Nei motori motociclistici a quattro tempi le
caratteristiche del sistema di scarico sono dì grande importanza dal
punto di vista delle prestazioni, anche se la loro influenza è
sicuramente minore rispetto a quella che hanno nei due tempi. In effetti
la funzione di un moderno complessivo di scarico non è solo quella di
consentire un'agevole espulsione dei gas combusti, ma anche quella di
aiutare validamente la "respirazione" del motore. Per spiegare come nei
quattro tempi accade questo, è necessario ricordare brevemente che cosa
si verifica all'interno del cilindro. Verso il termine della fase di
espansione allorché il pistone sta avvicinandosi al punto morto
inferiore, ad un certo punto si apre la valvola di scarico e i gas, che
hanno una pressione considerevole (dell'ordine anche di oltre 5 - 6 bar,
nei motori moderni), si riversano nel condotto, cominciando ad uscire
velocemente dal cilindro. La loro espulsione continua successivamente
per l'azione di "pompaggio" esercitata dal pistone nel risalire verso il
punto morto superiore (corsa dì scarico). Verso il termine di questa
fase, prima ancora che il pistone abbia raggiunto il punto morto
superiore (PMS) ed abbia invertito il suo moto, inizia ad aprirsi la
valvola di aspirazione. Poiché la valvola di scarico si chiude un bel
po' dopo il PMS, vi è un certo periodo durante il quale entrambe le
valvole sono sollevate dalle loro sedi e lo scarico è "collegato" alla
aspirazione tramite il cilindro (fase di "incrocio"). Il sistema di
scarico deve non solo presentare la minima resistenza al passaggio dei
gas. ma anche consentire lo sfruttamento dell'inerzia dei gas stessi e
delle pulsazioni di pressione all'interno della massa gassosa. Quando si
apre la valvola di aspirazione si sfrutta proprio l'azione "estrattrice"
dei gas combusti per mettere in moto la colonna di gas freschi nel
condotto "proveniente" dal carburatore. La carica fresca entra nel
cilindro completando l'espulsione dei gas combusti (che però per forza
di cose non è mai completa). Quando si apre la valvola di scarico.
internamente al condotto si crea una vigorosa onda di pressione positiva
che rapidamente percorre tutto il sistema di scarico per essere quindi
riflessa. dopo averne raggiunto l'estremità, sotto forma di onda di
pressione negativa. Se quest'onda riflessa arriva nella zona della
valvola all'inizio della fase di incrocio. è evidente che agevolerà
l'ingresso dei gas freschi nel cilindro facendo migliorare il rendimento
volumetrico del motore. Le onde di pressione viaggiano lungo il sistema
di scarico in entrambi i sensi perdendo energia ad ogni riflessione. Se
un'onda positiva arriva al momento giusto ovverosia proprio quando la
valvola sta per terminare la sua chiusura, può rivelarsi vantaggiosa
come effetti. "ricacciando" nel cilindro una parte dei gas freschi che,
seguendo quelli combusti. era entrata nel condotto di scarico (questo
avviene prevalentemente nei motori dotati di camme con fasatura assai
spinta, ovverosia con "incroci" molto prolungati). Purtroppo solo in un
campo di regimi molto ristretto l'effetto delle pulsazioni dì pressione
che si hanno con un determinato sistema di scarico si rivela vantaggioso
per la respirazione del motore. Ad alte velocità di rotazione le onde
arrivano nei momenti sbagliati e quindi hanno un effetto negativo (così
si spiegano le curve di erogazione che presentano, oltre a quello
principale, anche altri "picchi" secondari). Nei motori monocilindrici,
che una volta venivano impiegati diffusamente sulle moto da velocità, la
parte terminale del tubo di scarico (non c'erano limiti fonometrici
allora!) era quasi sempre conformata a megafono. Dotandola di una
conicità divergente infatti è possibile aumentare la durata della
pulsazione di pressione (che però diventa meno vigorosa) e quindi si può
allargare il campo di regimi nel quale il sistema di scarico risulta
"accordato". Da molti anni a questa parte per i motori policilindrici si
sono affermati sistemi di scarico che invece di tubi individuali sono
costituiti da tubi iniziali singoli che vanno ad unirsi in modo da
confluire in un tubo unico (o in un tubo per ogni lato della moto) di
sezione decisamente maggiore. I più noti sono i sistemi quattro-in-uno e
quattro-in-due-in-uno impiegati nei motori quadricilindrici in linea.
Essi oltre a ovvi vantaggi in termini di ingombro e di peso, consentono
di ottenere eccellenti prestazioni "accordando" opportunamente i vari
parametri (diametro e lunghezza, sia dei tubi singoli che del tubo
terminale, etc...). In questi sistemi gli scarichi dei vari cilindri
interagiscono positivamente tra di loro. Questo è ditale importanza che
talvolta i tecnici realizzano il motore proprio in modo da consentire
l'ottenimento della migliore accordatura degli scarichi provenienti dai
vari cilindri (è questo il caso, tanto per fare un esempio, degli otto
cilindri a V impiegati sulle autovetture da competizione, nei quali si
ricorre ad un albero a gomiti con manovelle disposte diversamente da
quelle dei motori di eguale architettura prodotti in serie!). Lo studio
e la realizzazione dei sistemi di scarico per motori di elevate
prestazioni non è cosa semplice; molto importante, nonostante il fatto
che oggi si ricorra ampiamente all'uso del computer, rimane la messa a
punto finale al banco prova. I parametri da tenere in considerazione in
fase di progetto sono svariati; tanto per fare un esempio il diametro
del tubo è critico in quanto se troppo ridotto determina una sensibile
resistenza al passaggio dei gas, mentre se è troppo grande causa una
eccessiva diminuzione delle velocità dei gas stessi. Per ottenere curve
di erogazione "piene" per ampi campi di regimi senza sacrificare
praticamente nulla in termini di potenza massima sono dì recente stati
messi a punto sistemi di scarico con risuonatori incorporati (come
alcuni quattro-in-uno della Yoshimura) oppure con geometrie variabili,
come la Yamaha "Ex-Up".
