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CO
HC
NOx
CO2
CO
HC
NOx
CO2
LA DEPOLLUTIONLA DEPOLLUTION
COMPOSITION DES GAZ D’ECHAPPEMENTCOMPOSITION DES GAZ D’ECHAPPEMENT
Le démarrage à froid, la recherche de la puissance… font que la combustion
n’est jamais parfaite.
Les gaz d’échappement contiennent des substances plus ou moins polluantes
et nocives.
Suite
COMPOSITION DES GAZ D’ECHAPPEMENTCOMPOSITION DES GAZ D’ECHAPPEMENT
POLLUANTS ORIGINE EFFETS
MONXYDE DE
CARBONE
CO
Provient d’un mélange trop riche
(trop d’essence ou pas assez d’air)
Inodore, incolore, se fixe à
l’hémoglobine du sang. Risque de
mort par asphyxie.
HYDROCARBURES
IMBRULES
HC Proviennent d’un mélange trop riche
ou d’une combustion incomplète.
Inodores, ils entraînent des
difficultés respiratoires. Certains
composés sont cancérigènes. Ils
participent à l’effet de serre.
OXYDES D’AZOTE NOx
Ils résultent de mélanges pauvres et
de température de combustion
élevées.
Forte toxicité pulmonaire. Il est
responsable des pluies acides et
participe à l’effet de serre.
PARTICULES
Résidus de combustion, ce sont les
suies responsables des fumées
noires des moteurs diesels.
Ces composés sont suspectés
d’être cancérigènes.
OZONE O3
Il n’est pas directement émis par les
moteurs. Il se produit par réaction
photochimique de certains HC et NOx
sous l’action des rayons solaires.
Irritations des voies respiratoires
et des muqueuses oculaires.
GAZ CARBONIQUE CO2
Provient de la combustion des
énergies fossiles
Il est considéré comme non toxique
pour l’homme à des teneurs < à 5%.
Il est le principal responsables de
l’effet de serre.
Suite
DEPOLLUTION
DES
MOTEURS ESSENCE
DEPOLLUTION
DES
MOTEURS ESSENCE
EPURATION CATALYTIQUEEPURATION CATALYTIQUE
Un catalyseur est constitué d’un
support céramique ou acier ( 1 ) recouvert
d’alumine poreuse ( washcoat ) pour
augmenter la surface de traitement
des gaz.
Dans les cellules du bloc, sont
parsemés des microcristaux de métaux
précieux ( ~ 1,4 g/l ) :
- Platine
- Palladium
- Rhodium
Suite
En présence des ces métaux, les gaz d’échappement subissent une réaction chimique
et sont rendus inoffensifs.
EPURATION CATALYTIQUEEPURATION CATALYTIQUE
O
C CH
C
H
O
O
N
O
ON
O N
ON
- CO
- HC
- NOx
EPURATION CATALYTIQUEEPURATION CATALYTIQUE
 Les oxydes d’azote ( NOx ) sont réduits en azote.
 Par oxydation avec l’oxygène récupéré, le CO et transformé en CO2 et les HC
en CO2 et H2O.
La réaction chimique s’amorce pour une température de ~ 250°C. la pleine
efficacité du catalyseur est obtenue lorsque la température atteint ~ 450°C. Si la
température dépasse 1000°C ( à cause de ratés d’allumage, mélange trop pauvre…)
Suite
le catalyseur risque d’être détruit.
O
C
C
H
C
H
O
O
N
O
ON
O NO
N
- CO2
- H2O
- N2
- CO
- HC
- NOx
REGULATION LAMBDAREGULATION LAMBDA
 Le mélange air carburant est caractérisé par le coefficient d’air « Lambda » λ
λ =
apport d’air
besoin théorique
λ < 1 manque d’air (riche)
λ > 1 excès d’air (pauvre)
Suite
 Les catalyseurs peuvent éliminer plus de 90% des polluants à condition que le dosage
soit maintenu dans une plage très étroite autour du dosage stœchiométrique ( 1 / 14,7 ).
λ = 1 L’apport d’air est égal aux
besoins du moteur ( 1/14,7 )
+
-
E
REGULATION LAMBDAREGULATION LAMBDA
La sonde Lambda mesure la teneur en
oxygène résiduel des gaz d’échappement.
Le signal délivrée par la sonde est de :
- 0 à 300 mV quand le mélange est pauvre
- 600 à 1000 mV quand le mélange est riche
Suite
La valeur moyenne du rapport air / essence
est maintenue dans la plage ou le catalyseur est
le plus efficace ( λ de 0,97 à 1,03 ).
