Cosa Accadde Prima del Motore di Benz?

Il Patent-Motorwagen di Karl Benz del 1886 entrò nella storia come la nascita dell'automobile; ma la strada verso quel motore leggendario è tutta una storia di tenacia e tentativi. Senza il veicolo a idrogeno de Rivaz del 1806, la salita di Samuel Brown del 1826, l'Hippomobile di Lenoir e il ciclo a quattro tempi di Otto, il motore a benzina di Benz non sarebbe mai esistito. Ecco la storia di quella catena dall'inizio alla fine.

Come Nacque l'Idea di Spingere il Pistone con un'Esplosione?

Le macchine a vapore erano ovane all'inizio del XIX secolo: azionavano fabbriche, navi e persino i primi veicoli stradali. Ma c'era un problema: la caldaia a vapore era pesante e impiegava ore a scaldarsi. E se il carburante bruciasse dentro il cilindro invece che nella caldaia, all'esterno? L'idea del motore a combustione interna nacque esattamente da questa domanda. In pratica, portare il fuoco dentro il motore stesso, un po' come mettere il fuoco sotto la pentola invece che appoggiare la pentola sul fornace.

Il primo a realizzare seriamente questa idea fu l'ufficiale d'artiglieria François Isaac de Rivaz. Per chi veniva dal mondo delle armi e della polvere da sparo, pensare che un'esplosione potesse spingere un pistone non era affatto difficile; infatti anche il cannone funzionava così. A partire dal 1804 lavorò al motore e nel 1807 lo montò su un veicolo: il primo mezzo della storia con motore a combustione interna percorse una breve distanza.

Idrogeno in un Pallone, Accensione con una Pila di Volta

Il motore de Rivaz, a oggi, conteneva concetti incredibilmente moderni: idrogeno come carburante e scintilla elettrica per l'accensione. La miscela idrogeno-ossigeno era conservata in un pallone, la pila di Volta generava la scintilla e il pistone schizzava verso l'alto. Il resto era faticoso dal punto di vista meccanico: le valvole dovevano essere aperte e chiuse manualmente, non esisteva un meccanismo di temporizzazione. Il pistone disceso, tramite un sistema di argano a leva, faceva girare le ruote.

Questo inventore svizzero di origine francese il 30 gennaio 1807 a Parigi ottenne il brevetto numero 731 ; lo registrò anche nel cantone del Vallese. Continuò a sviluppare il progetto come un ingegnere ossessivo e nel 1813 produsse una macchina enorme: lunga sei metri, con ruote di due metri di diametro e del peso di circa una tonnellata un veicolo. A Vevey percorse 26 metri su una strada con pendenza del 9%, con 300 chilogrammi di carico e quattro passeggeri a bordo - la velocità era di 3 km/h . Ad ogni corsa avanzava di soli 4-6 metri; è impossibile non pensare che camminando si sarebbe stati più veloci.

Peggio ancora, nessuno lo prese sul serio. Gli ambienti scientifici dell'epoca sostenevano che il motore a combustione interna non avrebbe mai superato la macchina a vapore. La storia avrebbe mostrato chi aveva ragione, ma ci sarebbero voluti mezzo secolo. Una nota: nello stesso anno, il 1807, i fratelli Niépce brevettarono il Pyreolophore, capace di spingere una barca con un getto d'acqua - quale progetto sia davvero il primo è ancora oggi oggetto di discussione.

Samuel Brown e l'Ostinazione contro la Salita: il Motore a Gas del 1826

Il passo successivo arrivò dall'Inghilterra. L'ingegnere Samuel Brown ottenne un brevetto per il motore a combustione interna il 4 dicembre 1823. Il suo approccio era diverso da quello di Rivaz: adattò una vecchia macchina a vapore di Newcomen per bruciare gas. Il suo motore funzionava a idrogeno e utilizzava camere di combustione separate; era in realtà, in un certo senso, un progetto di tipo gas-vuoto basato sul vuoto.

