Como funcionam os sistemas de exaustão automotivos

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A versão de 1970 da Lei do Ar Limpo deu à EPA sua autoridade para regular as emissões automotivas. John Foxx / Stockbyte / Getty Images

Na verdade, as emissões de um carro individual são relativamente baixas, em comparação com outras fontes de poluição. Mas quando centenas de milhares de pessoas estão sentadas em um carro, lotando uma rodovia, os efeitos cumulativos são enormes. Enquanto você está sentado em um engarrafamento, olhando para a fumaça saindo do tubo de escape à sua frente e subindo para se juntar à poluição no céu, pense por um momento sobre o que é essa fumaça. Pode não parecer muito, mas aquela fumaça percorreu um longo caminho desde que foi empurrada pelo motor do carro momentos antes.

A preocupação com o efeito de nossos automóveis sobre o meio ambiente não é novidade. A versão de 1970 da Lei do Ar Limpo deu à EPA sua autoridade para regular as emissões automotivas. Conforme a tecnologia avançava, a EPA pressionava por padrões mais rígidos. E embora os carros novos sejam muito mais limpos do que os de 40 anos atrás, as pessoas tendem a dirigir distâncias maiores e com muito mais frequência hoje, contribuindo para muito mais poluição. A Lei do Ar Limpo foi reformulada e ampliada em escopo em 1977, e novamente em 1990.

Os fabricantes automotivos e fornecedores de peças tiveram que acompanhar essas mudanças e, como você pode imaginar, o sistema de escapamento de um carro também teve que evoluir consideravelmente.

Conteúdo
  1. Componentes de um escapamento - cachimbos fumegantes
  2. Outros componentes de exaustão - cabeçalhos, ganchos e mais
  3. A rota de saída
  4. Mantendo os canos limpos

O sistema de escapamento é composto principalmente de tubos em vários formatos diferentes, cada um projetado para se conectar um ao outro, e cada um moldado para se conformar a uma parte específica da parte inferior do carro. (Os canos são freqüentemente dobrados para envolver ou acomodar outros componentes próximos do carro, como os eixos.) Cada cano é responsável por mover os gases de escapamento para a parte traseira, mas muitos dos segmentos são especializados. Em outras palavras, visto do exterior, o sistema simplesmente se parece com um monte de segmentos de tubos conectados que vão do compartimento do motor ao pára-choque traseiro, embora alguns sirvam para uma finalidade adicional, pois o escapamento flui através desse tubo específico.

Por exemplo, o tubo Y (que é simplesmente, bem, um tubo em forma de Y) pode ser instalado de forma que a extremidade com dois parafusos de aberturas até duas aberturas correspondentes no coletor de escapamento, combinando os resíduos do motor para progredir através do sistema. Ou, quando instalado na extremidade traseira do carro, um tubo em Y pode ajudar a criar um sistema de escapamento duplo com um escapamento em cada lado do carro (para um visual esportivo frequentemente procurado). Canos intermediários podem ser conectados ao silenciador ou ressonador, que são outros componentes importantes do sistema (veremos isso na próxima página). Tubos de equilíbrio, encontrados em sistemas de escapamento duplo, ajudam a equalizar os pulsos de escapamento que viajam sob os lados do motorista e do passageiro do carro. Os tubos de folga são tubos aninhados especializados que atuam como um escudo térmico e isolante, fornecendo uma camada extra para o fluxo de ar. E o tubo de escape, que normalmente fica por baixo do pára-choque traseiro, geralmente tem uma abertura maior e pode ser feito de metal de aparência mais substancial, para dar a aparência de um escapamento de desempenho que é uma característica comum dos carros de última geração.

Embora possa parecer ineficiente ter uma tonelada de tubos em vez de apenas um, todos esses segmentos têm um propósito. Por um lado, dobrar tubos é um trabalho árduo, e é mais fácil conectar pequenos segmentos angulares a tubos retos do que moldar um tubo longo, caro e pesado para caber em todos os contornos de um carro. Além disso, os componentes do sistema de escapamento se desgastam em intervalos regulares (dependendo, é claro, do fabricante, seus materiais, condições de direção e fatores ambientais). É mais fácil e mais barato substituir um segmento enferrujado de tubo, silencioso quebrado ou conversor catalítico gasto do que instalar um sistema totalmente novo.

