Creazione Scarico Artigianale

Questa è una spiegazione molto "tecnica" su come creare uno scarico. Una più pratica non saprei darvela, visto che non lo ho mai fatto!

1 - CALCOLO DELLA LUNGHEZZA TOTALE

Come lunghezza principale viene tenuto conto, nel calcolo dello scarico, della distanza che intercorre fra il pistone e il punto dove mediamente si riflettono indietro le onde per effettuare il loro lavoro. Nel calcolo viene poi tenuto conto della fasatura totale che ha la lunghezza dello scarico e di quella che può essere considerata la velocità media dei gas all'interno dello scarico, circa 520 m/sec e del numero dei giri motore ai quali vogliamo che lo scarico abbia il suo massimo rendimento. La formula per trovare la lunghezza in metri è:


Abbiamo così da impostare solo la durata in gradi della fase di scarico ed il regime di rotazione, nel caso lo scarico sia dotato di valvola parzializzatrice si prende la fase con valvola tutta aperta. Può apparire strano ma non si tiene in alcun conto la cilindrata nel calcolo della lunghezza, per cui uno scarico per un 50 ed uno per un 125 possono avere la medesima lunghezza, quello che varia, a parte le angolazioni, è il volume che come vedremo poi, è tutto in proporzione alle dimensioni della luce di scarico. A questo punto, muniti di un ampio foglio di carta, riga, matita e goniometro, possiamo passare al dimensionamento delle varie parti, riportandole in scala 1:1 ed in forma lineare. Solo alla fine potrete passare alla sagomatura finale, utilizzando una forma in gesso con un anima in rete di ferro, sulla quale, come un sarto, tagliare ed appoggiare forme di cartone per fare gli stampi con cui tagliare lamiera. Ricordate che negli scarichi non vanno mai fatte curve troppo brusche o spigoli troppo vivi. Per prima verrà fissata la lunghezza totale dello scarico come trovata qui sopra, partendo dalla luce di scarico fino al punto medio di riflessione. Si trova il diametro della prima parte del collettore, il diametro massimo dell'espansione, le varie inclinazioni ed infine diametro e lunghezza del terminale.

2 - LA PARTE INIZIALE DEL COLLETTORE DI SCARICO

La parte che va dalla luce all'innesto del collettore di scarico non è meno importante di tutto il resto. Qualsiasi brusco salto o esagerata angolazione avrà l'effetto di creare turbolenze nei gas di scarico in uscita, cosa che produce diversi effetti negativi. Rallenta i gas in uscita, crea sacche di gas combusti che verranno reimmessi nel cilindro dal ritorno dell'espansione, ostacola quest'ultima operazione rendendo più difficile il rientro nel cilindro della miscela, restringe di fatto l'area di uscita dei gas combusti penalizzando l'intero sistema. Questo è valido soprattutto nella prima parte del collettore, che va dalla luce al collettore vero e proprio ed in cui al giorno d'oggi troviamo in mezzo tutti quei dispositivi di parzializzazione dello scarico. Per l'ottenimento della massima potenza con fasature ai limiti dei 200 gr, il diametro finale della prima parte del collettore di scarico dovrebbe avere un'area superiore del 10-15 % rispetto a quella della luce di scarico, anche se normalmente si preferisce dare una divergenza da 1 a 1,5 gradi ed avere quello che viene. Più che altro, l'angolo di divergenza va considerato e sulla lunghezza
totale di questa prima parte e sul raccordo con la parte successiva. Quindi per un motore da velocità con collettore corto e parte seguente che abbia un'angolazione di 8 gradì, si può arrivare anche a 2,5 gradi, questo per non creare un salto eccessivo, mentre per un'espansione con angolazioni multiple si preferisce restare intorno a 1,5 gradi Per quanto riguarda il motocross sarà necessario scegliere il diametro finale o l'angolazione in base alla considerevole lunghezza indispensabile ad allargare il campo operativo. Per ottenere la massima potenza la lunghezza andrà scelta fra le 6 e le 8 volte il diametro iniziale del collettore, quando invece si voglia avere un largo campo operativo, rinunciando ad una certa quota di potenza massima, si può arrivare a 11-12 volte (ecco il perché di certi aggrovigliati serpenti davanti ai motori da cross). Aumentare di 4 o 5 cm questo primo tratto è un sistema semplice ed efficace per rendere più docili i motori particolarmente cattivi. Nel calcolo di questa lunghezza è sempre necessario tener conto della porzione di collettore nel cilindro.

