Quel diamètre de ligne d'échappement pour moteur turbo

[alboubou]

Bonjour,

J'ouvre un sujet car après quelques recherches j'ai pas trouvé mon bonheur et je pense que cela peut intéresser d'autres personnes

Un sujet traite déjà le cas pour les moteurs atmo mais je pense que les problématiques ne sont pas les mêmes pour les voitures turbo.

Je suis à la recherche d'informations sur les specs des lignes d'échappements pour des moteurs TURBO, a savoir :

• Avantage et inconvénient d'une ligne inox par rapport a une ligne acier (a part la rouille et l'usage de l'e85) ?
  
• Existe-t-il un référentiel indiquant les capacités MAX que peux encaisser une ligne en fonction de son diamètre (cv, nm, boost ...) et de son alliage ?
  
• Faut-il préférer une ligne de même diamètre de bout en bout ?
  Je demande ça car [Nicco] à indiqué dans un sujet de supra MK4 qu'il valait mieux préférer une downpipe en 2.5" pour éviter le boost creep (et le reste de la ligne en 3")
  
  
• Quel impact sur le spool / boost du turbo en fonction du choix du diamètre ?
  
• Impact des gamelles intermédiaires sur les performances ? Goulot d'étranglement ? ...
  
• Impact en fonction du type de moteur (L6 / L4 / flat4 / v6 ...) ?
  

Je ne cherche pas à connaitre la meilleurs ligne pour ma voiture ou pour une autre mais avoir une approche un peu plus généraliste, voir même des calculs en fonction de la cylindrée / puissance recherché etc. Et effectivement si il est préférable sur la partie downpipe de conserver un diamètre inférieur au reste de la ligne et ce genre de généralité.

Dori a essayé de m'expliquer sur la shout avec une équation à 10 inconnues
Mais bon, je cherche plus a savoir au final si tout le monde met de la ligne 3" car c'est ce qui est le plus vendu (et le plus simple) ou bien on peut optimiser avec d'autres diamètres de ligne, genre 2.5" ou d'autre diamètres "non standard".

Merci

[boyou2]

en quelques mots : ça dépends du volume expulsé par le moteur

plus il cube gros, plus il faut du gros, encore plus quand c'est turbocompressé/compressé

après, c'est choix de gout et budget (matière, epaisseur, taille de la zeze....du turbo , place sous le chassis)

je reviendrais plus tard de manière plus empirique ce soir de la maison (et si je trouve un laptop qui tourne surtout ), en attendant, les sommités présente ici peuvent en profiter pour compléter (ça m'evitera de taffer ce soir surtout )

[toytoy77]

tu devrais trouver tes réponses ici
sinon le 3" est plus facile à trouver malheureusement mais souvent ce diamètre pose des "problèmes" : spool trop long, boost creep donc plutôt anti-perfs pour une auto "de tout les jours" après tout dépend de l'utilisation/set-up/préférence de conduite.

[alboubou]

@Boyou: Bon faut croire que ta pas trouvé de PC qui fonctionne

@Jouet²: Merci pour le liens ça ne répond pas a toutes mes questions, mais ça m'éclaire quand même

[boyou2]

chui arrivé tard hier, je t'avoue que j'avais plus envie de m'occuper de maman que des touches du clavier

[alboubou]

Bon personne pour étaler sa science ?
En limitant un peu le vocabulaire pour les pécno comme moi histoire qu'on puisse comprendre

[SoichiroYann]

Pas de science en soufflante désolé, mais post pour suivre au cas où

[NikoLifeStyle]

Twin = 2.5"
Single 3" et plus.

[folken]

Sujet difficile, pour être exhaustif il y aurait aussi les pertes de charge à rendre en compte.
Une ligne à double coude qui suit le châssis briderait un peut + d'après certains que les lignes ebay full barouf les plus droites possibles et qui descendent quasiment au niveau du sol, mais casse aussi tellement mieux le bruit.

