Sistema de exaustão - Exhaust system

Coletor de escape ( cromado ) no motor de um carro
Silencioso e escapamento em um carro

Um sistema de exaustão é usado para guiar os gases de exaustão de reação para longe de uma combustão controlada dentro de um motor ou fogão . Todo o sistema transporta os gases queimados do motor e inclui um ou mais tubos de escape . Dependendo do projeto geral do sistema, o gás de exaustão pode fluir através de um ou mais dos seguintes:

As peças de escapamento de reposição podem aumentar a potência de pico reduzindo a contrapressão do sistema de escapamento. Às vezes, essas peças podem anular as garantias de fábrica; no entanto, os Regulamentos de Isenção de Bloco da União Europeia 1400/2002 impedem os fabricantes de rejeitar reivindicações de garantia se as peças de reposição forem de qualidade e especificações correspondentes às peças originais.

Critérios de projeto

Sistema de escape do Opel Corsa B 1.2 a gasolina

Um tubo de escape deve ser cuidadosamente projetado para transportar gases tóxicos e / ou nocivos para longe dos usuários da máquina. Geradores e fornos internos podem preencher rapidamente um espaço fechado com gases de exaustão tóxicos, como hidrocarbonetos , monóxido de carbono e óxidos de nitrogênio , se não forem ventilados adequadamente para o exterior. Além disso, os gases da maioria dos tipos de máquinas são muito quentes; o tubo deve ser resistente ao calor e não deve passar por ou perto de nada que possa queimar ou ser danificado pelo calor. Uma chaminé serve como tubo de escape em uma estrutura estacionária. Para o motor de combustão interna , é importante ter o sistema de escapamento "ajustado" (consulte escapamento ajustado ) para obter a eficiência ideal. Também deve atender às normas regulamentares mantidas em cada país. Na China, China 5; Nos países europeus, EURO 5; Na Índia, BS-4, etc.,

Motocicletas

Tubulação de exaustão e silenciador (silenciador) em uma motocicleta Ducati Monster

Na maioria das motocicletas, todo ou quase todo o sistema de escapamento é visível e pode ser cromado como um recurso de exibição. Os exaustores de reposição podem ser feitos de aço, alumínio, titânio ou fibra de carbono.

Os exaustores de motocicleta vêm em muitas variedades, dependendo do tipo de motor e do uso pretendido. Uma bicicleta de dois cilindros pode ter seções de escapamento independentes, como visto na Kawasaki EX250 (também conhecida como Ninja 250 nos Estados Unidos, ou GPX 250) ou, alternativamente, uma única seção de escapamento conhecida como dois em um (2- 1). Máquinas de 4 cilindros, motos superesportivas como a série ZX da Kawasaki, a série CBR da Honda , a série YZF da Yamaha , recentemente denominada R6 e R1, e a GSX-R da Suzuki , costumam ter um sistema de escapamento duplo. Um "sistema completo" pode ser comprado como um acessório de reposição, também chamado de 4-2-1 ou 4–1, dependendo de seu layout. No passado, essas bicicletas viriam como padrão com um único silenciador de escapamento, uma prática que durou até o início de 2000, quando os regulamentos de ruído e poluição da UE em sua maioria pararam de praticar essa prática, forçando as empresas a usar outros métodos para aumentar o desempenho da motocicleta.

Caminhões

Em muitos caminhões / caminhões, todo ou a maior parte do sistema de escapamento é visível, geralmente com um tubo de escapamento vertical. Freqüentemente, nesses caminhões, o silenciador é cercado por uma bainha de metal perfurada para evitar que as pessoas se queimem ao tocar no silenciador quente. Esta bainha pode ser cromada como um recurso de exibição. Parte do tubo entre o motor e o silenciador costuma ser um duto industrial de metal flexível, que ajuda a evitar que a vibração do motor seja transferida para o sistema de escapamento. Às vezes, um grande cano de escapamento de diesel é vertical, para soprar o gás quente e nocivo para longe das pessoas; nesses casos, a extremidade do cano de escapamento geralmente tem uma aba de metal articulada para impedir que detritos, pássaros e água da chuva caiam dentro dele.

Antigamente, os sistemas de escapamento de caminhões / caminhões na Grã-Bretanha geralmente ficavam fora de vista sob o chassi.

Motores de dois tempos

Em um motor de dois tempos , como o usado em bicicletas de sujeira , uma protuberância no tubo de escapamento conhecida como câmara de expansão usa a pressão do escapamento para criar uma bomba que injeta mais ar e combustível no cilindro durante o curso de admissão. Isso fornece maior potência e eficiência de combustível. Veja o efeito Kadenacy .

