Lo scarico

[Ricky426]

Tutto quello che avreste voluto sapere sul sistema di scarico e non avete mai osato chiedere.



Bene, ecco qui il sunto sui sistemi di scarico. Qualcuno sicuramente sapr? gi? tutto, qualcun altro invece potrebbe trarne conoscenza. E' per voi che scrivo!

Innanzitutto, visto che molti come me hanno iniziato a "smarmittare" col motorino, ? d'obbligo specificare che i motori a 2 tempi ed a 4 tempi hanno sistemi di scarico completamente differenti. Mentre nel motore a 2 tempi il sistema di scarico ? in grado di elevare rendimento e potenza del motore, nel 4 tempi deve invece cercare di essere il meno invasivo possibile per non diminuire il rendimento, e di conseguenza la potenza.

Infatti nel motore a 2 tempi la fase di scarico avviene contemporaneamente a quella di aspirazione, per cui il sistema di scarico deve creare una sorta di "risucchio" per poter favorire la fuorisucita dei gas combusti dalla camera di scoppio. Il risucchio si ottiene con una "pancia" nella marmitta, con diversi diametri di ingresso e uscita, con coni opposti di diversa lunghezza, e complicati calcoli. Avete mai provato a togliere la pancia al motorino? Una *****.

Ma siccome le nostre auto non vanno a miscela, di questo ci importa poco o niente, per cui occupiamoci del motore a 4 tempi.

Il motore a 4 tempi ha la fase di scarico separata, con una valvola che si apre al suo inizio e si chiude alla sua fine, ed il pistone ha il compito di espellere tutti i gas non combusti. Per cui non ? obbligatorio un sistema di scarico che abbia una funzione di risucchio. Anche se, in effetti, anche nel motore a 4 tempi c'? un risucchio, dato che nei tubi di scarico, a motore in funzione, c'? un flusso di gas unidirezionale, che quindi esercita una sorta di "richiamo". Per cui bisogna addentrarsi un po' nella fisica per capire come funziona, e quindi come ? possibile ottenere la massima resa.

Concentriamo la nostra attenzione sui collettori di scarico. Gi?, perch? sono loro il cuore di un sistema di scarico. Non i terminali cromati.

Dicevo, nel motore a 4 tempi la fase di scarico ? indipendente da quella di aspirazione. La valvola di scarico si apre, il pistone passa dal punto morto inferiore a quello superiore spingendo fuori dalla valvola i gas di scarico, la valvola chiude. E cos? via per n volte.

(S?, lo so che non ? esattamente dal PMI al PMS, ma sto facendo teoria dello scarico, non dell'albero a camme...)

I gas di scarico corrono all'interno del proprio condotto nel collettore di scarico, che ha un diametro proporzionale alla larghezza della valvola. Alla fine del condotto si incontrano con i gas di scarico degli altri cilindri, miscelandosi con essi in un tubo di maggiore diametro, ovviamente.

Bene, siamo arrivati al punto critico: qualcuno gi? sa che la lunghezza del condotto di ogni cilindro ? responsabile dell'erogazione del motore.

Questo perch? i gas di scarico, visto che non sono un flusso continuo, ma sono intermittenti (poich? la valvola apre-chiude-apre-chiude...) sono quindi un'onda di pressione variabile. Possiamo vederla come una linea tratteggiata. Il corpo di ogni trattino ? il punto di maggior pressione, lo spazio tra un trattino e l'altro ? una depressione tra un punto di pressione e l'altro. E questa linea tratteggiata corre dalla valvola di scarico ai nostri terminali. Cromati.

Siccome, appunto, la linea ? tratteggiata, il collettore di scarico ha il compito di "miscelare" le linee tratteggiate provenienti dai vari cilindri, e dato che gli scoppi avvengono in momenti differenti, i trattini non si sovrappongono, ma i "trattini" del cilindro X vanno a riempire parte degli spazi bianchi tra i trattini del cilindro Y. E cos? con gli altri cilindri.

Schematizzando una bancata di un V8, o un 4 cilindri:



Cilindro 1: - - - -

Cilindro 2: - - - - :collettore: ---- ---- ---- ---- :tubi di scarico, silenziatori, terminali.

Cilindro 3: - - - -

Cilindro 4: - - - -



Spero sia chiaro. Parcheggiate nella testa questa linea a trattini perch? adesso bisogna distinguere i vari tipi di collettori esistenti, per poi arrivare alla loro resa. I collettori di scarico possono essere "manifold" oppure "headers". I manifold sono delle fusioni in ghisa in un blocco solo, gli headers sono invece dei tubi in acciaio singoli, curvati appositamente, con una flangia lunga e piatta da imbullonare alla testa, che si "fondono" dall'altra estremit? in una flangia che d? invece al resto dell'impianto di scarico.