[Seb_Semos]

J'ai jamais compris le concept de la ligne d’échappement, emmener les gaz à l'arrière de la voiture c'est utile qui si tu vas pas assez vite pour les doubler? alors sortie collecteur et basta!

Non sérieux, je post surtout pour suivre. Bien que changer l'échappement fasse pas gagner 400cv ça reste une partie importante du moteur selon moi. Et je suis preneur de toute réponse autre que "full inox et comme ça watt mieux"

[Dorifutosan]

Sujet difficile, pour être exhaustif il y aurait aussi les pertes de charge à rendre en compte.
Une ligne à double coude qui suit le châssis briderait un peut + d'après certains que les lignes ebay full barouf les plus droites possibles et qui descendent quasiment au niveau du sol, mais casse aussi tellement mieux le bruit.

Elle est bonne

Bon, plus sérieusement, y'a quatre phénomènes dans un moteur à quatre temps : Admission, compression, combustion et échappement.

On va s'intéresser à l'admission et à la combustion :

Admission : on fait rentrer le mélange dans la chambre, une certaine quantité d'air à une certaine température avec un peu d'essence pour créer le mélange que l'on souhaite.

Cette certaine quantité d'air et d'essence, possède une masse (encore heureux ), un "poids" (même s'il faudrait plutot utiliser une masse au niveau du vocabulaire...).
Le mélange est relativement froid (on va estimer un 50°C)

On comprime ensuite pour préparer la combustion, ce qui signifie que le volume diminue, mais on a toujours la même masse. Pas le choix, la température doit augmenter, la pression également.

On allume : la combustion se produit. Je vais pas vour faire un cours de chimie, mais l'essence étant un hydrocarbure, elle contien de l'hydrogène (H), du carbone © et de l'oxygène (O), l'air admis lui, contient de l'azote (N) (mais en fait on s'en fout) et de l'oxygène (O)

L'hydrogène va former de la flotte en réagissant avec l'oxygène ( H + H + O = H2O )
Le carbone va faire du dioxide ( C + O + O = CO2 )
Les autres réactions dans la chambre sont négligeables car en petite quantité.

Bref, tout ça, ça produit une énorme quantité de gaz. La pression monte en flèche (et donc la température, qui avoisine maintenant les 400°C) et tout ça ça pousse le piston vers le bas (ou vers le coté si t'as une subaru gros malin ) qui via la bielle fait tourner le vilo etc, bref, c'est à ce moment la que t'as de la powa.

ces gaz, qui maintenant occupent le cylindre, il faut les évacuer, ce qui se fait à la remontée du piston et avec la valve d'échappement ouverte. Ensuite on recommence en réouvrant la valve d'admission etc ...

Alors il y a un soucis avec ce que je viens de vous décrire la :

- Les gaz d'échappement ont toujours un poids, on n'a pas perdu de masse la
- Tout ce qui a une masse et qui se met en mouvement, a aussi une inertie, les gaz ne sont pas une exception.

Ce qui veut dire que l'échappement, il doit sucer les résidus de combustion, si on attend qu'ils se fassent pousser par le piston, il en restera toujours au moment de la phase d'admission.

Alors du coup ce qu'on fait, (notez que je ne parle pas encore ici de moteur turbo) on adapte le diamètre de l'échappement afin de minimiser l'inertie des gaz et en augmenter la vitesse (un peu quand comme tu mets ton doigt au bout du tuyau d'arrosage pour arroser plus loin) (ton doigt j'ai dit )

(on joue aussi sur la période de croisement des cames : la soupape d'échappement est encore ouverte quand celle d'admission commence à s'ouvrir, cela crée un "courant d'air" qui permet de chasser plus efficacement les résidus de combustion dans l'échappement)

Évidemment il faut trouver un juste milieu : trop petit et les gaz qui trainent dans le tuyau vont générer de la contre-pression. Trop gros et tes gaz vont stagner dans le tuyau, la chambre aura du mal à s'en débarrasser.

