Hard Tuning – Collettore di aspirazione Parte 1

Lavorazione FAI DA TE – Collettore aspirazione e condotti della testa.

Indice:

• Rendimento del motore in base alla dimensione/lunghezza dei condotti
• pulizia plenum
• pulizia condotti
• lavorazione avanzata
• Aspirazione Multi-farfalla.

Affronteremo alcuni punti pratici per ottimizzare i flussi dell’aria e ottenere il massimo rendimento dall’aspirazione.
E’ un approccio amatoriale ma che può essere di interessante efficacia e soprattutto per un interessante approfondimento.

Guarderemo come è fatto il collettore di aspirazione della Hyundai Coupe (1.6 o 2.0).
Vedremo anche come lavorarlo nel migliore dei modi per non perdere potenza motore ma esaltare invece il rendimento.

Dopo di che passeremo alla testata vera e propria dove si concentrerà il grosso del lavoro.

Potete fare la stessa cosa su qualsiasi motore 4 tempi, i principi sono gli stessi.

Attenzione, quanto descritto è frutto di mie ricerche, letture di testi di meccanica, test da me eseguiti direttamente e sperimentati in ambito amatoriale non professionale, quindi qualora vogliate eseguire la stessa lavorazione la responsabilità è solo ed unicamente vostra, compreso gli eventuali danni derivati dall’uso di quel pezzo o di una lavorazione non correttamente eseguita. Inoltre ricordate sempre che qualsiasi elaborazione di un motore o parte di esso al fine di aumentarne il rendimento pone necessariamente il mezzo su cui è montato idoneo solo alla circolazione in ambienti privati e non su strada. 

Premessa: il collettore di aspirazione non viene mai considerato molto.
Si possono ottenere prestazioni interessanti se lavorato adeguatamente, talvolta maggiore fluidità, talvolta qualcosa di più.
In genere curare questa sezione permette di affinare tutto il resto al meglio e si tratta di un intervento a costo praticamente zero.

Ricordate: se ad esempio riuscissimo ad ottenere un 1% per ogni componente modificato o ottimizzato, a fine progetto, sommando tutti gli interventi, otterremmo un 10-12% in più rispetto alla condizione di un mezzo di “serie” e questo farà sicuramente la differenza.
I numeri indicati sono solo un esempio per farvi capire che la ricerca della perfezione da ogni componente di serie, a cui si chiede solamente il minimo indispensabile, permette di ottenere miglioramenti percepibili.

Gli interventi che andrò a illustrare sul collettore originale non sono complicati da eseguire.
Per ottenere il massimo andrebbero sostituiti con collettori studiati ad hoc, ma i costi sono elevati e talvolta impossibili.
Non ci sono più collettori ad oggi costruiti per Hyundai Coupe salvo autocostruirli.

Inoltre sono applicazioni pratiche non professionali, atte a migliorare quel che c’è ma per fare un lavoro perfetto andrebbero sottoposte a flussaggio di verifica, cosa che nel fai da te spesso non si può fare.

Come sapete, prediligo il fai da te, ovvero gli interventi “bassa spesa – alta resa!”
Purché fatti con attenzione e adeguato studio.

Rendimento del motore in base alla dimensione/lunghezza dei condotti

La teoria da me affrontata sarà veramente minimale per non far diventare l’articolo troppo lungo, vi basti sapere che:

• un collettore di aspirazione i cui condotti sono molto corti avremo rendimenti principalmente agli alti regimi.
• Per contro condotti molto lunghi privilegeranno i rendimenti ai bassi regimi.
• Un condotto più largo renderà molto ai bassi regimi.
• Un condotto più stretto renderà di più agli alti regimi.

Detto questo non abbiamo la possibilità, salvo acquistare un collettore di diverso tipo e/o adattare quello originale, di modificare facilmente i collettori esistenti nel diametro o nella lunghezza.