La dimostrazione di Brown fu una delle mosse di marketing più coraggiose della storia del motore. Il 27 maggio 1826 montò il motore su un carro e salì su Shooter's Hill a Londra. Anche se oggi può sembrare come scattare una foto a un'automobile e fermarsi in cima alla collina, all'epoca fu una prestazione senza eguali. Tuttavia il veicolo di Brown non può essere considerato un'automobile pratica - era una dimostrazione, un tentativo di prova. Ma la prova era completa: quando la combustione avviene all'interno del cilindro, il veicolo può davvero muoversi.

Étienne Lenoir: il Primo Successo Commerciale e l'Hippomobile

Da qui in poi le cose si fanno serie. L'ingegnere belga-francese Étienne Lenoir, con il motore che sviluppò tra il 1858 e il 1860, creò il primo motore a combustione interna a raggiungere il successo commerciale. Era un motore a gas a due tempi, senza compressione, con accensione a candela, e il 1860 fu l'anno in cui il motore di Lenoir venne definito il primo motore a combustione interna. A Parigi c'era una vera domanda per questi motori; fino al 1865 furono venduti circa 143 motori, e secondo alcuni calcoli il totale, includendo i motori non destinati a veicoli, sale a 350-400 - la differenza dipende da cosa si conta: motori per veicoli o tutti i motori a gas di Lenoir.

Ma ciò che scrisse Lenoir nella storia non fu tanto il motore quanto il veicolo su cui si viaggiava. Nel 1863 presentò l'Hippomobile: un veicolo a tre ruote che trasportava il proprio motore. Il motore era monocilindrico, 2543 cc di cilindrata e con una potenza di soli 1,5 hp . Nella prima versione il carburante era idrogeno prodotto tramite elettrolisi dell'acqua; in seguito si passò a un carburante derivato dal petrolio e venne aggiunto un primitivo carburatore. Viene persino considerato, seppur in modo controverso, la prima automobile. Nel frattempo, il cambio di carburante è una curiosa ironia: l'idea del primo veicolo a idrogeno risale al 1806, Lenoir poi passò al carburante a benzina e oggi i motori a idrogeno tornano a discutersi - a volte la storia disegna un cerchio completo.

Il problema, però, era evidente fin dall'inizio: il motore di Lenoir era inefficiente. Non essendoci compressione, gran parte del carburante andava sprecata, con uno spreco di quasi il cinquanta per cento. Pensiamoci così: l'idea dell'accensione interna era corretta, ma prima dell'accensione è necessario comprimere la miscela - altrimenti l'esplosione resta debole. Chi avrebbe superato questa soglia aveva già iniziato a lavorare dall'altra parte, a Colonia.

Otto e Langen: la Rivoluzione dell'Efficienza e il Ciclo a Quattro Tempi

Nel 1864 Nicolaus Otto e Eugen Langen fondarono a Colonia la N. A. Otto & Co., la prima azienda al mondo di motori a combustione interna. Tre anni dopo, nel 1867, presentarono il loro motore atmosferico a pistone libero. Il principio di funzionamento di questo motore era piuttosto ingegnoso: la combustione scagliava il pistone verso l'alto, e il pistone, scendendo poi grazie all'effetto del vuoto, compieva un lavoro. Vinse il gran premio all'Esposizione Mondiale di Parigi del 1867 e si guadagnò il titolo di motore a gas più efficiente fino a quel giorno. Fu inoltre il primo motore a entrare con successo in produzione di serie: una delle sue versioni da ~0,5 cv funziona ancora oggi, e questo da solo è una vittoria dell'ingegneria.

Ma Otto aveva in mente un'idea più grande. Aveva costruito il suo primo motore nel 1861 e verso la fine di quell'anno era arrivato all'idea del ciclo a quattro tempi. Nel 1876 realizzò finalmente il primo motore a combustione interna che comprimeva il carburante: il ciclo di Otto, che porta ancora oggi il suo nome. Qual è la differenza? Comprimere la miscela moltiplica la potenza dell'esplosione. Con un semplice paragone: è come gonfiare un palloncino fino in fondo e farlo scoppiare invece di gonfiarlo appena. Nei primi test il motore si guastò dopo pochi minuti e la società Otto-Langen si sciolse, ma l'idea era stata seminata. I vecchi progetti senza compressione furono rapidamente abbandonati; il problema dell'inefficienza che durava dai tempi di Lenoir era stato risolto.

