MACCHINE E MOTORI

1. MACCHINE E MOTORI Da Newcomen al motore a scoppio

2. La macchina di Newcomen • 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.

3. La macchina a vapore di Watt • 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.

4. La macchina a vapore di Watt • 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".

5. La macchina a vapore di Watt • 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.

6. Il motore a scoppio • 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.

7. 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.

8. Il motore a scoppio • 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

9. Il motore a scoppio

10. 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.

11. 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.