrestri dà l'idea della si-curezza, del basso costo, del rendimentoe delle alte prestazioni che questo moto-re ha raggiunto in circa novant'anni disviluppo. La turbina a gas potrà forsevenire impiegata nelle comuni autovet-ture ma i costruttori di automobili sem-brano essere al riguardo meno ottimistidi quanto lo fossero all'inizio degli annisessanta. Pertanto gli inventori che spe-rano che il motore Otto sia sostituitoda un motore a pistoni rotanti inveceche da una turbina a gas, hanno trova-to solo periodici incoraggiamenti nel-l'industria.

Un motore rotativo, concepito nel1956 da Felix Wankel, è attualmenteinstallato su due vetture costruite dallaNSU Motorenwerke AG: lo spider, cheha un motore Wankel da 64 HP e la piùgrande Ro 80, che dispone di un mo-tore Wankel a due rotori da 125 HP.

Una vettura giapponese, la Mazda110 S, è equipaggiata da un birotoreWankel dello stesso tipo, costruito sulicenza NSU, che sviluppa 128 HP a7000 giri al minuto. Negli Stati Unitila Curtiss-Wright Corporation ha stu-diato motori del tipo Wankel per piùdi otto anni. La Curtiss-Wright, in col-laborazione con la Fichtel & Sachs dellaGermania Occidentale, ha realizzato unWankel da 20 HP raffreddato ad aria,che è stato recentemente adottato daparecchi costruttori come sorgente di

Il motore Curtiss-Wright, di tipo Wankel, è stato recentemen-te adottato da diversi costruttori di veicoli da neve. Le duefoto mostrano come il rotore si muova nei due vani della came-ra durante la sua rotazione. L'ammissione è a destra in basso,

Il motore rotativo Tschudi, concepito dallo svizzero TraugottTschudi, è stato studiato e perfezionato per più di 40 anni. Ilmotore contiene due coppie di pistoni che si muovono in unacamera a forma di ciambella. Queste fotografie di un prototipoin funzione sono state scattate nei laboratori della Blair Tool and

lo scarico a destra in alto. Il motore è stato realizzato in col-laborazione con la Fichtel & Sachs. È raffreddato ad aria e svi-luppa 20 HP a 5000 giri/min. La cilindrata è di 300 cm 3 e ilrapporto di compressione di 8:1. Il peso specifico è 1,2 kg/HP.

Machine Corporation. Il motore è aperto per far vedere co-me sono collegate le due coppie di pistoni che separano le duemetà della camera toroidale (si veda la figura in alto alle pa-gine 82 e 83). Il motore sviluppa 88 HP a 1600 giri/min. Lacilindrata è di 1260 cm3, il rapporto di compressione di 8:1.

Parecchi originali motori lavorano con moto rotatorio inveceche con il tradizionale moto alternativo. Lo scopo è di unireai pregi dei motori alternativi quelli delle turbine a gas.

di Wallace Chinitz

S

olo negli Stati Uniti vengono co-struiti ogni anno più di dieci mi-lioni di motori a combustione in-

terna a pistoni alternativi che fannomuovere automobili, camion, barche,locomotive e aerei di piccole e mediedimensioni. Questi motori si basano suun principio dimostrato per la primavolta nel 1876 da Nikolaus August Ot-to, che riuscí a bruciare una miscelacompressa di gas illuminante e aria nelcilindro di un motore senza causareesplosioni distruttive. Il « ciclo Otto »dei moderni motori a combustione in-terna con pistoni alternativi è di solitouna sequenza operativa in cui il pisto-ne compie due o quattro corse; i motoripiù diffusi negli autoveicoli sono quellia quattro corse.

La prima corsa aspira una miscela dicarburante e aria nella camera di com-

bustione, la seconda comprime la mi-scela, la terza (da cui si ricava potenza)avviene in corrispondenza dell'accensio-ne della miscela, la quarta espelle i gascombusti. Il motore alternativo ha avu-to tale successo che è difficile pensareche esista un piccolo esercito di inven-tori deciso a vederlo sostituito da qual-che tipo di motore rotativo.

