Dépollution, les NOx
Il n’y a plus de polluants à extraire des gaz d’échappement. Excessivement strictes, les normes font que repousser les limites, n’apporte plus significativement de résultats sur les polluants classiques : HC, CO2 ou CO. La réglementation s’attaque donc aux NOx, qui s’accroissent au fil de la diminution des autres gaz et qui présentent des difficultés pour être éliminés.
Bien utilisé, l’analyseur de gaz est un allié précieux pour la recherche de pannes sur le moteur.
La chasse aux émissions polluantes est de plus en plus contraignante. Entre les normes Euro 1, 2, 3 et les futures Euro 6b et 6c, les volumes de polluants rejetés dans l’atmosphère par les véhicules ont baissé de près de 90 %. Chaque nouvelle étape demande des investissements très importants en équipements, comparativement au gain obtenu.
Du côté de la réparation, les analyseurs présents dans les ateliers depuis les années 80 dorment sagement sous une housse, ne donnant plus de valeurs significatives sur les voitures actuelles. Pour répondre aux nouveaux niveaux d’émissions, les fabricants ont des appareils plus précis qui analysent les cinq gaz séparément, voire combinés avec un analyseur de fumées.
La dépollution
Les réglementations qui se succèdent depuis 1992 (Euro 1) sévérisent progressivement les émissions de polluants. En partant de très peu de valeurs d’émissions (CO à 2,72 g/km et 0,97 de HC + NOx), on est désormais sur des valeurs (Euro 6) de 0,05 g de CO par km, 0,17 g de HC, 0,08 g de NOx et 0,0045 g de particules pour les Diesel, les véhicules les plus touchés par les émissions d’oxydes d’azote jusqu’à maintenant.
Les évolutions prochaines réduiront encore les NOx, alors que les contraintes pour les autres polluants ne vont pas changer. Par contre, les tests réalisés pour établir les chiffres de pollution des véhicules devraient évoluer pour se rapprocher encore d’un fonctionnement classique depuis le démarrage du véhicule. Ces changements vont entraîner de nouveaux modes de dépollution sur les moteurs.
La catalyse
Les traitements utilisés pour la suppression des NOx associent la catalyse et le stockage dans un filtre catalyseur, en général associé au catalyseur trois voies. Les NOx sont constitués de NO et NO2. Pour les “réduire’’, est effectuée dans le filtre catalytique une transformation des NO en NO2. Ce gaz est alors stocké par absorption dans les cellules du filtre, en formant des nitrates avec les métaux en surface des alvéoles du convertisseur (par exemple nitrate de barium).
Quand le filtre est saturé, les NO ne peuvent plus être transformés, le moteur entame une opération de conversion en lançant quelques instants un fonctionnement très riche (Lambda supérieur à 1). Les oxydes d’azote sont alors transformés en azote (N2) et l’oxygène est combiné aux CO et H2 en excès. La durée de conversion est calculée par le calculateur selon les informations envoyées par les sondes d’oxygène (Lambda) en amont du pot catalytique. Le filtre à NOx fonctionne entre 250 et 450 °C. Au-dessous, la conversion et le stockage sont ralentis, au-dessus, les composés sont instables.
La réduction additivée
Pour favoriser les réactions, un agent de réduction sélective est utilisé. Pour ces qualités chimiques, son obtention facile naturellement et son innocuité, on utilise de l’ammoniaque sous forme d’urée (NH2)2CO en solution dans l’eau. Ce produit est commercialement appelé “AdBlue’’. Il est généralisé en poids lourds et commence à être utilisé par des constructeurs allemands (Mercedes).
La réaction chimique forme de l’hydrure d’ammoniac (NH3) et un acide isocyanique en “thermolyse’’ : (NH2)2CO donne : NH3 + HNCO.
Les composés sont alors transformés en présence de l’eau pour former de l’ammoniac et du dioxyde de carbone : HNCO + H2O >> NH3 + CO2.
L’ammoniac est ensuite réduit avec l’oxyde d’azote (NH3) et l’oxygène pour former de l’azote libre (N2) et de l’eau (H2O).
L’atout de l’utilisation de l’AdBlue est l’efficacité renforcée du système ainsi que la température inférieure à laquelle la transformation a lieu. Celle-ci s’opère entre 170 et 200 °C au lieu de 250 °C minimum.
Les sondes
Les sondes utilisées pour la dépollution des oxydes d’azote sont des sondes à oxygène (sonde Lambda) à large bande. Avec celles du filtre à particules et du catalyseur, on a désormais trois sondes à la suite sur la ligne d’échappement des moteurs Diesel.
La sonde fonctionnelle doit indiquer une tension à ses bornes de 0,2 et 0,6 volt, de mélange riche à mélange pauvre. Le temps de réaction doit être de 300 ms. Le cas de remplacement de la sonde dépend de la vitesse de variation, voire de l’absence de changement d’état malgré un changement dans l’injection et la charge moteur.
Les additifs
On ne confondra pas l’effet de la cérine et l’AdBlue. Si l’AdBlue favorise le traitement des oxydes d’azote (NOx), la cérine est prévue pour aider le nettoyage du filtre à particules. Le contenu est proche, à base d’urée, mais la fonction est totalement différente et l’injection comme les dosages sont différents.
Les contrôles
Pour connaître précisément la conformité du système de dépollution aux normes Euro 6, il est nécessaire de disposer d’un analyseur cinq gaz de génération récente. De nombreux équipementiers fournissent un tel matériel qui se distingue des analyseurs des années 80 traînant au fond de l’atelier par un procédé d’analyse différent et une précision de mesure beaucoup plus importante. Les nouveaux analyseurs n’en sont pas plus fragiles pour autant. La simplicité des nouvelles cellules rend les calibrations automatiques, et ils comportent généralement un seul filtre.
Par rapport à l’appareil de diagnostic électronique, que l’on n’utilise qu’à l’occasion d’une panne ou d’une remise à zéro des voyants d’entretien, l’analyseur de gaz peut être exploité à chaque révision. Il permet de pister des défauts qui n’apparaissent pas au tableau de bord et de compléter l’examen visuel des composants moteurs par une interprétation des mesures, aidée d’un logiciel (par exemple Easydiag de Spheretech).
Les sondes doivent également être contrôlées régulièrement, par une mesure de la tension aux bornes, moteur tournant. La mesure à l’oscilloscope doit donner une valeur de tension oscillant entre 0 et 1 V. En décélération, accélération coupée, la tension doit être de 0 V, en pleine charge, accélérateur à fond, elle doit donner 1 V. La résistance peut être mesurée, elle est en principe supérieure à 30 ohms (voir les données du fabricant de la sonde ou le constructeur automobile). Des appareils de diagnostic peuvent fournir la donnée de tension aux bornes de la sonde. Le contrôle se fera tous les 60 000 km.
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