Alors comment on calcule cela ? Pfouah, alors la mon ami, on rentre dans une catégorie championnat régional de maths avec des équations à plusieurs inconnues, mais je vais faire au plus simple.

Si le remplissage de ton moteur était parfait, il aspirerait sa cylindrée en 2 tours de vilo (toujours pas de turbo par ici)
Donc prenons un exemple totalement au hasard d'un moteur qui ferait 2500cc

la ou la puissance est sympa/exploitable/voulue, on va dire entre 3500 et 6000rpm (en moyenne vers les 5krpm pour prendre un chiffre rond ...) on aspire 3125 litres d'air/minute, sachant que le ratio de volume entre l'admission et l'échappement est grosso modo de 2.5 après combustion, cela nous fait pas loin de 7800 litres de gaz à expulser par l'échappement chaque minute. (7.8m³ oui oui ...)

Disons qu'un chiffre acceptable est d'évacuer 3.3m³/min par centimètre carré de section de tube.
Donc idéalement il nous faudrait une section de tube de 7.8*3.3 ~ 25cm², ce qui nous fait un tube de 56mm (2.2")

Bon, au niveau du turbo c'est la que ça change : quand on veut du watt, ce qu'on veut c'est créer la plus grande pression différentielle entre l'entrée et la sortie de la turbine, cela améliore le spoolage et la vitesse de rotation finale. (donc plus vite arrivé à pMax et pMax plus importante)

Au collecteur on va privilégier les sorties de petit diamètre, de longueurs égales afin d'avoir un pouls régulier sur la turbine, et une bonne vélocité de gazs. Un collecteur aux mêmes dia. que d'origine mais avec des longueurs égales sera donc parfait.

Après turbo, ce que l'on veut c'est créer une dépression, il est compliqué de s'aider de la période de croisement, car trop courte et trop bridée par la turbine. Afin de permettre un spool plus rapide, nous allons jouer sur l'inertie des gaz : une downpipe plus étroite au début pourra générer de la vitesse.

la longueur moyenne d'un échappement de bagnole (on va négliger le collecteur ici, parce qu'il y a des effets acoustiques qui jouent et ça compense un peu la longueur, si je dois vous parler de ça, j'en ai pour la semaine) est de 3.2 mètres

Le problème étant que lorsque les gaz d'échappement quittent le moteur, ils commencent à refroidir. Un gaz plus froid est plus dense (donc plus lourd par rapport à son volume) et gagne donc en inertie. Inertie qui ralentit les gaz, et c'est ce que l'on ne veut pas. Il faut donc compenser cette perte de vitesse en agrandissant le tube petit à petit. Le catback doit donc être une taille plus grande que la downpipe, et le silencieux encore plus grand que le catback si l'on veut avoir un setup idéal (et orienté performance)

C'est pour ça que l'on voyait des échappements en forme de cône sur les vieilles motos

Bref, encore un détail : un moteur n'a jamais réellement un remplissage idéal, ça tourne autour des 80%, mais on compense généralement avec les acoustiques ( non non, je ne t'en parlerai pas, bien trop long à étaler )

Il faut en tenir compte lorsque l'on travaille sur un moteur turbo :

Imaginons que la pMax est réglée sur 0.7bar, (ici on va parler en absolu, donc avec la pression atmo ça fait 1.7 bar) ça fait qu'il y a un facteur de correction au volume des gaz émis :

+70% sur le volume d'admission -20% pour le remplissage défectueux.

donc en corrigeant les valeurs :

3125 * 1.7 * 0.8 = 4250 litres/min à l'admission
Ce qui nous fait 10 625 litres à l'échappement
10.6m³ * 3.3 = 35cm² donc un échappement idéal de 66mm (2.6") avec réglages stock.
Disons que tu veux un peu jouer avec la pression, faut voir un poil plus large.

