Dispositif de collecteur d'échappement de voiture

L'efficacité de tout moteur à combustion interne ne dépend pas seulement du type de système d'alimentation en carburant et de la structure des cylindres à pistons. Le système d'échappement de la voiture joue un rôle important. Il est décrit en détail sur elle dans un autre avis... Regardons maintenant l'un de ses éléments - le collecteur d'échappement.

Qu'est-ce qu'un collecteur d'échappement

Un collecteur de moteur est une série de tuyaux qui sont connectés à un tuyau d'un côté, et de l'autre, sont fixés sur une barre commune (bride) et fixés sur la culasse. Côté culasse, le nombre de tuyaux est identique au nombre de cylindres moteur. Sur le côté opposé, un petit silencieux (résonateur) Ou catalyseursi c'est dans la voiture.

L'appareil collecteur rappelle collecteur d'admission... Dans de nombreuses modifications du moteur, une turbine est installée dans le système d'échappement, dont la roue est entraînée par le flux de gaz d'échappement. Ils font tourner l'arbre, de l'autre côté duquel la roue est également installée. Ce dispositif injecte de l'air frais dans le collecteur d'admission du moteur pour augmenter la puissance du moteur.

Habituellement, cette pièce est en fonte. La raison en est que cet élément est constamment à des températures extrêmement élevées. Les gaz d'échappement chauffent le collecteur d'échappement à 900 degrés ou plus. De plus, lors du démarrage d'un moteur froid, de la condensation se forme sur la paroi intérieure de l'ensemble du système d'échappement. Un processus similaire se produit lorsque le moteur est arrêté (surtout si le temps est humide et froid).

Plus le moteur est proche du moteur, plus l'eau s'évapore rapidement pendant que le moteur tourne, mais le contact constant du métal avec l'air accélère la réaction oxydative. Pour cette raison, si un analogue de fer est utilisé dans la voiture, il rouillera et brûlera rapidement. Il n'est pas possible de peindre cette pièce de rechange, car lorsqu'elle est chauffée à 1000 degrés, la couche de peinture brûle rapidement.

Dans les voitures modernes, une sonde à oxygène (sonde lambda) est installée dans le collecteur d'échappement (généralement près du catalyseur). Les détails de ce capteur sont décrits dans un autre article... En bref, il aide l'unité de commande électronique à contrôler la composition du mélange air-carburant.

En règle générale, cette partie du système d'échappement dure aussi longtemps que l'ensemble du véhicule. Puisqu'il ne s'agit que d'un tuyau, il n'y a rien à y casser. La seule chose qui tombe en panne est le capteur d'oxygène, la turbine et d'autres pièces liées au fonctionnement de l'échappement. Si nous parlons de l'araignée elle-même, avec le temps, en raison des particularités des conditions de fonctionnement, elle peut s'épuiser. Mais cela arrive rarement. Pour cette raison, les automobilistes doivent rarement s'occuper de la réparation ou du remplacement du collecteur d'échappement.

Le principe de fonctionnement du collecteur d'échappement

Le fonctionnement du collecteur d'échappement d'une voiture est très simple. Lorsque le conducteur démarre le moteur (qu'il soit ou non essence ou diesel unités), la combustion du mélange air-carburant se produit dans les cylindres. Sur le cycle de la libération mécanisme de distribution de gaz ouvre la soupape d'échappement (il peut y avoir une ou deux soupapes par cylindre, et dans certaines modifications ICE, il y en a même trois pour une meilleure ventilation de la cavité).

Lorsque le piston monte au point mort haut, il pousse tous les produits de combustion à travers l'orifice d'échappement résultant. Ensuite, le flux pénètre dans le tuyau avant. Pour empêcher l'échappement chaud de pénétrer dans la cavité au-dessus des soupapes adjacentes, un tuyau séparé est installé pour chaque cylindre.

