I condotti di scarico nei motori a 4 tempi

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Il condotto di scarico inizia dalla valvola e termina all’aria libera, nel frattempo svolge alcuni compiti a vantaggio del corretto sfruttamento del propulsore.

Nel momento che si apre la valvola di scarico, la differenza di pressione tra la camera di combustione e il condotto di scarico (a pressione atmosferica all’avvio del motore) fa si che i gas fuoriescano rapidamente. Questo crea un’onda di pressione che inizia a scorrere lungo il condotto alla velocità del suono, ma come abbiamo visto per l’aspirazione, una massa di gas che scorre genera un’onda di pressione di fronte ma anche un’onda di depressione in coda.

Essendo i gas una “massa”, una volta messi in moto tendono a mantenere lo stato di moto.

Per usare una similitudine, possiamo immaginare quando si aprono i cancelli allo stadio. La folla è ammassata e preme sul cancello, all’apertura inizia la corsa ai posti a sedere e la folla si accalca all’ostacolo successivo (una porta più stretta) comprimendosi e lasciando però un’onda di vuoto alle spalle composta da alcuni ritardatari.

Per i gas di scarico è lo stesso, percorrono un corridoio rapidamente sino a quando non sfociano in uno spazio più amplio o non trovano un ostacolo.

Ma al momento che sfociano in uno spazio amplio lasciano dietro di loro un vuoto che ripercorre a ritroso tutto il condotto sino alla valvola di scarico.

Un buon impianto di scarico fa coincidere questa onda di vuoto con la fase di incrocio delle valvole e alle armoniche successive coninciderà nuovamente in fase di apertura della valvola di scarico.

Nel momento di incrocio la camera di combustione è la più piccola possibile (pistone al punto morto superiore) e le valvole sono tutte aperte anche se di poco. Il vuoto creato dallo scarico prosegue nel condotto di aspirazione e risucchia la miscela fresca. Se anche il condotto di aspirazione è ben progettato (quindi in questo momento riceve un’onda di pressione) abbiamo un’agevolazione del riempimento del cilindro.

Per ottenere il miglior svuotamento possibile dobbiamo quindi accordare la lunghezza del condotto di scarico con l’ampiezza della fase di apertura della valvola di scarico.

La lunghezza del collettore primario (dalla sede valvola al primo sbocco) può essere calcolata con una formula empirica che tiene conto dei gradi di durata della fase di scarico e dei giri al minuto a cui vogliamo il massimo rendimento (normalmente ai giri di potenza massima) ai quali vanno aggiunti due numeri costanti.

La formula per ottenere la lunghezza dei condotti risulta quindi:

(13.000X Gradi fase di scarico) / (N giri/minuto X6)

13.000 e 6 sono due numeri costanti, la misura ottenuta è in centimetri.

Per i gradi di durata della fase di scarico dobbiamo conoscere i gradi di anticipo di apertura e ritardo di chiusura dell’albero a camme e aggiungere 180°.

Ipotizzando uan fasatura che apra la valvola 60 gradi prima del punto morto inferiore e la chiuda 30 gradi dopo il punto morto superiore abbiamo una fase di 60°+180°+30°=270° e se vogliamo la massima potenza a 7500 giri la formula sarà:

(13.000X270) / (7500X6)

ed il risultato diventa 78 centimetri.

Il funzionamento ottimale si avrà con uno scarico che misura 78 centimetri dalla valvola allo sbocco.

Lo sbocco può essere anche solo in un ambiente più amplio, una camera di espansione o un silenziatore. Nei motori pluricilindrici le cui fasi sono equidistanti (in termini di gradi di rotazione dell’albero motore) si uniscono qui i condotti o di tutti i cilindri (2 in 1, 3 in 1, 4 in uno…) o a coppie di cilindri per gli oltre 4 in numero pari (il caso ad esempio di un 4 cilindri, 4 in 2 a cui può essere aggiunto un secondo tratto 2 in 1).

