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Pourquoi les tuyaux d'échappement des moteurs à deux temps ont-ils l'air si étranges ?
Question
Les tuyaux d'échappement des moteurs à essence à deux temps ont une forme étrange. Ils se dilatent en un large diamètre puis se rétrécissent jusqu'à un très petit diamètre où les gaz d'échappement émergent dans l'environnement.
- Pourquoi ont-ils une forme si étrange ?< /p>
- À quoi sert la grande dilatation du tuyau d'échappement ?
- Pourquoi le diamètre diminue-t-il si considérablement à la fin ?
Réponse acceptée
Il y a cette belle animation d'un moteur 2 temps avec une chambre d'expansion
Cela fonctionne comme ceci :
En se déplaçant vers le bas après l'allumage, le piston expose l'ouverture d'échappement et le gaz brûlé s'écoule dans le tuyau d'échappement comme un ( haute pression) onde de choc.
En raison de l'inertie, ce gaz va créer une légère onde de vide derrière lui, ce qui permet d'aspirer plus de gaz brûlé, mais aussi du gaz frais dès que l'ouverture d'admission est découverte.
< p>Le premier cône permet d'augmenter le vide : lorsque le gaz traverse le tuyau à une certaine vitesse, il traverse un certain volume à la fois. Si la section transversale est augmentée et que la vitesse reste la même, l'onde traverse un plus grand volume. Cela crée plus de... euh... de volume de vide derrière la vague. C'est un peu difficile à expliquer.OK, maintenant nous avons du gaz frais dans la bouteille, mais aussi dans le collecteur. L'onde de choc frappe maintenant le cône droit et se réfléchit. C'est-à-dire que vous avez maintenant une onde de choc qui court vers le cylindre. Il frappe le gaz frais juste au moment où l'ouverture d'admission est recouverte par le piston et presse ce gaz dans le cylindre. Lorsque le piston couvre également l'ouverture d'échappement, le gaz frais est déjà sous une certaine pression.
De cette façon, l'échappement forme une sorte de compresseur, augmentant le rendement volumétrique / la puissance du moteur.
La forme de l'échappement est très critique en ce qui concerne le calage : la longueur du tuyau entre l'ouverture d'échappement et le premier cône définit le moment où l'onde de vide amplifiée atteint le cylindre - elle devrait être là lorsque les ouvertures d'admission sont exposées et fraîches le gaz peut en être aspiré. Et la distance au deuxième cône définit le moment où l'onde de choc réfléchie atteint le cylindre. Encore une fois: Cela devrait se produire lorsque l'admission est déjà couverte et que l'échappement ne l'est pas encore.
Cela signifie que le tuyau d'échappement est conçu pour un régime spécifique, où vous obtenez le gain de puissance maximal.
Cependant, les angles des cônes permettent d'élargir la plage de RPM où le moteur développe sa puissance, au prix d'une puissance maximale.
Par exemple, voici des courbes puissance/couple pour trois lignes d' échappement sur le même scooter :
Tout d'abord, il est à noter que le moteur commence à développer une certaine puissance juste au-dessus de 5000 tr/min car là, l'échappement commence à fonctionner.
- La courbe bleue est un pic assez étroit avec un maximum à 7700 RPM. il perd de la puissance assez rapidement pour les RPM supérieurs/inférieurs.
- La courbe rouge est déplacée vers un régime plus élevé, où elle devrait développer plus de puissance - mais à la place, elle est conçue pour une plage de régime plus large. Donc, le max. la puissance est similaire à celle de la courbe bleue, mais la plage de régime est environ deux fois plus large.
Enfin, la conception dépend également des besoins du véhicule. Un moto cross a généralement une transmission avec plusieurs engrenages fixes et fonctionne donc sur une large plage de régimes. En revanche, les scooters ont généralement un variomatic, qui permet au moteur de fonctionner à un certain régime constant.
Réponse populaire
Brèvement :
Les tuyaux d'échappement sont conçus pour aspirer les gaz hors de la chambre de combustion sur une plage de régimes.
Un peu plus longtemps :
Imaginez un Moteur 2 temps sans échappement*1. Lorsque la soupape d'échappement s'ouvre, les gaz brûlés quittent le cylindre. Laissez la vanne ouverte assez longtemps et le cylindre sera à la pression de l'air ambiant.
Maintenant, faites tourner le moteur à une vitesse fixe et ajoutez un tuyau droit comme échappement. Lorsque la soupape d'échappement s'ouvre, une vague de gaz comprimés s'écoule dans le tuyau, progresse jusqu'à l'extrémité du tuyau et se dilate dans l'atmosphère environnante. À ce moment, une onde inverse (basse pression) entrera dans le tuyau et retournera au cylindre. Choisissez le bon moment et vous pouvez aspirer une partie des gaz brûlés restants hors du cylindre.
Maintenant, un tuyau droit ne fonctionne que pour une petite plage de régimes. Mais si vous changez le tuyau en forme de V, cela fonctionnera plus progressivement.
Maintenant les grandes questions :
- Est-ce la seule raison ? (Aucune idée, c'est l'une des raisons de façonner un tuyau d'échappement).
- Comment cela interagit-il avec l'amortissement acoustique ? (Je soupçonne que c'est la deuxième partie de l'échappement que vous avez montré).
Malheureusement, je vais devoir laisser ces deux-là pour que les autres répondent.
Informations supplémentaires de – Perkins qui a des connaissances plus détaillées. Mettez dans la réponse car je comprends que les commentaires finiront par disparaître des réponses.
C'est un peu plus compliqué. Les moteurs à deux temps ont un nouveau mélange air-carburant entrant dans le cylindre en même temps que l'échappement sort. Aspirer une quantité suffisante d'échappement hors du cylindre est trivial. Les tuyaux d'échappement de forme étrange comme celui illustré sont en fait réglés pour une plage de régime spécifique, et ils aspirent d'abord une plus grande quantité d'air-carburant à travers le moteur, puis l'onde de pression rebondit sur la deuxième partie étroite et pousse le carburant supplémentaire -retour d'air dans le cylindre à une pression plus élevée, réduisant le gaspillage de carburant et augmentant les performances.
*1 : Ignorez le risque de saleté entrer dans le moteur.