3 - DIMENSIONAMENTO DELL'ESPANSIONE

Per avere un'onda di ritorno massima l'angolazione dovrebbe essere intorno agli 8 gradi. Espansioni con un angolo superiore a 10 gradi ritornano un'onda di grande intensità ma di breve durata, difficile quindi adattare l'onda di ritorno ad un campo esteso di funzionamento. Espansioni con una angolazione inferiore ai 4 gradi restituiscono un'onda di lunga durata ma di bassa intensità e quindi poco efficace. Per moto da corsa con campo di utilizzazione stretto, l'angolo va scelto fra i 6-8 gradi, mentre per i motori da cross fino a 250 cc la divergenza va intorno ai 4-6 gradi, mentre per motori di maggiore cilindrata, si arriva ai 6-7 gradi. Espansioni con angolazioni multiple sembrano la nuova frontiera dei recenti scarichi ma sono difficili da fabbricare, altrettanto da calcolare e successivamente da modificare. Sono basate sul principio che più si espande un getto, più la sua velocità si abbassa in una lunghezza inferiore, pur senza avere delle grandi perdite fluidodinamiche ed altrettanto lo è per l'onda di ritorno, un po' il principio di una tromba. Hanno il vantaggio di funzionare su un arco più esteso di frequenze, ma soprattutto hanno il pregio di accorciare l'espansione a tutto vantaggio di un collettore più lungo. Nei vari salti di inclinazione non è conveniente fare variazioni superiori ai 3 gradi, altrimenti il flusso si distacca dalle pareti creando turbolenze indesiderate (anche qui si forma lo strato limite). Che l'angolo di uscita dell'espansione sia unico o multiplo, la parte terminale del cono dovrebbe avere una superficie pari a 6, 7 volte quella iniziale del collettore e senza fare troppi calcoli per trovare il diametro basta usare la seguente formula:

Diametro finale = radice quadrata ( Diametro iniziale X 6,7 )

Disegnato il diametro al quale arrivare, possiamo scegliere l'inclinazione da dare alle pareti, meno sarà l'inclinazione e più lungo sarà questo tratto.

4 - IL CONO TERMINALE DI RIFLESSIONE

Per rimandare indietro l'onda di scarico basterebbe una parete piana ma il risultato sarebbe troppo prematuro e di troppo breve intensità, al punto che l'onda di pressione, oltre a rimandare indietro gas dì scarico, produrrebbe un incremento di pressione nel cilindro durante l'ultima parte del travaso, impedendo la carica completa di miscela. Una parete conica invece, fa sì che i gas riempiano interamente l'involucro prima di dar origine all'onda di ritorno. Minore sarà questa conicità e più esteso sarà il campo operativo in cui si verifica l'onda di ritorno. Normalmente viene utilizzata un'angolazione doppia dì quella nell'espansione meno un paio di gradi (questo quando l'espansione ha un'angolazione unica), per cui teoricamente si può arrivare sui 18 gradi. Se si utilizzano conicità multiple nell'espansione, l'angolo del cono di riflessione sarà eguale alla somma dei gradi delle prime due parti dell'espansione, se ben di rado si supera un'angolazione di 12 gradi. Maggiore è la conicità di questa parte e più immediato sarà il calo di potenza dopo il raggiungimento di quella massima, un elevato valore di questo angolo si può quindi utilizzare addirittura come limitatore dì giri. Questa parte andrà sistemata sul disegno in modo che il suo punto medio coincida con la misura finale ottenuta con il primo calcolo.

5 - PARTE CENTRALE

II volume centrale è ottenuto più per funzione degli altri parametri che per calcolo vero e proprio. Una volta determinata la lunghezza totale, dedotte le lunghezze
dell'espansione, posizionato il cono di risonanza, se avanza qualcosa questa è la parte centrale. Se il collettore iniziale è lungo, se l'espansione avrà una bassa inclinazione ed altrettanto il cono di risonanza, probabilmente avanzerà poco o niente. La maggior parte degli scarichi da motocross, vista l'esigenza di bassi angoli di entrata e di uscita legati ad elevate lunghezze del collettore di scarico non hanno alcuna parte centrale cilindrica. Nei motori da velocità attuali, calcolati per la massima potenza ad un elevato regime, la lunghezza è molto corta per cui anche in questo caso non esiste una parte centrale vera e propria.

