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Prof. Ing. Giuseppe Cantore
3 Novembre 2015
Università di Modena e Reggio Emilia
Dipartimento di Ingegneria «ENZO FERRARI»
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̋ A egregie cose il forte animo accendono
l’urne dei forti, o Pindemonte;
e bella e santa fanno al peregrin
la terra che le ricetta ̏
Ugo Foscolo, I Sepolcri
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P. Eugenio Barsanti da Pietrasanta
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Ing. Felice Matteucci da Lucca
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La pistola di Volta è un recipiente di metallo provvisto di elettrodi che
fuoriescono dallo stesso recipiente per mezzo di passanti isolati elettricamente.
Tra di essi viene fatta scoccare una scintilla elettrica che produce la combustione
della miscela (aria+idrogeno o aria+metano) contenuta nel recipiente.
Sezione
Innesco
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Il 5 giugno 1853 può essere considerato la data di nascita del motore a scoppio
poiché è il giorno in cui Padre Eugenio Barsanti e l‘Ing. Felice Matteucci
depositarono alla segreteria dell'Accademia dei Georgofili di Firenze un plico
contenente la memoria nella quale descrivevano una serie di esperienze, da loro
fatte, sulla trasformazione dell'energia esplosiva di un gas in lavoro meccanico.
Il primo motore (monocilindrico, di tipo gravimetrico e ad azione differita alla
corsa di ritorno) fu proprio costruito in quell'anno da una fabbrica italiana, la
Fonderia di Pietro Benini. Il giorno della prima prova così lascia scritto Barsanti:
"Esso agiva con sufficiente regolarità e costanza, comunicando il movimento ad una
forbice e ad un trapano e così per la prima volta fu veduta una serie ininterrotta di
esplosioni, rese quasi impercettibili all'udito, convertirsi in forza di indole affatto
opposta e a produrre movimento" .
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Barsanti e Matteucci, dopo avere realizzato il
prototipo del loro motore, continuarono le
ricerche e contemporaneamente sentirono la
necessità di brevettare la loro invenzione
prima che altri ne potessero copiare i
principi ed usurpare il merito. Così
iniziarono le pratiche per ottenere un
brevetto in Inghilterra, leader europeo nel
commercio e nell'industria. Barsanti e
Matteucci ottennero il sospirato certificato,
che venne loro concesso in data 12 giugno
1854; il brevetto, che reca il n° 1072, venne
pubblicato nel Morning Journal di Londra
con il titolo Specification of Eugène Barsanti
and Felix Matteucci Obtaining Motive Power
by the Explosion of Gases.
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Dal prototipo del 1853 nacque il motore che fu impiegato praticamente, la prima volta
nella storia, presso l'officina della stazione ferroviaria Maria Antonia di Firenze. Per
azionare alcune macchine utensili di quest’ultima, infatti, nel 1856 fu costruito dalla
Fonderia Benini un motore bicilindrico conforme al brevetto inglese del 1854, capace
di sviluppare una potenza di 8 CV.
Tavola che riproduce il motore dell’ Officina della Stazione Maria Antonia di Firenze
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Asta prismatica
dotata di dentature
Dentature
Volano
Albero motore
Ruota dentata che
assicura la fasatura
dei pistoni
Cilindri
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Albero motore
Dentature
Ruote dentate che
trasformano il moto
rettilineo alternativo del
pistone in moto
rotatorio dell’albero
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Asta prismatica
dotata di dentature
Valvola a
saracinesca
Pistone
Serbatoio di
idrogeno
H
Aperture per il
ricambio della
carica
Elettrodo
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Il 14 ottobre 1859, al fine di sfruttare i futuri brevetti e assicurarsi i frutti delle
applicazioni dell'invenzione, Barsanti e Matteucci ritennero opportuno creare una
Società per azioni che si sarebbe dovuta occupare della produzione e vendita dei motori.
