Les types de vanne EGR, leurs fonctions et leurs défaillances possibles
pour les normes d'émission et la santé
Les vannes EGR jouent un rôle important dans la limitation des émissions nocives. Ce composant du moteur réduit les émissions de NOx (oxydes d'azote) en diminuant la quantité d'oxygène dans le moteur et la température de combustion. Toutefois, ces vannes peuvent également présenter des problèmes et nécessiter un remplacement. Cette série présente la fonction, le fonctionnement, le diagnostic et la procédure de remplacement des vannes EGR. La première partie traite du fonctionnement et montre les défaillances possibles.
Fonctionnement
EGR signifie 'exhaust gas recirculation', ce qui explique bien ce que sont ces vannes. En effet, en s'ouvrant (partiellement), elles font en sorte que les gaz d'échappement du collecteur d'échappement soient réintroduits dans le collecteur d'admission, où les gaz sont mélangés à de l'air frais. Cela a un double effet. D'une part, cela diminue la teneur en oxygène du mélange air-carburant. En effet, le NOx est produit lorsque l'azote et l'oxygène sont combinés, de sorte que moins d'oxygène entraîne moins de NOx.
D'autre part, cette réintroduction entraîne une baisse des températures de combustion dans le moteur, ce qui joue également un rôle crucial dans la création de NOx. Plus la température est élevée, plus il y a de NOx. Les vannes EGR contribuent donc doublement à la réduction des émissions nocives, ce qui est bénéfique pour notre santé. En effet, ces gaz sont très nocifs pour le système respiratoire. Les vannes EGR contribuent également au respect des normes d'émission européennes toujours plus strictes.
types
Essence et diesel
Il existe plusieurs types de vannes EGR. Une première distinction existe entre les moteurs à essence et les moteurs diesel. Dans les deux cas, les vannes EGR remplissent essentiellement la même fonction. Pour les moteurs diesel, cependant, il existe deux types de vannes en fonction de la pression: haute ou basse.
Avec les soupapes haute pression, les gaz d'échappement à fort débit et contenant beaucoup de suie sont déviés par une soupape EGR avant d'entrer dans le filtre à particules. Les gaz sont ensuite redirigés vers le collecteur d'admission. Une dépression est créée par une soupape secondaire dans le collecteur d'admission.
Les vannes EGR contribuent à réduire les émissions nocives
Dans la variante basse pression, les gaz d'échappement qui ont déjà traversé le filtre à particules sont redirigés vers le collecteur d'admission via un tuyau. Ces gaz sont presque totalement exempts de suie, mais leur débit est plus faible.
Interne et externe
Pour les deux types de moteurs, il existe cependant une autre distinction. Il s'agit de la recirculation interne et de la recirculation externe. Dans le premier cas, le mélange des gaz d'échappement et du mélange air frais-carburant a lieu dans la chambre de combustion. Dans ce cas, le volume de recirculation des gaz d'échappement est relativement faible et ne peut être influencé que de manière limitée. Ce n'est que depuis le développement de la distribution variable que le volume de recirculation peut être influencé en fonction de la charge et du régime.
La recirculation 'externe' des gaz d'échappement utilise un tuyau supplémentaire entre le collecteur d'échappement et le collecteur d'admission et fonctionne également par l'intermédiaire de la vanne EGR.
Pneumatique et électrique
Du côté mécanique, il existe plusieurs vannes EGR: pneumatique, électrique et électrique avec refroidissement. Le premier type est doté d'une membrane commandée par une dépression. Ce type de vanne dépend de la charge du moteur et de la pression de la conduite d'admission pour la commande de la boîte à vide. Il existe des versions à une ou deux membranes.
Pour mieux contrôler la quantité de gaz d'échappement recyclés, on installait souvent des vannes pneumatiques de contrôle et de limitation de la pression, ainsi que des vannes de ralentissement. Quelques systèmes prennent également en compte la contre-pression des gaz d'échappement comme pression de contrôle pour la boîte à vide. Dans certains cas, la recirculation des gaz d'échappement est complètement éliminée. Ceci est possible en incorporant des vannes de commutation électriques dans la commande.
Les vannes électriques, quant à elles, sont commandées par une électronique intégrée. Elles sont directement pilotées par l'unité de contrôle du moteur et peuvent être contrôlées avec beaucoup plus de précision. Elles sont également indépendantes de la dépression dans la conduite d'admission. Des capteurs intégrés (potentiomètres) reconnaissent la position de la vanne, ce qui permet un contrôle précis et des temps de réglage courts.
Il existe également des vannes électriques dotées d'une unité de refroidissement pour réduire davantage la température des gaz d'échappement. Ce refroidissement dépend de l'échange thermique du liquide de refroidissement du moteur qui circule dans le circuit de gaz du refroidisseur EGR. Le flux des deux fluides est séparé et le liquide de refroidissement du moteur réduit la température des gaz d'échappement.
Une vanne régule le débit des gaz d'échappement à travers l'unité de refroidissement, en fonction des besoins du moteur. Cette vanne peut être activée pneumatiquement ou électroniquement. La limitation du débit des gaz d'échappement présente également des avantages en soi: la température de fonctionnement idéale du moteur est atteinte plus rapidement, en particulier lors d'un démarrage à froid. Le bruit émis lors de la combustion est également réduit lorsque le moteur est froid. Les émissions d'hydrocarbures en mode chauffage sont également réduites.
transducteurs de pression et thermovannes
Les transducteurs de pression contrôlent la dépression nécessaire à la vanne EGR. Ils ajustent la dépression à la charge actuelle du moteur afin que le volume de recirculation défini puisse être maintenu avec précision. Ils sont commandés mécaniquement ou électriquement.
Les thermovannes ont une fonction similaire à celle des transducteurs de pression, mais elles fonctionnent sur base de la température. Les transducteurs de pression et les thermovannes peuvent être combinés.
défaillances
Causes
Plusieurs facteurs contribuent à la défaillance de la vanne EGR. Les principales raisons sont une accumulation de suie, des distances de conduite trop courtes, des bougies de préchauffage défectueuses, un mauvais mélange air-carburant et une quantité anormale d'huile ou de vapeur d'huile pénétrant dans la chambre de combustion. Les températures excessives des gaz d'échappement et la surchauffe du moteur jouent également un rôle important. En effet, ces facteurs thermiques peuvent entraîner la fissuration du boîtier de la vanne EGR et la fonte des composants internes.
Le brouillard d'huile et la suie provenant des gaz d'échappement encrassent la vanne dont la section d'ouverture diminue avec le temps jusqu'à l'obturation complète. La quantité de gaz d'échappement recyclée baisse alors constamment, ce qui se répercute sur le comportement d'échappement. Ce phénomène est également favorisé par la forte charge thermique.
Le système de flexible de dépression est lui aussi une cause fréquente de défaut. En cas de fuite, la dépression nécessaire à la vanne EGR est perdue et la vanne ne s'ouvre plus. Le dysfonctionnement de la vanne EGR suite à l'absence de dépression peut également être dû à un transducteur de pression défectueux ou au mauvais fonctionnement de la thermovanne.
Les vannes EGR font partie d'un système plus vaste
Il est important de rappeler que les vannes EGR font partie d'un système plus large. Les défaillances de ces vannes sont généralement dues à des composants connexes qui tombent en panne, plutôt qu'à la vanne elle-même. Il est donc essentiel de toujours considérer la vanne EGR dans un contexte plus large. Souvent, il ne suffit pas de remplacer la vanne: cela ne résout pas le problème sous-jacent. Un diagnostic plus large est nécessaire.
Symptômes et conséquences
Dans le cas d'une vanne défectueuse, le voyant d'avertissement du moteur s'allume généralement. Parmi les autres symptômes, citons un moteur qui ne tourne pas au ralenti de manière stable, une traction soudaine du véhicule, une fumée noire à l'échappement, un bruit de cognement et une réduction des performances ou une augmentation de la consommation de carburant. En outre, une vanne EGR qui ne se ferme plus peut empêcher le moteur de démarrer.
Une vanne EGR défectueuse n'est pas nécessairement un problème majeur, mais il faut s'en préoccuper. En effet, si elle est négligée, elle peut endommager le filtre à particules des véhicules diesel. Des résidus peuvent également se former dans le collecteur d'admission et les soupapes d'admission peuvent se bloquer. Ces dernières peuvent à leur tour endommager le turbocompresseur, entraîner une perte de puissance ou même provoquer l'arrêt du moteur.
Lisez également les parties 2 et 3 pour en savoir plus sur le contrôle des défaillances du système EGR et le (dé)montage des vannes EGR!
Avec la collaboration de Hella Benelux, NGK Spark Plug, Nissens
