Sistemul de evacuare este o parte esentiala a motorului si trebuie mentinut în stare buna de functionare pentru a asigura functionarea optima a motorului (puterea si consumul de combustibil), mentinerea nivelului sonor în normele admise si reducerea emisiilor poluante.
Sistemul de evacuare îndeplineste 3 functii principale:
- Transfera gazele de evacuare de la motor catre spatele autovehiculului.
- Mentine nivelul sonor la un nivel minim, reglementat de institutii abilitate la niveluri diferite în functie de clasa în care se încadreaza si tara respectiva
- Converteste o mare parte din gazele poluante emise de motor în gaze inerte sau gaze cu efect de sera.
Principalele functii ale sistemului de evacuare sunt:
- Controlul emisiilor
În zilele noastre, una dintre cele mai importante functii ale sistemului de evacuare este controlul emisiilor. Toate sistemele de evacuare trebuie sa fie proiectate si fabricate, cu scopul a reduce cat mai mult posibil emisiile poluante incluse în gazele de esapament iesite din camera de combustie, înainte ca aceste gaze sa fie eliberate din sistemul de evacuare în atmosfera. Pentru a realiza aceasta sarcina cu succes, sistemul de evacuare trebuie sa aiba o valoare precisa a contrapresiunii si ar trebui sa includa si alte elemente active, ex. Convertoare catalitice, senzori lambda, filtre de particule, etc, care sa faca gazele de esapament mai curate, înainte de a parasi sistemul de evacuare si de a trece în atmosfera.
- Reducerea zgomotului
Sunetul este definit ca orice variatie de presiune într-un mediu aerian sau într-un mediu lichid, care poate fi detectat de urechea umana. Cele mai importante doua caracteristici care trebuie sa fie cunoscute pentru a evalua sunetul/zgomotul sunt amplitudinea si frecventa. Amplitudinea, care este înaltimea undei sonore de la varf la baza, determina intensitatea sunetului. Lungimea de unda determina frecventa sau tonul sunetului. Explicat într-un mod mult mai simplificat, sunetul este un val de aer în miscare, care, cu cat se misca mai repede cu atat va produce un sunet mai puternic. Toate sistemele de evacuare conventionale sunt proiectate si fabricate pentru a scadea viteza gazelor de esapament (si a nivelului de zgomot) înainte ca aceste gaze sa fie eliberate în atmosfera.
- Canalizarea corecta a gazelor de esapament spre exterior
În toate procesele de combustie, unde combustibilul (motorina sau benzina) este ars, cateva componente periculoase sunt produse care ar trebui eliberate din motorul autovehiculului în atmosfera prin intermediul sistemului de evacuare. Aceste elemente periculoase includ monoxidul de carbon (CO), hidrocarburi nearse (HC), oxizi de azot (NOx), pulberile în suspensie si altele. Unele dintre aceste componente sunt foarte cancerigene cum ar fi MTBE continut în combustibil fara plumb ca aditiv antidetonant, si compusi cum ar fi 3-nitrobenzatrone si 1,8-dinitropirene, continute în emisiile de motorina. Compusul 1,8 dinitropirene, prezent de asemenea si în emisiile de motorina, a fost pana la descoperirea a 3-nitrobenzatrone, cel mai cancerigen compus descoperit vreodata de omenire.
Optimizarea motorului în 4 timpi
Factorul cheie atunci cand construiesti un sistem de evacuare este efortul care trebuie facut de gazele de esapament pentru a trece prin sistem si dupa aceea afara în atmosfera. Acest efort este ceea ce noi numim contrapresiunea sistemului de evacuare. Companiile constructoare de autovehiculelor au investit sute de mii de euro în proiectarea motoarelor care ne pot oferi performante maxime, dar cu un consum minim, si toata aceasta investitie poate fi complet pierduta daca nivelul contrapresiunii nu este cel corect pentru motorul specificat. Pe de alta parte, este aproape imposibil sa trecem peste normele de mediu europene (Euro IV, V) daca nivelul contrapresiunii sistemului de evacuare nu este întocmai/exact corect.
Contra presiunea din sistemul de evacuare variaza în functie de turatia motorului. Din aceasta cauza, fabricantii au proiectat sistemul de evacuare ca acesta sa mentina contrapresiunea ideala între limitele de turatie la care functioneaza în mod normal un motor.
Contrapresiunea la motorul în 4 timpi.
În zilele noastre majoritatea vehiculelor sunt echipate cu motoare în 4 timpi (diesel sau benzina).
Datorita modului de functionare a unui motor în 4 timpi, contrapresiunea este critica.
Pentru a întelege de ce contrapresiunea este foarte importanta trebuie sa întelegem cu functionarea (timpii) unui motor în 4 timpi:
- Admisia: Prin deschiderea supapei de admisie, pistonul se duce în jos deplasandu-se de la punctul mort superior în punctul mort inferior si se introduce în cilindru un amestec de aer cu vapori de combustibil.
- Compresia: Odata ce pistonul a atins punctul mort inferior supapa de admisie se închide, iar pistonul începe compresia amestecului
- Arderea: În momentul în care pistonul a ajuns în punctul mort superior, amestecul este comprimat si are loc explozia. O descarcare electrica a bujiei aprinde amestecul carburant a carui ardere are loc rapid, ca o explozie. De aici provine si denumirea alternativa de motor cu explozie. Presiunea si temperatura în cilindru cresc brusc si pistonul este împins. Timpul 3 este timpul motor, în care se efectueaza lucru mecanic asupra pistonului. La sfarsitul acestui timp se deschide supapa de evacuare.
- Evacuarea: Evacuarea gazelor arse în atmosfera începe printr-un proces de racire izocora, pana cand gazele ajung la presiunea atmosferica. Pistonul se ridica si gazele sunt evacuate, supapa de evacuare fiind deschisa. La capatul ciclului supapa de evacuare se închide iar supapa de admisie se deschide si începe un nou ciclu.
(Continuarea in Nr 01/2014 al revistei AutoTehnica)