Frontespizio dello statuto della società
Manifesto della società
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Azione della società
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1860: grandi delusioni arrivano dalla Francia, infatti il meccanico Stefano Lenoir
presenta un motore i cui principi erano già stati previsti da Barsanti e Matteucci nel
brevetto inglese del 1854 e nei successivi. Il motore di Lenoir viene pubblicizzato in
molte parti non solo della Francia, ma anche d'Europa e lui viene considerato il vero
ed unico inventore del motore ̋a scoppio ̏.
1862: l'inventore francese Alphonse Beau de Rochas pubblica studi teorici in cui
aggiunge la fase di compressione al motore di Barsanti e Matteucci, dando vita ad un
ciclo che prende il suo nome e che rimane ancora oggi il principio di funzionamento
della quasi totalità dei motori a benzina del mondo (e che erroneamente viene
chiamato ciclo Otto).
1864: Nikolaus August Otto (a sx in
foto), assieme a Eugen Langen (a dx in
foto), fondano una ditta, la N. A. Otto &
Cie
che successivamente cambia
ragione sociale in Gasmotoren-Fabrik
Deutz AG.
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1866: Otto e Langen producono il primo modello
di motore, un monocilindrico che presentava un
consumo molto più basso di quello del motore di
Lenoir. Tale motore venne tra l'altro presentato alla
Seconda Esposizione Universale di Parigi (1867), dove
svettò sugli altri motori presentati per le sue
caratteristiche di minor consumo e di minori costi di
realizzazione. Per questi motivi, Otto e Langen
vennero premiati con la medaglia d'oro. Anche in
questo caso il motore era molto simile a quello di
Barsanti e Matteucci, ricopiandone il principio di
funzionamento
e
molte
soluzioni
tecniche,
confrontandolo con quello relativo al motore costruito
dalla fonderia Benini nel 1858.
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Matteucci si recò immediatamente a Parigi per
rivendicare la priorità dell'invenzione (il
sistema meccanico che trasformava il moto
alternativo del pistone in circolare di un
volano era costituito da una cremagliera ed un
pignone dentato provvisto di cric, identico cioè
a quello adoperato da Barsanti e Matteucci). Le
sue rimostranze tuttavia non vennero
ascoltate poiché l'invenzione di Otto e Langen
venne giudicata diversa negli organi di
distribuzione del gas e nel sistema di
accensione a fiammella. Incoraggiati dal
successo Otto e Langen perfezionarono il loro
motore sostituendo questo meccanismo con
un sistema articolato di leve comandato da un
pistone a corsa definita. Il nuovo motore ebbe
un grande successo e una larga diffusione; ne
furono realizzati e venduti all'epoca ben 5000
esemplari con potenze da 0,5 a 3 CV.
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1872: l'azienda di Otto e Langen vede l'ingresso di due personaggi di
enorme spessore, Gottlieb Daimler (a sx in foto) e Wilhelm Maybach (a dx in
foto). Mentre Daimler entrò alla Deutz come direttore di produzione,
Maybach fu inizialmente assunto come disegnatore e progettista, per poi
essere promosso qualche anno più avanti al ruolo di progettista capo
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1876: Otto brevetta il primo motore a 4 tempi (noto come motore a ciclo Otto
appunto). Infatti quest’ultimo nel 1875, conscio delle evidenti lacune del suo motore,
incarica Daimler e Maybach di realizzare un motore che elimini o quantomeno riduca
drasticamente tali inconvenienti.
A rendere il motore a combustione interna efficiente
fu l'introduzione della fase di compressione da parte di
Daimler e Maybach.
