1990.
Si deve partire da quest'anno per parlare di uno dei miti contemporanei dell'automobilismo.
Nel lontano 1990 Mazda portò al debutto quella che sarebbe diventata negli anni a seguire uno dei miti assoluti per gli appassionati di endurance: la 787B.
Come molti già sapranno, la 787B vincerà la 24 ore di Le Mans l'anno successivo diventando di fatto l'unica vettura equipaggiata con un propulsore Wankel a vincere questa gara leggendaria.
Sarebbe abbastanza ripetitivo parlare della 787B, quindi oggi leggerete del cuore pulsante di questa vera e propria leggenda a quattro ruote: il Mazda R26B.
Il Mazda R26B era un propulsore con architettura a 4 rotori che riprendeva dai propulsori che equipaggiavano le vetture Mazda dalle caratteristiche più sportive rispettivamente il volume della singola camera di combustione(654 cm3) e la configurazione trocoidale della camera di combustione stessa.
I rotori erano stati progettati per avere un rapporto di compressione di 10:1 e costruiti secondo la tecnica di fusione di precisione a cera persa, per ridurre la massa del sistema rotante.
Inoltre lo stesso rotore (insieme alle pareti esterne della camera) ha le superfici rivestite in materiale composito Cermet (composito ceramico-metallico).
Gli apex seal, invece, erano composti di materiale ceramico a due pezzi, per garantire una migliore tenuta di questi ultimi durante l'esercizio del propulsore.
Per quanto riguarda l'aspirazione, Mazda sviluppò un collettore d'aspirazione di tipo telescopico, unico nel suo genere.
La risposta del motore agli input del pedale destro era a dir poco fulminea, grazie alla grande efficienza dovuta al peripheral porting e grazie alla particolare tecnologia a valvola scorrevole dell'acceleratore che ottimizzava i tempi di risposta del motore quando il pedale dell'acceleratore veniva premuto a fondo.
Un motore così tecnologicamente avanzato era dotato di una serie di sistemi di controllo che tenevano sott'occhio i parametri relativi a:
Si deve partire da quest'anno per parlare di uno dei miti contemporanei dell'automobilismo.
Nel lontano 1990 Mazda portò al debutto quella che sarebbe diventata negli anni a seguire uno dei miti assoluti per gli appassionati di endurance: la 787B.
Come molti già sapranno, la 787B vincerà la 24 ore di Le Mans l'anno successivo diventando di fatto l'unica vettura equipaggiata con un propulsore Wankel a vincere questa gara leggendaria.
Sarebbe abbastanza ripetitivo parlare della 787B, quindi oggi leggerete del cuore pulsante di questa vera e propria leggenda a quattro ruote: il Mazda R26B.
Il Mazda R26B era un propulsore con architettura a 4 rotori che riprendeva dai propulsori che equipaggiavano le vetture Mazda dalle caratteristiche più sportive rispettivamente il volume della singola camera di combustione(654 cm3) e la configurazione trocoidale della camera di combustione stessa.
I rotori erano stati progettati per avere un rapporto di compressione di 10:1 e costruiti secondo la tecnica di fusione di precisione a cera persa, per ridurre la massa del sistema rotante.
Inoltre lo stesso rotore (insieme alle pareti esterne della camera) ha le superfici rivestite in materiale composito Cermet (composito ceramico-metallico).
Gli apex seal, invece, erano composti di materiale ceramico a due pezzi, per garantire una migliore tenuta di questi ultimi durante l'esercizio del propulsore.
Per quanto riguarda l'aspirazione, Mazda sviluppò un collettore d'aspirazione di tipo telescopico, unico nel suo genere.
La risposta del motore agli input del pedale destro era a dir poco fulminea, grazie alla grande efficienza dovuta al peripheral porting e grazie alla particolare tecnologia a valvola scorrevole dell'acceleratore che ottimizzava i tempi di risposta del motore quando il pedale dell'acceleratore veniva premuto a fondo.
