MACCHINE E MOTORI
Da Newcomen al motore a scoppio
La macchina di Newcomen
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Thomas Newcomen aveva
concepito l'idea di far
muovere un pistone in un
cilindro per mezzo della
pressione atmosferica,
grazie al vuoto creato
sotto di esso dalla
condensazione del vapore.
La macchina di Newcomen
fu la prima ad avere
successo e trovò largo
impiego anche fuori
dell'Inghilterra.
La macchina a vapore di Watt
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James Watt fu nominato nel
1757 "fabbricante di strumenti
di precisione" all'università di
Glasgow e nel 1763 fu
incaricato di riparare un
modellino della macchina di
Newcomen che non voleva
funzionare. Dopo un attento
studio Watt capì che il
modellino consumava più
vapore di quello che la
caldaia produceva. Watt si
rese anche conto che
l'enorme consumo era dovuto
al continuo raffreddamento
del cilindro.
La macchina a vapore di Watt
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Costruì un primo modellino rudimentale e decise di far
entrare il vapore sopra il pistone chiudendo il cilindro con
un coperchio dotato di premistoppa per il passaggio della
biella, il vapore aiutava così la pressione atmosferica a
spingere il pistone in basso.Nel 1769 Watt chiese e ottenne il
brevetto per "un nuovo metodo per diminuire il consumo di
vapore e combustibile nelle macchine a vapore".
La macchina a vapore di Watt
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Nel 1782 Watt trasformò la
sua macchina in una a doppio
effetto, eliminando la fase
passiva, il pistone cioè era
sempre sotto spinta. Con
questo sistema ottenne
doppia potenza a parità di
cilindrata. Per risparmiare
ulteriormente, la fase di
ammissione vapore durava
solo per una frazione della
corsa attiva che continuava
per il solo effetto
dell'espansione del vapore.
Il motore a scoppio
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Il motore a scoppio, o motore a combustione interna,
fu il risultato di una lunga serie di studi, ricerche ed
esperimenti che videro impegnati numerosi scienziati
europei dalla metà dell’ 800 fino ai primi anni del
‘900.
Il primo motore funzionante con regolarità fu quello di
Barsanti e Matteucci, del quale furono depositati i
disegni ed una precisa descrizione nel 1853 e al
quale fanno riferimento diversi brevetti in Inghilterra,
Francia, Belgio e Italia.
A tutti gli effetti questo deve essere riconosciuto
come il primo motore a combustione interna.
Il motore a scoppio
Nel 1867 i tedeschi A. Otto ed E. Langen
presentano un motore sostanzialmente
uguale a quello di Barsanti e Matteucci
all'Esposizione Internazionale di Parigi
Nel 1876 gli stessi inventori realizzarono un
motore a quattro tempi che ebbe un tale
successo che oggi indichiamo col nome di
“ciclo Otto”quello più comunemente utilizzato.
Il motore a scoppio
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Il pistone scorre nel
cilindro
Aspirazione: si immette
la miscela
Compressione: la
miscela viene
compressa
Scoppio: la miscela
brucia producendo gas
che spinge il pistone
verso il basso
Scarico: vengono
allontanati i gas
combusti
Il motore a scoppio
Qui sopra è stato riportato il cinematismo della
distribuzione (albero a camme e valvole) in un
motore a quattro cilindri.
In verde sono evidenziate le camme, il cui profilo
incide sensibilmente sul carattere e sulle prestazioni
di un motore.
Il motore Diesel
Il motore diesel, inventato nel 1893 dall’ingegnere tedesco
Rudolf Diesel, differisce dal tradizionale motore a benzina per
diversi aspetti: il combustibile utilizzato per il funzionamento è il
gasolio, che presenta proprietà antidetonanti decisamente
maggiori rispetto alle benzine, e viene iniettato direttamente
all’interno della camera di combustione, attraverso iniettori
elettronici che polverizzano il combustibile in minutissime gocce.
L’altra grande differenza con i motori a benzina risiede nel
metodo utilizzato per provocare l’accensione della miscela, che
non prevede l’utilizzo della candela: la combustione viene
provocata attraverso l’incremento della compressione durante la
seconda fase, che porta ad un aumento di temperatura tale da
innescare la reazione senza l’ausilio della scintilla.