Système d'échappement : pièces et montage

Avec ces informations, vous saurez ce qui fait partie d'un système d'échappement et comment les pièces s'assemblent. Que ce soit pour une voiture d'origine, une voiture modifiée ou une voiture de course. Speeding a construit et aidé à concevoir des systèmes d'échappement pour des voitures de route et des voitures de course gagnantes pendant plus de 10 ans avec d'excellents résultats, et maintenant c'est à votre tour d'apprendre comment faire de la meilleure façon.

Nous passerons en revue toutes les pièces afin que vous puissiez vous sentir à l'aise avec vos choix et comment les assembler pour qu'elles fonctionnent ensemble de manière optimale.

De manière générale, on peut dire qu'un système d'échappement conduit les gaz d'échappement du moteur loin de la carrosserie de la voiture. En chemin, un catalyseur purifie les gaz d'échappement et un silencieux veille à maintenir le niveau sonore bas.

Les différentes parties du système d'échappement :

1. Collecteur / Headers
2. Turbo
3. Downpipe (Tube d'échappement avant)
4. Flexible
5. Convertisseur catalytique
6. Silencieux
7. Raccords d'échappement / V-band
8. Pièces de tuyauterie
9. Cellfix
10. Sonde lambda
11. Détails de montage
12. Enveloppe d'échappement / Protection thermique

Collecteur / Headers

Un collecteur d'échappement collecte les gaz d'échappement de tous les cylindres vers un tuyau d'échappement ou vers un turbo. S'il s'agit d'un moteur en V, il peut être utilisé avec deux tuyaux d'échappement tout au long du trajet, un pour chaque rangée de cylindres.

À l'origine, les collecteurs sont coulés et très compacts avec des angles vifs. Cela est rentable et facile à entretenir, mais pas idéal d'un point de vue performance. Si la voiture doit être modifiée, vous voudrez souvent un autre design du collecteur sans angles vifs. C'est là que les pièces d'origine et du marché secondaire se distinguent.

On parle de collecteurs extracteurs lorsque tous les tuyaux sont de la même longueur et ont de douces courbes. Cela prend beaucoup de place dans le compartiment moteur mais permet un débit d'échappement élevé. Ce type de collecteur est utilisé lors d'une préparation plus poussée du moteur.

Turbo

Le turbo fait partie du système d'échappement, plus précisément de la turbine et des connexions du boîtier d'échappement (boîtier de turbine) où passent les gaz d'échappement. À l'origine, le boîtier de turbine peut même être intégré au collecteur d'échappement en une seule pièce. Sur le marché de l'après-vente, ces pièces sont généralement boulonnées ensemble comme des pièces séparées.

La capacité d'un boîtier de turbine / boîtier d'échappement dépend de la quantité de gaz d'échappement qui passe et de l'espace disponible pour ces gaz. S'il y a plus de gaz d'échappement que d'espace, le boîtier d'échappement agira comme une restriction à des régimes élevés lorsqu'il y a un fort débit d'échappement.

Downpipe (Tube d'échappement avant)

Le tuyau d'échappement avant monté directement après le turbo ou le collecteur d'échappement s'appelle downpipe. Sur ce tuyau, on trouve généralement également le catalyseur, le flexible et la sonde lambda. Cette pièce peut avoir un diamètre plus grand que le reste du système d'échappement, car les gaz d'échappement sont les plus chauds près du moteur, et les gaz chauds prennent plus de place que les gaz froids. Pour obtenir un bon flux et plus de puissance / moins de contre-pression, le downpipe peut donc avoir un diamètre plus grand pour un meilleur débit. Plus loin dans le système d'échappement, les gaz d'échappement se refroidissent et le diamètre du tuyau d'échappement peut se réduire.

