12 October 2007

Tecnica: Impianti di scarico

Musica Maestro: le tonalita' degli impianti di scarico

Introduzione

DQo8YnI+PGZvbnQgc2l6ZT0zPjxicj4NCjxicj4NCjwvZm9udD48aW1nIHNyYz1jaWQ6XzJfMDk3 RUVDMTAwOTdFRTg4ODAwNDIwMkE3QzEyNTc1RkI+PGZvbnQgc2l6ZT0xIGZhY2U9IlZlcmRhbmEi PjxiPkVuem8NCkZlcnJhcmk8L2I+IGxvIGNvbm9zY2V2YSBiZW5lLCBpbCBxdWFkcmlsYXRlcm8g Y29tcHJlc28gdHJhIEJyZXNjaWEsIFZlcm9uYSwNCk1hbnRvdmEgZSBDcmVtb25hLiBUZXJyZSBk aSBjdW9jaGkgc29wcmFmZmluaSwgZGkgcGlsb3RpIGluZG9tYWJpbGkgZSBkaQ0KaW1wYXJlZ2dp YWJpbGkgbGl1dGFpLiBOZWwgY2hpdXNvIGRlaSBjdWkgbGFib3JhdG9yaSBuYXNjZXZhIGlsIHNl Z3JldG8NCmRpIHF1ZWxsYSB2b2NlIGNvc8OsIHByb2RpZ2lvc2EsIGNvc8OsIGlycmlwZXRpYmls ZSBkYSByZW5kZXJlIGxlIGxvcm8gdmlvbGUsDQp2aW9saW5pIGUgdmlvbG9uY2VsbGkgZmFtb3Np IGluIHR1dHRvIGlsIG1vbmRvLiBFIHByb2JhYmlsbWVudGUgcHJvcHJpbw0KbMOsLCB0cmEgdW4g cGlhdHRvIGRpIHRvcnRlbGxpIGUgdW5hIGNvcnNhIGluIHNhbGl0YSwgaWwgRHJha2UgYXZldmEg aW50dWl0bw0KZSBwb2kgZGVjaXNvIGNoZSBsZSBhdXRvbW9iaWxpIDxiPm5vbiBkb3ZldmFubyBm YXJlIHJ1bW9yZS48L2I+PC9mb250Pjxmb250IHNpemU9Mz4NCjxicj4NCjxicj4NCjwvZm9udD48 Zm9udCBzaXplPTEgZmFjZT0iVmVyZGFuYSI+PGI+PGJyPg0KPGJyPg0KRG92ZXZhbm8gZW1ldHRl cmUgc3Vvbmk8L2I+Lk9nZ2kgaWwgcHJvZG90dG8gYWN1c3RpY28gZGVsbGUgdmV0dHVyZSBjaGUN CmVzY29ubyBkYWwgY2hpdXNvIGRlbGxlIG9mZmljaW5lIGRpIE1hcmFuZWxsbyBoYSB1bmEgZmFt YSBpbnRlcm5hemlvbmFsZQ0Kbm9uIGluZmVyaW9yZSBhIHF1ZWdsaSBzdHJ1bWVudGkgYWQgYXJj by4gTGE8Yj4gc29ub3JpdMOgIGRpIHNjYXJpY28gZGkNCnVuYSBGZXJyYXJpIMOoIHRhbG1lbnRl IHVuaWNhIGUgdmlzY2VyYWxlIGNoZSBsZSBzaSBwZXJkb25hIHVuIGxpdmVsbG8gc29ub3JvDQph IHZvbHRlIHBlcnNpbm8gdHJvcHBvIGFsdG88L2I+LkTigJlhbHRyYSBwYXJ0ZSB0dXR0aSBpIGdy YW5kaSBDb3N0cnV0dG9yaQ0KaGFubm8gY2VyY2F0byBkaSBwYXJsYXJlIGNvbiB2b2NlIHByb3By aWE6IGdsaSA8Yj5hbWVyaWNhbmk8L2I+LCBwdXIgbmVsbGENCnZhcmlldMOgIGRlZ2xpIHNjaGVt aSBtZWNjYW5pY2ksIGhhbm5vIGNvZGlmaWNhdG8gaWwgZ29yZ29nbGlvIGRlaSA8Yj5WODwvYj4N CmRpIGdyYW5kZSBjdWJhdHVyYSBlIGNhbWJpbyBhdXRvbWF0aWNvOyBpIDxiPnRlZGVzY2hpPC9i PiBzaSBzb25vIGNvbmNlbnRyYXRpDQpzdWwgPGI+NiBjaWxpbmRyaTwvYj4gKGRhIHF1ZWxsbyBi b3hlciBkaSBQb3JzY2hlIGEgcXVlbGxvIGluIGxpbmVhIGRpDQpCbXcpOyBpIDxiPmdpYXBwb25l c2kgPC9iPmhhbm5vIHBlcmNvcnNvIHVuIHBv4oCZIHR1dHRlIGxlIHN0cmFkZSwgZGFpIHF1YWRy aWNpbGluZHJpY2kNCmRpIDxiPnN0YW1wbyBtb3RvY2ljbGlzdGljbyA8L2I+YWQgYWx0aXNzaW1v IHJlZ2ltZSBkaSBnaXJpIChIb25kYSkgYWkNCjYgY2lsaW5kcmkgZGkgdG9uYWxpdMOgIGV1cm9w ZWEgKE5pc3NhbikgYWdsaSBlc290aWNpIHJvdG9yaSBkZWwgV2Fua2VsDQooTWF6ZGEpLCBwZXIg ZmluaXJlIGNvbCBzaWxlbnppbyBpbXBlcnR1cmJhYmlsZSBkZWkgbW90b3JpIExleHVzLVRveW90 YS48L2ZvbnQ+PGZvbnQgc2l6ZT0zPg0KPC9mb250Pg0K
Enzo Ferrari lo conosceva bene, il quadrilatero compreso tra Brescia, Verona, Mantova e Cremona. Terre di cuochi sopraffini, di piloti indomabili e di impareggiabili liutai. Nel chiuso dei cui laboratori nasceva il segreto di quella voce così prodigiosa, così irripetibile da rendere le loro viole, violini e violoncelli famosi in tutto il mondo. E probabilmente proprio lì, tra un piatto di tortelli e una corsa in salita, il Drake aveva intuito e poi deciso che le automobili non dovevano fare rumore.



Dovevano emettere suoni.Oggi il prodotto acustico delle vetture che escono dal chiuso delle officine di Maranello ha una fama internazionale non inferiore a quegli strumenti ad arco. La sonorità di scarico di una Ferrari è talmente unica e viscerale che le si perdona un livello sonoro a volte persino troppo alto.D’altra parte tutti i grandi Costruttori hanno cercato di parlare con voce propria: gli americani, pur nella varietà degli schemi meccanici, hanno codificato il gorgoglio dei V8 di grande cubatura e cambio automatico; i tedeschi si sono concentrati sul 6 cilindri (da quello boxer di Porsche a quello in linea di Bmw); i giapponesi hanno percorso un po’ tutte le strade, dai quadricilindrici di stampo motociclistico ad altissimo regime di giri (Honda) ai 6 cilindri di tonalità europea (Nissan) agli esotici rotori del Wankel (Mazda), per finire col silenzio imperturbabile dei motori Lexus-Toyota.

