LA POLLUTION La législation française prévoie deux types de réglementation pour le contrôle de la pollution des véhicules diesel : Une norme d homologation Une norme de contrôle d opacité pour le service après vente. 1. La norme d homologation : Tableau des valeurs de la norme CEE pour véhicules particuliers diesel exprimé en grammes/kilomètre (g/km) Chaque véhicule possède une valeur d opacité de sortie d usine. Cette étiquette est présente dans le compartiment moteur. LUCAS 1,03 BOSCH 0,97 1/18
ATTENTION : L E.O.B.D European On Board Diagnostic Actuellement, le fonctionnement des systèmes de dépollution est vérifié lors du contrôle technique, dans les services après vente ou par les services de police. Le système embarqué de gestion des pannes sur chaîne de dépollution est appelé : «EOBD» En cas d anomalie, un voyant sur le tableau de bord informera en temps réel le conducteur. La normalisation prévoie : Un témoin au tableau de bord Un connecteur de diagnostic normalisé (16 voies) Des codes défauts normalisés Un protocole de communication commun. Mise en pratique pour les véhicules diesel : Tous types 01/01/2004 2/18
2. La solution de dépollution : 3/18
2-1. Les principaux rejets polluants : 4/18
2-2. Le carburant : Le gasoil est constitué d une multitude d hydrocarbures obtenus par distillation progressive du pétrole brut. Dans un moteur diesel, le carburant doit s enflammer spontanément. L inflammabilité du carburant se caractérise par l indice de cétane. Plus celui-ci est important, plus le carburant s enflamme facilement. Pour le fonctionnement optimal des moteurs modernes, un indice supérieur ou égal à 50 est souhaitable. Le carburant contient naturellement du soufre, utile pour la lubrification des systèmes d injection. Lors de la combustion, le soufre se transforme en acides nocifs pour l environnement et pour les systèmes de dépollution de dernière génération. Le législateur abaisse régulièrement sa teneur, en utilisant des additifs. Teneur en soufre : 2000 ppm avant 1996 500 ppm après 1996 50 ppm soit 0,05 % à partir de 2005 2-3. Les évolutions moteur : A. La turbulence variable : 5/18
La turbulence, variable permet d optimiser le mouvement tourbillonnaire de l air (swirl) pendant la phase d admission. L augmentation du couple à bas régime et de la puissance à haut régime permet d aboutir au meilleur compromis performances/consommation/émissions. Chaque cylindre comporte deux orifices d admission : un tangentiel (T) et un hélicoïdal (H). Les volets à commande pneumatique sont montés sur le collecteur à orifice tangentiel (T). A bas régime : La fermeture des volets amplifie la turbulence générée par le conduit hélicoïdal, favorisant le mélange air carburant. A haut régime : L ouverture des volets optimise le remplissage en air des cylindres. En conclusion, on obtient : Une amélioration du rendement moteur ; Une diminution des fumées noires ; Une diminution des HC. B. L injection du carburant : La régulation électronique diesel des pompes rotatives autorise la gestion du débit injecté et de l avance. Aujourd hui, les nouvelles injections électroniques haute pression permettent de maîtriser toutes les étapes de la loi d injection ; Gestion du débit plus précis Gestion de la pression d injection Gestion du taux d introduction Gestion de l injection multiple. 6/18
La haute pression combinée à l électronique nous autorise une finesse de pulvérisation afin d accroître les performances et une réduction des rejets polluants. 2-4.Recyclage des gaz d échappement: Le recyclage des gaz d échappement est aussi appelé «EGR» (Exhaust Gaz Recirculation). Le moteur diesel fonctionne avec un excès d air important qui permet de réintroduire une quantité définie de gaz brûlés d échappement dans le collecteur d admission. La réduction (d une manière contrôlée) de la concentration en oxygène à l admission permet, pendant cette phase, d abaisser la température de combustion, réduisant de façon notable l émission des oxydes d azote (NOx). Remarques : Pour être efficaces, les phases de fonctionnement du système de recyclage sont limitées, et contrôlées, de manière à conserver une quantité d air aspiré λ permettant une combustion normale du combustible injecté. Tout dépassement génère au contraire l augmentation rapide des autres polluants (CO,HC, particules) et de la consommation. Le besoin de précision dans la gestion de ces systèmes n est possible qu avec l électronique. 7/18