Per equipaggiare aerei ad alta velo-cità il motore alternativo è già stato so-stituito da un motore a combustione in-terna non alternativo : il motore a rea-zione a turbina a gas, o turboreattore.Inizialmente questo riuscí a sostituire ilmotore alternativo per aerei, in quantosuperava i limiti di velocità che eranoimposti dall'uso delle eliche e potevaliberare una grande quantità di energiain un piccolo tempo. A un certo puntosi scopri che i turboreattori erano anche

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AMMISSIONE ALBERI A GAMME IN TESTA COMPRESSIONE

Il motore a pistoni tradizionale segue le quattro fasi del cicloOtto. Nella fase di ammissione sono aspirati aria e carburante.Durante la fase di compressione la miscela è ridotta a circa

il 10 °/o del volume originale. L'accensione inizia la combustio-ne: i gas in espansione danno luogo alla fase che genera poten-za. Quando il pistone torna indietro i gas combusti sono espulsi.

AMMISSIONE-'

VALVOLADI AMMISSIONE

CILINDRO

CAMICIA D'ACQUA PISTONE

POTENZA SCARICO

BIELLA

ALBERO A GOMITO

VALVOLADI SCARICO

SCARICO

tutto o in parte, la sua corsa, la cande- ne, dove si miscela con il carburante

DIFFUSORE CAMERA DID'INGRESSO COMPRESSORE COMBUSTIONE

UGELLODI SCARICOTURBINA

> nnnnnnnnk>>aia

PRESSIONE

VELOCITÀ

DISTANZA (MISURATA SULL'ASSE)

Nel turboreattore hanno luogo contemporaneamente, in parti diverse del motore, le fon-damentali funzioni di ammissione, compressione, combustione e scarico. Il grafico mo-stra come l'aria aspirata dal diffusore vari la propria velocità, pressione e temperaturanel compressore, come si combini col carburante nella camera di combustione, comesviluppi energia nella turbina e venga espulsa attraverso l'ugello di scarico. La varia-zione della quantità di moto dei gas tra l'ammissione e lo scarico fa nascere la spinta.Il piú grande turboreattore finora impiegato sugli aerei sviluppa una spinta di 20 000chilogrammi. A 600 chilometri all'ora una spinta di 0,4 chilogrammi equivale a un HP.

energia per veicoli da neve. Il motore,che ha un solo rotore, è costruito dallaFichtel & Sachs e distribuito negli StatiUniti dalla Curtiss-Wright.

I relativi pregi e difetti dei motorialternativi e rotativi divengono chiari sesi confronta il funzionamento di unaturbina a gas con quello del ben notomotore alternativo a pistoni con accen-sione a scintilla. Il motore alternativo(si veda l'illustrazione nella pagina afronte) consiste di un cilindro (almeno)dentro il quale si muove un pistone.Questo è unito a una biella che è col-legata a una manovella e a un alberoa gomiti. Sulla testa del cilindro si tro-vano una candela per l'accensione e duevalvole: una per l'ammissione della mi-scela di carburante e aria e l'altra perlo scarico dei prodotti di combustione.Nella prima fase del ciclo la valvola diammissione si apre e il pistone si spostaverso l'altra estremità del cilindro, aspi-rando carburante e aria. Poi, con am-bedue le valvole chiuse, il pistone tor-na indietro, comprimendo la miscela nelcilindro. Quando il pistone ha finito, del

la scocca la scintilla che accende la mi-scela. La combustione, o scoppio, au-menta la pressione e la temperatura delgas, che spinge il pistone verso l'ester-no, trasmettendo energia alla manovellaattraverso la biella. Quando il pistoneha quasi concluso la corsa verso l'ester-no, si apre la valvola di scarico attra-verso la quale escono i gas combustispinti dal pistone che ritorna indietro.Le quattro fasi del ciclo poi si ripetono.Esistono anche motori a due tempi, am-piamente usati soprattutto nei motocicli.Nel motore Diesel non è invece neces-saria la scintilla per produrre l'accen-sione: la miscela viene compressa cosífortemente che si accende spontanea-mente alla fine della fase di compres-sione. Tuttavia tutti i motori alternativihanno un'accensione discontinua.

