Voici comment les systèmes d'échappement performants augmentent la puissance du moteur

Un système d'échappement de performance bien conçu peut augmenter la puissance du moteur jusqu'à environ trois pour cent.

Après un jeu de roues flashy, il n'y a probablement rien que les réducteurs souhaitant personnaliser leurs manèges aiment plus que le rugissement rauque d'un système d'échappement performant. Non seulement la note d'échappement ajoute du caractère à la voiture, mais jouer avec quelque chose qui promet de libérer la puissance cachée du moteur est presque mystique.

Cependant, la conception des gaz d'échappement est une science plus dynamique que l'assemblage de quelques tuyaux et l'ajout de silencieux bruyants et d'embouts d'échappement sophistiqués.

Autrefois, un système d'échappement de performance était communément appelé un échappement "à écoulement libre", certains tuners estimant que les meilleurs systèmes étaient ceux qui ne restreignaient pas le débit des gaz d'échappement. Nous savons maintenant que cela ne joue qu'un petit rôle dans le déblocage de la puissance dans la plupart desmoteurs.

Les tuyaux collecteurs de longueur ajustée, souvent avec un routage tortueux, qui récupèrent en fait les gaz d'échappement de la chambre de combustion sont les systèmes d'échappement les plus performants, pour les moteurs à aspiration naturelle. Les moteurs turbocompressés ont leur propre ensemble de règles.

Le réglage d'un système d'échappement pour une application donnée est un défi au cas par cas. La cylindrée, la taille de la soupape d'échappement, le système d'induction, le profil de came, la conception de l'orifice d'échappement et la plage de régime sont tous des facteurs pour décider de la forme que doit prendre le système d'échappement. Les règles générales sont faciles à comprendre, mais c'est en les appliquant correctement que les choses se compliquent.

Avec le moteur en marche, des "ondes" haute et basse pression sont manipulées pour extraire les gaz brûlés de la chambre de combustion. Pour aider à atteindre l'équilibre de pression le plus avantageux entre l'admission et l'échappement, un ensemble de collecteurs correctement conçu exploitera deux mécanismes de balayage différents : le balayage inertiel et le balayage des vagues.

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Le balayage inertiel est créé par l'inertie des gaz chassés de la chambre de combustion dans le tube primaire du collecteur lorsque la soupape d'échappement s'ouvre.

Selon les spécialistes de l'échappement de performance Hooker Headers, la vitesse optimale des gaz d'échappement pour la meilleure puissance délivrée est d'environ 300 pieds par seconde, de sorte que si un moteur a un tube primaire de 36 pouces, il faudrait 1/100 de seconde pour que l'échappement « impulsion » passe à travers le tube.

Même avec la soupape d'échappement fermée, le gaz, en raison de son inertie, continue de descendre dans le tube d'échappement à 300 pieds par seconde. Cependant, à mesure que le gaz de refroidissement perd de l'énergie, la vitesse commence également à diminuer. Cela fait partie de la logique de placer le turbocompresseur aussi près que possible de la soupape d'échappement dans les moteurs à induction forcée - comme on peut le voir dans les différents moteurs "Hot-V" qui font leur apparition.

Derrière cette impulsion haute pression se trouve une zone de basse pression qui continue de se dilater à mesure que le gaz s'éloigne de la vanne. Une fois que la dernière de cette impulsion de gaz d'échappement atteint l'extrémité du tube primaire, tous les gaz usés dans ce collecteur particulier seront à la même basse pression.

Le constructeur de moteurs de course, Reher-Morrison Racing Engines, conçoit ses systèmes axés sur les performances en se basant sur la relation entre le diamètre du tube collecteur primaire et la vitesse des gaz d'échappement.

La clé pour cela est de sélectionner un diamètre de tube qui équilibre les performances d'écoulement libre des tubes de grand diamètre avec le balayage supérieur des petits collecteurs à grande vitesse. Les diamètres optimaux vont normalement de 1-3/4 pouces à 1-7/8 pouces pour les moteurs plus petits et peu performants jusqu'à des tubes de 2-3/8 pouces pour les moteurs à grande cylindrée et haute puissance.

De plus, en faisant varier la longueur du collecteur, il est possible de manipuler le temps nécessaire à la zone de basse pression derrière l'onde pour atteindre le collecteur du collecteur, ce qui est à la base du "réglage" des tubes collecteurs.

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Contrairement au balayage inertiel, le balayage ondulatoire ne dépend pas du mouvement physique des gaz d'échappement. Au lieu de cela, il s'appuie sur la pression de l'onde (sonore) créée par l'ouverture et la fermeture de la soupape d'échappement.

Lors de l'ouverture, une onde de pression commence à s'éloigner de la vanne à une vitesse supérieure à 18 500 pouces par seconde - plus rapide que la vitesse du son, qui au niveau de la mer est d'environ 13 397 pouces/sec

Suivant la même théorie qui régit le mouvement des ondes sonores dans un tuyau d'orgue, lorsque l'onde sonore arrive à l'extrémité du tube primaire, une onde de choc négative est générée, qui est réfléchie vers l'orifice d'échappement. En réglant la longueur du collecteur de sorte que cette onde de pression négative arrive pendant que la soupape est ouverte, les gaz usés seront évacués de la chambre de combustion.

Si cette zone de basse pression se déverse dans un autre tube primaire d'un cylindre où la soupape d'échappement commence tout juste à s'ouvrir, cette zone de basse pression aidera à extraire les gaz d'échappement de ce cylindre. Ici, le moteur à combustion interne gagnera un avantage, car il reste moins de gaz d'échappement résiduels dans la chambre de combustion, ce qui peut encrasser la charge entrante de carburant et d'air frais.

Cette longueur d'accord est propre à une fréquence donnée directement régie par le régime moteur. En conséquence, un en-tête réglé n'augmentera les performances du moteur que sur une plage de régime relativement étroite, éventuellement sur deux bandes de vitesse différentes, et comme dans un tuyau d'orgue, plus la vitesse/fréquence est élevée, plus le tuyau est court. La plupart des moteurs de course fonctionnent mieux avec des tubes primaires entre 28 et 30 pouces de long.

Dans le monde mystique du réglage du moteur où les améliorations sont souvent mesurées en chiffres, l'augmentation de deux à trois pour cent de la puissance du moteur qu'un système d'échappement de performance déverrouille généralement ne peut être ignorée.

En tant qu'ingénieur avec plus de 40 ans d'expérience dans l'industrie automobile, Peter Els se résume en une phrase : "Ingénieur automobile de profession, réducteur par choix." Travaillant depuis son domicile sur la côte est de l'Afrique du Sud, Peter passe la plupart de son temps à analyser et à écrire sur les voitures et les technologies passionnantes qui façonnent l'avenir de la mobilité. Il partage ses découvertes, ses opinions et son expérience dans plusieurs publications en ligne, notamment une chronique mensuelle sur le portail très respecté Automotive IQ, des articles sur FutureCar, Robotics Business Review et des critiques de produits sur le Car Fix Book. Lorsqu'il n'écrit pas sur les voitures, Peter est un fervent adepte du sport automobile. Ayant piloté des motos pendant 10 ans, il aime toujours le temps sur piste - bien que maintenant, sur quatre roues plutôt que deux.