Cos’e’ un suono?



Per tradurre la genialità visionaria di un Enzo Ferrari in conoscenza oggettiva, gli ingegneri hanno dovuto cominciare col chiedersi che cos’è un suono. Questa domanda era già stata posta per affrontare il tema della riduzione del rumore di scarico (il limite di legge si è abbassato di 10 volte negli ultimi 40 anni), ma ragionare in termini di suoni richiedeva strumenti completamente nuovi per essere in grado non solo di ridurre indiscriminatamente il contenuto acustico del motore, ma anche di discriminare tra suoni gradevoli e suoni sgradevoli: distinguerli, riconoscerli, e trattarli diversamente. Va da sé che negli ultimi anni hanno preso piede strumenti di analisi di tipo elettronico ed informatico, ai quali un grande contributo è venuto dal campo dei… videogiochi: per riprodurre sempre più fedelmente il rumore dei motori, i programmatori hanno infatti sviluppato schemi molto sofisticati partendo dall’analisi di registrazioni dei motori veri.

Il risultato è stato un approfondimento delle tecniche di filtraggio e ricostruzione di cui stanno beneficiando tutti, grazie all’estrema facilità di trasferimento delle conoscenze del mondo informatico.Ma che cos’è un suono? La domanda non è banale come sembra. Un suono è fondamentalmente il modo in cui le strutture del nostro orecchio registrano le vibrazioni del mezzo elastico in cui si trovano (generalmente l’aria, ma può anche essere l’acqua se siamo immersi). Queste vibrazioni si propagano in forma di onde sferiche dopo essere state originate da un oggetto in movimento, che ne è la sorgente, e hanno due caratteristiche fondamentali: frequenza e ampiezza. La prima descrive il numero di oscillazioni in un secondo, la seconda è legata all’intensità del suono. La velocità di propagazione delle onde, invece, dipende solo dalle caratteristiche del mezzo elastico: nell’aria, a temperatura e pressione ambiente, vale circa 340 m/s ovvero 1227 km/h (la celebre “velocità del suono”).Il suono è dunque un fenomeno talmente importante che la natura ha finito per sfruttarlo nel corso dell’evoluzione dotando moltissimi animali di strumenti per avvertirlo. In effetti esso è così strettamente legato al movimento che molti animali lo usano efficientemente per cacciare e in qualche caso addirittura come integrazione o sostituzione della vista (il sonar dei delfini e dei pipistrelli).

E anche se nella nostra specie la sua precisione non arriva certo a questi livelli, essa ci permette comunque di isolare e distinguere una voce specifica in una gruppo di persone che parlano. Questa capacità (chamata a volte “effetto cocktail party”) dipende probabilmente dal fatto che l’orecchio umano, per ragioni evolutive, è in grado di distinguere efficientemente timbri vocali diversi, e che utilizza anche le informazioni riguardo la provenienza dei singoli suoni. Perché l’effetto cocktail party funzioni, però, occorre che i timbri vocali siano diversi. La stessa cosa accade per le auto nel traffico: probabilmente tutti ci accorgiamo quando all’interno di un gruppo di auto è presente una Ferrari o una Porsche, e anche se la capacità discriminatoria dell’orecchio umano per la voce di un motore è minore rispetto a quanto sa fare con la voce di un suo simile, nondimeno è sorprendente che l’evoluzione, pur avendoci progettati per sopravvivere nelle foreste, ci abbia anche reso capaci di distinguere un V8 in mezzo a una marea di quattro cilindri, un’abilità che in chiave evolutiva ha un’utilità rigorosamente uguale a zero.

Le tre sorgenti del rumore


Date queste premesse, è chiaro che il rumore è il prodotto di tutti i fenomeni all’interno del motore che hanno a che fare con il movimento. Possiamo allora individuare tre contributi fondamentali alla sonorità di scarico:
 •   il rumore di combustione,
 •   il rumore gasdinamico,
 •   il rumore meccanico.
Cominciamo dal primo. Il rumore di combustione è legato al rapidissimo incremento di pressione nel cilindro che agisce sulla testa, sulle pareti del cilindro e sul pistone, attraverso il quale è trasmesso alla biella, ai cuscinetti, all’albero motore. La struttura, così, vibra e irradia ulteriore rumore nell’ambiente (il rumore meccanico che vedremo in seguito). In quanto diretta conseguenza della combustione, questo rumore è legato al numero dei cilindri, al regime di rotazione e alla cilindrata del motore: ma ancor prima, al tipo di combustione che avviene al suo interno, ovvero se di tipo esplosivo (ciclo Otto) oppure di tipo diffusivo (ciclo Diesel).La combustione del ciclo Otto ad iniezione indiretta, con carica premiscelata, è talmente rapida da essere appunto tradizionalmente chiamata “scoppio”. La sua rapidità consente a questo motore di raggiungere alti regimi di rotazione e spiega anche il carattere “metallico” del suo timbro. La combustione del ciclo Diesel, viceversa, è più lenta e dura un tempo maggiore, ragion per cui il motore può raggiungere regimi inferiori ed ha un rumore più ruvido. Il Diesel a iniezione diretta è di norma più rumoroso di quello ad iniezione indiretta, ma l’arrivo dei sistemi a iniezione multipla (Iniettore-Pompa, Common Rail) ha rivoluzionato il settore anche dal punto di vista acustico, consentendo di avere uno sviluppo della fiamma più progressivo e più rapido. In tema di Diesel a iniezione diretta, notiamo subito che la presenza del turbocompressore modifica sensibilmente le caratteristiche acustiche del motore. I gas di scarico devono infatti passare attraverso la turbina, che recupera da questi una quota di energia cinetica inviando allo scarico gas complessivamente più freddi, lenti e a pressione più bassa. Di conseguenza l’intensità delle onde sonore è mitigata e la nettezza della successione degli scoppi in qualche modo “diluita”: il cambiamento della sonorità del motore che avviene all’inserimento del turbocompressore è del resto ben noto.Stabilita questa differenza fondamentale, si può prendere in considerazione la frequenza del rumore.  Essa è legata al susseguirsi dei processi di combustione: per esempio, un quattro cilindri 4T ha due combustioni per ogni giro dell’albero motore, vale a dire una ogni 180° di manovella. Ad un regime di 2.000 giri, avremo uno scoppio ogni 0,015 secondi, per una frequenza di 66,67 Hz. Questa è la cosiddetta “frequenza fondamentale” del motore: ad essa si aggiungono spontaneamente le sue “armoniche”, ovvero le sue multiple intere (per 2, 3, 4, ...): come se nel motore ci fossero altri pistoni che si muovono con frequenza doppia, tripla e via dicendo di quella reale. Questi pistoni sono sempre più piccoli, poiché per ragioni fisiche l’energia sonora (anzi: l’energia in generale) tende a distribuirsi in modo tale che a frequenze maggiori corrispondono ampiezze minori, per cui le armoniche più alte hanno minore energia. Questo modo di descrivere il suono suddividendolo in frequenze è dovuto al grande matematico francese Joseph Fourier. Il metodo di Fourier è molto potente, anche se la ripetibilità delle combustioni all’interno di un motore va intesa solo in senso statistico: in realtà ogni ciclo fa storia a sé, e la distribuzione delle armoniche è ben più complessa di quanto sembri: non si hanno contributi singoli e distinti ma una situazione molto fluida, con una semplice prevalenza di alcune frequenze. Negli ultimi anni si èsono diffusi metodi di analisi alternativi, basato sulla funzione di auto-correlazione (ACF), che permette di cogliere in modo migliore gli eventi periodici.

