Camera d'espansione: differenze tra le versioni

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B) Scarico a sezione divergente<br/>

C) Scarico risuonante a camera d'espansione, nel grafico di potenza viene evidenziata anche l'influenza della valvola di contropressione allo scarico]]

Lo scarico a camera d'espansione furono inventate nel 1938 e prodotte con successo da Limbach (ingegnere tedesco), ideate per risparmiare carburante nei motori a due tempi, ed inaspettatamente venne rilevato anche una maggiore potenza rispetto ai sistemi utilizzati fino ad allora.<br/>

Questa prima ideazione venne rivista solo molti anni dopo la seconda guerra mondiale, sviluppata nuovamente in Germania dell'Est da [[Walter Kaaden]] durante la [[guerra fredda]], più precisamente verso la metà degli anni '50.<ref>{{Cita pubblicazione

|titolo =Il tubo a cono e controcono / Lo scarico a espansione

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*'''''Range d'intonazione''''': per definire quale sia un adeguato arco d'utilizzo del motore si deve prima determinare su quale veicolo esso sarà installato; in caso di motori sportivi<ref>Da competizione o ad alte prestazioni.</ref> basterà un range d'intonazione piccolo, dato che il motore viene utilizzato per un arco di regimi ridotto<ref>Tipicamente ad elevato numero di giri.</ref> oppure sarà accompagnato ad uno o più sistemi di adattamento dello scarico al fine di avere una estensione dell'arco di funzionamento del motore; per veicoli stradali privi di tali sistemi, si dovrà avere un'espansione con un range d'intonazione ampio, al fine di avere un arco esteso di funzionamento del motore.

La progettazione dell'espansione è soggetta a calcoli per i quali si può ricorrere ad alcuni programmi a pagamento oppure gratuiti, che forniscono le misure delle varie parti dello scarico, a seconda delle esigenze e dei paramenti del motore.<ref>[http://www.iwt.com.au/pipedsn.HTM Programma gratuito per il calcolo dell'espansione] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20100226013610/http://www.iwt.com.au/pipedsn.HTM |date=26 febbraio 2010 }}.</ref><ref>[http://www.instation.it/giacomo/Espansioni%20v1.0.php Altro programma gratuito per il calcolo dell'espansione].</ref>

==Caratteristiche produttive==

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***'''''Schermatura del cono divergente''''':<ref>Dall'inizio dell'espansione fino all'inizio della sezione cilindrica.</ref> si velocizzano i gas in tutto lo scarico, specialmente nella parte iniziale, migliorando la loro estrazione dal cilindro senza alterare l'arco d'intonazione e l'intonazione massima, che si sposta a un regime più alto.

***'''''Schermatura del cono convergente'''''<ref> Dall'inizio della sezione cilindrica fino all'inizio dello spillo.</ref>: si rende più costante la temperatura dei gas di scarico lungo tutta la camera d'espansione, velocizzando l'onda di risonanza, che arriva più rapidamente, con intensità maggiore ed con un picco di pressione più corto, per cui diminuisce l'arco d'intonazione, con un lieve innalzamento del regime d'intonazione massimo.

***'''''Schermatura dell'intera camera d'espansione''''':<ref>Dall'inizio dell'espansione fino all'inizio dello spillo.</ref> i gas sono riscaldati ad una temperatura superiore al normale, per tutta la lunghezza dello scarico, in questo modo risulta identica ad un modello più corto ma non coibentato, per cui aumenta l'intonazione massima, diminusicediminuisce l'arco d'intonazione, con un innalzamento del regime d'intonazione massimo.

**'''''[[Carburazione]]''''': la carburazione è molto importante, perché con una carburazione povera di benzina si generano gas di scarico più caldi che percorrono più velocemente l'espansione, intonandola meglio ai regimi più alti, mentre con una carburazione più ricca di benzina si generano gas più freschi, che percorrono più lentamente l'espansione, intonandola meglio ai regimi più bassi.