Nei motori a turbina, invece, l'ac-censione è continua (si veda l'illustra-zione qui sotto). Questo motore aspiral'aria attraverso un diffusore e poi neaumenta la pressione per mezzo di uncompressore. L'aria ad alta pressionepassa poi in una camera di combustio-

dando luogo a una violenta combustio-ne. I gas prodotti nella combustionevengono poi fatti passare attraverso unaturbina, dove la loro pressione diminui-sce e la velocità aumenta : il compitodella turbina è di azionare il compres-sore. La velocità dei gas aumenta an-cora nell'ugello di scarico prima del-l'espulsione nell'atmosfera. La variazio-ne della quantità di moto dei gas tral'ingresso e l'uscita dal motore dà unaforza risultante (spinta). Se si vuole im-piegare una turbina a gas per la propul-sione di una automobile, bisogna pro-gettarla in modo da farle assorbire lamaggiore quantità di energia possibile,che verrà distribuita tra il compressoree l'albero motore della vettura.

poiché una turbina a gas fornisce po-tenza con continuità, e tale potenza

dipende direttamente dalla quantità dicombustibile che può essere bruciatanell'unità di tempo, si può ottenere unaenergia elevata da piccoli motori. Inol-tre, l'assenza di parti che si muovonodi moto alternativo permette di svilup-pare velocità più elevate rispetto a quel-le possibili in un motore a pistoni : an-che questo si risolve nello sviluppo dienergie maggiori. Nel motore a pistoni,la conversione del moto alternativo inmoto rotatorio per mezzo del sistemabiella-albero a gomiti dissipa, per pro-pria natura, parte dell'energia fornitadal processo di combustione. Durantela corsa che genera potenza, quandocioè il pistone spinge la biella, la ma-novella (e l'albero a gomiti) si muoveapprossimativamente lungo una semicir-conferenza. All'inizio della corsa delpistone, quando la manovella è vicinaal punto morto inferiore, il pistone nonriesce in pratica a trasmettere alla ma-novella nessuna forza. La forza tra-smessa raggiunge il massimo quando lamanovella si trova a 90° con l'asse delpistone, cioè quando il pistone è circaa mezza corsa, poi decresce ancora. Ilrisultato è che l'energia trasmessa all'al-bero a gomiti è soltanto una parte diquella sviluppata nella combustione.

D'altra parte la turbina a gas ha li-miti di rendimento di altro genere. Latemperatura dei gas deve essere mante-nuta sufficientemente bassa per evitarela distruzione delle palette della turbi-na: di solito non si superano i 1100 °C.Nei motori a pistoni la temperatura piùelevata che si genera nella camera dicombustione si mantiene solo per breviperiodi, quindi è possibile superare dimolto la temperatura massima tollera-bile dal materiale. Le massime tempe-rature istantanee raggiunte in un nor-male motore alternativo sono dell'ordi-ne dei 2500 °C. Il rendimento del mo-tore è strettamente correlato alla mas-

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Il motore Tschudi è uno dei motori rotativi « gatto e topo », cosi chiamati perché i stione e scarico. I pistoni A e C sono collegati a un rotore e colore) che hanno luogo tra A eBè ripetuta tra B e C, C e D,pistoni si rincorrono e si allontanano. In questo motore hanno luogo contemporaneamen- si muovono insieme a 180° l'uno dall'altro; anche i pistoni B e

D e A. Per non complicare i disegni sono state omesse le ro-

te, in diverse parti di una camera toroidale, le fasi di ammissione, compressione, combu- D sono collegati a un rotore. La sequenza delle vicende (in telle che si ingranano con le camme collegate all'albero motore.

CAMERA 2 CAMERA 3(COMPRESSIONE) (ACCENSIONE)

CAMERA 1(AMMISSIONE)

CAMERA 4(SCARICO)

GAS INESPANSIONE

Il motore Wankel utilizza un rotore a tre vertici eccentrico tore Tschudi, l'ammissione e lo scarico sono sempre aperti. Il ro. del ciclo Otto (ammissione, compressione, potenza e scarico). La sequenza delle fasi delrispetto all'asse; in questo motore la forma del rotore vincola tore divide la camera principale in tre camere minori: in ogni

ciclo Otto in ognuna delle camere è rappresentata in colore. L'ultima figura a destraquella della camera. Analogamente a quanto si verifica nel mo- istante si verificano contemporaneamente tre delle quattro fasi

mostra la disposizione degli ingranaggi che trasmettono la potenza all'albero motore.

AMMISSIONE SCARICO

MISCELAARIA-COMBUSTIBILE

ROTORE ECCENTRICO

AMMISSIONE COMPRESSIONE

GAS INESPANSIONE

POTENZA SCARICO

BORDO RIENTRANTE

ELEMENTI DI TENUTA

9144,0

/INGRANAGGIODELL'ALBERO

INGRANAGGIODEL ROTORE

CAMERA TROCOIDALE

ALBERO

NDELA

sima temperatura raggiunta durante ilciclo termodinamico : in una modernaturbina a gas per aereo il rendimento èintorno al 20 %; in un motore alter-nativo di alte prestazioni raggiunge il40 %. Questo rendimento, che è rela-tivamente alto, aiuta a rendersi contodel perché i motori alternativi continui-no a essere cosí diffusi.