I manifold sono, ovviamente, meno performanti, pi? facili ed economici da produrre in serie, e pi? pesanti. A seconda del progetto possono anche essere pi? o meno performanti. Se sono come il collettore di un rubinetto, cio? un semplice raccordo di 4 ingressi in una uscita, e ricordano lo stampo per fare un rastrello da giardino, bene, cambiateli in fretta e otterrete dai 200 ai 300 HP in pi?.

Scherzo, ovviamente, comunque questo tipo di collettore non solo mortifica qualunque motore, ma vi fa anche consumare di pi?. Gi?, perch? i gas di scarico dei singoli cilindri si scontrano l'un l'altro in malo modo, creando contropressioni che a regimi pi? elevati impediscono ai gas di scarico di fuorisuscire completamente dalla camera, con le conseguenze che tutti possono immaginare. Pi? schiaccio il gas e meno va!

Se invece il manifold ha una forma un po' pi? contorta ? perch? ? un High Performance, per cui in fase di progettazione colui che l'ha disegnato ha pensato a noi smanettoni cercando almeno di raccordare gentilmente i condotti tra loro per ridurre al minimo gli scontri tra i gas di ogni singolo cilindro. In questo caso non siete obbligati a cambiarli, potete sgommare.



Manifold low performance:







Manifold high performace:







Il top ? invece, ovviamente, l'header.

L'header ? la versione fatta da tubi tagliati, preformati e saldati del manifold High Performance. Che deve essere di buona fattura, altrimenti dopo un p? d'uso la flangia si piega, sfiata, trafila olio... e a questo punto ? meglio il manifold.







Insomma, pensando alla fluidodinamica ? chiaro che facendo scorrere i gas all'interno di tubi lisci, di uguale diametro, di uguale lunghezza che si raccordano delicatamente tra loro ? meglio che farli entrare nella caldaia di un ferro da stiro e farli uscire dal getto del vapore.

Inoltre, in fase di progettazione, se si vuole far rendere il motore bisogna far s? che l'effetto "risucchio" che produce il flusso dei gas sia il pi? efficace possibile, oltre a lasciare uscire i gas senza che si scontrino e producano turbolenze, infatti bisogna considerare che nel punto di fusione dei singoli condotti in uno solo, per quanto dolce possa essere, ci sar? un minimo di scontro dei gas, e una specie di "ritorno" di essi.

Ora, perch? la lunghezza dei condotti dei collettori ? determinante per l'erogazione del motore? Semplice: perch? gli impulsi delle onde di cui sopra variano in funzione del regime di rotazione del motore. Pi? il motore gira in alto, pi? i "trattini" di cui parlavo prima si avvicinano perch? gli scoppi sono pi? vicini.

La fregatura ? che (lo dice la fisica, non io!) pi? condotti sono corti e larghi e pi? facilitano la fusione dei gas ad alta velocit?, viceversa i condotti lunghi e stretti facilitano i gas pi? lenti. Questo perch? la migliore configurazione trae beneficio dall'annullamento dei gas di ritorni nel momento di "overlap" delle valvole, cio? della contemporanea apertura della valvola di scarico e di aspirazione. Difatti le auto molto spinte, con alberi a camme radicali, hanno un minimo (se ce l'hanno!!!) molto irregolare e borbottante, e invece girano come violini ad alti regimi. Questo perch? in alto l'overlap va a braccetto con l'accensione e il risucchio degli headers.

Ci sono poi collettori che fondono prima i cilindri a coppie (chiamati a "Y"), e poi tutti insieme, o per motori a 6 cilindri 3 e 3 e poi insieme, che fondono i condotti in funzione dell'ordine di accensione, insomma le configurazioni possono essere molte. Ognuna d? il meglio di s?, purtroppo, ad un regime differente.

La soluzione ideale sarebbero dei condotti che si allungano e si accorciano in funzione dei giri!

Quindi quale collettore scegliere per la nostra auto? Ognuno ha i suoi gusti in fatto di erogazione. L'importante ? che sia progettato per il motore che montate, e che quindi i diametri dei condotti e della flangia di raccordo al resto dello scarico siano di dimensione adeguata.

Se ? troppo piccolo, strozza ed i gas devono uscire a velocit? maggiore, per cui a regime elevato fanno fatica. Se ? troppo grande i gas rallentano e i collettori scaldano di brutto. Come se non avessimo gi? abbastanza probblemi di raffreddamento...

