Nous suivre Industrie Techno

Filtrer... ce qui reste

Thierry Mahé

Sujets relatifs :

,
- Les solutions de post-traitement sont matures, mais elles ont un coût et une maintenance associés. Tous les véhicules européens seront dotés d'un système complet en 2010.

C'est une fois de plus le diesel qui pousse à l'innovation. Pour une raison simple. Les gaz de gazole sont un milieu riche en oxygène... ce qui interdit, à première vue de réduire les oxydes d'azote. De même, le diesel génère 1 000 fois plus de particules que l'essence.

Le procédé SCR

Deux technologies, matures et disposant d'un retour d'expérience, vont se partager le marché. Les systèmes à additif dont le but est d'abaisser à 450 °C la température de combustion de ces particules. C'est la technologie PSA, fabriquée par les équipementiers français Faurecia et américain Tenneco Automotive. Et les technologies avec catalyseur d'oxydation, prônées par les allemands Mercedes (Faurecia), BMW, Audi... Les premières, moins coûteuses (entre 500 et 700 euros) requièrent un entretien du filtre tous les 200 000 km. Les secondes connaissent moins ce phénomène d'encrassement mais font appel aux métaux rares. Les deux passent, haut la barre, Euro 4 et 5. Car les filtres à particules sont efficaces à 90 %. Bertrand Figueras, directeur de marketing de Faurecia, estime à 50 % le taux d'équipement des véhicules diesels européen en 2006, pour atteindre les 100 % en 2010, Euro 5 oblige.

Quelles technologies pour les NOX ? La technologie actuelle consiste à les stocker et à régénérer ce piège. Les oxydes d'azote sont accumulés dans un système catalytique bien spécial. Régulièrement, le moteur passe en mélange riche, avec pour effet de les réduire. Ce mécanisme d'adsorption/désorption surconsomme ponctuellement. Son efficacité oscille entre 50 et 70 %. Il requiert de plus une plage de température assez fermée, entre 250 et 550 °C pour être pleinement efficace.

Poids lourds et installations fixes utilisent depuis déjà longtemps un autre procédé, dit SCR (Selective Catalytic Reduction). De l'urée aqueuse est injectée dans le système traitant les gaz d'échappement. Au contact de l'urée, une réaction chimique transforme 75 % des NOX en azote et en vapeur d'eau. Reste à renouveler régulièrement cette urée. À moins d'envisager un apport initial suffisant pour la durée de vie du véhicule.

Pour autant, la société helvétique Paul Scherrer Institute (PSI) annonce l'un des premiers prototypes pour véhicules de grande série. Il dose automatiquement l'urée selon le régime, et prévient la fuite d'ammoniaque générée pendant la réaction.

Des systèmes intégrés de catalyse

Les techniques de post-traitement ne vont pas sans poser de nombreux problèmes. En particulier sous l'angle de l'intégration dans la ligne d'échappement. À cet égard, Euro 5 verra l'avènement de systèmes intégrés de catalyse "4 voies" éliminant NOX, imbrûlés, CO et particules dans un même filtre catalytique. Le DPNR (Diesel Particulate-NOX Reduction System) de Toyota préfigure ce "tout-en-un".

Autre problème : filtre à particules et catalyseur de NOX engendrent, selon l'IFP, une surconsommation jusqu'à 8 % (Faurecia évoque 5 %). À lui seul, le filtrage des particules consommant 3 %. De plus, le couplage thermodynamique avec le moteur est éminemment problématique. Comme l'expliquent les ingénieurs du Moteur Moderne : « On peut modéliser le moteur comme une pompe qui met en branle une colonne d'air. Ajouter une charge en sortie, c'est déjà compliquer le fonctionnement de cette pompe. Mais avec les filtres à particules et les pièges à NOX, il faut de plus considérer une charge variable dans le temps ! » Point besoin d'être grand clerc pour penser que c'est aux informaticiens du contrôle moteur que va échoir le problème...

VERS LA CATALYSE 4-VOIES

- Elle traitera tous les polluants. - Les technologies de post-traitement sont matures et efficaces. - Mais les choix techniques (types de céramiques, de métaux précieux, d'additivation...) sont encore très ouverts. Objectif : Baisser les prix et faciliter la maintenance.

vous lisez un article d'Industries & Technologies N°0861

Découvrir les articles de ce numéro Consultez les archives 2004 d'Industries & Technologies

Bienvenue !

Vous êtes désormais inscrits. Vous recevrez prochainement notre newsletter hebdomadaire Industrie & Technologies