La lunga storia del diesel: dalla Mercedes 260 D a oggi

I motori ad accensione per compressione, più noti come diesel, dal nome del grande tecnico tedesco che per primo li ha proposti e realizzati presso la MAN di Augsburg, hanno fatto la loro comparsa nell’ultime decennio dell’Ottocento ottenendo subito un grande successo in campo industriale. Del resto era proprio quello l’impiego per il quale erano stati sviluppati in origine. Il loro punto di forza, nei confronti dei motori ad accensione per scintilla (ovvero a ciclo Otto) era il consumo nettamente inferiore, a parità di potenza erogata.

All'inizio erano perfetti solo per grandi applicazioni

Il funzionamento però era assai ruvido e rumoroso; inoltre la gestione della erogazione lasciava molto a desiderare e nulla faceva pensare a una possibilità di utilizzazione sulle autovetture. Le applicazioni navali sono arrivate molto rapidamente, ma in tale campo non è che abbiano luogo rapide e continue variazioni di regime e di carico, come avviene tipicamente nell’impiego in campo auto. E anche il settore ferroviario non ha tardato a mostrare un notevole interesse nei confronti dei motori di questo tipo.

Con il progredire della tecnica si è passati da realizzazioni mastodontiche, in relazione alla potenza erogata, ad altre assai più compatte e contemporaneamente si è lavorato intensamente allo sviluppo di sistemi di iniezione più evoluti, ovvero in grado di consentire una migliore polverizzazione del combustibile e un accurato controllo della mandata, con possibilità di variarla in maniera rapida e precisa. 

MAN porta il gasolio sui veicoli

Il merito qui va fondamentalmente alla industria tedesca (spicca l’importante lavoro di Prosper L’Orange) e alla sua straordinaria tecnologia. Nel 1924 hanno fatto la loro apparizione i primi autocarri con motore diesel, per merito della MAN (con iniezione diretta) e della Benz (con precamera). Tre anni più tardi sono entrati in produzione gli iniettori e le pompe di iniezione Bosch, che hanno dato un contributo fondamentale alla affermazione definitiva dei motori a gasolio sui veicoli industriali.

Ormai si stava già pensando alla possibilità di impiegare i motori a gasolio anche sulle automobili. In questo caso occorreva rendere più accettabile il diesel a livello di rumorosità e di fluidità di funzionamento. Quello che poteva essere tollerato per i camion, in cambio della grande diminuzione dei consumi, non era adeguato per le auto. I motori con iniezione diretta sotto questo aspetto erano di gran lunga i meno adatti. E infatti diversi tecnici stavano lavorando da tempo allo sviluppo di sistemi con camera ausiliaria ad alta turbolenza o con precamera, alcuni dei quali sono stati rapidamente utilizzati anche per i motori d’autocarro. In questi casi l’incremento della pressione all’interno del cilindro era nettamente più dolce e il “picco” si aveva nella camera ausiliaria, con importanti benefici in termini di riduzione dei battiti e delle trepidazioni. 

Mercedes: la prima a portare il diesel sulle auto di serie

Un primo tentativo in campo auto è stato effettuato dalla Citroen nel 1934 ma rimasto allo stadio di prototipo, senza dare origine ad alcuna produzione di serie. La vettura era dotata di un quadricilindrico di 1,75 litri di cilindrata dotato di un tipo di camera ausiliaria messo a punto dal famoso ricercatore inglese Harry Ricardo. Ben diversamente sono andate le cose quando è entrata in scena la Mercedes-Benz, presentando la 260 D, nel 1936. Questa automobile, azionata da un motore di 2,54 litri che erogava 45 cavalli a 3000 giri/min, è stata infatti prodotta in un apprezzabile numero di esemplari, diventando la prima automobile diesel di serie della storia.

Poco dopo ha fatto la sua comparsa anche una Peugeot con motore a gasolio, ma in due anni è stata costruita in meno di 80 unità. Una volta terminata la Seconda Guerra Mondiale è stata nuovamente la Mercedes Benz a mostrare agli altri costruttori automobilistici la strada del diesel, con la sua 170D, apparsa nel 1949. Questa vettura ha avuto un buon successo commerciale ed è stata l’antenata di altri fortunati modelli come la 180, la 190 e la 200D. Nel 1952 è stata la volta della Borgward con la Hansa 1800 e nel 1953 della Fiat, con la 1400D. Quest’ultima aveva un motore a quattro cilindri con canne cilindri riportate in umido (una rarità, per la casa torinese) e una cilindrata di 1,9 litri. La Peugeot ha ripreso con impegno la strada del diesel nel 1959 e infatti le sue automobili a gasolio sono state per lungo tempo tra le più apprezzate della intera produzione mondiale.