Un motore così tecnologicamente avanzato era dotato di una serie di sistemi di controllo che tenevano sott'occhio i parametri relativi a:
- Volume di benzina iniettata
- Tempi di accensione ed iniezione della benzina
- Lunghezza dei condotti telescopici di aspirazione
- Potenza generata dal propulsore
- Consumo di carburante
Tutti i dati venivano mostrati al pilota tramite la strumentazione apposita installata nell'abitacolo.
La quantità di aria immessa nei condotti di aspirazione non era misurata tramite un sensore dedicato, ma secondo il metodo a-N per cui si prendeva a riferimento la velocità di rotazione del propulsore e l'apertura della valvola a farfalla dell'acceleratore.
Inoltre il sistema di controllo della benzina (in addizione al sistema che si occupa del volume di benzina iniettata e dei tempi di iniezione) gestisce il feedback relativo al rapporto aria/benzina.
Ciò permette che la benzina iniettata non risenta delle conseguenze della turbolenza esterna, in modo da far funzionare il motore a determinati valori del rapporto aria/benzina, comportando un evidente vantaggio in termini di rendimento del motore.
Questo propulsore era capace di erogare una potenza di ben 700 cavalli (515 kilowatt) a 9000 giri/minuto, con una coppia massima di 608 Nm a 6500 giri/minuto.
Questi valori si ottenevano impostando i parametri spiegati sopra in modo da generare le massime prestazioni.
Configurando il propulsore per ottimizzare la sua efficienza dal punto di vista dei consumi, si ottiene un consumo minimo di 286 g/KwH a 6000 giri/minuto.
Il Mazda R26B, inoltre, era dotato di un albero di tipo eccentrico dotato di due contrappesi alle sue estremità per ottimizzare l'equilibrio rotazionale.
Questo propulsore risponde in maniera eccezionale a quelli che erano i tre punti programmatici di progetto fissati dagli ingegneri Mazda, tramite l'utilizzo di tecnologie avanzate delle quali potrete leggere nelle righe successive:
I tre punti programmatici erano i seguenti:
UNITA' A QUATTRO ROTORI
L'unità a quattro rotori è stata sviluppata cercando di rispondere in primo luogo a quello che è il problema di fondo legato ad unità con architettura multirotore, ossia quello di assemblare nella maniera migliore i rotori negli appositi alloggiamenti.
La soluzione di Mazda fu quella di adoperare un albero eccentrico dotato di un elemento principale che collegava i rotori 2 e 3 e due elementi decentrati rispetto all'elemento principale relativi ai rotori 1 e 4.
La minore rigidità strutturale che poteva essere causata dal layout a 4 rotori venne compensata grazie all'ancoraggio dei prigionieri nei rispettivi fori di centraggio.
Questa particolare tecnica si rivelò utile anche dal punto di vista della manutenzione, in quanto facilitava il processo di smontaggio e rimontaggio del propulsore durante le operazioni di riparazione.
Per incrementare ulteriormente la rigidità del propulsore senza incrementare di fatto anche il peso nella parte inferiore del motore, venne utilizzata una coppa dell'olio in alluminio con disegno a nido d'ape.
COLLETTORE D'ASPIRAZIONE DI TIPO TELESCOPICO (TIMS)
Il collettore di aspirazione di tipo telescopico sviluppato da Mazda era composto di una serie di condotte cilindriche all'interno delle quali erano libere di scorrere delle condotte che variavano la loro posizione in base alla velocità di rotazione del motore.
La lunghezza delle condotte cilindriche variava quindi in base alla posizione di questi "camini".
Queste particolari condotte mobili erano state sviluppate in modo da avere lo spessore minimo possibile ed erano state sviluppate in modo da minimizzare la resistenza dell'aria durante il flusso di quest'ultima verso il motore ed inoltre erano interconnesse con i corpi cilindrici fissi tramite un cuscinetto a sfera lineare.
Il movimento di queste condutture mobili era regolato da dei motori elettrici specifici dotati di potenziometro.
Le informazioni rilevate dal potenziometro venivano rilevate dalla unità centrale elettronica che, riusciva a determinare la posizione delle condutture mobili ed inviava di conseguenza un segnale di ritorno al motore elettrico che ne faceva variare la posizione in base ad un valore di riferimento specificato per un dato regime di rotazione del propulsore.
