Come funzionano i corridori di aspirazione sintonizzati sulla vostra auto?

Il sistema di aspirazione su un motore di un’auto a quattro tempi ha un unico obiettivo principale, far entrare nel cilindro più miscela di aria e carburante possibile. Un modo per aiutare l’aspirazione è quello di regolare la lunghezza dei tubi.

Quando la valvola di aspirazione è aperta sul motore, l’aria viene aspirata nel motore, quindi l’aria nel canale di aspirazione si muove rapidamente verso il cilindro. Quando la valvola di aspirazione si chiude improvvisamente, l’aria si ferma e si accumula su se stessa, formando un’area di alta pressione. Quest’onda di alta pressione si fa strada lungo il canale di aspirazione lontano dal cilindro. Quando raggiunge l’estremità del canale di aspirazione, dove il canale si collega al collettore di aspirazione, l’onda di pressione rimbalza lungo il canale di aspirazione.

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Se il canale di aspirazione è della lunghezza giusta, quell’onda di pressione arriverà di nuovo alla valvola di aspirazione proprio quando si apre per il ciclo successivo. Questa pressione supplementare aiuta ad inserire più aria e carburante nel cilindro, agendo efficacemente come un turbocompressore.

Il problema di questa tecnica è che fornisce un beneficio solo in un intervallo di velocità abbastanza ristretto. L’onda di pressione viaggia alla velocità del suono (che dipende dalla densità dell’aria) lungo il canale di aspirazione. La velocità varia un po’ a seconda della temperatura dell’aria e della velocità di movimento, ma una buona ipotesi per la velocità del suono sarebbe di 1.300 piedi al secondo (fps). Proviamo a farci un’idea di quanto dovrebbe essere lunga la pista di aspirazione per sfruttare questo effetto.

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Diciamo che il motore funziona a 5.000 giri/min. La valvola di aspirazione si apre una volta ogni due giri (720 gradi), ma diciamo che rimane aperta per 250 gradi. Ciò significa che ci sono 470 gradi tra quando la valvola di aspirazione si chiude e quando si apre di nuovo. A 5.000 giri/min. il motore impiegherà 0,012 secondi per compiere un giro, e 470 gradi sono circa 1,31 giri, quindi ci vogliono 0,0156 secondi tra quando la valvola si chiude e quando si apre di nuovo. A 1.300 fps moltiplicato per 0,0156 secondi, l’onda di pressione viaggerebbe per circa 20 piedi. Ma, poiché deve risalire il canale di aspirazione e poi tornare indietro, il canale di aspirazione dovrebbe essere solo la metà di questa lunghezza o circa 10 piedi.

Due cose diventano evidenti dopo aver fatto questo calcolo:

  1. La sintonizzazione del corridore di aspirazione avrà un effetto solo in un range di giri abbastanza ristretto. Se rifacciamo il calcolo a 3.000 giri al minuto, la lunghezza calcolata sarebbe completamente diversa.
  2. Dieci piedi sono troppo lunghi. Non si possono montare tubi così lunghi sotto il cofano di un’auto molto facilmente.

Non c’è molto che si possa fare per il primo problema. Un’aspirazione sintonizzata ha il suo principale vantaggio in una gamma di velocità molto ristretta. Ma c’è un modo per accorciare i corridori di aspirazione e ottenere ancora qualche beneficio dall’onda di pressione. Se accorciamo la lunghezza del canale di aspirazione di un fattore quattro, rendendola di 2,5 piedi e mezzo, l’onda di pressione viaggerà su e giù per il tubo quattro volte prima che la valvola di aspirazione si apra di nuovo. Ma arriva comunque alla valvola al momento giusto.

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Ci sono un sacco di complicazioni e trucchi per i sistemi di aspirazione. Per esempio, è utile che l’aria di aspirazione si muova il più velocemente possibile all’interno dei cilindri. Questo aumenta la turbolenza e mescola meglio il carburante con l’aria. Un modo per aumentare la velocità dell’aria è quello di utilizzare un canale di aspirazione di diametro inferiore. Poiché all’incirca lo stesso volume d’aria entra nel cilindro ad ogni ciclo, se si pompa l’aria attraverso un tubo di diametro più piccolo dovrà andare più veloce.

L’aspetto negativo dell’utilizzo di canali di aspirazione di diametro inferiore è che ad alti regimi di rotazione del motore, quando molta aria passa attraverso i tubi, la restrizione del diametro inferiore può inibire il flusso d’aria. Quindi per i grandi flussi d’aria a velocità più elevate è meglio avere tubi di grande diametro. Alcune case automobilistiche cercano di ottenere il meglio di entrambi i mondi utilizzando due canali di aspirazione per ogni cilindro, uno di piccolo diametro e uno di grande diametro. Usano una valvola a farfalla per chiudere il canale di grande diametro a velocità più basse, dove il canale stretto può aiutare le prestazioni. Poi la valvola si apre a regimi più alti per ridurre la restrizione di aspirazione, aumentando la potenza massima.

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