Ciò che molti inventori hanno tentatodi ottenere è l'eliminazione dell'albe-

ro a gomiti, di basso rendimento, che èpresente nel motore alternativo, mante-nendo invece il vantaggio della non con-tinuità della temperatura massima pro-prio del motore tradizionale. Se si po-tesse ottenere tutto ciò si avrebbe unmotore ideale. Attualmente esistono 30o 40 di questi motori, tutti più o meno« ideali ». Essi si possono raggrupparein quattro grandi categorie : 1) motoridel tipo a gatto e topo » (o a forbice),che differiscono dai motori alternativiclassici soltanto per il fatto che i pisto-ni si muovono lungo un percorso cir-colare; 2) motori con rotore eccentrico,nei quali il movimento è trasmesso aun albero da un rotore eccentrico rispet-to all'albero; 3) motori a rotore multi-plo, che si basano sulla rotazione didue o più rotori; 4) motori a mono-blocco rotante, che conservano i pi-stoni alternativi, ma ottengono il motorotatorio per mezzo di ingranaggi inve-ce che per mezzo di manovella e albe-ro a gomiti.

Descriverò alcuni motori tra i piùinteressanti di ogni tipo. Il motore do-vuto all'inventore svizzero TraugottTschudi, che lo concepí nel 1927, è ti-pico della categoria « gatto e topo ».

di per il modo di operare è stato inven-tato da E. Kauertz. In questo motore ipistoni sono palette, sezioni di un ci-lindro circolare retto; un'altra differen-za consiste nel fatto che, poiché ungruppo di pistoni è collegato a un roto-re che si muove a una velocità angola-re costante, il moto del secondo gruppodi pistoni è controllato da un comples-so insieme di ingranaggi e manovelleche permette ai pistoni di accelerare erallentare. In questo modo il volumedelle camere tra i pistoni può variaresecondo un modo assegnato: quindi sipuò riprodurre il ciclo fondamentaledei motori a pistoni. Kauertz ha prova-to un prototipo che, funzionando tran-quillamente, riuscí a sviluppare 213 HPa 4000 giri al minuto. Anche qui, tutta-via, la variazione della velocità angolareche si ha nel secondo gruppo di pistonifa nascere forze d'inerzia, che sono as-sorbite dal complesso di ingranaggi emanovelle : a lungo andare ciò puòcreare problemi.

Il perché i motori di questo tipo ven-gano chiamati a forbice o a gatto e to-po si chiarisce quando si abbia bene inmente il quadro dei pistoni, che ora sirincorrono, ora si allontanano. Altrimotori di questo tipo risalgono a pro-getti di Hans Maier, T.C. Rayment eMelvin Rolsfmeyer (quest'ultimo hachiamato il suo motore Virmel, dal no-me di sua moglie, Virginia, e dal suo).I progetti differiscono essenzialmentenel sistema impiegato per ottenere l'ef-fetto gatto e topo. Disponendo di fondisufficienti per affrontare i prob!emimenzionati non sembrano sussistere ra-gioni perché uno o più di questi mo-tori non possano diventare competitivi

Nel motore Tschudi (si veda l'illustra-zione in alto) i pistoni sono sezioni ditoro e si muovono in un cilindro toroi-dale. Il cilindro contiene quattro pisto-ni che operano in coppia : i compo-nenti di ogni coppia si trovano semprea 180° tra loro, ma i pistoni di cop-pie diverse si trovano in posizioni rela-tive variabili. Questa variabilità è uti-lizzata per produrre il corrispondentedelle quattro corse del ciclo Otto. Sesi segue il movimento del pistone A(della coppia AC), e del pistone B (del-la coppia BD), si capisce perché il mo-tore Tschudi è chiamato del tipo « gat-to e topo ».

La fase di ammissione ha inizio conA e B vicini; mentre A resta fermo, Bcomincia ad allontanarsi, aspirandouna miscela fresca di aria e carburan-te. Poi il pistone B si ferma e A simuove verso B: in questa corsa haluogo la compressione. (L'energia perquesta fase di compressione viene dallacorsa di potenza, dovuta all'accensionedella miscela che si trova tra i pistoniC e D, che ha luogo contemporanea-mente.)