Lo spostamento di queste condutture mobili aveva una durata di soli 0,5 secondi e l'escursione di scorrimento massima dei condotti di aspirazione era di 175mm.
PERIPHERAL PORTING
Il peripheral porting minimizzava il problema del ritardo nell'iniezione del carburante, regolarizzando la combustione dello stesso carburante e portando ad evidenti vantaggi in termini di consumi e di risposta dell'acceleratore rispetto al sistema di iniezione utilizzato in precedenza sui modelli da gara di casa Mazda, noto anche come "Air Funnel Injection" (AFI)
Il peripheral porting faceva sì che l'iniettore sia piazzato vicino alla porta d'aspirazione in modo da minimizzare il ritardo di immissione di benzina nella camera trocoidale, ottenendo un chiaro vantaggio nella risposta dell'acceleratore.
Grazie alla regolarità della miscela aria/carburante e al ridotto ritardo di iniezione del carburante nella camera trocoidale, si ottenevano degli importanti vantaggi in termini di efficienza a livello di consumi.
Grazie al peripheral porting non si poneva nemmeno il problema del mis-firing legato ad un non ottimale rapporto aria/benzina tipico del sistema AFI quando si premeva l'acceleratore a fondo.
SISTEMA DI ACCENSIONE A TRE CANDELE
Il vantaggio evidente del sistema a tre candele risiedeva nel fatto che veniva di fatto annullato lo svantaggio relativo al sistema di accensione a due candele che era quello di avere una zona della camera trocoidale a ridosso delle candele in cui la miscela aria/benzina era di fatto incombusta.
Ciò era da attribuirsi allo squish che evitava la propagazione della fiamma ai medi ed alti regimi.
Avendo le tre candele, però, questo svantaggio si annullava, poichè la terza candela provvedeva a creare la combustione della miscela aria/carburante laddove non si riusciva ad ottenere nella configurazione a due candele ed aumentando la velocità di propagazione della fiamma, migliorando di fatto i consumi del propulsore.
Il vantaggio di una combustione completa era evidente soprattutto dal punto di vista dei consumi e della coppia motrice generata.
APEX SEAL A DUE PEZZI IN MATERIALE CERAMICO
Mazda utilizzò degli apex seal in materiale composito ceramico a due pezzi per motivi legati alla resistenza da sforzo e alla resistenza all'usura e per ottimizzare il rendimento in fase di combustione.
Il materiale di cui era composto questo tipo di apex seal è un materiale con base di nitruro di silicio. Per migliorare la resistenza alla frattura e all'usura vennero utilizzate delle fibre corte di carburo di silicio.
Nella tabella sottostante potete vedere gli evidenti vantaggi legati alla scelta del composito ceramico rinforzato con fibre in questione rispetto al carbonio che era il materiale utilizzato in precedenza per gli apex seal delle vetture da gara equipaggiate col propulsore rotativo.
Il composito ceramico a fibre specificato sopra ha valori di resistenza a carico di snervamento molto maggiori rispetto al carbonio, così come maggiori sono i valori di resistenza a shock termici e di resistenza a frattura.
Maggiore è anche la densità rispetto al carbonio ed elevatissimo è anche il valore di durezza Vickers di tale composito a matrice ceramica.
RIVESTIMENTO IN CERMET DELLE SUPERFICI DELLA CAMERA INTERNA
Il problema principale delle superfici della camera interna (e anche del rotore) non rivestiti in Cermet era da ricondursi all'eccessiva usura degli apex seal, dei corner seal e degli oil seal alle alte velocità di rotazione del rotore.
Mazda aumentò la resistenza all'usura e ridusse l'attrito all'interno della camera interna grazie al rivestimento in Cermet con base di carburo di cromo applicato sulle pareti tramite il procedimento di coating per detonazione.
Il coating di Cermet con base di carburo di cromo è noto in ambito tecnico per la capacità di garantire una maggiore protezione all'usura alle alte temperature.
Inoltre la procedura di applicazione di questo rivestimento fu la migliore secondo gli studi di Mazda dal punto di vista della resistenza all'usura e all'attrito, in quanto garantiva la minore esfoliazione dello strato protettivo.
