Nouvelles

Nov 15, 2023

EGR, injection d'air secondaire et gestion des émissions

Le véhicule à combustion interne parfait serait capable de mettre la quantité exacte de

Le véhicule à combustion interne parfait serait capable de mettre la quantité exacte de carburant et d'air dans la chambre de combustion au bon moment.

Si l'événement de combustion parfait devait se produire, vous n'obtiendriez rien de plus que de l'eau et du dioxyde de carbone comme sous-produit, ce qui entraînerait l'absence de carburant ou d'oxygène non brûlé. La combustion se produirait à la bonne température afin que les oxydes (l'oxygène "hyperactif" activé par des températures plus élevées) ne se combinent pas avec l'azote et le carbone pour former des oxydes nitriques (NOx) et du monoxyde de carbone (CO). Cette voiture parfaite n'aurait pas besoin d'un convertisseur catalytique ou de tout autre dispositif de contrôle des émissions.

Que faut-il pour que cela se produise ? L'injection directe dans la chambre de combustion est un bon début. Vous auriez également besoin d'une chambre de combustion parfaite sans points chauds - zones de turbulences indésirables ou d'accumulation de carbone.

Mais l'ingrédient le plus important dont vous auriez besoin est un ordinateur de contrôle du moteur et des capteurs capables de mesurer parfaitement l'air et le carburant pour calculer le meilleur calage d'allumage possible et une combustion optimale. Cela nécessiterait la capacité de calcul du super ordinateur pour effectuer des millions de calculs qui changeraient constamment en raison de la vitesse et de la charge du moteur.

Nous n'avons pas cette technologie, mais chaque année, la conception des chambres de combustion s'améliore, les ordinateurs du moteur s'améliorent et les capteurs deviennent plus sensibles.

En attendant, nous avons des systèmes de recirculation des gaz d'échappement (EGR), une injection d'air secondaire et des convertisseurs catalytiques pour réduire les émissions

Ces systèmes mettent une petite quantité de gaz inerte dans la chambre de combustion pour contrôler les températures. Étant donné que les gaz d'échappement ne brûlent généralement pas, cela abaisse la température de combustion et réduit les émissions de NOx du moteur.

Lorsque les choses chauffent dans la chambre de combustion à des températures d'environ 1 300 ° C ou 2 500 ° F, l'oxygène et l'azote commencent à se combiner et forment du NOx et du CO.

En mettant les gaz d'échappement dans la chambre de combustion, le mélange air/carburant est dilué par les gaz d'échappement inertes. Cela ralentit le processus de combustion et abaisse les températures de combustion à des niveaux où les NOx ne se forment pas.

Contrairement aux systèmes EGR plus anciens, les systèmes EGR modernes fonctionnent en permanence, pas seulement pendant la décélération ou les conditions de papillon fermé. Gardez cela à l'esprit lorsque vous essayez de résoudre une perte de puissance ou un problème de trébuchement.

Les véhicules plus récents avec calage variable des soupapes sur les arbres à cames d'échappement et d'admission peuvent régler le calage de sorte qu'une petite quantité de gaz d'échappement soit aspirée dans la chambre pendant la course d'admission.

Les systèmes d'injection d'air secondaire pompent l'air extérieur dans le flux d'échappement afin que le carburant non brûlé puisse être brûlé. Les premiers systèmes ont une pompe à air entraînée par courroie. Les nouveaux systèmes aspirés utilisent le vide créé par une impulsion d'échappement pour aspirer l'air dans le tuyau. Les derniers systèmes utilisent un moteur électrique pour pomper l'air. Ces systèmes sont essentiels pour la durée de vie du convertisseur catalytique.

Les systèmes de moteur électrique peuvent être trouvés sur de nombreux nouveaux véhicules comme la série GM LS, les V8 Toyota et les V6 Ford 3,8 L à émissions californiennes. Ces systèmes sont généralement actifs pendant les 20 à 120 premières secondes de fonctionnement du moteur en forçant l'air en aval dans les collecteurs d'échappement pour oxyder les hydrocarbures et le monoxyde de carbone créés par le fonctionnement riche au démarrage. Cela peut réduire considérablement le temps d'extinction des précatalyseurs. Le système injecte la bonne quantité d'air à l'aide d'entrées telles que la température du liquide de refroidissement, la température de l'air et les capteurs d'oxygène.

Le convertisseur catalytique a besoin de deux éléments fournis par les systèmes EGR et d'injection d'air : des températures appropriées pour réduire les NOx et de l'oxygène pour brûler les hydrocarbures. Dans des conditions idéales, un catalyseur à trois voies peut réduire entre 50 et 95 % des émissions de NOx et 99,9 % du carburant non brûlé.

C'est le dernier arrêt pour les polluants et, si un système d'émissions en amont est compromis, il ne peut compenser que dans une certaine mesure avant que les émissions d'échappement n'augmentent.

Pour diagnostiquer correctement un véhicule à hautes émissions, vous devez le considérer comme un ingénieur qui examine l'ensemble du système, de l'admission d'air au tuyau d'échappement. Lorsqu'un véhicule est conçu, il doit respecter un niveau d'émission spécifié. Pour ce faire, une équipe d'ingénieurs équilibrera les systèmes et les fera fonctionner en harmonie afin que le prix soit abordable.

Si un véhicule a une conception de chambre de combustion qui a des températures supérieures à la normale, les ingénieurs équilibreront la quantité de gaz d'échappement introduits dans la chambre de combustion à la taille du convertisseur afin que le véhicule respecte les niveaux d'émissions obligatoires et la période de garantie.

Si le platine, le palladium et d'autres métaux précieux n'étaient pas si chers, nous verrions probablement des convertisseurs plus gros et moins de dispositifs de contrôle des émissions qui se concentrent sur ce qui se passe à l'intérieur de la chambre de combustion. Mais, avec des prix du platine d'environ 1 300 $ l'once, ce n'est pas une solution économique viable.

Si votre atelier remplace un pot catalytique défaillant sans résoudre les problèmes en amont, vous utilisez également une solution qui n'est pas économiquement viable pour le consommateur car il devra remplacer le pot catalytique plus tôt.