Questo motore a scoppio aiuterà le auto elettriche

SOLO PISTONI - Prendiamo un motore a scoppio e togliamo albero motore, bielle, valvole, albero a camme, testata: cosa rimane? I pistoni e infatti questo rivoluzionario motore proposto dalla spagnola INNengine di pistoni ne ha ben 8. L’e-REX è però molto lontano da un ruggente V8, Smal o Big Block che sia: i pistoni sono tanti perché manca la testata e quindi la compressione della miscela aria-carburante avviene nello spazio fra un pistone e il suo omologo. Si tratta quindi di un design a pistoni contrapposti, nel quale i pistoni quando si allontanano aspirano il mix aria-benzina mentre durante l’avvicinamento operano la compressione: in pratica la camera di scoppio è lo spazio fra due pistoni opposti e non c’è quindi necessità della testata. I pistoni, insomma,  si muovono quindi del consueto moto alternato: come si ottiene il moto rotatorio in assenza dell’albero motore e delle bielle?

MAXI-CAMMA AL LAVORO - I pistoni hanno il mantello allungato che termina con un rullo che, a sua volta, preme su delle piastre con una forma ondulata: è una sorta di grande camma radiale invece che assiale, come sono quelle degli alberi della distribuzione. Essa trasforma quindi il moto rettilineo alternato dei pistoni in uno rotatorio, che è proprio quello che serve per azionare ruote o generatori. INNengine ha inoltre concepito (e brevettato) il sistema albero più camme in modo che le stesse possano avvicinarsi o allontanarsi di pochi mm, ruotando inoltre fra loro fino a 12,8°,variando così la “fase”. In questo modo si riesce a variare il rapporto di compressione - camme più vicine equivalgono a pistoni che si avvicinano di più fra di loro al punto morto superiore - permettendo di ottenere alti rendimenti in presenza di condizioni e carburanti diversi.

MA ALLORA, QUANTI TEMPI CI SONO? - Più d’uno starà pensando: “Se non ci sono le valvole allora è un 2 tempi” e in effetti tecnicamente l’e-REX segue questo schema. Considerando ogni coppia di pistoni vediamo che quando essi si allontanano dopo lo scoppio contemporaneamente avviene anche l’aspirazione di aria mentre quando si avvicinano c'è la compressione/combustione. Nei classici motori a 4 tempi le fasi di aspirazione, compressione, combustione e scarico avvengono separatamente in 2 giri dell’albero motore. Questi motori della INNengine , come ogni 2 tempi “normale” (esistono infatti grandi 2 tempi con la valvola di aspirazione), non hanno le valvole e l'aspirazione e lo scarico avvengono tramite le “luci”, aperture praticate nelle pareti dei cilindri e che vengono aperte e chiuse dal movimento di pistoni. Quando il pistone scende durante la fase di espansione apre la luce di scarico: i gas caldi escono allora velocemente creando un effetto risucchio che fa entrare aria pulita attraverso le luci di aspirazione. Quando il pistone risale chiude le luci, dando così inizio alla compressione: a questo punto si inietta il carburante e la miscela così ottenuta si accende con la classica candela.

PULITO NONOSTANTE LO SCHEMA - Notiamo che la lubrificazione è separata (non è quindi necessaria la miscela benzina-olio) e quindi i motori INNengine sono “puliti” come un 4 tempi dato che si evita la combustione di olio e l’uscita di carburante non bruciato dalla luce di scarico:  l’iniezione avviene infatti quando le luci sono chiuse. Abbiamo quindi le normali emissioni dei motori a scoppio e quindi l'uso del catalizzatore e forse del filtro antiparticolato (come già si vede nei motori turbobenzina a iniezione diretta) e di sistemi per l’abbattimento degli ossidi di azoto. Se il rendimento sarà alto come promesso questi motori dovrebbero consumare poco rispetto alla potenza erogata e quindi non emettere troppa CO2. Da INNengine fanno sapere che il motore può funzionare anche a GPL e si sta studiando la versione a idrogeno, che eliminerebbe qualsiasi emissione di composti del carbonio, mantenendo solo gli NOx.

PRO E CONTRO - Questo design piuttosto promettente ha un'altra densità di potenza, dato che ogni giro dell'albero motore si hanno due scoppi: sembra che l'e-REX da 500 cc produca 126 CV nella versione dimostrativa montata su una Mazda MX-5 Miata in metà dello spazio occupato dal motore 1.8 di serie. La configurazione scelta è molto razionale rispetto ad altre soluzioni a pistoni contrapposti: durante la seconda guerra mondiale si era arrivati a motori per la Marina con tre alberi motore collegati con ingranaggi, per un ingombro e una complessità quasi ingestibili. Il motore spagnolo è molto più compatto e semplice vista l'assenza di un gran numero di organi quali gli alberi motore e tutta la trasmissione di collegamento, a tutto vantaggio di leggerezza, semplicità ed economicità di produzione.

Ovviamente qualche punto debole c'è: la coppia per esempio non è probabilmente molto alta (l’unità sulla Miata aveva il turbo) perché manca il braccio di leva delle manovelle dell'albero motore classico. Le camme rotanti sono probabilmente abbastanza pesanti, così come i pistoni con il rullo, e questo limita sia la propensione alle rapide variazioni di regime sia il regime massimo. Non è un caso infatti che INNengine indichi come impieghi di elezione quella di range extender per veicoli elettrici (che potrebbero usare batterie meno capaci e pesanti, sufficienti per l’impiego cittadino e caricate da questo motore per i viaggi più lunghi), nel settore aeronautico o nautico, tutti settori nei quali il regime di funzionamento è abbastanza costante.

Le versioni già a punto sono l’e-REX della Mazda MX-5 (per il quale si sta studiando la versione Euro 7) e il REX-B, raffreddato ad aria e dedicato all’aviazione leggera, droni, deltaplani e ultraleggeri, che attualmente usano piccoli motori a 2 tempi. Il Rex-B a carburatori ha 4 cilindri e sviluppa 21,5 CV a 6.000 giri ma sono allo studio versioni di cilindrata doppia e alimentate a iniezione.