CARBURATION ET TRAITEMENT DES GAZ POLLUANTS DANS LES MOTEURS

1 – CALCUL DU DOSAGE STOCHIOMETRIQUE (combustion essence) On vous demande d’équilibrez l’équation de combustion simplifiée 7 8 C7H16 + 11O2 = _______CO2 + _______ H2O Il y a 7 Carbones au départ, il en faut 7 à l’arrivée Il y a 16 Hydrogènes au départ, il est en H2 en sortie. 16 / 2 = 8 On vérifie en comptant le nombre d’oxygènes. En entrée, il y en a 11 x 2 = 22, en sortie il y en a (7 x 2) + 8 = 22 L’équation est équilibrée

On vous donne les masses atomiques de chacun des atomes. C = 12g O = 16g H = 1g L’air contient 23% d’oxygène, calculez la quantité d’air qu’il faut pour brûler 100g d’essence. On reprend la formule de départ en entrée et on calcule le poids de la molécule C7H16 P essence = (12x 7)+(1 x 16) = 100g Pour brûler 100g d’essence, il faut 11O2 soit (11 x (16 x 2)) = 352g d’oxygène L’oxygène ne représente que 23% de l’air donc (352/23) x 100 = 1530g d’air Pour brûler 1g d’essence, il faut 15.3g d’air. Le dosage stochiométrique est donc de 1/15.3 Suivant les livres, le dosage varie de 1/14.7 à 1/15.5 en fonction de la formule de combustion utilisée

2 – LES GAZ POLLUANTS En fait, l’essence ne contient pas que des molécules de C7H16, mais elle est constituée de plus de 100 molécules différentes. L’équation que nous avons utilisée n’est qu’une approche de la formule de combustion. À l’échappement, nous n’aurons donc pas que du et de mais toute une série de molécules plus ou moins polluantes que nous allons décrire. De la même manière, le diesel est constitué de chaînes moléculaires de carbones de la famille des alcanes (CnH2n+2). Leur fonctionnement étant différent de celui de l’essence, les gaz émis seront souvent différents en qualité (les gaz ne seront pas tout à fait les mêmes) en en quantité. Indiquez la formule chimique du gazole sachant qu’il est constitué de 21 atomes de carbone. CO2 l’H2O n = 21 donc Cn = C21 et H2n+2 = H (2 x21)+2 C21 H44

HYDROCARBURES IMBRULES MONOXYDE DE CARBONE CO Provient d’un mélange trop riche (trop d’essence ou pas assez d’air). Inodore, incolore, se fixe à l’hémoglobine du sang. Risque de mort par asphyxie. HYDROCARBURES IMBRULES HC Proviennent d’un mélange trop riche ou d’une combustion incomplète. Inodores, ils entraînent des difficultés respiratoires. Certains composés sont cancérigènes. Ils participent à l’effet de serre. OXYDES D’AZOTE NOx Ils résultent de mélanges pauvres et de température de combustion élevées. Forte toxicité pulmonaire. Il est responsable des pluies acides et participe à l’effet de serre. PARTICULES Ce sont les suies responsables des fumées noires des moteurs diesels Ces composés sont suspectés d’être cancérigènes. OZONE O3 Il n’est pas directement émis par les moteurs. Il se produit par réaction photochimique de certains HC et NOx sous l’action des rayons solaires. Irritations des voies respiratoires et des muqueuses oculaires. GAZ CARBONIQUE CO2 Provient de la combustion des énergies fossiles. Il est considéré comme non toxique pour l’homme à des teneurs < à 5%. Il est le principal responsables de l’effet de serre.

