L'injection pour les nuls... Problèmes des pots adaptables.
Posté : ven. 25 nov. 2011 00:55
Coucou !
Au début, j'ai juste voulu témoigner de quelques graphiques intéressant concernant le remplacement des échappements d'origine par des pots adaptables.
Et puis je me suis dis qu'il valait mieux comprendre que simplement entendre.
Alors j'ai voulu faire une synthèse qui réponde à beaucoup de questions que je m'étais posé et pour lesquels on ne trouvait que des réponses plus ou moins vaseuses, parfois basées sur des croyances bidons, et surtout très contradictoires.
Du coup, plutot que de bosser mon concours, je vous ai rédigé ça tout cette aprèm...
Tout ce que j'explique vise les curieux qui veulent comprendre pourquoi mettre un pot adaptable nuit aux performances, et qui ne sont pas satisfait d'une affirmation arbitraire.
N'hésitez pas à faire un commentaire ou poser des questions.
Pour ceux dont les connaissances dépassent mes explications, et qui parcourront mes lignes d'un sourire amusé, n'hésitez pas à me faire part de vos suggestions, et si nécessaire, de vos corrections.
Merci !
La combustion
Au cours de la combustion de l'essence avec l'air, le mélange ne s’enflamme et ne brûle parfaitement que pour des rapports air/carburants bien précis, appeler rapports stœchiométriques, en suivant cette réaction :
Pour assurer une combustion totale (rapport stœchiométrique) le plus propre possible dans un moteur thermique, ce rapport théorique doit être de 14,7, c’est-à-dire qu’il faut sensiblement 14,7 kg d’air (environ de 9500L, en fonction de la pression et la température) pour brûler totalement 1 kg de carburant
Qu'est ce que précisément un mélange trop riche ou trop pauvre ?
Pour déterminer si un mélange est dit trop riche ou trop pauvre, on parlera de taux de variation de ce rapport stoechiométrique théorique : Lambda
Lambda = (mair/messence)/14,7
Donc un moteur est le plus propre possible quelque soit le régime, si ce rapport lambda = 1.
En pratique, les moteurs à essence atteignent leur puissance maximale avec excès d'essence de 10% (soit Lambda ~ 0,90), mais du coup une consommation et une proportion accrue de carburant imbrûlés. Pour les chimiste, le réactif chimique limitant est en excès, et la réaction est le plus rapide possible.
Aussi, leur consommation minimale a lieu avec un excédent d’air d’environ 10% (lambda ~ 1,1), avec pour conséquence une diminution de la puissance, et une augmentation des températures moteur due au ralentissement de la réaction chimique de combustion (défaut du réactif limitant).
Voila deux courbes illustrants la variation de la puissance et la variation de la consommation en fonction de Lambda, pour un même régime moteur :
Concrètement, ca implique quoi un mélange riche ou pauvre ?
Concrètement, si par exemple mon moteur tourne à 4000 tours/min, il sera :
Quels impacts sur la pollution ?
Pour un Lambda proche de 1, les produits de la combustion avant le filtre catalytique sont :
Notez qu'un régime trop pauvre n'est pas pour autant moins polluant.
Cartographie des constructeurs et normes antipollution
En fonction de l'ouverture des gaz (poignée de l'accélérateur), et du régime moteur, il va falloir régler tout ces paramètres.
Par exemple :
En fonction des utilisateurs ciblés mais surtout des normes anti-pollutions, le constructeur doit viser un taux Lambda pour une moto sportive ou économe, toujours dans des valeurs très proche du rapport stoechiométrique.
La norme E3 impose un filtre catalytique qui réduire l'émission des gaz polluants (NO, HC, CO). Ce catalyseur a une efficacité maximal dans un intervalle réduit de la valeur de Lambda autout de 1. C'est la fenètre du catalyseur :
Et voila la sonde Lambda !
Et c'est pour ça qu'on parle de sonde Lambda !
Elle mesure la quantité d'oxygène dans les gaz d'échappement, reflet de la richesse ou de la pauvreté du mélange, dans le but de corriger l'injection pour que la valeur de Lambda soit dans la fenêtre du catalyseur. CQFD.
