Impianto di scarico
# Impianto di scarico

L'impianto di scarico è quella parte dei motori termici che serve per l'evacuazione dei gas di scarico.

## Componenti

Questo impianto varia a seconda del tipo di veicolo, così come i suoi componenti:

* Collettore di scarico, non sempre presente come elemento distinto, soprattutto nei motori monocilindrici
* Silenziatore
* Convertitore catalitico o catalizzatore
* Espansione (solo per motori a due tempi)
* Tubo di scarico solo per motori a quattro tempi o che in generale non usano uno scarico a espansione e possono essere muniti o meno di compensatori (giunzioni che mettono in comunicazione i diversi tubi) e di giunzioni (unione tra diversi tubi di scarico in un numero minore di tubi o in un unico tubo), in alcuni casi può essere presente un risuonatore
* Filtro attivo antiparticolato (solo alcuni motori Diesel)
* Valvola Egr per ridurre gli ossidi di azoto rimettendo in circolo i gas di scarico
* Impianto di sovralimentazione che sfruttano i gas presenti nello scarico (sono dispositivi presenti solo in alcuni motori sovralimentati)
   * Turbocompressore, è composto da due giranti, una (condotta) dedicata all'impianto d'alimentazione e una (motrice) dedicata all'impianto di scarico e che ha il compito di trainare la girante condotta attraverso la pressione dei gas di scarico.
   * Comprex, è una macchina che sfrutta le onde di pressione generate dallo scarico

## Criteri di progettazione

Un sistema di scarico deve essere attentamente progettato per il trasporto di sostanze tossiche e/o nocive lontano dall'utente. Sale di generatori e forni possono rapidamente riempire uno spazio chiuso con il monossido di carbonio o di altri gas di scarico velenosi, se non sono adeguatamente ventilati verso l'aperto, inoltre, i gas dalla maggior parte dei mezzi di trasporto sono molto caldi (tra i 650 e 1000 °C all'uscita della testata del motore), quindi deve essere resistente al calore e non deve passare attraverso o quasi tutto ciò che può bruciare o può essere danneggiato da calore, tale calore dei gas di scarico dipende sia dal carico del motore, dalla sua potenza specifica e dal tipo di alimentazione dello stesso.

Allo stesso modo la temperatura non è costante lungo tutta la linea di scarico e varia anche in base al carico e regime del motore, difatti un mezzo a pieno carico e regime è nelle condizioni più gravose di funzionamneto, il che si ripercuote allo scarico, con il collettore che ha le temperature più alte (mediamente 800 °C), poi si ha il catalizzatore che ha una temperatura intermedia (550 °C) ed infine il terminale di scarico/silenziatore che rimane più freddo (300 °C), mentre già con un regime intermedio le temperature si riducono sensibilmente, ad eccezione del collettore che ha una correlazione pressoché costante e lineare tra regime/carico e temperatura (difatti si attesta a circa 550 °C), mentre il catalizzatore crolla a 150 °C ed il terminale a 50 °C, con il motore al minimo il collettore si trova a 35 °C, mentre il catalizzatore e terminale a 50 °C. Una canna fumaria in una struttura stazionaria serve come un sistema di scarico in un mezzo di trasporto.

### Caratteristiche

Un sistema di scarico deve avere determinati requisiti:

* Emissioni acustiche ridotte
* Ridurre le emissioni inquinanti

### Materiali

L'impianto viene costruito utilizzando vari materiali a seconda del componente e dell'utilizzo (sportivo o stradale):

* Acciaio
* Acciaio inossidabile
* Titanio
* Fibra di Carbonio
* Alluminio
* Inconel

Gli ultimi due materiali vengono generalmente utilizzati per i silenziatori dei motoveicoli, perché sono meno soggetti a urti con l'asfalto e nel caso dell'alluminio perché i gas di scarico hanno temperature contenute. Per quanto riguarda il titanio, questo materiale viene utilizzato per le competizioni, dato che permette d'avere un sistema molto più leggero, mentre l'acciaio è utilizzato per ottenere scarichi più resistenti all'usura e agli agenti chimici ed ambientali, e la lamiera di ferro è il materiale standard.

## Disposizione

L'impianto a seconda dei vari criteri di progettazione e di utilizzo del mezzo può avere varie caratteristiche.

Nel caso delle auto:

* Basso e posteriore, disposizione classica
* Laterale basso, disposizione lungo i fianchi dell'auto, e può avere il terminale o vicino alle ruote posteriori o alle ruote anteriori, inoltre può essere a vista solo l'ultima parte o buona parte dell'impianto di scarico
* Alto, scarico poco usato, generalmente riservato a veicoli che devono guadare quotidianamente i fiumi

Nel caso delle moto:

* Laterale, disposizione classica, che prevede la disposizione a uno o entrambi i lati del veicolo dell'impianto di scarico, con parte dell'impianto che scorre lateralmente o inferiormente alla moto
* Centrale alto, la parte terminale dello scarico è posta sotto o ai fianchi del codino, con il resto dell'impianto che scorre sotto la moto o rimane dentro al telaio
* Centrale basso la parte terminale dello scarico è posta sotto la moto esattamente come il resto dell'impianto

