Entenda o escapamento de uma motocicleta

     Muitas vezes ouvimos sobre como os sistemas de escape são ajustados para maximizar a potência. A afinação de descarga também pode ser usada para mover os picos de curva de potência, para melhor ajuste em baixa, média ou máxima potência.

     Como é que isso realmente funciona?

     Bem, o sistema de escape tem um elevado número de funções.

     O requisito básico é de limpar ou esvaziar o cilindro de gases de combustão antes do próximo ciclo de combustão. Quando a válvula de escape se abre e a explosão para baixo ocorre, ele esgota partículas de gás e ondas de pressão  através do  sistema de escape.

     As partículas de gás de escape, descritas como uma “lesma” pelo grande engenheiro australiano Phil Irving, viaja  ao longo do tubo de escape em torno de velocidades de 100 metros por segundo, ou 350 km/h.

     As ondas de pressão, que são também criadas pela explosão para baixo, viajam para trás e para a frente através dos gases de escape, com a velocidade do som, que é cerca de 350 metros por segundo. No entanto, a velocidade do som muda com a temperatura e as temperaturas no sistema de escape pode ser de 700 graus C, o que acelera as ondas de pressão para mais de 500 metros por segundo, ou cerca de 2000 km/h!

     Partículas de gases de escape também têm peso ou massa, e uma vez que esta massa está se movendo, passa a se chamar momento. O momento é definido como a massa em movimento. Este impulso de partículas dos gases de escape, a   ‘lesma’,   fluirá mesmo depois de a válvula de escape ser fechada, o  que cria um vácuo ou pressão negativa, que pode ser usada para aspirar os gases de escape do cilindro.

     O motor quatro tempos é menos sensível às alterações do escapamento, se comparado com um dois tempos. Geralmente pode-se melhorar o rendimento mais facilmente alterando o diagrama de abertura das válvulas de escape (trocando o comando, por exemplo) do que alterando curvas e diâmetros do escape. Mas uma regra prevalece: quanto mais livre o escape, melhor o rendimento em alta rotação, e quanto mais fechado escape mais força em baixa rotação.

     Existe ainda outra semelhança entre os motores de quatro e de dois tempos: os gases tendem a retornar para o cilindro, quando o pistão está descendo e chegando no PMI (ponto morto inferior). Se em vez de gases queimados retornar ar frio, (devido a um escape muito aberto), esse ar vai encontrar uma válvula de escape em alta temperatura e o choque térmico pode provocar uma trinca na válvula. Por isso, o chamado escape “corneta”, que se via nos motores quatro tempos de competição, ganharam novas formas e estão mais para “clarinete”. Também não se deve pura e simplesmente arrancar o miolo do escape para te um motor “falando mais alto”. Realmente o barulho será ensurdecedor, mas o rendimento vai melhorar quase nada. O barulho é que vai dar a impressão que a moto está “andando muito”

     Aqueles estouros que os donos de motos 125/150 adoram fazer para pentelhar a humanidade também provocam um refluxo de gases e danifica a válvula de escapamento. O estouro é feito quando o pentelho acelera tudo, desliga a ignição do motor, acelera tudo de novo e religa a ignição. A mistura sai do cilindro sem ser detonada pela vela e fica toda no escapamento. Ao religar, uma faísca da vela recupera a detonação e aquela mistura que estava “boiando” dentro do escape também detona, provocando o estouro. O problema está nesse estouro, que produz uma onda de choque e retorna no sentido da válvula de escape. Como a válvula é feita para abrir pelo comando e retornar pela força da mola, não está preparada para o choque muito mais forte e o resultado é o empenamento da haste. Com o tempo, o assentamento da válvula de escape fica prejudicado e o motor perde rendimento. Quer dizer, além de pentelhar nossa paciência, esses pipocos prejudicam o motor!

     No caso de motos custom que tem por habito adotar escapes curtos e diretos, daqueles que saem quase ao lado do motor: além de o motor perder MUITO rendimento, o refluxo de ar frio também manda o assentamento de válvula pro espaço. Em matéria de comprimento de escape, a regra é simples e imutável; quando mais comprido maior a velocidade final e menor a retomada; quanto menor, melhor a retomada e menor a velocidade. As motos custom já não são muito velozes, se reduzir a velocidade elas acabam se arrastando! 

     A afinação de descarga pode melhorar dramaticamente a eficiência volumétrica dos motores, a qual é definida como a massa de ar fornecido através da válvula de admissão durante o período de admissão, em comparação com a massa necessária para preencher perfeitamente o volume trocado. Um exemplo de aumento da eficiência volumétrica seria um cilindro de 250cc  recebendo  255cc de carga de admissão, com o ajuste do sistema de escape tendo um efeito de sobrealimentação.

     O desafio dos engenheiros de motor da MotoGP  é  ajustar o tamanho e o comprimento do  sistema de escape de maneira que  permita que essa onda de sucção chegue à válvula de escape no momento correto, o que vai maximizar a eficiência do motor.

     Como  regra geral, o diâmetro do tubo principal  controla a velocidade dos gases  de escape. Um tubo maior irá reduzir a velocidade e um tubo menor  terá o efeito oposto. Este diâmetro tem um efeito significativo no local do pico de torque em relação à  faixa de rotação. Alterar os comprimentos e posições de junção de escape tem um efeito de girar a curva do binário em torno do ponto máximo de torque. Tubos mais longos tendem a melhorar a potência em  baixa e média rotações, enquanto canos mais curtos têm o efeito oposto,  melhorando o desempenho nas faixas superiores de giro.

     A próxima vez que você olhar para um sistema de escape de uma MotoGP,  você pode visualizar a sinfonia de trajetórias dos  gases de escape de partículas,  misturados com as ondas de pressão positivas e negativas para cima e  para baixo dentro desses tubos, em velocidades inimagináveis, muito superiores às da própria moto…