Você pode se perguntar como todos aqueles tubos se encaixam. Bem, algumas pontas se sobrepõem, enquanto outras são acopladas ponta a ponta; mas não sem um pouco de ajuda.

O silenciador é outra parte importante do sistema de escapamento do seu carro. Matthias Tunger / The Image Bank / Getty Images

Discutimos os vários tubos primeiro, porque eles são os componentes mais visíveis e predominantes do sistema de escapamento e porque estão em todos os lugares. Mas o sistema de escapamento realmente começa no coletor de escapamento (também conhecido como coletor de escapamento). O cabeçalho se parece com uma série de tubos adjacentes colados uns aos outros (embora muitas vezes seja feito de metal fundido para serviços pesados). Ele coleta o escapamento diretamente do motor, por isso é projetado de forma que cada abertura se encaixe em uma das portas de escapamento do motor, com flanges que formam uma vedação estanque para evitar que o escapamento escape. A partir daqui, o escapamento começa seu fluxo através dos vários tubos e outros componentes.

As juntas instaladas entre cada tubo desempenham um papel muito importante. É difícil, senão impossível, formar uma vedação metal com metal perfeita, então gaxetas são colocadas entre cada conexão para evitar que os gases venenosos escapem prematuramente. Eles são feitos de fibra ou outros materiais pesados ​​e resistentes ao calor, que têm flexibilidade suficiente para se comprimir levemente quando os tubos são presos firmemente uns aos outros. Isso ajuda a formar uma vedação firme.

O silencioso é outra parte importante do sistema de escapamento. Parece uma grande câmara redonda ou oval (geralmente, mas nem sempre, encontrada perto da parte traseira do carro). Essa câmara tem um design muito complexo, porém - é responsável por silenciar a maior parte do ruído do motor, embora tenha que permitir que o escapamento continue fluindo suavemente. Uma série de câmaras e tubos, cheios de rocha, lã ou fibras sintéticas, absorvem e controlam o ruído. E isso não é tudo - o silenciador deve ser razoavelmente resistente a danos, corrosão e retenção de calor. O ressonador é um componente de eliminação de som secundário ou substituto, usado para aumentar o silenciador, ou em casos onde o espaço é escasso, pode até ser usado em vez de um silenciador.

Os conversores catalíticos, que se tornaram comuns na década de 1970, são o meio principal e mais eficiente de reduzir o nível de toxinas no escapamento de um carro. As entranhas de um conversor catalítico (ou "gato") são revestidas de metais. Diferentes tipos de conversores catalíticos usam diferentes combinações de platina, paládio e ródio. Antes que o escapamento alcance o gato, ele contém uma combinação potente e supertóxica de monóxido de carbono, óxido de nitrogênio e hidrocarbonetos. (Quando você leva seu carro para o teste de emissões, esses são os níveis químicos que estão sendo testados.) Quando esses venenos entram em contato com os metais que revestem o interior do gato, ocorre uma reação química que torna os gases de escapamento menos prejudiciais . Conforme o escapamento passa pelo gato, o nível de produtos químicos deve ser reduzido o suficiente para cumprir as regulamentações governamentais.

Já falamos sobre juntas, mas o sistema de escapamento requer outras peças básicas de hardware. Os flanges geralmente têm a mesma finalidade que as gaxetas, mas são feitos de metal (e às vezes são formados na extremidade de um tubo). Uma variedade de braçadeiras e suportes montam as peças do escapamento juntas e as prendem ao veículo, e os ganchos do escapamento literalmente penduram os tubos na parte inferior do carro, com força suficiente para mantê-los no lugar, mas também flexibilidade suficiente para suportar o movimento causado pela direção. E por último, mas não menos importante, estão os escudos térmicos: Placas de metal (às vezes isoladas) que são usadas como uma barreira extra sempre que partes quentes do escapamento estão particularmente perto de outra parte do carro ou diretamente abaixo do compartimento de passageiros.

