Dans le monde de la mécanique, le pot d’échappement fait partie des éléments constituant un véhicule pourvu d’un moteur à explosion. Celui-ci est composé de tubes collectant les gaz d’échappement et est prolongé par un système d’évacuation multifonctionnel. Sa principale fonction est de permettre au véhicule d’évacuer tous les gaz de combustion du moteur vers l’extérieur tout en atténuant le bruit de l’échappement et en amortissant les ondes sonores grâce à des silencieux. Dans le but de réduire les émissions de certains polluants, le pot d’échappement peut être doté d’un filtre à particules (FAP) ou d’un catalyseur. Il faut savoir que le moteur d’un véhicule peut être relié à plusieurs pots d’échappement, que ce soit pour l’esthétique ou pour améliorer encore plus la réduction des émissions nocives et de la consommation de carburant.
Pour éviter au moteur de prendre feu puis d’exploser, les ingénieurs en mécanique ont décidé de concevoir un système d’évacuation des gaz de combustion. Ces gaz brûlés peuvent être très dangereux étant donné qu’ils sont susceptibles de provoquer un dysfonctionnement du moteur et de ce fait engendrer des explosions. Gare aux personnes à proximité et à l’intérieur du véhicule. Pour que le moteur puisse rejeter convenablement et en toute sécurité tous ces gaz, une ligne d’échappement débouchant usuellement à l’arrière des véhicules et en hauteur sur les motorisations fixes a été mise en place. Hormis cette fonction, le pot d’échappement permet aussi de diminuer le bruit et la pollution grâce au silencieux, au pot catalytique (catalyseur) et au filtre à particules pour certains types de véhicules très polluants. Ce qu’il faut comprendre, c’est que le bruit en échappement libre est insupportable pour l’oreille humaine. L’intérêt de cet élément indispensable à la bonne marche des véhicules ne s’arrête pas là puisque celui-ci participe également au fonctionnement du moteur. S’il est trop libre, le moteur augmente sa puissance ce qui occasionne un meilleur vidage du cylindre après chaque explosion, mais fera davantage chauffer le moteur tout en augmentant la consommation de carburant. Dans le cas contraire, s’il est trop étouffé, le moteur manquera de puissance. Dans le cas des véhicules avec moteur à deux temps, leur pot d’échappement, qui est un pot de détente propre à leur catégorie, permettra de perfectionner l’extraction et la compression des gaz d’échappement.
Principalement, l’échappement est constitué d’un collecteur, d’un tuyau d’échappement et de silencieux (avant, central et arrière). Comment indiqué précédemment, d’autres éléments additionnels se sont greffés à cette architecture dans le but de réduire la consommation en carburant ainsi que les émissions nocives. Ces éléments sont le pot catalytique ou catalyseur, le filtre à particules et la sonde lambda.
Également connut sous l’appellation pot d’oxydation ou catalyseur, le pot analytique a été mis en place dans l’objectif de réduire la nocivité des gaz d’échappement. S’il n’était pas obligatoire il y a 40 ans, il l’est depuis le 1er janvier 1993 pour les véhicules carburant à l’essence et depuis le 1er janvier 1997 pour les véhicules diesel. Il faut savoir que ces deux types de véhicules ne sont pas équipés du même pot catalytique. En effet, les véhicules à essence utilisent un catalyseur à trois voies tandis que les véhicules diesel sont équipés d’un pot catalytique à deux voies. Il n’empêche, ces éléments ont le même principe de fonctionnement puisqu’ils accentuent les réactions chimiques afin de permettre l’élimination d’une plus grande quantité d’éléments toxiques en les transformant en gaz inoffensifs et en eau. Depuis que les pots catalysés ont été mis en place, cela a permis de réduire les émissions du monoxyde de carbone, des oxydes d’azote et des hydrocarbures imbrûlés. Ces 3 polluants sont très toxiques, que ce soit pour les êtres vivants ou la couche d’ozone.
Cet élément du pot d’échappement se situe juste après le catalyseur. Portant également le nom de filtre anti-poussières, celui-ci a pour objectif de filtrer les particules, principalement le carbone, émis par les moteurs diesels. C’est le constructeur français PSA Peugeot Citroën qui a mis en place ce système de filtration dans le but de faire baisser la pollution générée par ses véhicules diesel. L’obligation est devenue de rigueur en 2011 pour tout véhicule utilisant un moteur diesel pour répondre aux normes européennes en matière d’émission de gaz. Ce filtre a été donc conçu dans le but de retenir une quantité importante de particules nocives.À la différence du catalyseur, qui réalise des transformations chimiques sur les gaz d’échappement pour les rendre moins toxiques et polluants, le filtre à particules ne fait que récolter les particules transformées par le pot catalytique. Ces deux éléments sont alors complémentaires pour assurer une réduction des émissions de gaz toxiques.