Flexible

Le flexible est monté pour compenser les mouvements. C'est pourquoi il peut également être appelé compensateur dans certains contextes. Le downpipe est monté sur le turbo / collecteur d'échappement à une extrémité. L'autre extrémité est fixée au moteur, puis vient le flexible qui se connecte au reste du système d'échappement. De cette manière, le downpipe est monté rigide sur le moteur, et les mouvements entre le moteur et la carrosserie / le reste du système d'échappement (catback) sont absorbés par le flexible.

Les deux variantes les plus courantes de flexibles sont une membrane plissée et un ressort en métal.

La membrane plissée n'est pas lisse à l'intérieur comme le ressort en acier, mais elle supporte plutôt de plus grandes forces, ce qui en fait le choix sur le marché de l'après-vente. Donc, même si le ressort en acier avec son intérieur lisse offre un meilleur débit, la membrane plissée est utilisée dans les systèmes d'échappement de performance. Les deux peuvent absorber les mouvements tout aussi bien et sont renforcés par une tresse en acier extérieure qui maintient la structure.

Un flexible, quel que soit le modèle, doit être monté de manière à ne pas être sollicité au repos. Il ne doit donc y avoir aucune contrainte lorsqu'une voiture est immobile. Si le flexible est déjà courbé au repos, il se cassera rapidement lorsque des mouvements supplémentaires se produiront.

Convertisseur catalytique

Un catalyseur a pour fonction de purifier les gaz d'échappement du moteur (épuration catalytique des gaz d'échappement). Pour que le catalyseur fonctionne, la température doit atteindre au moins 5 à 600 degrés. C'est pourquoi un catalyseur ne doit pas être placé trop loin du moteur.

Il existe plusieurs types de catalyseurs, dont la conception extérieure et le contenu varient.

À l'origine, le catalyseur est intégré au reste du système d'échappement. Sur le marché de l'après-vente, il est souvent fixé avec des colliers pour pouvoir être facilement démonté pour inspection, car c'est une pièce d'entretien. Un catalyseur de rechange a des raccords soudés ou des raccords pouvant être fixés à un tuyau existant à l'aide de colliers.

Le contenu est en métal ou en céramique, la version métallique étant la plus courante sur le marché de l'après-vente pour les performances. Le contenu est également mesuré en densité ou en cellules par pouce, où les valeurs les plus courantes sont 100, 200 et 300 cellules par pouce. Plus il y a de cellules par pouce, meilleure est l'efficacité d'élimination, mais moins bon est le débit. Ainsi, un catalyseur de 100 cellules a le meilleur débit mais purifie moins bien que les autres types. Cependant, un catalyseur avec 100 cellules par pouce peut passer un contrôle technique sans problème si le reste du matériel et des logiciels du moteur est en ordre.

Plus de trous (300 cellules) offrent une meilleure purification mais un débit moins bon et plus de contre-pression.
Moins de trous (100 cellules) offrent une purification moins bonne mais un meilleur débit et moins de contre-pression, ce qui est courant dans les voitures plus puissantes.

Différence entre un catalyseur de course et un catalyseur de sport ?
La différence entre les deux est le nombre de cellules. Un catalyseur de 100 cellules est souvent appelé catalyseur de course, mais la manière dont le reste est classé est individuelle. Il est plus facile de parler en termes de cellules par pouce pour éviter les malentendus.

Catalyseur de course = 100 cellules
Catalyseur de sport = 200 et 300 cellules

Quelle taille de catalyseur ?
La taille du catalyseur nécessaire dépend de la taille des raccords et du débit à travers le cœur du catalyseur lui-même. Il n'est pas toujours évident de savoir lequel choisir sans voir ce qui a fonctionné pour d'autres ou essayer par essais. Il créera souvent une contre-pression dans le système d'échappement, ce qui entraînera plus de chaleur.