En résumer, l'ECU détermine la quantité d'essence à injecter pour avoir une valeur de lambda le plus proche de 1 grâce à une cartographie, et les informations provenant de multitudes de capteurs (position des papillons, température du liquide de refroidissement, température de l'air d'admission, régime moteur,...)
Et pour encore peaufiner la précision de Lambda, la sonde du même nom ajustera les infimes variations pour une pollution minimale.
Pour info, la norme euro4 apporte une 2nde sonde Lambda après la catalyseur pour affiner encore plus Lambda et réduire d'avantage les émissions de gaz polluants.
Mais qu'est ce qu'elle glande ma sonde Lambda ?!?
La cartographie a été crée par les ingénieurs Honda pour viser une valeur précise de Lambda avec les caractéristiques des équipements d'origine. Je pense en particulier au filtre à air et aux pots d'échappement qui oppose une certaine résistance à la traverser des gaz. Cette résistance résulte de compromis choisis par le constructeur entre le bruit, le coût de production, les performances, etc.
Mais si on change l'un de ces éléments de manière à réduire cette perte de charge, le débit d'air augmenté tend à modifier Lambda : mon mélange s'appauvrit, et certes je consomme moins (pour les mêmes charge et régime moteur), Mais le moteur chauffe plus, je perd de la puissance, et même, je pollue plus ! (catalyseur moins efficace)
"Mains non, la sonde Lambda va corriger ca !" me direz vous... Et ben non !
Tout simplement parce que la dite sonde n'est pas faite pour ça. Autant qu'on ne creuse pas un tunnel à la petite cuillère, cette sonde est un outil de précision fait pour adapter de très faible variation de lambda, secondaire à des facteurs peu influant qui modifient légèrement la cinétique de la réaction chimique : densité volumétrique de l'air avec la température extérieur, humidité, filtre à air plus ou moins sale, etc.
Pour rappel, son but est de ramener Lambda dans la fenêtre du catalyseur.
Mais quand on change de pots ou de filtre, la sonde Lambda est complètement larguée...
Ces variations de tension fonction de Lambda sont à titres informatives
Pour s'adapter aux variations de Lambda secondaire à des "pots plus libres" ou "un filtre à air qui respire mieux", il faudrait changer la cartographie de l'ECU...
et a ma connaissance, il n'est pas possible de reprogrammer le boitier électronique d'origine sur la CBF 1000.
Application :
Les adaptables beaucoup plus ouvert (et donc parfois bruyants) ont pour conséquence d'augmenter la valeur de Lambda, comme expliqué ci-dessus : ils appauvrissent significativement le mélange, d'où la perte de puissance du moteur.
Pour pouvoir exploiter cette ouverture et espérer un gain de puissance, il faudrait adapté la cartographie de l'injection aux nouveaux pots.
Comme je l'ai brillamment expliqué dans les chapitres précédents pour les lecteurs obsessionnels qui ont eu la patiente de me comprendre et de tout lire, un mélange trop pauvre entraîne un échauffement plus important du moteur.
Les risques peuvent même aller jusqu'à percer les pistons. Bon pour en arriver là, je pense qu'il faudrait mouliner par 40° à 9000 tours/min pendant 3h avec un Lambda à 1.20 (j'exagère un peu quand même là...)
En tout cas, c'est ce qui explique que des pots adaptables pétarades : la combustion dure plus longtemps au point de continuer au temps moteur d'échappement... Pas cool du tout pour les soupapes d'échappement qu'on ne voudrait pas griller.
Pour illustrer le bien fondé de mes explications, voici ce que j'ai trouvé sur un site allemand. Ca confirmera les dire de certains, et abolira les croyances d'autres :
Voici les courbes de puissance de la CBF 1000 SC58 (2006-2009), avec les échappements d'origine, et des adaptables des marques Arrow, Remus, Shark, Louis (?), et Laser
En fichier joint, un pdf comprenant les les graphiques, des informations et des explications en Allemand de tout les pots.
Voici les infos pertinentes résumées (poids; dimensions en mm; dB au relanti/à 4000tr) :
Ca ne veut pas dire que ces pots sont moins performants, mais paradoxalement qu'ils le sont plus : c'est à dire qu'il sont moins résistant à l'écoulement des gaz.
Si la cartographie pouvait s'adapter, il y aurait donc plus d'air et plus d'essence pour les même régime moteur et ouverture des gaz. En gros, un plus gros pétard.
