PRECISION ET ACCESSOIRES DETERMINENT LA QUALITE

Testeurs de gaz d'echappement pour le controle des emissions

Pas de centre de contrôle technique sans testeurs de gaz d'échappement pour le contrôle des émissions. Et cela vaut bien sûr aussi pour tout atelier moderne. Dans cet article, nous nous penchons sur le fonctionnement, l'objectif et les innovations des testeurs de gaz d'échappement.

MOTEURS A ESSENCE

Jusqu'à l'arrivée du catalyseur au début des années '90, les garages (et même le contrôle technique) travaillaient principalement avec un dispositif de mesure à 1 gaz (CO) et à 2 gaz (CO/HC). Une valeur de CO ou valeur d'émission de monoxyde de carbone élevée indique un gaz partiellement non brûlé, résultat d'un mélange trop riche. Les HC ou hydrocarbures sont formés par des particules de carburant complètement imbrûlées. En cas de rapport de mélange idéal, cette valeur est la plus basse possible (14,7/1 air/carburant). Mais une composition d'essence trop riche comme trop pauvre génère une valeur d'émission de HC accrue. Un 'misfiring' (allumage insuffisant) donne des valeurs de HC particulièrement élevées.

MESURE A 2 GAZ INSUFFISANTE

Avec l'introduction du catalyseur, une mesure à 2 gaz ne suffisait plus. Un mauvais réglage du moteur (valeurs de CO et de HC trop élevées) pouvait être camouflé en partie ou complètement par le catalyseur qui ramenait, en cas de fonctionnement optimal, les valeurs de CO et même de HC dans les normes. Mais en cas de diagnostic à l'aide d'un appareil de mesure à 4 gaz, les composants de O2 (oxygène) et CO2 (dioxyde de carbone) sont aussi mesurés. Lorsque l'émission de CO2 atteint sa valeur maximale, cela signifie le rapport de carburant parfait. A l'aide des quatre principaux composants CO, HC, O2 et CO2, le rapport gaz/carburant est calculé, la valeur lambda. La formule généralement acceptée est celle du Dr. Johannes Brettschneider. La valeur lambda mesurée est la même devant comme derrière le catalyseur car le catalyseur n'ajoute ni air ni carburant. Le rapport air/carburant reste autrement dit inchangé. Dans le cas d'une mesure à 4 gaz, le catalyseur détectera par conséquent à coup sûr un problème. En cas de rapport air/carburant de 14,7/1, on parle de lambda = 1 ('rapport de mélange stœchiométrique'). Une λ < 1 est un mélange trop riche et une λ > 1 un mélange trop pauvre. Pour éviter toute confusion: la valeur lambda est un résultat calculé sur la base des quatre gaz mesurés.

AIR PARASITE

La valeur d'émission d'O2 est un indicateur de diagnostic très utile. En cas de mélange d'essence riche et jusqu'à une valeur lambda de 1, la teneur en oxygène sortant encore du système d'échappement de la voiture est très faible, vu qu'il a été consommé par la combustion. Au fur et à mesure que le mélange d'essence devient plus pauvre, la teneur en oxygène augmente ensuite à nouveau. Si on mesure donc par exemple encore 5% d'oxygène au niveau de l'échappement de la voiture, cela indique presque à coup sûr de l''air parasite' s'infiltrant quelque part.

CELLULE A OXYGENE

Les valeurs de CO, HC et CO2 sont mesurées dans une chambre de mesure à infrarouge à l'intérieur du testeur à gaz d'échappement. La valeur d'oxygène (O2) n'est, elle, pas mesurée dans la chambre à infrarouge mais déterminée à l'aide d'une cellule à oxygène générant une certaine tension selon la valeur d'oxygène. La durée de vie moyenne d'une telle cellule à oxygène est environ d'un an. Après, il vaut mieux la remplacer.

CELLULE DE MESURE A NOX

Les bons testeurs d'émissions peuvent aussi être équipés en option d'une cellule de mesure à NOx pour la détection de valeurs de NOx. L'appareil est alors un testeur à 5 gaz. Le principe de fonctionnement de la cellule de mesure à NOx est fort comparable à celui de la cellule à oxygène. Elle doit donc aussi être remplacée périodiquement. Peu de testeurs de gaz d'échappement sont toutefois équipés de technologie NOx. Une mesure d'émissions de NOx à un régime stationnaire n'a, en effet, aucun sens vu que le NOx n'apparaît qu'à une charge et des températures de combustion élevées, soit en cas de lourde charge du moteur. C'est pourquoi la mesure de NOx n'est appliquée que sur les bancs de puissance mais pas dans un garage moyen ou une station de contrôle technique. Il existe aussi des appareils à NOx avec une autre technologie et un temps de réaction plus rapide. Peut-être qu'à terme, ceux-ci pourront avoir du sens pour les mesures d'émissions stationnaires.