REGULATION LAMBDAREGULATION LAMBDA
Suite
 Si le mélange est pauvre, la sonde
délivre une tension inférieure à la
tension de référence( U < 400 mV )
 Le calculateur enrichi le mélange.
Le mélange devenant riche, la sonde
va délivrer une tension supérieure
à la tension de référence ( U > 600mV)
 Le calculateur va appauvrir le mélange.
 L’essence sans plomb présentant un taux de benzène important, les vapeurs
 Les hydrocarbures ne s’évaporent pas dans l’atmosphère que par le biais
des gaz d’échappement, mais aussi par les orifices d’aération des réservoirs.
ne doivent pas être rejetées à l’air libre.
Suite
CANISTERCANISTER
Suite
 Le canister est un ‘’piège’’ à charbon actif
qui absorbe les vapeurs de carburant
CANISTERCANISTER
 Les vapeurs sont canalisées du réservoir jusque
dans le canister. Celui-ci sera purgé lors du fonctionnement
du moteur et les vapeurs brûlées dans la chambre de
combustion.
1
23 4 5
6
1 Réservoir
2 Clapet
3 Canister
4 Électrovanne
5 Module électronique
6 Sonde de température
DEPOLLUTION
DES
MOTEURS DIESELS
DEPOLLUTION
DES
MOTEURS DIESELS
Suite
EPURATION CATALYTIQUEEPURATION CATALYTIQUE
Un catalyseur d’oxydation diminue CO, HC et particules:
- baisse de plus de 50 % du CO ( déjà très bas sur les diesels )
- réduction de 50 % des HC
- diminution de 35 % des particules
À cause du fonctionnement en excès d’air des moteurs diesels, les pots
catalytiques ne peuvent réduire les NOx
RECIRCULATION DE GAZ D’ECHAPPEMENTRECIRCULATION DE GAZ D’ECHAPPEMENT
Suite
La recirculation des gaz d’échappement
permet de réduire les émissions de NOx
L’E.G.R. réintroduit à l’admission une
certaine quantité de gaz brûlés réduisant
ainsi la quantité d’oxygène dans la chambre
de combustion.
La température de la combustion diminue, les NOx aussi.
Vanne ouverte
RECIRCULATION DE GAZ D’ECHAPPEMENTRECIRCULATION DE GAZ D’ECHAPPEMENT
Suite
La recirculation des gaz d’échappement
permet de réduire les émissions de NOx
L’E.G.R. réintroduit à l’admission une
certaine quantité de gaz brûlés réduisant
ainsi la quantité d’oxygène dans la chambre
de combustion.
La température de la combustion diminue, les NOx aussi.
Vanne fermée
FILTRE A PARTICULESFILTRE A PARTICULES
Suite
Associé à un pré catalyseur, le FAP est une structure en céramique poreuse qui permet de piéger
et de brûler les particules contenues dans les gaz d’échappement.
La régénération du FAP est assurée par le calculateur common-rail. Un additif à base de sérine est
injectée dans le réservoir de carburant. Cet additif abaisse la température naturelle de combustion des particules.
NORMES
ANTIPOLLUTION
NORMES
ANTIPOLLUTION
NORMES ANTIPOLLUTIONNORMES ANTIPOLLUTION
Suite
Les émissions de gaz d’échappement
d’un véhicule sont mesurées en vue
de son homologation à l’aide d’un banc
à rouleaux.
Un cycle de conduite défini à l’avance
est réalisé sur le banc. Le système de
mesure assure la saisie des quantités
des différents polluants émis.
Moteur essence
Normes CO HC NOX
Euro III
01 / 2000
Euro IV
01 / 2005
2,3 0,20 0,15
1,00 0,10 0,08
Moteurs diesels
Normes CO HC + NOX NOX Particules
Euro III
01 / 2000
Euro IV
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0,50 0,30 0,25 0,025
NORMES HOMOLOGATIONNORMES HOMOLOGATION
Suite
Moteurs essence non catalysés :
 mis en circulation avant le 01/10/86: 4,5 % de CO maxi.
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Moteurs essence catalysés :
 < 0,5 % de CO
 < 100 ppm de HC
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au
ralenti
 < 0,3 % de CO
 < 100 ppm de HC
 λ 0,97 à 1,03
à
3000 tr/min
Moteurs diesels :
 moteurs atmosphériques : 2,5 m-1 maxi.
 moteurs turbocompressés : 3 m-1 maxi.
NORMES REPARATIONNORMES REPARATION
Fin
Les gaz ne sont pas analysés, seul l’importance de la quantité de fumée est
mesurée.