**'''''Freno aerodinamico''''': si tratta di una strozzatura del tutto paragonabile ad una [[rondella (meccanica)|rondella]], posta tra lo spillo e il cono convergente: questa strozzatura, a volte intercambiabile, modifica la velocità d'espulsione dei gas, determinando anche una modifica della temperatura dello scarico e di conseguenza della velocità di propagazione delle onde di risonanza.

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*'''''Saldatura e tiraggio''''': si salda un elemento metallico, generalmente un filo di ferro, al centro della protuberanza mettendo in trazione il filo per estrarla. Successivamente si rompe o taglia l'elemento usato e si leviga la superficie per eliminare i difetti causati dalla riparazione.

*'''''Foratura e spinta''''': si esegue un piccolo foro sul lato opposto a quello della protuberanza, e, tramite un perno la si spinge, in modo da ripristinarne la forma originaria. Al termine si ottura il foro con una saldatura.

*'''''Idraulica''''': ci sono due varianti. La prima prevede di eseguire un'operazione di [[idroformatura]], del tutto simile alla riparazione pneumatica, ma senza la necessità di riscaldare la zona danneggiata e attraverso l'uso di acqua al posto dell'aria. La seconda consiste nel riempire parzialmente lo scarico e sigillarlo alle estremità, poi far congelare l'acqua, in modo che dilatandosi ripristini le condizioni originarie. Come svantaggio queste soluzioni potrebbero alterare leggermente le quote dello scarico, in particolar modo le sagomature, incavi o concavità atte ad evitare urti con altre parti del mezzo.

==Variante "Semiespansione"==

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SE) Scarico a semiespansione<br>

SEP) Scarico a semiespansione tipo padella in 2 varianti]]

Della camera ad espansione esiste una versione che permette sia di ridurre la lunghezza complessiva, sia di aumentare l'arco d'intonazione, questa variante prende il nome di semiespansione, consiste principalmente unin uno scarico ad espansione munito di controcono forellato e rivestito da un cilindro che funge da silenziatore, questa struttura lavora in modo duale, fin quanto la velocità dei gas di scarico relativamente bassa (basso numero di giri) il controcono non riflette completamente l'onda generata dai gas di scarico, ma viene in gran parte riflessa dal profilo piatto o arrotondato del silenziatore, mentre quando la velocità dei gas di scarico è elevata il controcono lavora come se fosse privo di fori, questo permette un ampio arco d'intonazione ed una buona resa per un'elevata gamma di giri motore a discapito però del rendimento massimo.

Esiste anche un'altra famiglia di semiespansione denominate "padelle", dove il controcono è completamente assente e viene sostituito da una scatola che ingloba parzialmente anche il tratto cilindrico ed eventualmente anche quello conico, tale scatola riflette le onde in modo differente a seconda della disposizione di essa e del tratto terminale conico/cilindrico dello scarico, rendendo di fatto la riflessione di più difficile determinazione, ma anche più adattativa alle differenti condizioni operative.

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==Collegamenti esterni==

*{{cita web|http://www.appuntidigitali.it/12997/effetti-dinamici-nei-motori-2-tempi-veloci/|Effetti Dinamicidinamici nei Motorimotori 2 Tempitempi Velociveloci}}

*{{cita web|http://www.ntproject.com/tec_articolo01.htm|IMPIANTOImpianto DIdi SCARICOscarico MOTORE Amotore 2 TEMPItempi}}

*{{cita web|http://www.instation.it/giacomo/Espansioni.htm|CalcoloEspansioni}} delle misureMetodo di una camera d'espansione}}calcolo.

*{{cita web|1=http://www.2stroke-tuning.nl/media/artikelen/2takt_Expansieuitlaat.pdf|2=ArticoloExpansie sulla camera d'espansioneuitlaten|lingua=nl|accesso=30 maggio 2010|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20090816074054/http://www.2stroke-tuning.nl/media/artikelen/2takt_Expansieuitlaat.pdf|dataarchivio=16 agosto 2009|urlmorto=sì}}

{{Portale|meccanica|ingegneria}}

[[Categoria:Teorie sui motori]]