Motore a combustione interna (ICE)

Un motore a combustione interna genera potenza meccanica bruciando il carburante all'interno delle proprie camere di lavoro, i cilindri, anziché in un focolare separato. Il nome lo distingue dalle macchine a combustione esterna, come la macchina a vapore, in cui il combustibile brucia fuori dal cilindro per riscaldare un fluido di lavoro. Accendendo una miscela di aria e carburante direttamente dentro un cilindro a tenuta, il motore sfrutta la rapida espansione dei gas caldi così prodotti per compiere lavoro immediatamente e in dimensioni contenute: è questa la ragione per cui tale schema ha dominato il trasporto su strada per oltre un secolo.

Il meccanismo fondamentale converte la pressione del gas in combustione in moto rotatorio. Dentro ogni cilindro un pistone scorre su e giù, sigillato dalle fasce elastiche. Quando la carica aria-carburante si accende, il brusco aumento di pressione spinge il pistone in fondo alla canna, e una biella trasmette quella spinta lineare all'albero a gomiti, le cui manovelle convertono il movimento alternato dei pistoni in una rotazione regolare. Tale rotazione, dopo essere passata per volano, frizione e cambio, mette infine in moto le ruote. Le valvole in testa, aperte e chiuse in fase dall'albero a camme, ammettono la carica fresca ed espellono i gas di scarico al momento giusto.

La maggior parte dei motori stradali lavora secondo il ciclo a quattro tempi, in cui ogni cilindro compie quattro corse del pistone per ogni impulso utile: una corsa di aspirazione che richiama la carica, una di compressione che la comprime, una di espansione in cui essa brucia e spinge il pistone verso il basso, e una di scarico che evacua il gas combusto. Poiché solo una delle quattro corse produce lavoro, più cilindri vengono disposti in modo che gli scoppi si sovrappongano, garantendo un flusso costante di coppia e la caratteristica regolarità di un motore pluricilindrico.

I due carburanti dominanti dividono i motori in due famiglie che differiscono soprattutto nel modo di accensione. Un motore a benzina miscela aria e carburante e accende la miscela compressa con una candela in un istante preciso. Un motore diesel comprime la sola aria con un rapporto molto più alto, scaldandola al punto che il carburante iniettato si accende spontaneamente: per questo il diesel non ha bisogno di candele e tende a offrire coppia ed efficienza superiori. Oltre al carburante, i motori si descrivono in base alla cilindrata — il volume totale spazzato dai pistoni — e al rapporto di compressione, entrambi fattori che incidono fortemente su potenza ed economia, e possono aspirare in modo naturale o essere alimentati a forza da un turbocompressore o da un compressore volumetrico.

Per gran parte della storia dell'automobile la sigla ICE era raramente necessaria, perché quasi ogni vettura ne montava uno. Il termine si è diffuso soltanto con l'avvento delle motorizzazioni elettriche a batteria e ibride, che hanno reso necessario distinguere la propulsione a combustione da quella elettrica. In tale contesto ICE indica oggi, per sintesi, la tecnologia tradizionale, apprezzata per l'ampia autonomia e i rifornimenti rapidi, ma sempre più messa a confronto con i motori elettrici sul piano dell'efficienza, delle emissioni locali e della semplicità meccanica.