Thèmes:
- Collecteur d'admission
- Pulsations d'air dans le collecteur d'admission
- Résonateur de Helmholtz
- Collecteur d'admission avec volets tourbillonnants
- Collecteur d'admission de longueur variable
- Vanne DISA
- Collecteur d'échappement
Inlaatspruitstuk :
Le collecteur d'admission est monté entre le tuyau d'admission du filtre à air et le moteur. Les tuyaux collecteurs sont montés directement sur la section d'admission du moteur, juste au niveau des soupapes d'admission. Dans les moteurs essence à injection indirecte, l'injecteur de carburant est également monté dans le collecteur d'admission. Cet injecteur pulvérise l'essence directement sur la soupape d'admission.
Un collecteur d'admission n'est pas qu'un simple ensemble de tuyaux. Sa forme et sa finition doivent offrir le moins de résistance possible à l’air entrant. Tous les cylindres doivent recevoir la même quantité d'air. Les tuyaux d'admission doivent donc être de la même longueur pour tous les cylindres. Le collecteur d'admission est généralement en plastique, car il est moins cher et moins sensible à l'échauffement dû aux températures élevées que, par exemple, le métal. L'air dans le collecteur d'admission doit rester aussi frais que possible.
Pulsations d'air dans le collecteur d'admission :
Lorsque la soupape d'admission est ouverte, l'air est aspiré à grande vitesse. Le débit d'air dans le collecteur d'admission est élevé. Lorsque la soupape d'admission se ferme, l'air non encore admis dans le cylindre entre en collision avec la soupape d'admission et provoque une augmentation de pression. Cette augmentation de pression provoque un mouvement de vague dans le collecteur d'admission, qui se déplace dans le sens inverse du flux d'air dans le collecteur d'admission. Lorsque la soupape d'admission s'ouvre au moment du retour de l'onde de pression, le remplissage du cylindre est maximal ; l'onde de pression garantit que de l'air supplémentaire pénètre dans la chambre de combustion. Cependant, ce n'est presque jamais le cas, car le régime moteur varie et donc la soupape d'admission ne s'ouvre presque jamais au moment optimal pour l'onde de pression. Avec un collecteur d'admission plus long, l'onde de pression mettra moins de temps à revenir à la soupape d'admission qu'avec un collecteur d'admission court. Pour cette raison, il est utile de pouvoir adapter la longueur du collecteur d'admission aux conditions de fonctionnement du moteur (voir le paragraphe « collecteur d'admission à longueur variable » ou l'utilisation d'un résonateur dit de Helmholtz.
Résonateur de Helmholtz :
Un résonateur de Helmholtz est une chambre de résonance qui reçoit les ondes de pression provoquées par la fermeture de la soupape d'admission. Le résonateur n'est rien de plus qu'une chambre à air fermée reliée au tuyau d'admission d'air entre le débitmètre massique d'air et le papillon des gaz. Un exemple de résonateur de Helmholtz est indiqué par une flèche rouge sur la figure.
Les ondes de pression qui pénètrent dans le résonateur sont réfléchies vers la soupape d'admission. Les ondes de pression favorisent le mouvement de l'air vers l'intérieur, de sorte qu'un niveau de remplissage plus élevé soit finalement atteint. Le résonateur garantit également que le bruit d'admission est atténué, rendant le moteur plus silencieux. Le moteur devient alors plus puissant et plus silencieux.
Collecteur d'admission avec volets tourbillonnants :
Dans les moteurs diesel, des collecteurs d'admission avec vannes à tourbillon sont parfois utilisés. Ces vannes assurent le tourbillonnement de l'air entrant. À basse vitesse, la vitesse de l'air peut être si faible (parce que le turbo n'a pas encore atteint sa vitesse) que le tourbillon d'air est insuffisant pour assurer un bon mélange avec le carburant diesel. La pression d'injection en est distincte. Si les soupapes ne fonctionnaient pas, le mélange avec le carburant, et donc aussi la combustion finale, ne serait pas optimal. Cela signifie que le moteur consomme plus de carburant, produit moins de puissance et émet de la suie.
Lorsque les vannes de turbulence doivent être activées, la ventouse est activée, permettant à la tige de commande de se déplacer de gauche à droite. En faisant glisser la tige de commande, les vannes peuvent être réglées dans la position souhaitée.
