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L'automobile
Article de fond   01-04-2007   by Christian Haentjens

L’analyse des gaz d’échappement


Les émissions polluantes de l’automobile sont des gaz ou vapeurs relâchés dans l’atmosphère à la suite de la combustion incomplète du moteur à essence. La combustion complète du mélange air-essence ne peut être obtenue avec le carburant essence à cause des zones froides de la chambre de combustion, du changement continuel du rapport air/essence, de la température de l’air d’admission pour le mélange et celle du moteur qui ne sont pas constantes et, enfin, des conditions de conduite variables.

S’il était possible de créer des conditions idéales de combustion du mélange air-essence (HC + O2 + N), sachant que l’atmosphère se compose d’environ 20 % d’oxygène (O2) et 79 % d’azote (N), on obtiendrait les sous-produits CO2 (dioxyde de carbone), H2O (eau) et N (azote). Hélas, ce n’est pas le cas!

Étant donné qu’il est impossible de réaliser « la combustion complète » dans les moteurs à combustion interne, pour des raisons invoquées plus tôt, la composition chimique des gaz d’échappement diffère sensiblement de la composition idéale, à savoir que «la combustion incomplète» libère un mélange d’hydrocarbures (HC) non brûlés, de monoxyde de carbone (CO) et de plus, les températures de combustion étant supérieure à 1 400°C, une partie de l’oxygène (O2) se combine à l’azote (N) pour former des oxydes d’azote (NOx).

Normes antipollution

Afin de respecter les lois en matière de pollution automobile, des modifications mécaniques et des ajouts de gestion électroniques ont été apportés aux moteurs à combustion interne, à leur système d’alimentation, d’allumage et à leurs dispositifs antipollution afin de minimiser les émissions polluantes produites par les vapeurs d’essence, d’huile ainsi que du résultat de la combustion de l’oxygène de l’air et de l’essence.

Suite à l’usage du véhicule et/ou à une réparation reliée directement aux systèmes d’alimentation, d’allumage et aux dispositifs antipollution, il devient nécessaire de vérifier si le véhicule, en question, satisfait toujours aux normes antipollution.

Normalement, l’entretien périodique d’un véhicule automobile prévient un excès de pollution atmosphérique, mais apporte aussi d’autres avantages, non les moindres, une économie d’essence et une performance maximale du moteur.

Analyse des gaz d’échappement

L’analyse des gaz d’échappement est une façon efficace pour diagnostiquer un problème de combustion, de dosage air-essence, de défectuosités au niveau des dispositifs antipollution ou bien, d’un dérèglement du moteur comme le ferait un médecin avec un échantillon d’urine. Ce qui sort du système d’échappement dépend du fonctionnement de l’ensemble des composants reliés au module de commande du moteur d’où le besoin d’un analyseur cinq gaz afin de s’assurer de l’état mécanique du moteur, de son bon fonctionnement et du respect des limites des émanations polluantes, mais, bien plus, cette analyse des gaz permet de mesurer l’efficacité de la combustion du moteur.

Analyseurs des gaz d’échappement

Au début, les premiers analyseurs des gaz d’échappement étaient seulement capables de mesurer les hydrocarbures (HC) et le monoxyde de carbone (CO). Puis est apparu, suite à l’usage généralisé des convertisseurs catalytiques, l’analyseur «quatre gaz». La quantité d’HC et de CO à la sortie d’un catalyseur en bonne condition est trop minime pour être significative, d’où vient le besoin de mesurer le dioxyde de carbone (CO2) et l’oxygène (O2) en plus des HC et du CO déjà cités pour l’analyseur «deux gaz». Enfin est sorti, l’analyseur «cinq gaz» pour répondre aux besoins de plus en plus sévères des normes antipollution lequel mesure, en plus, la quantité d’oxydes d’azote (NOX) des gaz d’échappement.

Mesures de lectures

Les émissions des gaz d’échappement prélevées à la sortie du système d’échappement sont, peu importe la marque ou le modèle de l’analyseur, mesurées et affichées en parties par million (ppm) pour les hydrocarbures et les oxydes d’azote; et, en pourcentage (%) par volume pour le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone et l’oxygène.

Ces mesures, quelles soient faibles ou élevées au niveau des émissions, permettront au technicien de déterminer l’état de fonctionnement d’un moteur à partir de l’analyse des émissions comme moyen de diagnostic, à savoir, lequel composant est défaillant, ce qui l’amènera à corriger le problème.