Il nostro viaggio alla scoperta di uno dei motori più incredibili della storia del motorsport finisce qui, dopo aver letto come era fatto il motore, adesso godetevi il sound che ha fatto innamorare milioni di appassionati!
Questo propulsore era capace di erogare una potenza di ben 700 cavalli (515 kilowatt) a 9000 giri/minuto, con una coppia massima di 608 Nm a 6500 giri/minuto.
Questi valori si ottenevano impostando i parametri spiegati sopra in modo da generare le massime prestazioni.
Configurando il propulsore per ottimizzare la sua efficienza dal punto di vista dei consumi, si ottiene un consumo minimo di 286 g/KwH a 6000 giri/minuto.
Il Mazda R26B, inoltre, era dotato di un albero di tipo eccentrico dotato di due contrappesi alle sue estremità per ottimizzare l'equilibrio rotazionale.
Questo propulsore risponde in maniera eccezionale a quelli che erano i tre punti programmatici di progetto fissati dagli ingegneri Mazda, tramite l'utilizzo di tecnologie avanzate delle quali potrete leggere nelle righe successive:
I tre punti programmatici erano i seguenti:
- Ottimizzazione delle prestazioni e della risposta dell'acceleratore (ottenuta tramite l'impiego dell'unità a 4 rotori, del collettore d'aspirazione di tipo telescopico, peripheral porting, sistema di accensione a 3 candele, apex seal in materiale ceramico a due pezzi)
- Miglioramento del rendimento dal punto di vista dei consumi (ottenuto tramite il peripheral porting ed il sistema di accensione a tre candele)
- Durata ed affidabilità (ottenute tramite l'impiego di apex seal in materiale ceramico a due pezzi e tramite il rivestimento in materiale composito ceramico-metallico delle superfici delle pareti delle camere del propulsore)
UNITA' A QUATTRO ROTORI
L'unità a quattro rotori è stata sviluppata cercando di rispondere in primo luogo a quello che è il problema di fondo legato ad unità con architettura multirotore, ossia quello di assemblare nella maniera migliore i rotori negli appositi alloggiamenti.
La soluzione di Mazda fu quella di adoperare un albero eccentrico dotato di un elemento principale che collegava i rotori 2 e 3 e due elementi decentrati rispetto all'elemento principale relativi ai rotori 1 e 4.
La minore rigidità strutturale che poteva essere causata dal layout a 4 rotori venne compensata grazie all'ancoraggio dei prigionieri nei rispettivi fori di centraggio.
Questa particolare tecnica si rivelò utile anche dal punto di vista della manutenzione, in quanto facilitava il processo di smontaggio e rimontaggio del propulsore durante le operazioni di riparazione.
Per incrementare ulteriormente la rigidità del propulsore senza incrementare di fatto anche il peso nella parte inferiore del motore, venne utilizzata una coppa dell'olio in alluminio con disegno a nido d'ape.
COLLETTORE D'ASPIRAZIONE DI TIPO TELESCOPICO (TIMS)
Il collettore di aspirazione di tipo telescopico sviluppato da Mazda era composto di una serie di condotte cilindriche all'interno delle quali erano libere di scorrere delle condotte che variavano la loro posizione in base alla velocità di rotazione del motore.
La lunghezza delle condotte cilindriche variava quindi in base alla posizione di questi "camini".
Queste particolari condotte mobili erano state sviluppate in modo da avere lo spessore minimo possibile ed erano state sviluppate in modo da minimizzare la resistenza dell'aria durante il flusso di quest'ultima verso il motore ed inoltre erano interconnesse con i corpi cilindrici fissi tramite un cuscinetto a sfera lineare.
Il movimento di queste condutture mobili era regolato da dei motori elettrici specifici dotati di potenziometro.
Le informazioni rilevate dal potenziometro venivano rilevate dalla unità centrale elettronica che, riusciva a determinare la posizione delle condutture mobili ed inviava di conseguenza un segnale di ritorno al motore elettrico che ne faceva variare la posizione in base ad un valore di riferimento specificato per un dato regime di rotazione del propulsore.