Motores marítimos

Com um motor a diesel ou gasolina (gasolina) a bordo abaixo do convés em embarcações marítimas: -

  • O revestimento do tubo de escape evita que ele superaqueça a sala das máquinas, onde as pessoas devem trabalhar para fazer a manutenção do motor.
  • Colocar água no tubo de escapamento resfria os gases de escapamento e, portanto, diminui a contrapressão nos cilindros do motor. Freqüentemente, em serviços marítimos, o coletor de escapamento é integrado a um trocador de calor que permite que a água do mar resfrie um sistema fechado de água doce que circula dentro do motor.

Motores de popa

Em motores de popa, o sistema de escapamento é geralmente uma passagem vertical através da estrutura do motor e para reduzir o ruído fora da água, sopra debaixo d'água, às vezes pelo meio da hélice.

Terminologia

Manifold ou cabeçalho

Coletor de escapamento de reposição

Na maioria dos motores de produção, o coletor é um conjunto projetado para coletar os gases de escape de dois ou mais cilindros em um tubo. Os manifolds costumam ser feitos de ferro fundido em carros de produção em estoque e podem ter recursos de design que economizam material, como usar menos metal, ocupar o mínimo de espaço necessário ou ter o menor custo de produção. Essas restrições de projeto geralmente resultam em um projeto que é econômico, mas que não faz o trabalho mais eficiente de ventilação dos gases do motor. Ineficiências geralmente ocorrem devido à natureza do motor de combustão e seus cilindros. Como os cilindros disparam em momentos diferentes, o escapamento os deixa em momentos diferentes e as ondas de pressão do gás que emerge de um cilindro podem não ser completamente esvaziadas pelo sistema de escapamento quando outro chega. Isso cria uma contrapressão e restrição no sistema de escapamento do motor que podem restringir as verdadeiras possibilidades de desempenho do motor.

Independentemente dos atributos negativos focalizados por potenciais vendedores de configurações de saída de exaustão de tubo de aço, os engenheiros que projetam componentes de motor que escolhem coletores de exaustão de ferro fundido convencionais podem, da mesma forma, listar atributos positivos, como uma série de propriedades de gerenciamento de calor e longevidade superior a qualquer outro tipo de projeto de saída de exaustão. Para o consumidor médio, ter problemas com um sistema de saída de exaustão pode ser qualificado como 'desempenho inferior'.

Um cabeçalho é um coletor projetado especificamente para desempenho. Durante o projeto, os engenheiros criam um coletor sem levar em conta o peso ou custo, mas sim para o fluxo ideal dos gases de exaustão. Este projeto resulta em um coletor que é mais eficiente na remoção do escapamento dos cilindros. Os coletores são geralmente tubos de aço circulares com curvas e dobras calculadas para fazer com que os caminhos de cada porta de exaustão do cilindro até a saída comum tenham o mesmo comprimento, e unidos em ângulos estreitos para encorajar as ondas de pressão a fluir através da saída, e não de volta para outros cilindros. Em um conjunto de coletores ajustados, os comprimentos dos tubos são cuidadosamente calculados para melhorar o fluxo de escapamento em uma determinada faixa de rotações do motor por minuto .

Um método comum de aumentar a potência de um motor é o uso de cabeçalhos atualizados. O aumento da potência de saída é muitas vezes devido a um 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 a onda de pressão auxilie na eliminação dos escapes . Para inline-quatro motores e máquinas de V8 , colectores de escape são geralmente quer um design 4-2-1 (em que os quatro tubos fundir em dois, seguido por uma mala separada desses dois tubos em um) ou um design 4-1 (onde os quatro tubos se fundem diretamente em um).

Os cabeçalhos geralmente são feitos por empresas automotivas de reposição , mas às vezes podem ser comprados no departamento de peças de alto desempenho em concessionárias de automóveis . Geralmente, a maioria dos entusiastas do desempenho do carro compram cabeçalhos de reposição feitos por empresas focadas unicamente na produção de cabeçalhos confiáveis, econômicos e bem projetados especificamente para seus carros. Os cabeçalhos também podem ser personalizados por uma loja personalizada. Devido aos materiais avançados de que são feitos alguns cabeçalhos de reposição, isso pode ser caro. Felizmente, um sistema de escapamento pode ser feito sob medida para qualquer carro e geralmente não é específico para o motor ou projeto do carro, exceto para a necessidade de uma conexão sólida e adequada ao motor. Isso geralmente é obtido pelo dimensionamento correto no estágio de projeto e pela seleção de um tipo e tamanho de gaxeta adequados para o motor.

Conversor catalítico

Alguns sistemas (chamados de sistemas sem gato ou descatáveis ) eliminam o conversor catalítico. É uma exigência legal dos EUA ter um conversor catalítico. Os conversores não podem ser removidos de um veículo usado apenas para direção "off-road" nos Estados Unidos. O principal objetivo de um conversor catalítico em um automóvel é reduzir as emissões prejudiciais de hidrocarbonetos, monóxido de carbono e óxidos de nitrogênio na atmosfera. Eles funcionam transformando os componentes poluídos 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 conversor catalítico é um componente-chave dos sistemas de controle de emissão do veículo, portanto, um produto fora do padrão pode fazer com que o veículo fique indeciso.

