Mazda: fasatura variabile delle valvole su un motore rotativo? Spunta un brevetto curioso

Mazda ha già confermato di voler usare un motore rotativo di tipo Wankel come range extender per il crossover elettrico MX-30. Tuttavia il sito automobilistico CarBuzz fa sapere di aver scoperto dei dettagli unici sulle caratteristiche di questo motore rotativo compatto attraverso i depositi di brevetto presso l’Ufficio brevetti e marchi degli Stati Uniti (USPTO).

Non solo il brevetto afferma esplicitamente che l’uso previsto è come range extender in un veicolo elettrico, ma mostra anche alcune tecniche molto insolite con cui Mazda mira a ottenere una maggiore efficienza. Nello specifico, Mazda avrebbe reinventato il concetto di fasatura variabile delle valvole per un range extender rotativo, sebbene il modo in cui è stato fatto sarà la cosa più confusa che vedrete per i prossimi anni, probabilmente.

L’idea di Mazda: che cos’è il Range Extender

I range extender sono un’idea abbastanza comune nello sviluppo delle auto a trazione elettrica (occhio, abbiamo detto trazione, non propulsione elettrica: parliamo quindi di quelle auto ibride con trazione esclusivamente elettrica). Quella dei range extender è una soluzione utile nei veicoli elettrificati con batterie relativamente piccole, come l’MX-30 e consiste nell’utilizzare un motore a combustione interna per ricaricare le batterie. Ti stai chiedendo qual è il vantaggio di usare questa soluzione? La risposta è presto data: avere un motore endotermico non collegato alle ruote, ma acceso solo per generare elettricità consente di far funzionare il propulsore nei punti di massimo rendimento in modo da massimizzare le prestazioni e ridurre il consumo specifico. L’idea alla base del rotativo di Mazda è un motore a rotore singolo particolarmente compatto e leggero.

Secondo il brevetto, il primo passo verso l’ottimizzazione dell’efficienza del nuovo rotore consiste nell’impiegare una disposizione a doppia porta di aspirazione. La punta del rotore supera prima la porta primaria prima di avanzare e passare per la porta secondaria nella sua rotazione. La porta secondaria prolunga la “corsa di aspirazione”, consentendo di far entrare più aria nella camera di combustione in situazioni in cui è richiesta un’elevata potenza.

Tuttavia, anche la porta secondaria interferisce con l’efficienza a basse velocità, quindi Mazda ha aggiunto una valvola a farfalla per chiuderla in condizioni di basso carico. Il principio di funzionamento ha lo stesso effetto adoperato con la fasatura delle valvole su un motore tradizionale a pistoni e migliora l’efficienza del riempimento. Ricordiamoci che il sistema di fasatura valvole serve a poter cambiare l’apertura delle valvole in base al carico richiesto. Usare la valvola a farfalla per parzializzare i carichi fa ridurre di molto il rendimento (provocando un incremento notevole dei consumi), e per questo motivo si preferisce ridurre il carico agendo sull’alzata e sul tempismo delle valvole. Finora è tutto chiaro? Bene. Ora arriva la parte più complessa e confusionaria.

Come funzionerebbe la fasatura variabile su un rotativo

La cosa davvero interessante del sistema di controllo del range extender è l’aggiunta di un motore elettrico per assistere il motore rotativo. Azionato dalla batteria di trazione ad alta tensione attraverso il proprio inverter, il motore di assistenza può applicare una coppia positiva o negativa all’albero di uscita del motore rotativo durante la corsa di aspirazione, accelerando momentaneamente il rotore o rallentandone la rotazione per ottimizzare la carica di aspirazione ingresso nella camera di combustione.

Ciò prolunga o accorcia efficacemente la corsa di aspirazione, senza i tradizionali meccanismi VVT, che secondo Mazda non possono essere adeguatamente realizzati con un motore rotativo di questo tipo. Ovviamente questi impulsi introdurranno strane oscillazioni al rotore del motore, ma, poiché il motore rotativo serve solo a generare elettricità e non è collegato alle ruote motrici, queste variazioni di velocità non dovrebbero essere percepibili durante la guida, e la velocità media del motore rimane più o meno costante.

Molto più che adattare il motore rotativo per utilizzarlo come range extender, Mazda ha essenzialmente aggiunto la fasatura variabile delle camme a un motore senza camme. Nel corso degli anni sono state condotte molte ricerche nel tentativo di ripulire e migliorare l’efficienza dell’elemento rotante, ed è chiaro che molte di quelle ricerche sono state applicate a questa versione del range extender.

Il concetto ci sembra controintuitivo poiché è come se si volesse ostacolare lo slancio di un motore rotativo, che è notoriamente uno dei suoi vantaggi rispetto a un motore con movimento alternativo. Soprattutto se si considera che una tecnologia come il sistema Koenigsegg Freevalve potrebbe essere applicata in modo simile per creare una fasatura variabile delle valvole con ancora più opzioni di funzionamento senza influire sull’azione di base del rotante.

Resta da vedere quanto bene funzionerà nella pratica, ma la dedizione di Mazda a questo tipo di motore non può che essere ammirata, poiché è improbabile che gli acquirenti di veicoli elettrici con autonomia estesa si preoccupino del tipo di motore in uso.