Vérification préliminaire

Parfois, une vérification préliminaire suffit pour corriger un simple problème (filtre à air ou à essence sale; conduits de dépression non étanches; fuites du système d’échappement; connexions électriques lâches, sales ou débranchées).

Préalables à la mesure des émissions

* s’assurer que le système d’échappement soit bien étanche

* amener le moteur à sa température normale de fonctionnement

* s’assurer que le point d’allumage initial et le régime de ralenti correspondent aux spécifications du constructeur

* effectuer les préparatifs de l’analyseur des gaz et s’assurer du bon engagement de la sonde

* suivre les recommandations du constructeur modèle-année du véhicule

* se procurer les données des limites autorisées des normes en application du moment.

La plupart des moteurs suivis par une inspection périodique et en bon état de fonctionnement seront en dessous des limites permises de pollution.

En général, les moteurs qui dépassent les normes antipollution ne fonctionnent pas convenablement et ont besoin d’entretien et/ou d’une réparation.

Avant de déterminer si les émissions des gaz d’échappement sont dans les normes permises, il est impératif de bien «connaître» chacun des cinq gaz, et comment ils se comportent entre eux.

Teneur en oxygène des gaz d’échappement

Un moteur en bonne condition produit, après la combustion du mélange air-essence, très peu d’oxygène à l’échappement. Si le moteur fonctionne très riche, c’est possible de noter aucune présence d’oxygène dans la lecture des émissions des gaz d’échappement. Il est aussi important de se rappeler qu’il devrait y avoir au moins 0,5 % d’oxygène présent dans les gaz d’échappement afin de permettre au convertisseur catalytique de convertir efficacement les hydrocarbures et le monoxyde de carbone. Sans oxygène, le catalyseur ne peut transformer les HC et le CO qu’il reçoit.

Le pourcentage d’oxygène recherché dépend des dispositifs antipollution qui équipent le moteur. L’oxygène retrouvé dans les gaz d’échappement provient en grande partie du dispositif d’injection d’air secondaire. Par exemple, le prélèvement de gaz d’échappement effectué avant le convertisseur catalytique et, le dispositif d’injection d’air secondaire mis hors service, permettrait d’obtenir une lecture d’oxygène inférieure à 2% (autour de 1% ce serait excellent).

Sinon, avec le dispositif d’injection d’air secondaire en action, la valeur de l’oxygène pourrait être de 9 à 10%, laquelle pourrait être trompeuse.

L’oxygène devrait être le premier à passer l’analyse des gaz d’échappement.

Ainsi:

* un taux d’oxygène bas est l’indice d’un moteur fonctionnant correctement, mais avec un mélange air-essence riche

* un taux d’oxygène élevé est l’indice d’un mélange air-essence pauvre.

En pratique

Dans la pratique, des coefficients d’air Lambda compris entre 0,90 et 1,10 se sont avérés fonctionnels. Si l’on veut toutefois maintenir le coefficient d’air dans des limites serrées, il faut alors déterminer la quantité d’air aspirée avec précision et y adjoindre une quantité d’essence exactement dosée; les systèmes d’injection d’essence s’acquittent parfaitement de cette tâche.

En règle générale:

* une lecture Lambda de 1,00 indique un mélange air-essence idéal de 14,7 à 1;

* une fenêtre de 0,90 à 1,10 est la plage la plus courante pour le fonctionnement du moteur;

* une lecture Lambda de 0,97 et moins indique une condition riche du mélange;

* une lecture Lambda de 1,04 et plus indique une condition pauvre du mélange.

Quand le rapport air/essence est dans la fenêtre acceptable de 14,6 à 14,8:1 ou, le coefficient d’air lambda est dans une plage acceptable de 0,90 à 1,10, la composition des gaz d’échappement devrait ressembler aux valeurs suivantes :

* le dioxyde de carbone (CO2) est élevé (10 à 15 %);

* le monoxyde de carbone (CO) et l’oxygène (O2) devraient être semblables (0,2 à 1,5 %);

* les hydrocarbures (HC) seront bas (200 ppm ou moins);

* les oxydes d’azote (NOX) seront bas (400 ppm ou moins).

Le «point lambda» ou le «point st¿chiométrique» est le point où le mélange air-essence brûle le plus efficacement. Ainsi, le point Lambda (coefficient d’air 1,00) est un indicateur direct à savoir, si le mélange est riche ou pauvre provenant de la sonde à oxygène, appelée parfois «Sonde lambda».


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1 commentaire » for L’analyse des gaz d’échappement
  1. Romba says:

    Je Vous Trouve Baucoup Professionels. J’espere Pouvoir Vous Suivre Regulierement.

Commentaire:

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