Da queste considerazioni capirete perchè alcune auto hanno l’aspirazione a geometria variabile.

NOI Prenderemo quello che abbiamo e cercheremo di ottimizzarlo quanto possibile.

Potete smontare quello vostro e lavorarlo come ho fatto io.
Ha intorno tanti particolari da rimuovere e molti bulloni/dadi di fissaggio in posizioni difficili, tra cui anche il flauto degli iniettori: il tempo di smontaggio è mediamente tra 1 e 2 ore se avete buona manualità, la lavorazione porta via molto più tempo invece.

Il mio consiglio è acquistare per pochi spiccioli un collettore di aspirazione da uno sfasciacarrozze e lavorare su quello, una volta lavorato “senza fretta”, smonterete il vostro e lo sostituirete con questo lavorato.

Appena lo avrete smontato potrete notare quanto sia scarsa la sua finitura essendo di fusione in alluminio.

L’aria che passa attraverso i condotti viene influenzata dalla lunghezza ma soprattutto dalla finitura dei condotti, finitura che influenza lo strato limite dell’aria che forma un cuscinetto dove l’aria dell’area centrale vi scorre sopra.

Se la finitura è pessima la quantità di aria sarà inferiore: affinare al massimo i condotti permette di ottenere di più nel riempimento dei cilindri.

Non si parla quindi di una lavorazione radicale come segarlo e fisicamente modificarlo, di cui parleremo invece verso la fine.

Pulizia plenum e ingresso farfalla

Ecco come potrebbe presentarsi l’inizio del collettore, in uscita dalla farfalla:

Come vedete potreste trovare uno scalino di fusione che all’uscita della farfalla fa “saltare” l’aria costringendo il flusso ad entrare male nel condotto più vicino.
Quel cilindro può soffrire più di altri per mancanza di aria, quindi squilibrio di prestazioni tra i cilindri.

Per questo ho effettuato una lavorazione dedicata all’appiattimento di questa zona.

Occorre fare attenzione a non esagerare troppo con la rimozione del materiale poichè se assottigliate troppo, la parete diventa poi fragile.

Non è detto che lo troviate, altri collettori possono avere altri e diversi difetti di fusione.

Prima di eseguire l’operazione verificate l’effettivo spessore tra esterno ed interno e controllatelo anche durante la lavorazione, magari aiutandovi con un calibro (sicuramente non sarà semplice prendere la misura dello spessore della parete).

Cosa ho utilizzato per eliminare il materiale?

Una fresa conica come questa in foto e successivamente Dremel con inserti abrasivi di grana 80 e inserto rotativo per aiutarmi ad entrare anche più profondamente.

Questo inserto è utile anche per la lavorazione interna dei condotti che sono stretti.

ATTENZIONE: una delle operazioni da non compiersi mai è
la lucidatura dei condotti di aspirazione, basta con i condotti a specchio tanto belli, ma tanto inefficienti.

Una volta pulita la zona il risultato ottenuto è quello della foto sotto.

La finitura ideale è quella opaca di una sabbiatura attuata con un getto quasi perpendicolare alla parete, oppure in alternativa fate ruotare all’interno del condotto della tela abrasiva di grosso diametro a bassa velocità.
Si produrrà così una serie di piccole rigature perpendicolari alla direzione del getto d’aria che aiuteranno la formazione e soprattutto il mantenimento dello strato limite.

La sezione di ingresso va curata anche se vorrete adottare una farfalla più grande.

Dovrete raccordare l’uscita della farfalla al diametro di ingresso del collettore ed allargarlo quanto basta ma se il diametro non si può allargare in modo uniforme dovrete creare una sorta di imbuto.

Tuttavia la fluidodinamica ne risentirà a causa dello scalino.