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FinFin
Stratosphère
Troposphère
Couche d’Ozone
COUCHE D’OZONECOUCHE D’OZONE
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Rayonnement
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Ultraviolet
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La depollution

  • 2. COMPOSITION DES GAZ D’ECHAPPEMENTCOMPOSITION DES GAZ D’ECHAPPEMENT Le démarrage à froid, la recherche de la puissance… font que la combustion n’est jamais parfaite. Les gaz d’échappement contiennent des substances plus ou moins polluantes et nocives. Suite
  • 3. COMPOSITION DES GAZ D’ECHAPPEMENTCOMPOSITION DES GAZ D’ECHAPPEMENT POLLUANTS ORIGINE EFFETS MONXYDE DE CARBONE CO Provient d’un mélange trop riche (trop d’essence ou pas assez d’air) Inodore, incolore, se fixe à l’hémoglobine du sang. Risque de mort par asphyxie. HYDROCARBURES IMBRULES HC Proviennent d’un mélange trop riche ou d’une combustion incomplète. Inodores, ils entraînent des difficultés respiratoires. Certains composés sont cancérigènes. Ils participent à l’effet de serre. OXYDES D’AZOTE NOx Ils résultent de mélanges pauvres et de température de combustion élevées. Forte toxicité pulmonaire. Il est responsable des pluies acides et participe à l’effet de serre. PARTICULES Résidus de combustion, ce sont les suies responsables des fumées noires des moteurs diesels. Ces composés sont suspectés d’être cancérigènes. OZONE O3 Il n’est pas directement émis par les moteurs. Il se produit par réaction photochimique de certains HC et NOx sous l’action des rayons solaires. Irritations des voies respiratoires et des muqueuses oculaires. GAZ CARBONIQUE CO2 Provient de la combustion des énergies fossiles Il est considéré comme non toxique pour l’homme à des teneurs < à 5%. Il est le principal responsables de l’effet de serre. Suite
  • 5. EPURATION CATALYTIQUEEPURATION CATALYTIQUE Un catalyseur est constitué d’un support céramique ou acier ( 1 ) recouvert d’alumine poreuse ( washcoat ) pour augmenter la surface de traitement des gaz. Dans les cellules du bloc, sont parsemés des microcristaux de métaux précieux ( ~ 1,4 g/l ) : - Platine - Palladium - Rhodium Suite En présence des ces métaux, les gaz d’échappement subissent une réaction chimique et sont rendus inoffensifs.
  • 6. EPURATION CATALYTIQUEEPURATION CATALYTIQUE O C CH C H O O N O ON O N ON - CO - HC - NOx
  • 7. EPURATION CATALYTIQUEEPURATION CATALYTIQUE  Les oxydes d’azote ( NOx ) sont réduits en azote.  Par oxydation avec l’oxygène récupéré, le CO et transformé en CO2 et les HC en CO2 et H2O. La réaction chimique s’amorce pour une température de ~ 250°C. la pleine efficacité du catalyseur est obtenue lorsque la température atteint ~ 450°C. Si la température dépasse 1000°C ( à cause de ratés d’allumage, mélange trop pauvre…) Suite le catalyseur risque d’être détruit. O C C H C H O O N O ON O NO N - CO2 - H2O - N2 - CO - HC - NOx
  • 8. REGULATION LAMBDAREGULATION LAMBDA  Le mélange air carburant est caractérisé par le coefficient d’air « Lambda » λ λ = apport d’air besoin théorique λ < 1 manque d’air (riche) λ > 1 excès d’air (pauvre) Suite  Les catalyseurs peuvent éliminer plus de 90% des polluants à condition que le dosage soit maintenu dans une plage très étroite autour du dosage stœchiométrique ( 1 / 14,7 ). λ = 1 L’apport d’air est égal aux besoins du moteur ( 1/14,7 )
  • 9. + - E REGULATION LAMBDAREGULATION LAMBDA La sonde Lambda mesure la teneur en oxygène résiduel des gaz d’échappement. Le signal délivrée par la sonde est de : - 0 à 300 mV quand le mélange est pauvre - 600 à 1000 mV quand le mélange est riche Suite La valeur moyenne du rapport air / essence est maintenue dans la plage ou le catalyseur est le plus efficace ( λ de 0,97 à 1,03 ).
  • 10. REGULATION LAMBDAREGULATION LAMBDA Suite  Si le mélange est pauvre, la sonde délivre une tension inférieure à la tension de référence( U < 400 mV )  Le calculateur enrichi le mélange. Le mélange devenant riche, la sonde va délivrer une tension supérieure à la tension de référence ( U > 600mV)  Le calculateur va appauvrir le mélange.
