Une connaissance technique actuelle des innovations automobiles : la clé pour une technologie transparente 3. Dépollution. Contrôle des émissions

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1 Une connaissance technique actuelle des innovations automobiles : la clé pour une technologie transparente 3 Dans ce numéro Depollution: Tout sur les systèmes d échappement 1 EGR: Exhaust Gas Recirculation 13 Sondes lambda 16 Systèmes d injection 19 Cas de garantie: 23 VAG 1.9 TDI Courroies de distribution et tendeurs Conseils pratiques pour changer un filtre Dépollution Edition 03 Mars 2014 Avec les nouvelles normes européennes en matière de contrôle des émissions (Euro I, II, III, IV, V et la récente Euro VI qui entrera en vigueur en septembre 2014), le système d échappement et l ensemble de ses éléments ont désormais plus d importance que jamais du fait de leur impact direct sur la consommation et le réglage du moteur. Depuis 1993 pour tous les moteurs à essence et 1997 pour tous les moteurs diesel, les nouvelles voitures de la Communauté européenne doivent systématiquement être équipées de systèmes à injection catalytique. Contrairement à ce que l on croit souvent, cette mesure fait du système d échappement l un des composants les plus sophistiqués du moteur quatre temps, la puissance de ce moteur dépendant directement de la précision des niveaux de contre-pression produits par le système d échappement. Utiliser le bon système d échappement garantira que le moteur fonctionne toujours avec le mélange air-carburant adéquat et fournisse ainsi toujours la puissance maximale en consommant un minimum de carburant. Cela contribuera en outre à prolonger la durée de vie d autres composants importants du moteur : système de soupapes, silencieux, pots catalytiques, sondes lambda, etc. FONCTIONS PRINCIPALES DU SYSTÈME D ECHAPPEMENT Contrôle des émissions De nos jours, l une des fonctions principales du système d échappement est le contrôle des émissions. Tous les systèmes d échappement doivent maintenant être conçus et fabriqués de manière à réduire autant que possible les polluants des gaz d échappement Isolement acoustique Le son se définit par toute variation de la pression dans un milieu sortant de la chambre de combustion avant que ceux-ci soient évacués dans l atmosphère par le système d échappement. À cet effet, le système d échappement doit disposer d un niveau précis de contre-pression et est censé inclure d autres éléments actifs tels que des pots catalytiques, des sondes lambda, des filtres à particules, etc. atmosphérique ou fluide pouvant être perçue par l oreille humaine. En termes simplifiés, il s agit d une vague d air en mouvement : plus elle bouge rapidement, plus nous l entendrons fort. Tous les échappements conventionnels sont conçus et fabriqués pour ralentir les gaz d échappement (et ainsi réduire le niveau sonore) avant que ceux-ci soient libérés dans l atmosphère. EureTechFlash est une publication d AD International ( 1

2 Canalisation correcte des gaz d échappement vers l extérieur Tous les processus de combustion de carburant (diesel ou essence) produisent des composants dangereux devant être évacués du moteur du véhicule par le système d échappement. Ces éléments dangereux incluent le monoxyde de carbone (CO), les hydrocarbures imbrûlés (HC), les oxydes d azote (NOx), les particules, etc. Certains de ces composants sont hautement cancérigènes, comme le MTBE, servant d additif antidétonant dans l essence sans plomb, ou le 3-nitrobentrazone et le 1.8-dinitropirene, contenus dans les émissions de diesel. Nous devons traiter séparément les composants cancérigènes du diesel ; le 3-nitrobentrazone a obtenu le résultat le plus élevé à ce jour au test d Ames, le test le plus largement accepté pour déterminer le potentiel cancérigène d un composant. En outre, le 1.8-dinitropirene, également présent dans les émissions diesel, était le composant le plus cancérigène jamais découvert par l homme jusqu à l apparition du 3 nitrobentrazone. Optimiser l efficacité d un moteur quatre temps Le facteur-clé, lors de la construction d un système d échappement, est l effort devant être réalisé par les gaz d échappement pour traverser le système puis se libérer dans l atmosphère. Cet effort est ce que nous appelons la contre-pression du système d échappement. Les constructeurs automobiles investissent des centaines de milliers d euros dans la conception de moteurs pouvant fournir des performances optimales pour une consommation minimale, et tout cet investissement peut être entièrement anéanti si les niveaux de contre-pression ne sont pas les bons pour tel moteur spécifique. Il est d autre part quasiment impossible de passer au travers des normes environnementales européennes (Euro IV) si la contre-pression du système d échappement n est pas parfaitement correcte. LA CONTRE-PRESSION D ECHAPPEMENT ET SON RAPPORT AVEC LA PUISSANCE DU MOTEUR ET LA CONSOMMATION Comme nous l avons expliqué précédemment, la contre-pression peut se définir par l effort que devraient réaliser les gaz d échappement pour traverser les différents éléments du système d échappement avant d être libérés dans l atmosphère. La contre-pression du système d échappement varie selon les tours du moteur du fait du changement de la quantité de gaz traversant le système. C est pour cette raison que les constructeurs ont conçu le système d échappement de telle sorte qu il maintienne une contre-pression idéale dans la fourchette de tours dans laquelle le moteur fonctionnera normalement. De nos jours, la plupart des voitures et autres véhicules de transport (diesel ou essence) que l on voit sur nos routes sont équipés de moteurs quatre temps. Le fonctionnement particulier du moteur quatre temps fait de la contre pression un aspect essentiel. 2