Selon la conception, ce tuyau est connecté à une certaine distance avec le tuyau voisin, puis ils sont combinés dans un chemin commun devant le catalyseur. Grâce à un convertisseur catalytique (dans celui-ci, les substances nocives pour l'environnement sont neutralisées), l'échappement passe par les petits et principaux silencieux jusqu'au tuyau d'échappement.

Étant donné que cet élément peut modifier les caractéristiques de puissance du moteur dans une certaine mesure, les fabricants développent différents types d'araignées pour moteurs.

Lorsque les gaz d'échappement sont éliminés, une pulsation est générée dans le conduit d'échappement. Lors de la fabrication de cette pièce, les constructeurs essaient de la concevoir de manière à ce que ces oscillations soient aussi synchrones que possible avec le processus d'onde se produisant dans le collecteur d'admission (dans certaines voitures, à un certain mode de fonctionnement de l'unité, à la fois l'admission et les soupapes d'échappement s'ouvrent pendant une courte période pour une meilleure ventilation). Lorsqu'une partie des gaz d'échappement est brusquement poussée dans le conduit, cela crée une onde qui se réfléchit sur le catalyseur et crée un vide.

Cet effet atteint la soupape d'échappement presque en même temps que le piston correspondant effectue à nouveau la course d'échappement. Ce processus facilite l'élimination des gaz d'échappement, ce qui signifie que le moteur doit dépenser moins de couple pour surmonter la résistance. Cette conception du chemin permet de faciliter au maximum l'élimination des produits de combustion du carburant. Plus il y a de révolutions du moteur, plus ce processus sera efficace.

Cependant, dans le cas des systèmes d'échappement classiques, il y a un petit problème. Le fait est que lorsque les gaz d'échappement créent une onde, en raison des tuyaux courts, elle se reflète dans les chemins adjacents (ils sont dans un état calme). Pour cette raison, lorsque la soupape d'échappement d'un autre cylindre est ouverte, cette onde crée un obstacle pour la sortie d'échappement. Pour cette raison, le moteur utilise une partie du couple pour surmonter cette résistance et la puissance du moteur diminue.

A quoi sert le collecteur d'échappement?

Ainsi, comme vous pouvez le voir, le collecteur d'échappement de la voiture est directement impliqué dans l'élimination des gaz d'échappement. La conception de cet élément dépend du type de moteur et de la technique du fabricant, qu'il met en œuvre dans la fabrication du collecteur.

Indépendamment de la modification, cette partie comprendra:

• Réception des tuyaux. Chacun d'eux est conçu pour être fixé sur un cylindre spécifique. Souvent, pour faciliter l'installation, ils sont tous fixés sur une bande ou une bride commune. Les dimensions de ce module doivent correspondre exactement aux dimensions des trous et des rainures correspondants sur la culasse afin que l'échappement ne fuit pas à travers cet écart.
• Tuyau d'échappement. C'est la fin du collectionneur. Dans la plupart des voitures, tous les tuyaux convergent en un seul, qui est ensuite connecté à un résonateur ou un catalyseur. Cependant, il existe des modifications des systèmes d'échappement dans lesquels il y a deux tuyaux d'échappement séparés avec des silencieux individuels. Dans ce cas, un nombre apparié de tuyaux est connecté en un module, en référence à une ligne distincte.
• Joint d'étanchéité. Cette pièce est installée entre le carter de culasse et l'araignée (ainsi que sur la bride entre le tuyau de descente et l'araignée). Étant donné que cet élément est constamment exposé à des températures et des vibrations élevées, il doit être fait de matériaux durables. Ce joint empêche les gaz d'échappement de s'infiltrer dans le compartiment moteur. Étant donné que l'air frais pour l'intérieur de la voiture provient de cette partie, il est important pour la sécurité du conducteur et des passagers que cet élément soit de haute qualité. Bien sûr, si le joint se brise, vous l'entendrez immédiatement - de forts claquements apparaîtront en raison de la haute pression à l'intérieur du tube.

