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 INVENZIONE DEL MOTORE A SCOPPIO

 


Eugenio Barsanti

 

 

 


Felice Matteucci

 Nel 1854 Eugenio Barsanti e Felice Matteucci (fisico) brevettarono e costruirono il primo motore a combustione interna che abbia mai funzionato. Fin dal 1851 tra i due studiosi inizia, oltre che un rapporto d’amicizia, una collaborazione professionale nel campo tecnico scientifico. Le prime esperienze furono eseguite con un cilindro in ghisa munito di stantuffo e di valvole che permise di studiare gli effetti del miscuglio detonante d’ossigeno e idrogeno, aria e idrogeno, aria e gas luce. L'accensione della miscela avveniva o con scintilla elettrica o piccola fiammella di gas, soluzione quest'ultima presto abbandonata a favore della prima. Da tali esperimenti dedussero che la forza prodotta dalla rapida combustione  dava una forte spinta allo stantuffo. Notarono inoltre che quando lo stantuffo arrivava a "fine corsa" ritornava poi spontaneamente e velocemente indietro. Dedussero quindi che ciò era dovuto alla condensazione dei gas che producevano un vuoto e conclusero che era la pressione atmosferica a far si che il pistone tornasse indietro.  Si trattava di un motore verticale a stantuffo libero: lo scoppio, all’interno della camera di combustione, avveniva attraverso una miscela d’aria e gas illuminante; ciò, proiettava il pistone in aria e per effetto, della depressione che si generava all’interno del cilindro, lo stantuffo ridiscendeva con un movimento controllato da uno speciale dispositivo a dentiera. Attraverso questi procedimenti, si compiva la così detta corsa motrice. 


Prof. August Otto

Successivamente, nel 1860, il francese Lenoir costruì il primo motore a combustione interna che ebbe applicazioni industriali. Era un motore detto a doppio effetto cioè con distribuzione a cassetto in cui la miscela, costituita da aria e gas illuminante, veniva aspirata dal pistone (all’interno della camera di combustione) per circa metà corsa, successivamente, si accendeva una scintilla elettrica la quale incendiava il combustibile che a sua volta spingeva lo stantuffo per la seconda metà della corsa compiendo così un giro utile. Il suo rendimento era del 4% e ciò rese notevole la diffusione di tale motore.  

Nel 1866 i tedeschi E. Langen e A. 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.  Questo motore Sostituì ben presto il motore inventato da Lenoir per il minor consumo di combustibile ed un rendimento pari al 12% nonostante le enormi dimensioni d’ingombro e le violente vibrazioni che trasmetteva alle strutture di sostegno.

 

Nel 1860 il francese Beau de Rochas ideò il ciclo a quattro tempi secondo i quali in quattro corse del pistone, all’interno del cilindro si dovevano effettuare le seguenti operazioni:

     1° cosa: aspirazione della miscela

      2° corsa: compressione

      3° corsa: accensione al punto morto e successiva espansione dei prodotti di combustione  ( scoppio )              

      4°corsa: scarico dei gas combusti

Tale ciclo  di funzionamento è ancora oggi usato nei motori a quattro tempi.
  Nel 1877 il tedesco A.Otto costruì il primo motore a quattro tempi che ebbe un notevole successo, segnalando l’inizio della moderna costruzione industriale dei motori a combustione interna. Successivamente, nel 1879, l’inglese D. Clerk ideò e costruì il primo motore in cui venne realizzato il ciclo a due tempi, così detto perché si svolge in due sole corse del pistone. Quasi al termine della corsa motrice, il pistone, scopre una serie di feritoie praticate sulla superficie del cilindro attraverso le quali si scarica la maggior parte dei gas combusti prima che il pistone arrivi al punto morto inferiore. Nel frattempo, da altre feritoie, entra nel cilindro un getto di miscela che, occupando il posto dei gas combusti residui, effettua il lavaggio del pistone e riempie il cilindro che così è pronto per compiere un nuovo ciclo.  

 

 

motore Bernardi "Lauro"

Nel 1885, Bernardi, costruì un motore a quattro tempi denominato " Lauro " dal nome di suo figlio.La concezione di tale motore e' così avanzata che le sue caratteristiche sono oggi ancora attuali: e' un monocilindrico orizzontale con alesaggio e corsa di 85x110 mm, pari alla cilindrata di 624,195 cc. Ha una potenza di 2,5 hp a 800 giri al minuto, con distribuzione a valvole in testa comandate da un'asta con bilanciere doppio e valvola d'aspirazione ad alzata variabile. L'accensione sfrutta un "accenditore" a rete di platino che utilizza la proprietà  catalitica di arroventarsi in presenza dell'idrogeno contenuto nella miscela carburata. All'atto della messa in moto viene utilizzata una peretta di gomma per attivare il flusso della miscela prima dell'effetto pompante del pistone.
Il prof. Bernardi preferì tale accensione a quella elettrica a mezzo del rocchetto di Ruhmkorff, data la scarsa autonomia delle pile dell'epoca. Il raffreddamento è  a liquido con radiatore a tubetti e circolazione attivata dai gas di scarico. La lubrificazione viene assicurata a tutte le parti in movimento da un distributore rotativo d'olio.
Il motore inoltre è dotato di filtro per la benzina e per l'aria, ha un silenziatore allo scarico ed un regolatore centrifugo della velocità di rotazione.
Il motore "Lauro" è il più  vicino alla realizzazione pratica del ciclo termico a volume costante con elevato rendimento e contenuto consumo di benzina, paragonabile a quello dei motori odierni.


Rudolf Diesel

 

 

 

 

 

motore diesel (1893)

Con il passare degli anni, Rudolf Diesel, nel tentativo di evitare e superare i problemi d’accensione del motore a combustione interna, brevettò nel 1893 un suo motore nel quale l’accensione, invece che determinata da una scintilla, era provocata aumentandone la pressione.Per prima cosa Diesel dovette eliminare la benzina e passare a combustibili meno volatili e più facilmente accendibili come i distillati più pesanti del petrolio (oggi chiamati gasolio), gli oli vegetali (compreso quello d’oliva) e, infine, la polvere di carbone. Anzi, fu proprio quest'ultima che gli permise di costruire e far funzionare il suo motore, poiché all'epoca non erano disponibili pompe d’iniezione capaci di polverizzare i combustibili liquidi che, per bruciare uniformemente, dovevano essere polverizzati in maniera fine. Con la polvere di carbone, invece, Diesel impiegò in sistema pneumatico, una specie di pompa per bicicletta, che soffiava all'interno del cilindro una nuvola di carbone già finemente polverizzato. Ovviamente il rapporto di compressione  dovette salire fino al punto di provocare, nell'aria,   una temperatura ed un pressione tali da innestare la combutisione spontanea. Rudolf Diesel non sapeva di avere inventato il motore che, in seguito, sarebbe diventato un campione d’economia, grazie al suo elevato rapporto di compressione. Non sapeva neppure che Bosch, avrebbe inventato, nel 1927, una pompa meccanica per iniettare un combustibile liquido, il gasolio, e trasformare il diesel da motore pesante e lento, atto solo per navi e locomotive, a propulsore principe per i veicoli industriali.

Diesel, da questo motore, ottenne un rendimento 24% e rese possibili le più importanti applicazioni di motori a combustione interna della tecnica moderna. Non immaginava neppure che, dopo 107 anni dal suo brevetto, il diesel si sarebbe affermato in campo automobilistico al punto di poter effettuare il sorpasso sul motore a benzina.

 

Pagina realizzata a cura di Mattia Bresesti,  
Alessandro Cestola e Francesco Virzì