Je conseillerais donc une DP de 3", un catback de 3.25" et un final de 3.5"

Merci d'être venus si nombreux, bonne fin de soirée
----------
Ah oué j'oubliais, les avantages inox/acier/titane :

Acier : standard et pas cher, c'est déja ça

Inox : Garde mieux la chaleur, donc les gaz refroidissent moins vite, sonorité plus grave du fait de la nature des matériaux (tu veux vraiment discuter crystallisation des alliages à ct'heure-ci cousin ? ) ça ne rouille pas et c'est bô quand ça a chauffé un bon coup.

Titane : Trop swag motherfucker ! Ca pèse quedalle, c'est costaud comme de l'acier, ça garde la chaleur comme de l'inox, ça devient bleu indigo quand ça a chauffé et la sonorité est encore plus grave. Tu ne dois payer que 850 confortables mensualités en plus de ton premier-né

[boyou2]

et encore, ton calcul est empirique quand tu parles de la pression de turbo, tu parles pas du volume d'air supplémentaire qu'il balance dans le bloc, ça augmente encore les m3

j'avais un abaque qui trainait, très vulgarisé, sur le diamètre de ligne a adopter suivant la cylindrée du bloc et suivant NA ou turbal, jesaipu ou il est

[Dorifutosan]

et encore, ton calcul est empirique quand tu parles de la pression de turbo, tu parles pas du volume d'air supplémentaire qu'il balance dans le bloc, ça augmente encore les m3  

j'avais un abaque qui trainait, très vulgarisé, sur le diamètre de ligne a adopter suivant la cylindrée du bloc et suivant NA ou turbal, jesaipu ou il est  

C'est inclus dans le ratio de 1.7, mais évidemment c'est très approximatif, après ça dépend de chaque moteur, mais c'est une valeur par défaut qu'on prend en faisant les calculs.

Pour cet abaque, je pourrais faire un fichier excel qui regroupe les calculs la haut, ça serait approximatif, mais une bonne indication pour prendre comme indication de base

Je vous confectionne ça demain, si j'ai le temps

[alboubou]

J'ai mal dormis avec tes conneries Dori

Je conseillerais donc une DP de 3", un catback de 3.25" et un final de 3.5"

C'est là que je comprend pas :/
Comment sur une supra 3.0L twin turbo avec légère prépa 450cv, les types mettent des downpipe 2.5" et reste de la ligne en 3" et que tu me conseille une downpipe en 3" pour un 2.5L single turbo qui a beaucoup moins de chevaux

Ou alors quand tu dit DP tu pense a autre chose


Sachant que dans le liens mis plus haut par Jouet², l'article fait état de ce tableau =>

Diamètre intérieur -> Puissance admissible

40 mm -> ± 120 cv
45 mm -> ± 160 cv
50 mm -> ± 210 cv
57 mm -> ± 265 cv
60 mm -> ± 285 cv
66 mm -> ± 340 cv
73 mm -> ± 600 cv
80 mm -> full

Si j'en crois ce tableau je me rapproche plus de la ligne 2.5" ... :/
J'essaye de comprendre la logique !

[SoichiroYann]

Excellent Dori, pour etre dans la méca-flu c'est très difficile de s'engager sur un sujet de ce type sans finir avec 5 pages d'explication
Donc bravo

[boyou2]

J'ai mal dormis avec tes conneries Dori

Je conseillerais donc une DP de 3", un catback de 3.25" et un final de 3.5"

C'est là que je comprend pas :/
Comment sur une supra 3.0L twin turbo avec légère prépa 450cv, les types mettent des downpipe 2.5" et reste de la ligne en 3" et que tu me conseille une downpipe en 3" pour un 2.5L single turbo qui a beaucoup moins de chevaux

Bon, au niveau du turbo c'est la que ça change : quand on veut du watt, ce qu'on veut c'est créer la plus grande pression différentielle entre l'entrée et la sortie de la turbine, cela améliore le spoolage et la vitesse de rotation finale. (donc plus vite arrivé à pMax et pMax plus importante)

