l`echappement

L'ECHAPPEMENT
Bon l'échappement sur une voiture ça a l'air tout simple comme ça; mais si on s'y
intéresse de plus près, on s'aperçoit bien vite que c'est effectivement très simple!
Bon okay, c’est en fait pas si simple que ça ; vous allez voir ! Je précise que j’ai tout
piqué sur le net, moi pas être comme un certain Patrice, j’ai seulement fait une
recherche sur la toile et j’ai compilé toutes les infos ! Donc si y’a des erreurs merci
de me le dire comme ça je corrige !
1-CA SERT A QUOI UN ECHAPPEMENT?
Une ligne d'échappement sert à évacuer les gaz brûlés, mais sert aussi à réduire les
émissions sonores (sans l'échappement le bruit serait de 120 à 130db alors qu'il est
de 80db avec !)Il tient aussi le rôle le plus important dans l’épuration des gaz pour en
diminuer leur toxicité (via le pot catalytique) et n’oublions pas qu’il sert à assurer une
contre-pression (amélioration du remplissage des cylindres !)
2-PETIT SHEMA
La ligne d'échappement est constituée de plusieurs éléments, qui, mis bout à bout,
mesurent environ 3 mètres.
1 : pot catalytique (si le véhicule en est équipé)
2 : échappement intermédiaire
3 : silencieux arrière
3-LE COLLECTEUR
C’est en fait la première pièce de la ligne d’échappement, comme son nom l’indique
elle collecte les gaz.
Cette pièce est très importante dans le fonctionnement du moteur et elle est très
complexe à réaliser ; à cause de son coût élevé les constructeurs n’optimisent pas
assez cette pièce.
C’est aussi sur lui que vient généralement se greffer la sonde lambda (voir chapitre
catalyseur)
4-LE FILTRE A PARTICULES (DIESEL)
Système très récent qui consiste à faire baisser les particules rejetées par les
moteurs diesel (HDI)! Car ne l’oublions pas les véhicules diesel polluent moins que
leurs homologues essence ; mais ils gardent une mauvaise réputation à cause des
fumées noires et des particules dégagées par l’échappement.
Grâce à lui, les émissions particulaires des voitures diesels sont ramenées au seuil
de 0,004 g/km.
Un peu d’histoire
Au début des années 1990, le moteur diesel a été l'objet de vives critiques sur les
plans de l'environnement (émission de particules) et du confort (bruit et vibrations).
Pour y répondre, PSA Peugeot Citroën a d'abord développé en 1998, une nouvelle
génération de moteurs diesels appelés HDI (High Pressure Direct Injection).Restait
toutefois à résoudre le problème crucial de l'émission de particules ou de fumées
noires . Depuis de nombreuses années, l'industrie automobile savait comment filtrer
les particules à l'échappement des moteurs diesels. Mais elle ne parvenait pas à
empêcher le colmatage rapide du filtre par les suies. C'est ce à quoi répond le Filtre
à Particules (FAP).
Particules ?
Les particules sont constituées de micros sphérules de carbone, sur lesquelles se
sont absorbés et condensés des hydrocarbures provenant du carburant et du
lubrifiant, de l'eau et des sulfates sont également présents en surface.
Déjà utilisé sur des installations industrielles et sur certains véhicules utilitaires
lourds, son application sur des véhicules particuliers se heurtait jusqu'à présent au
problème de la régénération du filtre.
Filtre ?
Le filtre à particules est une structure poreuse comprenant des canaux organisés de
façon à forcer les gaz d'échappement à traverser les parois. Constituée de carbure
de silicium, cette structure se caractérise par :
· une très grande efficacité en filtration
· une perte de charge réduite
· une très bonne résistance aux contraintes thermiques, mécaniques et
chimiques
· une grande capacité de rétention des particules qui limite la fréquence des
régénérations.
Ce filtre reste efficace pendant toute la durée de vie du véhicule. Un nettoyage à
l'eau sous pression sera effectué tous les 80 000 kms chez les concessionnaires afin
d'éliminer les dépôts de cérine.
Régénération du filtre ?
La régénération consiste à brûler périodiquement les particules accumulées sur le
filtre. Ces particules sont composées principalement de carbone et d'hydrocarbures.
En présence d'oxygène, la régénération du filtre par combustion des particules
s'effectue naturellement lorsque la température des gaz d'échappement dépasse
550° C.
Il est à noter que cette température n’est jamais atteinte en utilisation normale du
véhicule; donc cette régénération s'effectue grâce à des postcombustions contrôlées
qui augmentent la température de l’échappement, en fait le moteur fournit le gazole
pour la bonne marche du moteur et fournit aussi du gazole qui va agir en
« chaudière », c’est rendu possible grâce au système common rail (système
d’injection des moteurs HDI)qui injecte plusieurs fois du carburant (post injection, qui
crée une post combustion dans la phase détente du cycle).