La tonalità dello scarico


Il rumore di combustione, comunque, è al cuore della sonorità di scarico. La successione dei segnali sonori provenienti dai cilindri, infatti, costituisce la struttura portante del suono che arriva alle nostre orecchie, e la proporzione tra le armoniche (che dipende dai dettagli costruttivi) determina invece il “timbro”, ovvero la peculiarità che rende distinguibile una voce da un’altra – nel caso dei motori, poniamo, un 4 cilindri 1.6 Fiat da un omologo Peugeot o un V8 Chevrolet da un V8 Ferrari. Nel caso del 4 cilindri, il manovellismo è quasi sempre progettato per una successione degli scoppi regolare: di conseguenza la frequenza di base è molto simile e a parità di cilindrata il contenuto armonico diventa determinante. Nel caso di frazionamenti maggiori la frequenza fondamentale tende a crescere, ma la situazione si fa più variegata perché è possibile avere scoppi simultanei, e perché la disposizione dei cilindri raramente è in linea, per motivi di organizzazione degli spazi. Un motore a V non boxer ha un manovellismo che tende a favorire naturalmente una successione degli scoppi irregolare. La situazione delle armoniche diventa ancor più ricca e complessa;  soprattutto il manovellismo ha un influsso molto profondo sul timbro di scarico: basta ricordare la differenza fra il V8 Ferrari (che ha praticamente sempre avuto manovelle “piatte” a 180°) e un  V8 “a croce” USA, con manovelle a 90°. Pur determinando una successione degli scoppi regolare, esso determina però successioni irregolari sulle singole bancate, il che comporta forti sollecitazioni e richiede quindi elevati contrappesi per renderlo bilanciato (il che ne limita automaticamente il regime di rotazione) e di incrociare gli scarichi delle due bancate. Il manovellismo piatto, invece, avendo tutte le forze di inerzia agenti su un piano è intrinsecamente sbilanciato, e vibra massicciamente se non lo si dota di contralberi di equilibratura. Ma non richiede contrappesi, ed è quindi snello e leggero consentendo al motore di girare alto. Va da sé che il timbro di queste due soluzioni è drasticamente differente: gutturale e profondo nel caso a croce, associato a frequenze fra i 200 e i 400 Hz, il manovellismo piatto (Ferrari) è invece una sorta di accoppiamento su un albero motore comune di due quattro cilindri, con un sound decisamente più acuto e rabbioso di qualunque V8 tedesco o americano (frequenze dominanti spostate verso i 700-800 Hz). Il manovellismo è anzi talmente influente che in Ferrari hanno lasciato alle Maserati l’ originario manovellismo a croce, per differenziare nettamente le linee di prodotto.Si può insomma capire come dal rumore di scarico di un motore si possano ricavare informazioni vitali su di esso: non a caso in F1 sono da tempo diffusi degli analizzatori di spettro che dal rumore delle monoposto riescono a risalire, nota la cilindrata e il numero dei cilindri, al regime massimo di rotazione, e addirittura a stimare la potenza massima. E del resto prima che lo strapotere dell’elettronica invadesse anche le officine, un buon meccanico riusciva a mettere a punto un motore da corsa a orecchio.

Il futuro


Il rumore di scarico tende a prevalere su quello di aspirazione, ma con l’arrivo delle ultime normative acustiche i livelli di emissione sonora si sono ridotti al punto che anche il rumore di aspirazione (celebre quello della Bmw M3) va controllato con cura. Alcune vetture sportive utilizzano condotti di aspirazione a geometria variabile, con due percorsi separati oppure condotti motorizzati di lunghezza variabile: lo hanno fatto Alfa Romeo, Porsche, Ferrari e molti altri. Attualmente sulle vetture di fascia media si preferisce investire soldi e spazio per sistemi di fasatura variabile, efficaci su una fascia di utilizzo più ampia e utilissimi nell’ottica del contenimento di consumi ed emissioni, ma i condotti a geometria variabile godono ancora di un certo favore. Permettono di sfruttare le onde nei condotti per accumulare pressione quando le valvole di ammissione sono chiuse, per migliorare il riempimento: ma qualcuno sta cominciando ad impiegarli in ottica squisitamente acustica. Sulla Carrera S 997, Porsche ha dotato la cassa filtro di una parete permeabile alle onde sonore ma non al calore dello scarico e di una griglia forata che “filtra” nei condotti le frequenze tipiche dei vortici da distacco senza ridurre la portata d’aria aspirata. Ancora più sofisticato è il risuonatore di Helmholtz, una camera aggiuntiva che “risuona” con l’aria solo a certe frequenze, ed è escludibile con una valvola a ghigliottina controllata elettronicamente: funziona così come una cassa armonica, attiva in corrispondenza delle frequenze gradevoli per il guidatore ed esclusa per le altre. In accelerazione la ghigliottina si apre e si chiude più volte per seguire le frequenze prodotte dall’aria che aumenta di velocità nel condotto. Anche Jaguar, per la XK, ha lavorato sulle frequenze cercando di dare un carattere più frizzante, “europeo”, ad un V8 nato con manovellismo a croce. Ha dunque spostato 6 dB dalle frequenze “sgradevoli” alle frequenze “sportive”, tenendo conto delle proprietà acustiche della scocca fin dalla progettazione e dotando l’impianto di scarico di una valvola semi-attiva che si apre in base alla pressione dei gas consentendo di differenziare il cupo rombo dei bassi regimi dall’acuto ruggito in piena accelerazione. Un sistema simile è da tempo (debuttò sulla F360) appannaggio delle Ferrari.
In conclusione, pare sempre più difficile poter ascoltare la voce del motore “al naturale”. Un po’ tutti i costruttori, specie per i modelli più raffinati, intervengono infatti sul timbro: a volte persino con sistemi “attivi” in grado di esaltare certe frequenze “gradevoli” a discapito di altre. Fondamentalmente si tratta di interventi sullo scarico, ma sulla Carrera S Porsche ha cominciato a farlo persino sul rumore di aspirazione. E siamo solo agli inizi: i nuovi strumenti di analisi e riproduzione sono in grado di ricreare in studio la sonorità di praticamente qualunque scarico. La tecnologia digitale pare non avere più limiti nemmeno in questo campo: a giudicare da quanto stiamo vedendo nell’home entertainment, è probabile che fra qualche anno arrivino sul mercato dispositivi in grado di truccare completamente le carte, facendo suonare il 4 cilindri della Punto come un V12 Ferrari.
E, speriamo, non viceversa.
Per tradurre la genialità visionaria di un Enzo Ferrari in conoscenza oggettiva, gli ingegneri hanno dovuto cominciare col chiedersi che cos’è un suono. Questa domanda era già stata posta per affrontare il tema della riduzione del rumore di scarico (il limite di legge si è abbassato di 10 volte negli ultimi 40 anni), ma ragionare in termini di suoni richiedeva strumenti completamente nuovi per essere in grado non solo di ridurre indiscriminatamente il contenuto acustico del motore, ma anche di discriminare tra suoni gradevoli e suoni sgradevoli: distinguerli, riconoscerli, e trattarli diversamente. Va da sé che negli ultimi anni hanno preso piede strumenti di analisi di tipo elettronico ed informatico, ai quali un grande contributo è venuto dal campo dei… videogiochi: per riprodurre sempre più fedelmente il rumore dei motori, i programmatori hanno infatti sviluppato schemi molto sofisticati partendo dall’analisi di registrazioni dei motori veri.