Nei motori a 2 cilindri al L, o a V che non hanno le fasi equidistanti (ad esempio, Guzzi, Morini, Ducati, Harley…) sino a qualche tempo fa si lasciavano con gli scarichi separati, eventualmente collegati da un condotto di bilanciamento per rendere più efficaci i bassi regimi. Oggi, con nuovi studi e nuovi calcoli, anche per questi motori i condotti vengono uniti.

Il vantaggio dell’unire i condotti sta nel dare più potenza agli alti regimi, (come i 4 in 1), sdoppiare gli accoppiamenti (4 in 2 + 2 in 1), dove vengono accoppiati i condotti dei cilindri interni tra loro e gli esterni tra loro prima di unirli in un unico condotto, restituisce più coppia ai regimi bassi e intermedi.

La lunghezza del collettore secondario è più efficace quando è un multiplo della lunghezza del collettore primario.

Bisogna tenere presente che le curve del condotto sono resistenze e ne “consumano” la lunghezza. In caso si volesse costruire un condotto, la misura più efficace va trovata per via sperimentale.

Lo Zingaro

9 risposte a "I condotti di scarico nei motori a 4 tempi"

  1. Anche questo come del resto è un’ottimo articolo che spiega molte cose e molti perchè. In’effetti, sopratutto tra i giovani (pochi ormai) elaboratori fai da te, si usava “vuotare le marmitte” sia per il “”sound””” sia perchè si pensava che “”””sfogasse di più”””” (scusatemi per le tante virgolette, ma servono in questo caso)

    E infatti non era raro vedere un calo drastico di prestazioni e durata dei motori

    Piace a 1 persona

    1. E’ vero Luca 🙂 scrivo queste cose apposta, perché nessuno (o quasi) sa verametne come funziona un motore. Gli amici dicono che con gli scarichi nuovi va più forte e allora si comprano gli scarichi nuovi credendo di andare più forte, ma senza sapere il perché. Magari non sono neppure necessari.

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  2. Hai catturato la mia attenzione e vedendoti cosi preparato vorrei un parere.Corro in pista con un fire 1242 con camme punto 75(poco spinte ma almeno non rischio la cinghia facendo anche rally) collettori 4-2-1 panda 4*4
    e corpo farfallato da 46 con airbox artigianale da 6 litri.Lo scarico dai collettori al terminale originale è un tubo da 48 interni in cui dopo qualche prova adesso vi è un tondo in alluminio forato in modo conico all’entrata,il foro è da 30 mm di diametro. La coppia è ottima già da 2000 giri e non cala fino ai 6000,ma sospetto che le temperature si alzino in modo pericoloso,cosa ne pensi?

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    1. Penso che sia un buon compromesso 🙂 Forse l’airbox un po’ troppo “giusto”.
      Sul momento non ho sottomano i dati di fasatura degli alberi a camme per cui non saprei dirti se è una buona scelta quello della Punto 75 e se si può in qualche modo migliorare qulcosa ma il fatto che abbia coppia da 2000 a 6000 ti da un ampio margine di sfruttabilità. Non sempre è la potenza massima che fa la prestazione 🙂

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      1. grazie per la tua risposta!quando avrò modo di poter lavorare personalmente sull’equilibratura del manovellismo e della testata,userò un albero a camme più spinto e sposterò il range d’utilizzo dai circa 4000 giri ad almeno 9000.Non mi fido delle officine qui in Sicilia,avendoci lavorato ho visto un atteggiamento che mi ha davvero disgustato.Sono felice di aver conosciuto una persona come te,e sarò felice del tuo parere sulla preparazione che effettuero` in futuro.Se possibile vorrei un tuo parere sul dubbio che ho sulle temperature in camera,ho paura di perdere in affidabilità

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  3. Grazie!non avevo pensato a questo modo di abbassare le temperature in camera.Lei è davvero una risorsa preziosa,se è interessato mi piacerebbe aggiornarla passo passo sui lavori che effettuero’ alla mia auto,avere un parere da un esperto ed appassionato dei motori è una fortuna vera in Italia.

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