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1882: Daimler e Maybach si dimettono dalla Deutz. Già da alcuni anni, infatti,
all'interno dell'azienda erano emersi i primi contrasti tra Otto e Langen da una
parte, e Daimler dall'altra. Maybach, con la sua personalità austera e riservata, non
si intrometteva tra le due parti. Mentre Daimler premeva per la costruzione di
motori ancor più compatti e leggeri da applicare per il trasporto su "carrozze
motorizzate", Otto era più propenso alle applicazioni statiche di tipo industriale
1883: a causa del perdurare dei contrasti Otto intenta una causa legale contro
Daimler, reo di aver utilizzato abusivamente i suoi motori coperti da brevetto. Nel
corso della causa, durata quasi tre anni, emerge che già nel 1862 un
francese, Alphonse Beau de Rochas, aveva realizzato e depositato il brevetto di un
motore dalle caratteristiche simili. Per questo motivo, unitamente al fatto che
Daimler possiede una dialettica migliore e più convincente, Otto perde la causa e
all'inizio del 1886 il suo brevetto di dieci anni prima viene annullato
1891: scompare Nikolaus Otto
 Nikolaus Otto era sposato con Anna Gossi, dalla quale ebbe
ben sette figli, uno dei quali, Gustav, sarebbe divenuto
nel 1917 il fondatore della Bayerische Motorenwerke, più
nota come BMW.
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1884: Enrico Bernardi realizza un veicolo a triciclo in legno per il
figlio Lauro che aveva cinque anni, il quale viene azionato nelle
strade di Verona. Questo si può considerare il primo veicolo al
mondo azionato da motore a benzina, che il creatore presenta
all’esposizione internazionale di Torino del 1884. Già nel 1880
aveva applicato la sua motrice Pia (motore a scoppio da lui
progettato, realizzato e brevettato a cui dona il nome della figlia) ad
una macchina per cucire costruita per quest’ultima.
 Dal 1895 Bernardi costruisce
le sue prime automobili a tre
e a quattro ruote che
cominciano
ad
essere
prodotte industrialmente a
Padova nel 1896. Nel 1902
Bernardi incontra Giovanni
Agnelli
e
inizia
una
collaborazione tecnica con
la FIAT.
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1886: Karl Benz, che nel 1883 aveva fondato la Benz & Cie. Rheinische
Gasmotorenfabrik, registra il suo motore quattro tempi (brevettato da Otto, ma
liberato da ogni vincolo legale sempre nel 1886 a seguito del processo vinto
da Daimler) e la vettura su cui era montato, la Benz Patent Motorwagen, con un
unico brevetto, consacrandosi come l'inventore della prima autovettura al mondo.
Questa era un triciclo con grandi ed esili ruote a raggi, mosso da un motore
monocilindrico orizzontale a quattro tempi di circa un litro di cilindrata, che
erogava 0,8 CV.
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1888: solo ora la vettura inizia ad avere successo ossia quando la moglie Bertha,
all’insaputa del marito, carica i due figli più grandi in macchina e dimostra la
solidità del mezzo percorrendo i circa 100 chilometri che separano Mannheim da
Pforzheim. Nell’ultimo decennio del XIX secolo Karl Benz progetta altre vetture:
la Viktoria del 1893 e la Velo l’anno successivo (il primo veicolo di “massa” della
storia o, in altre parole, primo veicolo prodotto in serie) permettono alla Casa
tedesca di diventare il primo costruttore automobilistico del mondo.
Durante l'ultimo decennio del Secolo XIX,
gli affari andarono talmente bene che
Benz divenne il primo costruttore di
automobili al mondo, superando la stessa ,
Daimler Motoren Gesellschaft che nel
frattempo era stata fondata da Daimler,
Maybach ed altri soci.
Velo
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1890: Daimler e Maybach fondano la Daimler Motoren Gesellschaft
1899: A Torino nasce la F.I.A.T.
1900: dopo la morte di Daimler avvenuta in quest’anno, alla DMG ed in particolare
a Maybach viene commissionata una vettura da corsa da Emil Jellinek, console
austro-ungarico a Nizza, brillante uomo d'affari e soprattutto appassionato di
automobili, tecnica automobilistica e di gare automobilistiche. Questi
commissionò alla Daimler, ed in particolare a Maybach, lo sviluppo di una vettura
da corsa che potesse stabilire in senso assoluto la supremazia della Casa tedesca
nell'ambito delle corse.
Per volere di Jellinek la vettura venne
battezzata con il nome della sua
figlia prediletta, Mercedes.
Nacque così la Mercedes 35PS.