  • 11.  L’essence sans plomb présentant un taux de benzène important, les vapeurs  Les hydrocarbures ne s’évaporent pas dans l’atmosphère que par le biais des gaz d’échappement, mais aussi par les orifices d’aération des réservoirs. ne doivent pas être rejetées à l’air libre. Suite CANISTERCANISTER
  • 12. Suite  Le canister est un ‘’piège’’ à charbon actif qui absorbe les vapeurs de carburant CANISTERCANISTER  Les vapeurs sont canalisées du réservoir jusque dans le canister. Celui-ci sera purgé lors du fonctionnement du moteur et les vapeurs brûlées dans la chambre de combustion. 1 23 4 5 6 1 Réservoir 2 Clapet 3 Canister 4 Électrovanne 5 Module électronique 6 Sonde de température
  • 14. Suite EPURATION CATALYTIQUEEPURATION CATALYTIQUE Un catalyseur d’oxydation diminue CO, HC et particules: - baisse de plus de 50 % du CO ( déjà très bas sur les diesels ) - réduction de 50 % des HC - diminution de 35 % des particules À cause du fonctionnement en excès d’air des moteurs diesels, les pots catalytiques ne peuvent réduire les NOx
  • 15. RECIRCULATION DE GAZ D’ECHAPPEMENTRECIRCULATION DE GAZ D’ECHAPPEMENT Suite La recirculation des gaz d’échappement permet de réduire les émissions de NOx L’E.G.R. réintroduit à l’admission une certaine quantité de gaz brûlés réduisant ainsi la quantité d’oxygène dans la chambre de combustion. La température de la combustion diminue, les NOx aussi. Vanne ouverte
  • 16. RECIRCULATION DE GAZ D’ECHAPPEMENTRECIRCULATION DE GAZ D’ECHAPPEMENT Suite La recirculation des gaz d’échappement permet de réduire les émissions de NOx L’E.G.R. réintroduit à l’admission une certaine quantité de gaz brûlés réduisant ainsi la quantité d’oxygène dans la chambre de combustion. La température de la combustion diminue, les NOx aussi. Vanne fermée
  • 17. FILTRE A PARTICULESFILTRE A PARTICULES Suite Associé à un pré catalyseur, le FAP est une structure en céramique poreuse qui permet de piéger et de brûler les particules contenues dans les gaz d’échappement. La régénération du FAP est assurée par le calculateur common-rail. Un additif à base de sérine est injectée dans le réservoir de carburant. Cet additif abaisse la température naturelle de combustion des particules.
  • 19. NORMES ANTIPOLLUTIONNORMES ANTIPOLLUTION Suite Les émissions de gaz d’échappement d’un véhicule sont mesurées en vue de son homologation à l’aide d’un banc à rouleaux. Un cycle de conduite défini à l’avance est réalisé sur le banc. Le système de mesure assure la saisie des quantités des différents polluants émis.
  • 20. Moteur essence Normes CO HC NOX Euro III 01 / 2000 Euro IV 01 / 2005 2,3 0,20 0,15 1,00 0,10 0,08 Moteurs diesels Normes CO HC + NOX NOX Particules Euro III 01 / 2000 Euro IV 01 / 2005 0,64 0,56 0,5 0,05 0,50 0,30 0,25 0,025 NORMES HOMOLOGATIONNORMES HOMOLOGATION Suite
  • 21. Moteurs essence non catalysés :  mis en circulation avant le 01/10/86: 4,5 % de CO maxi.  mis en circulation après le 01/10/86: 3,5 % de CO maxi. Moteurs essence catalysés :  < 0,5 % de CO  < 100 ppm de HC  λ 0,97 à 1,03 au ralenti  < 0,3 % de CO  < 100 ppm de HC  λ 0,97 à 1,03 à 3000 tr/min Moteurs diesels :  moteurs atmosphériques : 2,5 m-1 maxi.  moteurs turbocompressés : 3 m-1 maxi. NORMES REPARATIONNORMES REPARATION Fin Les gaz ne sont pas analysés, seul l’importance de la quantité de fumée est mesurée. Les valeurs d’opacité sont données en « coefficient d’absorption de lumière m-1 »
  • 24. Rayonnement solaire Ultraviolet Infrarouge… Diffusion par les nuages, l’atmosphère. Absorption par les gaz à effet de serre Rayonnement absorbé par le sol Rayonnement réémis par le sol (infrarouge) CO2 H2O CH4 NOx Retour EFFET DE SERREEFFET DE SERRE
  • 27. Globule + O Globule + CO2 Retour ECHANGE GAZEUXECHANGE GAZEUX Intoxication CO
  • 28. Globule + CO Retour ECHANGE GAZEUXECHANGE GAZEUX Échange O2 / CO2