3 Chevauchement des soupapes La forme spéciale de la chambre de combustion dans laquelle le mélange d air et de carburant est brûlé a permis aux ingénieurs de réaliser que, pour vider entièrement la chambre de combustion des gaz brûlés pendant la course d échappement, il leur fallait ouvrir la soupape d admission juste avant que la soupape d échappement ne se ferme, et maintenir les deux soupapes (admission et échappement) ouvertes simultanément pour une durée spécifique (en millisecondes), permettant ainsi à un mélange air-carburant propre d entrer dans la chambre de combustion et de pousser tous les gaz brûlés vers l échappement, puis commencer de nouveau le cycle de quatre temps avec un mélange air-carburant parfaitement propre, assurant une puissance maximale du moteur lors de ce cycle. L arbre à cames est la partie du moteur qui contrôle le mouvement des soupapes d échappement et d admission. Il s agit d un élément solide en fonte qui ne peut être ajusté manuellement. La contre-pression qu il nous faut atteindre dans le système d échappement dépend directement du temps de chevauchement des soupapes, qui est prédéterminé et contrôlé par la forme de l arbre à cames. Comme nous l avons vu, le système est conçu pour vider entièrement la chambre de combustion des gaz brûlés afin d obtenir une puissance maximale dans tous les cycles. ET SI LA CONTRE-PRESSION EST TROP ELEVEE? 1. Certains des gaz brûlés restent dans la chambre de combustion 2. Les gaz brûlés sont mélangés avec un mélange air-carburant frais (course d admission) 3. L explosion est ralentie (course de combustion) 4. Une partie du mélange brûle toujours à la fin de la course de combustion Symptômes : Perte de puissance du moteur Le collecteur d échappement devient rouge Les soupapes d échappement sont endommagées (fondues) et perdent leur fonction d étanchéité Effet sur le pot catalytique Lorsque les gaz en combustion atteignent le pot catalytique, le monolithe du pot catalytique commence à fondre. L ampleur du problème de contre-pression détermine la rapidité du processus de fonte : de quelques minutes à quelques mois. La fonte d un monolithe de pot catalytique est due à la température élevée de ces gaz en combustion, qui peut dans certains cas dépasser 1800 C. Il est important de garder à l esprit qu un monolithe en céramique fondra à 1400 C, tandis qu un monolithe en métal fondra à 1600 C. 3

4 Causes possibles du problème : 1. L installation d un échappement ou d un pot catalytique qui n a pas été spécifiquement conçu pour ce moteur particulier. 2. L installation de produits non homologués (pots catalytiques ou silencieux universels) dans le système. 3. Assembler (une partie d )un système en soudant les conduits, les silencieux ou le pot catalytique résultera en une diminution du diamètre interne des conduits lors de la soudure. 4. Ce problème survient également lorsque des éléments du système de contrôle des émissions sont retirés délibérément pour être remplacés par des conduits. Le même résultat se produit lorsque le monolithe du pot catalytique ou le filtre à particules diesel (DPF) est vide. ET SI LA CONTRE-PRESSION EST TROP BASSE? 1. Les gaz s échappent plus rapidement de la chambre de combustion (pendant la course d échappement) 2. Une petite partie du mélange air-carburant frais a le temps de s échapper par la soupape d échappement 3. Moins de carburant est brûlé par unité de temps Symptômes : Perte de puissance du moteur Niveau sonore plus élevé (les gaz circuleront plus vite dans l échappement) Effet sur le pot catalytique Le monolithe du pot catalytique fond à cause du mélange air-carburant imbrûlé qui s échappe de la chambre de compression pendant le chevauchement des soupapes lorsqu il atteint la surface du monolithe, où la température normale de fonctionnement est comprise entre 500 C et 900 C. Lorsque le carburant atteint la surface du monolithe du pot catalytique, celle-ci commence automatiquement à brûler (à 1800 C), créant de minuscules zones de fusion sur la surface. Si le problème persiste, il détruira complètement le pot catalytique. La durée de ce processus dépend de l ampleur du problème de contre-pression. Causes possibles du problème : 1. L installation de silencieux, pots catalytiques ou conduits non homologués sur le véhicule (en particulier les silencieux sport, plus bruyants que ceux d origine). 2. Une fuite d air dans le système d échappement, provoquée par la rouille ou une forte vibration. 3. Le fait de réaliser un trou dans le carter d échappement ou le capot latéral pour «faire sortir l eau». Il est très important de garder à l esprit que le matériau utilisé pour la fabrication des silencieux et conduits est l acier aluminié et que le perforer détruit les couches protectrices de l aluminium, permettant aux acides créés à l intérieur des silencieux d entrer en contact direct avec la couche d acier feuilleté. Ce contact accélérera le processus d oxydation et élargira le trou très rapidement, augmentant ainsi fortement le problème de contre-pression. 4. Ce problème survient également lorsque le contenu d un pot catalytique est retiré délibérément en détruisant le monolithe ou en installant un pot catalytique vide sur un véhicule. 4

5 FABRIQUER UN SYSTEME D ECHAPPEMENT MODERNE ET DE QUALITE De nos jours, tous les fabricants de composants d échappement de la Communauté européenne utilisent principalement l acier aluminié dans le processus de fabrication. Tous les fabricants de pièces de rechange Qu est-ce que l acier aluminié? L acier aluminié se compose de deux matériaux, à savoir une couche d acier feuilleté et une couche protectrice d aluminium. Si l on ajoute de l aluminium sur une seule face de la couche d acier, on parle d acier aluminié monocouche, tandis que si l on ajoute une couche d aluminium sur chaque face de la couche d acier, on parle d acier aluminié à deux couches. Ce type de matériau permet à l acier feuilleté de résister aux impacts et aux stress internes, tandis que la couche protectrice d aluminium protège contre la corrosion. Il n est pas possible de déterminer à l œil nu la quantité d aluminium que contient un silencieux fabriqué en acier aluminié, car la couleur est identique quel que soit le type d acier aluminié (couleur aluminium). et presque tous les fabricants de pièces d origine, qui fabriquent des pièces pour le marché de détail, utilisent de l acier aluminié pour ces pièces. Quel est le rapport entre les matériaux utilisés et la durée de vie de l échappement? L utilisation d acier aluminié de moindre qualité ou d acier doux pour les conduits internes provoque de la corrosion, ce qui a un impact direct sur le niveau de contre-pression du système et met ainsi en danger d autres éléments du moteur (comme le pot catalytique, les sondes lambda, etc. cf. «Et si la contre-pression est trop élevée/ basse?» dans ce numéro, p. 3/4). L aluminium coûte bien plus cher que l acier feuilleté ; aussi, moins la qualité de l acier aluminié est élevée (moindre quantité d aluminium), moins il sera cher et plus vite il rouillera, mettant en danger d autres systèmes du véhicule et amenuisant les performances générales du moteur. La qualité de l acier aluminié dépend de : la quantité d aluminium utilisée par mètre carré le nombre de couches d aluminium recouvrant l acier feuilleté (monocouche ou deux couches) 5