La miscela compressa tra A e B siè ora portata in una posizione dove puòaver luogo l'accensione. Il rotore col-legato al pistone A si blocca, permet-

tendo all'esplosione di allontanare B daA. Alla fine della corsa di potenza siblocca il rotore collegato a B, e A siavvicina di nuovo espellendo i gas com-busti attraverso un'apposita apertura.Alla fine della sequenza di queste quat-tro fasi i due pistoni hanno compiutoun giro nel cilindro toroidale e si ritro-vano nella posizione di partenza. Si no-ti che in ogni istante i quattro pistoniformano nel toro quattro camere : inogni istante quindi hanno luogo le quat-tro fasi del ciclo Otto.

Il movimento dei rotori, e quindi deipistoni, è controllato da due cammeche si appoggiano su cuscinetti collegati

con i rotori: questo complesso si disin-serisce quando si vuole fermare il ro-tore a cui è collegato. I carichi impul-sivi conseguenti alla partenza e allafermata dei rotori possono costituire unproblema ad alte velocità, sebbene sem-bri che Tschudi lo abbia già risolto inqualche modo in un suo prototipo. Ilproblema di costruire pistoni toroidalinon sembra oggi essere cosí grave co-me si pensava una volta. Sussistono tut-tavia ancora dei problemi, come la te-nuta e la lubrificazione: ma questi sonocaratteristici praticamente di tutti i mo-tori rotativi che illustrerò.

Un motore simile a quello di Tschu-

82

83

Il Renault-Rambler è un altro esempio di motore a rotore eccentrico. Differisce dalWankel per il fatto che ha valvole separate per l'ammissione e lo scarico e una candelain ognuna delle cavità della camera. In questo modo in ogni cavità ha luogo l'interociclo di ammissione, compressione, potenza e scarico. Le prime tre fasi avvengono tral'ingresso e l'uscita dalla cavità di uno dei lobi del motore, la quarta (lo scarico) è effet-tuata dal lobo successivo. Il calore è qui meglio distribuito che nel motore Wankel.

COMPRESSIONE

POTENZA SCARICO

ROTORE AMMISSIONE

ELEMENTIDI TENUTA

ALBERO

AMMISSIONE

AMM SSIONE

‘1/

CANDELA

CAMERA DI ESPANSIONE

Questo semplice motore a più rotori consiste di due rotori che si innestano l'uno nel-l'altro e si muovono in senso opposto. La miscela di aria e carburante non viene com.pressa nel motore, per cui il rendimento è basso. Il gas espandendosi fa muovere i rotoricome indicato in figura. I gas combusti sono espulsi da un'apertura sempre libera.

rispetto al motore alternativo tradizio-nale. Un motivo per continuare nellostudio e nello sviluppo di questi motoriè la loro possibilità di ottenere un ele-vato rendimento di combustione : ciòsignifica che i loro scarichi possonoprodurre un basso inquinamento atmo-sferico. Resta da dimostrare se, a que-sto riguardo, possano essere realizzati inmodo da risultare superiori ai motoriconvenzionali.

Il più importante esempio di motorea rotore eccentrico è costituito dal Wan-kel, che fino a oggi è anche il più per-fezionato fra i motori rotativi. Fonda-mentalmente il motore ha solo due par-ti principali in movimento : il rotore el'albero motore (si veda l'illustrazionein basso nelle due pagine precedenti).Il rotore, che ha tre vertici, si muo-ve in un certo senso all'interno di unacamera di forma particolare, il cui pro-filo si adatta alla forma del rotore ec-centrico. Sulla periferia della camera sitrovano le aperture per l'ammissione e

lo scarico. (In una versione del motorel'ammissione avviene tramite un'apertu-ra posta sul fianco, cosicché il flussodella miscela risulta parallelo all'assedel motore. Lo scopo di questa modifi-ca è di ridurre la sovrapposizione trala fase di ammissione e quella di scari-co del ciclo operativo, ottenendo cosíun'ammissione più breve e un minoreconsumo di carburante.)

Il rotore divide la camera in tre par-ti più piccole che sono l'analogo deicilindri nel motore a pistoni tradizio-nali. Gli eventi che hanno luogo in unacamera vengono ripetuti in sequenzanelle altre durante un giro completo delrotore. Se si considera la posizione delrotore allorché nella camera 1 sta esau-rendosi la fase di ammissione, si vedeche contemporaneamente nella camera2 sta avendo inizio la fase di combu-stione mentre nella 3 sta cominciandola fase di scarico.