Tout comme le boîtier d'échappement du turbo, il est impossible de dire combien de puissance un catalyseur particulier peut supporter. Cela dépend entièrement de plusieurs facteurs différents. Voici quelques-uns qui ne concernent que le système d'échappement :

• Combien de gaz d'échappement doivent passer (y compris le volume du moteur, la suralimentation et le régime moteur)
• Combien de cellules par pouce
• Le diamètre et la longueur du catalyseur.
• Le diamètre, la longueur, le nombre de coudes et le type de coudes du reste du système d'échappement.

Silencieux

Le silencieux atténue le bruit et la résonance et existe en différentes variantes tant en ce qui concerne l'apparence que le montage et le contenu.

Il existe de nombreuses variantes, mais toutes ont toujours au moins une entrée et une sortie. Celles-ci sont montées avec des colliers ou soudées au reste du système d'échappement.

Comme le tuyau qui conduit les gaz d'échappement à travers le silencieux est perforé (a des trous), le son peut passer dans le silencieux et atténuer le bruit.

Ce qui contribue à l'atténuation du son dans un silencieux :

• Forme du corps du silencieux
  Si le corps du silencieux est grand, le bruit est mieux atténué que par un petit silencieux. Cela permet d'avoir plus de matériau d'atténuation. La forme du silencieux peut également réduire le niveau sonore. Un grand corps d'atténuation permet une meilleure atténuation du bruit même s'il est de type full flow.
• Matériau d'atténuation
  C'est ce qui réduit le bruit et il existe de nombreuses théories sur la manière dont un silencieux doit être enroulé. Dense ou lâche, type de matériau d'atténuation, et s'il doit être sectionné en compartiments avec ou sans laine à intervalles réguliers. Cela n'affecte pas la puissance du moteur.
• Nombre et taille des trous dans le tuyau perforé.
  Le nombre de trous et la taille des trous dans le tuyau perforé affectent peu la puissance du moteur, mais le niveau sonore beaucoup plus. De cette manière, vous pouvez avoir un silencieux full flow avec une bonne atténuation sans perte de puissance.
• Full flow ou non
  Un silencieux full flow a un tuyau perforé droit qui permet le débit maximal à travers le silencieux, ce qui signifie également moins d'atténuation du bruit qu'un silencieux OEM classique où les gaz d'échappement doivent passer de biais / en zigzag à travers le silencieux, ce qui capte / atténue la plupart du bruit.

Raccords d'échappement / V-band

Un système d'échappement est souvent très long et doit être divisé à au moins un endroit pour pouvoir être manipulé. C'est pourquoi on utilise des raccords appelés raccords d'échappement ou brides d'échappement. Ce sont des plaques en acier qui sont soudées aux tuyaux d'échappement et boulonnées ensemble avec un joint entre elles.

De plus en plus, des raccords en V-band sont utilisés. Ce sont deux brides rondes en acier qui sont serrées ensemble à l'aide d'un collier ressemblant à un collier de tuyau avec des bords.

Pièces de tuyauterie

L'ensemble du système d'échappement est composé de pièces de tuyauterie et d'autres accessoires tels que le catalyseur, les brides d'échappement, les silencieux, les flexibles, etc. Les pièces de tuyauterie d'origine sont cintrées dans des machines pour s'adapter parfaitement aux formes de la voiture. Sur le marché de l'après-vente, ces pièces sont disponibles pré-cintrées à 30, 45, 60, 90 et 180 degrés et s'assemblent comme des pièces de LEGO avec des colliers d'échappement.

Différents matériaux pour les pièces de tuyauterie sont disponibles, mais aussi différentes dimensions selon l'endroit où les pièces doivent être utilisées dans le système d'échappement. Cela vous permet, en tant que constructeur, d'obtenir un système d'échappement selon vos souhaits.

Cellfix

Le Cellfix lambda delete est un adaptateur qui freine le flux d'échappement vers la sonde lambda. Cet adaptateur se fixe entre le tuyau d'échappement et la sonde lambda, ce qui freine le flux d'échappement.