[Ricky426]

Ora passiamo al resto dell'impianto di scarico. Ch? ? molto pi? semplice.

L'impianto di scarico su un'auto ha 2 compiti: portare i gas di scarico caldi lontani dal vano motore e assorbire il rumore emesso.

Per farlo nel migliore dei modi, aumentando quindi le prestazioni, bisogna farlo con un impianto di diametro corretto, senza strozzature o passaggi poco fluidodinamici. Quindi, dopo gli headers o i manifold HP, ci vuole un impianto con curve non strozzate, che vengono reclamizzate come "mandrel bented" dai produttori. E' un procedimento di piegatura che non schiaccia il tubo nella curva. Infatti, come ? facile immaginare, se il tubo si schiaccia crea turbolenza ad alti regimi e... ovviamente peggioramento delle prestazioni.

Ora c'? da sfatare delle convinzioni molto diffuse.

Un motore NON ha bisogno di alcuna contropressione per andare bene.

Un silenziatore non deve dare la "giusta contropressione". Non ne dovrebbe darne affatto.

Dopo il collettore, tutto quanto deve essere pi? libero possibile. L'unica chiave sta, appunto, nel ritorno dallo scontro dei vari condotti che deve coincidere con la sovrapposizione aspirazione-scarico, punto. E ci pensano dei collettori "racing" a questo. Per il resto, dei semplici tubi dritti ? il top.

Basta ricordarsi che ogni motore provato al banco rulli dar? lo stesso risultato: con i soli collettori rende il suo massimo.

Per cui, dopo il collettore pi? ? libero, e meglio ?. Dal punto di vista performance, ovvio, non dal punto "police attraction".

Ora ? il momento dei silenziatori.

E qui, chi pi? ne ha, pi? ne metta. Ricordatevi che NESSUN silenziatore pu? farvi guadagnare cavalli. Il migliore ? quello che ve ne fa perdere di meno.

Come avevo gi? detto in un'altra discussione i silenziatori possono essere di 3 tipi: a strozzamento, ad assorbimento, a rifrazione.

I silenziatori di serie sono quasi sempre a strozzamento. A chi sta leggendo qui probabilmente questi silenziatori non interessano, comunque, sono costruiti in vari modi, in ogni caso sono dei barilotti con delle pareti all'interno, dei passaggi obbligati, fatti senza alcuna accortezza fluidodinamica. Per cui i gas si scontrano, fanno dei giri tipo "labirinto di Cnosso", dimenticano il suono ed escono. Facendoci perdere cavalli, coppia e rumore, e facendoci consumare di pi?. Perch? le case montano questi? Perch? sono i pi? semplici da costruire, pi? economici, e in pi? si rompono, obbligandoci a cambiarli.

Per cui, passiamo a quelli per assorbimento, che sono come quelli per le moto. Un tubo forato avvolto di materiale fonoassorbente in un barilotto.

La soluzione pi? semplice, racing e rumorosa.

I pi? famosi silenziatori di questo tipo sono:



I glasspack Cherry Bomb (e tutte le altre marche di gasspacks, i Patriot, i Thrush, i Purple Horny...):







I Vortex, sempre di Cherry Bomb:







I Dynomax Ultra Flo:







I Borla:







I Magnaflow:







Gli Hooker Maximum Flow:







Ce ne saranno anche altri, ma mi pare bastino.

Come ? visibile da quelli in sezione, il principio ? sempre quello. I gas di scarico passano attraverso un tubo forato e le onde sonore vengono assorbite dalla lana di roccia/vetro/acciaio che lo circonda. I Vortex hanno in pi? una piccola paratia di lamiera al centro, che dubito faccia granch?.

I glasspack sono solitamente molto pi? economici (nell'ordine dei 20 $ cad) perch? sono in ferro verniciato e veramente minimali. In pi? il loro non ? proprio un tubo forato, ma ? "louvered", per cui essendoci delle sporgenze nel condotto creano delle piccole turbolenze. Sono quindi quelli meno "efficienti" tra i silenziatori ad assorbimento. In pi? non avendo camera di risonanza perch? il tubo ? molto piccolo il rumore ? un po' pi? acuto e "british V8" rispetto agli altri. Per ottenere un buon rumore su un V8 americano occorrono lunghi, almeno 26", meglio oltre i 30.

Ci? che accomuna tutti questi silenziatori ?: massimo passaggio dei gas (massima resa), elevata rumorosit? (soprattutto quando il materiale fonoassorbente comincia a deteriorarsi... eh s?, non sono eterni!) soprattutto quando si spinge il pedale dell'aceleratore! Esatto, perch? pi? i gas corrono veloci all'interno del tubo, meno le onde vengono frenate. Rumore e giri motore sono direttamente proporzionali. Really ready for race.