## Accorgimenti

Per poter migliorare la funzione o il controllo dei gas di scarico si usano alcuni sistemi:

* Wastegate, serve per evitare che i gas di scarico esercitino una pressione eccessiva sul turbocompressore.
* Ricircolo dei gas esausti, accorgimento atto a ridurre i consumi di carburante, con il riutilizzo di parte dei gas esausti (attualmente usato solo su motori a quattro tempi).
* Valvola parzializzatrice o Valvola di gestione allo scarico, nel motore a quattro tempi viene usata per regolare la velocità di fuoriuscita, mentre nel motore a due tempi regola il periodo in cui questi possono fuoriuscire
* Lucidatura del condotto, quest'operazione si può eseguire cromando tale zona o semplicemente rendendola molto liscia, questo favorisce lo scorrimento dei gas combusti e ridurre l'adesione delle polveri contenute in tale gas, le quali depositandosi ostruirebbero il condotto.
* Risuonatore si tratta di una camera che interagisce con lo scarico e le onde di risonanza.

Principalmente per motori a quattro tempi:

* Anticipo di scarico, soluzione che permette una fuoriuscita dei gas anticipata, in modo da richiedere meno energia per l'espulsione
* Sistema di distribuzione a fasatura variabile, sistema che permette una gestione più flessibile dei gas di scarico.
* Megabomb si tratta di una zona ristretta della scarico con caratteristiche del tutto simili alle camere d'espansione dei motori a due tempi, ma munita anche di un tubo interno dalla superficie forata.
* Compensatori collegamenti tra due tubi di scarico di due cilindri differenti di un motore pluricilindrico, preferibilmente con 4 o più cilindri.

Principalmente per motori a due tempi:

* Espansione, sistema che permette una migliore gestione dei gas di scarico, utilizzato tipicamente nei motori a due tempi, ma con applicazione anche sui motori a quattro tempi, ne è un esempio il Garelli VIP del 2007, ma la si può vedere anche in forme più semplici su alcuni mezzi che adoperano scarichi aftermarket, i quali sono definiti a trombone o a megafono, i quali possono avere o meno un piccolo controcono.

Per recuperare parte dell'energia dispersa dai gas di scarico esistono diverse tecnologie:

* Turbo-compound, turbine collegate all'albero motore, alimentate dai gas di scarico
* Turbosteamer, turbine collegate all'albero motore, alimentate da un vapore generato dal calore prelevato dai gas di scarico

## Danni

Il sistema di scarico a seconda del tipo di scarico e del veicolo può essere sottoposto a vari fattori di rischio:

* Rottura, questo fattore è molto importante nel caso di motori sovralimentati, i quali in caso di rottura dell'elemento che genera questa sovralimentazione (turbocompressore), si ha un'aspirazione nel motore dei residui dei elementi frantumati, rovinando in modo grave e irreversibile il motore.
* Ammaccamento o schiacciamento, questo può capitare quando l'auto va a toccare il fondo del veicolo o quando una moto cade a terra.
* Corrosione, la corrosione avviene principalmente per via dell'esposizione ai agenti atmosferici o dei detriti sollevati dal mezzo, che portano ad arrugginire l'impianto o parte dell'impianto
* Occlusione, questo problema insorge generalmente per gli scarichi dei motori a due tempi per via dell'olio combusto presente nei gas di scarico, ma che si può avere anche per i motori a quattro tempi, nel caso si lavi il mezzo e parte dell'acqua entri nello scarico o questo finisca sotto il pelo dell'acqua
* Consumo, questo fattore è entrato in gioco con l'introduzione del catalizzatore o della marmitta catalitica, i quali con l'utilizzo si consumano per via delle alte temperature d'esercizio e per via della loro funzione catalizzante e vanno sostituiti periodicamente.

## Normativa

I dispositivi di scarico e il rumore emesso dal veicolo sono normati a partire da periodi differenti per ogni stato e con limiti differenti, la prima normativa comunitaria europea viene varata il 6 febbraio del 1970 con la 70/157/CEE, successivamente aggiornata da diverse direttive, il limite di rumorosità viene misurato in dB, nel caso il mezzo di vecchia immatricolazione non riporti il limite di rumore nella carta di circolazione a seconda della sua categoria si hanno dei limiti differenti, mentre per i mezzi di recente immatricolazione è previsto un limite sempre più stringente.

Per quanto riguarda la funzione catalizzante per l'abbattimento delle sostanze nocive, solo con la direttiva 2005/30/CE si è concessa la possibilità di utilizzare catalizzatori differenti da quelli del produttore di serie, dando la possibilità ai produttori after-market di produrli e omologarli.

In ogni caso il prodotto che esce da tali impianti dipende sia dal tipo di motore, sia dalla sua alimentazione (tecnica di alimentazione e carburante), anche l'OMS ha evidenziato i rischi dei gas di scarico delle motorizzazioni diesel.