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1907: Maybach rassegna le dimissioni dalla DMG e successivamente nel 1909 lui
ed il figlio Karl sono coinvolti nella fondazione di una nuova società,
la Luftfahrzeug-Motorenbau GmbH, da cui nascerà la «Maybach», marchio tutt’ora
esistente.
1914: il 1º dicembre, a Bologna, viene fondata la Maserati da Alfieri Maserati. La
fabbrica aveva soltanto 5 dipendenti e 2 erano i fratelli di Alfieri Maserati
(Ettore ed Ernesto) ed inizialmente sviluppava auto "Isotta Fraschini ̏ per gare su
strada .
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Successivamente, nel primo dopoguerra Alfieri Maserati diede inizio alla sua
attività come corridore agonistico (correndo con vetture Isotta Fraschini).
Nel 1924 dopo un Gran Premio venne squalificato per 5 anni e così si poté
dedicare alla sua industria.
La prima automobile interamente Maserati fu fabbricata nel 1926 e si chiamò
"Tipo 26". Su questa vettura apparve per la prima volta il simbolo della Maserati:
un tridente stilizzato ripreso dalla fontana del Nettuno di Bologna, disegnato
da Mario Maserati, l'unico dei fratelli che alle automobili aveva preferito la
carriera artistica.
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Nel 1937 l'azienda viene ceduta all'allora famoso industriale modenese Adolfo
Orsi, e la Maserati viene trasferita da Bologna a Modena in viale Ciro Menotti
1926: la Benz & Co. si fonde con la DMG. A partire da quest’anno la nuova casa
automobilistica, la Daimler-Benz AG appunto, inizia ad impiegare il marchio
«Mercedes-Benz» per costruire le sue vetture.
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1929: viene considerato l’anno di nascita della Ferrari, ossia l’anno in cui Enzo
Ferrari fonda la Scuderia Ferrari. Fino al 1932 la Scuderia ricoprì il ruolo di filiale
tecnico-agonistica dell'Alfa Romeo, mentre a partire dal 1933 ne divenne il
Reparto Corse e cominciò ad occuparsi di progettazione e gestione delle vetture da
competizione. Tale impegno proseguì con successo fino alla fine del 1937, quando
la Scuderia fu sciolta e l'Alfa Romeo allestì un nuovo Reparto Corse con a capo
Enzo Ferrari.
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Lasciato questo incarico nel 1939, il 13 settembre dello stesso anno Enzo Ferrari
diede vita ad una casa automobilistica chiamata Auto Avio Costruzioni e avente
sede a Modena, nello stesso luogo dove fino a due anni prima risiedeva la Scuderia
Ferrari. Non fu usata la denominazione Ferrari a causa di clausole contrattuali che
legavano il Drake all'Alfa Romeo e che gli impedivano di utilizzare il proprio
cognome sulle automobili da lui prodotte fino a tutto il 1942. La prima vettura
costruita, in soli due esemplari, fu la 815, datata 1940. Tuttavia con l'avvento
della seconda guerra mondiale l'attività automobilistica venne sospesa. Nel 1943
la sede fu spostata a Maranello.
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Scaduti i quattro anni di clausola e finita la seconda guerra mondiale, ebbe
finalmente inizio la storia della Ferrari come casa costruttrice. All'inizio del
1947 infatti l'azienda fu fondata da Enzo Ferrari a Maranello con il nome di Auto
Costruzioni Ferrari. La 125 S fu la prima vettura a portare il nome del fondatore.
Debuttò in gara l'11 maggio dello stesso anno e fu guidata da Franco Cortese,
primo pilota e collaudatore Ferrari.
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1963: viene fondata la Lamborghini automobili, da Ferruccio Lamborghini, con sede
in uno stabilimento appositamente costruito a Sant’Agata Bolognese.
