Après, dans un article précédent, avoir abordé le sujet du bruit, je vous parle maintenant de la conception des pots d'échappement. Au tout début, lorsqu'on a créé la motocyclette, on ne parlait pas de normes de construction ni de décibels. Par contre, avec les décennies, les choses ont changé. Aujourd'hui, il n'est pas si facile de réaliser la construction d'un échappement qui, à la fois, aura un rendement élevé en termes de performance et produira un niveau sonore approprié et harmonieux.

Ligne d'échappement en coupe.

De nos jours, l'évolution de la technologie en termes de mécanique et d'électronique est fantastique; les concepteurs et les ingénieurs rivalisent d'audace face au défi que représente la fabrication de motos sans cesse plus puissantes et rapides et dont la cylindrée est plus petite. Les matériaux, qui permettent de gagner en légèreté et en capacité à tourner de plus en plus vite, abondent. La conception d'un système d'échappement est devenue un vrai casse-tête.

Au début, on construisait un échappement en utilisant une tôle enroulée ou martelée, ou encore un bout de tuyau. Aujourd'hui, on effectue la conception par ordinateur. On configure l'échappement au moyen de programmes informatiques qui simulent le fonctionnement d'une moto en temps réel et sur la route.

On obtient un modèle qui permet de se rapprocher du but visé pour le projet de développement. Une fois le projet approuvé, on débute la fabrication du système et on le met à l'essai sur un banc. On y enregistre toutes les données sur ordinateur et dans les phases en simulation de fonctionnement réel, comme la température et la pression de l'air, avec des ventilateurs poussant l'air dans les tubulures d'admission et, possiblement, du système d'air dynamique. Une fois les essais complétés, on compare les graphiques et l'on modifie les courbes (diamètre interne et longueur de l'échappement) pour corriger les trous de puissance, entre autres.

Peu importe qu'il s'agisse de l'échappement d'un moteur à 2 temps ou 4 temps, on doit viser un rendement supérieur. Pour cela, il faut tenir compte de la colonne des fluides. Celle-ci est composée du boîtier de filtre à air, du diamètre et de la longueur de la tubulure des conduits d'admission et du corps de carburateur. Ensuite, selon le type de moteur (2 ou 4 temps), on calcule la cylindrée effective et exacte. À cela, il faut ajouter les passages internes des soupapes, la forme de la calotte du piston et de la sphère interne de la calotte de la culasse et de la tubulure d'échappement. Ensuite vient l'échappement. On aura alors besoin de tenir compte du diamètre, des courbes et de la longueur des tuyaux se rendant au silencieux ou au catalyseur. Le silencieux lui-même sera calibré pour conserver toute la puissance mais aussi pour respecter le niveau sonore approprié. Les matériaux auront également un rôle à jouer : l'épaisseur de la tôle, par exemple, donne une paroi qui pourra diminuer l'effet sonore des ondes qui sont le résultat des combustions du moteur. Du côté de la majorité des constructeurs, on remarque que le tuyau à la sortie du collecteur d'échappement de la culasse comporte un assemblage de deux épaisseurs de tubes sur une longueur prédéterminée. Cela afin d'atténuer le bruit et la chaleur produite par les combustions.

Cathalyseur en coupe.

Dans les 15 à 20 dernières années, on a pu voir l'ajout d'une soupape dans le collecteur central de l'échappement. C'est Yamaha qui a été la première à l'introduire sur des motos de série : c'était l'EXUP (Exhaust Ultimate Power Valve). Ce système découlait de la formule 1. Aujourd'hui, on le retrouve sur bien des motos, surtout les modèles sport et hyper sport, bien que les motos de route suivent maintenant cette tendance.

Ce système de soupape à ouverture variable commandée par le module électronique régule le passage des gaz, contrôle les poussées néfastes dues aux régimes bas et moyens. Par contre, elle maintient l'effet positif aux régimes élevés. Cette soupape est fabriquée d'un métal spécial comme le titane ou avec un alliage de céramique. Cette soupape se trouve à la fin des collecteurs d'échappement ou juste avant le silencieux.

Échappement BMW.

Pour ce qui est du silencieux, là ça se complique. Les décibels néfastes sont la bête noire par comparaison avec le volume et l'encombrement de l'échappement. Par exemple, Harley Davidson a comme préoccupation d'obtenir la sonorité d'origine et le design du pot : on le veut peu encombrant, beau et efficace, correspondant au modèle et, surtout, répondant aux attentes des inconditionnels de la marque.

De plus, il doit respecter les règlements de chaque pays en vertu de la limite des décibels permis. En réalité, les choses risquent de changer d'ici les prochaines années; la loi sur la pollution obligera l'introduction d'un catalyseur et, de ce fait, cela augmenter le volume intérieur et extérieur du pot.

Pour obtenir un bon rendement et la limite des décibels, il n'y a pas deux poids deux mesures. On ne peut fabriquer un silencieux qui n'ait l'un de ces trois aspects : mécanique, acoustique ou un mélange des deux. Bien entendu, il faut également respecter le sens des lois. Au Québec, un échappement ne peut être fabriqué avec un mécanisme à commande pouvant changer la valeur sonore au profit d'une sonorité plus forte que la norme de décibels autorisée. Seul un système fixe est légal, s'il répond aux normes. Par contre, il est autorisé de remplacer l'échappement d'origine par un autre qui réponde à la même valeur que celle du constructeur de la moto.

Dans un autre article, je poursuis sur l'efficacité des pots par rapport aux modèles et aux types qui se retrouvent sur les motos de série.