LES SYSTEMES DE DEPOLLUTION

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Fabien Stanislas Dumais
il y a 7 ans
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1 LES SYSTEMES DE DEPOLLUTION Généralités Pour que la combustion puisse se faire dans de bonne conditions, il est nécessaire de doser précisément le mélange air essence Le rapport des masses comburant carburant doit être : 14,8 g d air pour 1 g d essence Ce rapport stœchiométrique peut être exprimé différemment. Si l on compare : QUANTITE BESOIN D' AIR D' AIR ASPIRE THEORIQUE Nous obtenons le rapport lambda du moteur. Ce rapport lambda "λ" est égal à 1 lorsque le dosage stœchiométrique est respecté. Si λ > 1 :... Si λ = 1 :... Si λ < 1 :... 1

2 Les différents composants des gaz d échappement Ce qui sort à l échappement après la combustion peut être classé en produits toxiques d une part et en produits non toxique d autre part. Produits toxiques CO. HC. NO X. SO 2. Produits solides Suies. Produits non toxiques N 2. CO 2. H 2 O. O 2. Une combustion théoriquement parfaite devrait ne donner que des produits dit inoffensif. 6C 2 H O 2 En réalité, la combustion n est pas parfaite. Pour diverses raisons : Les produits de combustions ne sont pas tous inoffensifs, mais également toxiques. 2

3 Diagramme des produits de combustion avant ou sans catalyseur. Aucune plage du dosage ne permet d obtenir une dépollution complète. 3

4 Le catalyseur Ne pas confondre avec le pot catalytique qui est la partie de l échappement dans lequel le catalyseur est installé. Le catalyseur va traiter les gaz de combustion et deux types de réactions vont se produire REDUCTION : Du. est utilisé pour cette réaction. Il va réduire les oxydes d azote. OXYDATION : Du. permet d obtenir l oxydation des hydrocarbures et du monoxyde de carbone Lorsque le catalyseur traite les 3 gaz polluants on dit qu il s agit d un catalyseur 3 voies. 4

5 Construction Un support est recouvert d une couche poreuse (Washcoat) permettant d agrandir la surface active du catalyseur jusqu à environ 12000m 2 (deux terrains de football. Cette couche poreuse permet d accueillir la matière active (platine ou rhodium) Ce système est monté dans le pot catalytique et est isolé contre les chocs par un support élastique. S il est monté en deux pièces (un bloc de réduction et un second bloc pour l oxydation) il est dit catalyseur deux lits. 5

6 Lorsqu'il est monté en un seul bloc on parle de catalyseur un lit. Diagramme des produits de combustion après le catalyseur Après le catalyseur tous les gaz sont a leur valeur minimale si le rapport lambda se trouve dans une fenêtre proche de 1. ( ) 6

7 La régulation en boucle La sonde informe le boîtier qui corrige le dosage. Dès ce moment la sonde enregistre le changement de dosage et informe le boîtier qui corrige à nouveau le dosage etc La sonde lambda La sonde à oxygène est utilisée dans le processus de combustion pour permettre la régulation de la richesse du mélange air carburant. Elle permet de maintenir le rapport Lambda très précisément aux abords de Elle est constituée d un corps en céramique (dioxyde de zirconium) dont les surfaces sont pourvues d électrodes de platine. La face extérieure de l électrode est exposée aux gaz d échappement tandis que sa face intérieure se trouve au contact de l air ambiant. 7

8 Si le mélange est riche, la teneur en oxygène est différente des deux côtés de la céramique. Une tension apparaît aux bornes des électrodes. La sonde travail ici comme une pile. L électrode de platine intérieure est oxydée et l électrode de platine extérieure n est pas oxydée. Nous sommes en présence de deux métaux différents reliés par un électrolyte solide, la céramique. 1 : Air ambiant 2 : Electrodes 3 : Gaz d échappement La sonde fourni à ce moment une tension de l ordre de... Dès que le boîtier reçoit l information lambda = 800 mv il interprète ce signal comme information «.» instantanément il corrige le dosage en modifiant le temps d ouverture des injecteurs. Le mélange est appauvrit L électrode de platine intérieure est oxydée l électrode de platine extérieure est également oxydée. Nous sommes en présence de deux métaux identiques reliés par un électrolyte solide, la céramique. La pile est déchargée. 1 : Céramique ZrO 2 2 : Electrodes 3 : Contacts 5 : Tuyau d échappement 6 : Couche de protection La sonde fourni à ce moment une tension de l ordre de... Dès que le boîtier reçoit l information lambda = 100 mv il interprète ce signal comme information instantanément il corrige le dosage en modifiant le temps d ouverture des injecteurs. Le mélange est enrichit. 8

9 Boucle de régulation fermée Cette boucle de régulation permet de maintenir un rapport lambda constamment proche de Pour cette raison, la sonde doit être placées : - Près de la sortie de la veine gazeuse du bloc moteur est atteindre ainsi rapidement sa température de travail. Le risque de surchauffe est important. - Loin du bloc mais équipée d un corps de chauffe lui permettant d atteindre rapidement sa température de travail. Le risque de surchauffe est ici atténué. La sonde équipée d un corps de chauffe est reconnaissable à son câblage. La sonde lambda à bande large La mesure de richesse ne s effectue pas ici par un saut de tension, mais par une variation linéaire de courant proportionnelle à la richesse

10 Les sondes LLB reprennent les mêmes bases de fonctionnement que la sonde lambda à saut de tension mais la différence réside dans le fait que l on cherche à maintenir constante la tension de richesse en incorporant à la sonde une cellule de pompage. Côté échappement, cette pompe commandée par le calculateur, alimente l électrode avec une quantité régulée de gaz d échappement (apport d oxygène contenu dans les gaz) suffisante pour maintenir la tension de richesse à 450 mv..... Dans la pratique, tout ce mécanisme ne fait intervenir aucune pièce mécanique. Les sondes LLB sont constituées que d éléments chimiques. 10

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