La fondazione della Lamborghini viene tradizionalmente
ricondotta ad una lite, realmente accaduta, fra Ferrari e
Lamborghini. Quest’ultimo, già affermato industriale che
costruiva trattori, caldaie e condizionatori, possedeva
una Ferrari 250 GT della quale non era pienamente
soddisfatto. Si rivolse ad Enzo in persona per lamentare il
cattivo
funzionamento
della
trasmissione
e
dispensandogli consigli, ma Ferrari, orgogliosamente
stizzito che il cliente volesse insegnargli il mestiere, gli
rispose: ̋La macchina va benissimo. Il problema è che tu sei
capace a guidare i trattori e non le Ferrari ̏
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Ferruccio, che disponeva di ingenti risorse
finanziarie, si circondò immediatamente di
ingegneri e tecnici molto capaci, tra cui il
noto
Gian Paolo Dallara, fondatore
dell'omonima
casa
automobilistica
costruttrice di automobili da competizione .
Nacque la 350 GTV che tuttavia non riscosse
molto successo a causa dello stile troppo
avveniristico e rimase un esemplare unico.
Il progetto venne quindi affidato alla
carrozzeria milanese Touring che, pur
rispettando le quote caratteristiche iniziali,
creò un disegno più classico e sobrio[9]. La
nuova auto, chiamata 350 GT, era una
granturismo a due posti veloce ed elegante
(secondo i canoni dettati da Ferruccio) e fu la
prima auto costruita in serie dalla
Lamborghini.
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Anni 50: ad inizio decennio viene introdotta l’iniezione meccanica sulle vetture
stradali e verso la fine arriva anche l’iniezione elettronica
• Carburatore
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• Iniezione meccanica: convenzionalmente si considera la Mercedes 300 SL
̋̋ali di gabbiano ̏ come la prima auto di serie a montare tale sistema (1954).
Tale vettura, peraltro, montava un sistema ad iniezione diretta
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• Iniezione elettronica
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1962: un Turbocompressore viene montato per la prima volta su vetture di
serie, negli Stati Uniti d'America; in particolare appare su due vetture del gruppo
General Motors: la Oldsmobile «Jetfire» e la Chevrolet «Corvair Monza».
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Il turbo, che inizialmente non trova grande diffusione, ricompare sulla scena in
Europa, su auto di serie degli Anni Settanta.
Ma la vera svolta arriva nel 1977 quando Renault inaugura nel Campionato
Mondiale di Formula 1 quella che sarebbe passata alla storia sportiva come "Era
Turbo", durata fino al 1989.
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Dal 2014 i motori turbocompressi sono tornati protagonisti in F1
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Inoltre non si parla più di motore ma di Power Unit
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Oggigiorno anche su molte vetture stradali, vista la tendenza al Downsizing,
si ricorre alla sovralimentazione mediante Turbocompressore
V8 Turbocompresso
Bancata da 4 cilindri
3900 cm3
560 CV
Rapporto di compressione 9.6
Turbocompressore
Ferrari California T (Turbo)
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Inoltre anche sulle vetture stradali si ha combinazione di motore termico e motore elettrico
Volume di
aspirazione
V12 Aspirato
6300 cm3
800 CV (motore termico) +
160 CV (motore elettrico)
Rapporto di compressione 13.5
LaFerrari
Motore Elettrico
Motore Termico
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Anni 70: inizia a diffondersi l’uso della marmitta catalitica
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Rudolf Christian Karl Diesel nato a Parigi il
18 marzo 1858 e scomparso, in modo
misterioso, nel Canale della Manica il 30
settembre 1913
“ …la teoria meccanica del calore insegna che solo
una parte del calore contenuto in una sostanza può
essere ottenuto di nuovo sotto forma di lavoro; se
quindi con un chilo di carbone diamo al vapore
7.500 calorie possiamo per principio riottenerne
solo una piccola parte sotto forma di lavoro; da ciò
non deriva che l’impiego del vapore o in genere di
una sostanza intermedia sia errato come principio,
ma fa nascere l’idea di trasformare direttamente
quelle 7.500 calorie senza ricorrere a corpi
intermedi; ma come si può eseguire ciò
praticamente? E’ questo appunto che si deve
trovare… ”
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L’idea che alimentò le ricerche di Rudolf Diesel era la realizzazione di un motore
economico da utilizzare nelle piccole industrie e in grado di tener testa al motore a
vapore, un motore in grado di aiutare gli operai a svolgere le operazioni più gravose.
