Home » “Optimizing” dell’impianto di scarico: Valvola parzializzatrice & Geometria Variabile

Partiamo col definire l’impianto di scarico come quel sistema costitutivo dei motori termici e finalizzato all’espulsione dei gas di scarico e filtrazione delle sostanze nocive.

Un sistema di scarico è progettato con cura dai migliori tecnici e ingegneri, in quanto la sua funzione è fondamentale e delicata: Trasportare e scaricare sostanze tossiche e nocive lontane dal guidatore. Spontaneo giunge quindi domandarsi: E’ solo questa la sua funzione ? Assolutamente NO!

Come sicuramente ricorderete lo scandalo DieselGate che ha coinvolto i marchi automobilistici più importanti al mondo, come: Volkswagen, Audi, Seat, Skoda, Opel e anche Renault. Il gruppo tedesco responsabile dello scandalo è stato Volkswagen e ha coinvolto tutti i marchi che quest’ultimo gestisce (alcuni precedentemente citati). Lo scandalo riguarda le irregolarità nella gestione del sistema anti-inquinamento di alcune vetture con motore a gasolio (Diesel). Il sistema di scarico deve quindi fungere anche da filtro delle sostanze nocive, per consentire un pieno rispetto delle normative anti-inquinamento e dell’ambiente in cui viviamo.

I materiali adottati e le curve nei condotti di scarico richiamano all’attenzione dei progettisti (ingegneri meccanici e scienziati dei materiali) problemi legati alla fluidodinamica, gas-dinamica e tecnologia meccanica e dei materiali. Sono fondamentali la resistenza termica e meccanica dei materiali utilizzati, nonché le unità elettroniche (sonde, sensori, attuatori) che garantiscono il corretto funzionamento filtrante.

I sistemi di ottimizzazione dell’impianto di scarico possono essere due: Valvola parzializzatrice o scarico a geometria variabile (in stile Jet) progettato in casa Ducati MotoGP.

La valvola parzializzatrice nacque tra la fine dei anni ’70 e inizio anni ’80 nel mondo MotoGP, diffondendosi successivamente sulle moto di serie nella metà degli anni ’80, come: Suzuki RG Gamma, Suzuki RGV e Yamaha RD 500. Principalmente tale valvola assicurava al propulsore maggior prontezza nell’accelerazione e coppia sin dai bassi ai medio-bassi regimi. La tecnologia nacque essenzialmente per i motori 2 tempi, ma ad oggi è diffusa anche sui 4 tempi e in MotoGP.

Il principio fisico alla base riguarda una differenziazione tra la forza dell’onda di contropressione dello scarico risuonante e la luce (valvola) di scarico del propulsore stesso, in funzione delle varie condizioni d’uso. Il loro corretto funzionamento garantisce quanto detto prima, nonché un miglior utilizzo dell’onda di risonanza dei gas stessi.

Valvola RAVE,xoomer.virgilio.it

Nell’immagine si nota la dinamica dei gas in funzione dell’apertura della valvola parzializzatrice. Gli effetti di risonanza sono evidenti nell’immagine a destra.

L’idea è semplice: un perno sfalsato rispetto al centro, una cerniera che permette la rotazione della valvola; andando a bloccare una delle due uscite dei gas o parzializzandole nei due condotti aumentandone velocità e diminuendo i picchi di calore. Sarà efficiente o no?

Alcuni lettori ci hanno chiesto un parere su un tipo di valvola Electric cut-off o meglio valvole legate alla modifica del sound dello scarico. Il fine? Far apparire la propria vettura ruggente e potente come una Ferrari. Il principio è lo stesso basti paragonare lo scarico all’americana sotto portiera con uno classico lungo: Il primo è corto e di grosso diametro favorendo i giri massimi raggiungibili e di conseguenza l’accelerazione. Il sound diventa chiaramente nervoso e ruggente. Il difetto di questo scarico è l’essere molto “libero“, ciò significa poca contropressione alla valvola di scarco e quindi perdita in termini di rendimento e potenza massima del motore termico. Lo scarico classico e lungo sfavorisce la potenza per incrementare l’efficienza.

La valvola funziona allo stesso modo: aprendosi i gas hanno la possibilità di fuoriuscire senza seguire il percorso classico, aumentando il rumore prodotto. Dipende tutto da che tipo di valvola viene utilizzata.

Ducati monta una valvola di scarico prodotta da Akrapovic, uno dei marchi più prestigiosi legati alla produzione di impianti di scarico. La GP17, come la GP16, monterà questo sistema e verrà gestito in modo elettronico mediante due cavetti posti sotto la cover.

Anche le moto di serie come la Panigale R e auto sportive commerciali sono dotate di tale sistema, l’azionamento è di tipo Bluetooth. Senza alcun cavo può essere gestita l’apertura e la chiusura della valvola. Il sistema è gestito mediante le diverse mappature della centralina.

La valvola di scarico è posta a valle del sistema per far sì che i gas una volta fuoriusciti non influenzino la pressione all’interno dell’impianto, generando contropressioni e onde d’urto sfavorevoli.

Ducati sta studiando una soluzione molto intelligente per ovviare al divieto delle winglets nell’aggiornamento 2017 del regolamento sportivo della MotoGP. Chiaramente Ducati sta cercando di mantere segreta questa novità, ma in più ipotizzano la soluzione dello scarico a geometria variabile che funziona alla stessa maniera di un motore TurboJet (Propulsori aeronautici a turbogetto o reazione). Ecco una foto ufficiale:

Le valvole regolano la dimensione del foro sull’estremità dello scarico, aumentando o diminuendo il diametro. Per il principio di conservazione della portata massica, sappiamo che la portata di gas prodotto è costante. Ad una diminuzione della sezione d’uscita corrisponderà un aumento della velocità dei gas e per il principio di azione e reazione con l’aria circostante, verrà generata più spinta nel mezzo.

Ducati ha pensato a questa soluzione per aggiungere spinta e mantenere la ruota anteriore a terra durante la brusca fase di accelerazione. Da ricordare che la Ducati tra tutti i team in gara è quella che consta di una maggior accelerazione e sviluppo di potenza, la quale se non è ben gestita porta a veri e propri fallimenti in gara.

Questo sistema di scarico danneggerebbe pesantemente la moto se il foro d’uscita rimanesse piccolo per tutta la gara. Ducati ha pensato ad un sistema appunto variabile nel tempo a seconda dell’utilizzo. Il sistema è gestito elettronicamente mediante una sofisticata centralina che evita gli sprechi di carburante.

Nato ad Alberobello (BA) , laureato in Ingegneria Meccanica presso il Politecnico di Bari nel luglio 2018. Grande appassionato di tecnologia e di meccanica dei veicoli. Attualmente frequenta un corso di laurea magistrale in Ingegneria del Veicolo con specializzazione Automotive Powertrain, presso il dipartimento Enzo Ferrari dell’università di Modena. Nel 2016 entra a far parte del team Close-up Engineering come responsabile del reparto Vehicle.

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Nato ad Alberobello (BA) , laureato in Ingegneria Meccanica presso il Politecnico di Bari nel luglio 2018. Grande appassionato di tecnologia e di meccanica dei veicoli. Attualmente frequenta un corso di laurea magistrale in Ingegneria del Veicolo con specializzazione Automotive Powertrain, presso il dipartimento Enzo Ferrari dell’università di Modena. Nel 2016 entra a far parte del team Close-up Engineering come responsabile del reparto Vehicle.

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