Après turbo, ce que l'on veut c'est créer une dépression, il est compliqué de s'aider de la période de croisement, car trop courte et trop bridée par la turbine. Afin de permettre un spool plus rapide, nous allons jouer sur l'inertie des gaz : une downpipe plus étroite au début pourra générer de la vitesse.

si tu veux garder du spool, et du coup, du couple a bas/moyen régime, il faut réduire le diamètre de la DP, et d'ailleurs, ça a été maintes fois vérifié, ceux qui sont en 3"/elbowback sur silvia perdent en bas, alors qu'en conservant une DP OEM avec un catback 3", l'agrément est meilleur dans ces regimes la

[Yaya 16v]

Il me semblais avoir vu le contraire sur z32 d'après les test aux banc d'un préparateur, faudra que j'éssaye de le retrouver du coup

Apparement les turbo chargé plus vite et plus tot avec les downpipes et décata en 3" qu'en 2.5" et ce meme avec la ligne en 2.5 .


Faut que je recherche avant de passé commande du coup



Et autre question, peut etre con mais autant la pausé plutot que de resté dans l'ignorance, les gaz refroidissent au fur et a mesure qu'ils sortent et ce n'est pas bon, sa je suit y a pas de souçis, par contre en augmentant le diametre de la ligne au fur et a mesure on amplifie pas le phénomene ?

[alboubou]

@Boyou : Oui j'ai lu ce que Dori a écrit, cependant c'est en contradiction avec son "conseil". D'où mon interrogation

[boyou2]

Il me semblais avoir vu le contraire sur z32 d'après les test aux banc d'un préparateur, faudra que j'éssaye de le retrouver du coup

Apparement les turbo chargé plus vite et plus tot avec les downpipes et décata en 3" qu'en 2.5" et ce meme avec la ligne en 2.5 .


Faut que je recherche avant de passé commande du coup



Et autre question, peut etre con mais autant la pausé plutot que de resté dans l'ignorance, les gaz refroidissent au fur et a mesure qu'ils sortent et ce n'est pas bon, sa je suit y a pas de souçis, par contre en augmentant le diametre de la ligne au fur et a mesure on amplifie pas le phénomene ?

faut aussi prendre en compte le paramètre débit/taille du turbo......forcément, si t'as une sortie de turbo en 2.5", une elbow/DP dans le même diamètre, ça bride un ti peu

D'ou ma remarque sur le calcul empirique (a mon sens) du débit moteur sans prise en compte du débit du turbal lui-même, puisqu'on dépasse allègrement le rapport de remplissage de '1' (même si c'est deja le but atteinds sur bloc compréssé)

Normalement, en prenant la pression atmo, le calcul est valable seulement si le volume envoyé par le turbo est égale a celui du cylindre rempli, hors, c'est souvent (beaucoup) plus, donc le volume de mélange est plus élevé que dans l'exemple

@Boyou : Oui j'ai lu ce que Dori a écrit, cependant c'est en contradiction avec son "conseil". D'où mon interrogation

oui je sais, tu sais la théorie....

[Yaya 16v]

Sa je m'en douté bien que le turbo joue mais faut vraiment que je retrouve ou j'ai vu sa en faite car c'est pas des gros turbo non plus, juste des gt2560r il me semble, le tout pour une cylindrée de juste 1.5L vu que chaque banc de cylindre a son turbo/ligne qui lui est propre .

[folken]

Vu la gueule de la DP d'origine sur silvia, et SURTOUT de l'elbow, on doit quand même vite passer dans la zone où on perd en la gardant
Quoi que sur s13 le t25 est pas bien gros ... avec un 2871 par contre je pense que c'était juste, j'ai gardé le coco stock mais cherché à libérer en aval du turbo.