Lo spostamento di queste condutture mobili aveva una durata di soli 0,5 secondi e l'escursione di scorrimento massima dei condotti di aspirazione era di 175mm.
PERIPHERAL PORTING
Il peripheral porting minimizzava il problema del ritardo nell'iniezione del carburante, regolarizzando la combustione dello stesso carburante e portando ad evidenti vantaggi in termini di consumi e di risposta dell'acceleratore rispetto al sistema di iniezione utilizzato in precedenza sui modelli da gara di casa Mazda, noto anche come "Air Funnel Injection" (AFI)
Il peripheral porting faceva sì che l'iniettore sia piazzato vicino alla porta d'aspirazione in modo da minimizzare il ritardo di immissione di benzina nella camera trocoidale, ottenendo un chiaro vantaggio nella risposta dell'acceleratore.
Grazie alla regolarità della miscela aria/carburante e al ridotto ritardo di iniezione del carburante nella camera trocoidale, si ottenevano degli importanti vantaggi in termini di efficienza a livello di consumi.
Grazie al peripheral porting non si poneva nemmeno il problema del mis-firing legato ad un non ottimale rapporto aria/benzina tipico del sistema AFI quando si premeva l'acceleratore a fondo.
SISTEMA DI ACCENSIONE A TRE CANDELE
Il vantaggio evidente del sistema a tre candele risiedeva nel fatto che veniva di fatto annullato lo svantaggio relativo al sistema di accensione a due candele che era quello di avere una zona della camera trocoidale a ridosso delle candele in cui la miscela aria/benzina era di fatto incombusta.
Ciò era da attribuirsi allo squish che evitava la propagazione della fiamma ai medi ed alti regimi.
Avendo le tre candele, però, questo svantaggio si annullava, poichè la terza candela provvedeva a creare la combustione della miscela aria/carburante laddove non si riusciva ad ottenere nella configurazione a due candele ed aumentando la velocità di propagazione della fiamma, migliorando di fatto i consumi del propulsore.
Il vantaggio di una combustione completa era evidente soprattutto dal punto di vista dei consumi e della coppia motrice generata.
APEX SEAL A DUE PEZZI IN MATERIALE CERAMICO
Mazda utilizzò degli apex seal in materiale composito ceramico a due pezzi per motivi legati alla resistenza da sforzo e alla resistenza all'usura e per ottimizzare il rendimento in fase di combustione.
Il materiale di cui era composto questo tipo di apex seal è un materiale con base di nitruro di silicio. Per migliorare la resistenza alla frattura e all'usura vennero utilizzate delle fibre corte di carburo di silicio.
Nella tabella sottostante potete vedere gli evidenti vantaggi legati alla scelta del composito ceramico rinforzato con fibre in questione rispetto al carbonio che era il materiale utilizzato in precedenza per gli apex seal delle vetture da gara equipaggiate col propulsore rotativo.
Maggiore è anche la densità rispetto al carbonio ed elevatissimo è anche il valore di durezza Vickers di tale composito a matrice ceramica.
RIVESTIMENTO IN CERMET DELLE SUPERFICI DELLA CAMERA INTERNA
Il problema principale delle superfici della camera interna (e anche del rotore) non rivestiti in Cermet era da ricondursi all'eccessiva usura degli apex seal, dei corner seal e degli oil seal alle alte velocità di rotazione del rotore.
Mazda aumentò la resistenza all'usura e ridusse l'attrito all'interno della camera interna grazie al rivestimento in Cermet con base di carburo di cromo applicato sulle pareti tramite il procedimento di coating per detonazione.
Il coating di Cermet con base di carburo di cromo è noto in ambito tecnico per la capacità di garantire una maggiore protezione all'usura alle alte temperature.
Inoltre la procedura di applicazione di questo rivestimento fu la migliore secondo gli studi di Mazda dal punto di vista della resistenza all'usura e all'attrito, in quanto garantiva la minore esfoliazione dello strato protettivo.
Il nostro viaggio alla scoperta di uno dei motori più incredibili della storia del motorsport finisce qui, dopo aver letto come era fatto il motore, adesso godetevi il sound che ha fatto innamorare milioni di appassionati!
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