Tubulação

A tubulação que conecta todos os componentes individuais do sistema de escapamento é chamada de tubo de escapamento. Se o diâmetro for muito pequeno, a potência em alta RPM será reduzida. Um diâmetro muito grande pode reduzir o torque em baixas RPM e pode fazer com que o escapamento fique mais baixo, aumentando o risco de ser atingido e danificado enquanto o carro está em movimento.

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 ('tubo H', devido ao seu formato) ou tubos angulares que lentamente se fundem e se separam ('tubo X').

Silencioso

Silenciador instalado em um carro (vista da parte traseira do silenciador)

Os silenciosos do equipamento original 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 de ruído máximo permitido exigido pelas regulamentações governamentais, no entanto, alguns silenciadores do equipamento original são uma fonte significativa de contrapressão.

Silenciadores Glasspack (também chamados de 'canhões' ou 'cachorros-quentes') são silenciadores de design direto que consistem em um tubo interno perfurado, um tubo externo sólido e isolamento acústico de fibra de vidro entre os dois tubos. Eles geralmente têm menos contrapressão do que os silenciadores do equipamento original, mas são relativamente ineficazes na redução dos níveis de ruído. Outro tipo comum de silencioso é o silencioso com câmara, que consiste em uma série de tubos concêntricos ou excêntricos dentro da cavidade da câmara de expansão. Esses canos permitem que o som entre neles e faça com que as ondas sonoras ricocheteiem nas extremidades fechadas e achatadas do cano. Essas reflexões se cancelam parcialmente, reduzindo o nível de som.

Os ressonadores são seções de tubos que se expandem para um diâmetro maior e permitem que as ondas sonoras sejam refletidas nas paredes e se cancelem, reduzindo assim o nível de ruído. Os ressonadores podem ser usados ​​dentro de silenciosos ou também como componentes separados em um sistema de exaustão.

Tubo de escape e escapamento

O Corvette C7 tem quatro tubos de escape

Com caminhões, às vezes o silenciador está cruzado sob a frente da cabine e seu tubo de escape sopra lateralmente para o impedimento (lado direito se dirigindo pela esquerda , lado esquerdo se dirigindo pela direita ). O lado de um carro de passageiros em que o escapamento sai sob o pára-choque traseiro geralmente indica o mercado para o qual o veículo foi projetado, ou seja, os veículos japoneses (e alguns britânicos mais antigos) têm escapamentos à direita, de modo que estão mais distantes do meio-fio em países que dirija à esquerda, enquanto os veículos europeus têm escapamentos à esquerda.

A extremidade do comprimento final do tubo de escapamento onde é ventilado para o ar, geralmente a única parte visível da parte do sistema de escapamento de um veículo, geralmente termina com apenas um corte reto ou angular, mas pode incluir uma ponta extravagante. A ponta às vezes é cromada . Freqüentemente, é um tubo maior do que o resto do sistema de escapamento. Isso produz uma redução final na pressão e às vezes é usado para melhorar a aparência do carro.

No final da década de 1950, nos Estados Unidos, os fabricantes tinham uma moda no estilo dos carros de formar o para-choque traseiro com um orifício em cada extremidade através do qual o escapamento passaria. Duas tomadas simbolizavam a potência do V-8, e apenas os carros mais caros (Cadillac, Lincoln, Imperial, Packard) eram equipados com este projeto. Uma justificativa para isso era que os carros de luxo naquela época tinham uma saliência traseira tão longa que o cano de escapamento raspava no chão quando o carro passava pelas rampas. A moda desapareceu depois que os clientes notaram que a traseira do carro, sendo uma área de baixa pressão, acumulava fuligem do escapamento e seu conteúdo ácido corria para o pára-choque traseiro cromado.

Quando um autocarro , camião ou tractor ou máquina escavadora tem um tubo de escape vertical (chamada pilhas ou tubos por trás da cabina ), por vezes, a extremidade é curvada, ou tem uma aba de cobertura articulada que o fluxo de gás sopra para fora do caminho, para tentar impedir objetos estranhos (incluindo cocô de pássaro empoleirado no tubo de escapamento quando o veículo não está sendo usado) entrando no tubo de escapamento.

Em alguns caminhões, quando o silenciador (silenciador) é colocado da frente para trás sob o chassi, a extremidade do tubo de escape gira 90 ° e sopra para baixo. Isso protege qualquer pessoa perto de um caminhão parado de receber uma explosão direta do gás de escapamento, mas geralmente levanta poeira quando o caminhão está dirigindo em uma superfície seca e empoeirada, como em um canteiro de obras .