[boyou2]

t25/t28 pour avoir de l'agrément, faut garder la DP d'origine ou la passer en 2.5" (OEM c'est 55mm soit 2/2.1" )

forcément, tu passes au dela des t28 aka t2560, faut une DP en 2.5" minimum, etc.......en dehors de la théorie (je ne retire absolument pas le fait que c'est nécessaire) ça sert surtout de base de travail pour la pratique, et la, seule l'experience parle après. Pour moi, ce sont deux choses indissociables ET complémentaires. Un peu comme le débat 'carto sur banc only ou sur route only', non, faux et mauvais débat, les deux sont indissociables....

Même si aujourd'hui, on a des modèles mathématiques super proche de la réalité (simulation informatique aidant), c'est pas encore ça, l'experience terrain est utile

t'ajoutes a tout ça le facteur AAC OEM ou amélioré, on en finit pas

[Dorifutosan]

@Boyou : Oui j'ai lu ce que Dori a écrit, cependant c'est en contradiction avec son "conseil". D'où mon interrogation

Mon conseil c'était pour optimiser la plage des 5krpm hein, maintenant en y réfléchissant mieux, je mettrais une dp en 2.5" afin de garder du spool en bas. Meme si elle sera un poil restrictive dans les 5krpm, au moins tu gardes un agrément de conduite.

(Dp pour downpipe petit pervers)

[alboubou]

Ok

Et du coup concernant les gamelles intermédiaires ?
Des précautions a prendre ?

Je suis pas un amateur des lignes trop bruyante et je sais que si je me dirige vers de l'inox elle fera forcément plus de bruit qu'une ligne acier, donc je pense compenser avec 4 / 5 gamelles ok peut être moins !

[boyou2]

2 à 3 c'est bien suffisant, surtout qu'un bloc turbo fait beaucoup moins de bruit qu'une NA.

Faut bien les choisir les gamelles, une coupe-feu après le turbo, et ensuite deux gamelles ovales pour bien atténué le bruit. Bien choisir la marque aussi, parce que les amortissants acoustiques internes des merdes egay, ba elles crament en 1an, après, ça fait une belle caisse de resonnance

[Dorifutosan]

Bah je dirais éviter le low cost si tu veux que ça dure, et éviter les chicanes si tu ne veux pas que ça te bride

(je t'avoue que j'ai du googler, en belgique ils appellent ça des marmites )

Le top c'est façon pot de moto : un tube percé qui traverse la gamelle de part en part entouré de laine de roche, mais il faut de la laine de qualité pour pas qu'elle crame

[Oki]

Bonjour, tu es fort Dori (doryphore), cela fait longtemps et j'espère que tu liras mes questions ou quelqu'un d'autre me répondra.
Voilà, tu dis que le moteur expulse le volume aspiré en 2 tours ce qui est logique, un tour pour aspirer et un pour recracher, mais pour moi, 2.5L*(5000/2)=6250l/min et non 3125l... Qu'est-ce que je ne comprend pas ? pourquoi le nombre de T/min est divisé par 4 et non par 2 ?
et l'autre question c'est, tu multiplies des m3/min avec des m3/min/cm2 et tu obtiens des cm2 ?? je ne comprend pas non plus, pour moi ce devrait être 7.8/3.3=2.36cm2 soit un diamètre de 17mm.
Est-ce que qqun peut me démontrer mon erreur de réflexion svp ?
Pour ma part, ce sujet m'intéresse parce que je compte me mettre à fabriquer des lignes inox et je me pose la question de : "faut il que la ligne entière ai le diamètre de la lumière d'échappement ou alors quel taille doit elle avoir ?"
j'ai eu quelques réponses mais j'aimerais pouvoir le déterminer par moi même ultérieurement merci pour vos réponses <3

[fujiwara]

Bonjour OKI,
Merci de lire le règlement du forum et de faire ta présentation comme le demande ledit règlement avant tout autre chose.

L'équipe de Modération.

[Oki]

Pardon pardon, c'est fait !