CORRECTION DE CO

Sur certains testeurs de gaz d'échappement, on trouve la mention 'CO corr' (CO corrigé), indiquant une valeur de CO (calculée) corrigée. Le testeur d'émissions rendra une valeur de CO corrigée en cas de doute quant à la justesse de la valeur de CO mesurée. Cela est généralement dû à une fuite dans le système d'échappement ou rarement au fait que la sonde n'ait pas été enfoncée assez profondément dans le système d'échappement. En cas de 'fuite' du système d'échappement, une partie des gaz d'échappement se perd non seulement en route mais il y a même plus d'oxygène dans le système d'échappement. Le rapport air/carburant enregistré par l'appareil est alors bien sûr complètement erroné.

En bref, si le testeur de gaz d'échappement indique la mention 'CO corr' s'écartant du CO mesuré, cela donne une mesure non fiable, probablement due au système d'échappement du véhicule.

TEST D'EMISSIONS DE MOTEURS DIESELS

Dans le garage classique ou au contrôle technique, on n'utilise pas pour les moteurs diesels d'équipement de mesure à CO, HC ou NOx (cela ne se fait que dans les laboratoires et un environnement de R&D) mais un mesureur d'opacité. Lors de quelques accélérations libres ('pied au plancher'), les gaz d'émission passent par une chambre de mesure avec d'un côté une source de lumière et de l'autre un récepteur de lumière. Selon l'occultation dans la chambre de mesure, plus ou moins de lumière sera observée par le récepteur. Cette absorption de lumière ou opacité, déduite de la loi de Beer-Lambert, est appelée valeur K (coefficient d'absorption de lumière) et est un critère pour l'émission de fumée exprimée en m-1 ou 1/m. Le nombre d'accélérations au contrôle technique dépend du résultat. Après un mode stationnaire prolongé, la première accélération donnera souvent la valeur la plus élevée. Les autres accélérations donneront ensuite une valeur moins élevée. Si la première mesure est toutefois inférieure à la norme, on arrête automatiquement. Si tel n'est pas le cas, la première mesure est qualifiée de 'rinçage' et on re-mesure.

MAUVAISE EMISSION

Les causes d'une émission excessive sont bien connues: injecteurs défaillants, filtre à air et/ou filtre à particules pollué, clapet EGR fonctionnant mal, consommation d'huile, etc.

FINES PARTICULES

L'équipement de mesure pour l'émission de diesel devrait évoluer, vu que les moteurs Euro 5 et Euro 6 modernes ne produisent plus d'émissions visibles, ce qui complique donc également la détection par le mesureur d'opacité. Les fines particules peuvent d'autre part tout à fait être détectées grâce à des appareils de mesure mesurant les particules en PPM (Parts Per Million). La corrélation entre les g/m³ (unité de cet appareil) et la valeur K existante n'est pas non plus prouvée. Cela ne devrait donc pas être coulé en une directive UE suivante, vu que les mesureurs d'opacité modernes supportent tout de même une si faible précision.

QUALITE D'UN ANALYSEUR A 4 GAZ

La qualité d'un analyseur à 4 gaz est déterminée d'une part par la précision atteinte par l'appareil mais d'autre part aussi par tous les dispositifs supplémentaires: correction de température automatique, mise à zéro automatique, 'watertrap device' spécial (pour garder la condensation inévitable hors de la chambre de mesure et l'évacuer correctement), pompe lourde et durable pour une mesure rapide, mesure de température des gaz d'échappement (application surtout courante pour les appareils pour le contrôle technique), etc.

ETALONNAGE

Pour des mesures précises et fiables des gaz d'échappement, les testeurs doivent absolument être étalonnés régulièrement, à l'aide d'une bouteille d'étalonnage avec un contenu défini clairement. Afin d'exclure aussi l'influence des variations de température, les bons testeurs de gaz d'échappement seront, en outre, 'remis à zéro' avant chaque mesure en vue d'une précision optimale.

EVOLUTION DE L'EQUIPEMENT

On constate régulièrement qu'en raison du coût élevé, des catalyseurs (et filtres à particules) défectueux ne sont pas remplacés ou sont tout simplement retirés. De fausses informations sont ainsi transmises au système d'EOBD via chiptuning. Le testeur EOBD ne détectera alors pas d'erreur mais le testeur d'émissions d'autant plus. C'est l'une des principales raisons pour lesquelles les centres de contrôle technique mesurent réellement au niveau du système d'échappement de la voiture. Mais l'inverse est également possible. Parfois, tout semble à tort conforme aux normes parce que le catalyseur s'efforce de neutraliser les gaz nocifs alors que le moteur est hors tolérances. Via l'EOBD, cela est détecté, surtout s'il s'agit de problèmes d'EGR (Exhaust Gas Recirculation).