Diesel: vincente nello sport in tempi non sospetti

Negli USA del dopoguerra i diesel non erano popolari neanche sugli autocarri e, come si può ben immaginare, per le auto di serie non era neanche il caso di parlarne. A Indianapolis però le cose vanno diversamente. Dopo che una monoposto con motore diesel ci aveva corso nel 1931, coprendo le 500 miglia senza fermarsi a fare rifornimento (a differenze delle auto con motore a ciclo Otto!), nel 1952 una vettura a gasolio ha addirittura conquistato la pole position. Anche in questo caso il motore impiegato era un Cummins (di ben 6,6 litri di cilindrata), sovralimentato per l’occasione da un turbocompressore, dispositivo che in questo modo ha fatto il suo esordio in campo automobilistico!

Arriva il Turbo con la VW Golf

Gli anni Sessanta hanno visto un graduale, ma tutto sommato modesto aumento delle auto diesel in Europa. Pure il numero dei costruttori che proponeva modelli dotati di questo tipo di motore è andato crescendo. Il vero boom è iniziato però attorno alla metà del decennio successivo, con l’apparizione della Volkswagen Golf diesel, il cui quadricilindrico monoalbero di media cilindrata, che derivava direttamente dalla versione base a benzina, mostrava una strada che in seguito è stata imboccata da diverse altre case. L’apparizione della sovralimentazione mediante turbocompressore per i modelli di serie, di poco posteriore, è stata un evento epocale, che ha consentito alle potenze specifiche di passare immediatamente da 30 CV/litro o poco più a oltre 40.

Tra l’altro, si trattava solo dell’inizio, in quanto bastava aumentare la pressione di sovralimentazione per ottenere ulteriori incrementi delle prestazioni. Il turbo, poi, era ideale per i diesel, motori nei quali la temperatura dei gas di scarico è piuttosto contenuta (con conseguenti minori sollecitazioni per la turbina, rispetto a quanto accade con i motori a ciclo Otto) e non esiste il problema della detonazione. Inoltre, il volume dei gas emessi dal motore è sempre piuttosto considerevole, il che riduce il problema del ritardo della risposta quando si aziona l’acceleratore.

Iniezione diretta, quattro valvole per cilindro e common rail

Un altro straordinario salto evolutivo si è avuto alla fine degli anni Ottanta, con la comparsa dei primi motori diesel per autovetture a iniezione diretta (Sulla Fiat Croma!), assai vantaggiosi per quanto riguarda il contenimento dei consumi. In breve tempo quelli con camera ausiliaria sono diventati obsoleti, per scomparire dalla scena alla fine degli anni Novanta.

Per consentire la realizzazione di motori a iniezione diretta finalmente adatti all’impiego automobilistico sono stati fondamentali il ricorso a sistemi di gestione elettronici (che hanno immediatamente fatto apparire rozzi e antidiluviani i precedenti sistemi meccanici), lo sviluppo di pompe e di iniettori di nuova generazione e l’adozione di pressioni di iniezione molto più elevate di quelle che si impiegavano in precedenza.

Un altro passo in avanti di considerevole portata si è avuto con l’affermazione delle quattro valvole per cilindro, che ha consentito di collocare l’iniettore in posizione ideale (perfettamente al centro della camera) e di realizzare condotti di aspirazione con geometrie differenti. In molti casi uno di essi genera una elevata turbolenza a vortice orientato mentre l’altro, dal diverso andamento (in particolare nella parte subito a monte della sede valvola), è ottimizzato ai fini della respirazione del motore.

Le teste a quattro valvole per cilindro hanno iniziato a diffondersi attorno alla metà degli anni Novanta, e sono state seguite quasi subito dalla comparsa dei sistemi di iniezione common rail, che ormai da diversi anni dominano la scena.

Oggi non hanno nulla da invidiare ai benzina

L’idea base che ha portato alla loro realizzazione risale addirittura agli anni Venti del secolo scorso, quando però la tecnologia disponibile era molto lontana da quella che si può impiegare oggi. Anche in questo caso il contributo dell’elettronica si è rivelato fondamentale. Tra l’altro, è possibile modulare come opportuno la legge di iniezione e addirittura “frammentare” in più fasi l’emissione del combustibile. Attualmente sono in produzione motori diesel di serie che, grazie a livelli di sovralimentazione impressionanti e a pressioni di iniezione anche superiori a 2000 bar, hanno potenze specifiche di oltre 100 cavalli /litro. E questo con una erogazione straordinaria per un arco di regimi estremamente ampio e con un funzionamento che in quanto a silenziosità e dolcezza non ha nulla da invidiare ai motori a benzina.