La réponse est « non » puisque la 458 est équipée d’un moteur V8 atmosphérique (c’est-à-dire qu’il n’est pas suralimenté par un turbocompresseur, un compresseur, …). Il ne s’agit donc pas de gaz déviés par la waste-gate des turbos.

Il s’agit plutôt d’un problème d’acoustique et/ou de performances.

En effet, la ligne d’échappement a un rôle très important sur les performances d’un moteur que ce soit :

– au niveau du collecteur d’échappement pour la propagation et la réflexion des ondes de pression

– au niveau de la contrepression, généré par les conduits d’échappements de la culasse, les collecteurs, les systèmes de post-traitement des gaz (catalyseur), les silencieux, la forme des tubes (coudes, diamètre, état de surface, …)

En mécanique des fluides on parle de perte de charge : pour un tube droit, la perte de charge est très faible ; pour un tube avec des coudes, des changements de section, … la perte de charge est élevée.

L’idéal pour les performances est d’avoir une perte de charge la plus faible possible. L’idéal serait de virer le catalyseur et les silencieux, ce qui va légèrement à l’encontre des normes de pollution et de la possibilité de rouler au quotidien avec une voiture.

La solution adoptée par Ferrari (et bien d’autres constructeurs) depuis plusieurs années consiste à utiliser des vannes à l’échappement pour réaliser un compromis entre sonorité et performances.

Quel est le principe ?

Je vous ai fait quelques schémas pour illustrer tout ça. Je ne garantis pas la véracité parfaite de ces derniers mais n’ayant pas de 458 à la maison, j’ai quelques difficultés pour vérifier mes propos 😉

On a donc :

– deux tubes qui arrivent des collecteurs et des catalyseurs associés aux 2 bancs de 4 cylindres

– ces deux tubes arrivent dans deux silencieux

– deux tubes partent de chacun des silencieux : un dont l’entrée est très proche du tube d’arrivée des gaz d’échappement et un autre dont l’entrée est éloignée du tube d’arrivée des gaz d’échappement et séparée par des grilles perforées comme sur la photo ci-dessous…

Vue en coupe d’un silencieux d’une Porsche 911 GT3

… ou par des tubes perforées comme sur la photo ci-dessous :

Quelle que soit la solution technique employée sur la 458, on a bien :

– une sortie où la perte de charge est faible mais où le bruit n’est pas atténué (en rouge)

– une sortie où la perte de charge est plus élevée mais où le bruit est atténué (en marron)

On a également deux vannes symbolisées par les deux traits noirs sur mon schéma, qui vont pouvoir obstruer plus ou moins les sorties rouges.

Les deux schémas ci-dessous vous montre les deux positions extrêmes des vannes :

Cas n°1 : les vannes sont fermées

 En fermant les vannes, ont vient générer une perte de charge au niveau de la sortie rouge. Les gaz d’échappement passent naturellement par  l’endroit où la perte de charge est plus la faible. Dans ce cas, les gaz d’échappement « préférent » donc passer par la sortie marron dont la perte de charge est plus faible malgré la présence des plaques perforées.

Résultat : le bruit à l’échappement est réduit mais on ne peut pas exploiter le maximum des performances du moteur.

Cas n°2 : les vannes sont ouvertes

Lorsque les vannes sont ouvertes, les gaz d’échappement « préfèrent » bien entendu passer par la sortie rouge, puisque sa perte de charge est très faible. De plus, la présence de deux sorties autorise le passage d’un très fort débit sans engendrer de perte de charge élevé, pour les hauts régimes par exemple.

