Responsável por dar vazão aos gases resultantes da combustão, o sistema de escapamento foi sendo aprimorado ao longo dos anos. Veja a seguir como funciona um escape esportivo.
No início Já em 1881 em Chicago nos Estados Unidos, iniciaram a publicação de leis declarando que a quantidade excessiva de fumaça era um risco público inaceitável. Posteriormente, todos os outros estados e cidades dos Estados Unidos o seguiram. A história do desenvolvimento do sistema de purificação de escapamento de automóveis é, em grande parte, uma história de como o escapamento foi desenvolvido se adequando a regulamentos de purificação.
Após a Segunda Guerra Mundial, o público tornou-se cada vez mais preocupado com a poluição atmosférica e logo ficou claro que os gases do escapamento eram uma das principais formas de poluição.
No momento em que a emissão de poluentes, tanto pelos gases, quanto por conta do ruído virou um obstáculo, o equilíbrio entre restrição de poluição vs potência começou a fazer parte da indústria automotiva. O escape com menos restrições (catalisador e abafadores) traz o desempenho puro do motor, porém é inviável para o convívio social.
A seguir, listamos os componentes do escapamento e a possibilidade de melhorar seu desempenho, mas não esqueça que um time de engenheiros foi responsável pela construção do sistema de escape do veículo, muitas vezes, apenas torná-lo menos restritivo não trás ganhos ao automóvel.
Não é só trocar abafadores, coletor e catalisador para ganhar potência, muitas vezes, pode-se perder potência, como mostra o pessoal da Alta RPM
Coletor
Na maioria dos motores de produção, o coletor de escape é um conjunto projetado para coletar os gases de escape de dois ou mais cilindros em um tubo. Os coletores costumam ser feitos de ferro fundido e suportam altas temperaturas.
Os coletores podem ter recursos de design para economia de material, como usar menos metal, ocupar o mínimo de espaço necessário, ou ter o menor custo de produção. Essas geralmente resultam em um projeto econômico, mas não necessariamente o mais eficiente de ventilação dos gases do motor.
- Os coletores de escape dimensionados possuem um desenho próprio, mantendo o comprimento dos canos iguais em todas as saídas. Fonte: 4Mance
Ineficiências geralmente ocorrem devido à natureza do ciclo de combustão do motor. Como os cilindros disparam em momentos diferentes, as ondas de pressão dos gases produzidos por um cilindro podem não ser completamente esvaziadas pelo sistema de escapamento, isso cria uma contrapressão e restrição no sistema de escapamento do motor que pode restringir as verdadeiras possibilidades de desempenho do motor.
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Os coletores são geralmente tubos de aço circulares com curvas e dobras calculadas para fazer com que os caminhos de cada saída de exaustão do cilindro até a saída comum tenham o mesmo comprimento, e unidos em ângulos estreitos para incentivar as ondas de pressão a fluir através da saída, e não de volta para outros cilindros. Em um conjunto de coletores dimensionados, os comprimentos dos tubos são calculados cuidadosamente para melhorar o fluxo de escapamento em uma rotação particular do motor.
Um método comum de aumentar a potência de saída de um motor é a modificação do cabeçote. O aumento da potência de saída é muitas vezes devido ao resultado de uma área de seção transversal maior dos tubos (reduzindo a resistência dos gases de escapamento) e / ou projetando os comprimentos dos tubos de modo que o fluxo de pressão auxilie na eliminação dos gases de escapes . Para motores de V8 ou 4 cilindros, os coletores eficientes possuem 4 saídas que são feitas em sequência até o cano de escape, conhecido como 4-2-1 ou ainda o desenho 4-1 (onde os quatro tubos se fundem diretamente em um).
Diferenças entre coletores de escape dimensionados para motores 4 cilindros: 4×1, 4×2 e 4x2x1 com o canal Milan Dark
Catalisador e escape
A utilização do catalisador no coletor de escape é instituída por leis de proteção ambiental que estabelecem o limite máximo de gases nocivos, hidrocarbonetos, monóxido de carbono dentre outros. O conversos catalítico (catalisador), é responsável por realizar a filtragem desses gases.
Eles funcionam transformando os gases poluentes do escapamento em água e dióxido de carbono. Há uma temperatura mínima a partir da qual os conversores catalíticos começam a ser eficientes e a funcionar corretamente.