Collecteur d'admission de longueur variable :
Lors de la construction d'un moteur, la longueur des conduits d'admission du collecteur d'admission doit être prise en compte. La longueur des canaux d'admission détermine les impulsions de pression qui se produisent lors de l'ouverture et de la fermeture de la vanne d'admission (voir le paragraphe sur les impulsions d'air). Si ces conduits d'admission sont toujours longs, le moteur a un couple élevé à bas régime, mais la puissance de traction devient de moins en moins à haut régime. Et vice versa, si ceux-ci sont toujours trop courts, le moteur n'aura suffisamment de couple et de puissance qu'à un régime plus élevé. En utilisant un collecteur d'admission variable, la longueur est ajustée en fonction des conditions de conduite. Voici les 2 situations :
- Tube d'admission long : En déplaçant l'air sur une plus longue distance et en réduisant le diamètre du tube, l'air atteint une vitesse plus élevée. Ceci est très avantageux à haute vitesse avec une faible charge, ou à basse vitesse avec une charge élevée (plus de couple).
- Tuyau d'admission court : L'air parcourt désormais une distance plus courte et permet un meilleur remplissage du cylindre à basse vitesse avec une faible charge et à haute vitesse avec une charge élevée (plus de puissance).
Vanne DISA :
La valve DISA se trouve dans les collecteurs d'admission BMW. DISA signifie : Differenzierte SaugAnlage. La valve DISA garantit que le flux d'air peut être bloqué dans différentes parties du collecteur d'admission à certains régimes moteur. Cela divise le collecteur d'admission en deux parties. Vous trouverez ci-dessous une explication avec trois images.
À basse ou moyenne vitesse, la vanne DISA est fermée. Depuis le corps de papillon, l'air s'écoule directement vers le cylindre 1. En dirigeant l'air d'admission vers la soupape d'admission à travers une section du collecteur, une vitesse d'air plus élevée est créée. Cette vitesse d'air plus élevée fait tourbillonner l'air et un meilleur mélange avec le carburant injecté est possible.
Lorsque les soupapes d'admission du cylindre 1 se ferment, une onde de pression se crée. La soupape étant fermée, l'onde de pression devra parcourir un long chemin à travers les tubes de résonance pour s'écouler vers les soupapes d'admission du cylindre 5. L’onde de pression n’aura désormais plus d’influence sur le débit d’air aspiré à travers le cylindre 5.
À des régimes moteur plus élevés, la soupape DISA s'ouvre. La longueur d'admission étant désormais allongée, une puissance plus élevée est obtenue à des vitesses plus élevées.
L'air aspiré traverse les deux chambres de résonance. Le rebond de l'air après fermeture de la soupape d'admission du cylindre 1 assure la propulsion de l'air circulant vers le cylindre 5 ; le niveau de remplissage du cylindre 5 est ainsi augmenté.
Collecteur d'échappement:
Le collecteur d’échappement n’est pas non plus un simple ensemble de tuyaux. Plus les gaz d’échappement peuvent s’écouler rapidement, mieux c’est. Ce n’est pas seulement une question de résistance à l’écoulement. Après tout, l'ouverture et la fermeture des soupapes d'échappement doivent également être prises en compte.
Exemple : un quatre cylindres a un ordre d'allumage 1-2-4-3. Lorsque la soupape d'échappement du deuxième cylindre s'ouvre, celle du premier est encore ouverte. Comme la période d'échappement du cylindre 2 ne fait que commencer, le gaz s'écoule avec une pression plus élevée que dans le cas du cylindre 1.
Si le collecteur n'a pas la forme et le diamètre corrects, les gaz d'échappement auront des problèmes d'interférence. Les gaz d'échappement du cylindre 1 peuvent contrecarrer ceux du cylindre 2. Cependant, avec une construction appropriée, l'inverse se produit et les gaz du cylindre 1 aident à extraire les gaz d'échappement restants du cylindre 2. C'est particulièrement le cas d'un collecteur dit Spaghetti (dans l'image ci-dessous).
Certains moteurs essence et la plupart des moteurs diesel en ont un autre. turbo à gaz d'échappement monté sur le collecteur. Celui-ci est monté dans le collecteur le plus tôt possible après le virage, afin de ralentir le moins possible l'air sortant.
Le bruit infernal d’un moteur sans silencieux d’échappement est provoqué par les gaz d’échappement s’échappant sous une pression et une vitesse élevées, faisant vibrer l’air. Une silencieux devrait réduire cette pression et cette vitesse.
