L’impianto di scarico: come funziona e com’è fatto?

Da quali parti è composto l'impianto di scarico è in che modo contribuisce a generare le prestazioni del motore? Ecco le risposte

13 novembre 2020 - 8:00

Quella che è nel gergo chiamata “marmitta” è in realtà solo una piccola parte di un sistema complesso, che parte dal motore stesso e arriva fino all’estremità dell’auto. Tipicamente un impianto di scarico completo si divide in diverse parti, di cui le principali sono i collettori, il centrale e il terminale. Se fino a due decenni fa il suo ruolo era solo (si fa per dire) quello di massimizzare le prestazioni di un motore e di silenziarne il rumore dello scoppio – per questo si chiama anche silenziatore – nei giorni nostri è diventato centrale anche nella riduzione delle emissioni auto.

Articolo aggiornato il 13 novembre 2020 alle ore 8:00

COLLETTORE, FLESSIBILE E SILENZIATORE

Il collettore di scarico è un insieme di tanti tubi quanti sono i cilindri del motore, che confluiscono tutti in un unico bocchettone. Le parti di collegamento si chiamano flange. Alla fine del collettore, prima dell’inizio del tratto intermedio (centrale) che porta al silenziatore, si trova il flessibile, ovvero un componente di raccordo che serve ad assorbire i movimenti del motore all’interno del cofano. Il flessibile è formato da un’anima di filo di acciaio che si avvolge a una molla elicoidale che ha le spire accostate tra loro. Le estremità della molla sono poi bloccate da due flange circolari tra cui viene fissato un tubolare di acciaio molto fitto che riveste la molla. Così vengono assorbiti i movimenti e le sollecitazioni impresse dal motore al tubo di scarico, evitando il distacco tra collettore e centrale. Il silenziatore, infine, svolge due importanti compiti: consente l’espansione e quindi il raffreddamento dei gas di scarico e assorbe parte del rumore prodotto dalla combustione.

LA VELOCITA’ DEI GAS DI SCARICO

I gas combusti, quando lasciano il cilindro, hanno ancora molta energia al loro interno, ma hanno anche velocità e una elevata quantità di calore; possiedono, quindi, anche una considerevole energia cinetica. La loro quantità di energia varia, ovviamente, con il regime di rotazione e con il carico del motore. Quando si aprono le valvole di scarico la pressione all’interno dei cilindri è almeno di 6-8 bar. Ancora prima che il pistone abbia raggiunto il Punto Morto Inferiore, circa il 70% dei gas fuoriesce grazie alla loro stessa pressione, con una velocità iniziale di almeno 600-700 m/s. Man mano che i gas percorrono lo scarico la loro velocità diminuisce, scendendo anche sotto i 100 m/s.

LA TEMPERATURA DEI GAS DI SCARICO

Quando un motore moderno funziona a pieno carico, i gas escono dai cilindri con temperature anche nell’ordine dei 1.000 °C e lo fanno in maniera fortemente pulsante, generando “colonne” che hanno al loro interno una notevole inerzia. Proprio lo sfruttamento di questa inerzia, unito a quella delle onde di pressione, può permettere di migliorare di molto il riempimento dei cilindri. Questo avviene perché si cerca di sfruttare al meglio l’effetto estrattore dei gas per movimentare, nella fase d’incrocio, i gas freschi presenti nei condotti di aspirazione, mentre allo stesso tempo si cerca di evitare la perdita di miscela fresca allo scarico.

EMISSIONI ACUSTICHE E INQUINANTI

Di regola il miglior silenziatore è quello che, a parità di abbattimento delle emissioni acustiche, determina la minore riduzione possibile delle prestazioni. Uno scarico ben progettato influisce significativamente sulla potenza e sulla coppia, ma è ancora più importante nella riduzione delle emissioni. Nei motori di ultima generazione c’è una ricerca maniacale nella gestione delle temperature, in modo avere gas di scarico caldi al punto giusto per essere poi trattati e convertiti dai vari metalli e minerali presenti nei catalizzatori dei motori a benzina, oppure per essere filtrati nelle particolari “trappole” dei motori diesel. Ma di questo parleremo in un capitolo apposito.

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