L'adaptateur Cellfix lambda delete est utilisé lorsque vous avez, par exemple, installé un catalyseur de course sur une voiture récente et que vous obtenez des codes d'erreur liés à l'épuration des gaz d'échappement. Lorsque cet adaptateur est vissé dans la sortie lambda entre le système d'échappement et la sonde lambda, le code d'erreur dû à un flux trop élevé disparaît. Le standard est M18x1,5 sur le Cellfix, donc il s'adapte à toutes les sorties lambda courantes.

Domaines d'application du Cellfix :

• Solution pour le code d'erreur P0420 avec catalyseur de course / sport
• Déplacement de la sonde lambda située directement après le turbo
• Déplacement de la sonde lambda en cas de température d'échappement extrême

Sonde lambda

Une sonde lambda mesure le mélange air/carburant dans le système d'échappement afin que le contrôle moteur de la voiture (ECU) sache combien de carburant doit être injecté. Une sonde lambda est située devant le catalyseur et aide l'ECU avec le mélange de carburant (sonde de régulation). L'autre sonde lambda est située derrière le catalyseur et indique le fonctionnement (sonde de diagnostic).

Sur le marché de l'après-vente / performance, seule une sonde de régulation est utilisée devant le catalyseur, car les intervalles de service sont rapprochés et le catalyseur est inspecté visuellement. La contre-pression dans le collecteur / après le turbo peut également être mesurée et indique si un catalyseur commence à se boucher.

Détails de montage

En plus des tuyaux d'échappement et des différentes pièces du système d'échappement qui ont chacune leur fonction, il y a également des éléments de suspension et de montage dans un système d'échappement. Des crochets sont montés dans la carrosserie de la voiture et sur le système d'échappement. Grâce à ces crochets, le système d'échappement peut être suspendu à l'aide de supports en caoutchouc d'échappement. Ces derniers permettent un certain mouvement dans le système pour éviter un montage rigide. Cela permet d'éviter des fissures lorsque la carrosserie et le système d'échappement souhaitent bouger. Le caoutchouc d'échappement fonctionne donc comme un lien entre le crochet sur le tuyau d'échappement et le crochet sur le système d'échappement.

Les points de montage d'origine dans la carrosserie sont souvent très bons et peuvent servir d'inspiration lors d'une nouvelle construction.

Des supports en caoutchouc d'échappement de performance sont disponibles pour maintenir le système d'échappement en place davantage.

Enveloppe d'échappement / Protection thermique

Enveloppe d'échappement, capot turbo et matelas de protection thermique sont quelques-unes des pièces utilisées pour maintenir la température du système d'échappement basse. Surtout, c'est la partie du système d'échappement située dans le compartiment moteur que vous souhaitez protéger contre la chaleur. Cela est dû au fait que le moteur lui-même dégage de la chaleur, et vous ne voulez pas ajouter plus de chaleur par rayonnement dans le compartiment moteur à partir du système d'échappement.

Contre-pression dans le système d'échappement

Dans un moteur turbo, il existe plus ou moins de contre-pression dans le système d'échappement. Cette contre-pression empêche la turbine de tourner librement et ralentit ainsi la montée en régime du turbo. La contre-pression sera présente dans un système d'échappement, mais il est important de la maintenir aussi basse que possible sur un moteur turbo.

La contre-pression au ralenti a un impact considérable sur la façon dont un turbo monte en régime. C'est pourquoi il y a un compromis concernant la taille du système d'échappement que l'on souhaite avoir.

• Un diamètre plus petit des tuyaux d'échappement laisse passer moins de bruit mais génère plus de contre-pression.
• Un diamètre plus grand des tuyaux d'échappement laisse passer plus de bruit mais génère moins de contre-pression.

Pour réduire la contre-pression dans le système d'échappement, vous devez éviter les coudes serrés (coudes courts) dans le système d'échappement. Le retour de la wastegate dans le système d'échappement affecte également le flux / la turbulence et, par conséquent, la contre-pression.

Le son est également influencé par différents facteurs tels que le nombre et la taille des silencieux.