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Le post-traitement des gaz d'échappement réduit les NOx des diesel de plus de 90%

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Audi utilise des systèmes complexes de post-traitement des gaz d'échappement pour respecter des limites d'émissions de plus en plus basses.

Outre l'utilisation de technologie au sein même des moteurs diesel, les motorisations diesel les plus récents répondent à des normes strictes, notamment grâce à des systèmes de purification des gaz d'échappement puissants et sophistiqués.

Les filtres à particules complètent le post-traitement catalytique des gaz d'échappement sur les moteurs TDI.

Le système de post-traitement total des gaz d'échappement réduit les émissions d'oxyde d'azote des moteurs diesel TDI Audi de plus de 90%.

Quels sont les défis actuels de la purification des gaz d'échappement ?

Les niveaux requis des émissions d'oxyde d'azote pour les moteurs diesel montrent à quel point la législation sur les émissions est devenue plus stricte.

Alors que la limite Euro 3 était fixée à 500 mg/km à partir de 2000, seuls 80 mg/km sont autorisés pour les homologations selon la norme Euro 6d depuis 2020.

En l'espace de deux décennies, la limite est tombée à moins d'un sixième.

Le passage de la norme Euro 5 à Euro 6 représente à lui seul 56 % de la réduction totale.

Au 1er janvier 2020, la norme Euro 6d a remplacé les limites TEMP Euro 6d précédemment en vigueur pour les modèles nouvellement homologués.

À partir du 1er janvier 2021, tous les nouveaux véhicules qui seront homologués pour la première fois devront se conformer aux nouvelles normes et aux exigences strictes de la méthode d'essai RDE (Real Driving Emissions) qui vise à donner les émissions dans le cadre d'une conduite quotidienne en conditions réelles.

Les oxydes d'azote (également appelés par leur abréviation chimique NOx) se forment lorsque l'azote de l'air réagit avec l'oxygène au cours du processus de combustion.

La proportion d'oxyde d'azote est particulièrement élevée pour les moteurs diesel, car les moteurs diesel sont conçus pour fonctionner avec un surplus d'air.

Comment Audi a-t-il composé son système de post-traitement des gaz d'échappement pour le moteur V6 TDI ?

Audi est responsable du développement de base des moteurs V6 TDI de la nouvelle génération Evo 3 au sein du groupe Volkswagen.

Comme les exigences imposées par des normes d'émissions plus strictes ne cessent d'augmenter, les ingénieurs d'Ingolstadt doivent améliorer l'efficacité de la purification des gaz d'échappement.

Dans le cas du post-traitement des gaz d'échappement, cela nécessite entre autres des volumes de conception plus importants des pots catalytiques.

Avec le nouveau développement actuel du V6 TDI, Audi est parvenu à une combinaison compacte de toutes les technologies. Le flux des deux conduits de gaz d'échappement, à l'extérieur des deux côtés de la rangée de cylindres, converge derrière le moteur devant la cloison pare-feu, où se trouve le turbocompresseur de gaz d'échappement. Directement en aval dans le système d'échappement se trouve un catalyseur d'oxydation, appelé NSC. Ce nom signifie catalyseur de stockage de NOx. Il est directement suivi d'un filtre à particules Diesel (SDPF) à revêtement SCR. L'abréviation SCR signifie Selective Catalytic Reduction (réduction catalytique sélective). Le deuxième catalyseur SCR est situé plus en aval dans le système d'échappement, sous le plancher du véhicule.

Comment fonctionne le système de purification des gaz d'échappement en plusieurs étapes sur les moteurs TDI ?

Le catalyseur d'oxydation (NSC) situé à proximité du moteur peut stocker temporairement les oxydes d'azote jusqu'à l'étape de régénération. Ce catalyseur est efficace même à basse température du moteur, par exemple après un démarrage à froid. La régénération se fait par un enrichissement du mélange à court terme déclenché par l'unité de commande du moteur.

Outre le stockage et la neutralisation ultérieure des oxydes d'azote, le catalyseur oxyde les hydrocarbures imbrûlés et le monoxyde de carbone en dioxyde de carbone et en vapeur d'eau, en utilisant les molécules d'oxygène des NOx stockés temporairement.

Une autre étape de réduction des oxydes d'azote est déclenchée par l'injection de l'additif AdBlue.

Cette solution aqueuse d'urée est injectée dans le système d'échappement en deux points où les températures diffèrent, en utilisant un module de dosage à chaque point, l'ensemble du système est appelé "double dosage".

Par la suite, le processus chimique de thermolyse de l'urée se produit dans le système d'échappement, qui transforme l'additif AdBlue en ammoniac.

L'ammoniac réagit avec le filtre à particules diesel revêtu de SCR (SDPF) situé à proximité du moteur, et sur le second catalyseur SCR, situé plus en aval dans le système d'échappement, avec les oxydes d'azote qui n'ont pas encore été convertis. Il en résulte la formation d'eau et d'azote élémentaire, qui représente environ quatre cinquièmes de l'atmosphère terrestre.

Quels sont les avantages d'un double système de dosage ?

Le double dosage de la solution aqueuse d'urée AdBlue est particulièrement efficace. Il tire parti des différentes conditions dans les différentes zones du système d'échappement pour améliorer l'efficacité de l'ensemble du système, adapté aux diverses conditions de fonctionnement.

Audi parvient à convertir plus de 90 % des oxydes d'azote sur une large plage de température et de fonctionnement.

Le double dosage contribue de manière décisive au respect des limites d'émission de NOx.

Si le véhicule est conduit dans des conditions de forte charge pendant une période prolongée, comme sur les voies rapides ou en tractant une remorque, la température des gaz d'échappement dans le FPSD à proximité du moteur augmente considérablement, ce qui entraîne une baisse des taux de conversion des oxydes d'azote. Cela permet d'effectuer la deuxième injection d'AdBlue en amont du deuxième catalyseur SCR actif, qui est situé plus en aval dans le plancher du véhicule, à un niveau de température plus bas. Cela permet à l'ensemble du système d'atteindre des taux de conversion élevés dans un large rayon d'action.

Source: Audi

 

> La vidéo du post-traitement des gaz d'échappement qui réduit les NOx des diesel de plus de 90% sur la chaîne YouTube/LaTribuneAuto


Eric Houguet, 16/11/2020
   
 

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