J’entend déjà les puristes dire « oui mais avec la fonction post injection (chaudière)
ça dépasse jamais les 450° et il faut 550° pour brûler les particules » eh bien y’a un
système chimique qui permet d’y remédier !! l’Eolys !! En effet c’est un additif qui se
met automatiquement dans le carburant (calculateur inside) et qui a la propriété de
faire baisser le seuil de combustion des particules à 450° !! Bref maintenant ça
crame !
Une régénération complète nécessite deux à trois minutes. Elle s'effectuera tous les
800 km environ.
(euh j’ai vraiment simplifié le truc ! juste histoire de comprendre un peu ce qui se
passe )
5-LE CATALYSEUR
Le catalyseur transforme jusqu'à 99% des composants chimiques nocifs contenus
dans les rejets d'échappement en composants normaux de l'atmosphère
Le pot catalytique est obligatoire :
· Depuis octobre 1989 pour les voitures à essence de plus de
deux litres de cylindrée
· Depuis janvier 1993 pour toutes les voitures à motorisation
essence
· Depuis janvier 1997 pour toutes les voitures à motorisation diesel
Comment ça marche ?
Il utilise un procédé de transformation chimique appelé catalyse. Le principe est de
transformer des gaz nocifs en substances non toxiques.
Le secret du pot catalytique est un bloc "monolithe " en métal ou en céramique percé
d'une multitude de petits canaux. La surface de ces multiples canaux est recouverte
d'une mince couche de métaux précieux (platine, palladium, rhodium et luthérium).
Pour info la surface totale de ce revêtement est égale à celle de trois terrains de
football. Quand le gaz passe par ce bloc, on observe les transformations suivantes :
· 2CO + O2 => 2CO2
· 2C2H6 + 7O2 => 4CO2 + 6H2O
· 2NO + 2CO => N2 + 2CO2
Donc en clair les 3 polluants sont transformés par catalyse en azote, gaz carbonique
et eau ! Voyez plutôt les méfaits de ses gaz :
CO -monoxyde de carbone qui est un poison.
HC -hydrocarbures, que contribuent au smog et la formation d ’ozone.Certains sont
présumés cancérigènes.
NOx -oxyde d'azote, impliqué dans la formation des pluies acides ainsi que la
formation de l’ozone avec les HC.
La gestion du pot catalytique se fait à partir du signal de la sonde lambda qui mesure
la quantité d'oxygène dans les gaz d'échappement. Ce signal est transmis au
calculateur électronique qui agit sur le système d'injection pour ajuster le dosage
air/essence et conserver en permanence les proportions idéales. Car la condition
obligatoire pour que le pot catalytique fonctionne c’est que la quantité d’oxygène
contenue dans les gaz soit constante !
6-LA SONDE LAMBDA
On voit très bien sur ce schéma, la sonde lambda qui analyse la teneur en Oxygène
des gaz à la sortie du collecteur, elle envoie un petit signal au calculateur (le cerveau
électronique du moteur) pour corriger le mélange air/essence qui va être injecté dans
le moteur, le réglage par défaut est effectué à 14,7/1 (ce mélange est aussi appelé
stœchiométrique 14,7 grammes d’air pour 1gramme d’essence)
L’emplacement de cette sonde est précis car il conditionne l'efficacité de la mesure.
La sonde ne transmet un signal correct qu'à partir de 350 °C pour une sonde non
chauffée et de 200 °C pour une sonde chauffée. Donc la mesure d’une sonde
lambda classique n’est prise en compte qu’à partir d’une à une minute trente après
le démarrage du moteur, et n’est plus prise en compte lorsque le moteur est en
pleine charge (pied à fond) Il faut savoir aussi que la durée de vie d’une sonde non
chauffée (la plus courante) est de 100000km, et pour une sonde chauffée de
160000km !
COMMENT CA MARCHE ? (résumé tout simple)
L'élément de mesure est réalisé par un tube en céramique (dioxyde de zirconium)
qui constitue un électrolyte solide et offre une certaine conductibilité. Le tube est
revêtu d'une mince couche de platine microporeuse. Par son montage, la face
externe du tube est en contact avec les gaz d'échappement et la face interne avec
l'air ambiant extérieur. L'ensemble réagit comme un générateur électrique. C'est le
déplacement des ions d'oxygène d'une face vers l'autre du tube poreux qui créé une
faible tension électrique mesurable entre les deux faces. Cette tension de sonde
varie entre 100 et 920 millivolts (mV) soit une valeur inférieure à 1 volt. Cette
variation de tension ou tension de sonde est exploitée pour déterminer la richesse du
mélange et induire une correction.