Dimensioni farfalla

Un motore 1600 ha necessità di una farfalla di almeno 40mm, un motore 2000 sui 45-50, l’originale hyundai ha un diametro 50mm (almeno per i modelli 1600cc fino al 2000, e tutti i 2.0cc).
Aumentando il diametro aumenterete un pò la resa ai bassi regimi ma consiglio di non andare oltre i 60mm poichè altrimenti potreste addirittura peggiorare la resa a causa, appunto, dello scalino che si verrebbe a formare.

Ricordatevi comunque che è necessario allargare in caso di farfalla più grande, una soluzione per farlo è tagliare la flangia e risaldare una flangia diversa da adattare magari con una farfalla 60-65.

Ottimo potrebbe essere una farfalla Ford adattandoci una flangia ovviamente Ford (adottando una farfalla Mustang per esempio).

Pulizia condotti originali del collettore aspirazione

 

Come potete vedere le uscite del collettore sono bruttissime a vedersi, molto sporche.

Il rigo nero intorno è derivato dalla maggiore larghezza della testa e quindi dove impattano i gas di ritorno.
Nelle foto successive, tolto la pellicola di fuliggine, noterete il basso livello di finitura.

Con fresa conica prima e con Dremel dopo (vari inserti in pietra e carta vetro grana 80) sono andato a pulire e allargare leggermente l’uscita, di circa 1mm sui 2 abbondanti di bordo che avevo a disposizione.

DEVE RIMANERE ALMENO 2 mm di scalino, tuttavia ho allargato anche la luce sulla testata per ottenere questo imbuto.

Nella foto a lato si può vedere più o meno quanto rimuovere.
Se abbiamo un allineamento preciso possiamo creare lo scalino di 2mm togliendo un pò di materiale dalla testa motore.

In pratica la testata deve essere più larga dell’uscita del collettore di aspirazione

Ma concentriamoci sulla pulizia del collettore di aspirazione.

La pulizia deve avvenire quanto più in profondità possibile cercando di ridurre i profondi solchi esistenti ma SENZA lucidatura a specchio.

Poichè con il dremel (e con l’inserto rotativo) non si può entrare oltre i 8-12 cm all’interno, ho adottato un sistema un pò particolare: ho preso un filo di acciaio come quello sotto, l’ho fasciato quanto possibile (consiglio di usare anche delle fascette in plastica o metalliche) e l’ho messo, dopo averlo aperto in cima, al trapano.

Facendolo girare all’interno dei condotti va a raschiare lievemente senza danneggiare il condotto ed essendo flessibile mi ha permesso di pulire meglio l’interno là dove non si può arrivare linearmente.

Tagliare il collettore e arrivarci a mano sarebbe stato il top ma dopo aver tagliato l’alluminio, risaldarlo non è facile e non tutti i fabbri lo sanno fare.

Il risultato ottenuto è stato però soddisfacente.

ATTENZIONE: non allargate a “V” l’uscita, mantene l’angolo possibilmente a 90° ” |_ ” in modo che ci sia lo scalino o almeno create un lievissimo invito di appena 15/30°.
Quando ci sarà l’accoppiamento con il motore ci deve essere almeno 1,5/2 mm di scalino rispetto alla testa.
Il collettore deve avere un imbocco più piccolo.

Quello che sono riuscito ad ottenere dalla lavorazione la potete vedere in questo video.

Lavorazione avanzata del collettore

Lavorare il collettore non è semplice e va fatto con attenzione e secondo le proprie necessità.

Come indicato all’inizio (Rendimento del motore in base alla dimensione/lunghezza dei condotti) è necessario capire dove vogliamo arrivare.

I motori 1600 cc con collettore in alluminio fino al 2000 sono il downsize del 2000cc, hanno poca coppia in basso e girano principalmente alto, i modelli dal 2001 in poi invece hanno collettori in materiale plastico e hanno un bilanciamento più omogeneo della copia.

Le versioni 2.0cc 4 cilindri invece hanno molta coppia, il motore è un solido corsa lunga, per cui la parte alte ha più difficoltà nell’esprimersi.