Se um motor funcionasse perfeitamente, ele queimaria todo o combustível disponível durante seus ciclos, convertendo todos os pedaços sujos em uma fonte de energia. No entanto, as sobras existem como poluentes porque um motor simplesmente não pode ser projetado para funcionar perfeitamente - existem muitas variáveis. Alguma quantidade de combustível sempre permanecerá não queimada ou parcialmente queimada, e esses restos devem ser rapidamente processados ​​fora do veículo, na forma de escapamento, para dar lugar ao próximo ciclo de combustão do motor.

Como mencionamos anteriormente, o escapamento primeiro sai do motor e entra no sistema através do coletor de escapamento. A partir daí, ele desce pelo sistema através de tubos interligados até sair pelo tubo de escape, próximo ao para-choque traseiro. Os próprios tubos ajudam a resfriar o escapamento, mas são principalmente uma forma de o escapamento viajar para (e através) do conversor catalítico e do silenciador.

O gato deve estar o mais próximo possível do motor, porque não está totalmente funcional até atingir a temperatura de operação. Em muitos casos, o fabricante coloca o gato logo após o coletor, então o calor do motor ajuda a aquecer o gato e rapidamente trazê-lo até a temperatura.

Depois que os gases passam pelo gato, que queimam e removem até 90% das toxinas do escapamento, a próxima prioridade é filtrar o som do motor [fonte: Allen]. O silenciador e o ressonador geralmente estão situados logo além do gato. Existem muitas variações nesta combinação - algumas irão acalmar o escapamento tanto quanto possível, enquanto outras são ajustadas especificamente para tons agressivos. A partir daí, o escapamento se move pelo restante dos canos até sair do carro.

Com todos esses produtos químicos girando, é uma façanha que o sistema de escapamento realmente funcione tão bem. Um sistema de escapamento bem conservado deve durar de dois a três anos, mas os canos podem ser danificados por dentro e por fora. Por fora, eles são suscetíveis às condições da estrada, como impacto de detritos e fatores ambientais, como neve, gelo e sal da estrada.

No entanto, uma causa mais substancial de degradação do sistema de escapamento é interna e não pode ser vista até que os tubos estejam corroídos pela ferrugem. Sabemos que, à medida que o motor queima o combustível para produzir energia, sobra subprodutos desse processo - é por isso que o sistema de escapamento é necessário. Um desses subprodutos é a umidade ácida e é muito prejudicial ao metal. Infelizmente, não há realmente nenhuma maneira de manter o interior dos canos limpo.

Quando um tubo de escapamento apodrece ou uma conexão se solta, ocorre um vazamento de escapamento. Um vazamento é quase sempre imediatamente aparente com um som alto e desagradável e, possivelmente, problemas de dirigibilidade, como uma flutuação intermitente de energia. Mas, acredite ou não, esses não são os problemas reais. A situação fica um pouco mais grave se o vazamento ocorrer antes do conversor catalítico, o que significa que o escapamento não está sendo processado adequadamente e todos aqueles produtos químicos quentes estão se espalhando por toda parte na atmosfera. É sempre uma boa ideia consertar os vazamentos o mais rápido possível para evitar sujeitar você, seus passageiros e seus arredores a gases de escapamento não filtrados.

Essas pontas de escapamento cromadas não estão enganando ninguém. Tomasz Pietryszek / Photodisc / Getty Images

Os motores a diesel, muitas vezes responsabilizados por níveis desproporcionalmente altos de emissões tóxicas, podem ter sua reputação recuperada de alguma forma por novos e aprimorados filtros de exaustão que afirmam reduzir as emissões em cerca de 25%, com o benefício adicional de aumentar a economia de combustível. Vários fabricantes automotivos com um histórico de oferta de modelos a diesel introduziram sistemas semelhantes que combinam conversores catalíticos de alta potência com filtros de partículas diesel. A linha de turbodiesel BlueMotion da Volkswagen (vendida principalmente na Europa e América do Sul) e a diesel BlueTec da Mercedes são dois exemplos. Em muitos casos, esses componentes OEM e modelos de carros usam redução de peso e outras técnicas de racionalização para melhorar a eficiência geral.