Per aumentare il volume di ogni ca-mera ogni lato della corona del rotore

è incavato. Durante la fase di combu-stione ed espansione i gas incombustitendono a spostarsi ad alta velocità ver-so la zona opposta a quella in cui av-viene la combustione. La conseguenzadi ciò è che questo motore, a somi-glianza di quanto avviene nei motoritradizionali a pistoni, scarica incombu-sta parte della miscela : questo fatto,oltre a limitare le prestazioni del mo-tore, è causa di inquinamento atmosfe-rico. Si sta ora cercando di aumentarela turbolenza nella camera, in modo dafavorire il mescolamento tra gas com-busti e incombusti, migliorando cosí ilrendimento della combustione. Nei piùrecenti progetti della NSU tale rendi-mento è stato notevolmente aumentatodisponendo due candele nella cameradi combustione.

Imotori Wankel hanno mostrato nu-merose caratteristiche interessanti.

Anche allo stato attuale hanno per e-sempio prestazioni pari a quelle dei mo-tori tradizionali, e in qualche caso su-periori, per quanto riguarda la potenzaerogata e la potenza per unità di pesodel motore. Per aumentare la potenzasviluppata dal motore si può aumentareil numero delle unità rotore-camera col-legate allo stesso albero motore, otte-nendo cosí di accrescere le prestazionipiù in fretta del peso del motore. Nelcaso di motori tradizionali, per aumen-tare la potenza senza variare il numerodei cilindri è necessario aumentare ilvolume di questi, con il conseguenteaumento di dimensioni e peso.

Il rotore e l'albero motore di unWankel possono essere completamentebilanciati; poiché il rotore ruota in unsolo senso a velocità costante, non cisono praticamente vibrazioni e il rumo-re è ridotto. Analogamente ai motorigatto e topo le aperture di ammissionee scarico sono sempre aperte e il flus-so di gas che entra e che esce dal mo-tore è continuo. Ciò elimina le valvolee i problemi a esse connessi, dovuti alfatto che devono funzionare molte vol-te al secondo. In cambio di questa sem-plificazione, però, i progettisti devonoescogitare dei modi per impedire ai gasdi infiltrarsi da camera a camera. Sonostate realizzate tenute abbastanza effi-cienti usando molle e speciali metalliche mantengono una leggera pressionecontro la superficie della camera.

Le prove indicano che i motori Wan-kel possono funzionare con una vastagamma di carburanti senza « battere intesta a; i carburanti vanno dalla benzi-na normale a quella più scadente. Que-sti motori sono costituiti da cosí pocheparti che dovrebbero costare meno deimotori tradizionali.

Attualmente il Wankel, oltre a esse-

re montato su vetture NSU in Germa-nia e Toyo Kogyo (costruttore dellaMazda) in Giappone, è negli Stati Uni-ti sottoposto a esperimenti per essereimpiegato sugli autocarri e sulle barche.Un Wankel da 185 HP, usato comemotore primo in un impianto di produ-zione di energia elettrica, è risultatomeno pesante e più conveniente, dalpunto di vista del consumo di carburan-te, di un Diesel e di una turbina a gascon cui era stato posto a confronto. Èprevedibile che piccoli Wankel potran-no essere impiegati per falciatrici e se-ghe a nastro. Questo ampio spettro diapplicazioni è dovuto al fatto che iWankel possono essere progettati inun'insolita gamma di dimensioni. LaNSU sta studiando motori con potenzeche vanno da 3 a 800 HP.

Un altro motore a rotore eccentrico,concettualmente simile al Wankel, è at-tualmente in fase di sviluppo alla Re-nault e alla American Motors Corpo-ration; qualche volta questo motore èchiamato Renault-Rambler. Il rotore haquattro lobi e ruota in una camera acinque lobi (si veda l'illustrazione nellapagina a fronte). Quando un lobo entrain una cavità, vi comprime la miscela diaria e di carburante. Ogni cavità è dota-ta di una candela e di due valvole, unaper l'ammissione e una per lo scarico;la presenza delle valvole rende questomotore più complicato del Wankel, mala tenuta fra le camere è più semplice,in quanto ogni cavità funziona da ca-mera di combustione, e il calore è me-glio distribuito che nel Wankel, dove lacombustione avviene sempre nella stes-sa zona della camera.