Il risultato è stato un approfondimento delle tecniche di filtraggio e ricostruzione di cui stanno beneficiando tutti, grazie all’estrema facilità di trasferimento delle conoscenze del mondo informatico.Ma che cos’è un suono? La domanda non è banale come sembra. Un suono è fondamentalmente il modo in cui le strutture del nostro orecchio registrano le vibrazioni del mezzo elastico in cui si trovano (generalmente l’aria, ma può anche essere l’acqua se siamo immersi). Queste vibrazioni si propagano in forma di onde sferiche dopo essere state originate da un oggetto in movimento, che ne è la sorgente, e hanno due caratteristiche fondamentali: frequenza e ampiezza. La prima descrive il numero di oscillazioni in un secondo, la seconda è legata all’intensità del suono. La velocità di propagazione delle onde, invece, dipende solo dalle caratteristiche del mezzo elastico: nell’aria, a temperatura e pressione ambiente, vale circa 340 m/s ovvero 1227 km/h (la celebre “velocità del suono”).Il suono è dunque un fenomeno talmente importante che la natura ha finito per sfruttarlo nel corso dell’evoluzione dotando moltissimi animali di strumenti per avvertirlo. In effetti esso è così strettamente legato al movimento che molti animali lo usano efficientemente per cacciare e in qualche caso addirittura come integrazione o sostituzione della vista (il sonar dei delfini e dei pipistrelli).


E anche se nella nostra specie la sua precisione non arriva certo a questi livelli, essa ci permette comunque di isolare e distinguere una voce specifica in una gruppo di persone che parlano. Questa capacità (chamata a volte “effetto cocktail party”) dipende probabilmente dal fatto che l’orecchio umano, per ragioni evolutive, è in grado di distinguere efficientemente timbri vocali diversi, e che utilizza anche le informazioni riguardo la provenienza dei singoli suoni. Perché l’effetto cocktail party funzioni, però, occorre che i timbri vocali siano diversi. La stessa cosa accade per le auto nel traffico: probabilmente tutti ci accorgiamo quando all’interno di un gruppo di auto è presente una Ferrari o una Porsche, e anche se la capacità discriminatoria dell’orecchio umano per la voce di un motore è minore rispetto a quanto sa fare con la voce di un suo simile, nondimeno è sorprendente che l’evoluzione, pur avendoci progettati per sopravvivere nelle foreste, ci abbia anche reso capaci di distinguere un V8 in mezzo a una marea di quattro cilindri, un’abilità che in chiave evolutiva ha un’utilità rigorosamente uguale a zero.


Le tre sorgenti del rumore

Date queste premesse, è chiaro che il rumore è il prodotto di tutti i fenomeni all’interno del motore che hanno a che fare con il movimento. Possiamo allora individuare tre contributi fondamentali alla sonorità di scarico:
   •   il rumore di combustione,
   •   il rumore gasdinamico,
   •   il rumore meccanico.
Cominciamo dal primo. Il rumore di combustione è legato al rapidissimo incremento di pressione nel cilindro che agisce sulla testa, sulle pareti del cilindro e sul pistone, attraverso il quale è trasmesso alla biella, ai cuscinetti, all’albero motore. La struttura, così, vibra e irradia ulteriore rumore nell’ambiente (il rumore meccanico che vedremo in seguito). In quanto diretta conseguenza della combustione, questo rumore è legato al numero dei cilindri, al regime di rotazione e alla cilindrata del motore: ma ancor prima, al tipo di combustione che avviene al suo interno, ovvero se di tipo esplosivo (ciclo Otto) oppure di tipo diffusivo (ciclo Diesel).La combustione del ciclo Otto ad iniezione indiretta, con carica premiscelata, è talmente rapida da essere appunto tradizionalmente chiamata “scoppio”. La sua rapidità consente a questo motore di raggiungere alti regimi di rotazione e spiega anche il carattere “metallico” del suo timbro. La combustione del ciclo Diesel, viceversa, è più lenta e dura un tempo maggiore, ragion per cui il motore può raggiungere regimi inferiori ed ha un rumore più ruvido. Il Diesel a iniezione diretta è di norma più rumoroso di quello ad iniezione indiretta, ma l’arrivo dei sistemi a iniezione multipla (Iniettore-Pompa, Common Rail) ha rivoluzionato il settore anche dal punto di vista acustico, consentendo di avere uno sviluppo della fiamma più progressivo e più rapido. In tema di Diesel a iniezione diretta, notiamo subito che la presenza del turbocompressore modifica sensibilmente le caratteristiche acustiche del motore. I gas di scarico devono infatti passare attraverso la turbina, che recupera da questi una quota di energia cinetica inviando allo scarico gas complessivamente più freddi, lenti e a pressione più bassa. Di conseguenza l’intensità delle onde sonore è mitigata e la nettezza della successione degli scoppi in qualche modo “diluita”: il cambiamento della sonorità del motore che avviene all’inserimento del turbocompressore è del resto ben noto.Stabilita questa differenza fondamentale, si può prendere in considerazione la frequenza del rumore.  Essa è legata al susseguirsi dei processi di combustione: per esempio, un quattro cilindri 4T ha due combustioni per ogni giro dell’albero motore, vale a dire una ogni 180° di manovella. Ad un regime di 2.000 giri, avremo uno scoppio ogni 0,015 secondi, per una frequenza di 66,67 Hz. Questa è la cosiddetta “frequenza fondamentale” del motore: ad essa si aggiungono spontaneamente le sue “armoniche”, ovvero le sue multiple intere (per 2, 3, 4, ...): come se nel motore ci fossero altri pistoni che si muovono con frequenza doppia, tripla e via dicendo di quella reale. Questi pistoni sono sempre più piccoli, poiché per ragioni fisiche l’energia sonora (anzi: l’energia in generale) tende a distribuirsi in modo tale che a frequenze maggiori corrispondono ampiezze minori, per cui le armoniche più alte hanno minore energia. Questo modo di descrivere il suono suddividendolo in frequenze è dovuto al grande matematico francese Joseph Fourier. Il metodo di Fourier è molto potente, anche se la ripetibilità delle combustioni all’interno di un motore va intesa solo in senso statistico: in realtà ogni ciclo fa storia a sé, e la distribuzione delle armoniche è ben più complessa di quanto sembri: non si hanno contributi singoli e distinti ma una situazione molto fluida, con una semplice prevalenza di alcune frequenze. Negli ultimi anni si èsono diffusi metodi di analisi alternativi, basato sulla funzione di auto-correlazione (ACF), che permette di cogliere in modo migliore gli eventi periodici.

