Mazda: 6 nuovi brevetti mostrano un Wankel sportivo con due rotori
Abbiamo scoperto che Mazda ha depositato sei nuovi brevetti presso l’ufficio brevetti giapponese, tutti pubblicati all’inizio di giugno 2023, che descrivono in dettaglio nuovi progetti per un motore rotativo Wankel a due rotori. Il numero di rotori è importante in questo caso, poiché due rotori implicano un vero e proprio motore che guida le ruote piuttosto che il design a rotore singolo come range extender che abbiamo ritrovato nell’ibrida plug-in MX-30 e-Skyactiv R-EV.
Ciò indica che Mazda non ha rinunciato, in un futuro non troppo lontano, a realizzare un successore delle sportive rotative RX-7 e RX-8, confermando le precedenti affermazioni secondo cui il Wankel è parte integrante del patrimonio del marchio e che Mazda vorrebbe mantenerlo in vita. Tre dei sei brevetti (che possono essere letti qui, qui e qui) si riferiscono specificamente al design dei rotori stessi.
Come cambia il motore rotativo di Mazda
L’obiettivo di questi brevetti è “migliorare l’efficienza del carburante di un motore rotativo”, secondo quanto riportato sui brevetti, rettificando uno dei grandi problemi del motore rotativo, necessario per renderlo nuovamente utilizzabile per la produzione in massa. A tal fine, ciascuna superficie esterna del rotore nei nuovi design deve avere un ritaglio incassato (ogni brevetto mostra un diverso design del ritaglio), con lunghezza, larghezza e profondità variabili rispetto alla loro concavità.
Questi ritagli alterano le dimensioni e la forma della camera di combustione, che si “crea” quando il rotore oscilla oltre i plenum di aspirazione dell’aria e di iniezione del carburante e fino al punto in cui la candela avvia il processo di accensione. A sua volta, la geometria della camera di combustione influisce sulla fasatura dell’accensione, in quanto la forma favorirà la crescita della fiamma, che secondo Mazda, rende possibile “ridurre l’anticipo dell’accensione e il periodo di ritardo dell’accensione, oltre a migliorare l’efficienza facendo avanzare il baricentro della combustione”.
Le forme di questi incavi nel rotore non solo accelererebbero la crescita della fiamma, ma la controllerebbero anche, oltre a garantire una combustione completa prima che il rotore passi alla sua fase di scarico, impedendo la generazione di ulteriore calore e rumore insieme a una combustione incompleta. Il segreto è che la rientranza nella superficie curva attenua un difetto di progettazione intrinseco del motore rotativo Wankel: questa superficie restringe efficacemente la camera di combustione quando raggiunge il punto morto superiore (PMS) della corsa che porta all’accensione. In questo modo, la miscela aria-benzina mantiene la fluidità e brucia in modo più pulito, riducendo le perdite, che era un altro problema che impediva l’uso del Wankel in una nuova auto sportiva.
Arriva l’EGR sul motore rotativo
Invece di avere solo un incavo rettangolare, Mazda propone un incavo più ampio e profondo al centro del rotore, mentre i bordi anteriore e posteriore hanno un incavo più stretto e meno profondo. Questi consentirebbero una depressurizzazione e una ripressurizzazione della miscela aria-benzina, rispettivamente diminuendo e aumentando l’accendibilità del carburante, nello stesso modo in cui un elevato rapporto di compressione rende il carburante più incline all’autoaccensione.
Regolando la pressurizzazione della miscela aria-carburante durante la fase di combustione, il processo di combustione può essere smussato, determinando un singolo evento di combustione piuttosto che una combustione a due stadi, che genera calore in eccesso, gas e combustibile di scarto.
Con diverse forme e profondità di questi incavi, Mazda può modificare attivamente la fasatura dell’accensione senza ostacolare il processo di combustione, tutto grazie agli angoli con cui il rotore sarà rivolto verso la candela e l’alloggiamento esterno della camera di combustione. Il secondo trio di brevetti si concentra meno sui rotori e più sulla struttura della presa d’aria del motore rotativo.
A differenza dei tre brevetti che descrivono in dettaglio le variazioni della stessa invenzione discusse sopra, tuttavia, ciascuno di questi brevetti relativi all’aspirazione si rivolge a qualcosa di diverso: EGR, o ricircolo dei gas di scarico, e come il sistema EGR può aiutare a sopprimere le vibrazioni. I tre brevetti menzionano specificamente un motore a rotore singolo, ma possono probabilmente essere applicati anche con soluzioni a doppio rotore, e i brevetti sopra menzionati si riferiscono tutti all’EGR possibile con il nuovo design del rotore.
Il primo brevetto descrive in dettaglio una struttura di aspirazione in grado di miscelare l’aria aspirata con questi gas di scarico. La struttura di aspirazione comprende un collettore di aspirazione, valvola a farfalla e una valvola EGR, il cui design ha lo scopo di miscelare efficacemente i gas di aspirazione e quella piccola parte dei gas ricircolati dallo scarico prima della loro introduzione nella camera di combustione.
Il secondo e il terzo brevetto su questo argomento riguardano la struttura nel complesso, descrivendo in dettaglio come si attacca al motore, e in particolare la costruzione dei condotti per l’EGR. In particolare, quanto sia efficiente nel sopprimere le vibrazioni del collettore di aspirazione, uniformando il flusso d’aria e riducendo l’NVH. Sebbene questi ultimi tre brevetti non siano poi così interessanti, i primi tre lo sono per una serie di motivi. Sembra che Mazda stia cercando di trovare soluzioni per risolvere i problemi noti del Wankel, specialmente per quanto riguarda le loro elevate emissioni e la sete di carburante.
Negli ultimi anni Mazda ha depositato dozzine di brevetti per vari aspetti di un’auto a motore rotativo, dai diagrammi del telaio che descrivono in dettaglio le auto sportive a tre rotori a vari miglioramenti per il motore rotativo stesso. I rappresentanti dell’azienda avevano anche confermato che stavano cercando di rendere un nuovo motore rotativo conforme alle emissioni. Se Mazda è in grado di portare l’efficienza di un motore rotativo al punto da poter soddisfare gli obiettivi globali di emissione migliorando al contempo l’erogazione di potenza e il risparmio di carburante, allora il sogno di un’auto sportiva Mazda con motore rotativo è ancora vivo.