Structure et implantation du dispositif antipollution : 1-collecteur d admission 2-collecteur d échappement 3-Vanne EGR 4-Filtre à air 5-Eléctrovanne EGR 6-Microcontact Pompe 7-Pompe à vide 8-Levier de charge 9-Mastervac Phases de fonctionnement Position ralenti Charges partielles Moteur chaud + Régime de rotation moteur dans les limites fixées Température et pression d air à l admission dans les tolérances constructeur. Phases de non fonctionnement Moteur froid Démarrage ( à froid ou à chaud) Moteur en pleine charge Régime de rotation moteur hors normes Température ou pression d air à l admission non conforme Autres anomalies déclenchant les sécurités du boîtier de commande Différents types de vannes : Vanne pneumatique Vanne pneumatique vanne électrique Avec contacteur 8/18
A. Le système «tout ou rien» : 1 Vanne RGE 2 Thermovalve 3 Prise de dépression entre la pompe à vide et le master vac 4 électrovanne de pilotage RGE 5 tube intermédiaire 6 collecteur d échappement 7 collecteur d admission 8 contacteur RGE B. Le dispositif RGE proportionnel : Le taux de recyclage des gaz d échappement dans le répartiteur d air est déterminé par un calculateur en fonction des paramètres température et charge moteur. Ce dispositif comprend un autodiagnostic, sans témoin au tableau de bord. Une thermistance de température d eau et un contacteur altimétrique peuvent interdire le recyclage ou influer sur son taux. 1 capteur de régime 2 thermomètre de température d eau 3 potentiomètre de position levier de charge 4 contacteur altimétrique 5 calculateur électronique 6 pompe à vide 7 électrovanne proportionnelle 8 vanne EGR 9/18
1 Potentiomètre 2 Levier d accélérateur C. Le dispositif RGE proportionnel à boucle fermée : 1 module de gestion électronique 2 contact 3 potentiomètre de charge 4 pompe d injection 5 sonde de température moteur 6 capteur de régime moteur 7 catalyseur à oxydation 8 turbo 9 échangeur turbo 10 vanne EGR 11 électrovanne proportionnelle 12 filtre à air 13 débitmètre 14 vers pompe à vide 10/18
Electrovanne de commande : Le débitmètre d air à film chaud : Il est situé entre le filtre à air et la tubulure d admission. Il permet au calculateur avec l information température d air, de déterminer la masse d air introduite dans le moteur. Il participe au «bouclage» du circuit EGR. Dernière génération : Nous pouvons trouver un dispositif qui permet le refroidissement des gaz d échappement en aval de la vanne d EGR dans le but d augmenter la masse volumique des gaz recyclés et d abaisser les températures de combustion. Certains constructeurs utilisent un volet d admission en amont de la vanne EGR pour augmenter le taux de gaz recyclés à faible charge. La régulation électronique diesel des pompes rotatives et des systèmes haute pression permet d adopter des stratégies en cas de défaut sur la recirculation des gaz d échappement. 2-5. le catalyseur à oxydation : Pour traiter le CO et les HC nous utilisons un pot à oxydation. C est un catalyseur deux voies. Le platine a besoin d une grande quantité d oxygène pour provoquer l oxydation du CO et des HC en CO2 et H2O. Le catalyseur à oxydation convient parfaitement au véhicule diesel. Un catalyseur trois voies qui est employé en essence pour la réduction des NOx ne peut être utilisé vue la teneur importante d oxygène dans les gaz d échappement d un véhicule diesel. 11/18
Principe de la recombinaison par oxydation dans le catalyseur : Le Dénox : Le Dénox est un catalyseur à oxydation possédant un by pass. Ce dernier permet de laisser passer une partie des gaz d échappement sans le traiter. Il en ressort donc une partie oxydée (CO2,H2O) et une partie non traitée (CO, HC et NOx) dirigée vers le catalyseur oxydoréduction. La faible quantité d oxygène à l entrée du second catalyseur permet un traitement partiel des NOx. 12/18
2-6. Le filtre à particules : Schéma de présentation : La fonction filtre à particules regroupe deux sous fonctions distinctes : Filtrer les particules, Eliminer les particules par combustion. 1Calculateur de contrôle moteur 2 Calculateur d additivation 3 Réservoir d additivation 4 Injecteur d additif 5 Capteur de pression différentiel Principe de fonctionnement : Le filtre à particules est une structure poreuse comprenant des canaux organisés de façon à forcer les gaz d échappement à traverser les parois. Il est intégré à la ligne d échappement, en aval du catalyseur (seuil 0,1 microns). 1 catalyseur d oxydation 2 Bride d assemblage 3 Filtre à particules 4 Grille de protection 5 Fixation capteur de température 6 Tuyau du capteur pression différentiel 13/18
