Les vannes EGR : Une approche pragmatique de la réduction des émissions de NOx

Partie intégrante du système de gestion du moteur d’un véhicule, la vanne de recirculation des gaz d’échappement, ou vanne EGR pour faire court, fait circuler une quantité déterminée de gaz d’échappement dans le système d’admission du moteur afin d'améliorer le rendement, de réduire la consommation de carburant et de limiter les émissions de NOx. Face aux pressions croissantes pour réduire les émissions, les vannes EGR joueront un rôle de plus en plus important à l’avenir. Il est donc normal que vous souhaitiez connaître leur fonctionnement, les raisons pour lesquelles elles tombent en panne et comment les remplacer en cas de défaillance.

Fonctionne une vanne EGR ?

L'air que nous respirons est composé approximativement de 80 % d'azote. Cependant, lorsqu'il est exposé aux températures extrêmement élevées au sein de la chambre de combustion, plus de 1 370 °C, le gaz normalement inerte devient réactif, générant des oxydes d'azote nocifs ou NOx. Les émissions sont ensuite envoyées dans l'atmosphère par le système d'échappement. Les vannes EGR permettent à une quantité précise de gaz d’échappement de rentrer dans l’admission du système, ce qui modifie la composition chimique de l’air entrant dans le moteur. Avec moins d'oxygène, le mélange désormais dilué brûle plus lentement, abaissant la température au sein de la chambre de combustion de près de 150 °C et réduisant la production de NOx pour un échappement plus propre et plus efficace.

Les vannes EGR disposent de deux réglages principaux : ouvert et fermé, bien que la position puisse varier entre les deux. La vanne EGR est fermée au démarrage du moteur. Au ralenti et à faible vitesse, seule une petite quantité d'énergie est nécessaire, et par conséquent une faible quantité d'oxygène. La vanne s'ouvre donc progressivement, jusqu'à 90 % au ralenti. Cependant, à mesure que davantage de couple et de puissance sont nécessaires, par exemple lors d'une accélération complète, la vanne EGR se ferme pour garantir que de l'oxygène pénètre dans le cylindre.

En plus de réduire les émissions de NOx, les vannes EGR peuvent être utilisées dans les moteurs GDi de petite taille pour réduire les pertes de pompage et améliorer à la fois l'efficacité de la combustion et la tolérance au cliquetis. Dans les moteurs diesel, elles peuvent également aider à réduire le cliquetis au ralenti.

Types de vannes EGR

Bien qu'il existe plusieurs types de vannes EGR, les systèmes antérieurs utilisent une vanne pneumatique tandis que les véhicules plus récents sont à commande électronique, les principaux types peuvent être résumés de la manière suivante :

Les vannes EGR diesel haute pression dévient les gaz d'échappement à haut débit et à forte suie avant qu'ils ne pénètrent dans le filtre à particules diesel, la suie pouvant se combiner à la vapeur d'huile pour former un encrassement. Les gaz sont ensuite renvoyés dans le collecteur d'admission via un tuyau ou des perçages internes dans la culasse.  Une vanne secondaire est également utilisée pour créer un vide dans le collecteur d'admission, car celui-ci n'est pas naturellement présent dans les moteurs diesel.

Les vannes EGR diesel basse pression dévient les gaz d'échappement après leur passage dans le filtre à particules diesel, ces gaz ayant un débit plus faible et étant presque totalement exempts de suie. Les gaz sont ensuite renvoyés dans le collecteur d'admission via un tuyau.

Les vannes EGR essence dévient les gaz d'échappement, tout comme l'équivalent diesel haute pression.  Le vide créé par la dépression du cylindre aspire les gaz d'échappement et le débit est régulé par l'ouverture et la fermeture de la vanne EGR elle-même.

Les vannes EGR  pneumatiques utilisent une électrovanne  de dépression pour faire varier  la pression au niveau du diaphragme, puis ouvrent et ferment le système EGR. Certaines vannes comprennent également un capteur de retour pour informer l'ECU de la position des vannes.

Les vannes EGR numériques disposent d'un solénoïde ou d'un moteur pas-à-pas et, dans la plupart des cas, d'un capteur de retour. Ces vannes reçoivent un signal modulé en largeur d'impulsion de l'ECU afin de réguler le flux des gaz d'échappement.

Pourquoi les vannes EGR tombent-elles en panne ?

Les vannes EGR fonctionnent dans un environnement difficile et s'usent au fil du temps. Cependant, la principale cause de défaillance est due à l'accumulation de particules de carbone provenant des gaz d'échappement le long des passages du système EGR et du système d'admission. Au fil du temps, cela obstruera les tubes, les canaux de gaz d'échappement et éventuellement le mécanisme du piston de la vanne, ce qui la bloque en position ouverte ou fermée. Les défaillances peuvent également être causées par une rupture ou une fuite dans le diaphragme de la vanne.

Quels sont les signes d'une vanne EGR défectueuse ?

