Sembra così istintivo e facile, premendo sull’acceleratore l’auto comincia a muoversi. Eppure molti di noi non hanno neanche la minima idea della magia che avviene sotto il cofano.
Quando il tuo unico mezzo di trasporto è uno Scarabeo 50cc del ’93 con più di 80mila chilometri prima o poi ti ritrovi a smontarlo, oppure a raccogliere i pezzi persi per strada.
Solo a questo punto ti accorgi di quanto lavoro, studio ed impegno ci sia dietro il suo motore, anche detto “propulsore”.
In questo articolo spiegherò le basi del funzionamento del fantastico motore a benzina, uno tra i più performanti, ma anche il primo ad apparire nelle auto.
Nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasforma
Come ci insegna chi fruga nei cassonetti Antoine Lavoisier; “Nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasforma”, ciò vuol dire che all’interno del motore avviene una semplice conversione di energia.
La benzina contiene, infatti, un notevole quantitativo di energia chimica che, tramite la combustione, viene convertito in energia cinetica: movimento.
Una storia dalle origini italiane
Il primo ad accorgersi che un miscuglio come quello tra aria e benzina poteva essere usato per realizzare un motore fu Eugenio Barsanti.
Egli dimostrò con un semplice esperimento il concetto ai suoi alunni, che lo chiamavano “maestrino” per via della statura e della giovane età.
Nella primavera del 1843, infatti, entrò in classe con uno strumento da lui costruito che somigliava molto ad una pistola di volta.
Lo riempì con una miscela di aria e idrogeno, puntò il tappo che chiudeva il tutto verso l’alto e lo fece schizzare via creando una piccola scintilla nel contenitore.
La spiegazione era semplice: i gas all’interno si erano espansi violentemente, c’era stato uno scoppio nel contenitore.
Nel 1854 con Felice Matteucci mise in pratica un prototipo primordiale di motore a scoppio e, dopo alcuni miglioramenti da parte di ingegneri francesi, intervenne un tedesco: Nikolaus Otto.
Otto realizzò un motore a scoppio con quattro tempi ponendo le basi per tutti i futuri sviluppi. Fu Daimler ad adattarlo per il funzionamento sui veicoli, seguito da Benz che nel 1889 presentò la prima auto commerciale con motore a scoppio: non una semplice carrozza a motore ma un’automobile.
Il ciclo di funzionamento
Quello che vedete qui sopra è il ciclo che avviene migliaia di volte al minuto sotto il cofano della macchina con uno schema dei nomi dei componenti.
Di cilindri solitamente ce ne sono quattro (la somma dei loro volumi si chiama “cilindrata”) e si trovano proprio sotto il coperchio di plastica che copre il motore.
Il fluido blu rappresenta la miscela aria-benzina (l’alimentazione) e quello marrone i gas di scarico.
Il ciclo si compone di quattro fasi. Nella prima fase (aspirazione) il pistone scende e la miscela entra nel cilindro, in base alla sua quantità il motore può aumentare o diminuire il numero di giri al minuto.
Nella seconda fase (compressione) il pistone risale per comprimere la miscela e nella terza fase (combustione) la candela crea una scintilla che brucia aria e benzina facendo scendere con forza il pistone verso il basso.
A questo punto avviene la quarta fase (scarico) nella quale il pistone risale in modo da mandare i gas di scarico nella marmitta ed il ciclo ricomincia.
Il moto alternativo lineare del pistone viene trasformato in moto rotatorio tramite la biella e trasferito all’albero motore, il quale girando muove le ruote.
In ogni momento del funzionamento del motore una pompa spinge l’olio in un percorso attraverso le sue varie parti in modo che non facciano mai attrito, l’olio poi ricade nella coppa e viene riutilizzato.
Per l’avviamento del ciclo di funzionamento (e quindi del propulsore), si usa solitamente un motorino elettrico che, grazie alla batteria, fa girare il motore fino a quando non è in grado di continuare da solo.
Carburatori, iniettori e turbocompressori: l’alimentazione!
Ebbene sì, c’è modo e modo di alimentare un motore, ecco alcuni componenti che vengono usati per renderlo più potente ed efficiente.
Cominciamo col distinguere due tipi di motore: a carburatore ed a iniezione.
Nei primi alla pressione del pedale si aziona un semplice meccanismo a farfalla che crea la miscela aria-benzina, quest’ultima arriva poi al cilindro tramite le valvole.
In quelli a iniezione (come quello nell’immagine), invece, alla pressione del pedale la centralina muove un meccanismo magnetico che con altissima precisione atomizza il dovuto quantitativo di benzina direttamente nel cilindro al momento della combustione (senza quindi l’ausilio di valvole).
In entrambi i motori comunque può essere installato un turbocompressore che ha il compito di comprimere l’aria in arrivo al cilindro in modo da aumentare le performance del veicolo.
Il raffreddamento
Ovviamente senza un opportuno impianto di raffreddamento il nostro propulsore raggiungerebbe temperature solari, anche qui facciamo una distinzione tra due tipi di raffreddamento: ad aria ed a liquido.
Il primo non fa altro che convogliare un flusso di aria verso la parte esterna del cilindro, viene usato soprattutto nell’ambito del motociclismo in quanto si tratta di un metodo poco costoso e che non appesantisce il motore.
Il raffreddamento a liquido, invece, consiste nel raffreddare un apposito liquido refrigerante tramite un radiatore per poi farlo passare attorno al motore in modo da ridurne la temperatura, si tratta ovviamente di un metodo molto più efficace.
- Motore a combustione interna, Wikipedia
- Internal combustion engine, Wikipedia (eng)
- Breve storia dell’invenzione del motore a scoppio, Trentoblog
