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.