1892: il 23 febbraio Rudolf Diesel deposita a Berlino il brevetto n° 67207
1897: ad Augusta Diesel costruisce il primo prototipo funzionante
Per poter bruciare uniformemente, i
combustibili liquidi dovevano essere
finemente polverizzati, ed in virtù di
questa difficoltà tecnologica la scelta
ricadde sulla polvere di carbone.
Diesel
impiegò
un
sistema
pneumatico di alimentazione, simile
ad una comune pompa per
bicicletta, che insufflava all’interno
del cilindro una nuvola di carbone
già finemente polverizzato.
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1898: la svizzera Sulzer Maschinenfabrik, per la quale Diesel aveva lavorato nel
1879, costruisce su licenza il suo primo motore, così come la tedesca Deutz che
però ne inizierà la produzione in serie solo dopo la scadenza del brevetto nel 1907
1902: la MAN (Maschinenfabrik Augsburg Nürnberg AG) inizia la produzione di
motori stazionari per la centrale elettrica di Kiev, alcuni di questi motori sono
rimasti in funzione fino al 1955
1903: prima applicazione su di una imbarcazione, il battello francese "Petit Pierre",
operante nel canale Marna-Reno
1912: il primo treno Diesel viene costruito
in Germania
1924: fanno la loro apparizione i primi autocarri
con motore diesel, per merito della MAN
(con iniezione diretta) e della Benz
(con precamera).
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1927: per la prima volta al mondo,
produzione in serie di pompe di iniezione ed
iniettori grazie a Robert Bosch
Robert Bosch
Albeck (Austria) 1861 – Stoccarda 1942
In tal modo, Bosch metteva a disposizione
dei produttori di motori un sistema di
iniezione, grazie al quale, per la prima
volta, fu possibile produrre, a condizioni
economicamente vantaggiose, propulsori
diesel con regimi di rotazione elevati,
destinati a essere montati su autocarri,
autobus e, successivamente, anche sulle
autovetture.
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1928: nel Michigan primo volo di un aereo
con motore Diesel, lo Stinson SM-1DX
"Detroiter" con motore Packard DR-980
1933: la Citroën installa sul modello Rosalie un motore Diesel di 1767cc progettato
dall'inglese Harry Ricardo, anche se mai entrata in una reale produzione di serie è
stata la prima automobile dotata di motore Diesel
1936: inizia la produzione della Mercedes Benz 260 D, la prima autovettura
prodotta in grande serie con motore Diesel
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1978: arrivano le prime auto Turbodiesel
Mercedes 300SD
1° Turbodiesel negli U.S.A.
Peugeot 604 D
1° Turbodiesel in Europa
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1988: la Fiat Croma è la prima auto Diesel ad iniezione diretta
• Iniezione indiretta o a precamera
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• Iniezione diretta
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• Iniezione diretta: resa possibile grazie all’introduzione, da parte di Bosch, della prima
regolazione elettronica per motori Diesel EDC (Electronic Diesel Control) a livello
mondiale (1986) e all’adozione di pressioni di iniezione molto più elevate (pompa
distributrice a pistone coassiale).
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1997: Lancio mondiale del Common Rail, ideato e sviluppato da FIAT e Magneti Marelli
e poi industrializzato da Bosch. Viene montato per la prima volta sull’Alfa Romeo 156
(nel 2002, sempre sulla stessa macchina, viene montato il primo motore Multijet)
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2000: DPF (Diesel Particulate Filter), montato per la prima volta su un auto di serie da
Peugeot sulla 607.
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• Linea di scarico di un motore Diesel moderno Euro 6
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̋ Apri la mente a quel ch’io ti paleso
e fermalvi entro; chè non fa scienza,
sanza lo ritenere, avere inteso… ̏
Dante Alighieri, Divina Commedia, Paradiso, Canto V
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Si ringrazia per la fattiva collaborazione l’Ing. Fabio Berni
Università di Modena e Reggio Emilia
Dipartimento di Ingegneria «ENZO FERRARI»
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