Les solutions :
Il existe des dispositifs qui permettent cette adaptation : Les boitiers elctroniques qui se connectent en série de l'ECU d'origine de la moto du type Power commander (270€) proposant une cartographie qui rétablie une richesse suffisante pour la configuration de la moto.
Mais il faudra programmer cette cartographie sur un banc de puissance, aux différents régimes moteur et à différentes ouvertures des papillons... Opération assez coûteuse à faire chez un professionnel partenaire. Compter entre 200 et 250€.
A noter que ce dispositif est totalement réversible puisqu'il exploite des connectiques existantes.
Power commander propose une option sortie en début d'année, appeler Autotune (229€).
Disponible en extension de leur dernier boitier, il est équipé d'une sonde (en remplacement de la sonde Lambda) qui adapte automatiquement la richesse en temps réel pour injecté le rapport (stœchiométrique, riche, ou pauvre) sur toute la plage moteur, défini dans une cartographie faite sur son ordinateur (exemple), en fonction du régime moteur et du pourcentage d'ouverture des gaz... Comme sur un banc de puissance.
Il est possible d'ajouter aussi en option une commande au guidon permettant de changer de cartographie en conduisant.
On pourrait par exemple programmer une cartographie qui optimise le minimum de consommation (Lambda = 1.10) quand on fait de cours trajet en ville au sacrifice de la puissance, et une autre cartographie plus sportive (Lambda = 0.90) pour les ballades plus nerveuses ou la route.
Il va de soit que l'utilisation de cette appareil, puisqu'il déborde largement de la fenêtre du catalyseur, fait perdre l'homologation Euro3 (de manière réversible)
A noter qu'il existe la possibilité d'ajouter un shifter en option.
Pour ceux qui connaisent pas (??), ça permet de changer de rapport sans toucher à l'embrayage (sauf pour passer la 1ere bien sur).
Le boitier electronique capte la pression sur le selecteur et adapte le régime moteur pour passer le rapport sans contrainte...
Bon, certes, la CBF est pas trop la cible de ce genre d'utilisation, mais ca peut etre fun...
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Bref, tout ca pour dire que quand on change ses pots, outre la motivation d'un grondement plus viril, il faut penser au sacrifice des performances et des risques qui l'accompagne... A moins de s'alléger d'environ 500€ supplémentaires (prix le plus bas que j'ai pu trouver).
Dans un futur, et en fonction des motivations, j'essayerai de contacter Power commander pour faire un test sur quelques mois de leur produit en tant que vrai utilisateur standard =) .
Source :
http://www.rennes.supelec.fr/ren/fi/ele ... ssence.htm
http://www.lautomobile.ca/news/air-et-e ... 000194728/
http://www.eobd.fr/sonde_lambda.htm
http://125cbrevolution.free.fr/techniqu ... ection.htm
http://www.powercommander.com
wikipédia
Revue technique CBF 1000 2006
Divers forums
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Edit : Je suis en train de voir avec le commerçant sus-cité qui propose les équipements power commander s'il peut m'aider à réaliser un test complet du produit sur ma moto (banc de puissance, tuto de montage, impact sur la consommation moyenne, etc.).
Il n'existe aucun test intéressant, ni même aucun retour de ces produits sur les CBF ou moto de la même gamme, ce qui est un frein indéniable pour susciter un intérêt.
En espérant que ce vendeur voudra bien participer à l'aventure.
Au début, j'ai juste voulu témoigner de quelques graphiques intéressant concernant le remplacement des échappements d'origine par des pots adaptables.
Et puis je me suis dis qu'il valait mieux comprendre que simplement entendre.
Alors j'ai voulu faire une synthèse qui réponde à beaucoup de questions que je m'étais posé et pour lesquels on ne trouvait que des réponses plus ou moins vaseuses, parfois basées sur des croyances bidons, et surtout très contradictoires.
Du coup, plutot que de bosser mon concours, je vous ai rédigé ça tout cette aprèm...
Tout ce que j'explique vise les curieux qui veulent comprendre pourquoi mettre un pot adaptable nuit aux performances, et qui ne sont pas satisfait d'une affirmation arbitraire.
N'hésitez pas à faire un commentaire ou poser des questions.