7-L’INTERMEDIAIRE
L’intermédiaire c'est généralement le morceau le plus long, qui conduit les gaz
jusqu'au silencieux arrière. On en trouve de toutes formes, souvent avec un petit
silencieux mais ce n'est pas obligatoire.
Ce silencieux sert à limiter certaines résonances graves intempestives. C'est aussi
une zone de dépression qui limite les brusques changements de pression sur la
ligne et donc d'éventuels retours de flammes préjudiciables aux soupapes
d'échappement. Basiquement c'est une simple "chambre" vide, ou avec quelques
chicanes.
8-LE SILENCIEUX
Déjà il faut savoir que les bruits d’échappements ont tellement diminué ses dernières
années, que la nuisance sonore de celui-ci est passé derrière le bruit du moteur, le
bruit des ventilo, des vibrations des accessoires et derrière le bruit du roulement des
pneus ! Bref avec les techniques modernes le bruit de l’échappement s’est
considérablement réduit !
Le silencieux est une combinaison complexe de résonateurs dans lesquels les gaz
se détendent et les ondes sonores s'amortissent. On voit bien ici le chemin tortueux
des gaz !
· Pour diminuer les basses fréquences on utilise soit deux silencieux et la
portion de tube qui les sépare, soit un ensemble de volumes à l'intérieur même
du silencieux, reliés entre eux par des conduites à trous ou à fentes.
· Pour diminuer les hautes fréquences, on a recours au passage des gaz à
travers des tubes perforés, placés dans des chambres contenant des isolants
acoustiques comme la laine de verre, de basalte ou d'acier.
ET LES AMELIORATIONS ? HEIN ?
Bon on va faire très bref, je rajoute ce petit chapitre en guise de conclusion !
La préparation moteur c’est vraiment un art très complexe, et j’y comprend que
dalle ! Comme mon tutorial porte sur l’échappement je mets ici deux trois trucs
trouvés lors de mes recherches ; il existe sûrement d’autre méthodes pour améliorer
l’échappement ; mais ce qui est utile de retenir c’est qu’on peut gagner pas mal de
petit chevaux en modifiant sa ligne d’échappement, et bien sûr ses motifs ne sont
pas très légales…
LE COLLECTEUR :
Bon, lui au départ est fabriqué par nos chers constructeurs dans un soucis
d’économies et non de performances, c’est l’une des pièces de l’échappement la
plus optimisable !
Il existe plusieurs types de collecteurs les 4 en 1, les 3-2-1, les 4-2-1 etc…
Ça veut dire quoi ?
Le premier chiffre c’est le nombre de cylindres du véhicule ! Les autres qui suivent
donnent le nombre de tubes (si je puis dire), bref un 4en1 c’est quatre tubes qui se
rejoignent en un ; tandis qu’un 4-2-1 c’est quatre tubes qui se rejoignent deux par
deux pour former deux tubes et pour finir en un, et ainsi se connecter sur le reste de
l’échappement. Ex :
Il y a beaucoup de polémiques sur les défauts et vertus d'un 4en1 contre un
"indirect" 4-2-1. De tous ces débats on retiendra 2 tendances:
- le "en 1" donne son meilleur à haut régime. C'est lui qui permet les meilleurs gain
en Pmax, mais il est souvent accusé de ne rien donner en bas, voire d'y faire baisser
le couple.
- le "en 2 en 1" est lui l'allié des mi-régimes. Généralement il offre un gain sur toute
la plage de fonctionnement, mais perd de sa superbe à hauts régimes où il offrira
peu de gains en Pmax.
LE CATALYSEUR
On ne va pas s’étendre sur lui ; tout le monde sait qu’il freine considérablement les
gaz, donc on le vire ! Et à la place on met un tube afrique ! (Il parait que ce mot vient
du fait qu’en afrique ils n’ont pas de cata de rechange et mettent donc un tube à la
place).
S’il n’y a plus la possibilité de mettre la sonde lambda on peut la virer aussi (il
semblerait que le calculateur prenne une valeur moyenne pour doser le mélange, à
confirmer)
Tube afrique DEVIL pour ZX 2L16V
L’INTERMEDIAIRE
On peut y mettre un tube plus direct et plus gros ; mais on gagne peu avec cette
modification (de 0 à 2CV), certains disent avoir perdu du couple et le risque de retour
de flamme est plus important ; donc à terme endommager gravement les soupapes
d’échappement.
LE SILENCIEUX
La portion de l'échappement qu'on voit le plus, qu'on entend le plus, qu'on remplace
le plus... et qui fait souvent gagner le moins (1CV).
Bref on gagne peu mais on se fait plaisir avec un joli bruit et une belle sortie…
HERVE