La tonalità dello scarico

Il rumore di combustione, comunque, è al cuore della sonorità di scarico. La successione dei segnali sonori provenienti dai cilindri, infatti, costituisce la struttura portante del suono che arriva alle nostre orecchie, e la proporzione tra le armoniche (che dipende dai dettagli costruttivi) determina invece il “timbro”, ovvero la peculiarità che rende distinguibile una voce da un’altra – nel caso dei motori, poniamo, un 4 cilindri 1.6 Fiat da un omologo Peugeot o un V8 Chevrolet da un V8 Ferrari. Nel caso del 4 cilindri, il manovellismo è quasi sempre progettato per una successione degli scoppi regolare: di conseguenza la frequenza di base è molto simile e a parità di cilindrata il contenuto armonico diventa determinante. Nel caso di frazionamenti maggiori la frequenza fondamentale tende a crescere, ma la situazione si fa più variegata perché è possibile avere scoppi simultanei, e perché la disposizione dei cilindri raramente è in linea, per motivi di organizzazione degli spazi. Un motore a V non boxer ha un manovellismo che tende a favorire naturalmente una successione degli scoppi irregolare. La situazione delle armoniche diventa ancor più ricca e complessa;  soprattutto il manovellismo ha un influsso molto profondo sul timbro di scarico: basta ricordare la differenza fra il V8 Ferrari (che ha praticamente sempre avuto manovelle “piatte” a 180°) e un  V8 “a croce” USA, con manovelle a 90°. Pur determinando una successione degli scoppi regolare, esso determina però successioni irregolari sulle singole bancate, il che comporta forti sollecitazioni e richiede quindi elevati contrappesi per renderlo bilanciato (il che ne limita automaticamente il regime di rotazione) e di incrociare gli scarichi delle due bancate. Il manovellismo piatto, invece, avendo tutte le forze di inerzia agenti su un piano è intrinsecamente sbilanciato, e vibra massicciamente se non lo si dota di contralberi di equilibratura. Ma non richiede contrappesi, ed è quindi snello e leggero consentendo al motore di girare alto. Va da sé che il timbro di queste due soluzioni è drasticamente differente: gutturale e profondo nel caso a croce, associato a frequenze fra i 200 e i 400 Hz, il manovellismo piatto (Ferrari) è invece una sorta di accoppiamento su un albero motore comune di due quattro cilindri, con un sound decisamente più acuto e rabbioso di qualunque V8 tedesco o americano (frequenze dominanti spostate verso i 700-800 Hz). Il manovellismo è anzi talmente influente che in Ferrari hanno lasciato alle Maserati l’originario manovellismo a croce, per differenziare nettamente le linee di prodotto.Si può insomma capire come dal rumore di scarico di un motore si possano ricavare informazioni vitali su di esso: non a caso in F1 sono da tempo diffusi degli analizzatori di spettro che dal rumore delle monoposto riescono a risalire, nota la cilindrata e il numero dei cilindri, al regime massimo di rotazione, e addirittura a stimare la potenza massima. E del resto prima che lo strapotere dell’elettronica invadesse anche le officine, un buon meccanico riusciva a mettere a punto un motore da corsa a orecchio.


Il futuro
Il rumore di scarico tende a prevalere su quello di aspirazione, ma con l’arrivo delle ultime normative acustiche i livelli di emissione sonora si sono ridotti al punto che anche il rumore di aspirazione (celebre quello della Bmw M3) va controllato con cura. Alcune vetture sportive utilizzano condotti di aspirazione a geometria variabile, con due percorsi separati oppure condotti motorizzati di lunghezza variabile: lo hanno fatto Alfa Romeo, Porsche, Ferrari e molti altri. Attualmente sulle vetture di fascia media si preferisce investire soldi e spazio per sistemi di fasatura variabile, efficaci su una fascia di utilizzo più ampia e utilissimi nell’ottica del contenimento di consumi ed emissioni, ma i condotti a geometria variabile godono ancora di un certo favore. Permettono di sfruttare le onde nei condotti per accumulare pressione quando le valvole di ammissione sono chiuse, per migliorare il riempimento: ma qualcuno sta cominciando ad impiegarli in ottica squisitamente acustica. Sulla Carrera S 997, Porsche ha dotato la cassa filtro di una parete permeabile alle onde sonore ma non al calore dello scarico e di una griglia forata che “filtra” nei condotti le frequenze tipiche dei vortici da distacco senza ridurre la portata d’aria aspirata. Ancora più sofisticato è il risuonatore di Helmholtz, una camera aggiuntiva che “risuona” con l’aria solo a certe frequenze, ed è escludibile con una valvola a ghigliottina controllata elettronicamente: funziona così come una cassa armonica, attiva in corrispondenza delle frequenze gradevoli per il guidatore ed esclusa per le altre. In accelerazione la ghigliottina si apre e si chiude più volte per seguire le frequenze prodotte dall’aria che aumenta di velocità nel condotto. Anche Jaguar, per la XK, ha lavorato sulle frequenze cercando di dare un carattere più frizzante, “europeo”, ad un V8 nato con manovellismo a croce. Ha dunque spostato 6 dB dalle frequenze “sgradevoli” alle frequenze “sportive”, tenendo conto delle proprietà acustiche della scocca fin dalla progettazione e dotando l’impianto di scarico di una valvola semi-attiva che si apre in base alla pressione dei gas consentendo di differenziare il cupo rombo dei bassi regimi dall’acuto ruggito in piena accelerazione. Un sistema simile è da tempo (debuttò sulla F360) appannaggio delle Ferrari.
In conclusione, pare sempre più difficile poter ascoltare la voce del motore “al naturale”. Un po’ tutti i costruttori, specie per i modelli più raffinati, intervengono infatti sul timbro: a volte persino con sistemi “attivi” in grado di esaltare certe frequenze “gradevoli” a discapito di altre. Fondamentalmente si tratta di interventi sullo scarico, ma sulla Carrera S Porsche ha cominciato a farlo persino sul rumore di aspirazione. E siamo solo agli inizi: i nuovi strumenti di analisi e riproduzione sono in grado di ricreare in studio la sonorità di praticamente qualunque scarico. La tecnologia digitale pare non avere più limiti nemmeno in questo campo: a giudicare da quanto stiamo vedendo nell’home entertainment, è probabile che fra qualche anno arrivino sul mercato dispositivi in grado di truccare completamente le carte, facendo suonare il 4 cilindri della Punto come un V12 Ferrari.
E, speriamo, non viceversa.

