Benzina Vs Diesel: tecnica motoristica

Discussione in 'Schede Tecniche' iniziata da J.Kay, 27 Gennaio 2007.

  1. La storia del motore a combustione interna inizia nel 1860 a Parigi, dove un certo signor Lenoir (1822-1900), costruisce un primo prototipo, somigliante in tutto e per tutto ad una macchina a vapore, ma che funzionava a gas, unico vettore energetico di cui esisteva all’epoca una rete di distribuzione.
    Era enorme, rumorosissimo, consumava uno sproposito di gas e di corrente, forniva mezzo CV si e no, ma era sempre meglio di una macchina a vapore, e soprattutto non ci voleva nessuno che stesse li a spalare carbone.

    Negli anni seguenti i signori Otto (1832-1891) e Langen (1833-1895) fondano la ditta Deutz e nel 1867 a Parigi presentano all’esposizione mondiale una macchina atmosferica a gas di 2 metri d’altezza che fornisce 1 CV e che consuma molto meno di quella di Lenoir, riscuotendo oltre al primo premio anche un grande interesse tra i potenziali acquirenti. Il successo Otto e Langen lo ottengono però solo nel 1876 dopo aver inventato (quasi involontariamente) il ciclo a 4 tempi: per la prima volta il gas veniva compresso prima di essere bruciato nel prossimo ciclo, potenza 3 CV a 180 g/min.

    Pochi anni dopo il signor Diesel (1858-1913), il quale aveva peraltro già inventato una macchina a vapore funzionante ad alta temperatura con ammoniaca, per non essere sempre legato alla rete di distribuzione del gas, ci prova con i combustibili fossili: i primi esperimenti con la benzina nelle officine della MAN nel 1893 ebbero scarso successo poiché mancava la tecnologia necessaria per le pompe e gli iniettori, ma poi con il petrolio iniettato grazie all’aria compressa e con il motore raffreddato ad acqua si cominciò ad andar meglio: 17.8 CV a 154 g/min nel 1897, 238 gr/KW-ora, un record per l’epoca.

    La denominazione dei motori ad “accensione esterna” (chiamati motori Otto) e quella dei motori ad “accensione spontanea” (chiamati motori Diesel) è rimasta immutata sino ai nostri giorni, ad eterna memoria dei relativi inventori.

    Questa fondamentale differenza “termodinamica” di funzionamento ha determinato la direzione dello sviluppo della tecnica motoristica negli ultimi 100 anni:

    - il motore Otto, leggero, veloce, semplice, trova applicazione da subito in tutti i settori dell’attività umana, dall’auto, alle moto, alle piccole imbarcazioni, e soprattutto agli aeroplani, ed è proprio in cielo che il motore a benzina impara fare i conti con la “chimica” della combustione: l’aria rarefatta in quota obbliga ad inventare sistemi di carburazione che mantengano automaticamente corretto il famoso rapporto lambda a qualsiasi altitudine.

    I record raggiunti dai motori a benzina sono impressionanti: dal 2 tempi da 50cc che raggiunge i 210 km/h, al 5 cilindri 4 tempi 350cc da 25’000 giri/min fino ai dragster V8 da 8000cc a nitro-metano non c’é molto che non sia stato ancora provato almeno una volta, peraltro con consumi di carburante altrettanto impressionanti.

    La strategia da seguire per ottenere potenze sempre maggiori è subito abbastanza chiara: aumentare la quantità (massa) di miscela aria/benzina immessa nel cilindro, minimizzare le perdite allo scarico nella fase di lavaggio (incrocio delle valvole), ottimizzare la combustione (turbolenza dei gas, forma della camera di scoppio), sfruttare l’inerzia della colonna dei gas di scarico per migliorare lo svuotamento del cilindro o eventualmente utilizzarla per pre-comprimere la miscela fresca (turbo), la quale andrebbe poi però raffreddata (intercooler), ottimizzare la cilindrata unitaria, usare il motore a regime ideale (cambio, variatore) eccetera eccetera.

    - il motore Diesel invece , pesante (per le forze in gioco necessariamente robusto), lento (per le dimensioni e la limitata velocità di combustione), relativamente complesso (sistema di iniezione del gasolio e di pompaggio dell’aria) ma parco nei consumi viene addetto ai lavori “umili”, dove peso e ingombro contano poco e dove conta molto consumare meno e poter bruciare qualsiasi tipo di carburante (p.es. catrame sulle grandi petroliere), e percorre uno sviluppo lento ma graduale nell’ottenere potenze decenti senza dover ricorrere a motori da tre piani con 24 cilindri di 1 metro di diametro ciascuno: ci vorranno quasi 50 anni per riuscire a mettere un motore Diesel in un’auto di serie ....

    Per i motori diesel i problemi sono altri, non tanto il turbo (mai più senza), quanto la polverizzazione del gasolio (oramai siamo a 1800 atmosfere e ancora non bastano), il rumore di combustione (si tenta di combatterlo con iniezioni multiple) e la rumorosità a freddo (quasi senza speranza) oltre ovviamente alla puzza e alla fumosità di scarico (oops m’é scappato)

    Per fortuna l’elettronica ha dato una mano ad entrambi: il benzina copia l’iniezione diretta dal diesel, stratifica la carica e diventa economico, il diesel approfitta dei progressi fatti nel campo delle pompe e degli iniettori, grazie al turbo comincia finalmente a spingere (e a bere), il tutto finalmente comandato dalla solita centralina .. peccato che questa non controlli ancora l’opacità dei gas di scarico ed intervenga a limitare almeno la formazione di fuliggine ... ma chissà magari un giorno ci arriveranno ...
     
  2. Sto caricando...


  3. il motore diesel andava bene per i gruppi elettrogeni secondo me.....ma il tempo vedrà chi ha ragione