Résultat : on peut exploiter tout le potentiel du moteur mais le bruit est élevé

Petite vidéo où l’on perçoit très bien la différence de sonorité en fonction de l’ouverture des vannes. Première partie, les vannes sont fermées, deuxième elles sont ouvertes :

Quelques photos d’échappement de la 458 qui même s’ils ne sont pas d’origine (Tubi, Akrapovic, …) , utilisent le même principe :

Et pour le plaisir, un petit tour en 458 :

N’hésitez pas à me laisser un message si vous avez un commentaire un une question 😉

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Comme vous le savez sans doute, la Ferrari F40 est équipée d’un V8 turbocompressé,

Un rappel rapide sur les turbocompresseurs : 

L’objectif d’un turbocompresseur est de suralimenter le moteur. Comme son nom l’indique, la suralimentation a pour objectif d’introduire une masse d’air supérieure à la valeur que le moteur admettrait naturellement.

– Les gaz d’échappement sont récupérés par le collecteur d’échappement (dans le cas du schéma on collecte les gaz de 4 cylindres)

– Les gaz se détendent (chute de pression et de température) à travers une turbine et sont ensuite évacués en direction de la sortie d’échappement

– La turbine entraîne le compresseur

– Par son mouvement, le compresseur comprime l’air qui est admis par le cylindre

Remarque : lorsque l’air est comprimé, sa température augmente et le volume qu’il occupe augmente également. Etant donné que l’objectif est d’introduire la masse d’air la plus importante possible dans le cylindre, on utilise un échangeur (le plus souvent air/air) qui a pour objectif de refroidir l’air. Par l’ensemble turbocompresseur / échangeur, on augmente la masse volumique de l’air introduit dans le cylindre.

La F40 est équipée de deux turbocompresseurs, un pour chaque rangée de 4 cylindres.

Admirez le monstre

En vert le turbocompresseur / En jaune l’échangeur air-air. Imaginez la même chose de l’autre côté.

Le cheminement des gaz d’échappement en orange / de l’air en bleu

On a donc deux turbos, ce qui devrait nous faire deux sorties d’échappement. Mais d’où vient la troisième ?

Il s’agit des gaz qui passent à travers les waste-gate des deux turbocompresseurs.

Qu’est ce qu’une waste-gate ?

On l’a vu précédemment, le turbocompresseur utilise l’énergie contenue dans les gaz d’échappement pour comprimer l’air. Plusieurs contraintes apparaissent alors :

– le turbocompresseur a un régime de rotation très élevé (jusqu’à 300 000 tr/min pour certains) et ne peut pas dépasser une certaine valeur pour des questions de résistance mécanique.

– le moteur est lui aussi dimensionné (matériau, épaisseur de matière, soupapes, piston, …) pour résister à une certaine pression et température. Ces deux valeurs thermodynamiques résultent directement de la combustion, de la masse de carburant brûlée et donc de la masse d’air introduite dans le cylindre. On doit donc avoir la possibilité de limiter cette valeur.

C’est le rôle de la waste-gate : par l’intermédiaire de cette vanne, on vient dévier une partie des gaz d’échappement et on limite ainsi la proportion des gaz d’échappement qui passe par le turbocompresseur :

– plus on l’ouvre, moins les  gaz d’échappement passent par la turbine

– si on la ferme entièrement, tous les gaz d’échappement passent par la turbine.

En rouge, le cheminement des gaz d’échappement lorsque la waste-gate est ouverte

Cette waste-gate n’est pas extraordinaire puisqu’on la retrouve dans la quasi-totalité des turbocompresseurs des moteurs Essence. A la différence près qu’on parle de waste-gate interne puisqu’intégrée au turbocompresseur comme la photo ci-dessous :

Waste-gate interne (à droite) sur un moteur récent

 Dans ce cas, le flux des gaz d’échappement est uniquement dévié de la turbine mais sort par le même tube d’échappement que les gaz qui sont passés à travers la turbine.

Quelques illustrations :

F40 « stock »

Les trois sorties : deux qui proviennent des turbos en haut, celle du bas qui provient des waste-gates

Silencieux de la F40 « stock »

Tubes (je ne parlerai pas ici de silencieux) de la version LM

Voilà pour aujourd’hui !

Crédits photos : wikipedia.fr, motorlegend.com, philippe.boursin.perso.sfr.fr, teamspeed.com

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