Come funziona il motore a scoppio

Il merito dell'invenzione del motore a scoppio è da attribuirsi a diversi "inventori" che, in varia misura, contribuirono al suo sviluppo fra il 1843 e il 1876: gli italiani Eugenio Barsanti e Felice Metteucci, il francese Beau de Rochas e l'ingegnere tedesco Nikolaus Otto. Quest'ultimo è considerato il vero e proprio padre, esclusivamente perché il suo unico merito fu quello di iniziarne la produzione industriale. Dopo questo piccolo accenno storico, vediamo in questa breve guida come funziona un motore a scoppio.

Il motore a scoppio, o più propriamente, motore a combustione interna, essenzialmente è composto da un carburatore (o pompa a iniezione elettronica), in cui si forma la miscela di aria e benzina; uno o più cilindri, in cui scorrono i pistoni; due valvole, una di aspirazione e una di scarico, nella testata del cilindro; una candela, fondamentale per l'accensione della miscela; una camera di combustione; biella e manovella, che partendo dal movimento ripetitivo dei pistoni, producono la rotazione dell'albero motore. Questo tipo di motore prende anche il nome di motore a quattro tempi, in quanto il pistone, durante il suo ciclo, compie quattro movimenti, o tempi per l'appunto. Vediamo quali sono.

Primo tempo: Aspirazione. Lo stantuffo si muove dall'alto verso il basso, ruotando in direzione oraria, e aspirando attraverso la valvola di aspirazione una miscela di aria e benzina. In questa fase la valvola di scarico rimane chiusa.
Secondo tempo: Compressione. Una volta che la miscela è entrata nel cilindro, lo stantuffo si muove ora in direzione opposta alla precedente, comprimendo la miscela di aria e benzina. Entrambe le valvole rimangono chiuse.

Terzo tempo: Scoppio. Una scintilla elettrica provocata dalla candela fa esplodere la miscela: la benzina brucia in un tempo brevissimo nella camera di combustione, combinandosi con l'ossigeno e producendo calore. La rapidissima dilatazione dei gas per effetto del riscaldamento spinge con violenza lo stantuffo all'interno. Anche in questa fase le due valvole rimangono chiuse.
Quarto tempo: Scarico. Lo stantuffo si muove come nel secondo tempo, comprimendo i gas residui dello scoppio, ma questa volta la valvola di scarico si apre, in modo che i gas possano uscire dal cilindro, mentre la valvola di aspirazione rimane chiusa. Soltanto nel terzo tempo lo stantuffo viene mosso dalla forza dell'esplosione, mentre negli altri tre tempi prosegue il suo movimento per inerzia.

Il motore a scoppio ha trovato nell'automobile una delle sue applicazioni principali. Di solito, il motore di un'automobile è costituito da quattro cilindri collegati fra loro, al cui interno gli scoppi non avvengono contemporaneamente, ma sono "sfasati" in modo da assicurare una spinta continua alla vettura. Da qui, la biella e la manovella trasmettono il movimento degli stantuffi all'albero motore e, successivamente, alle ruote, facendole avanzare. All'inizio, per "accendere" il motore occorre mettere in moto lo stantuffo in modo da fargli compiere le prime due fasi di aspirazione e di compressione: a ciò provvede il motorino elettrico di avviamento, di cui sono provviste le automobili.