BREVE STORIA DELLa��INVENZIONE DEL MOTORE A SCOPPIO

Storia e dati salienti sul Motore a scoppio, di Alfredo Nepi

Il primo motore a scoppio che utilizzava una miscela di aria e combustibile e che funzionasse realmente, A? stato progettato e sperimentato in Italia nel 1854 ad opera di due fisici toscani: Eugenio Barsanti e Felice Matteucci.

Fin dal 1851 tra i due studiosi ca��era un solido rapporto di amicizia. Le prime sperimentazioni furono compiute con un cilindro in ghisa munito di stantuffo e di valvole. Questo permise di studiare gli effetti del miscuglio detonante di ossigeno e idrogeno, aria e idrogeno, aria e gas. Le varie esperienze servirono a comprendere il problema dell’espulsione dei gas di scarico prodotti dalla combustione. Alla��inizio l’accensione della miscela avveniva con una piccola fiammella, poi questa soluzione fu abbandonata a favore della scintilla elettrica. Da tali esperimenti dedussero che la forza prodotta dalla rapida combustioneA� dava una forte spinta allo stantuffo, che non arrivava perA? alla fine della corsa se non in due casi: Carica di gas molto elevata A�A�oppure quando loA� Stantuffo era il piA? possibile libero durante la corsa di andata . Altra sorpresa per i due fisici italiani fu quando notarono che quando lo stantuffo arrivava a “fine corsa” ritornava poi spontaneamente e velocemente indietro. Dedussero quindi che ciA? era dovuta alla condensazione dei gas che producevano un vuoto e conclusero che era la pressione atmosferica a far si che il pistone tornasse indietro.A�A�Si trattava di un motore verticale a stantuffo libero: lo scoppio, all’interno della camera di combustione, avveniva attraverso una miscela di aria e gas illuminante; ciA?, proiettava il pistone in aria e per effetto, della depressione che si generava all’interno del cilindro. La “motrice Pia“, dal nome della figlia del Bernardi, fu l’anello di congiunzione tra le macchine a vapore ( esotermiche ) ed i motori a scoppio( endotermici ). La “motrice Pia” aveva un alesaggio di 44mm ed una corsa di 80,5mm pari ad una cilindrata di 122,402cc a 200 giri al minuto con 0,024 CV. Venne usata la prima volta per azionare macchine da cucire e cosa molto importante, per motorizzare il triciclo giocattolo di un o dei suoi figli. La motrice Pia fu il primo veicolo semovente al mondo con motore a benzina.

Il motore a scoppio fu poi perfezionato nel 1860-1861 dai francesi Jean-Jacques Lenoir e Alphonse Beau de Rochas. Ma era ancora lontano dal rappresentare un propulsore affidabile. Venne infatti drasticamente migliorato e trasformato in un prodotto industriale dal tedesco Nikolaus Otto. ( da cui il nome di ciclo otto). Nel 1866 i tedeschi Langen e Otto costruirono un motore verticale a stantuffo libero, analogo a quello di Barsanti e Matteucci, ma alquanto differente per alcuni accessori come lo speciale innesto tra l’albero motore ed il rocchetto il quale controllava il movimento dello stantuffo.Nel 1876, Otto realizzA? il primo motore a scoppio a quattro tempi (aspirazione, compressione, scoppio e scarico), base per tutti i successivi sviluppi in questo campo. SarA� poi Daimler a sviluppare un motore a scoppio leggero e potente, in grado di essere applicato sulle automobili.

Successivamente, nel 1879, l’inglese D. Clerk ideA? e costruA� il primo motore in cui venne realizzato il ciclo a due tempi, cosA� detto perchA� si svolge in due sole corse del pistone.

Nel 1889 poi Benz presenterA� la prima auto commerciale, ma il motore a scoppio deve la sua invenzione a due italiani.

Nel 1892, Rudolf Diesel brevettA? il motore a�?Diesela�?, simile al motore a combustione interna ma senza candele. La scoperta di Rudolf Diesel fu fatta nel tentativo di evitare i problemi di accensione del motore a combustione interna. Fu proprio a questi esperimenti che Diesel brevettA? nel 1893 un suo motore nel quale l’ accensione, invece che determinata da una scintilla, veniva provocata aumentandone la pressione. Per prima cosa Diesel dovette eliminare la benzina e passare a combustibili meno volatili e piA? facilmente accendibili come i distillati piA? pesanti del petrolio ( oggi chiamati gasolio/diesel ), gli oli vegetali ( compreso quello di oliva ) e infine, la polvere di carbone. Anzi, fu proprio quest’ultima che gli permise di costruire e far funzionare il suo motore, poichA� all’epoca non erano disponibili pompe di iniezione capaci di polverizzare i combustibili liquidi che, per poter bruciare uniformemente, dovevano essere polverizzati in maniera fine. Con la polvere di carbone invece, Diesel impiegA? in sistema pneumatico, una specie di pompa per bicicletta, che soffiava all’interno del cilindro una nuvola di carbone giA� finemente polverizzato.

Pochi anni piA? tardi, precisamente nel 1901 Maybach fido collaboratore di Dailmer realizzerA� la prima automobile moderna, chiamata Mercedes dal nome della figlia del console Emil Jellinek che la��aveva commissionata. Fu la prima automobile non derivata da una carrozza, ma progettata su un telaio concepito per alloggiare un motore.

Successivamente, negli anni Cinquanta, l’inventore tedesco Felix Wankel ideA? un motore a combustione interna radicalmente nuovo, in cui il pistone e il cilindro venivano sostituiti da un rotore a tre lobi, rotante in una camera pressochA� ovale. La miscela aria-carburante veniva aspirata attraverso una foro di ingresso e intrappolata tra una faccia del rotore in rotazione e la parete della camera ovale. Il rotore comprimeva la miscela e l’accensione veniva ottenuta per mezzo di una candela. I gas di combustione venivano quindi espulsi attraverso una��apertura di scarico per effetto della rotazione. Il ciclo si ripeteva in corrispondenza di ognuno dei lobi del rotore, producendo cosA� tre corse attive a ogni rotazione. Le dimensioni ridotte del motore Wankel, e il conseguente minor peso rispetto ai motori alternativi, sembravano prospettare a questa soluzione un grande avvenire, anche alla luce dell’aumento dei prezzi del petrolio che caratterizzA? gli anni Settanta e Ottanta. I motori Wankel sono praticamente privi di vibrazioni, la loro semplicitA� meccanica comporta bassi costi di produzione, hanno limitate necessitA� di raffreddamento e centro di gravitA� molto basso, che contribuisce alla sicurezza del funzionamento. Nonostante questi vantaggi, la produzione di tali motori, iniziata in Giappone e negli Stati Uniti nei primi anni Settanta, A? stata sospesa a causa dell’elevato consumo di carburante e del notevole inquinamento prodotto.