3 - LE TRAITEMENT DANS LES MOTEURS ESSENCE La sonde lambda (ou sonde O2) + - E Elle mesure la quantité d’oxygène dans le pot d’échappement. λ = dosage stochiométrique/dosage réel S’il n’y a plus d’oxygène, c’est que tout est brûlé, le dosage est , la tension sortie sonde est de S’il y a beaucoup d’oxygène, c’est que tout n’est pas brûlé, le dosage est , la tension sortie sonde est de riche 800mV. pauvre 300mV. Exemple : pour un dosage de 1/18, calculez la valeur λ et la tension de sonde O2. λ = (1/15.3) / (1/18) = 18/15.3 = 1.17 soit une tension inférieure à 100mV

Mélange riche Le dosage fluctuant toujours entre 1/15.2 et 1/15.4, la sonde réagit pour donner le signal : Rouge O Bleu O X Mélange pauvre En fonction du signal de la sonde, le calculateur corrige sans cesse la quantité d’essence à injecter

LE POT CATALYTIQUE Pot catalytique Sonde lambda Calculateur Mesure débit d’air Un catalyseur est un produit qui amorce et/ou accroît la vitesse d’une réaction chimique sans être affecté par le processus. Le pot catalytique sert à transformer chimiquement une partie des gaz polluants en gaz non polluants. Il est composé d’un support en céramique sur lequel est déposé en fines couches de métaux (précieux d’où son coût) qui réagissent soit par: - oxydation qui permet d’ - réduction qui permet d’ ajouter de l’O au gaz enlever de l’O au gaz

2 CO + O2 ___CO2 CH4 +2O2 ___CO2+___H2O 2NO +2CO ___N2+ Ainsi, le CO (monoxyde de carbone) associé à de l’O2 se transforme en (gaz carbonique), les hydrocarbures (HC) en (vapeur d’eau) et les NO (oxyde d’azote) en (l’azote N représente 70%de notre air) CO2 CO2 et H2O CO2 et N2 Identifiez dans le tableau les oxydations et réductions chimiques gaz Réaction chimique oxydation réduction Résultat 2 CO + O2 ___CO2 CH4 +2O2 ___CO2+___H2O 2NO +2CO On enlève l’oxygène à l’azote N ___N2+

LE CANISTER  Pour des problèmes évident de pollution, il est interdit de rejeter des vapeurs d’hydrocarbures dans l’atmosphère. Si les vapeurs d’huile sont capturées puis renvoyées à l’admission du moteur pour être brûlées, le rôle du canister est de pour les renvoyer également dans le moteur. Il est composé d'un filtre à charbon actif qui a la particularité de stocker les vapeurs d'essence. Les vapeurs sont stockées lorsque le moteur est à l'arrêt et injectées dans la tubulure d'admission pour recyclage lorsque le moteur est en fonctionnement. Les circuits d'aspiration et de refoulement des vapeurs sont contrôlés par des électrovalves commandées par le boîtier électronique de gestion du moteur. récupérer les vapeurs d'essence du réservoir

4 - LE TRAITEMENT DANS LES MOTEURS DIESEL LE POT CATALYTIQUE Il ne fait que de l’oxydation sur un diesel et transforme le CO en et les HC en CO2 CO2 et H2O LA VANNE EGR Les NOx se forment avec la pression et la température. Pression et températures sont les bases physiques du fonctionnement du moteur diesel, la quantité produite de NOx par un moteur diesel est donc importante.

La vanne EGR met en relation l’échappement et l’admission. Sous certaines conditions de fonctionnement moteur, le calculateur ouvre la vanne et permet le passage de gaz d’échappement à l’admission. Les gaz d’échappement étant déjà brûlés, ils ne pourront pas participer à la combustion, la température va diminuer, le taux de NOx également.

LE FILTRE A PARTICULES (FAP) Les particules sont des poussières mélangés au gaz d’échappement. Le FAP permet de piéger et de brûler ces poussières. Un additif mélangé au gazole permet de diminuer la combustion des particules.

Lorsqu’on parle de véhicule vert, on parle d’un véhicule qui utilise un carburant fabriqué à partir de végétaux tel que le colza, le tournesol… Et non pas un véhicule où les végétaux poussent sur celui-ci