Le tre sorgenti



Date queste premesse, è chiaro che il rumore è il prodotto di tutti i fenomeni all’interno del motore che hanno a che fare con il movimento. Possiamo allora individuare tre contributi fondamentali alla sonorità di scarico:

  •   il rumore di combustione,
  •   il rumore gasdinamico,
  •   il rumore meccanico.

Cominciamo dal primo. Il rumore di combustione è legato al rapidissimo incremento di pressione nel cilindro che agisce sulla testa, sulle pareti del cilindro e sul pistone, attraverso il quale è trasmesso alla biella, ai cuscinetti, all’albero motore. La struttura, così, vibra e irradia ulteriore rumore nell’ambiente (il rumore meccanico che vedremo in seguito). In quanto diretta conseguenza della combustione, questo rumore è legato al numero dei cilindri, al regime di rotazione e alla cilindrata del motore: ma ancor prima, al tipo di combustione che avviene al suo interno, ovvero se di tipo esplosivo (ciclo Otto) oppure di tipo diffusivo (ciclo Diesel).La combustione del ciclo Otto ad iniezione indiretta, con carica premiscelata, è talmente rapida da essere appunto tradizionalmente chiamata “scoppio”. La sua rapidità consente a questo motore di raggiungere alti regimi di rotazione e spiega anche il carattere “metallico” del suo timbro.


La combustione del ciclo Diesel, viceversa, è più lenta e dura un tempo maggiore, ragion per cui il motore può raggiungere regimi inferiori ed ha un rumore più ruvido. Il Diesel a iniezione diretta è di norma più rumoroso di quello ad iniezione indiretta, ma l’arrivo dei sistemi a iniezione multipla (Iniettore-Pompa, Common Rail) ha rivoluzionato il settore anche dal punto di vista acustico, consentendo di avere uno sviluppo della fiamma più progressivo e più rapido. In tema di Diesel a iniezione diretta, notiamo subito che la presenza del turbocompressore modifica sensibilmente le caratteristiche acustiche del motore. I gas di scarico devono infatti passare attraverso la turbina, che recupera da questi una quota di energia cinetica inviando allo scarico gas complessivamente più freddi, lenti e a pressione più bassa. Di conseguenza l’intensità delle onde sonore è mitigata e la nettezza della successione degli scoppi in qualche modo “diluita”: il cambiamento della sonorità del motore che avviene all’inserimento del turbocompressore è del resto ben noto.Stabilita questa differenza fondamentale, si può prendere in considerazione la frequenza del rumore.  Essa è legata al susseguirsi dei processi di combustione: per esempio, un quattro cilindri 4T ha due combustioni per ogni giro dell’albero motore, vale a dire una ogni 180° di manovella.

Ad un regime di 2.000 giri, avremo uno scoppio ogni 0,015 secondi, per una frequenza di 66,67 Hz. Questa è la cosiddetta “frequenza fondamentale” del motore: ad essa si aggiungono spontaneamente le sue “armoniche”, ovvero le sue multiple intere (per 2, 3, 4, ...): come se nel motore ci fossero altri pistoni che si muovono con frequenza doppia, tripla e via dicendo di quella reale. Questi pistoni sono sempre più piccoli, poiché per ragioni fisiche l’energia sonora (anzi: l’energia in generale) tende a distribuirsi in modo tale che a frequenze maggiori corrispondono ampiezze minori, per cui le armoniche più alte hanno minore energia. Questo modo di descrivere il suono suddividendolo in frequenze è dovuto al grande matematico francese Joseph Fourier.

Il metodo di Fourier è molto potente, anche se la ripetibilità delle combustioni all’interno di un motore va intesa solo in senso statistico: in realtà ogni ciclo fa storia a sé, e la distribuzione delle armoniche è ben più complessa di quanto sembri: non si hanno contributi singoli e distinti ma una situazione molto fluida, con una semplice prevalenza di alcune frequenze. Negli ultimi anni si èsono diffusi metodi di analisi alternativi, basato sulla funzione di auto-correlazione (ACF), che permette di cogliere in modo migliore gli eventi periodici.
Date queste premesse, è chiaro che il rumore è il prodotto di tutti i fenomeni all’interno del motore che hanno a che fare con il movimento. Possiamo allora individuare tre contributi fondamentali alla sonorità di scarico:

   •   il rumore di combustione,
   •   il rumore gasdinamico,
   •   il rumore meccanico.


C ominciamo dal primo. Il rumore di combustione è legato al rapidissimo incremento di pressione nel cilindro che agisce sulla testa, sulle pareti del cilindro e sul pistone, attraverso il quale è trasmesso alla biella, ai cuscinetti, all’albero motore. La struttura, così, vibra e irradia ulteriore rumore nell’ambiente (il rumore meccanico che vedremo in seguito). In quanto diretta conseguenza della combustione, questo rumore è legato al numero dei cilindri, al regime di rotazione e alla cilindrata del motore: ma ancor prima, al tipo di combustione che avviene al suo interno, ovvero se di tipo esplosivo (ciclo Otto) oppure di tipo diffusivo (ciclo Diesel).La combustione del ciclo Otto ad iniezione indiretta, con carica premiscelata, è talmente rapida da essere appunto tradizionalmente chiamata “scoppio”. La sua rapidità consente a questo motore di raggiungere alti regimi di rotazione e spiega anche il carattere “metallico” del suo timbro.


La combustione del ciclo Diesel, viceversa, è più lenta e dura un tempo maggiore, ragion per cui il motore può raggiungere regimi inferiori ed ha un rumore più ruvido. Il Diesel a iniezione diretta è di norma più rumoroso di quello ad iniezione indiretta, ma l’arrivo dei sistemi a iniezione multipla (Iniettore-Pompa, Common Rail) ha rivoluzionato il settore anche dal punto di vista acustico, consentendo di avere uno sviluppo della fiamma più progressivo e più rapido. In tema di Diesel a iniezione diretta, notiamo subito che la presenza del turbocompressore modifica sensibilmente le caratteristiche acustiche del motore. I gas di scarico devono infatti passare attraverso la turbina, che recupera da questi una quota di energia cinetica inviando allo scarico gas complessivamente più freddi, lenti e a pressione più bassa. Di conseguenza l’intensità delle onde sonore è mitigata e la nettezza della successione degli scoppi in qualche modo “diluita”: il cambiamento della sonorità del motore che avviene all’inserimento del turbocompressore è del resto ben noto.Stabilita questa differenza fondamentale, si può prendere in considerazione la frequenza del rumore.  Essa è legata al susseguirsi dei processi di combustione: per esempio, un quattro cilindri 4T ha due combustioni per ogni giro dell’albero motore, vale a dire una ogni 180° di manovella.

