Le système d’échappement d’un véhicule à deux rôles : il permet de diminuer le bruit produit par le gaz à extrêmement haute température, en provenance du moteur, mais aussi de diminuer leur niveau de pollution. C’est grâce à l’amélioration des technologies le concernant que nos véhicules peuvent être de moins en moins bruyants et polluants au fil des générations. Connaître son fonctionnement et ses composants est essentiel pour tout automobiliste, qu’il soit débutant ou expérimenté.
Les principaux composants du système d’échappement
Il s’agit d’un système complexe utilisant plusieurs pièces différentes. Voici les principales :
- Le collecteur : situé sur la ligne d’échappement, il a le rôle essentiel de permettre l’évacuation des gaz, qui sont provoqués par la combustion du mélange de carburant et d’air dans le moteur. Placé au niveau des soupapes, il collecte les gaz avant de les transmettre vers la chambre d’évacuation qui les transporte jusqu’au pot d’échappement.
- Le catalyseur : aussi nommé pot catalytique, son rôle est de diminuer la toxicité des gaz nocifs produits par le moteur, en les transformant en vapeur d’eau et en dioxyde de carbone. Même si ce dernier contribue à l’effet de serre, il est inoffensif pour la santé, contrairement au monoxyde de carbone.
- La sonde oxygène : elle permet de mesurer le taux de dioxygène d’un gaz, ce qui sert à mesurer la qualité des gaz de combustion rejetés par le véhicule.
- Le filtre à particules : également nommé FAP, c’est un système de filtration qui permet de retenir les particules fines, qui sont cancérigènes pour l’être humain. C’est donc un élément essentiel pour réduire la pollution de l’air.
- Le silencieux : il vient se placer à la fin de la ligne et sert à réduire le bruit produit par les gaz à haute température à l’aide de chambres de résonance Helmholtz.
Fonctionnement
Le processus de fonctionnement de l’échappement d’un véhicule commence à l’avant, vers l’arrière du bloc-moteur. Le collecteur, rattaché à la culasse, va réceptionner les gaz qui s’échappent du moteur. Il atténue ensuite le niveau sonore dû à la combustion et transporte la chaleur vers l’arrière, ce qui permet l’oxydation du monoxyde de carbone et des hydrocarbures non-consommés. Les gaz arrivent ensuite au niveau du catalyseur. Constitué d’une chambre en acier inoxydable, il fait passer les gaz dans une structure en nid d’abeille, généralement en céramique. L’intérieur des conduits est tapissée d’une couche de cristaux contenant de l’oxyde de cérium, de l’alumine et au minimum trois métaux précieux venant du groupe des platinoïdes. Le contact entre les gaz et les cristaux produit une réaction chimique qui transformera les gaz toxiques en gaz inoffensifs. Le catalyseur est efficace à haute température (400°), ce qui le rend beaucoup plus utile sur les longs trajets, où le moteur a eu le temps de chauffer, que sur les courts trajets.
Le filtre à particules nettoie en deux temps : tout d’abord la filtration. Les particules vont s’accumuler sur les parois du filtre, améliorant ainsi ses capacités et lui permettant de retenir 100 % des particules. Cependant, cette couche de suie finira par diminuer l’efficacité de l’échappement et il faut penser à nettoyer le filtre tous les milliers de kilomètres. C’est le deuxième temps du nettoyage : la régénération. La méthode la plus classique consiste à augmenter la température des gaz au niveau de l’entrée du filtre. Pour cela, une catalyse est requise. Sur de nombreux diesels récents, il est possible de contrôler avec finesse la quantité de carburant injecté, ce qui aide grandement à la régénération. D’autres méthodes sont utilisées, comme l’ajout d’un additif pour diminuer la température de combustion des suies et faciliter la régénération, ou encore avec l’ajout de métaux précieux disposés directement dans le pain de filtre.
Grâce à la surveillance de la sonde à oxygène, le bloc de commande électronique permettra de toujours maintenir un ratio air/carburant optimal pour le fonctionnement du véhicule. Ensuite, avec les chambres de résonance Helmholtz, le silencieux réduira au maximum les sons qui s’échapperont grâce à un système d’admission et d’aspiration périodique qui excitera la résonance de manière à optimiser la suppression du son.
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