EGR pour Exhaust Gas Recirculation

 

Vous avez sans doute déjà entendu parler de ce système désormais installé sur la quasi-totalité des véhicules à moteur Diesel, et qui est responsable de nombreuses pannes.

« Ouais encore un système qui va à l’encontre du fonctionnement du moteur, remettre des gaz d’échappement ça va pas la tête !!! Encore une idée de $€^¨% de ces ingénieurs !! », vous a dit Robert de retour de son garagiste.

« La vanne EGR fonctionne au démarrage du véhicule puisqu’elle permet de faire revenir le carburant qui n’a pas brûlé dans l’admission et ainsi réduire la consommation », vous a affirmé avec a$$urance votre concessionnaire (qui se trompe to-ta-le-ment)

Alors pourquoi un tel système, pourquoi donc faire revenir des gaz d’échappement dans le moteur ?

Pour respecter les normes d’émissions d’oxydes d’azote (NOx), c’est à dire moins polluer notre atmosphère vicié, nous rendre en bonne santé et donc heureux.

Cliquez ici pour avoir des détails sur les NOx (N pour azote, O pour oxygène et x parce qu’il en existe plusieurs types avec des nombres différents d’atome d’oxygène)

Pour info,  les quantités de NOx admises pour les différentes évolutions de la norme EURO :

EURO Année NOX (mg/km)
1 1993 No limit
2 1996 No limit
3 2000 500
4 2005 250
5 2009 180
6 2014 80

 

Les oxydes d’azote se forment pendant la combustion et nécessitent deux éléments :

–       de l’oxygène

–       une température élevée

Que pourrait-on faire pour réduire la quantité d’oxygène présente dans le cylindre ? Le cylindre aspire en effet un volume donné d’air, on ne peut pas l’empêcher. Sauf si on lui donne autre chose à aspirer, quelque chose qui ne contienne pas (ou moins) d’oxygène : les gaz d’échappement. De plus, la chaleur spécifique des gaz d’échappement est supérieure à celle de l’air : la température de combustion est plus faible, bingo.

Moins d’oxygène, une température de combustion plus faible : moins de NOx !

Le schéma ci-dessous nous montre en simplifié le système EGR : à la sortie du cylindre, une partie des gaz d’échappement est renvoyée vers l’admission. Vous noterez la présence de trois éléments clés :

– la vanne EGR (EGR valve)

– un papillon (electro throttle body) qui a pour rôle de réduire la pression dans le répartiteur d’admission et ainsi d’augmenter la quantité d’EGR

– un échangeur gaz/eau qui va, comme pour l’inter-cooler du turbo, permettre d’augmenter la masse volumique des gaz EGR et ainsi d’augmenter la masse d’EGR

Mais peut-on quand même brûler le carburant en mettant des gaz d’échappement dans le cylindre ?

Oui, car on le fait pour des zones de fonctionnement où la charge moteur n’est pas élevée. Les quantités de carburant injectées sont très faibles et on fonctionne en régime pauvre, c’est à dire que la quantité d’air présente est largement supérieure à la quantité stœchiométrique (juste nécessaire pour brûler la quantité de carburant injectée).

Pourquoi ce système pose-t-il tant de problème ?

Tout simplement parce que comme vous le savez, le moteur Diesel émet des particules. Comme on récupère les gaz d’échappement directement au niveau du collecteur, les gaz ne sont pas propres. Au bout d’un moment, et surtout si la personne conduit dans des zones où l’EGR est actif (régimes et charges faibles), un dépôt de suies peut se former et ainsi empêcher la fermeture correcte de la vanne. On se retrouve donc avec un moteur qui fonctionne en permanence en aspirant des gaz d’échappement. En dehors de la zone EGR, quand on met un peu le pied dedans, le moteur est asphyxié, est mou et fume noir…

Et pourquoi ne réutiliserait-on pas des gaz d’échappement « propres » ?

Effectivement, ça semble logique, on pourrait utiliser des gaz d’échappement une fois qu’ils sont passés dans le pot d’oxydation et le filtre à particules, et qu’ils sont débarrassés d’une bonne partie des impuretés.  Ce n’est malheureusement pas si simple que cela. En effet pour faire passer des gaz de l’échappement vers l’admission, il faut que Péchappement > Padmission, ce qui est le cas entre le collecteur d’échappement et le répartiteur d’admission. Mais ce n’est pas le cas entre la sortie du filtre à particules et l’entrée du compresseur. Il est donc nécessaire d’installer un système de papillons qui vont permettre, pour chaque point de fonctionnement moteur, d’adapter les pressions dans les boucles d’admission et d’échappement pour faire recirculer correctement l’EGR. Déjà installé sur les poids lourds ou sur des véhicules vendus à l’étranger (notamment aux Etats-Unis), ce système va faire son apparition en grande série sur le 1,6 dCi de Renault :

Une petite vidéo explicative et intéressante où l’on retrouve ce système :

Et pour les moteurs essence, ça se passe comment ?

Jusqu’à maintenant et pour des objectifs de dépollution, l’EGR n’était d’aucune utilité sur les moteurs Essence. En effet, c’est le catalyseur 3 voies, installés sur la ligne d’échappement de ce type de moteur qui permet de réduire les quantités de NOx émises et de respecter les normes.

Les émissions de NOx se caractérisent par des émissions de couleur rouille. C’est sans doute ce qu’on peut voir sortir des gaz d’échappement de cette Diablo au rugissement diabolique 😉

Keuff keuff keuff…

A bientôt pour parler des piles à combustible !

Ah et si vous avez 5 minutes devant vous et que vous souhaitez participer à la sauvegarde d’un circuit, rendez vous sur un ancien article 😉

Retrouvez moi également sur engineworld.fr, pour y parler moteur et technique.

Illustrations via BMW, Denso, planeterenault.com