6 QUALITE DES PIECES D ORIGINE (OE) PAR RAPPORT A LA QUALITE DES PIECES DE RECHANGE OE (Original Equipment, qualité d origine) OES (Premier approvisionnement du marché de l équipement d origine) Première qualité pour les lignes d assemblage, installées sur la voiture lorsqu elle est neuve Généralement en acier inox de 0,8 mm à 1,2 mm Non vendues par OE, uniquement pour usage interne OESS (Second approvisionnement du marché de l équipement d origine) Acier aluminié, même qualité que les bonnes pièces de rechange Vendues par les revendeurs OE LA PROCÉDURE D HOMOLOGATION Pour l usage interne des revendeurs OE uniquement (jamais vendues aux consommateurs) En acier inox (même qualité que OE), conçues pour durer pendant une période de garantie encore longue AM (qualité pièces de rechange) Un échappement homologué possède les mêmes spécificités que la qualité OESS en termes de matériau et de résistance à la rouille L homologation des différentes parties du système d échappement (silencieux et pots catalytiques) est un processus de comparaison entre la pièce d équipement d origine et celle qui doit être homologuée pour le marché des pièces de rechange. Ce processus garantit au consommateur final et à l installateur que l unité à installer équivaut à la pièce d origine conçue par le constructeur du véhicule en termes de contre-pression et niveaux sonores. Installer un système d échappement (silencieux ou pot catalytique) homologué garantit ainsi que le moteur maintiendra toujours son niveau maximal de performances et que celui-ci équivaudra à celui obtenu avec un système d origine. Il est important de noter que l installation de silencieux ou pots catalytiques non homologués est interdit et considéré comme une activité illégale au sein de la Communauté européenne, au même titre que la vente de pneus ou de verre feuilleté pour les vitres non homologués. Les autorités locales peuvent sanctionner le non-respect de ces directives par des amendes conséquentes. Comment reconnaître qu un silencieux ou un pot catalytique est homologué? Pour vérifier qu un pot catalytique ou un silencieux est homologué selon les normes européennes, vous devez vérifier que le bon code d homologation est indiqué sur la partie inférieure du carter de l élément. Ce code doit toujours se trouver sur la partie inférieure du carter, car il peut être contrôlé au centre d inspection technique automobile si nécessaire. Nous devons toujours nous assurer que chaque silencieux ou pot catalytique possède les bons certificats d homologation. Ces documents peuvent être demandés à tout moment par le personnel Codes d homologation pour les silencieux D après la directive 70/157/CEE, les chiffres doivent être parfaitement alignés les uns après les autres. Le «e» doit être petit (pas en majuscule) et apparaît toujours dans la case accompagné d un nombre des centres d inspection automobile pendant les contrôles techniques, mais aussi par l utilisateur final de la voiture. Notons que ces codes d homologation sont standard, ce qui signifie que leurs configuration, positionnement et taille répondent systématiquement à des critères spécifiques établis dans les normes européennes et ne peuvent être modifiés par des entreprises privées. Cela nous permet de distinguer rapidement les silencieux et pots catalytiques homologués de ceux qui ne le sont pas. Pour ce faire, nous devons garder à l esprit qu il n existe que deux codes d homologation valides pour les systèmes d échappement et pots catalytiques, qui peuvent être reconnus comme suit : qui identifie le pays. Si les éléments diffèrent de cette description, le code d homologation est faux. 6

7 Codes d homologation pour les pots catalytiques Règlement n 103 des Nations Unies. Le nombre qui indique le pays d homologation est entouré d un cercle avec la lettre «E», toujours écrite en majuscule et suivie du nombre 103 qui indique que cette pièce est conforme au Règlement n 103 des Nations Unies. Ce code est le plus commun de nos jours dans toutes les voitures fabriquées après le 23 février Le code lié au Règlement n 103 (103R) doit toujours être imprimé sur le carter du pot catalytique. EVOLUTION DES TECHNOLOGIES DE SYSTEMES D ECHAPPEMENT ENTRE 1990 ET 2014 Depuis les années 1990, la technologie de contrôle des émissions n a cessé de se développer en Europe pour répondre aux normes environnementales européennes connues sous le nom de normes EURO. Ces normes ont pour fonction de contrôler les niveaux d émission de gaz polluants et de bruit de tous les nouveaux véhicules vendus au sein de la Communauté européenne. Elles établissent en outre les niveaux maximum d émissions permis dans les centres de contrôle technique pendant les tests périodiques auxquels sont soumis tous les véhicules conduits en Europe. La mise en œuvre de ces normes a impliqué d importantes modifications technologiques sur les véhicules au fil des années, et en particulier la création de moteurs rendus plus efficaces et propres par l utilisation de systèmes de contrôle des émissions plus sophistiqués. Les deux dernières décennies ont ainsi connu une évolution technique sans précédent des systèmes de contrôle des émissions pour les voitures particulières comme pour les véhicules utilitaires, obligeant ces systèmes à faire un bond en avant du point de vue technologique. Euro I (1992) 2 ou 3 silencieux. Les fonctions principales sont de maintenir la contre-pression et réduire le bruit du moteur. Euro II (1996) Introduction des pots catalytiques d oxydation en vue de réduire les émissions de CO. 7

8 Euro III (2000) Nouvelle diminution des émissions de CO en séparant les valeurs des oxydes d azote (NOx) et des hydrocarbures imbrûlés (HC). Réduction des émissions de particules solides dans l atmosphère. Les gaz sont mesurés immédiatement et plus 40 secondes après le démarrage du moteur. Apparition des premières sondes lambda. Euro IV (2005) Le CO, les HC imbrûlés, le NOx et les particules solides sont encore diminués. Introduction de systèmes EOBDII. Sondes lambda avec systèmes de surveillance de la sortie du pot catalytique. Seconde sonde lambda sur la sortie du pot catalytique. Euro V (2009) Le FAP (filtre a particules diesel) réduit de façon significative les particules solides contenues dans les gaz d échappement.! La plupart des fabricants posaient déjà des filtres à particules avant PSA/Peugeot fut le premier en 2002 avec la Peugeot 607. Euro VI (2014) : L accent est mis sur la diminution des oxydes d azote nocifs (qui provoquent des pluies acides). Introduction de systèmes SCR (réduction catalytique sélective) appelés «SCR avec réducteur». Le système transforme les molécules d oxyde d azote en produits inoffensifs pour l atmosphère : de l eau (H2O) et du diazote (N2). L agent réducteur est employé dans une solution d urée aqueuse (34 % d urée, 66 % d eau). Un exemple d une telle solution est «AdBlue». Déjà mise en œuvre par la plupart des constructeurs automobiles aujourd hui, même si l Euro VI n entrera en vigueur qu en Cette évolution a impliqué une augmentation conséquente des prix du fait de la difficulté de réparer de tels systèmes, mettant en exergue le besoin d une formation technique continue afin de garantir l entretien correct de cette technologie.

