Recirculation des gaz d'échappement

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Soupape pneumatique EGR ouverte.

La recirculation des gaz d'échappement, ou RGE (en Anglais EGR pour Exhaust gas recirculation[1]) est un système qui consiste à rediriger une partie des gaz d'échappement des moteurs à combustion dans le collecteur d'admission, afin de réduire les émissions d'oxydes d'azote (NOx)[2] afin de satisfaire aux normes antipollution sans modifier la structure du moteur[3].

À titre d'exemple, l'affaire Volkswagen était une activation/désactivation programmée de la recirculation des gaz lorsque les conditions de tests étaient détectées par l'ordinateur de contrôle du moteur (volant droit, plage de régime compatible avec le cycle d'homologation, durée de conduite, , etc.)[4],[5].

Description[modifier | modifier le code]

La vanne EGR permet de réduire le taux de NOx en sorti d’échappement en diminuant la température de combustion par réduction de la quantité d’oxygène dans les cylindres[6]. Le dosage de gaz brulé est calculé par l'ordinateur de contrôle moteur, en fonction de la charge et du régime, pour réduire suffisamment la température de combustion sans étouffer le moteur par manque d’oxygène[6].

Ce système a été utilisé en Californie sur les moteurs Diesel à partir du début des années 1970[7].

La proportion de ces gaz remis en circulation doit être adaptée à chaque charge du moteur et à chaque régime de fonctionnement afin de respecter l'équilibre entre les émissions d'oxydes d'azotes et de particules. Les normes antipollution de plus en plus exigeantes induisent un besoin accru de la proportion de gaz brûlés et/ou de systèmes permettant de limiter les oxydes d'azotes (piège à NOx, SCR, etc.) et les suies (filtre à particules).

Les constructeurs européens l'ont adoptée depuis 1996, afin de satisfaire à la norme européenne d'émission de polluants dans l'air sans avoir besoin de remettre en cause de manière significative la conception de leur moteur. Le dispositif est un tube qui conduit une partie des gaz brûlés vers l'admission, modulé par la « vanne EGR » ou « soupape EGR », qui est pilotée par l'ordinateur du contrôle moteur en fonction du point de fonctionnement du moteur (régime, charge, altitude, température de l'air).

Avantages[modifier | modifier le code]

C'est un dispositif de réduction des oxydes d'azotes, installé par les constructeurs pour satisfaire, à moindre coût, aux normes européennes de pollution.

Ce système permet de :

  • Ralentir la vitesse de combustion via la diminution de la proportion d'oxygène dans les gaz ;
  • Augmenter la capacité thermique des gaz et donc diminuer leur température lors de la combustion ;

Ceci a pour effet de diminuer la quantité d'oxydes d'azote (NOx) dans les gaz échappement à l'origine notamment de la pollution atmosphérique à l'ozone et des précurseurs des particules fines.

La production d'oxydes d'azote dépendant notamment de la température et de la présence d'oxygène pendant la combustion, l'introduction de gaz brûlés agit sur les deux paramètres (température et proportion d'oxygène). L'influence de la température sur la production d'oxydes d'azote est modélisée par le mécanisme de Zeldovich[8] en 1939, voir Iakov_Zeldovitch.

Inconvénients[modifier | modifier le code]

L'EGR augmente la production de particules en raison de la raréfaction de l'oxygène. Il faut trouver un compromis acceptable entre la diminution des oxydes d'azote et l'augmentation de particules via le choix optimum du taux d'EGR pour chaque point de régime et charge. Les gaz recirculés doivent être refroidis pour abaisser la température des gaz réinjectés et diminuer conjointement la production de particules et d'oxydes d'azote pour le même taux d'EGR.

Un des impacts négatifs de ce système est la diminution de la vitesse de combustion, qui entraîne une diminution du rendement du moteur (éloignement du cycle théorique) et induit donc une augmentation de la consommation de carburant. Cependant, la diminution du débit d'air compense partiellement la baisse du rendement.

L'augmentation de la production de suies lors de la combustion induit une salissure plus prononcée de l'huile moteur et d'une partie de l'admission, du circuit d'échappement du moteur ainsi que le besoin éventuel d'un filtre à particules selon le niveau d'exigence des normes.

Description du système et possible défaillance[modifier | modifier le code]

Le système de dépollution par recirculation des gaz d'échappement est constitué d'une conduite permettant de faire transiter les gaz d'échappement vers l'admission, assortie d'un échangeur thermique destiné à refroidir les gaz brûlés et d'une vanne, appelée communément vanne EGR, qui vient régler le débit de gaz brûlés. Cette vanne est pilotée par le calculateur de contrôle moteur.

La panne la plus courante de ce type de système est l'encrassement et le colmatage de la vanne par des particules chargées en hydrocarbures huileux, ce qui entraîne son blocage en position ouverte et donc une perte de puissance, des défauts d'accélération, et une augmentation de la production de fumées.

L'encrassement est lié à des températures de fonctionnement trop basses et peut bloquer la vanne en « position fermée »[9] en n'occasionnant alors aucune perte de puissance mais ne permettant plus de respecter les normes de pollution.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. le terme anglais est plus couramment rencontré dans la littérature
  2. La vanne EGR, sur le site fiches-auto.fr
  3. La vanne EGR, sur flexfuel-company.com, consulté le 11 novembre 2016.
  4. point 68, page 13, sur justice.gov, consulté le 11 décembre 2016.
  5. Richard Burgan, « Diesel Gate Volkswagen : focus sur le scandale », Turbo.fr,‎ (consulté le 11 novembre 2016)
  6. a et b La vanne EGR, sur fiches-auto.fr, consulté le 13 décembre 2016.
  7. (en) Hannu Jääskeläinen et Magdi K. Khair, « Exhaust Gas Recirculation », sur dieselnet.com, DieselNet,‎ (consulté le 11 novembre 2016)
  8. Acta Physicochim. 21, 577,1946
  9. « Quel est le principe de fonctionnement d’une vanne EGR ? », sur flexfuel-company.com (consulté le 11 novembre 2016)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]