Pour ceux dont les connaissances dépassent mes explications, et qui parcourront mes lignes d'un sourire amusé, n'hésitez pas à me faire part de vos suggestions, et si nécessaire, de vos corrections.
Merci !
La combustion
Au cours de la combustion de l'essence avec l'air, le mélange ne s’enflamme et ne brûle parfaitement que pour des rapports air/carburants bien précis, appeler rapports stœchiométriques, en suivant cette réaction :
Pour assurer une combustion totale (rapport stœchiométrique) le plus propre possible dans un moteur thermique, ce rapport théorique doit être de 14,7, c’est-à-dire qu’il faut sensiblement 14,7 kg d’air (environ de 9500L, en fonction de la pression et la température) pour brûler totalement 1 kg de carburant
Qu'est ce que précisément un mélange trop riche ou trop pauvre ?
Pour déterminer si un mélange est dit trop riche ou trop pauvre, on parlera de taux de variation de ce rapport stoechiométrique théorique : Lambda
Lambda = (mair/messence)/14,7
Donc un moteur est le plus propre possible quelque soit le régime, si ce rapport lambda = 1.
En pratique, les moteurs à essence atteignent leur puissance maximale avec excès d'essence de 10% (soit Lambda ~ 0,90), mais du coup une consommation et une proportion accrue de carburant imbrûlés. Pour les chimiste, le réactif chimique limitant est en excès, et la réaction est le plus rapide possible.
Aussi, leur consommation minimale a lieu avec un excédent d’air d’environ 10% (lambda ~ 1,1), avec pour conséquence une diminution de la puissance, et une augmentation des températures moteur due au ralentissement de la réaction chimique de combustion (défaut du réactif limitant).
Voila deux courbes illustrants la variation de la puissance et la variation de la consommation en fonction de Lambda, pour un même régime moteur :
Concrètement, ca implique quoi un mélange riche ou pauvre ?
Concrètement, si par exemple mon moteur tourne à 4000 tours/min, il sera :
- Plus écolo en terme d’émission de gaz avec Lambda = 1 (au rapport stoechiométrique)
- Plus puissant, plus gourmand, et moins chaud avec Lambda = 0.90, quand mon mélange est riche
- Plus économe, plus chaud, et moins puissant avec Lambda = 1.10, quand mon mélange est pauvre.
Quels impacts sur la pollution ?
Pour un Lambda proche de 1, les produits de la combustion avant le filtre catalytique sont :
- Le monoxyde de carbone (CO) et l'oxygène (O2) en quantité semblable (0,2 à 1,5 %)
- Les hydrocarbures (HC) (200 ppm ou moins)
- Les oxydes d'azote (NOX) (400 ppm ou moins).
Notez qu'un régime trop pauvre n'est pas pour autant moins polluant.
Cartographie des constructeurs et normes antipollution
En fonction de l'ouverture des gaz (poignée de l'accélérateur), et du régime moteur, il va falloir régler tout ces paramètres.
Par exemple :
- A 5% d'ouverture, j'ai une petite quantité d'air qui rentre et une petite quantité d'essence, avec un rapport Lambda idéalement proche de 1 .
- De même, à 100% d'ouverture (poignée essorée), j'aurai une grosse quantité d'air et une grosse quantité d'essence, toujours avec un rapport Lambda idéalement proche de 1.
En fonction des utilisateurs ciblés mais surtout des normes anti-pollutions, le constructeur doit viser un taux Lambda pour une moto sportive ou économe, toujours dans des valeurs très proche du rapport stoechiométrique.
La norme E3 impose un filtre catalytique qui réduire l'émission des gaz polluants (NO, HC, CO). Ce catalyseur a une efficacité maximal dans un intervalle réduit de la valeur de Lambda autout de 1. C'est la fenètre du catalyseur :
Et voila la sonde Lambda !
Et c'est pour ça qu'on parle de sonde Lambda !
Elle mesure la quantité d'oxygène dans les gaz d'échappement, reflet de la richesse ou de la pauvreté du mélange, dans le but de corriger l'injection pour que la valeur de Lambda soit dans la fenêtre du catalyseur. CQFD.
