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Motore rotativo: perché il motore rotativo Wankel è il migliore per l'idrogeno?

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Tradotto con l'aiuto dell'intelligenza artificiale dal nostro articolo originale (fonte: autoride.io)

Il motore rotativo Wankel probabilmente non introduce, ma insomma è un tipo di motore a combustione con un pistone rotante che converte la pressione in moto rotatorio. Il ciclo a quattro tempi si svolge tra il guscio interno di forma ovale e il pistone rotante, che è triangolare.

Il design di questo motore ha i suoi vantaggi: la macchina è compatta, più semplice da costruire (meno parti mobili) e può sviluppare una grande potenza per il suo peso. Nonostante ciò, a differenza di Mazda, nessun'altra casa automobilistica si dedica allo sviluppo dei motori.

Sommario

Questo perché, nonostante i citati vantaggi, il motore ha i suoi difetti, piuttosto significativi nel caso delle autovetture. Tuttavia, questi svantaggi potrebbero essere eliminati nel caso del combustibile a idrogeno.

Svantaggi di un motore rotativo

Il motore rotativo Wankel non è attualmente utilizzato nella produzione di massa a causa dei suoi principali svantaggi e, sebbene molti abbiano a lungo seppellito questo motore, Mazda non vuole rinunciarvi.

Tuttavia, per quanto riguarda gli svantaggi, il più fondamentale include la combustione inefficiente del carburante rispetto a un classico motore a pistoni e la combustione dell'olio motore, che porta a emissioni elevate.

RX-8 alimentato sia a benzina che a idrogeno

Sebbene Mazda attualmente non produca auto dotate di motore rotativo, il carburante a idrogeno potrebbe cambiare la situazione. Mazda ha iniziato a sperimentare la combinazione di motore rotativo e idrogeno negli anni '90. Nel 2003 è riuscita persino a produrre il cosiddetto RX-8 dual-fuel.

Questa edizione speciale RX-8 è stata in grado di cambiare il carburante dalla benzina all'idrogeno e viceversa durante il suo funzionamento. Chissà, forse guida ancora sulle strade giapponesi, perché è stata venduta in Giappone nel 2006.

Perché l'idrogeno e un motore rotativo?

Jason Fenske di Engineering Explained (un noto canale YouTube) ha recentemente pubblicato un video in cui spiega in dettaglio cosa succede in un motore Wankel alimentato a idrogeno. Per illustrare, ha utilizzato un motore rotativo stampato da una stampante 3D. Puoi guardare l'intero video qui:

Per quanto riguarda il motore rotativo Wankel, alimentato sia a benzina che a idrogeno, la sua costruzione è essenzialmente la stessa, con l'aggiunta di un iniettore che inietta l'idrogeno direttamente nella camera di combustione e anche di un iniettore nel collettore di aspirazione per una pre- miscela preparata.

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Il vantaggio di un motore rotativo rispetto a un classico motore a pistoni è il fatto che un motore rotativo ha più tempo per preparare la miscela (ciclo di aspirazione). Per quanto riguarda la miscela stessa, utilizzando l'idrogeno combustibile, è molto più semplice preparare una miscela di carburante e aria, poiché l'idrogeno ha una dispersione molto migliore rispetto alla benzina. L'idrogeno è anche più infiammabile: è molto più facile da accendere rispetto alla benzina.

Una più facile accensione della miscela è un enorme vantaggio

Tuttavia, il vantaggio di una più facile accensione dell'idrogeno potrebbe diventare uno svantaggio nel caso dei classici motori a combustione a pistoni a causa dell'accensione prematura della miscela.

Il ciclo di combustione nei motori rotativi avviene in 3 camere, e la camera in cui avviene l'aspirazione dell'aria e del carburante è separata dalla camera in cui avviene la compressione e l'accensione della miscela. Grazie a ciò, la camera di aspirazione della miscela è più fredda e ci sono meno possibilità che la miscela si accenda prematuramente.

L'utilizzo dell'idrogeno in un motore rotativo risolve anche il problema della combustione inefficiente della miscela, grazie alle proprietà dell'idrogeno stesso. L'idrogeno può bruciare anche in uno spazio più ristretto rispetto alla benzina, grazie al quale il motore rotativo brucia più miscela rispetto alla benzina ed emette meno emissioni contemporaneamente.

Quando si tratta di emissioni, un'auto alimentata esclusivamente a idrogeno non produce emissioni di carbonio. D'altra parte, produce ossidi di azoto a causa dell'elevata temperatura generata durante la combustione della miscela. Tuttavia, Mazda può influenzare queste emissioni regolando la miscela: la miscela conterrà meno idrogeno, riducendo la temperatura e, allo stesso tempo, le emissioni di ossidi di azoto.

Conclusione

Il motore rotativo se la cava relativamente bene con l'idrogeno, ma il netto svantaggio è la breve autonomia. Ecco perché una combinazione con la benzina. Mazda potrebbe prevedere di utilizzare il motore rotativo nei modelli ibridi, principalmente per estendere la gamma di auto elettriche.