Échappement et contre-pression
La contre-pression désigne la pression opposée au flux souhaité de gaz dans des espaces clos tels qu'une conduite. Elle est souvent causée par des obstructions ou des coudes serrés dans un espace restreint tel qu'un tube d'échappement.
En raison de la résistance de l'air, de la friction entre les molécules, le terme "contre-pression" est trompeur car la pression persiste et entraîne le flux dans la même direction, mais le flux est réduit en raison de la résistance. Par exemple, un système d'échappement d'une automobile avec un nombre particulièrement élevé de torsions, de coudes, de courbes et d'angles droits pourrait causer beaucoup de contre-pression aux gaz qui s'échappent du moteur de l'automobile, réduisant ainsi le flux de gaz.
Contre-pression dans l'échappement des moteurs à deux temps
Dans un moteur à deux temps, cependant, la situation est plus compliquée en raison de la nécessité d'empêcher le mélange de carburant / air non brûlé de passer dans l'échappement à travers les cylindres. Pendant le cycle d'échappement, la contre-pression est encore plus indésirable que dans un moteur à quatre temps en raison du temps réduit disponible pour l'échappement et de l'absence d'action de pompage du piston pour forcer l'échappement hors du cylindre. Cependant, comme l'ouverture d'échappement reste nécessairement ouverte pendant un certain temps après que le balayage est terminé, le mélange non brûlé peut suivre l'échappement hors du cylindre, gaspillant du carburant et augmentant la pollution, et cela ne peut être évité que si la pression à l'échappement est supérieure à celle du cylindre.
Ces exigences contradictoires sont conciliées en construisant le tube d'échappement avec des sections coniques divergentes et convergentes pour créer des réflexions des ondes de pression qui remontent le long du tube et sont fournies à l'ouverture d'échappement. L'ouverture d'échappement s'ouvre lorsqu'il y a encore une pression significative dans le cylindre, ce qui guide le flux initial de l'échappement. Lorsque l'onde de pression de l'impulsion de gaz d'échappement descend le long du tube, elle rencontre une section conique divergente ; cela fait en sorte qu'une onde de pression négative se réfléchisse sur le tube, qui arrive à l'ouverture d'échappement vers la fin de la phase d'échappement, lorsque la pression du cylindre est descendue à un niveau bas, et aide à faire sortir le gaz d'échappement résiduel du cylindre. Plus loin le long du tube d'échappement, l'onde de pression d'échappement rencontre une section conique convergente, et cela réfléchit une onde de pression positive à nouveau sur le tube. Cette onde est synchronisée pour arriver à l'ouverture d'échappement après que le balayage a été terminé, "bouchant" ainsi l'ouverture d'échappement, pour empêcher la sortie de la nouvelle charge, et peut également repousser dans le cylindre toute charge qui a déjà été versée.
Étant donné que le timing de ce processus est déterminé principalement par la géométrie du système d'échappement, qui est extrêmement difficile à rendre variable, le timing correct et donc l'efficacité optimale du moteur ne peut généralement être atteint que sur une petite partie de la plage de vitesse de fonctionnement du moteur.
Contre-pression dans l'échappement automobile (moteur à quatre temps)
La contre-pression provoquée par l'installation d'échappement (constituée du collecteur d'échappement, du convertisseur catalytique, du pot d'échappement et des collecteurs de liaison) d'un moteur à quatre temps pour automobile a un effet négatif sur le rendement thermique, avec une diminution consécutive de la puissance qui doit être compensée en augmentant la consommation de carburant.