Types et types de collecteurs d'échappement

Voici les principaux types de collecteurs d'échappement:

1. Ensemble. Dans ce cas, la pièce sera solide et des canaux sont réalisés à l'intérieur, convergeant vers une chambre. Ces modifications sont faites de fonte à haute température. En termes de résistance aux changements de température importants (surtout en hiver, quand un boîtier froid chauffe de -10 ou moins, selon les régions, jusqu'à +1000 degrés Celsius en quelques secondes), ce métal n'a pas d'analogues. Cette conception est simple à fabriquer, mais elle ne conduit pas les gaz d'échappement aussi efficacement. Cela affecte négativement la purge des chambres du cylindre, grâce à laquelle une partie du couple est utilisée pour surmonter la résistance (les gaz sont éliminés par un petit trou, le vide dans le conduit d'échappement est donc d'une grande importance).
2. Tubulaire. Cette modification est utilisée sur les voitures modernes. Ils sont généralement en acier inoxydable et moins souvent en céramique. Cette modification a ses avantages. Ils permettent d'améliorer les caractéristiques de soufflage des cylindres grâce au vide généré dans le trajet dû aux processus ondulatoires. Puisque dans ce cas le piston n'a pas à surmonter la résistance à la course d'échappement, le vilebrequin tourne plus vite. Dans certains moteurs, grâce à cette amélioration, il est possible d'augmenter la puissance de l'unité de 10%. Sur les voitures conventionnelles, cette augmentation de puissance n'est pas toujours perceptible, ce réglage est donc utilisé sur les voitures de sport.

Le diamètre du tuyau joue un rôle important dans le collecteur d'échappement. Si une araignée de petit diamètre est installée sur la machine, l'atteinte du couple nominal est déplacée vers des révolutions faibles et moyennes. D'autre part, l'installation d'un collecteur avec des tuyaux de plus grand diamètre vous permet de retirer la puissance maximale du moteur à combustion interne à haute vitesse, mais à faible vitesse, la puissance de l'unité diminue.

Outre le diamètre des tuyaux, leur longueur et l'ordre de connexion avec les cylindres sont d'une grande importance. Par conséquent, parmi les éléments de réglage du système d'échappement, vous pouvez trouver des modèles dans lesquels les tuyaux sont tordus, comme s'ils étaient connectés à l'aveugle. Chaque moteur nécessite ses propres modifications de collecteur.

Une araignée 4-4 est souvent utilisée pour régler un moteur 1 cylindres standard. Dans ce cas, quatre buses sont immédiatement connectées en un seul tuyau, uniquement à la distance maximale possible. Cette modification est appelée courte. Une augmentation de la puissance du moteur n'est observée que si elle est forcée, puis à des vitesses supérieures à 6000 par minute.

De plus, parmi les options de réglage des voitures de sport, les soi-disant longues araignées sont utilisées. Ils ont généralement la formule du composé 4-2-1. Dans ce cas, les quatre tuyaux sont d'abord connectés par paires. Ces paires de tuyaux sont connectées en une seule à la distance maximale du moteur. Habituellement, les tuyaux sont pris par paire, connectés à des cylindres, qui ont la sortie parallèle maximale (par exemple, le premier et le quatrième, ainsi que le deuxième et le troisième). Cette modification fournit une augmentation de puissance dans une plage de régime beaucoup plus large, mais ce chiffre n'est pas si perceptible. Sur les modèles de voitures domestiques, cette augmentation n'est observée que dans la fourchette de 5 à 7 pour cent.

Si un système d'échappement à flux direct est installé dans la voiture, des tuyaux intermédiaires de section transversale accrue peuvent être utilisés pour faciliter la ventilation des cylindres et amortir le son. Souvent, dans la modification des longues araignées, un petit silencieux à faible résistance peut être utilisé. Certains modèles de collecteurs dans certaines zones découpent des soufflets (ondulations métalliques) dans les tuyaux. Ils amortissent les ondes de résonance qui entravent la libre circulation des gaz d'échappement. En revanche, les ondulations sont de courte durée.

