Il tema della contropressione è uno dei più incompresi nel mondo automobilistico. Molte persone hanno opinioni e spiegazioni diverse, che variano da “la contropressione è sempre un male” a “hai bisogno di X contropressione per far lavorare efficacemente Y”. Quindi oggi vediamo cosa è la contropressione e cosa si vuole fare con essa.
Molte auto aftermarket turbo e stock aspirate utilizzano quello che è conosciuto come un collettore log. Questi non sono ottimi per lo scavenging in un punto particolare della gamma RPM, ma spesso forniscono un’ampia diffusione di coppia a scapito delle prestazioni totali.
Cos’è la contropressione di scarico? Fondamentalmente, l’intero sistema di scarico è una gigantesca restrizione del flusso, con cose come marmitte e convertitori catalitici che impediscono il flusso d’aria, e questo fa aumentare la pressione a monte.
Questa pressione alla fine agisce sulla parte posteriore della valvola di scarico, e questo è male. Perché? All’aria piace fluire dall’alta pressione alla bassa pressione, e la volontà dell’aria di fluire è approssimativamente proporzionale al differenziale di pressione.
Quando si è sulla corsa di scarico si vuole spingere fuori i gas di scarico il più efficacemente possibile per consentire una maggiore efficienza volumetrica e un minimo di prodotti di combustione rimanenti nel cilindro. Questo significa che si vuole il massimo differenziale di pressione, e quindi la minima contropressione.
Quindi, quando abbiamo un’alta contropressione, abbiamo uno scarso scavenging (il processo di sfogo dei gas di scarico dal cilindro e l’aspirazione di una carica fresca). Questo causa due problemi, in primo luogo la nostra efficienza volumetrica è scesa, quindi abbiamo meno aria aspirata, quindi non possiamo iniettare tanto carburante, e fare meno potenza. In secondo luogo, lasciamo alcuni prodotti della combustione precedente nel cilindro, il che causa problemi con la nostra combustione successiva.
Le auto di F1 aspirate naturalmente hanno collettori di lunghezza splendidamente sintonizzati, progettati per una VE di picco bella alta nella gamma dei giri.
Parliamo del mito che è necessario avere la contropressione perché un motore funzioni bene, perché questo è semplicemente falso. La contropressione si crea naturalmente in vari punti della gamma di giri a causa della natura del design dello scarico, ma non è mai desiderabile.
Quando abbiamo un sistema di scarico, spesso indirizziamo più canali (uno per ogni cilindro) in un collettore dove si incontrano tutti. Questo collettore è effettivamente un’espansione rapida del diametro del tubo da un singolo tubo. Quando l’impulso di scarico di un cilindro colpisce il collettore, si forma un’onda di pressione di rarefazione (bassa densità) che viaggia a monte fino alle valvole di scarico, diminuendo la pressione alla valvola.
A seconda della lunghezza dei canali, questo causerà lo spostamento delle prestazioni di picco in diverse gamme di giri. Potete anche usare gli impulsi degli altri cilindri per aiutarsi a vicenda e migliorare le vostre prestazioni di scavenging. Se questo sembra un po’ complicato, è spiegato in modo più approfondito nel video in basso.
Le auto da corsa di fascia alta scaricano i loro collettori direttamente nell’atmosfera, il che produce un forte impulso di lavaggio. I collettori sono anche di diametro molto grande, tuttavia queste auto scorrono molto e hanno una grande capacità per cilindro.
Perciò perché la contropressione dovrebbe essere vista come un aiuto? Beh, con lo scavenging dell’onda di pressione di lunghezza sintonizzata, aiuta le prestazioni in alcune gamme di giri, e le peggiora in altre. Quindi, se abbiamo un’auto stock (anche con un collettore log), e poi andiamo a ridurre la contropressione a valle, cambiamo le proprietà di espansione e spostiamo dove sono i picchi di efficienza volumetrica su quel motore.
Senza ri-tuning, questo potrebbe causare un calo di prestazioni su tutta la linea, o con un re-tuning o una centralina di auto apprendimento la forma della curva di coppia cambierebbe, il che potrebbe risultare in più o meno potenza di picco. Anche le velocità entrano spesso in gioco. Spesso le persone che hanno montato uno scarico di diametro massiccio o una testata e vedono un calo di potenza hanno abbassato le loro velocità di scarico in modo significativo, e di conseguenza hanno perso parte della forza degli effetti inerziali dello scarico a causa della minore velocità del gas.
La mia auto da corsa personale ha uno scarico estremamente corto, a bassa contropressione. Il suo turbo si accende significativamente prima rispetto allo stesso motore con uno scarico lungo.
Dovremmo anche parlare velocemente delle auto turbo. I turbo sono alimentati da due cose: calore e differenziale di pressione. Se si aumenta la contropressione su un turbo, si sta diminuendo l’efficacia del turbo, e l’unico modo per compensare questo è quello di aumentare la pressione di uscita della valvola di scarico, che renderà il vostro scavenging peggiore.
Lo scavenging dell’onda di pressione è molto meno importante sulle auto turbo, in quanto la spinta del turbo è un contributo molto più significativo alle prestazioni totali, quindi in genere si ottimizza la testata e i corridori per il massimo spool. Tuttavia, si vuole ancora che lo scavenging sia ragionevole, e si può fare questo abbassando la pressione dell’intero sistema di scarico. Morale della favola: auto turbo, abbassate la pressione post-turbina più che potete.
Per maggiori dettagli guarda il video qui sotto!