Il motore Wankel ha stimolato l'in-venzione di diversi motori dello stessotipo. Il motore Jernaes, per esempio, as-somiglia al Wankel se non fosse peril fatto che non ha ingranaggi interni:il motore è invece connesso a tre pla-netari che lavorano su un ingranaggiocalettato sull'asse motore. Il motoreFerro segue strettamente i principi delWankel, salvo il fatto che un com-plicato dispositivo interno sostituiscel'albero eccentrico del Wankel. Il mo-tore Geiger ha un rotore costituito datre scarpe che operano su un profiloellittico, invece che su un profilo comequello del Wankel.

La Isuzu, una ditta giapponese, harealizzato un progetto ispirato al Re-nault-Rambler, dove però il rotore hasolo due lobi (invece di quattro) e lacamera solo tre (invece di cinque). Al-tri progetti tentano il caso di tre lobiin una camera di quattro lobi. Si puòfacilmente concludere che i motori arotore eccentrico hanno ormai superatola fase sperimentale. La loro essenzialesemplicità li dovrebbe rendere seri con-

correnti dei motori a pistoni in un'am-pia serie di impieghi.

Il terzo tipo di motore non convenzio-nale che descriverò è quello con ro-

tori multipli. Questi motori utilizzanosemplici moti rotatori senza collegamen-ti eccentrici e camere di forma strana(si veda la figura qui sotto). In un moto-re di questo tipo la miscela di aria ecarburante entra nella camera di com-bustione attraverso valvole di tipo qual-siasi. Non c'è compressione alcuna : lamiscela si accende e brucia nella came-ra di combustione dove il gas incande-scente si espande, spingendo i due ro-tori che si ingranano reciprocamente.Il gas resta imprigionato tra i rotori ele pareti della camera finché alla finegiunge a uno scarico aperto.

I problemi maggiori di questo gene-

re di motore sono di due tipi: il bas-so rendimento conseguente all'assenzadella fase di compressione e l'enormedifficoltà di ottenere una buona tenutatra i cilindri. Una valutazione teoricadel rendimento termico del motore adue rotori dà appena un valore del4 %; malgrado ciò ci sono molti esem-pi di motori di questo tipo. Uno di que-sti, il motore Unsin, impiega due rotoricircolari, uno dei quali possiede un uni-co dente di ingranaggio su cui agiscela pressione del gas mentre l'altro èdotato di una cavità in cui si inserisceil dente. I due rotori sono costantemen-te in contatto e in un piccolo prototipola tenuta si è rivelata soddisfacente.L'inventore consiglia di prevedere unacerta compressione prima dell'ammis-sione nel caso di motori più grandi.

L'ultimo dei quattro tipi di motori

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AMMISSIONEROTELLE CANDELA COMPRESSIONE

COMPRESSIONE

MISSIONE

MONOBLOCCO

GUIDAPISTONI COMBUSTIONE

Meraviglie dell'ingegnodi altri tempi

Meravigliedell'ingegneria d'oggi

RIV-SKF OFFICINE DI VILLAR PEROSA S.p.A.

Il motore Mercer è uno dei numerosi progetti insoliti in cuiruota tutto il monoblocco. Due pistoni lavorano in un solocilindro. Collegate ai pistoni vi sono due rotelle che si muo-vono su una traccia fissa formata da due archi di cerchio. Quali-do i pistoni sono spinti ad allontanarsi dalla combustione dellamiscela, le rotelle agiscono sulla guida e obbligano il mono-blocco a ruotare. Questo movimento dei pistoni comprime la

nuova miscela che è stata immessa dietro i pistoni stessi. Quan-do i pistoni hanno raggiunto la massima distanza tra loro siscoprono le aperture di scarico attraverso le quali escono i gascombusti. L'espulsione è agevolata dalla immissione della nuo-va miscela che proviene dalla zona che sta dietro i pistoni,dove è stata compressa. Poi i pistoni si avvicinano di nuovo perricomprimere ulteriormente la miscela prima della combustione.

/ GUIDA

MONOBLOCCO

(

ROTELLA

COMPRESSIONE POTENZA SCARICOAMMISSIONE

SCARICO TUBO DI MANDATA

TUBO DI MANDATA

problema, in quanto è difficile raffred-dare i pistoni con una disposizione diquesto tipo. D'altra parte il moto alter-nativo dei pistoni si converte diretta-mente in moto rotatorio, a differenzadi quanto accade con il sistema biella--manovella del motore a pistoni tradi-zionale. In più non è necessario il vo-lano, in quanto l'intero blocco rotanteha un sufficiente momento di inerzia.

