système d'échappement

Un système d'échappement recueille les gaz chauds et à haute pression produits lors de la combustion dans les cylindres d'un moteur, les nettoie des composés nocifs, réduit le bruit et les achemine en toute sécurité vers l'atmosphère. Le processus commence dès l'ouverture d'une soupape d'échappement dans chaque cylindre ; les gaz s'écoulent dans un collecteur qui combine la sortie de tous les cylindres, puis passent par des composants en aval avant de s'échapper. Sans système d'échappement, un moteur ne peut pas fonctionner : la contre-pression du temps d'échappement est essentielle à la distribution et au balayage, et un bruit et des émissions incontrôlés rendraient le véhicule illégal à utiliser.

Le convertisseur catalytique est le dispositif antipollution essentiel du système. Il contient des métaux précieux, généralement du platine, du palladium et du rhodium, déposés sur un substrat en nid d'abeille céramique. Lorsque les gaz d'échappement le traversent, des réactions chimiques oxydent le monoxyde de carbone et les hydrocarbures imbrûlés en dioxyde de carbone et en eau, et réduisent les oxydes d'azote en azote et en oxygène. Cela se produit sans combustion, uniquement grâce à la chimie de surface des catalyseurs. L'efficacité du convertisseur est maximale lorsque le moteur tourne près du rapport air-carburant stœchiométrique, c'est pourquoi les moteurs modernes utilisent des capteurs d'oxygène pour ajuster le mélange en continu. Un convertisseur défectueux ne peut pas être réparé ; il doit être remplacé, et le vol de convertisseurs catalytiques est un problème majeur en raison de leur teneur en métaux et de la difficulté à vérifier la propriété.

Le silencieux atténue le bruit d'échappement grâce à une combinaison de chambres d'expansion, de tubes perforés et de matériaux insonorisants comme la laine d'acier ou la fibre de verre. Le bruit d'échappement du moteur est à large bande mais culmine autour de 100-150 Hz pour les moteurs à essence typiques ; les chambres du silencieux sont réglées pour créer une interférence destructive dans cette plage. Des silencieux mal conçus créent une contre-pression excessive, ce qui réduit la puissance du moteur ; les bonnes conceptions atteignent une réduction du bruit de 20-35 décibels tout en maintenant la chute de pression en dessous de 10 cm de colonne d'eau à pleine charge. Certains échappements de performance utilisent une conception à flux inversé ou à absorption turbulente plutôt qu'un pot d'échappement traditionnel.

Variantes et modes de défaillance

Les systèmes d'échappement varient selon le type de moteur. Les moteurs diesel produisent plus de suie et d'oxydes d'azote que les moteurs à essence, de sorte que leur post-traitement est plus complexe : les filtres à particules diesel piègent les cendres, et la réduction catalytique sélective utilise de l'urée injectée pour réduire davantage les oxydes d'azote. Les moteurs turbocompressés et suralimentés utilisent souvent une conception d'échappement « turbo-back » avec la turbine directement dans le flux d'échappement. Les collecteurs des moteurs haute performance peuvent être revêtus de céramique pour réduire la chaleur sous le capot et minimiser la perte de puissance due au transfert de chaleur vers le liquide de refroidissement.

Les pannes d'échappement courantes comprennent la corrosion, en particulier dans les véhicules conduits dans des conditions de routes salées ; la fissuration thermique des collecteurs due aux cycles thermiques ; les bosses et perforations du silencieux dues aux débris routiers ; et la défaillance du capteur d'oxygène, ce qui empêche l'unité de commande moteur de maintenir le bon mélange de carburant. Les fuites aux joints de culasse provoquent un bruit de bourdonnement et un contournement des émissions. L'empoisonnement du convertisseur catalytique peut se produire si du mastic silicone pénètre dans la chambre de combustion, recouvrant le catalyseur et bloquant le flux de gaz. Dans certaines régions, le retrait ou la neutralisation des convertisseurs catalytiques est illégal même s'il s'agit d'un travail mécanique simple ; la conformité est vérifiée par des tests d'émissions.