[Ricky426]

Silenziatori a rifrazione:



I pi? famosi, i Flowmaster. Ne fanno molti tipi, i principali sono:



Flowmaster 40 e 40 Delta Flow (a 2 camere):









Flowmaster 50 e 60 (a 3 camere):









Flowmaster 70 (a pi? camere):







I Cherry bomb Extreme (a 1 camera):







I Cherry Bomb Pro (a 2 camere):

[Ricky426]

I Cherry Bomb Elite (a pi? camere):







I Flo-Pro V-Force:







Gli Spintech:







Gli Edelbrock:







Anche qui, ognuno sceglie come farli, il principio ? quello di dividere il flusso dei gas e di farli collidere per annullare le onde sonore, per il principio fisico per cui lo scontro di due onde sonore uguali le annulla. Chiaramente il suono non si annulla, si riduce. Per cui, pi? camere ci sono, maggiore ? la riduzione del rumore. I Flowmaster, i Cherry Bomb e i Flo-Pro sono molto simili, hanno una paratia di lamiera che divide il gas per farlo scontrare poco pi? avanti. Gli spintech e gli Edelbrock hanno invece disegni molto differenti, e penso siano pi? silenziosi. Si capisce chiaramente che i Flowmaster 40 o i Cherrybomb Extreme (mi piacerebbe proprio sentirli questi!) sono molto meno restrittivi dell'Edelbrock, che invece mi sembra bello strozzato.

Sono tutti, comunque, pi? restrittivi di quelli ad assorbimento, creando quindi (chi pi? chi meno) della contropressione. Che ripeto, ? NEGATIVA per il rendimento. Quelli a 1 o 2 camere come potete vedere sono molto "vuoti", ed essendo senza materiale fonoassorbente sono poco "silenzianti".

Questo tipo di silenziatori sono in genere quelli pi? amati dai patiti di "american V8", poich? producono quel classico tono, scoppiettante e cupo, del V8 made in U.S.A. Necessitano per? di un motore con un po' di compressione e con una camma decisa per dare il loro meglio.

[Ricky426]

Ci sono poi dei silenziatori di tipo "misto", cio? che usano un po' dell'una e un po' dell'altra tecnica per assorbire il rumore (e io definirei gli Edelbrock misto rifrazione/strozzamento...)



I pi? famosi sono col disegno "Turbo", dove i gas fanno un percorso, in genere poco restrittivo, attraverso dei tubi forati nel materiale fonoassorbente. Sono cio? come quelli ad assorbimento ma il collegamento entrata-uscita non ? diretto.



I Dynomax Super-Turbo (che sono uguali ai Thrush...):







Gli Hooker turbo:







I Cherry Bomb Turbo:







Poi ci sono gli Hooker Aero Chamber, che non ho ancora capito come funzionano:







Loro li pubblicizzano come sofisticati, ultra moderni, ecc... mentre la concorrenza fa un tubo dritto avvolto da lana. Ma da che mondo ? mondo un silenzaitore pi? ? vuoto e pi? rende per cui non capisco cosa potrebbe spingermi a comprarli.



Infine, quelli con una specie di "coclea" al loro interno. Anche questi... mah.



Flo-Pro Twister, ad esempio:







Insomma, dovreste sapere tutto, o quasi, sul sistema di scarico e su come renderlo performante.

Non ho parlato del catalizzatore perch?... beh...

Se qualcosa non ? chiaro, a disposizione!

Buon smarmittamento!!!

[Guest]

quando lo avro letto tutto cio? tra una settimana ti diro...















no scherzo lo leggo tutto di un fiato.

[Guest]

Splendido, me lo stampo e lo leggo sta sera!!!

[Guest]

bravo ricky hai fatto un ottimo riassunto.

ora bisognerebbe che qualcuno parlasse per esperienze diretta, magari chi ha provato a sostituire tipi o modelli diversi sulla stessa auto e le differenze (vantaggi/svantaggi)riscontrati.

ciao

[Guest]

concordo con Camaro..



Ma vale anche per gli scarichi di ultima generazione??Senza considerare il catalizzatore ovviamente..

Quindi una macchina moderna con uno scarico originale quanta potenza perde??

Ci sono lunghezze consigliate o pi? corto ? meglio ?...



Vedendo le prime foto mi viene subito in mente il sistema di scarico della Cobra.. E' simile no?