9 WALKER est un leader en matière de technologies d émissions pour l équipement d origine Tenneco travaille en vue d offrir des émissions plus réduites aux voitures particulières et véhicules utilitaires légers, mais également aux véhicules utilitaires lourds et au secteur motocycliste. Grâce à notre expertise en technologies d hydroformage, tuyaux à lame d air à double paroi, pots catalytiques, collecteurs fabriqués et technologies de contrôle des émissions qui y sont liées, Walker contribue largement à l obtention réussie de véhicules à faibles émissions et niveau sonore. Technologies d émission pour mandats environnementaux Pot catalytique à diesel à oxydation Élimine jusqu à 90 % du monoxyde de carbone et des hydrocarbures. Résiste à des températures élevées. Fournit de la chaleur pour la régénération du FAP, si d application. Convient pour des véhicules utilitaires légers et poids lourds. Réduction catalytique sélective (SCR) Une solution de post-traitement pour réduire les NOx : un réducteur gazeux ou liquide (généralement de l ammoniac ou de l urée) réagit avec les NOx sur le substrat pour former de l eau et de l azote inoffensifs. Conforme aux règlementations de 2010 en matière d émissions pour les véhicules utilitaires lourds. Conforme aux normes Euro 4, Euro 5 et Euro 6. Améliore indirectement les économies de carburant en permettant au moteur de tourner plus chaud et plus pauvre. Systèmes catalyseurs absorbeurs de NOx Solution alternative à la recirculation des gaz d échappement (RGE) et à la réduction catalytique sélective (SCR) : les NOx sont absorbés dans une zone de stockage chimique pour être transformés en gaz non polluants. Les NOx collectés sont transformés en diazote (N2), dioxyde de carbone (CO2) et eau (H2O). De bonnes performances à des températures d échappement élevées. 90 % d efficacité de conversion. Filtre à particules diesel (FAP) Efficacité de filtrage de plus de 95 %. Résiste à des températures élevées. Conforme aux normes Euro 4, Euro 5 et Euro 6. Avec régénération. L ingénierie du son Outils de prévision avancés utilisés par les principaux constructeurs automobiles. Utilisation d outils de prévision comme Gillaum, GT-Power, Wave. Vainqueur du prix PACE 2007 : processus de développement prédictif du post-traitement du diesel 2006 : silencieux léger à bas prix 9

10 Gamme de produits WALKER Walker fournit des solutions pour les systèmes d émissions des véhicules et des composants comme les silencieux, conduits, pots catalytiques, collecteurs d échappement, tubes et accessoires pour voitures particulières. Grâce à son expérience, sa technologie, ses moyens et son support, Walker fournit des systèmes d échappement durables et de qualité supérieure ainsi que des composants pour pratiquement tous les véhicules particuliers. Silencieux Quelles sont les principales caractéristiques des silencieux de rechange? Produit d une gamme entièrement homologuée conforme aux standards de l équipement d origine. Acier aluminié à 2 couches anticorrosion. Soudure en acier inox utilisée dans la conception de l équipement d origine. Leader du marché des pièces détachées automobiles, avec un développement constant de la gamme. Produits complémentaires Composants de montage & accessoires. Gamme complète de composants de montage disponibles comprenant : des pinces des caoutchoucs de montage des joints d échappement des boulons Avec plus de 3500 références, Walker couvre tous vos besoins pour le montage d échappements. Tuyaux flexibles Les tuyaux flexibles Walker sont conçus pour les besoins du marché des pièces de rechange. La gamme consiste en différentes technologies de flexibles non doublés, avec tresse intérieure et interlock. Matériel en acier inox pour une résistance à la corrosion à long terme. Une vaste gamme de tailles disponibles immédiatement. Pots catalytiques Depuis 1963, Walker est un pionnier de la technologie de pots catalytiques. Les produits Walker sont homologués selon les règlementations européennes en matière d émissions. Couverture leader du marché. 10

11 4G AGAR (Advanced Gas Analyser Reader) Afin de diagnostiquer correctement et corriger les problèmes survenant dans le système d échappement d un véhicule, Walker a conçu et développé le programme 4G AGAR. 4G AGAR est un programme intuitif et facile à appliquer. Il utilise les valeurs obtenues du testeur 4 gaz (CO, CO2, HC, O² et lambda), et permet un diagnostic rapide et correct de l état du moteur. PROGRAMME DE DIAGNOSTIC TRES CONVIVIAL Pourquoi choisir un système d échappement homologué? 10 BONNES RAISONS 4G AGAR contient un ensemble de caractéristiques très intéressants comme : une encyclopédie de systèmes de contrôle d émission, les standards du contrôle technique pour véhicules diesel et essence, une base des historiques des tests par les réparateurs, une licence à vie et des mises à jour gratuits. Installer 4G AGAR est simple, allez à la section «téléchargements» sur choisissez votre langue et version complète. Après le téléchargement, installezle sur votre portable ou votre pc et contactez votre distributeur AD pour Walker pour obtenir un code de licence. Insérez ce code et commencez tout de suite à améliorer votre image et votre rentabilité grâce au 4G AGAR. Accès direct à 1. La contre-pression et les niveaux sonores sont similaires à ceux de l équipement d origine. 2. Le moteur maintiendra son niveau de performances tel que conçu par le constructeur. 3. Son niveau de consommation sera le plus bas, et similaire à celui d un moteur équipé du système d origine. 4. La contre-pression est adéquate pour des performances optimales du moteur. 5. Une mauvaise contre-pression provoque une fuite d hydrocarbures imbrûlés et d oxygène, causant de petites zones de fusion sur la surface du monolithe du pot catalytique et l endommageant. 6. Une persistance de cet état fera fondre le monolithe et produira des bruits de cognements sous le véhicule. 7. Une mauvaise contre-pression provoque également des pertes d essence et d oxygène à chaque course d admission, et entraîne une perte de puissance du véhicule. 8. Une mauvaise contre-pression provoque des fuites d hydrocarbures imbrûlés, ce qui signifie qu une partie des gaz émis n est pas transformée et demeure nocive pour l environnement et la santé humaine. 9. Les systèmes d échappement non homologués provoquent des défaillances prématurées et endommagent les systèmes d échappement chers et sophistiqués (DPF, SCR, pots catalytiques anti-glissement, sondes de NOx, sondes lambda à large bande, etc.) des véhicules plus récents. 10. Enfin, les systèmes d échappement non homologués sont interdits et illégaux dans la Communauté européenne et leur installation est pénalisée par les autorités locales. 11

