O coletor de escape é conectado ao bloco de cilindros do motor, coletando os gases de escape de cada cilindro e direcionando-os para o coletor de escape com tubulações divergentes.
O coletor de escape é conectado ao bloco de cilindros do motor, coletando os gases de escape de cada cilindro e direcionando-os para o coletor de escape, com tubulações divergentes. Os principais requisitos para isso são minimizar a resistência do escape e evitar interferência mútua entre os cilindros. Quando o escape está excessivamente concentrado, haverá interferência mútua entre os cilindros, ou seja, quando um cilindro exaure, ele entra em contato com o gás de escape não limpo de outros cilindros. Isso aumentará a resistência do escape, reduzindo assim a potência de saída do motor. A solução é separar os gases de escape de cada cilindro o máximo possível, com um ramal para cada cilindro ou um ramal para dois cilindros, e tornar cada ramal o mais longo e independente possível para reduzir a influência mútua de gases em tubos diferentes.
Breve introdução
O coletor de escape é uma tubulação divergente conectada ao bloco do cilindro do motor, que concentra os gases de escape de cada cilindro e os direciona para o coletor de escape. Os principais requisitos para isso são minimizar a resistência do escape e evitar interferência mútua entre os cilindros. Quando o escape é excessivamente concentrado, haverá interferência mútua entre os cilindros, ou seja, quando um cilindro exaure, ele entra em contato com o gás de escape não limpo de outros cilindros. Isso aumentará a resistência do escape, reduzindo assim a potência de saída do motor. A solução é separar os gases de escape de cada cilindro o máximo possível, com um ramal para cada cilindro ou um ramal para dois cilindros, e fazer cada ramal o mais longo e moldado possível para reduzir a influência mútua de gases em diferentes tubos. Para reduzir a resistência do escape, alguns carros de corrida usam tubos de aço inoxidável para fabricar coletores de escape.
O coletor de escape deve levar em consideração o desempenho da potência do motor, a economia de combustível do motor, os padrões de emissão, o custo do motor, o layout da cabine frontal do veículo e o campo de temperatura.
Os coletores de escape comumente usados são divididos em dois tipos com base em materiais e tecnologia de processamento: coletores de ferro fundido e coletores de aço inoxidável
Características e requisitos dos materiais do coletor de escape
Os primeiros motores de automóveis tinham baixa potência por unidade de peso, baixa eficiência de combustão de combustível e temperaturas dos gases de escape não excedendo 500 graus. Com a melhoria da eficiência do motor do automóvel, a temperatura do escape aumentou para 600-650 graus. Nos últimos anos, os países desenvolvidos melhoraram continuamente seus padrões de emissão de escape de automóveis, e a aplicação da tecnologia catalítica e da tecnologia de turbocompressão de engrenagem sem-fim aumentou significativamente a temperatura de trabalho dos coletores de escape, atingindo mais de 750 graus. À medida que o desempenho do motor continua a melhorar, a temperatura operacional do coletor de escape também aumentará. Ao mesmo tempo, com o avanço da tecnologia do motor, a estrutura dos coletores de escape se tornou mais complexa. Além disso, trabalhar sob condições de temperatura alternada cíclica requer que os materiais do coletor de escape não tenham apenas um bom desempenho em alta temperatura, mas também um bom desempenho de fundição. Portanto, o material do coletor de escape deve ter as seguintes características.
Bom desempenho antioxidante em alta temperatura
O coletor de escape opera em um estado alternado cíclico de alta temperatura por um longo tempo, e o desempenho antioxidação dos materiais em altas temperaturas afeta diretamente a vida útil do coletor de escape. O ferro fundido comum obviamente não pode atender aos requisitos, e elementos de liga precisam ser adicionados ao material para melhorar sua resistência à oxidação em alta temperatura.
Microestrutura estável
Dentro da faixa de temperatura ambiente até a temperatura operacional, o material deve minimizar ou evitar transições de fase tanto quanto possível. Porque a transição de fase pode causar mudanças no volume, resultando em estresse interno ou deformação, o que afeta o desempenho e a vida útil do produto. Portanto, é melhor que o material da matriz tenha uma estrutura estável de ferrita ou austenita. O modo de falha de peças de ferro fundido trabalhando sob condições de alta temperatura se manifesta principalmente como corrosão sob condições de alta temperatura. Após a oxidação das fases constituintes na estrutura (como carbono grafite), o volume do óxido é maior que o volume original, causando expansão irreversível da fundição.
Comparado com as três formas de grafite de flocos, vermes e bolas, o ferro fundido com grafite esférico tem a melhor resistência a altas temperaturas. A razão é que durante o processo de solidificação do ferro fundido, o grafite em flocos cresce como a fase principal. No final da solidificação eutética, o grafite em cada aglomerado eutético forma um estado tridimensional ramificado contínuo. Em altas temperaturas, quando o oxigênio invade o interior do metal, o grafite forma um microcanal após a oxidação, acelerando o processo de oxidação. Quando o grafite esférico nuclea, ele cresce até um certo tamanho e é cercado pela matriz como uma bola isolada. Depois que a bola de grafite é oxidada, nenhum canal é formado, o que enfraquece o processo de oxidação posterior. Portanto, a resistência à oxidação em alta temperatura do ferro dúctil é melhor do que outras formas de grafite, e a influência dos poros oxidados na resistência a alta temperatura do ferro fundido é menor do que a de outras formas de grafite. O grafite de fluência está entre os dois.
Pequeno coeficiente de expansão térmica
Um pequeno coeficiente de expansão térmica é benéfico para reduzir o estresse térmico e a deformação do coletor de escape, além de melhorar o desempenho e a vida útil do produto.
Excelente resistência a altas temperaturas
Deve atender aos requisitos de resistência necessários para o produto quando usado em altas temperaturas.
Bom desempenho do processo e baixo custo
Existem muitos tipos de materiais metálicos resistentes ao calor e a altas temperaturas, mas devido ao formato complexo dos coletores de escape, os materiais usados para fabricar coletores de escape devem ter boa processabilidade e seu custo deve atender aos requisitos de produção em massa na indústria automotiva.