omme chacun sait un moteur recrache divers polluants, dont leurs quantités est limitées par des normes. Toutefois elles sont apparues assez tard car les premières directives ne datent que des
années 70 suite au choc pétrolier, mais la réduction de la consommation était le premier objectif. Ensuite il faut attendre 1993 pour voir enfin des normes visant à améliorer la qualité de l'air
(norme EURO I). C'est d'ailleurs à partir de cette année ou l'on voit apparaître les premiers catalyseurs.
Les normes suivantes en 1996 (EURO II), 2000 (EURO III) et 2005 (EURO IV) ont vu leurs seuils de polluant diminués au fur et à mesure et de nouveaux système de dépollution se sont ajoutés au
catalyseur comme l'EGR ou plus récemment le FAP sur véhicule Diesel.
Avant de s'intéresser à ces systèmes, voyons un peu quels sont les polluants du moteur en analysant l'équation chimique de combustion (j'ai simplifié la !) :
J'ai mis en couleurs les différents polluants et le fait que le CO2 soit resté noir n'est pas une erreur. Contrairement à ce que l'on pourrait croire le dioxyde de carbone n'est pas considéré
comme un polluant car c'est un produit normal de combustion ! les autres résultent de défaut de combustion.
On trouve donc en polluant :
Monoxyde de carbone (CO) : Provient de l'oxydation incomplète du carburant. Mortelle à partir d'une concentration de 0.3% dans l'air ambiant, il est en outre incolore et inodore.
Hydrocarbure (HC) : Provient de la combustion incomplète du carburant. Ce polluant peut causer des maladies cancérigènes.
Oxyde et dioxyde d'azote (NOx) : Les NOx sont l'addition de l'oxyde (NO) et du dioxyde (NO2) d'azote. Ils se produisent lors de la réaction entre l'oxygène de l'air (O2) et l'azote (N2) de l'air,
sous forte pression et température. Ils peuvent causer des maladies respiratoires.
Suies : Ou particules, ce sont en fait des atomes de carbone autour desquels se sont aggloméré d'autres composés comme les HC ou l'H2O. On n'en trouve qu'en Diesel (origine des fumées noires) et
l'on commence à en voir en injection directe essence (mais en quantité beaucoup plus faible). La encore des maladies respiratoires peuvent naître de ce polluant.
Ainsi les systèmes anti-pollution que je présenterais plus bas ont pour fonction la réduction du taux d'un ou des polluants ci dessus.
Apparu en 1993, il a pour principale cible la réduction des HC et du CO. Mais pour pouvoir les supprimer, il faut en fait les transformer. Ainsi cette pièce va donc oxyder ces deux polluants pour
les transformer en CO2, et ceci grâce à l'oxygène contenu dans les gaz d'échappement :
Il est le plus souvent monté sous le plancher du véhicule et vers l'avant. Extérieurement, il n'y a rien d'extraordinaire puisqu'il s 'agit juste une enveloppe métallique dont le volume est
variables suivant la taille du moteur (voir photo de droite). Mais l'intérieur est composé d'un pain catalytique constitué de matériaux précieux (Platine, Rhodium, Palladium) C'est eux qui
permettront l'oxydation des HC et CO.
En revanche le catalyseur a quelques inconvénients :
- Pour être pleinement efficace, il doit travailler avec des gaz ayant une richesse de 1 à +/- 3%. Pour pouvoir contrôler cette richesse, tous les catalyseurs travaillent avec au moins une sonde
lambda (sonde permettant d'indiquer au calculateur la bonne richesse du mélange, ce dernier corrigeant donc si nécessaire), située à son entrée. Les derniers véhicules possèdent deux sondes, une
à l'entrée et l'autre à la sortie.
- Le catalyseur ne commence à s'amorcer qu'à partir de 250 °C, d'ou sa position assez proche du moteur. Dernièrement on trouve beaucoup de moteurs ayant le catalyseur placé dans le compartiment
moteur, juste en sortie du collecteur d'échappement, pour bénéficier de température supplémentaire. En outre la sonde lambda a également besoin de haute température pour fonctionner (d'ailleurs,
elles sont pour la plupart, munies d'une résistance chauffante).
- Le pain à l'intérieur du catalyseur, peut induire une contre pression à l'échappement néfaste aux perfos moteur. On se souvient par exemple des 130 ch de la 205 GTI 1.9l qui passèrent à 122 ch
en 1993 une fois muni du catalyseur. Aujourd'hui les systèmes d'échappement sont conçu en prenant en compte cet élément, et le retirer n'apportera donc plus un gain en puissance comme autrefois
(une perte de perfos peut même se faire sentir).