12 PROGRAMME 4T (Tenneco Train The Trainers, formation des formateurs) Connaissez-vous des termes tels que : sonde lambda à large bande, pot catalytique anti glissement, système de réduction catalytique sélective, soupapes de désactivation des cylindres, FBC, CRT FAP, etc.? Si la réponse est non, ou si vous souhaitez approfondir vos connaissances techniques, inscrivez-vous à l une de nos séances de formation technique! Plus de 40 Maîtres Formateurs certifiés permanents répartis dans toutes les régions d Europe. Des formations techniques de 45 minutes à 8 heures. Données dans 18 langues européennes. Formation à la vente et la négociation pour les mécaniciens. La formation et le diagnostic professionnel vous permettent de prendre de meilleures décisions pour vos clients et notre environnement. En 2006, Walker a lancé un ambitieux programme de formation appelé 4T (Tenneco Train the Trainers) et avec pour objectif d assurer que l expertise que nous avons acquise, en tant que fabricant de systèmes d origine complexes de contrôle des émissions, profite aux installateurs indépendants de pièces de rechange en leur permettant d accéder aux informations techniques requises pour servir leur client de la manière la plus professionnelle qui soit. Les informations et séances de formation sont données par des Maîtres Formateurs certifiés dans 13 langues européennes différentes. Depuis son lancement en 2006, plus de installateurs ont bénéficié du programme 4T en Europe, au Moyen-Orient et en Afrique. Pour plus d informations sur les produits Walker et Monroe, rendez-vous sur les sites Web techniques Tenneco Technical Area TennecoTV Scannez les codes QR avec votre tablette ou smartphone. Rendez-vous sur l App store depuis votre appareil pour télécharger le scanner de QR.

13 Recyclage des Gaz d Échappement (EGR) La solution pour réduire les émissions de CO2 et de NOx À l heure actuelle, presque tous les moteurs diesel sont munis d un système EGR, beaucoup étant fournis par Valeo. Les garages trouveront donc des vannes EGR et des pièces détachées de modules Valeo pour tous les types de réglementations, d Euro 2 à Euro 6. Réduire les émissions de substances polluantes : un objectif nécessaire Une des moyens techniques disponibles pour réduire l émission de NOx est le Recyclage des Gaz d Échappement (en anglais, EGR). Depuis 1992, la plupart des pays du monde (zone Euro, États-Unis, Japon, Conama, Inde) ont mis en place une législation qui définit des limites rigoureuses pour les émissions d échappement. En particulier, les émissions de NOx ont été identifiées comme facteur de risque significatif pour diverses maladies (asthme, dégâts sur les poumons et l estomac). Elles peuvent même être mortelles à des concentrations élevées (220 ppm). Pour respecter ces réglementations, les moteurs diesel modernes sont associés à un système anti-pollution perfectionné. De cette manière, ils réduisent non seulement les émissions de CO2 grâce à un meilleur rendement, mais également les émissions d autres substances polluantes grâce à une gestion adaptée du moteur. Les gaz polluants émis, le monoxyde de carbone (CO) et les hydrocarbures non brûlés (HC), sont réduits par une combustion optimale et suivent un traitement ultérieur dans un pot catalytique, souvent associé à un filtre à particules auto-régénérant. Comment le système EGR fonctionne-t-il et quels sont les pannes courantes dérivées de ces systèmes? Un système efficace Le Recyclage des Gaz d Échappement (EGR) est un système efficace et rentable pour réduire le NOx. La boucle EGR à haute pression recueille une partie des gaz d échappement à la sortie du cylindre et l injecte à nouveau dans l admission d air du moteur. Le principal avantage est que le NOx est réduit à la source en limitant les quantités produites pendant le processus de combustion, ce qui est préférable à un traitement ultérieur des gaz d échappement. Un système EGR fonctionnant correctement est nécessaire pour permettre un processus de combustion plus propre et pour respecter la législation. Progression avec les normes Euro Les capacités de performances et de contrôle de la vanne EGR ont évolué en fonction des exigences de diminution de la pollution des normes Euro successives. Euro 2 et 3 : Vanne EGR pneumatique Les premiers systèmes EGR étaient contrôlés par un système pneumatique dans lequel un actionneur à membrane agissait sur le disque du clapet. Vanne EGR pneumatique Euro 4: Vanne EGR électronique L apparition de l ECU (Unité de Commande de Moteur) dans les véhicules plus modernes a modifié le processus de contrôle des systèmes EGR. Les positions des vannes qui délimitent l écoulement des gaz d échappement sont dorénavant contrôlées électroniquement. Vanne EGR à commande électronique Euro 5: Modules EGR intégrés En raison de la complexité et des exigences croissantes des moteurs, les fabricants automobiles ont intégré des composants individuels dans les systèmes EGR complets. Ces nouveaux modules intégrés rendent possible une interaction parfaite et plus efficace de tous les composants. Module EGR avec vanne EGR, refroidisseur et dérivation 13

14 Autres composants de la boucle EGR Le refroidisseur EGR Papillon avec admission d air électronique Refroidisseur EGR avec dérivation Le refroidisseur EGR réduit la température des gaz d échappement recyclés afin d éviter une température excessive au niveau de l admission d air du moteur. L air recyclé est refroidi au contact du liquide de refroidissement dans la boucle de refroidissement du moteur. Le refroidisseur peut être évité au moyen d une vanne pneumatique, ce qui permet une augmentation de la température d admission, propice à la réduction de HC et de CO. Le papillon La vanne papillon contrôle l entrée de la quantité d air nécessaire pour la combustion. Il est commandé par un signal électronique provenant du système de gestion du moteur. Evolution du système de gestion de l air pour s adapter aux réglementations sur les émissions Afin de respecter les normes d émissions exigées, la boucle de gestion de l air des moteurs a été progressivement améliorée. Plusieurs nouveaux composants ont été introduits : Vanne EGR Refroidisseur EGR Depuis l application de l Euro 2 en 1996, tous les moteurs diesel sont munis d un module EGR. Désormais, les moteurs à essence sont également munis d un système EGR de afin de réduire la consommation de combustible et les émissions de NOx. Ils respectent ainsi les normes européennes en termes d émission, en limitant l augmentation de HC et CO et en conservant la densité de puissance. Normes d émission pour les véhicules particuliers (catégorie M) à moteur diesel Norme Euro Niveau de NOx* Architecture du système Euro 3 < 0.50 g/km Euro 4 < 0.25 g/km Euro 5 < 0.18 g/km 14