Os conversores catalíticos podem causar contrapressão se não forem projetados para a taxa de fluxo necessária ou se estiverem obstruídos. Nessas situações, a atualização ou remoção do conversor catalítico pode aumentar a potência em altas rotações. No entanto, o catalisador é um componente-chave dos sistemas de controle de emissão do veículo, portanto, um produto fora do padrão pode não ser tão eficiente.
No sistema de escape, o catalisador é um dos componentes mais difíceis de ser otimizado, pois sua construção possui elementos físicos e químicos caros e poucas empresas trabalham para oferecer catalisadores de alto desempenho.
Confira o vídeo do canal Fabspeed Motorsport sobre catalisadores menos restritivos
Logo após o catalisador, temos o escapamento. Se o diâmetro for muito pequeno, a potência em alta RPM será reduzida. Um diâmetro muito grande do tubo, pode reduzir o torque em baixas rotações.
Em carros com dois conjuntos de tubos de escapamento, um tubo cruzado costuma ser usado para conectar os dois tubos. Projetos comuns de tubos cruzados são tubos perpendiculares (escape H, devido ao seu formato) ou tubos angulares que lentamente se fundem e se separam (escape em X).
Veja como calcular o melhor comprimento e diâmetro de um escapamento dimensionado
Abafador
Os abafadores originais normalmente reduzem o nível de ruído do tubo de escape, refletindo as ondas sonoras na parte traseira, frontal e nas laterais do silencioso. Eles são projetados para atender ao nível máximo de ruído permitido exigido pelas regulamentações governamentais, no entanto, dependendo do modelo de silenciador original são uma fonte de contrapressão a se considerar.
Veja a fabricação de um abafador esportivo RR Abafadores com o pessoal do canal Curva 1
Dimensionamento
Agora, entendendo um pouco mais de cada parte do escape, há de se imaginar qual o propósito de redimensionar o conjunto de escapamento, que vai desde o cabeçote até a ponta do cano na parte traseira do veículo.
A ideia, é reduzir as obstruções causadas por curvas, catalisador, abafador e diâmetro do escape, ganhando velocidade no fluxo de gases. Com o ganho de velocidade nesse fluxo, o veículo ganha potência e se dimensionado de forma equilibrada, ele confere mais torque a uma rotação mais alta.
Isso geralmente é custoso, pois não basta apenas trocar o escape original por um cano reto, demanda desenvolvimento, principalmente se forem respeitadas todas as normas de emissão de poluentes e ruído.
- A otimização do fluxo de gases e o desenho do escape requer estudos físicos para chegar ao melhor desempenho de potência e torque. Fonte: BroadTech
Geralmente inclui a substituição de todo o coletor de escape, catalisador e abafador, além do próprio cano de escoamento. No entanto, essas atualizações podem melhorar significativamente o desempenho do motor e fazem isso por meio de dois princípios principais:
- Ao reduzir a contrapressão do escapamento , a potência do motor é aumentada em motores de quatro tempos.
- Reduzindo a quantidade de calor do escapamento que se perde para a área sob o capô, reduz a temperatura no cofre do motor e consequentemente, diminui a temperatura do coletor de admissão, aumentando a potência. Isso também tem um efeito positivo de evitar que componentes sensíveis ao calor sejam danificados. Além disso, controlar a temperatura dos gases de escapamento acelera o fluxo desses gases, reduzindo também a contrapressão.
- A contrapressão é mais comumente reduzida com a substituição dos coletores de escapamento por coletores, que têm curvas mais suaves e diâmetros de tubo normalmente mais largos.
O gerenciamento do calor de exaustão ajuda a reduzir a quantidade de calor de exaustão irradiado para fora do tubo de exaustão e componentes. Há algumas soluções comuns para o controle de temperatura, como o uso de revestimento cerâmico aplicado por pulverização térmica ou mesmo enrolar uma faixa de controle de temperatura (termo-tape). Isso não apenas reduz a perda de calor e a contrapressão, mas também fornece uma maneira eficaz de proteger o sistema de exaustão contra desgaste, degradação térmica e corrosão.
Ganho de potência com escape dimensionado precisa de um conjunto de acertos, como mostra o pessoal do canal Macchina
Foto de capa: PXFuel