L'EGR (Exhaust Gas Recirculation) désigne tout simplement la dilution des gaz d'admission avec les gaz d'échappement. Vous avez bien lu, l'utilité ici de refouler à l'admission les gaz brûlés est
de réduire la vitesse de combustion du mélange. Ainsi, les températures de combustion baissent tout comme les pression maxi et les Nox diminuent donc eux aussi (les NOx se produisent dans des
conditions de pression et de température élevés). Ce procédé est apparu vers 1996 avec l'arrivée de la norme EURO II.
Les gaz sont pris directement dans le collecteur d'échappement et son débit est géré directement par une vanne (dit vanne EGR). Au fur et à mesure de l'évolution des normes, les taux d'EGR n'ont
cessés de croître, afin de pallier au niveau demandé en NOx de plus en plus faible. On trouve même des échangeurs EGR (situés donc entre les collecteur d'admission et celui d'échappement) pour
refroidir ces gaz et éviter d'atteindre des température trop élevées à l'admission.
En revanche le principal inconvénient de ce dispositif en diesel est le grippage de la vanne dut aux particules rejetées par le moteur. Si la vanne venait à rester ouverte en permanence, une
grosse perte de puissance se fera sentir (car bien sur hors du champ de dépollution moteur, la vanne est fermée).
Le FAP (Filtre A Particules), permet comme son nom l'indique, d'éviter de retrouver les suies produit par le moteur Diesel à l'échappement. Sa composition ressemble beaucoup à celui du catalyseur
(voir photo du FAP de la Toyota Avensis à droite), à savoir qu'il est constitué d'une enveloppe métallique, avec à l'intérieur un pain, le plus souvent en céramique. Les particules sont donc
piégées par ce pain et ne peuvent pas en sortir. En revanche, vous allez vous demander comment vider le FAP une fois qu'il sera rempli de particule. Pas question de le changer à chaque fois comme
un vulgaire filtre à huile !
Pour se vider il faut que le FAP atteigne des températures de l'ordre de 400/500 °C afin de brûler les particules filtrées. On peut facilement les avoir en roulant vite (130 km/h suffit par
exemple), mais en ville c'est impossible ! Et pourtant il faut bien le vider avant qu'il ne crée une contre pression trop importante, nuisible aux perfos moteur et à la consommation.
Ainsi les constructeurs ont sortis des stratégies permettant d'augmenter les températures échappement à faible charge. Ces stratégies sont activées une fois le FAP rempli (des capteurs de
pression entrée/sortie FAP renseignent de l'état du chargement) et permettent donc la régénération (brûler les suies emprisonnées). Le réglage des phases de régénération est particulièrement
délicate car il ne faut pas dépasser les 1000 °C sous peine de casse du FAP.
On compte trois manières de décharger un FAP à faible charge :
La post injection seule :
La plus répandue actuellement (cas d'Opel, Renault, …), le principe ici est de créer pendant la phase échappement une injection qui s'amorcera dans le cylindre, et finira dans l'échappement, à
l'entrée du FAP pour être plus précis. C'est donc une injection qui s'effectuera bien après le PMH et qui n'apporte aucun couple supplémentaire. Elle crée juste la température nécessaire à
l'amorçage du FAP.
En revanche, cette post injection a l'inconvénient " d'arroser " les parois du cylindre et une petite quantité de gazole peut se retrouver dans l'huile altérant donc la qualité de cette
dernière.
Toutefois, n'allez pas croire que la consommation de carburant va énormément augmenter ! Un cycle entre deux régénérations peut durer plusieurs centaines de kilomètres, et les quantités injectés
sur la post sont très faible (sinon il y a risque de casse du FAP, je rappelle).
La post injection + additif :
C'est la méthode utilisée par Peugeot actuellement. Le principe est le même que précédemment, mais en plus de la post injection, un additif (l'eolys qui est à base de cérium) vient s'ajouter dans
le circuit carburant.
Une fois que cet additif atteint le FAP, la température de régénération baisse d'environ 100 °C, ce qui permet donc de limiter les quantités de gazole sur la post injection. Une fois le FAP vide,
l'eolys n'a plus accès au circuit carburant et un autre cycle recommence jusqu'à la prochaine régénération.
L'inconvénient de ce système reste quand même la recharge d'eolys à effectuer (3 litres aux 120000 km environ).
Le cinquième injecteur :
Enfin la dernière méthode de régénération ne se trouve qu'à ce jour que sur la Toyota Avensis 2.2 177 ch. Le principe est similaire au précédent mais au lieu de faire de la post injection
(dilution du gazole dans l'huile je rappelle), un cinquième injecteur est placé directement en sortie échappement, dans la culasse plus précisément (voir photo).
En phase régénération, il débite donc la quantité de carburant nécéssaire pour atteindre les bonnes températures d'entrée FAP. Cet injecteur n'a toutefois rien à voir avec les quatre autres,
puisqu'il n'injecte que sous 10 bars de pression (contre jusqu'à 1800 bars pour ceux du moteur).
Comme principal inconvénient à ce système, je citerais le prix de l'injecteur à un peu plus de 4000 euros ! Vive la garantie constructeur !
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