O novo escapamento desenvolvido pela Yamaha está recebendo muita atenção. Mas poucos elementos têm um impacto tão grande no design de uma moto e no seu motor como o sistema de escape. Desde a junção da cabeça do cilindro até à saída do acelerador, as formas suavemente curvas ajudam a definir o carácter das nossas motos e dos seus motores, e as formas estão longe de ser puramente estéticas.
Os gases de escape contêm energia útil na forma de velocidade, e formas suaves minimizam a perda desta energia (enquanto, pelo contrário, mudanças bruscas de direção perturbam este fluxo). É por isso que sua curvatura deve ser tão uniforme quanto possível.
Em aceleração máxima, durante a explosão da mistura gasosa na câmara de combustão, a pressão na cabeça do pistão atinge aproximadamente 50 bar. Os gases se expandem e essa pressão cai rapidamente à medida que o pistão desce, transmitindo energia a ele. Quando as válvulas de escape começam a abrir, a pressão resultante da expansão dos gases na câmara de combustão é de “apenas” 5 bar.
Mas então, dado que a pressão atmosférica ronda os 1 bar, porque não continuar a utilizar toda a energia dos gases para empurrar o pistão para trás? Seria possível, mas não o fazemos porque as válvulas de escape têm que começar a abrir antes do Ponto Morto Inferior, e a energia é utilizada de forma mais eficiente de outra forma: num tubo de escape otimizado, onde a energia de escape é utilizada como ondas sonoras .
Ondas positivas (pressão) e negativas (sucção), viajando em conduítes de tamanho adequado, podem ser usadas para auxiliar o movimento do pistão para remover gases de exaustão e encher o cilindro com combustível.
A regra básica no dimensionamento do tubo de exaustão é: sempre que o duto aumenta em seção transversal, um pulso de pressão de exaustão se expande, irradiando/refletindo assim uma onda negativa a montante. Sempre que o conduto diminui em área de superfície, ele retém o impulso, fazendo com que uma onda positiva seja refletida.
Princípios de escapamento para motor de 4 tempos
Num motor de 4 tempos, quando as válvulas de escape começam a abrir, um pulso de pressão de escape entra no coletor desse cilindro. Quando atinge um ponto de alargamento do conduíte retorna uma onda de pressão negativa em direção ao motor. O comprimento do coletor é dimensionado adequadamente para que esta onda negativa chegue ao cilindro durante o cruzamento das válvulas – o período em torno do ponto morto superior no final do curso de escape, quando as válvulas de escape ainda não estão totalmente fechadas, mas as válvulas de admissão têm já começou a abrir. Esta onda negativa entra no cilindro, primeiro extraindo os gases de escape inertes da câmara de combustão acima do pistão, e depois entrando no sistema de admissão para ajudar a promover o fluxo de admissão para o cilindro, mesmo antes de o pistão começar a descer. Isto aumenta o torque, evitando a diluição da nova carga pelos gases de escape restantes, além de dar um avanço ao processo de admissão.
Como as ondas negativas e positivas se alternam no tubo de escape, a uma velocidade menor, não é mais uma onda negativa que entra na câmara de combustão quando as válvulas se cruzam: é uma onda positiva que reprime os gases de escape na câmara de combustão, através válvulas de admissão e no sistema de admissão. Isto, ao diluir a carga nova que o pistão está prestes a absorver, provoca uma redução no torque do motor.
E o 2T então?
Os escapamentos dos motores de dois tempos são completamente diferentes. Eles começam com um coletor, assim como o de quatro tempos, mas essa é a única semelhança. O coletor é seguido por um cone divergente e uma câmara de expansão de volume maior, após o qual o diâmetro se estreita rapidamente em um contra-cone.
Quando um pistão de dois tempos, descendo em seu curso de potência, começa a mostrar a porta de escape na parede do cilindro, um pulso de pressão é liberado no coletor. Quando esta onda atinge o maior diâmetro, na zona de relaxação, é uma onda negativa que se reflete em direção ao cilindro. Lá, a baixa pressão ajuda a remover os gases de escape do cilindro e ajuda a entrada de carga nova através de duas ou mais transferências.
Este diagrama mostra as ondas de pressão experimentadas pelos gases de exaustão em um vaso de expansão
À medida que o cilindro se enche de ar, parte dessa mistura fresca começa a ser perdida pela porta de escapamento ainda aberta. No tubo de exaustão, o pulso de exaustão passou pela seção central do tubo e agora está entrando no contra-cone, refletindo uma onda positiva em direção à porta de exaustão. Essa onda positiva chega bem a tempo de colocar a carga de ar fresco que começou a escapar de volta para o cilindro.
O trabalho do projetista do tubo de escapamento é criar uma zona de torque do motor ampla o suficiente para que o piloto, usando a caixa de câmbio, possa manter o motor nessa zona a maior parte do tempo. Este é o objetivo do novo escape da Yamaha: permitir que os pilotos tenham um binário mais elevado a média rotação para ajudar a sair das curvas e tentar limitar o seu défice de potência nas retas.