Ed è in questa condizione che una lavorazione avanzata del collettore potrebbe portare ad ottenere dei risultati apprezzabili, nel contesto di un lavoro più ampio.

Un lavoro economico di miglioramento globale può essere il seguente:

Si può aprire il collettore come questo sotto: praticare un foro di 10mm su un lato e poi con seghetto alternativo tagliare.
Si può lavorare ogni condotto sia a livello di profondità condotto che di ingresso aria.

Questa foto fa capire come avviene la lavorazione.

Personalmente preferirei un angolo più arrotondato tra i fori, tuttavia una lavorazione di questo genere è ben superiore a quella esistente.

Il collettore poi può essere risaldato da un’officina che fa riparazioni radiatori o testate.

In questo modo si può ottimizzare l’aspirazione da entrambe le parti, realizzare la cosa in economia permette di ottenere il massimo da quello che si ha, quindi un’elaborazione media può beneficiare di un miglioramento.

Questo intervento non l’ho testato personalmente, ho solo trovato chi lo ha fatto che aveva ben documentato l’operazione.
Tuttavia presto mi appresterò ad eseguirlo e vi aggiornerò con un nuovo articolo.

Modificare anche la lunghezza

Un altro progetto realizzabile potrebbe essere il seguente, ovvero segare alla linea di fusione il collettore originale e creare uno scatolato come quello che potete vedere.

Un’agevolazione utile per semplificare il lavoro è quella di prendere la flangia dal vecchio collettore, magari allargare a 60-62mm contro i 53 originali, e risaldarla al nuovo plenum.

Il disegno dello scatolato indica che va a diminuire man mano che l’aria arriva all’ultimo condotto migliorando la fluidodinamica rispetto al plenum originale.

Tale operazione è stata realizzata negli Usa e hanno riferito che per eseguirla ci sono volute solo poche ore di lavorazione, non è indicato il reale beneficio sul motore di cui indicherò di seguito mie le deduzioni personali.

Si noti la differenza tra i due collettori visto da dietro.

Questa configurazione, relativamente semplice da realizzare, dovrebbe permettere di ottenere più spinta in alto sacrificando però il tiro in basso.

La perdita in basso diventerebbe trascurabile quando l’elaborazione è da aspirato a turbocompresso.

Utilizzare questo collettore su un modello 1600cc come molte auto circolanti in Italia è, a mio avviso, impossibile poichè il modello 1600 ha una resa ai bassi regimi molto precaria, così facendo il motore ridurrebbe ulteriormente la sua efficienza, salvo vogliate costruirvi un 1600 che debba girare in pista, quindi con un regime esclusivamente elevato.

La migliore alternativa ma quasi impossibile da trovare e per elaborazioni molto spinte è quello di trovare un “AIRRAM” come quello in foto, oramai presente solo sull’usato ed comunque estremamente raro.

MULTI FARFALLA – “Individual Throttle Body”

Le coupe hanno tutte molte difficoltà nell’apportare aria ai cilindri.

Una delle cose più interessanti è l’utilizzo di un rack multivalvola da 35mm come quelle delle moto.

Questo set di valvole con trombetta è compatibile con la Elantra, che monta lo stesso motore delle coupe Tiburon 2.0 e 1.6 (fino all’anno 2000).

Tuttavia anche questo è estremamente raro trovarli in rete, salvo adattarli in autonomia ed estremamente costoso.

Un link di riferimento

Questa configurazione esalta quanto possibile le doti del motore a girare alto-altissimo.

Se siete arrivati fin qui siete veramente DEGLI APPASSIONATI e vi ringrazio, spero che sia stato interessante leggerlo, quindi se volete commentare sarò felice di rispondervi, nei limiti delle mie conoscenze.

Presto andrò a lavorare la testa raccordandola al collettore di aspirazione e vi farò vedere come ho operato ed il risultato ottenuto, oltre che farvi vedere anche qualche lavorazione fatta da altri per confronto.

A presto!