6 - IL TERMINALE

II terminale ha la funzione di valvola riduttrice che impedisca ai gas dì scarico di uscirsene dall'espansione senza effettuare il loro lavoro di risonanza. Il suo diametro si può calcolare nella misura dal 58 al 62 % del collettore di scarico e la sua lunghezza è mediamente di 12 volte il diametro calcolato. Se il suo diametro è troppo ridotto o la lunghezza è troppo lunga, lo scarico non riesce ad evacuare i gas dall'espansione, la risonanza spinge indietro solo gas di scarico che non riescono ad uscire dal cilindro, i travasi non riescono a travasare abbastanza miscela ed in breve l'interno del cilindro si surriscalda ed il primo a farne le spese è il pistone.
Il sistema di controllare l'interno del pistone e vedere se il colore rimane marrone oppure tende a carbonizzare l'olio, rimane sempre il migliore per verificare questa possibilità. Potete ridurre il diametro del tubo o allungarlo fino a quando la cosa non si verifica, dopodiché prima di forare il pistone sarà meglio fare marcia indietro.
Se d'altra parte il diametro è troppo grosso o il terminale è troppo corto i gas sfogano nell'aria senza effettuare il loro lavoro e la potenza cala. In casi particolari necessita portare l'uscita molto indietro e quindi si allunga oltre misura il terminale, in questo caso bisogna ovviamente aumentarne il diametro.

7 - IL SILENZIATORE

Le misure del terminale sono condizionate dalla presenza o meno del silenziatore e dato che lo stesso è ormai presente anche sulle moto da gran premio è bene tenerne conto. La maggior parte dei silenziatori è composta da un tubo pieno di fori attorno al quale è avvolta strettamente della lana di vetro. Le onde sonore perdono di intensità man mano che vengono smorzate nella lana di vetro. Il sistema è dei più semplici e funziona abbastanza efficacemente per far rientrare nelle norme i decibel prodotti allo scarico. Il silenziatore con tutti i suoi fori agisce come una ulteriore restrizione e pertanto il diametro del terminale va calcolato di un diametro superiore o di una lunghezza inferiore. Quando si toglie il silenziatore ad uno scarico progettato per funzionare con esso, le prestazioni calano sempre ed anche se il rumore risulta più appagante, non si può dire lo stesso del rendimento del motore. Quest'ultima frase non è detta solo per scoraggiare la mania dei ragazzini fracassoni, è scientificamente vera. I gas escono in maniera maggiore di quanto dovrebbero ed il lavoro di risonanza viene ridotto. Una situazione analoga si verifica quando, in seguito all'uso, la lana di vetro nel silenziatore ha perso di compattezza o viene volutamente levata. Le prove effettuate dalla Yamaha hanno dimostrato un calo di potenza del 5 % sulla 250 da cross con un silenziatore utilizzato solo da una settimana. Si verificano delle turbolenze nel gas di scarico che circola dentro e fuori nei forellini, si ha un effetto di freno e si può arrivare anche ad avere dei surriscaldamenti sul pistone, come nel caso di un terminale troppo lungo o troppo stretto. La maggior parte dei silenziatori è provvista di un coperchio di chiusura mobile, onde poter rinnovare la fibra di vetro o la lana di roccia dell'insonorizzante e sarà bene che venga ben pressata oppure strettamente legata attorno al tubo centrale. Se avete dei problemi a far passare uno scarico non eseguite degli appiattimenti lungo l'espansione o sul cono di risonanza. Le zone piatte si comporterebbero come la pelle di un tamburo risonando in rapporto al regime degli scoppi. Così, oltre ad avere una riduzione della potenza, avreste anche un sensibile incremento dei livelli sonori. Le vibrazioni che vengono a crearsi hanno lo spiacevole risultato di far rompere attacchi e saldature con l'ovvio risultato della rottura totale dello scarico. Dopo un caduta controllate sempre che non si siano create ammaccature. Ultimo problema che si verifica è l'accumulo residui carboniosi all'interno dell'espansione con il risultato di una minor efficienza. Il sistema per levarle rimane sempre quello di riscaldare lo scarico con una fiamma ossiacetilenica fino 300-400 gradi, poi si danno con un martello in gomma o fibra dei colpi leggeri ma sufficienti a staccare le croste interne che si potranno così far uscire, oppure si mettono nello scarico sferette di acciaio e si agita lungamente.

Questa guida usa termini un po complicati e necessita una buona conoscenza del vostro 2 tempi!