[Ricky426]

S? certo, vale per tutti i sistemi di scarico. Non ? che i gas di scarico si siano modificati negli anni, sempre di prodotti di combustione di motore endotermico si tratta. L'unica differenza sta nei sistemi anti inquinamento, ovviamente, e nel numero di silenziatori.

Si usano anche dei "resonators", che solitamente sono dei "mini glasspack" che vengono aggiunti dopo o prima del muffler vero e proprio.

Su alcuni fuoristrada jap si vedono senza andare sotto al veicolo.

Per sapere quanto una macchina perde c'? un solo sistema, si toglie tutto e si va sul banco a rulli.

Per la lunghezza dell'impianto non c'? un meglio o peggio, se aggiungi anche 5 metri di tubo dritto cambia poco o nulla.

Sono solo i collettori che fanno la differenza, ma non c'? un meglio in assoluto, dipende dall'uso che uno intende fare del veicolo.

[Guest]

A questo punto tu faccio una domanda:

Sulla mia il precedente proprietario aveva montato degli orribili scarichi laterali, fatti in casa dove rimane una pancia di silenziatore o catalizzatore(di preciso non so cosa sia) ed arriva lo scarico fino a dopo il cambio per poi fare una S e tornare indietro sui lati dove ci sono poi gli scarichi laterali.

A mio avviso, a parte essere proprio brutto esteticamente, fa pi? danno che altro, anche perch? avere liberato gli scarichi in quel modo se non erro serve agli alti regimi ma ai bassi non serve a nulla.

E' giusto come ragionamento o ? sbagliato?

[Ricky426]

In linea di massima, come dico nel testo, dovresti avere un tubo pi? dritto possibile che parte dall'uscita dei collettori e va ai terminali, tutto di uguale diametro. Le curve ad "S" andrebbero evitate, e la pancia non serve proprio a nulla perch? il motore a 4 tempi non necessita di pance. Per cui non va bene n? ai bassi n? agli alti regimi. Anzi, agli alti regimi la turbolenza interna aumenta e crea contropressione.

Tira via tutto, fai un impianto serio che dal motore va al posteriore vettura, due silenziatori minimali e vedrai come andr? meglio!

[Guest]

si le "S" sotto la macchina servono per poter posizionere all esterno i silenziatori o finti silenziatori altrimenti non riusciresti a posizionarli o avresti dei collettori molto strozzati.

ovviamente tutto questo giro non giova alla resa del motore.

le pance di cui parli penso siano i veri silenziatori e quelli esterni sottoporta sono diciamo finti.

ciao

[Guest]

Per? guardando sotto alle auto non mi sembra di averne mai vista una con gli scarichi dritti...Sotto qualche curva capita sempre (almeno per quanto ho visto)..

Cosa sarebbero e che forma avrebbero i "mini glasspack" presenti sui fuoristrada jap?sono visibili e facilmente removibili??domani mattina guardo...

[Guest]

grande ricky!!...spiegazione universitaria!!....poi ti sottoporro i miei!!!!

[Guest]

[quote name='TEO 199' post='68258' date='13/6/2007, 16:32']Per? guardando sotto alle auto non mi sembra di averne mai vista una con gli scarichi dritti...Sotto qualche curva capita sempre (almeno per quanto ho visto)..

Cosa sarebbero e che forma avrebbero i "mini glasspack" presenti sui fuoristrada jap?sono visibili e facilmente removibili??domani mattina guardo...[/quote]

beh ? normale che qualche curva ci sia, direi inevitabile l'importante ? che le curve siano raccordate e con raggio non troppo stretto, insomma come l acqua, se il tubo ? liscio con poche e larghe curve allora scorre meglio altrimenti la velocit? e il flusso ne saranno penalizzati.

[Guest]

piuttosto mi sorge una domanda, ? meglio installare tubi da 2,5" o da 3" ?

in teoria penso da 3" per? magari ? sufficiente anche da 2,5"

c'? molta differenza?

[Guest]

Grande Ricky!!!

Finalmente si ? fatta luce sulle varie tipologie di scarico!

[nigel68]

Beh.. ma Ricky, le S a volte sono un percorso obbligato per aggirare il ponte rigido..come la mettiamo?

[Ricky426]

Ma ? chiaro che qualche curva c'? sempre. Come dice camaro71 l'importante ? che non siano a raggio stretto e raccordate bene. La teoria dice tutto dritto, poi c'? il ponte e ovviamente la teoria va a farsi benedire.

In ogni caso il ponte si pu? aggirare dolcemente o con curve da 90?...

Per il diametro con il doppio da 2,5" vai sereno fino a potenze di 400 cavalli e oltre... quindi il 3" ? consigliabile solo a chi ha motori veramente incazzati.