De plus, parmi les longues araignées, il existe des modifications avec un type de connexion 4-2-2. Le principe est le même que dans la version précédente. Avant de décider d'une telle modernisation du système d'échappement, vous devez prendre en compte le fait que l'augmentation de puissance uniquement due à la suppression du catalyseur (de sorte que les tuyaux soient plus longs) donne un maximum de 5%. L'installation d'une araignée ajoutera environ deux pour cent aux performances du moteur.

Afin de moderniser le bloc d'alimentation de manière plus tangible, en plus de ces travaux, un certain nombre de certaines procédures doivent encore être effectuées, y compris le réglage de la puce (pour plus de détails sur ce que c'est, lisez séparément).

Ce qui affecte l'état du collecteur

Bien que le collecteur d'échappement ait souvent la même durée de vie que l'ensemble du véhicule, il peut également tomber en panne. Voici les pannes typiques associées au collecteur d'échappement:

• Le tuyau est grillé;
• De la corrosion s'est formée (s'applique aux modifications de l'acier);
• En raison de températures excessivement élevées et de défauts de fabrication, des scories peuvent se former à la surface du produit;
• Une fissure s'est formée dans le métal (lorsque le moteur a fonctionné à haute vitesse pendant une longue période et que de l'eau froide pénètre sur la surface du collecteur, par exemple, lors de la conduite dans une flaque d'eau à grande vitesse);
• Le métal s'est affaibli en raison des changements fréquents de température des parois de la pièce (lorsqu'il est chauffé, le métal se dilate et lorsqu'il est refroidi, il se contracte);
• De la condensation se forme sur les parois des tuyaux (surtout si la voiture part rarement, par exemple en hiver), ce qui accélère le processus d'oxydation du métal;
• Des dépôts de suie sont apparus sur la surface interne;
• Le joint du collecteur est grillé.

Ces dysfonctionnements peuvent être indiqués par les facteurs suivants:

• Le signal du moteur sur le tableau de bord s'est déclenché;
• Une forte odeur de gaz d'échappement est apparue dans la cabine ou sous le capot;
• Le moteur est instable (le régime flotte);
• Lorsque le moteur est démarré, des sons parasites se font entendre (leur force dépend du type de dommage, par exemple, si le tuyau est grillé, il sera très fort);
• Si la machine est équipée d'une turbine (la roue tourne en raison de la pression des gaz d'échappement), sa puissance diminue, ce qui affecte la dynamique de l'unité.

Certaines pannes de collecteur sont associées à des facteurs que l'automobiliste ne peut pas influencer, mais il peut faire certaines choses pour éviter d'endommager la pièce.

À des vitesses trop élevées, les produits de combustion ne sont pas capables de chauffer jusqu'à 600 degrés, comme en mode normal, mais deux fois plus fort. Si en mode normal, les tuyaux d'admission sont chauffés à environ 300 degrés, alors en mode maximum, cet indicateur double également. À partir d'une chaleur aussi forte, le collecteur peut même changer sa couleur en cramoisi.

Pour éviter une surchauffe de la pièce, le conducteur ne doit pas souvent amener l'appareil à la vitesse maximale. En outre, le régime de température est affecté par le réglage du système d'allumage (un UOZ incorrect peut provoquer la libération d'un VTS après combustion dans le conduit d'échappement, ce qui entraînera également un burn out des soupapes).

Un épuisement ou un enrichissement excessif du mélange est une autre raison pour laquelle les tuyaux d'admission surchauffent. Des diagnostics périodiques des dysfonctionnements de ces systèmes maintiendront le capteur en bon état aussi longtemps que possible.