En résumer, l'ECU détermine la quantité d'essence à injecter pour avoir une valeur de lambda le plus proche de 1 grâce à une cartographie, et les informations provenant de multitudes de capteurs (position des papillons, température du liquide de refroidissement, température de l'air d'admission, régime moteur,...)
Et pour encore peaufiner la précision de Lambda, la sonde du même nom ajustera les infimes variations pour une pollution minimale.
Pour info, la norme euro4 apporte une 2nde sonde Lambda après la catalyseur pour affiner encore plus Lambda et réduire d'avantage les émissions de gaz polluants.
Mais qu'est ce qu'elle glande ma sonde Lambda ?!?
La cartographie a été crée par les ingénieurs Honda pour viser une valeur précise de Lambda avec les caractéristiques des équipements d'origine. Je pense en particulier au filtre à air et aux pots d'échappement qui oppose une certaine résistance à la traverser des gaz. Cette résistance résulte de compromis choisis par le constructeur entre le bruit, le coût de production, les performances, etc.
Mais si on change l'un de ces éléments de manière à réduire cette perte de charge, le débit d'air augmenté tend à modifier Lambda : mon mélange s'appauvrit, et certes je consomme moins (pour les mêmes charge et régime moteur), Mais le moteur chauffe plus, je perd de la puissance, et même, je pollue plus ! (catalyseur moins efficace)
"Mains non, la sonde Lambda va corriger ca !" me direz vous... Et ben non !
Tout simplement parce que la dite sonde n'est pas faite pour ça. Autant qu'on ne creuse pas un tunnel à la petite cuillère, cette sonde est un outil de précision fait pour adapter de très faible variation de lambda, secondaire à des facteurs peu influant qui modifient légèrement la cinétique de la réaction chimique : densité volumétrique de l'air avec la température extérieur, humidité, filtre à air plus ou moins sale, etc.
Pour rappel, son but est de ramener Lambda dans la fenêtre du catalyseur.
Mais quand on change de pots ou de filtre, la sonde Lambda est complètement larguée...
Ces variations de tension fonction de Lambda sont à titres informatives
Pour s'adapter aux variations de Lambda secondaire à des "pots plus libres" ou "un filtre à air qui respire mieux", il faudrait changer la cartographie de l'ECU...
et a ma connaissance, il n'est pas possible de reprogrammer le boitier électronique d'origine sur la CBF 1000.
Application :
Les adaptables beaucoup plus ouvert (et donc parfois bruyants) ont pour conséquence d'augmenter la valeur de Lambda, comme expliqué ci-dessus : ils appauvrissent significativement le mélange, d'où la perte de puissance du moteur.
Pour pouvoir exploiter cette ouverture et espérer un gain de puissance, il faudrait adapté la cartographie de l'injection aux nouveaux pots.
Comme je l'ai brillamment expliqué dans les chapitres précédents pour les lecteurs obsessionnels qui ont eu la patiente de me comprendre et de tout lire, un mélange trop pauvre entraîne un échauffement plus important du moteur.
Les risques peuvent même aller jusqu'à percer les pistons. Bon pour en arriver là, je pense qu'il faudrait mouliner par 40° à 9000 tours/min pendant 3h avec un Lambda à 1.20 (j'exagère un peu quand même là...)
En tout cas, c'est ce qui explique que des pots adaptables pétarades : la combustion dure plus longtemps au point de continuer au temps moteur d'échappement... Pas cool du tout pour les soupapes d'échappement qu'on ne voudrait pas griller.
Pour illustrer le bien fondé de mes explications, voici ce que j'ai trouvé sur un site allemand. Ca confirmera les dire de certains, et abolira les croyances d'autres :
Voici les courbes de puissance de la CBF 1000 SC58 (2006-2009), avec les échappements d'origine, et des adaptables des marques Arrow, Remus, Shark, Louis (?), et Laser
En fichier joint, un pdf comprenant les les graphiques, des informations et des explications en Allemand de tout les pots.
Voici les infos pertinentes résumées (poids; dimensions en mm; dB au relanti/à 4000tr) :
- Pots d'origine : 9,4 kg; 460x85x130; 78/88
- Arrow : 5,46 kg; 480x110x130; 78/88
- Remus : 6,18 kg; 430x90x120; 79/93
- Shark : 5,65 kg; conique 500 x 60 à 100; 88/96
- Louis Streetfighter : 6,22 kg; rond 500 x 110; 88/96
- Laser duotech : 6,85 kg; 555 x 110 x 140; 80/89
Ca ne veut pas dire que ces pots sont moins performants, mais paradoxalement qu'ils le sont plus : c'est à dire qu'il sont moins résistant à l'écoulement des gaz.