15 Nos conseils Changez les conduites de l EGR lorsque vous remplacez la vanne EGR. Le nettoyage de la vanne EGR ne garantit pas totalement sa fiabilité! Vérifiez que le connecteur électrique est solidement fixé sur l EGR. Lorsque vous remplacez la vanne EGR (pneumatique), vérifiez l absence de particules de carbone dans tout le circuit pneumatique! À savoir Les pics d accélération durant la conduite en ville provoquent l obstruction de la vanne EGR. Conseillez à vos clients d adopter une conduite écologique! Dépistage des pannes du système EGR Vous pouvez détecter les anomalies courantes de l EGR Fumée noire/blanche Perte de puissance Production excessive de NOx et de suie Présence de liquide de refroidissement d EGR dans la chambre de combustion Quantité importante de gaz d échappement dans la chambre de combustion Combustion en retard ou en avance Augmentation de la consommation Mauvaise combustion suite à un mauvais mélange de l air, des gaz d échappement et du combustible Combustion en retard ou en avance Bruit fort provenant du moteur Cliquetis provoqués par une détonation en avance Effet de bruit dû à une détonation en retard Diagnostic du témoin lumineux Perte de performances Vanne EGR bloquée ou obstruée Surchauffe Pertes de performances du moteur lors du changement de vitesse, de la vitesse maximale à une vitesse plus basse du moteur Pannes fréquentes du système EGR 1 - Saturation de suie Le système est saturé de suie qui, lorsqu elle refroidit, forme un vernis sur la conduite et la vanne, ce qui bouche le système EGR. Obstruction du canal interne Les particules de carbone produisent de la suie L usure du joint et du moteur produisent des cendres 2 - Présence de liquide de refroidissement dans l EGR Fuite au niveau du refroidisseur EGR Le ph de l EGR peut oxyder les conduites internes du refroidisseur 3 - Humidité au niveau du capteur EGR Signal de température erroné Fonctionnement anormal de la vanne EGR 4 - Fuite d huile vers l admission d air Les bagues et les paliers du turbocompresseur sont usés L huile du moteur est aspirée dans la chambre à combustion 15

16 Des détectives dans le système d échappement Les sondes lambda sont extrêmement importantes pour le respect de l environnement. Dans un contexte de normes toujours plus strictes sur les émissions d agents polluants, la régulation lambda continue aussi d évoluer : Les sondes lambda modernes doivent être opérationnelles dans les plus brefs délais. Ce n est que lorsqu elles livrent au système de commande moteur des informations fiables que le catalyseur peut fonctionner de façon optimale pratiquement dès le démarrage. A l intérieur d un catalyseur à trois voies, le monoxyde de carbone, les hydrocarbures et l azote sont transformés en gaz inoffensifs et en eau. Pour que le catalyseur atteigne le niveau d efficacité souhaité, le moteur doit fonctionner avec un mélange proche des conditions stœchiométriques. Pour 1 kg de carburant, il faut 14,7 kg d air. Le système de commande moteur régule la composition du mélange mais comment sait-il s il faut ajouter du carburant ou de l air? C est là qu entre en jeu la sonde lambda : À son signal, le système de gestion moteur sait si le moteur fonctionne avec un mélange riche (λ<1) ou pauvre (λ>1). En revanche, lorsque Lambda = 1, le mélange est stœchiométrique, ce qui signifie que le moteur fonctionne de façon optimale (voir figure 1). Sonde de type dioxyde de zirconium : La sonde à saut de tension La sonde lambda la plus fréquemment utilisée est la sonde au dioxyde de zirconium. Son élément capteur se compose de dioxyde (Fig. 1) Fenêtre lambda - : Quand λ=1 (conditions stœchiométriques), le catalyseur fonctionne de façon optimale. 16 (Fig. 2) Position de montage La sonde lambda dépasse du système d échappement 1 = Gaz d échappement 2 = Face externe de l électrode de platine 3 = Élément de sonde 4 = Logement 5 = Air de référence/extérieur 6 = Tuyère d échappement 7 = Face intérieure de l électrode de platine 8 = Ouvertures dans le tube de protection 9 = Tube de protection