Les symptômes associés à une défaillance de vanne EGR sont similaires à ceux de nombreux autres composants de gestion du moteur ; c’est pour cette raison que les défauts liés à la recirculation des gaz d’échappement continuent de poser des problèmes pour de nombreux mécaniciens. Cependant, il existe quelques signes révélateurs :

• Témoin moteur : comme pour la plupart des composants de gestion du moteur, un problème lié aux vannes EGR peut déclencher le témoin moteur.
• Problèmes de performances du moteur : si la vanne est bloquée en position ouverte, le rapport air/carburant du véhicule sera perturbé, ce qui entraînera des problèmes de performances du moteur, tels qu'une puissance réduite, une faible accélération et un ralenti irrégulier. Cela peut également produire des fuites de pression de suralimentation du turbo, obligeant le turbo à fournir plus d'efforts.
• Augmentation des émissions de NOx : lorsque la vanne EGR reste fermée, les températures élevées qui en résultent dans la chambre de combustion laisseront une grande quantité de carburant non brûlé dans le pot d'échappement, entraînant une augmentation des émissions de NOx et une réduction du rendement.
• Cliquetis du moteur : les températures plus élevées et les émissions de NOx peuvent également entraîner une augmentation de la détonation ou du cliquetis qui sont perçus comme des cognements dans le moteur.

Dépanner une vanne EGR

Compte tenu des différents types de vannes EGR, il est toujours préférable de suivre les procédures de dépannage détaillées dans le manuel de maintenance. Cependant, quelques étapes génériques peuvent vous aider à réaliser un diagnostic précis :

• Relevez tout code défaut des vannes EGR à commande électronique à l'aide d'un outil de diagnostic.
• Vérifiez que toutes les lignes de vide et les connexions électriques sont correctement connectées et positionnées.
• Utilisez un vacuomètre pour vérifier le flexible d'alimentation en vide pour un vide entre 2 000 et 2 500 tr/min. L'absence de vide à des températures de fonctionnement normales indique un tuyau mal fixé, un interrupteur ou un solénoïde à vide bloqué ou défectueux ou encore un amplificateur/une pompe à vide au fonctionnement défectueux.
• Vérifiez le solénoïde à vide pendant que le moteur tourne. Sur les vannes EGR à commande électronique, activez le solénoïde avec un outil d'analyse et vérifiez le vide en bout de tuyau. Si le solénoïde ne s'ouvre pas lorsqu'il est sous tension, demeure bloqué en position ouverte ou fermée, ou présente une connexion électrique corrodée, un fil lâche ou une terre incorrecte, le fonctionnement du système EGR sera affecté. Identifiez la cause première avant tout remplacement.
• Si possible, vérifiez le mouvement de la tige de vanne à 1500 à 2000 tr/min. La tige de vanne doit bouger en cas de fonctionnement correct de la vanne ; si ce n'est pas le cas et qu'un vide est présent, une défaillance existe.
• Appliquez  la dépression directement sur la vanne EGR à l'aide d'une pompe à vide manuelle ou d'un outil d'analyse en fonction du type de vanne EGR. Si la qualité du ralenti n’a pas évolué, c’est que la vanne EGR est défectueuse ou que les passages sont totalement obstrués. Si le moteur tourne avec un ralenti irrégulier ou cale, le problème est dû à un mauvais fonctionnement du système de régulation (fonctionnement à vide)
• Retirez la vanne EGR et examinez l’accumulation de carbone. Dans la mesure du possible, éliminez le carbone en prenant soin de ne pas contaminer le diaphragme. 
• Vérifiez si le passage EGR dans le collecteur est bouché et nettoyez-le si nécessaire.

Codes défauts courants :

Sur les modèles de vannes EGR récents, les codes défauts suivants sont répandus :

• P0400 : Dysfonctionnement du débit EGR
• P0401 : Débit EGR insuffisant détecté
• P0402 : Débit EGR excessif détecté
• P0403 : Dysfonctionnement du circuit EGR
• P0404 Plage/performance du circuit EGR
• P0405 : Capteur EGR circuit A bas
• P0406 : Capteur EGR circuit A élevé
• P0407 : Capteur EGR circuit B bas
• P0408 : Capteur EGR circuit B élevé
• P1403 : Solénoïde EGR bas
• P1404 : Système EGR - Erreur de pointeau de vanne fermée
• P1405 : Solénoïde EGR élevé
• P1406 : Erreur de position du pointeau du système EGR

Comment remplacer une vanne EGR défectueuse ?

• Enlevez d'abord le capot moteur.
• Ensuite, desserrez le câble électrique sur la vanne et retirez les connexions électriques et/ou les lignes de vide, en recherchant des signes de dommages.
• Retirez les vis de fixation et vérifiez que la vanne ne présente pas de dommage, corrosion ou accumulation de carbone.
• Nettoyez soigneusement la surface de montage de la vanne EGR et installez une vanne neuve et un joint neuf. Retirez également le carbone pulvérulent du port d'alimentation EGR.
• Alignez la vanne EGR avec les trous de boulons et le joint, et rattachez-les au carter.
• Serrez toutes les fixations au couple recommandé.
• Une fois bien en place, reconnectez les lignes de vide et/ou les connexions électriques.
• Enfin, utilisez un outil de diagnostic pour réinitialiser le témoin moteur et recherchez d’autres types erreur.  Vérifiez que le témoin de dysfonctionnement est éteint, puis effectuez un essai sur route. De nombreux véhicules exigent maintenant que les vannes EGR soient réinitialisées sous adaptation. Cela permet simplement à l'ECU d'apprendre la position d'arrêt aux points d'ouverture et de fermeture. Sinon, la vanne pourrait casser et tomber dans le