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Les oxydes d'azote dans le collimateur

Les oxydes d'azote dans le collimateur

LES TROIS STRATÉGIES DES CONSTRUCTEURS

© D.R.

La récente polémique sur les particules fines a mis en lumière les efforts pour mettre au point le « diesel propre ». À peine le filtre à particules généralisé, la réglementation impose déjà des systèmes limitant l'émission d'oxydes d'azote. Les constructeurs ont pris le virage.

Diesel a longtemps rimé avec aubaine pour les gros rouleurs. Reposant uniquement sur la compression pour enclencher la combustion du carburant, en lieu et place de la bougie dans les véhicules à essence, ces moteurs ont une consommation réduite de 15 à 20 %. Revers de la médaille : ils produisent beaucoup de polluants. Une caractéristique épineuse, alors que les normes se durcissent.

Trois « briques » de dépollution se sont empilées sur le moteur Diesel au fil du temps. Dès la norme Euro 3, en 2000, la nécessité de limiter les émissions de monoxyde de carbone (CO) impose l'ajout d'un pot catalytique. Depuis 2011, la norme Euro 5 généralise l'emploi d'un filtre à particules, capable d'abattre 99 % des suies et de ramener les émissions à des niveaux comparables aux moteurs à essence.

Les constructeurs s'affairent désormais en vue d'euro 6. Objectif : réduire de moitié, dès 2014, les émissions d'oxydes d'azote (NOx), des gaz pointés du doigt pour leurs effets sur l'appareil respiratoire. D'où l'ajout d'une troisième brique. « En termes de technologies, la messe est déjà dite, car les constructeurs ont anticipé les développements industriels », souligne Dominique Herrier, chercheur à l'Institut français du pétrole et des énergies nouvelles (IFPen).

 

Les solutions pour réduire les oxydes d'azote

 

La solution de simplicité : réduire les NOx « à la source », sans s'encombrer d'un post-traitement complexe. Pour abaisser la température de la combustion et ainsi limiter la formation de NOx, les constructeurs ont en particulier perfectionné la recirculation des gaz (Exhaust gas recirculation, ou EGR). Une partie des gaz en sortie du pot d'échappement est réinjectée au niveau de l'admission moteur. « Ce recyclage n'est suffisant que lorsque le moteur est peu sollicité, typiquement pour un gros moteur sur une petite voiture », tempère Pierre Macaudière, expert en dépollution chez PSA.

Sur la majorité des véhicules, un traitement spécifique s'impose. Le « piège à NOx » fixe les gaz sur un catalyseur avant de les décomposer cycliquement, grâce à une variation très brève du régime du moteur. Alternative plus radicale, la réduction catalytique sélective (SCR) recourt à un réducteur liquide à base d'urée, l'Adblue, pour neutraliser les NOx. « C'est le plus efficace, mais avec un coût en termes d'encombrement et de complexité, estime Dominique Herrier.

Pour l'heure, PSA est le seul constructeur à avoir annoncé la couleur : une généralisation du SCR sur tous ses modèles dès 2014. Le français compte sur un effet de masse pour diminuer les coûts. Plus efficace, le SCR permet en outre d'opter pour une combustion optimisée. PSA annonce ainsi regagner 2 à 4 % en consommation de carburant. D'autres constructeurs s'orientent vers une intégration « à la carte » des technologies les plus adaptées selon le type de voiture.

 

Décomplexifier les systèmes

 

Le diesel n'est pas au bout de ses peines. Dès 2017, la refonte des normes européennes d'homologation des moteurs pourrait à nouveau chambouler la donne. « Par rapport aux cycles de conduite normés actuels, très stationnaires, les nouveaux tests devraient inclure des démarrages à froid et de nombreuses accélérations pour être représentatifs d'une utilisation normale des véhicules », prévoit Dominique Herrier. D'après des simulations de l'IFPen, la quantité de NOx à traiter pourrait alors doubler ! L'Institut évalue l'intégration de capteurs de pression au sein des cylindres pour ajuster la combustion en temps réel.

Le mot d'ordre est surtout de marier les différentes briques de dépollution en un système plus compact. Faurecia équipe déjà certains moteurs Diesel d'un double pot catalytique - post-combustion et piège à NOx - comparable aux catalyseurs trois voies équipant les motorisations à essence. La filiale de PSA planche aussi sur un système « SCR et filtre à particules », dans lequel le catalyseur SCR est intégré dans les micropores du filtre en céramique. « Cette compacité permet aussi de rapprocher le bloc dépollution en sortie du bloc-moteur pour plus d'efficacité. Les hautes températures du moteur activent plus rapidement les procédés catalytiques », explique Emmanuel Jean, expert en dépollution chez Faurecia. Compacité, efficacité... En filigrane, c'est surtout la maîtrise du coût qui tracasse les constructeurs. Alors que le moteur à essence a peu évolué sous l'effet des normes successives, le diesel, lui, s'est considérablement complexifié. Tout l'enjeu est que le surcoût demeure acceptable pour le consommateur.

Ce qu'imposent les normes

PARTICULES MAXIMUM 4,5MG/KM - Obligatoire depuis 2011 sur les véhicules neufs, la norme Euro 5 bride les émissions de particules de suie émises par les moteurs Diesel en masse (inférieur à 4,5 mg/km) et en nombre (6.1011/km). OXYDES D'AZOTE MOINS DE 80MG/KM - Obligatoire début 2014, la norme Euro 6 exige une réduction des oxydes d'azote (NOx) de 80 mg/km. Jusqu'ici, le seuil était fixé à 180 mg/km.

Le parcours tortueux du diesel propre

Depuis la norme Euro 1 en 1992, le moteur Diesel a été contraint de combattre sa nature polluante. Les normes successives l'amèneront, à l'horizon de 2020 et d'une probable norme euro 7, à aligner toutes ses émissions sur celles du moteur à essence. Mais à l'inverse de ce dernier, le diesel a vu les systèmes de dépollution s'empiler. Catalyseur de post-combustion, filtre à particules, post-traitement des oxydes d'azote... nous vous proposons de découvrir leur intégration successive à travers une infographie qui retrace le cheminement du diesel propre.

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