17 de zirconium un matériau céramique qui est perméable aux ions d oxygène à partir de 350 ºC. L intérieur du capteur est rempli d air ambiant et la face extérieure est située dans le flux d échappement (voir figure 2). Lorsque la sonde atteint la température de fonctionnement, les ions d oxygène migrent de l air de référence vers les gaz d échappement. Le nombre d ions différent d un côté et de l autre crée une différence de potentiel, qui s applique aux électrodes sous forme tension électrique (figure 3). Lorsque le mélange est pauvre, la sonde produit une tension d environ 0,1 V. Avec un mélange riche, elle s élève à environ 0,9 V. Comme le moteur ne peut jamais fonctionner de façon idéale, le signal de la sonde oscille avec une fréquence de 1 à 2 Hz entre les deux tensions. C est pour cette raison que les sondes au dioxyde de zirconium sont aussi appelées sondes à saut de tension. Sonde de type dioxyde de titane : La sonde à saut de résistance La sonde lambda à dioxyde de titane est plus rarement utilisée. Son élément de sonde est fabriqué en dioxyde de titane, un matériau céramique. La résistance électrique de ces sondes varie en fonction de la teneur en oxygène dans les gaz d échappement. S il y a un excès d oxygène (λ>1), la conductivité du dioxyde de titane diminue. Si au contraire la teneur en oxygène est plus faible (λ<1), la conductivité est plus importante. Suivant la valeur de la résistance électrique, le système de commande moteur sait si le moteur se trouve en mode de fonctionnement pauvre ou riche. Sondes lambda à large bande : Détection exacte Les sondes à large bande sont capables de détecter de façon exacte la teneur résiduelle en oxygène dans les gaz d échappement pour différentes compositions de mélange. Cela permet de contrôler précisément des points de fonctionnement même au-delà de λ=1. On trouve ces sondes dans les systèmes à injection directe, dans les moteurs qui à faible charge fonctionnent en mélange pauvre ou dans les moteurs diésel. La sonde est composée de plusieurs couches avec un élément chauffant intégré. À travers une cellule de pompage entre les gaz d échappement et une cellule de mesure avec un élément de dioxyde de zirconium, les ions d oxygène sont injectés, en cas de mélange riche, à l intérieur de la cellule de mesure, et éjectés, en cas de mélange pauvre, hors de celle-ci. La quantité d ions pompés est telle que la cellule de mesure doit toujours correspondre à λ=1. Pour cette opération, un courant de pompage est nécessaire, dont la valeur constitue l information décisive pour le système de commande moteur. Vieillissement, dysfonctionnement et diagnostic Comme tous les composants, les sondes lambda sont sujettes au vieillissement. Elles peuvent réagir trop lentement ou bien les oscillations de tension peuvent ne pas être assez importantes (figures 4/5). Cependant, il n y a aucun intervalle de changements prescrit. Par conséquent, la sonde doit être vérifiée au moins tous les km. Une sonde défectueuse se traduit par exemple par un fonctionnement bruyant du moteur par des niveaux d émission non conformes par une augmentation de la consommation du carburant par un message ou un signal d erreur dans l habitacle Tester une sonde à saut de tension En cas de signes de dysfonctionnement, procéder d abord à une inspection visuelle : Si les connecteurs ou câbles sont endommagés ou si des dépôts importants sont visibles sur le capteur, la sonde doit être remplacée. Si l inspection visuelle ne permet pas de déterminer la (Fig. 3) Migration des ions - Les ions d oxygène migrent de l air de référence (1) vers les gaz d échappement (4) à travers la couche de céramique poreuse (3) de l élément en zircone. Une tension (U) apparaît aux électrodes. (Fig. 4) Amplitude - Le signal de sonde d une sonde au dioxyde de zirconium en bon état (en bleu) oscille une à deux fois par minute entre 0,1 et 0,9 V. Le saut de tension d une sonde défectueuse (en rouge) sera plus faible. 17

18 cause de l erreur, vérifier l élément chauffant de la sonde : Couper le contact, retirer les connecteurs et vérifier la résistance entre les deux câbles blancs (sonde au dioxyde de zirconium) ou les câbles rouges et blancs (sonde au dioxyde de titane). La résistance mesurée ne doit pas dépasser 30 Ω. Test avec un multimètre ou un oscilloscope Le signal d une sonde à saut de tension peut être contrôlé avec un multimètre à haute impédance : Régler la plage de mesure sur 1 ou 2 V. Raccorder le multimètre en parallèle avec la ligne des signaux (câble noir). Après le démarrage du moteur, une tension de référence de 0,4 0,6 V s affiche. Faire tourner le moteur à tr/min pour que les sondes lambda atteignent la température de fonctionnement sans élément chauffant. Si la sonde est en bon état et qu elle atteint la température de fonctionnement, la tension commencera à osciller entre 0,1 et 0,9 V. Avec l oscilloscope, la sonde peut être contrôlée plus précisément : L oscilloscope indique les tensions minimales et maximales, le temps de réponse et la période. Amener le moteur à la température de fonctionnement à tr/ min et raccorder l oscilloscope à la ligne des signaux, sans séparer la sonde du système de commande moteur. Régler la plage des mesures sur 1-5 V, le temps sur 5-10 secondes (respecter les indications du constructeur). Activez éventuellement la détection automatique de signal. La sonde doit avoir une fréquence qui oscille de 0,5 à 4 Hz au moins entre 0,1 et 0,9 V. Une gamme complète En tant que principal fabricant de sondes lambda pour les OE, NGK offre des sondes de la marque NTK pour presque tous les véhicules, avec une qualité de première monte. La gamme, élargie en 2012, comprend 759 sondes lambda, ce qui couvre au total applications automobiles. (Fig. 5) Temps de réaction - Une sonde au dioxyde de zirconium défectueuse (en rouge) réagit plus lentement qu une sonde en bon état (en bleu). Le système de commande moteur ne reçoit pas le signal. Consignes à respecter absolument lors de l installation : Assurer un bon ajustement Utiliser une clé à anneau ouverte Éviter les chocs Ne surtout pas endommager, tordre ou comprimer le câble D autre part : Les sondes lambda NTK sont à la base déjà munies d une couche de pâte antigrippante exempte de silicone. Par conséquent, celle-ci ne doit plus être appliquée séparément avant l installation. 18