Il motore Selwood è simile, eccettoche due pistoni curvi contrapposti simuovono su un profilo toroidale. Loschema ricorda in qualche modo il mo-tore Tschudi « gatto e topo », solo chequi i pistoni corrono soltanto per 300lungo il profiio toroidale. Questo motocostringe l'intero monoblocco a ruota-re. Il motore Leath ha un rotore qua-drato con quattro pistoni disposti a 90°,a ognuno dei quali è collegata una ro-

tella : come nel motore Mercer il motoalternativo dei pistoni obbliga le rotellea muoversi su un profilo particolare equindi il monoblocco a ruotare. Il mo-tore Porsche ha un monoblocco a cro-ce a quattro cilindri, e anche qui i pi-stoni sono collegati a rotelle. In questocaso la corsa che eroga potenza è quel-la di avvicinamento. Il motore Rajaka-runa ha una camera di combustione icui lati sono collegati tra loro a cernie-ra (si veda la figura in basso in questedue pagine). Le variazioni di volumehanno luogo in seguito alla deformazio-ne della camera a quattro lati causatadalla rotazione dell'alloggiamento ester-no che contiene una guida dentro cuisono forzate le cerniere. I problemi chesi porranno con questo motore riguar-dano il raffreddamento, la lubrificazio-ne e l'usura delle cerniere e della guida.

Sebbene i quattro gruppi di motori ro-tativi che ho descritto non coprano

affatto l'intera gamma di motori esisten-te, la grande maggioranza dei motorirotativi rientrano in questi. Molti deimotori introducono piccole modificheai progetti originari, in alcuni le varia-zioni sono radicali, sebbene non intro-ducano necessariamente dei migliora-menti rispetto ai prototipi già esistenti.Si ha tuttavia la sensazione che alcuni diquesti motori, purché sufficientementesviluppati, possano costituire un passoin avanti rispetto agli attuali motori al-ternativi. Il motore Wankel ha già di-mostrato per molti versi l'esattezza diquesta aspettativa. La frase chiave è« purché sufficientemente sviluppati ».Poiché pochi tra gli inventori hanno perloro conto risorse finanziarie adeguate,essi sono obbligati a trasformarsi invenditori, con la speranza di convince-re gli altri a pagare le alte spese neces-sarie per dimostrare la superiorità e laversatilità dei loro motori.

ma obbligano il motore a ruotare se.guendo le quattro fasi del ciclo Otto.

rotativi comprende alcune soluzioni ete-rogenee piuttosto curiose : si conservail moto alternativo dei pistoni, ma lo sicombina con la rotazione di tutto ilmonoblocco. Un motore di questo tipoè il Mercer (si veda la figura qui sopra),in cui due pistoni contrapposti lavoranonello stesso cilindro. A ognuno dei duepistoni sono attaccate due rotelle che simuovono su un profilo formato da duearchi di cerchio. Quando i pistoni sitrovano nella posizione in cui sono piùvicini tra loro, le aperture di ammissio-ne alle due camere dietro i pistoni so-no scoperte e da queste entra miscelafresca. A questo punto la miscela chesi trova tra i pistoni è soggetta allamassima compressione e scocca la scin-tilla : in seguito alla combustione i duepistoni si allontanano comprimendo ilgas che si trova dietro di loro. Ma il

movimento dei pistoni causa quello del-le rotelle, che sono obbligate a seguireil profilo circolare, ciò che porta allarotazione di tutto il monoblocco. Quan-do i pistoni hanno terminato la corsadi allontanamento, risultano scoperte leaperture di scarico attraverso le qualiescono i gas combusti. Contemporanea-mente, la nuova miscela, che si trovacompressa dietro i pistoni, è lasciata af-fluire nella zona tra i due pistoni peressere di nuovo sottoposta alle vicendedi compressione e combustione causatedalla continua rotazione del blocco.

Senza dubbio parte della miscela fre-sca si perde insieme ai gas di scaricodurante il processo di trasferimento,inoltre gli sforzi sul complesso di ro-telle e sul cilindro sono piuttosto ele-vati e si creano difficoltà di progetto; ilraffreddamento costituisce poi un altro

Nel motore Rajakaruna c'è una camera di combustione i cui della sezione varia da un quadrato a un rombo e poi ancora4 lati sono collegati a cerniera tra loro, in modo che la forma a un quadrato, secondo le fasi del ciclo. I mutamenti di for.

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