< b>Ad un regime di 2.000 giri, avremo uno scoppio ogni 0,015 secondi, per una frequenza di 66,67 Hz. Questa è la cosiddetta “frequenza fondamentale” del motore: ad essa si aggiungono spontaneamente le sue “armoniche”, ovvero le sue multiple intere (per 2, 3, 4, ...): come se nel motore ci fossero altri pistoni che si muovono con frequenza doppia, tripla e via dicendo di quella reale. Questi pistoni sono sempre più piccoli, poiché per ragioni fisiche l’energia sonora (anzi: l’energia in generale) tende a distribuirsi in modo tale che a frequenze maggiori corrispondono ampiezze minori, per cui le armoniche più alte hanno minore energia. Questo modo di descrivere il suono suddividendolo in frequenze è dovuto al grande matematico francese Joseph Fourier.


Il metodo di Fourier è molto potente, anche se la ripetibilità delle combustioni all’interno di un motore va intesa solo in senso statistico: in realtà ogni ciclo fa storia a sé, e la distribuzione delle armoniche è ben più complessa di quanto sembri: non si hanno contributi singoli e distinti ma una situazione molto fluida, con una semplice prevalenza di alcune frequenze. Negli ultimi anni si èsono diffusi metodi di analisi alternativi, basato sulla funzione di auto-correlazione (ACF), che permette di cogliere in modo migliore gli eventi periodici.

Le tonalità


Il rumore di combustione, comunque, è al cuore della sonorità di scarico. La successione dei segnali sonori provenienti dai cilindri, infatti, costituisce la struttura portante del suono che arriva alle nostre orecchie, e la proporzione tra le armoniche (che dipende dai dettagli costruttivi) determina invece il “timbro”, ovvero la peculiarità che rende distinguibile una voce da un’altra – nel caso dei motori, poniamo, un 4 cilindri 1.6 Fiat da un omologo Peugeot o un V8 Chevrolet da un V8 Ferrari. Nel caso del 4 cilindri, il manovellismo è quasi sempre progettato per una successione degli scoppi regolare: di conseguenza la frequenza di base è molto simile e a parità di cilindrata il contenuto armonico diventa determinante. Nel caso di frazionamenti maggiori la frequenza fondamentale tende a crescere, ma la situazione si fa più variegata perché è possibile avere scoppi simultanei, e perché la disposizione dei cilindri raramente è in linea, per motivi di organizzazione degli spazi.

Un motore a V non boxer ha un manovellismo che tende a favorire naturalmente una successione degli scoppi irregolare. La situazione delle armoniche diventa ancor più ricca e complessa;  soprattutto il manovellismo ha un influsso molto profondo sul timbro di scarico: basta ricordare la differenza fra il V8 Ferrari (che ha praticamente sempre avuto manovelle “piatte” a 180°) e un  V8 “a croce” USA, con manovelle a 90°. Pur determinando una successione degli scoppi regolare, esso determina però successioni irregolari sulle singole bancate, il che comporta forti sollecitazioni e richiede quindi elevati contrappesi per renderlo bilanciato (il che ne limita automaticamente il regime di rotazione) e di incrociare gli scarichi delle due bancate. Il manovellismo piatto, invece, avendo tutte le forze di inerzia agenti su un piano è intrinsecamente sbilanciato, e vibra massicciamente se non lo si dota di contralberi di equilibratura.

Ma non richiede contrappesi, ed è quindi snello e leggero consentendo al motore di girare alto. Va da sé che il timbro di queste due soluzioni è drasticamente differente: gutturale e profondo nel caso a croce, associato a frequenze fra i 200 e i 400 Hz, il manovellismo piatto (Ferrari) è invece una sorta di accoppiamento su un albero motore comune di due quattro cilindri, con un sound decisamente più acuto e rabbioso di qualunque V8 tedesco o americano (frequenze dominanti spostate verso i 700-800 Hz). Il manovellismo è anzi talmente influente che in Ferrari hanno lasciato alle Maserati l’originario manovellismo a croce, per differenziare nettamente le linee di prodotto.Si può insomma capire come dal rumore di scarico di un motore si possano ricavare informazioni vitali su di esso: non a caso in F1 sono da tempo diffusi degli analizzatori di spettro che dal rumore delle monoposto riescono a risalire, nota la cilindrata e il numero dei cilindri, al regime massimo di rotazione, e addirittura a stimare la potenza massima. E del resto prima che lo strapotere dell’elettronica invadesse anche le officine, un buon meccanico riusciva a mettere a punto un motore da corsa a orecchio.



Il rumore di combustione, comunque, è al cuore della sonorità di scarico. La successione dei segnali sonori provenienti dai cilindri, infatti, costituisce la struttura portante del suono che arriva alle nostre orecchie, e la proporzione tra le armoniche (che dipende dai dettagli costruttivi) determina invece il “timbro”, ovvero la peculiarità che rende distinguibile una voce da un’altra – nel caso dei motori, poniamo, un 4 cilindri 1.6 Fiat da un omologo Peugeot o un V8 Chevrolet da un V8 Ferrari. Nel caso del 4 cilindri, il manovellismo è quasi sempre progettato per una successione degli scoppi regolare: di conseguenza la frequenza di base è molto simile e a parità di cilindrata il contenuto armonico diventa determinante. Nel caso di frazionamenti maggiori la frequenza fondamentale tende a crescere, ma la situazione si fa più variegata perché è possibile avere scoppi simultanei, e perché la disposizione dei cilindri raramente è in linea, per motivi di organizzazione degli spazi.

Un motore a V non boxer ha un manovellismo che tende a favorire naturalmente una successione degli scoppi irregolare. La situazione delle armoniche diventa ancor più ricca e complessa;  soprattutto il manovellismo ha un influsso molto profondo sul timbro di scarico: basta ricordare la differenza fra il V8 Ferrari (che ha praticamente sempre avuto manovelle “piatte” a 180°) e un  V8 “a croce” USA, con manovelle a 90°. Pur determinando una successione degli scoppi regolare, esso determina però successioni irregolari sulle singole bancate, il che comporta forti sollecitazioni e richiede quindi elevati contrappesi per renderlo bilanciato (il che ne limita automaticamente il regime di rotazione) e di incrociare gli scarichi delle due bancate. Il manovellismo piatto, invece, avendo tutte le forze di inerzia agenti su un piano è intrinsecamente sbilanciato, e vibra massicciamente se non lo si dota di contralberi di equilibratura.



Ma non richiede contrappesi, ed è quindi snello e leggero consentendo al motore di girare alto. Va da sé che il timbro di queste due soluzioni è drasticamente differente: gutturale e profondo nel caso a croce, associato a frequenze fra i 200 e i 400 Hz, il manovellismo piatto (Ferrari) è invece una sorta di accoppiamento su un albero motore comune di due quattro cilindri, con un sound decisamente più acuto e rabbioso di qualunque V8 tedesco o americano (frequenze dominanti spostate verso i 700-800 Hz). Il manovellismo è anzi talmente influente che in Ferrari hanno lasciato alle Maserati l’originario manovellismo a croce, per differenziare nettamente le linee di prodotto.Si può insomma capire come dal rumore di scarico di un motore si possano ricavare informazioni vitali su di esso: non a caso in F1 sono da tempo diffusi degli analizzatori di spettro che dal rumore delle monoposto riescono a risalire, nota la cilindrata e il numero dei cilindri, al regime massimo di rotazione, e addirittura a stimare la potenza massima. E del resto prima che lo strapotere dell’elettronica invadesse anche le officine, un buon meccanico riusciva a mettere a punto un motore da corsa a orecchio.