Si la cartographie pouvait s'adapter, il y aurait donc plus d'air et plus d'essence pour les même régime moteur et ouverture des gaz. En gros, un plus gros pétard.
Les solutions :
Il existe des dispositifs qui permettent cette adaptation : Les boitiers elctroniques qui se connectent en série de l'ECU d'origine de la moto du type Power commander (270€) proposant une cartographie qui rétablie une richesse suffisante pour la configuration de la moto.
Mais il faudra programmer cette cartographie sur un banc de puissance, aux différents régimes moteur et à différentes ouvertures des papillons... Opération assez coûteuse à faire chez un professionnel partenaire. Compter entre 200 et 250€.
A noter que ce dispositif est totalement réversible puisqu'il exploite des connectiques existantes.
Power commander propose une option sortie en début d'année, appeler Autotune (229€).
Disponible en extension de leur dernier boitier, il est équipé d'une sonde (en remplacement de la sonde Lambda) qui adapte automatiquement la richesse en temps réel pour injecté le rapport (stœchiométrique, riche, ou pauvre) sur toute la plage moteur, défini dans une cartographie faite sur son ordinateur (exemple), en fonction du régime moteur et du pourcentage d'ouverture des gaz... Comme sur un banc de puissance.
Il est possible d'ajouter aussi en option une commande au guidon permettant de changer de cartographie en conduisant.
On pourrait par exemple programmer une cartographie qui optimise le minimum de consommation (Lambda = 1.10) quand on fait de cours trajet en ville au sacrifice de la puissance, et une autre cartographie plus sportive (Lambda = 0.90) pour les ballades plus nerveuses ou la route.
Il va de soit que l'utilisation de cette appareil, puisqu'il déborde largement de la fenêtre du catalyseur, fait perdre l'homologation Euro3 (de manière réversible)
A noter qu'il existe la possibilité d'ajouter un shifter en option.
Pour ceux qui connaisent pas (??), ça permet de changer de rapport sans toucher à l'embrayage (sauf pour passer la 1ere bien sur).
Le boitier electronique capte la pression sur le selecteur et adapte le régime moteur pour passer le rapport sans contrainte...
Bon, certes, la CBF est pas trop la cible de ce genre d'utilisation, mais ca peut etre fun...
------------------------------------------------------------------------------------
Bref, tout ca pour dire que quand on change ses pots, outre la motivation d'un grondement plus viril, il faut penser au sacrifice des performances et des risques qui l'accompagne... A moins de s'alléger d'environ 500€ supplémentaires (prix le plus bas que j'ai pu trouver).
Dans un futur, et en fonction des motivations, j'essayerai de contacter Power commander pour faire un test sur quelques mois de leur produit en tant que vrai utilisateur standard =) .
Source :
http://www.rennes.supelec.fr/ren/fi/ele ... ssence.htm
http://www.lautomobile.ca/news/air-et-e ... 000194728/
http://www.eobd.fr/sonde_lambda.htm
http://125cbrevolution.free.fr/techniqu ... ection.htm
http://www.powercommander.com
wikipédia
Revue technique CBF 1000 2006
Divers forums
--------------------------------------------------------
Edit : Je suis en train de voir avec le commerçant sus-cité qui propose les équipements power commander s'il peut m'aider à réaliser un test complet du produit sur ma moto (banc de puissance, tuto de montage, impact sur la consommation moyenne, etc.).
Il n'existe aucun test intéressant, ni même aucun retour de ces produits sur les CBF ou moto de la même gamme, ce qui est un frein indéniable pour susciter un intérêt.
En espérant que ce vendeur voudra bien participer à l'aventure.
. 
, le but recherché (dans mon cas) n'était pas d'en gagner (ni d'en perdre) mais de modifier l'aspect de la moto tant au niveau bruit que look, ce que j'ai trouvé en montant un pot Arrow (race tech noir) 
sur l’énorme appendice dont été doté mimille.