Réparation de collecteur d'échappement

Habituellement, le collecteur d'échappement n'est pas réparé, mais remplacé par un neuf. S'il s'agit d'une modification de réglage et qu'il est grillé, certains répareront la zone endommagée. Cependant, en raison du fait que le métal est soumis à un traitement à haute température pendant le soudage, le joint peut rapidement rouiller ou brûler. De plus, le coût d'un tel travail est beaucoup plus élevé que l'installation d'une nouvelle pièce.

Si vous devez remplacer une pièce, ce travail doit être effectué dans le bon ordre.

Remplacement du collecteur d'échappement

Pour remplacer le collecteur par vos propres mains, vous avez besoin de:

1. Mettez le réseau de bord hors tension en débranchant la batterie (comment procéder en toute sécurité est décrit ici);
2. Égouttez l'antigel;
3. Démonter le bouclier thermique (un boîtier qui est installé sur de nombreuses voitures modernes), le récepteur du système d'injection (les moteurs à carburateur n'ont pas cet élément) et le filtre à air;
4. Dévissez les fixations de la bride du collecteur du tuyau d'admission;
5. Déboulonner le collecteur de la culasse. Cette procédure sera différente en fonction de la modification du bloc d'alimentation. Par exemple, sur les soupapes à 8 soupapes, le collecteur d'admission est d'abord retiré, puis l'échappement;
6. Retirez le joint et nettoyez la surface de la culasse de ses restes;
7. Si, pendant le processus de démontage, les broches ou les filetages dans les trous de montage sont endommagés, il est alors important de restaurer ces éléments;
8. Installez un nouveau joint;
9. Connecter un nouveau collecteur à la culasse (si un moteur à combustion interne 4 cylindres a 8 soupapes, alors le montage se déroule dans l'ordre inverse du démontage, c'est-à-dire d'abord le collecteur d'échappement puis le collecteur d'admission);
10. Serrez, mais ne serrez pas complètement les boulons et écrous de fixation sur les connexions avec la culasse;
11. Connectez le collecteur au tuyau avant ou au catalyseur, après avoir installé le joint nécessaire avant cela;
12. Serrer le support sur la culasse (cela se fait avec une clé dynamométrique, et le couple de serrage est indiqué dans la documentation technique de la voiture);
13. Serrez les fixations de la bride du tuyau en aval;
14. Versez de l'antigel neuf ou filtré;
15. Connectez la batterie.

Comme vous pouvez le voir, la procédure de remplacement d'une araignée elle-même est simple, mais lorsque vous effectuez le travail, vous devez faire attention à ne pas déchirer le filetage de la culasse (le goujon lui-même est facile à remplacer et à couper un nouveau filetage dans la culasse est beaucoup plus difficile). Pour cette raison, s'il n'y a pas d'expérience dans le travail avec une clé dynamométrique ou s'il n'y a pas du tout d'outil de ce type, le travail doit être confié à un spécialiste.

En conclusion, nous vous proposons de regarder un petit exemple de comment remplacer le collecteur d'échappement par une Renault Logan :

REMPLACEMENT (DEPOSE-REPOSE) DU COLLECTEUR D'ECHAPPEMENT SUR LE MOTEUR RENAULT 1,4 et 1,6 8 SOUPAPES K7J K7M

Questions et réponses

Comment fonctionne le collecteur d'admission? L'air est aspiré par un vide généré dans chaque cylindre. Le flux passe d'abord par le filtre à air puis par les tuyaux vers chaque cylindre.

Comment le collecteur d'échappement affecte-t-il les performances du moteur? Il y a une résonance là-dedans. La vanne se ferme brusquement et une partie des gaz est retenue dans le collecteur. Lors de la réouverture de la vanne, les gaz restants peuvent empêcher l'évacuation du flux suivant.

Comment faire la différence entre un collecteur d'admission et un collecteur d'échappement ? Le collecteur d'admission se connecte au tuyau du filtre à air. Le collecteur d'échappement est connecté au système d'échappement du véhicule.