1 Enveloppe en acier inoxydable 2 Isolant thermique 3 Céramique poreuse Coupe transversale du filtre : a b Particules Additif c d Parois en céramique poreuse Gaz d échappement filtrés Les particules sont collectées puis brûlés soit par régénération naturelle soit par régénération artificielle. L additivation : Le catalyseur d additivation gère l injection d additif (EOLYS) dans le gasoil. L EOLYS se mélange au carburant. Elle se combine aux suies lors de la combustion dans les cylindres afin d abaisser le seuil de combustion des particules d environ 100 C. Le réservoir d additf comporte une sonde de niveau minimum et une pompe électrique alimentent l injecteur situé dans le réservoir de carburant. Le temps d ouverture de l injecteur est fonction de la quantité de carburant ajoutée lors du remplissage. 14/18
La régénération du filtre : Lors du roulage, le filtre se charge. La régénération consiste à brûler périodiquement les particules accumulés afin d éviter son colmatage. Il existe deux cas de régénération : La régénération naturelle La régénération artificielle La régénération forçée. A La régénération naturelle : Lorsque la température des gaz d échappement des gaz d échappement en amont du catalyseur atteint d elle-même environ 350 C, les particules brûlent naturellement. Aucune action extérieure n est effectuée pour entraver la régénération. B La régénération artificielle : Une aide à la régénération est quelque fois nécessaire lorsque la température des gaz d échappement en amont du catalyseur n atteint pas d elle-même les 350 C. Le calculateur moteur décide alors d effecteur une post injection pour atteindre cette température. 15/18
C La régénération forçée : Ce type de régénération est activé à l aide de la valise de diagnostic du constructeur. Surveillance du FAP. Le calculateur de gestion moteur vérifie en permanence l évolution du colmatage du filtre à une information de pression différentielle ce qui lui permet d adapter une stratégie. a. état du filtre percé d. état du filtre chargé b. état du filtre régénéré e. état filtre surchargé c. état du filtre zone intermédiaire f. état filtre colmaté Maintenance : L additif ne brûle, il forme un dépôt solide obstruant le filtre. Un remplacement du filtre et une recharge du réservoir d additif sont nécessaires périodiquement. 16/18
3. L opacité : A Principe de fonctionnement d un opacimètre : Une chambre de mesure est traversée par un rayon lumineux produit par une source lumineuse. Ce rayon est atténué par l opacité de la fumée présente et ensuite reçu par les éléments de mesure. La quantité de lumière reçue par l élément photosensible sera inversement proportionnelle à la concentration de fumée contenue dans la cellule. Un balayage d air devant la source lumineuse et le récepteur empêche tout dépôts d impuretés. B Méthode de contrôle de l opacité selon la norme NFR 10.025 : Condition à respecter : Pas de bruits anormaux S assurer que le régime maxi soit normal Niveau d huile entre mini et maxi Qu il n y a pas de surchauffe moteur Bon état du circuit de refroidissement Ligne d échappement étanche Echappement à sortie multiple, ces sorties doivent être raccordées. Boîte de vitesse au point mort BV automatique, ne pas accélérer au-delà de 2/3 du régime max. Courroie de distribution en bon état La température d huile moteur doit être supérieur à 80 C. 17/18
Valeurs limites fixées par la norme NFR 10.025 : Moteur diesel atmosphérique : Kmax = 2,5 m-1 Moteur diesel turbo-compressé : Kmax = 3,0 m-1 Véhicule mis en circulation avant le 1 janvier 1980, la norme n est pas applicable. Véhicule ayant été homologué avec des valeurs supérieurs, se référer aux valeur constructeur. C Déroulement du contrôle : Si le résultats de C1 et C est compris entre une fois et une fois et demie la limite réglementaire, l opacité demande trois nouvelles accélérations puis calcule l écart type des cinq mesures pour déterminer une opacité finale. 18/18