Delamare-Deboutteville: i primi tentativi passati su quattro ruote

Dopo il 1876 era arrivato il momento di montare degnamente questo motore su un veicolo. Il francese Édouard Delamare-Deboutteville, studiando nel 1881 i lavori di Lenoir e Otto, realizzò il suo primo motore a combustione interna a quattro tempi. Nel 1883, insieme a Léon Malandin, sviluppò un motore a combustione basato sul motore a quattro tempi di Otto e lo stesso anno progettò un veicolo a benzina con motore a combustione interna.

Le cose non sempre filarono lisce: al primo tentativo l'automobile si spezzò in due - sì, letteralmente. Ma in Francia questa coppia è oggi ricordata come l'inventore della prima automobile a quattro ruote. Questo dimostra quanto siano sottili le dispute sulla priorità: c'è una grande differenza tra il nome e il brevetto e l'esser venuto alla luce e divenuto utilizzabile.

L'ultimo passo di Benz verso il brevetto: il 1886

La storia di Karl Benz in realtà inizia sette anni prima del 1886. Il suo primo motore fisso a benzina era un motore a due tempi monocilindrico e funzionò per la prima volta capodanno del 1879 Per quanto riguarda la nascita dell'idea della benzina, la storia è così quotidiana da essere perfetta: Benz, pulendo i guanti, vide che una ciotola di benzolo si incendiava con una scintilla e pensò che questo liquido volatile potesse essere usato come carburante. Ecco che un incidente di cucina ha trovato il carburante che ha dato inizio all'era dell'automobile.

Benz Patent-Motorwagen per il 29 gennaio 1886 fu presentata e concessa la domanda di brevetto per un veicolo alimentato a motore a gas. Il motore a benzina a quattro tempi monocilindrico produce circa 0,55 kW (0,75 cv), la velocità massima è 16 km/h era. I numeri erano rivoluzionari rispetto ai 3 km/h di de Rivaz, ma non entusiasmanti secondo gli standard odierni; la questione non era la velocità, ma la combinazione. Un telaio leggero, un motore potente ma piccolo e un carburante a base di petrolio - e l'equilibrio della potenza del motore con il volano. Tutto questo insieme ha dato vita per la prima volta a un'automobile utilizzabile. La maggior parte degli storici considera questo brevetto la nascita dell'automobile. Poco dopo entrò in scena anche Gottlieb Daimler; molti lo considerano il primo a creare un motore a combustione interna pratico e nel 1889 portò la strada un passo avanti inventando il motore a quattro tempi a due cilindri a V.

Cosa Vediamo Guardando l'Interella Catena?

Ogni nome portava un anello della catena: de Rivaz portò il fuoco nel cilindro, Brown dimostrò che poteva muoversi, Lenoir mostrò un motore vendibile, Otto risolse l'efficienza, Delamare-Deboutteville passò alle quattro ruote, Benz riunì tutto in un unico veicolo. Ognuno avrebbe fallito senza gli altri - anche se la storia del brevetto porta il nome di un solo inventore, quel motore era in realtà il prodotto di un lavoro collettivo di ottant'anni.

Per questo, la prossima volta che giri la chiave e senti il motore partire, fermati un secondo e pensa: quel suono è l'ultimo anello di una storia lunghissima iniziata nel 1807 con un palloncino di idrogeno. Qual è il passo di questa catena che vi sembra il più coraggioso? Il mio preferito è quando Benz trasse l'idea del carburante a benzina da un incidente con una ciotola di benzene - ma anche il veicolo a idrogeno di de Rivaz, che non ricevette mai alcuna serietà, merita giustizia.

Fonti

• Motore De Rivaz
• Samuel Brown (ingegnere)
• Samuel Brown (di Brompton)
• First Auto | The Engines of Our Ingenuity - Università di Houston
• Hippomobile
• Étienne Lenoir
• La nascita di un'idea: Etienne Lenoir e il motore a combustione interna
• Motore Otto
• Motore atmosferico Otto-Langen
• Otto (1832) - Energy Kids
• I precursori dell'automobile
• Delamare-Deboutteville
• Benz Patent Motor Car
• Replica del Benz Patent Motorwagen del 1886
• Benz Patent-Motorwagen
• La storia dell'automobile - Motori a benzina