Tubos do lago

Uma consequência da natureza problemática na adaptação do tubo de exaustão de grande diâmetro para a parte de baixo da escada-estrutura ou corpo-em-quadro de chassis de veículos arquitetura com suspensões geometria alterados, tubos lago evoluiu para se tornar um veículo arquétipo de escape para motor frontal trabalhada pelo motor especialidade especialistas em motores esportivos das décadas de 1930, 1940 e 1950, cuja preocupação era a otimização do efeito acústico associado aos motores de combustão interna de alto rendimento. O nome é derivado de seu uso nos vastos leitos de lagos secos e vazios a nordeste do Condado de Los Angeles , onde especialistas em motores de outrora fabricaram, trocaram e avaliaram coletores de cabeçote de uma peça de várias espessuras de milímetro, em função da temperatura, umidade, elevação e clima que eles anteciparam.

Nenhum ganho de desempenho intrínseco a ser derivado, per se , os tubos de lago desenvolveram uma função de praticidade. Casos comuns, seus coletores direcionados diretamente para fora dos poços das rodas dianteiras, representando um risco de asfixia para o piloto da corrida, "tubos de lago" foram formados, estendendo-se do flange do coletor ao longo dos painéis do balancim, lado inferior do veículo, abaixo das portas, assim permitindo (1) sintonizadores de suspensão uma altura de deslocamento inferior suficiente para tentativas de recorde de velocidade em terra, e (2) sintonizadores de motor facilidade e flexibilidade de troca de coletores de escapamento diferentes sem içar o veículo, evitando assim ter que torcer o material rodante do veículo.

A arquitetura do chassi do corpo sobre o quadro cedendo aos arquétipos superleggera , corpo unitário e monocoque , em conjunto com a legislação de redução da poluição, tornou os tubos do lago, como um pré-requisito de desempenho genuíno, obsoletos. Sem ganho significativo de desempenho para veículos contemporâneos, os tubos do lago persistem no século 21 como uma estética supérflua e retrógrada, geralmente cromada com várias opções, permitindo ao motorista controlar se os gases de escapamento são direcionados pelo sistema de escapamento padrão ou através do lago tubos, que são comumente formados por tampas laker que, fixadas por fixadores na extremidade terminal das pontas de escapamento, servem para (1) "tampar" o sistema de escapamento quando não estiver em uso e / ou (2) sinalizar às autoridades que a presença de os tubos do lago são meramente cosméticos.

Header-back

A plataforma traseira (ou plataforma traseira ) é a parte do sistema de exaustão da saída da plataforma até a ventilação final para abrir o ar - tudo desde a parte traseira da plataforma. Os sistemas header-back são geralmente produzidos como sistemas de desempenho de reposição para carros sem turbocompressores .

Turbo-back

O Turbo-back (ou turbo-back ) é a parte do sistema de exaustão da saída de um turbocompressor até a ventilação final para o ar livre. Os sistemas turbo-back geralmente são produzidos como sistemas de desempenho de reposição para carros com turboalimentadores. Alguns sistemas turbo-back (e header-back) substituem os conversores catalíticos de estoque por outros tendo menos restrição de fluxo.

Gato de volta

Cat-back (também cat back e catback ) refere-se à parte do sistema de exaustão da saída do conversor catalítico para a ventilação final ao ar livre. Isso geralmente inclui o tubo do conversor ao silenciador, o silenciador e o comprimento final do tubo ao ar livre.

Os sistemas de exaustão cat-back geralmente usam tubo de diâmetro maior do que o sistema de estoque. Os silenciadores incluídos nesses kits geralmente são pacotes de vidro , para reduzir a contrapressão. Se o sistema for projetado mais para exibição do que funcionalidade, ele pode ser ajustado para aumentar os sons mais baixos que faltam nos motores de alta rotação e baixa cilindrada .

Ajuste do sistema de exaustão

Sistema de exaustão pós-venda, incluindo coletores e um revestimento de cerâmica pulverizada com plasma branco

Muitas empresas automotivas oferecem atualizações do sistema de escapamento de reposição como uma subcategoria de ajuste do motor . Isso geralmente é bastante caro, pois geralmente inclui a substituição de todo o coletor de escape ou outros componentes grandes. 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. Isso reduz a temperatura do underbonnet e, consequentemente, diminui a temperatura do coletor de admissão, aumentando a potência. Isso também tem um efeito colateral positivo de evitar que componentes sensíveis ao calor sejam danificados. Além disso, manter o calor nos gases de escapamento acelera esses 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. Uma solução dominante para atualizadores de pós-venda é o uso de um revestimento cerâmico aplicado por pulverização térmica . 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.

Imagens

Veja também

Referências

links externos