Pourquoi trois sorties d’échappement sur la Ferrari 458 Italia ?

03/06/2012 at 19:52 , , , , ,

Je vous ai parlé il y a quelques temps de la triple sortie d’échappement de la Ferrari F40. Nous allons aujourd’hui regarder du côté de la 458 Italia. Pourquoi a-t-elle trois sorties d’échappement ? Pour la même raison que la F40 ?

 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 😉

 

19 Comments

  • Rahhhh Chris Harrys déchire toujours au volant 😉

    En tout cas, merci pour cette explication sur la 458, j’adore ce type d’info, pour les geeks de la méca 🙂

  • remino2003

    Merci de ces explications, d’autant que je te les avais demandées!
    Une réponse appelant toujours une question, pourrais tu développer dans un prochain article ces histoires de contre pression à l’échappement pour les turbos et les atmos??

  • remino2003

    (si je suis lourd avec mes questions tu le dis^^)

  • Excellent cet article ! Je n’avais aucune idée de ce mécanisme qui permet obtenir des sonorités différentes, merci m’sieur ! 😉

  • piemgo

    Merci pour ces articles bien ficelé. L’art du connaisseur est de faire comprendre la technique aux plus grand nombres, néophites compris…
    J’ai une BMW 840Ci dont le moteur est le M62B44, soit le V8 atmosphérique de 4.4l. Ma question est: A quoi peuvent bien servir ces 4 pots d’échappement dont elle est dotée alors que les 540i avec le moteur identique n’en possède qu’un (visible sur la pack Sport M) ? La différence de bruit ne me parait pas significative entre la série 5 et la série 8. En revanche, le bruit est fort prononcé (plus sportif) sur la 850CSi (V12) mais en partie surement grace au fait que le pot est en inox.

    • Merci bien ! Je n’ai pas la réponse directement mais je fais mes petites recherches de mon côté et je vous tiens au courant ici même 😉

  • piemgo

    Super, merci 😉 Car c’est tout de meme surprenant de passer de 1 à 4 pots pour un meme moteur. Je crains qu’il y en ait qui ne servent qu’a la beauté du geste…sans certitude…?

    • Pas facile de trouver la raison effectivement.. Il y a sûrement une volonté de différencier l’image entre une berline et un coupé. Il y a peut-être ensuite des encombrements différents (sans trop y croire cependant). On doit également avoir une différence de sonorité ?..

      Rien de bien concret donc pour illustrer cette différence :/

      Une chose cependant, je note quelques différences sur les perfos des moteurs :
      – 540i : 286 ch @ 5400 tr/min et 440 N.m @ 3600 tr/min
      – 840 Ci : 286 ch @ 5700 tr/min et 420 N.m @ 3900 tr/min

      Je ne comprends pas pourquoi le couple max de la 840Ci est inférieur à celui de la 540i. On pourrait penser à des accords acoustiques différents sur les deux voitures (via les longueurs des collecteurs admission et échappement) avec une 840Ci plus (+) typée hauts régimes mais on aurait une puissance max plus élevée que ça..

      Peut-être aussi une histoire de couple max tolérable par la boîte de vitesse ?

      Bref, beaucoup de questions et pas de réponse concrète 😉

  • raaai

    Article très intéressant. Mais qui m’amène à une interrogation. « Pourquoi la 458 Challenge n’a que deux sorties d’échappement ? Alors que c’est la même structure moteur. »

  • raaai

    Je pense avoir la réponse.. J’imagine que la Challenge n’a pas de normes bruits à respecter :). Autant pour moi

  • mwouais

    En complément à la demande de remino2003, ne peut-on envisager de réduire les contre pression d’échappement par mise en dépression de celles-ci (turbo inversé dont on oubliera la volute d’admission 😉 qui pourrait être électrique fonctionnant sur un principe de récupération Kers). Ou par accélération des gaz d’échappement en sortie de pot par effet venturi (effet dynamique à haute vitesse du véhicule de l’air extérieur sur une ouverture à effet venturi sur le dernier tronçon d’échappement)

    Idem d’ailleurs (Kers) pour alimenter (assister) un turbo de façon électrique en phases de bas régime moteur ou un premier compresseur d’un système parallèle turbo & compresseur)

    Si cela ne se fait pas, je suppose que ce n’est pas efficace ou rentable, mais su tu as des infos ?
    (pour le venturi sur échappement, je pensais plutôt à la F1 ou chaque 0,0001ème de CV compte 😉

    merci pour ton blog

  • piemgo

    Pour répondre à ta question : « Une chose cependant, je note quelques différences sur les perfos des moteurs :
    – 540i : 286 ch @ 5400 tr/min et 440 N.m @ 3600 tr/min
    – 840 Ci : 286 ch @ 5700 tr/min et 420 N.m @ 3900 tr/min
    Je ne comprends pas pourquoi le couple max de la 840Ci est inférieur à celui de la 540i. »

    En fait, la 540i et la 840Ci (moteur M62) avaient le meme couple jusqu’en septembre 1998. BMW a ensuite apporté des améliorations à ce moteur, notament le système VANOS, mais pas sur la série 8 dont la production allait etre arretée quelques mois plus tard.

    Merci pour ta réponse…

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