Il nuovo motore Waissi, pistoni ma niente bielle

Anche se recentemente gran parte dell’attenzione prestata alle nuove trasmissioni automobilistiche si è concentrata sui veicoli ibridi e elettrici a batteria, il fatto è che i motori a combustione interna saranno in circolazione per un po’. Stanno ancora insegnando al vecchio cane qualche trucchetto e stanno persino inventando una nuova razza o due, come si può vedere ogni anno al Congresso mondiale della Society of Automotive Engineers, nella Cobo Hall di Detroit. C'è sempre almeno una manciata di inventori e promotori al confab SAE che mostrano i loro nuovi progetti di motori. Forse è l'idea romantica di un inventore solitario che cerca di dimostrare il suo concetto di fronte a un mondo scettico, ma dopo aver esaminato il programma della convention, lo stand che volevo visitare di più era quello del Waissi Engine, l'invenzione di Gary Waissi , professore di ingegneria presso l'Arizona State University.

Nota: il Congresso mondiale SAE si è svolto ad aprile. La pubblicazione è stata ritardata mentre corrispondevo con il professor Waissi e chiarivo alcune domande sul suo motore.

Il nuovo motore di Waissi è una configurazione a pistoni opposti che utilizza design convenzionali di testa, valvola e camera di combustione. La differenza è che il motore Waissi non ha bielle tra i pistoni e l'albero motore. Invece, i pistoni spingono direttamente su quello che Waissi chiama "disco a manovella". L'albero di uscita del motore ha un grande perno montato eccentricamente sull'albero, con un anello del cuscinetto che gira sul perno. La superficie esterna dell'anello del cuscinetto si inserisce in una scanalatura sul fondo della struttura del pistone. Quando il pistone viene spinto verso il basso durante la corsa di potenza, il movimento verso il basso del pistone fa girare la manovella a causa dello sfasamento mentre l'anello del cuscinetto rotola sotto l'atterraggio del pistone. Ogni pistone ha un gemello opposto che poi fa girare il disco della manovella di altri 180 gradi per completare un giro. I due pistoni sono collegati tra loro tramite aste in acciaio, che li mantengono correttamente fasati. Nel suo ultimo progetto, Waissi ha sostituito le aste con piastre solide.

L'ultimo progetto di Waissi, che costituirà la base per il prototipo che si spera possa funzionare. Piastre solide più rigide hanno sostituito le aste in acciaio che mantengono i pistoni attaccati tra loro e correttamente fasati.

Il vantaggio rispetto a un motore a biella convenzionale è l'attrito ridotto, il peso ridotto e la complessità ridotta. Per un motore a quattro cilindri, il gruppo pistone/manovella Waissi ha solo cinque parti mobili contro le nove di un motore standard. Meno parti significano costi inferiori.

L'orgoglioso inventore.

Molti dei nuovi progetti di motori odierni si concentrano sulla riduzione dell'attrito. Il motore Waissi ha nove superfici portanti rispetto alle 11 di un motore standard. Quattro di queste nove superfici, dove i pistoni incontrano l'anello del cuscinetto del disco di manovella, sono superfici di rotolamento che hanno un attrito significativamente inferiore rispetto alle superfici di scorrimento nei cuscinetti della testata dell'asta del pistone di un motore convenzionale. Poiché i due pistoni sono fissati l'uno all'altro, si riduce anche l'attrito dovuto all'oscillazione dei pistoni e al conseguente raschiamento delle pareti del cilindro. Waissi calcola che l'attrito totale sarà pari al 50% di quello di un motore convenzionale.

Il "crankdisc" che è il cuore del design del motore Waissi

Anche il bilanciamento dinamico è più semplice perché non ci sono bielle oscillanti che generano forze secondarie. Waissi sostiene che, poiché non ci sono bielle, l'accelerazione del pistone e le curve di forza seguono un percorso ideale, perfettamente sinusoidale, qualcosa che sarebbe possibile in un motore convenzionale solo se le bielle fossero infinitamente lunghe. Ciò dovrebbe comportare un funzionamento più fluido del motore.

Meno parti significano un assemblaggio più economico.

Il concetto non dipende dal carburante o dal ciclo, quindi sono possibili due tempi e motori diesel. A parte il modo in cui l'energia viene trasferita dai pistoni all'albero di uscita, tutto il resto funziona allo stesso modo. Il concetto si basa su un modulo a due cilindri, quindi sono possibili versioni a 4, 6 e 8 cilindri (o più) semplicemente impilando i moduli con la corretta fasatura per mantenere l'equilibrio dinamico. I due moduli del quattro cilindri sarebbero sfasati di 180°, un sei cilindri li avrebbe a 120° e un otto avrebbe i moduli sfasati di 90°. Come con il motore OPOC similmente modulare di Ecomotor, o con il motore Gemini di Chrysler sviluppato da Roush, la disattivazione del cilindro potrebbe essere effettuata da una frizione tra i moduli, consentendo a un modulo di essere completamente spento, a differenza di un motore multicilindrata convenzionale che ha ancora Perdite di energia per attrito e di pompaggio dai cilindri disattivati.