Finalitat i principi de funcionament del sistema d'escapament

Durant el funcionament d'un motor d'automòbil, es formen productes de combustió que tenen una temperatura elevada i són força tòxics. El disseny del cotxe inclou un sistema d'escapament per refredar-los i treure'ls dels cilindres, així com per reduir el nivell de contaminació ambiental. Una altra funció d'aquest sistema és reduir el soroll del motor. El sistema d'escapament està format per una sèrie de components, cadascun amb una funció específica.

Sistema d'escapament

La funció principal del sistema d'escapament és eliminar eficaçment els gasos d'escapament dels cilindres del motor, reduir la seva toxicitat i nivell de soroll. Saber de què està fet un sistema d'escapament d'un cotxe us pot ajudar a entendre millor com funciona i què causa possibles problemes. El disseny d'un sistema d'escapament estàndard depèn del tipus de combustible utilitzat, així com de les normes ambientals aplicables. El sistema d'escapament pot constar dels components següents:

• Col·lector d'escapament: realitza la funció d'eliminació de gas i refrigeració (purga) dels cilindres del motor. Està fabricat amb materials resistents a la calor, ja que la temperatura mitjana dels gasos d'escapament està entre 700 °C i 1000 °C.
• La canonada frontal és una canonada de forma complexa amb brides per muntar-se a un col·lector o a un turbocompressor.
• El convertidor catalític (instal·lat en motors de gasolina de la norma ambiental Euro-2 i superior) elimina els components més nocius CH, NOx, CO dels gasos d'escapament, convertint-los en vapor d'aigua, diòxid de carboni i nitrogen.
• Apagaflames: instal·lat als sistemes d'escapament dels cotxes en lloc d'un catalitzador o un filtre de partícules (com a reemplaçament pressupostari). Està dissenyat per reduir l'energia i la temperatura del corrent de gas que surt del col·lector d'escapament. A diferència d'un catalitzador, no redueix la quantitat de components tòxics als gasos d'escapament, sinó que només redueix la càrrega dels silenciadors.
• Sonda lambda: s'utilitza per controlar el nivell d'oxigen dels gasos d'escapament. Pot haver-hi un o dos sensors d'oxigen al sistema. En els motors moderns (en línia) amb catalitzador, s'instal·len 2 sensors.
• Filtre de partícules (part obligatòria del sistema d'escapament d'un motor dièsel): elimina el sutge dels gasos d'escapament. Pot combinar les funcions d'un catalitzador.
• Ressonador (pre-silenciador) i silenciador principal: redueixen el soroll d'escapament.
• Tubs: connecta diferents parts del sistema d'escapament del cotxe en un sol sistema.

Com funciona el sistema d'escapament

A la versió clàssica per a motors de gasolina, el sistema d'escapament d'un cotxe funciona de la següent manera:

• Les vàlvules d'escapament del motor s'obren i els gasos d'escapament amb les restes de combustible no cremat s'eliminen dels cilindres.
• Els gasos de cada cilindre entren al col·lector d'escapament, on es combinen en un sol corrent.
• A través del tub d'escapament, els gasos d'escapament del col·lector d'escapament passen per la primera sonda lambda (sensor d'oxigen), que registra la quantitat d'oxigen a l'escapament. A partir d'aquestes dades, la unitat de control electrònica regula el consum de combustible i la relació aire-combustible.
• Aleshores, els gasos entren al catalitzador, on reaccionen químicament amb metalls oxidants (platí, pal·ladi) i metall reductor (rodi). En aquest cas, la temperatura de treball dels gasos ha de ser almenys de 300 ° C.
• A la sortida del catalitzador, els gasos passen per una segona sonda lambda, que permet avaluar l'estat del convertidor catalític.
• Aleshores, els gasos d'escapament netejats entren al ressonador i després al silenciador, on es converteixen els fluxos d'escapament (reduït, expandit, redirigit, absorbit), la qual cosa redueix el nivell de soroll.
• Els gasos d'escapament del silenciador principal ja són expulsats a l'atmosfera.

El sistema d'escapament d'un motor dièsel té algunes característiques:

• Els gasos d'escapament que surten dels cilindres entren al col·lector d'escapament. La temperatura dels gasos d'escapament d'un motor dièsel oscil·la entre 500 i 700 °C.
• Després entren al turbocompressor, que produeix impuls.
• Els gasos d'escapament passen pel sensor d'oxigen i entren al filtre de partícules, on s'eliminen els components nocius.
• Finalment, l'escapament passa pel silenciador del cotxe i surt a l'atmosfera.

El desenvolupament del sistema d'escapament està indissociablement lligat a l'enduriment dels estàndards ambientals per al funcionament del cotxe. Per exemple, des de la categoria Euro-3, la instal·lació d'un catalitzador i un filtre de partícules per a motors de gasolina i dièsel és obligatòria, i substituir-los per un paraflames es considera una violació de la llei.