A eficiência aprimorada do escapamento é crítica para obter o máximo do seu carro, e há até maneiras de melhorar um carro mais antigo (presumindo que ele esteja em boas condições - um sistema de escapamento de desempenho não fará milagres em um calhambeque total). Um mecânico normalmente pode solicitar peças de reposição originais idênticas, mas também existem alternativas de fornecedores de peças de desempenho pós-venda que muitas vezes dão ao carro um facelift (pelo menos, tanto quanto a parte inferior do carro pode ser aprimorada, de qualquer maneira). Existem vários benefícios frequentemente mencionados dos sistemas de exaustão de desempenho. Os fabricantes de peças de reposição estão bem cientes de que a experiência auditiva é crítica para uma direção agradável e também permite que os motoristas próximos saibam que uma pequena moeda a mais foi gasta no carro também. A maioria dos fabricantes oferece uma variedade de sistemas que variam em termos de som de uma rouquidão sutil a um rugido total. Um bom escapamento de desempenho pós-venda pode melhorar a resposta do acelerador (a rapidez e suavidade com que o carro reage à pressão aplicada ao pedal do acelerador) e aumentar a potência. Alguns sistemas podem até melhorar a economia de combustível. Os exaustores de desempenho podem fornecer esse aumento de potência porque são menos restritivos do que os exaustores de estoque. Se o motor pode expulsar mais ar (o que também significa que ele pode inspirar mais ar), isso ajuda o motor a produzir mais potência. Mas, ao contrário do que você pode pensar, um sistema de fluxo totalmente livre será contraproducente. Os exaustores do mercado de reposição são projetados para fornecer a quantidade certa de contrapressão para que o motor não funcione com uma saída abaixo do pico. É por isso que é importante escolher um projetado e otimizado para seu veículo específico. E antes de arrancar seus canos de escapamento, certifique-se de que o sistema que você deseja é legal para as ruas e não fará com que seu carro falhe no teste de emissões.

Compreenda, também, que um sistema de escapamento de desempenho real não pode fornecer benefícios alucinantes para um investimento trivial. Cuidado com produtos baratos, como componentes do sistema de escapamento de "desempenho" com encaixe ou aparafusamento ou pontas de escapamento que afirmam dar a aparência de um sistema de desempenho completo. Eles não vão ajudar na dirigibilidade do carro e podem até prejudicá-la adicionando peso extra e resistência ao vento. Além disso, essas dicas espalhafatosas realmente não enganam ninguém.

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Fontes

  • Abuelsamid, Sam. "Complementos de desempenho de carros inúteis." Mecânica popular. (29 de janeiro de 2012) http://www.popularmechanics.com/cars/how-to/products/performance-sapping-aftermarket-add-ons
  • Allen, Mike. "Como instalar um sistema de exaustão cat-back." Mecânica popular. 18 de dezembro de 2009. (29 de janeiro de 2012) http://www.popularmechanics.com/cars/how-to/maintenance/4270747
  • Sistemas automotivos da Dow. "Automotivo - Reduzindo Emissões de Escape." (29 de janeiro de 2012) http://www.dowautomotive.com/capabilities/industry/automotive/reducing.htm
  • Flowmaster. "Sistemas de exaustão de desempenho." 2011. (29 de janeiro de 2012) http://www.flowmastermufflers.com/index.php?cat=2
  • Escritório de Fontes Móveis da Agência de Proteção Ambiental dos EUA. "Emissões de automóveis - uma visão geral." Agosto de 1994. (29 de janeiro de 2012) http://www.epa.gov/otaq/consumer/05-autos.pdf
  • Walker Exhaust. "Walker Exhaust 101." (29 de janeiro de 2012) http://www.walkerexhaust.com/support/exhaust101/componentsAndDesign.asp



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