19 L avenir des moteurs à combustion interne est la réduction des émissions de CO 2 D après ses prévisions, Bosch s attend d ici 2020, à une demande annuelle de voitures particulière et d utilitaires de l ordre de 103 millions d unités. Parmi ceux-ci, seuls 3 millions seront soit des véhicules totalement électriques, soit des hybrides rechargeables. 6 autres millions seront des véhicules hybrides équipés d un entraînement électrique en plus de leur moteur à combustion interne. En d autres termes, au moins 100 millions de véhicules neufs alimentés par des moteurs à combustion interne seront vendus en Le moteur à combustion interne continuera donc à jouer un rôle majeur dans l avenir de la mobilité personnelle et devra participer à la protection du climat mondial et à la conservation de nos ressources limitées en combustibles fossiles. L objectif européen pour 2020 de 95 grammes de CO 2 par kilomètre est faisable pour les véhicules équipés de moteurs à combustion interne. Bosch propose à l industrie automobile des packs qui permettront de réaliser les économies importantes exigées sur les moteurs diesel et essence. Réduire La clé pour économiser du carburant En ce qui concerne le moteur en soi, la mesure la plus efficace est la réduction. Une réduction du déplacement et du nombre de cylindres fait diminuer les pertes par frottement et implique moins de masse mobile. Un moteur de ce type subit également moins de pertes thermiques. Le travail des concepteurs de moteurs consiste à réduire le déplacement et également le nombre de cylindres dans les cas possibles, tout en conservant ou en améliorant les performances du moteur. Les performances d un moteur peuvent être maintenues, même si les concepteurs réduisent le déplacement et le nombre de cylindres, à condition que, pendant chaque cycle de combustion, l air aspiré par le moteur soit complété par davantage d air dirigé vers le moteur. Ceci est possible grâce au turbocompresseur, qui apporte au moteur le volume d air nécessaire pour garantir une combustion propre. La joint-venture Bosch Mahle Turbo Systems, produit des systèmes de turbocompresseurs modernes, spécialement conçus pour ces nouveaux concepts de moteurs diesel et essence, destinés aux voitures particulières et aux utilitaires. Même le diesel économique a encore des possibilités Dans les moteurs diesel, le potentiel de la réduction n a pas encore été épuisé : Les chiffres de production des dernières années sont la preuve du développement rapide de la technologie de rampe commune pour les véhicules utilitaires (CRSN), qui fournit un meilleur rendement et des émissions plus basses : après le lancement du CRSN1 en 1999, un million de systèmes avaient déjà été fabriqués fin En janvier 2013, 10 millions de CRSN sont sortis de la ligne de production. Le premier système à rampe commune de Bosch pour les véhicules utilitaires (CRSN1) a été dévoilé en 1999 dans le segment des véhicules utilitaires légers sur l Iveco (Turbo Daily). La première application pour véhicules lourds a rapidement suivi chez Renault ; elle fournissait une pression d injection de 1400 bars. En 2001, un système amélioré à 1600 bars a été implanté dans le segment des pickups aux États-Unis. Le modèle CRSN3, qui fournit 1800 bars et a été lancé en 2005, a introduit un progrès significatif. L injecteur à faible retour de ce système permet d économiser davantage de combustible. Sa conception réduit Injecteurs à rampe commune de Bosch pour véhicules utilitaires L injection à rampe commune de Bosch rend les véhicules utilitaires plus propres, plus économiques, plus puissants et plus silencieux. L injecteur pulvérise la quantité nécessaire correctement mesurée de combustible finement atomisé dans les cylindres à haute pression.

20 la quantité de carburant fournie par la pompe haute pression et, à son tour, la puissance motrice associée, ce qui permet d améliorer le rendement du système d injection et le rendement global du moteur. À partir du CRSN3, le système a continué à évoluer avec les systèmes CRSN3-20 et -22 en À l heure actuelle, le CRSN-3-25 fournit une pression d injection de 2500 bars. Le CRSN-3-25 est également disponible avec plusieurs pompes à injection pour augmenter la pression, ce qui lui permet de s adapter à tous les moteurs des véhicules utilitaires moyens à lourds, équipés de 4 à 16 cylindres. L injecteur a également fait ses preuves dans le segment des véhicules hors route, comme sur les tracteurs et les machines de construction, et dans le segment maritime, sur les yachts, les bateaux de croisière et les porte-conteneurs. Le système CRSN4, lancé en 2007 et destiné aux véhicules utilitaires lourds, met fin à la vaste ligne des systèmes d injection Bosch. Pour le CRSN4, Bosch a adopté le concept tout nouveau de génération de pression en deux étapes. Dans ce système à pression amplifiée, le carburant situé dans la pompe à haute pression est initialement comprimé jusqu à 900 bars avant que l injecteur ne le comprime jusqu à la pression d injection maximale de 2100 bars. En 2012, le CRSN4 est aussi devenu disponible avec une pression d injection de 2500 bars. Parmi ses avantages, on peut citer l atomisation extrêmement fine du combustible et des injections précises et nombreuses permettant une combustion propre et efficace, et également un fonctionnement silencieux du moteur. Outre la technologie d injection, Bosch travaille aussi sur d autres systèmes visant à réduire la consommation de combustible et les émissions dans les moteurs diesel. Parmi ceux-ci, les systèmes de traitement Systèmes à rampe commune Bosch pour véhicules utilitaires Dans le segment des véhicules utilitaires, Bosch améliore continuellement ses systèmes d injection à rampe commune. Le système fournit du combustible à haute pression à chaque cylindre à partir d une ligne d approvisionnement commune (d où le nom de rampe commune ) Les injecteurs pulvérisent la quantité nécessaire, mesurée avec précision, de combustible finement atomisé dans les cylindres. des gaz d échappement Denoxtronic et Departronic, respectivement conçus pour réduire les émissions d oxyde d azote et de particules. Bosch s intéresse aussi à l hybridation de la transmission des véhicules utilitaires. Sur les voitures particulières diesel, le traitement des gaz d échappement NOx peut également servir à réduire jusqu à 5% la consommation de combustible du moteur de combustion interne. Des performances propres : Denoxtronic 2.2 Le module de dosage Denoxtronic injecte une quantité calculée avec exactitude de solution eau-urée Adblue dans le train d échappement. Ces valeurs se basent sur des données obtenues par le système électronique du moteur, telles que le régime du moteur et la température de fonctionnement. Ceci permet de faire apparaître l ammoniac, qui réagit ensuite avec la solution Adblue. Par conséquent, la plupart des oxydes d azote sont transformés en azote et en eau dans le convertisseur SCR (convertisseur de réduction catalytique sélectif). Depuis le lancement de la série en 2004, Bosch continue à développer le système Denoxtronic. Seulement deux ans plus tard, la participation complexe de l air comprimé n était plus nécessaire grâce à l amélioration de l atomisation fine. Entretemps, les ingénieurs de Bosch ont franchi un autre jalon important pour le développement. Outre le nouveau chauffage électrique, la troisième génération de Denoxtronic présente une autre possibilité innovante : Dorénavant, le module peut aussi être connecté au circuit de refroidissement du moteur. La chaleur perdue peut ainsi être utilisée de façon avantageuse. Combiné à un convertisseur SCR, le système Denoxtronic de Bosch peut faire diminuer la quantité d oxydes d azote de 95%.Par conséquent, les fabricants de véhicules utilitaires sont déjà parfaitement préparés pour l Euro-6, la future norme européenne sur les émissions, qui sera introduite en 2014 et exigera une limite d oxyde d azote de 0,08 g/km (norme Euro-5 : 0,18 g/km). Grâce à Denoxtronic, même les limites les plus strictes au monde, celles de la Californie (0,04 g/km) ne représentent aucun problème. Denoxtronic 2.2.Module de dosage 20