En 1976, le constructeur suédois Volvo met au point une technologie permettant de mesurer le taux de dioxygène d’un gaz qu’il a transformé en équipement pour ses véhicules, la sonde lambda. Souhaitant en faire profiter à tout un chacun, il abandonne alors ses droits de brevet.Aujourd’hui, la majorité des véhicules est équipée d’une sonde lambda, qui offre la possibilité de profiter d’un dosage optimal du mélange de l’air avec le carburant en éliminant plus efficacement les résidus les plus nocifs après avoir amélioré le fonctionnement du pot catalytique. Une sonde lambda est habituellement placée entre le collecteur d’échappement et le catalyseur. Pour entrer dans les détails concernant son fonctionnement, elle réalise des mesures sur la teneur en oxygène des gaz brûlés issus de la combustion donnant la possibilité au calculateur d’injection de calculer la proportion idéale du mélange air-carburant pour que le moteur soit efficace. Ainsi, la régulation lambda assure un faible rejet au niveau des polluants tout en faisant baisser la consommation de carburant, de quoi satisfaire les règlementations antipollution. Selon les dernières normes, les véhicules doivent être équipés d’une deuxième sonde lambda à fixer après le pot catalytique. Cela permet alors de déterminer en permanence l’efficacité du catalyseur.
Comme son nom le suggère, le silencieux offre la possibilité d’amortir les ondes sonores et de diminuer le bruit qui fait les gaz lorsqu’ils se détendent. Généralement, celui-ci est composé d’une enceinte située entre un tuyau d’entrée et un tuyau de sortie. Ce sont notamment des chicanes métalliques qui régulent, ralentissent et homogéinisent le flux des gaz d’échappement. Afin de réduire les basses fréquences pouvant être insupportables pour l’oreille humaine, les constructeurs mettent en place deux silencieux et la portion de tube les séparant ou un ensemble de volumes à l’intérieur du silencieux, qui sont reliés entre eux par des conduites à fentes ou à trou. Pour la réduction des hautes fréquences, les ingénieurs en mécanique ont recours au passage des gaz à travers un piège à son constitué de tubes perforés et mis en place dans des chambres contenant un isolant acoustique, tel que la laine de basalte, de verre ou d’acier.
Il faut savoir qu’il existe un pot d’échappement propre aux véhicules dotés d’un moteur à deux temps. Il s’agit du pot de détente. Celui-ci a pour objectif d’améliorer leurs performances. Habituellement, ce sont les cyclomoteurs de 50 cm3,comme les scooters et les mobylettes, qui utilisent ce genre de pot d’échappement même si cela les rend non homologués à cause du bruit généré par le silencieux et la puissance améliorée s’ensuivant.Cet élément mécanique est composé de cinq parties, qui sont le coude, le divergent, le convergent, le tube de fuite et la cartouche, qui est le silencieux. En forme d’ogive, il a alors la propriété de rentrer en résonance avec le moteur à des régimes bien définis pour renvoyer l’onde résiduelle de l’explosion produite par le moteur en fonctionnement après un laps de temps très court au niveau du cylindre. Ce système permet alors de refouler les gaz frais dans la chambre de combustion pour que la puissance de l’explosion soit plus importante.
Si la majorité de la population a horreur du bruit que font les voitures de sport lorsqu’elles sont lancées à vive allure ou en démarrage, d’autres les apprécient grandement. De nombreux constructeurs permettent en fait d’ouvrir les soupapes d’échappement pour que le son à la sortie des gaz soit modifié. Il suffit alors d’appuyer sur un bouton situé sur le tableau de bord ou une télécommande pour déclencher cette sonorité propre aux voitures de gros calibre. Mais depuis juillet 2016, les constructeurs ont interdiction de s’adonner à ce genre de pratique. En effet, la nouvelle norme antibruit a été fixée à 74 décibels pour les véhicules normaux et à 75 décibels pour les grosses cylindrées. La norme antibruit met fin à une lacune du droit européen longtemps exploité par les constructeurs automobiles. En effet, lors de l’examen de passage d’un véhicule avant son homologation, l’ordinateur de bord reconnait bien la situation et ferme alors les clapets dans le but de limiter le bruit. La voiture peut alors être mise en vente. L’ordonnance Nr. 540/2014 met alors fin à ce défaut légal : «Tous les systèmes dont la finalité consiste uniquement à modifier la limite sonore dans des situations de conduite précises, comme les soupapes d’échappement, seront interdits à partir de juillet 2016.
