Avant que les gaz d’échappement ne soient rejetés à l’extérieur, le système d’échappement et d’évacuation des gaz d’un véhicule, souvent appelé « pot ou ligne d’échappement », les nettoie autant que possible des substances nocives. De plus, il réduit le bruit généré par l’écoulement des gaz d’échappement.
Les coups de bélier qui se produisent lors de la combustion ressemblent à de petites explosions qui augmentent encore la température. Il est donc important qu’une ligne d’échappement soit fabriquée dans un matériau résistant à la chaleur, comme la tôle d’acier ou l’acier inoxydable. Voici les différents composants de la ligne d’échappement d’une voiture.
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Le chemin du moteur au catalyseur
Le système d’échappement se compose de différents éléments, à commencer par le collecteur d’échappement. Il se trouve directement sur le bloc moteur, où il recueille les gaz d’échappement extrêmement chauds et sous haute pression provenant des cylindres. Le collecteur conduit les gaz directement dans le tube.
Dans les moteurs à essence, les gaz d’échappement passent des deux tubes de la culotte dans le catalyseur (en abrégé : catalyse). Ce composant sert de filtre et élimine une grande partie des substances toxiques des gaz. Pour ce faire, les gaz d’échappement passent dans le catalyseur à travers un bloc de céramique spécialement revêtu et perméable.
Celui-ci veille à ce que les substances inoffensives comme l’azote et l’eau soient rejetées et à ce que la part d’hydrocarbures et d’oxydes d’azote nocifs pour la santé et l’environnement soit réduite dans les gaz d’échappement. De nombreux catalyseurs modernes ont également pour fonction de réduire les ondes sonores provenant du moteur.
Sur les véhicules diesel modernes, le catalyseur est suivi d’un filtre à particules. Sur les voitures plus anciennes, il n’est pas standard, mais peut être installé ultérieurement. Le filtre à particules a en principe la même fonction que le catalyseur.
Mais alors que le catalyseur ne fait que transformer les gaz nocifs en gaz inoffensifs, le filtre à particules retient les résidus les plus fins du processus de combustion. Il réduit ainsi les émissions de poussières fines nocives pour la santé. En filtrant les substances solides, le filtre peut toutefois se boucher avec le temps. Dans ce cas, un nettoyage ou un remplacement s’impose.
Du catalyseur au silencieux central et final
Les gaz d’échappement filtrés passent du catalyseur ou du filtre à particules dans le pré-silencieux ou le silencieux central. Les voitures modernes renoncent au pré-silencieux pour le système d’échappement, car le catalyseur réduit déjà une partie des ondes sonores du moteur.
Le silencieux central ressemble à un tonneau dans sa construction. Le tuyau d’échappement de la ligne d’échappement le traverse en modifiant sa section. L’espace entre le tuyau et la paroi extérieure du silencieux est rempli de matériaux isolants tels que des fibres de basalte ou de la laine d’acier. Sur les voitures plus anciennes, on utilise encore des fibres contenant de l’amiante. La structure spéciale du tube à l’intérieur du silencieux permet de ralentir le flux des gaz d’échappement et de réduire encore les vibrations provenant du moteur.
L’avant-dernière station des gaz d’échappement est le silencieux final. Selon le véhicule, il est partiellement visible et se compose de plusieurs chambres à l’intérieur. Cette pièce a pour fonction de réduire encore plus le bruit des ondes sonores provenant du moteur et donc de réduire les nuisances sonores des véhicules.
Les différentes chambres du silencieux final sont isolées vers l’extérieur et divisent le flux de gaz d’échappement en plusieurs flux individuels. Les ondes sonores associées aux flux de gaz d’échappement s’annulent mutuellement par effet d’interférence. Selon la forme et la section du silencieux final, il est possible d’influencer la sonorité du système d’échappement ainsi que la puissance du moteur.
Terminaison du tuyau d’échappement : le tuyau final
Le tuyau final, par lequel les gaz d’échappement du moteur sont évacués vers l’extérieur, constitue l’extrémité du système d’échappement. Selon le véhicule, il peut y avoir plusieurs sorties d’échappement (souvent deux ou quatre pour les voitures de sport). La longueur et le diamètre des sorties d’échappement varient. Les sorties de grand diamètre donnent un aspect plus sportif et sont souvent montées sur des véhicules à forte puissance.
La fonction des différentes pièces de la ligne d’échappement
Maintenant que nous avons exploré les différents composants de la ligne d’échappement, intéressons-nous à leur fonctionnement. Effectivement, chaque pièce joue un rôle crucial dans le processus d’évacuation des gaz d’échappement et l’optimisation des performances du moteur.
Le collecteur d’échappement est responsable de la collecte des gaz sortant de chaque cylindre pour les envoyer vers le tuyau catalytique. Le catalyseur a quant à lui pour mission de réduire la quantité de polluants émis par le moteur en transformant les particules nocives en molécules moins dangereuses avant qu’elles ne soient relâchées dans l’environnement.
Les silencieux ont aussi un rôle important : ils sont chargés d’atténuer le bruit produit par le moteur lorsqu’il tourne et sont souvent équipés d’un ou plusieurs tubes perforés qui permettent aux ondes sonores générées par les gaz d’échappement de se dissiper progressivement.
Le tuyau final permet aux gaz traités par toutes ces pièces successives d’être expulsés hors du véhicule, une étape cruciale pour protéger l’environnement et assurer un fonctionnement optimal du moteur.
Chaque élément est donc lié au suivant, formant ainsi un système global qui assure une bonne évacuation des gaz, tout en réduisant autant que possible les nuisances sonores et environnementales causées par leur expulsion.
Les avantages de l’utilisation d’une ligne d’échappement performante
Maintenant que nous avons vu comment fonctionne une ligne d’échappement, intéressons-nous aux avantages qu’elle peut offrir lorsqu’elle est performante. Effectivement, utiliser un système d’échappement adéquat permet non seulement de réduire les émissions polluantes, mais aussi d’améliorer considérablement les performances du moteur.
L’un des premiers avantages est la réduction des émissions polluantes. Les gaz d’échappement contiennent effectivement de nombreux composants nocifs pour l’environnement et pour notre santé : monoxyde de carbone, oxydes de soufre ou encore particules fines. Une ligne d’échappement bien conçue permettra donc de limiter ces rejets en transformant certaines molécules toxiques en composés inoffensifs.
Un autre avantage majeur concerne l’optimisation des performances du moteur. Un collecteur bien construit permettra notamment une meilleure aspiration des gaz brûlés par le moteur. Cela aura pour conséquence directe une amélioration notable dans la puissance délivrée ainsi qu’une augmentation du couple disponible à bas régime.
Il faut souligner que certains systèmes d’admission peuvent être équipés d’un dispositif baptisé ‘valve variable‘. Celui-ci modifie le diamètre interne du tuyau selon les besoins spécifiques rencontrés durant l’utilisation normale du véhicule. L’avantage étant que cela optimise encore davantage les flux et réduit au maximum leur résistance.
Il apparaît évident que l’utilisation d’une ligne d’échappement performante présente de nombreux avantages. Non seulement elle permet de limiter les rejets polluants, mais aussi de booster les performances du moteur dans un contexte économique et écologique favorable.
