un po' di teoria...
:sarcastic)
QUATTRO CILINDRI
I motori plurifrazionati possono presentare architetture diverse tra loro, ma i quattro cilindri in linea con la sequenza degli scoppi 1-3-4-2 (riferito ai cilindri), costituiscono di fatto la norma. Anche in questo caso si possono far confluire i collettori in una o più giunzioni. La figura 1 mostra modi diversi di progettare l'impianto di scarico. La geometria "A" ricorda i vecchi quadricilindro Honda, mentre quella "B" (4 in 2 in 1) è piuttosto rara a vedersi. Non molto comune è anche la "C", che risulta più complessa da realizzare per via "dell'intreccio" di tubazioni, mentre la soluzione 4 in 1 (D) è di gran lunga la più diffusa. Il motivo per cui la soluzione più rara è quella "B" è di natura tecnica… Guardando la figura 2, si nota che il cilindro 1 ed il 2 (o il 3) hanno le fasi di scarico molto vicine tra loro (contrassegnate dall'asterisco azzurro). Al contrario il cilindro 4 risulta sempre a distanza di 360°, ossia di un giro di albero motore, come mostra l'asterisco giallo sulla fase di scarico. Allo stesso modo i cilindri 2 e 3 avranno le rispettive fasi di scarico sempre sfasate di 360°. Fasi di scarico tra cilindri "comunicanti" (1 e 2 del caso "B") sono più dannose se esse sono vicine tra loro… Ciò risulta anche abbastanza intuitivo, visto che dalla giunzione parte anche un'onda di pressione che "disturba" lo scarico del cilindro che sta per scaricare subito dopo. Ad esempio, dopo la fase di scarico del cilindro due, inizia quella dell'uno "disturbandola". Per questo motivo quando si sceglie di usare i collettori tipo 4 in 2 in 1, si raggruppano i cilindri distanziati tra loro di un giro di albero motore.
Un caso diverso è rappresentato invece dallo scarico 4 in 1, dove tutti i cilindri confluiscono in un'unica giunzione, più voluminosa e "particolare" dal punto di vista delle onde soniche! In questo caso le riflessioni sono talmente tante da creare notevoli "interferenze" tra loro… E tali da non penalizzare più di tanto l'erogazione. O meglio, di norma ai bassi regimi non si ottengono risultati pessimi, e comunque la mancata coppia in basso viene ampiamente compensata da un'ottima erogazione della potenza massima.
Ai bassi regimi di rotazione l'architettura 4 in 1 si rivela carente di coppia rispetto a quella 4 in 2 in 1 (del caso "C"). Quest'ultima ha le due prime giunzioni più vicine al propulsore che producono un’onda "lunga" ed efficace ai medi regimi di rotazione, mentre la terza giunzione (più lontana dal cilindro) “dovrebbe” invece influire ai regimi alti, ma il suo effetto è davvero modesto.
Lo schema "D" viceversa è caratterizzato di solito da una maggiore lunghezza dei collettori fino alla giunzione, proprio al fine di limitare “l’interferenza” dei cilindri interni con quelli esterni (che si verifica puntualmente se i collettori sono troppo corti). Quest'unica giunzione produce una depressione intensa ma breve, al punto tale che risulta efficacissima agli alti regimi di rotazione ma penalizza l’erogazione ai medi rispetto al 4 in 2 in 1. La maggiore intensità della depressione nel 4 in 1 è dovuta alla giunzione di grosse dimensioni che amplifica gli effetti del salto di pressione. Premesso che ogni soluzione deve essere comunque ben studiata e realizzata, di solito quello che si perde in termini di coppia e regolarità d’erogazione lo si ritrova poi agli alti regimi di rotazione sotto forma di potenza massima. Questo concetto è stato più volte espresso: “è impossibile accordare il propulsore perfettamente a tutti i regimi di rotazione”. Lavorando sodo sulla fasatura della distribuzione, sulla geometria dei condotti e sulla lunghezza dei collettori di scarico, si possono ottenere dei vantaggi senza eccessive perdite altrove, ma in questo caso scordatevi l’erogazione da motore elettrico! Se il propulsore deve avere buone doti di ripresa, di solito si consiglia il 4 in 2 in 1, se al contrario si desidera incrementare la potenza massima, allora il 4 in 1 è di norma la soluzione più soddisfacente. In sostanza quando si cercano tanti cavalli è bene far confluire i collettori tutti insieme; anche se questi sono numericamente tanti, come nel 10 cilindri a V di Formula Uno, si sceglie di raggrupparli 5 alla volta, come se fossero due motori con 5 cilindri in linea. Da notare infine che esistono degli espedienti per cercare di avere più di una "accordatura" ottimale sullo scarico; ciò si è già visto con diversi tipi di valvole allo scarico sui propulsori a due tempi e con i dispositivi simili sui quattro tempi. Tutto questo per modificare la geometria o la lunghezza dei condotti e quindi la risposta ottimale in almeno due punti diversi del grafico di coppia e potenza.
E ALLORA?
Credo a questo punto che a nessuno di voi sia venuto in mente di progettare uno scarico ex novo basandosi solo sui calcoli! Le pulsazioni di pressione nei condotti sono effettivamente difficili da gestire se non con l'esperienza o con un avanzatissimo programma di calcolo per computer. Tuttavia in grandi linee abbiamo definito i possibili vantaggi derivanti dalle diverse architetture.
La soluzione "A" risulta troppo costosa ed ingombrante per via dei 4 silenziatori separati (c’è comunque chi giura che funziona divinamente); inoltre pone problemi per l’abbattimento della rumorosità. La "B" è più semplice da realizzare, perché non impone le contorsioni della "C" ma rende decisamente problematica l’accordatura; richiede inoltre collettori più lunghi per minimizzare gli influssi delle interferenze negative generate dai cilindri che “non vanno d’accordo”. La soluzione "C" risulta efficace ai medio-bassi, ma se si desidera incrementare la potenza massima, l'architettura "D" è sicuramente la più indicata. Quest'ultima infatti, pur creando qualche problema di vigore "in basso", presenta numerosi vantaggi rispetto alle altre soluzioni: facile da realizzare, poco ingombrante (c'è un solo silenziatore), efficiente in termini di potenza massima e per giunta poco costosa. Inoltre questa architettura non pone problemi acustici (perché il rumore si frammenta in armoniche e frequenze facilmente silenziabili) e non impone inutili contorsioni ai collettori che “dovrebbero avere” identici raggi di curvatura e lunghezza per garantire l’uniformità del rendimento.
Figura 1:
Figura 2: