Thèmes:
- Général
- Objectif du système EGR
- Opération
- EGR haute et basse pression
- Inconvénients et dysfonctionnements possibles
- Refroidisseur EGR
Général:
Un EGR (Exhaust Gas Recirculation), également appelé « UGR » (Exhaust Gas Recirculation) dans certaines marques, a pour mission de renvoyer une partie des gaz d'échappement vers le moteur. La vanne EGR est utilisée aussi bien sur les moteurs essence que diesel. L'EGR est monté du côté échappement du bloc moteur.
Un tuyau métallique épais relie le collecteur d'échappement au refroidisseur EGR. Cela refroidit les gaz d'échappement chauds (effet d'un échangeur de chaleur). Du refroidisseur EGR, les gaz d'échappement vont à la vanne EGR, qui mélange les gaz d'échappement avec l'air fourni. L'EGR peut être réalisée sous forme de haute pression (trajet court) ou de basse pression (trajet long). Les deux systèmes ont leurs propres avantages et inconvénients. Ceci est décrit dans le chapitre EGR haute et basse pression (plus loin sur cette page).
La vanne EGR et les tuyaux peuvent être montés à différents endroits, mais les gaz d'échappement sont toujours prélevés le plus près possible du collecteur d'échappement. L'image ci-dessous montre les endroits où les composants EGR sont montés sur le bloc moteur.
Étant donné que la vanne EGR doit être ouverte ou complètement fermée dans plusieurs positions, une seule est utilisée moteur pas à pas pour faire fonctionner la vanne.
Objectif du système EGR :
En ajoutant de petites quantités de gaz d'échappement à l'air frais présent dans le conduit d'admission du moteur, la teneur en oxygène nécessaire à la combustion diminue. Un taux d'oxygène plus faible entraîne une combustion « moins bonne ». La vitesse de combustion et la température de combustion diminuent. La température plus basse des gaz de combustion réduit la teneur en oxyde d'azote (NOx). Cela rend les gaz d’échappement plus propres, ce qui répond aux exigences environnementales.
Sur les moteurs plus anciens, la vanne EGR est fermée lorsque le moteur est froid. Sur les nouveaux moteurs, la soupape est également ouverte lorsque le moteur est froid, afin que les gaz d'échappement chauds contribuent à réchauffer le moteur. L'EGR est inopérant à l'accélération, à la décélération et au ralenti. À charge partielle, l'opération est pleinement utilisée.
Opération:
L'ordinateur contrôle la quantité de gaz d'échappement qui peut être renvoyée au moteur en fonction des données suivantes :
- La charge du moteur (l'EGR ne fonctionne qu'à charge partielle ; à pleine charge la vanne est fermée).
- Le régime moteur (si le régime est trop faible ou trop élevé, la vanne est fermée).
- La température de l’air d’entrée.
L'ordinateur utilise ces données pour contrôler l'électrovanne avec un certain cycle de service. Si la différence est minime, le convertisseur de dépression est commandé de telle sorte que la vanne EGR ne soit pas activée. Dans cette position de repos, l'électrovanne transmet la pression de l'air extérieur à la vanne EGR. Cependant, si la quantité d'air aspirée est supérieure à la quantité d'air requise, l'électrovanne est commandée de telle sorte que la dépression de la pompe à vide soit également appliquée à la vanne EGR. L'électrovanne régule le vide de la pompe à vide vers la vanne EGR. La vanne EGR s'ouvre alors jusqu'à ce que la différence entre l'air requis et l'air aspiré soit toujours minime.
EGR haute et basse pression :
Le système de recirculation des gaz d'échappement peut être divisé en deux systèmes, à savoir l'EGR haute pression et l'EGR basse pression. La différence réside dans l'endroit où les gaz d'échappement sont dérivés de l'échappement. Le fonctionnement, les avantages et les inconvénients des deux systèmes sont décrits ci-dessous.
EGR haute pression (trajet court) :
Les gaz d'échappement sont déjà renvoyés vers le moteur avant le turbo. Il y a un tuyau EGR entre le collecteur d'échappement et le turbo. Il y a souvent un refroidisseur sur ce tuyau pour réduire la température des gaz d'échappement. La vanne EGR se trouve au bout de ce tuyau. Lorsque la vanne EGR s'ouvre, les gaz d'échappement de la conduite se mélangent à l'air d'admission fourni par le refroidisseur intermédiaire à l'admission du moteur.
Avantages de l’EGR haute pression :
- L'EGR peut être adapté très rapidement à l'état dynamique du moteur.
- Lors d'un démarrage à froid, l'EGR va permettre de faire monter la température dans la chambre de combustion le plus rapidement possible (standard pour les moteurs diesel de génération EURO III et ultérieures).
Inconvénients:
- Contamination dans le conduit d'admission due à la formation de suie.
- Les gaz d'échappement doivent être refroidis davantage que lorsqu'un EGR basse pression est utilisé.
- Le flux des gaz d’échappement n’est pas entièrement utilisé pour entraîner la turbine du turbo ; une partie du gaz est déjà prélevée avant le turbo.
EGR basse pression (trajet long) :
Les gaz d'échappement ne sont renvoyés vers l'admission moteur qu'après le filtre à particules. Habituellement, la sortie de la vanne EGR est connectée à l'entrée du compresseur (comme indiqué sur la figure), mais parfois elle est connectée entre le refroidisseur intermédiaire et le collecteur d'admission. L'inconvénient est que les gaz d'échappement renvoyés ont une pression et une vitesse trop faibles. Pour résoudre ce problème, une vanne supplémentaire est installée à l'échappement (après la branche EGR). Au moment où cette soupape supplémentaire se ferme, la pression entre le turbo et la soupape augmente. Les gaz d'échappement seront acheminés par la dérivation jusqu'à la vanne EGR en raison de l'augmentation de la pression.
Avantages de l’EGR basse pression :
- Tous les gaz d'échappement ont déjà été utilisés dans la turbine du turbo
- La température des gaz d'échappement est basse (sans utilisation d'un refroidisseur EGR) en raison de l'EGR haute pression.
- Les gaz EGR sont plus propres car, entre autres, le filtre à particules a déjà effectué le post-traitement des gaz d'échappement, donc moins de pollution moteur due à la formation de suie.
Inconvénients:
- L'ajout de gaz d'échappement à l'air d'admission (en fonction de l'état dynamique du moteur) est plus lent, car l'EGR doit parcourir une plus longue distance.
- La vanne EGR est plus éloignée des soupapes d'admission.
Inconvénients et dysfonctionnements possibles :
La vanne EGR n'améliore pas les performances du moteur. L'utilisation de la vanne EGR peut réduire les performances et augmenter la consommation. Les contaminations internes vont également fortement augmenter (voir image). La saleté colle à tout et contamine ainsi également le collecteur d'admission et les soupapes d'admission du moteur. Surtout avec un style de conduite calme, ces contaminants restent dans le moteur.
Le seul avantage de l’EGR est que les gaz d’échappement sont plus propres ; Les émissions de NOx diminuent. Sur les anciens moteurs diesel, les vannes EGR pouvaient facilement être fermées à l'aide d'une plaque de fermeture. Les constructeurs de voitures neuves utilisent des capteurs et d'autres méthodes pour s'assurer qu'il n'est plus possible de couper l'EGR ou de l'induire en erreur, car les pressions sont mesurées à différents endroits de la canalisation. C'est pourquoi les voitures plus récentes devront également procéder à un ajustement logiciel du système de gestion du moteur. Cela fait souvent partie des nouveaux logiciels de réglage des puces.
Il peut arriver que la vanne EGR reste involontairement ouverte alors qu'elle n'est pas pilotée. Trop de gaz d’échappement sont alors envoyés au moteur. Avec un appareil de lecture, nous pouvons le reconnaître par :
- une température (permanente) élevée de l'air d'admission en raison des gaz d'échappement (voir la page sur le capteurs de température);
- une valeur du débitmètre d'air massique trop faible : un pourcentage important de l'air entrant est constitué d'air qui vient de l'EGR, au lieu du filtre à air.
Refroidisseur EGR :
La température des gaz d'échappement est d'environ 300 degrés à charge partielle (à température constante sur autoroute) et supérieure à 700 degrés à pleine charge. Cependant, plus l’air fourni à l’admission est froid, meilleures sont les performances du moteur. L'air froid contient plus d'oxygène. L'air chaud est plus détendu et contient donc moins d'oxygène. Pourtant, les gaz d’échappement chauds sont réinjectés dans le moteur.
Il y a souvent un refroidisseur EGR entre la vanne EGR et l'admission moteur. Cela fonctionne comme un échangeur de chaleur. Le liquide de refroidissement circule à travers le refroidisseur EGR (dans des canaux fixes, afin qu'il n'entre pas en contact direct avec les gaz d'échappement). Le liquide de refroidissement absorbe la chaleur des gaz d'échappement. Le liquide de refroidissement se réchauffe et les gaz d'échappement se refroidissent alors. Le refroidisseur EGR abaisse la température autant que possible, de préférence autour de 100 degrés.
Plus d'informations sur cette technique d'échange thermique peuvent être trouvées dans le chapitre échangeur de chaleur.
En plus de l'EGR, les moteurs essence utilisent également un EGR pompe à air secondaire utilisé pour le post-traitement des gaz d'échappement et est utilisé dans les moteurs diesel SCR (Réduction Catalytique Sélective) catalyseur avec AdBluesystème de dosage appliqué.
