Técnica MotoGP: Escapes duplos para quê?

Nos recentes testes de Misano de MotoGP, vimos várias marcas, notavelmente a Yamaha e Honda, aparecer com sistemas de escape em que a saída final é efetuada, não por um megafone, mas por dois…  também a Ducati e a KTM já os utilizam…

Qual poderia ser a vantagem da mudança nesta fase da época? Primeiro, é preciso perceber que já há poucas coisas livres num dito protótipo de MotoGP…dito protótipo porque, se há uns anos as 500 eram verdadeiros protótipos, as únicas limitações praticamente o tamanho das rodas, a cilindrada e número de cilindros, hoje em dia há limite do ECU e sistema eletrónico usado, número de motores a utilizar durante a época (que logo à partida limita as rotações que podem ser atingidas sem arriscar avarias constantes), quantidade de combustível no depósito, que por sua vez limita o consumo máximo, etc.

Assim, o sistema de escape é das poucas coisas ainda completamente livres… pode ser da configuração, comprimento, ou formato que o fabricante entender, desde que não exceda os limites da dimensão da moto (por exemplo, a panela não poderia estender-se para lá da linha vertical formada pela parte de trás do pneu). Falemos então dos escapes um bocadinho, a começar por exatamente o que é que eles fazem num motor.

Tudo que entra tem de voltar a sair. Isso significa que um motor, que é como uma enorme bomba de vácuo, aspira ar e combustível. Um motor de quatro tempos de uma MotoGP tem quatro fases a cada rotação: admissão, compressão, combustão e escape. Uma vez que o ar e o combustível são sugados para dentro do motor (fase de admissão), o pistão sobe para comprimir a mistura e torná-la mais volátil (fase de compressão). A vela de ignição dispara e causa uma explosão no cilindro (combustão). No entanto, nem todo o combustível e ar são usados.

Essa mistura restante de gases queimados deve sair do motor para abrir espaço para o início de um novo ciclo. Esse é o objeto do tempo de escape – o volume restante de gases e ar que não se consumiram na explosão é forçado a sair do cilindro através das válvulas de escape, para dentro do coletor de escape e através do sistema de escape, normalmente dotado de um silenciador, para a atmosfera.

Nas 4 tempos, de facto, o funcionamento do escape é muito menos crítico do que costumava ser num motor a dois tempos. Desde que a carga não seja impedida de sair, o motor vai funcionar, melhor ou pior… mas fazê-la sair do motor exatamente com a pressão e velocidade certas também ajuda a mistura de ar e combustível seguinte a ser “chupada” para dentro do cilindro – se o ciclo de admissão se processar mais rapidamente, mais tempos motor (o ciclo em que se dá a explosão da mistura e é, de facto, o que produz a potência) podem ser produzidos por minuto, e logo, mais potência entregue.

Ora hoje em dia, com ECUs sofisticados a controlar os mais delicados aspetos da injeção (altura exata, tempo de disparo, quantidade de combustível, pressão, direção do jato, etc.) não fazia sentido depois perder potência porque os gases queimados não conseguem sair do sistema com a celeridade desejável.

Daí, o aparecimento de válvulas de escape também. Num motor de MotoGP, a busca por mais potência não pode passar só pelo aumento do regime, ou rotações por minuto. Como as coisas estão, a rodar na sua potência máxima a cerca de 18.000 rpm, os motores de competição já estão a operar 3 vezes mais rápido que o de um carro comum… a mais rotação, começa a haver problemas vários como flexão da cambota (contraria-se com cárteres mais grosso e, logo, mais pesados) o cruzamento de válvulas (a diminuta porção de tempo no ciclo de combustão em que tanto as válvulas de admissão como as de escape estão abertas) ou a resistência mecânica do olho da biela, que leva um enorme choque cada vez que o motor atinge o Ponto Morto Superior e a biela obriga o pistão a inverter o seu caminho e voltar para baixo. Mas há muito mais: sobreaquecimento dos bronzes, alteração das tolerâncias por sobreaquecimento, resultando em elevado consumo de óleo e em última análise, gripagens, etc.

A principal razão para ter um sistema de escape duplo é retirar o ar restante dos cilindros mais rapidamente, para que a próxima troca e combustão possa começar mais rapidamente. Como a velocidade na qual o escape é forçado a sair do motor é limitada pelo tamanho dos perfis da árvore de cames e pelo tempo, é desejável obter mais ar “usado” – escape – de uma só vez.

E se houvesse uma maneira de fazer o escape não só livrar-se da mistura, mas ajudar a “chupá-la” para fora do motor, facilitando a vida à admissão? Ajudava? Claro que ajudava!

Ora, vamos então aumentar o diâmetro dos tubos e das panelas para conseguir isso… É fácil de ver que um aumento de 2mm na secção do tubo produzirá um aumento de fluxo considerável… e na maior parte dos casos, onde metemos um tubo de 60mm também metemos um de 62. Problema resolvido, então. Falta só o silenciador… Ah, já dissemos que outra limitação é o ruído da saída de escape? Aumentem para o dobro a saída, e pelo efeito de megafone, poderão estar a multiplicar exponencialmente o ruído do sistema e a torná-lo ilegal. Além disso, o volume que estamos a criar já não vai caber no espaço deixado pelo braço oscilante, vai interferir com o fluxo de ar dos lados da moto, etc…

Mas e se forem dois tubos do mesmo diâmetro?

Nesse caso, continuam a ser pequenos e estreitos e a poder acabar em qualquer lado, por exemplo um deles pode ser colocado noutro ponto, sendo pequeno o bastante para o enfiar sob a cauda, debaixo do banco ou mesmo do outro lado da moto, desde que (isso, sim, bastante crítico) o tubo que o liga ao motor seja do mesmo comprimento, o que pode ser conseguido fazendo o mais curto serpentar uma data de voltas para trás e para diante… Ah, julgavam que era só para divertimento do soldador?

O escape duplo também diminui parte da pressão de retorno comum aos sistemas de escape único. Esta é outro obstáculo à saída rápida dos gases, e portanto, indesejável. No mínimo, a contrapressão deveria ser igual em todos os tubos. Como vimos, é por isso importante que os comprimentos dos tubos fiquem o mais próximo possível do mesmo comprimento. Isso reduz ainda mais a contrapressão e aumenta a potência.

É sem dúvida com isto que as várias marcas vistas a experimentar com  2 saídas de escape estão a jogar. A eletrónica do motor pode ser limitada por regulamento, dificultando ou mesmo impedindo um aumento de potência, mas se os periféricos como os escapes e admissões ainda são livres, porque não jogar com eles? Cada bocadinho de potência, ou melhoria de resposta, pode significar precioso décimos de segundo em pista…

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