Il futuro



Il rumore di scarico tende a prevalere su quello di aspirazione, ma con l’arrivo delle ultime normative acustiche i livelli di emissione sonora si sono ridotti al punto che anche il rumore di aspirazione (celebre quello della Bmw M3) va controllato con cura. Alcune vetture sportive utilizzano condotti di aspirazione a geometria variabile, con due percorsi separati oppure condotti motorizzati di lunghezza variabile: lo hanno fatto Alfa Romeo, Porsche, Ferrari e molti altri. Attualmente sulle vetture di fascia media si preferisce investire soldi e spazio per sistemi di fasatura variabile, efficaci su una fascia di utilizzo più ampia e utilissimi nell’ottica del contenimento di consumi ed emissioni, ma i condotti a geometria variabile godono ancora di un certo favore. Permettono di sfruttare le onde nei condotti per accumulare pressione quando le valvole di ammissione sono chiuse, per migliorare il riempimento: ma qualcuno sta cominciando ad impiegarli in ottica squisitamente acustica.

Sulla Carrera S 997, Porsche ha dotato la cassa filtro di una parete permeabile alle onde sonore ma non al calore dello scarico e di una griglia forata che “filtra” nei condotti le frequenze tipiche dei vortici da distacco senza ridurre la portata d’aria aspirata. Ancora più sofisticato è il risuonatore di Helmholtz, una camera aggiuntiva che “risuona” con l’aria solo a certe frequenze, ed è escludibile con una valvola a ghigliottina controllata elettronicamente: funziona così come una cassa armonica, attiva in corrispondenza delle frequenze gradevoli per il guidatore ed esclusa per le altre. In accelerazione la ghigliottina si apre e si chiude più volte per seguire le frequenze prodotte dall’aria che aumenta di velocità nel condotto. Anche Jaguar, per la XK, ha lavorato sulle frequenze cercando di dare un carattere più frizzante, “europeo”, ad un V8 nato con manovellismo a croce. Ha dunque spostato 6 dB dalle frequenze “sgradevoli” alle frequenze “sportive”, tenendo conto delle proprietà acustiche della scocca fin dalla progettazione e dotando l’impianto di scarico di una valvola semi-attiva che si apre in base alla pressione dei gas consentendo di differenziare il cupo rombo dei bassi regimi dall’acuto ruggito in piena accelerazione. Un sistema simile è da tempo (debuttò sulla F360) appannaggio delle Ferrari.

In conclusione, pare sempre più difficile poter ascoltare la voce del motore “al naturale”. Un po’ tutti i costruttori, specie per i modelli più raffinati, intervengono infatti sul timbro: a volte persino con sistemi “attivi” in grado di esaltare certe frequenze “gradevoli” a discapito di altre. Fondamentalmente si tratta di interventi sullo scarico, ma sulla Carrera S Porsche ha cominciato a farlo persino sul rumore di aspirazione. E siamo solo agli inizi: i nuovi strumenti di analisi e riproduzione sono in grado di ricreare in studio la sonorità di praticamente qualunque scarico. La tecnologia digitale pare non avere più limiti nemmeno in questo campo: a giudicare da quanto stiamo vedendo nell’home entertainment, è probabile che fra qualche anno arrivino sul mercato dispositivi in grado di truccare completamente le carte, facendo suonare il 4 cilindri della Punto come un V12 Ferrari. E, speriamo, non viceversa.
Il rumore di scarico tende a prevalere su quello di aspirazione, ma con l’arrivo delle ultime normative acustiche i livelli di emissione sonora si sono ridotti al punto che anche il rumore di aspirazione (celebre quello della Bmw M3) va controllato con cura. Alcune vetture sportive utilizzano condotti di aspirazione a geometria variabile, con due percorsi separati oppure condotti motorizzati di lunghezza variabile: lo hanno fatto Alfa Romeo, Porsche, Ferrari e molti altri. Attualmente sulle vetture di fascia media si preferisce investire soldi e spazio per sistemi di fasatura variabile, efficaci su una fascia di utilizzo più ampia e utilissimi nell’ottica del contenimento di consumi ed emissioni, ma i condotti a geometria variabile godono ancora di un certo favore. Permettono di sfruttare le onde nei condotti per accumulare pressione quando le valvole di ammissione sono chiuse, per migliorare il riempimento: ma qualcuno sta cominciando ad impiegarli in ottica squisitamente acustica.


Sulla Carrera S 997, Porsche ha dotato la cassa filtro di una parete permeabile alle onde sonore ma non al calore dello scarico e di una griglia forata che “filtra” nei condotti le frequenze tipiche dei vortici da distacco senza ridurre la portata d’aria aspirata. Ancora più sofisticato è il risuonatore di Helmholtz, una camera aggiuntiva che “risuona” con l’aria solo a certe frequenze, ed è escludibile con una valvola a ghigliottina controllata elettronicamente: funziona così come una cassa armonica, attiva in corrispondenza delle frequenze gradevoli per il guidatore ed esclusa per le altre. In accelerazione la ghigliottina si apre e si chiude più volte per seguire le frequenze prodotte dall’aria che aumenta di velocità nel condotto. Anche Jaguar, per la XK, ha lavorato sulle frequenze cercando di dare un carattere più frizzante, “europeo”, ad un V8 nato con manovellismo a croce. Ha dunque spostato 6 dB dalle frequenze “sgradevoli” alle frequenze “sportive”, tenendo conto delle proprietà acustiche della scocca fin dalla progettazione e dotando l’impianto di scarico di una valvola semi-attiva che si apre in base alla pressione dei gas consentendo di differenziare il cupo rombo dei bassi regimi dall’acuto ruggito in piena accelerazione. Un sistema simile è da tempo (debuttò sulla F360) appannaggio delle Ferrari.


In conclusione, pare sempre più difficile poter ascoltare la voce del motore “al naturale”. Un po’ tutti i costruttori, specie per i modelli più raffinati, intervengono infatti sul timbro: a volte persino con sistemi “attivi” in grado di esaltare certe frequenze “gradevoli” a discapito di altre. Fondamentalmente si tratta di interventi sullo scarico, ma sulla Carrera S Porsche ha cominciato a farlo persino sul rumore di aspirazione. E siamo solo agli inizi: i nuovi strumenti di analisi e riproduzione sono in grado di ricreare in studio la sonorità di praticamente qualunque scarico. La tecnologia digitale pare non avere più limiti nemmeno in questo campo: a giudicare da quanto stiamo vedendo nell’home entertainment, è probabile che fra qualche anno arrivino sul mercato dispositivi in grado di truccare completamente le carte, facendo suonare il 4 cilindri della Punto come un V12 Ferrari. E, speriamo, non viceversa.

Le ultime news video

© RIPRODUZIONE RISERVATA