Systèmes de neutralisation des gaz d'échappement des machines

Le contenu de l'article :

• Les fumées de la circulation
• Solution moteur essence
• Solution de moteur diesel
• Problèmes du système de post-traitement des gaz d'échappement

Le problème de la pollution de l'air et de l'environnement n'est pas nouveau - les premiers changements majeurs ont été constatés dans les années 70 du siècle dernier. Cependant, aujourd'hui, après près d'un demi-siècle, la situation s'est considérablement aggravée : le nombre de transports routiers a considérablement augmenté, avec lui la concentration de substances et composés nocifs qui pénètrent dans l'atmosphère de la métropole et causent de graves problèmes de santé à nos concitoyens. a augmenté.

La lutte pour la pureté de l'air a conduit à la création de soi-disant neutralisants pour les moteurs à essence et diesel. Aujourd'hui, de tels systèmes sont souvent intégrés à l'électronique embarquée d'un véhicule. Quels sont ces systèmes et comment fonctionnent-ils ? Considérons en détail.

Les fumées de la circulation

Pendant le fonctionnement, divers systèmes du véhicule (moteurs à combustion interne, carburant, ventilation et châssis) émettent des substances nocives sous forme de gaz et de fines poussières. Certains d'entre eux sont des composés non toxiques présents dans l'air ordinaire. L'autre partie est constituée de substances vénéneuses, toxiques et cancérigènes qui non seulement affectent négativement l'environnement, mais détruisent également la santé humaine. Polluants majeurs :

1. CO (c'est aussi du monoxyde de carbone, ou monoxyde de carbone) n'a ni couleur ni odeur, cependant, il conduit à une pathologie du système nerveux central, une dépression des systèmes cardiovasculaire et respiratoire, et à une concentration de 0,3% du volume d'air conduit à décès. Il survient à la suite d'une combustion incomplète du carburant.
2. CH (hydrocarbures) - un grand groupe de composés avec une structure commune qui se produisent lors de la combustion incomplète ou insuffisamment rapide du carburant. Ceux-ci comprennent la paraffine, l'oléfine, l'aldéhyde, le formaldéhyde, le benzène, le toluène, le xylène et d'autres composés polycycliques. Ces mutagènes et cancérigènes détruisent le système respiratoire et favorisent la croissance et le développement des cellules cancéreuses, y compris le cancer du sang - la leucémie.
3. NOx (oxydes d'azote) - la principale cause des pluies acides, car lorsqu'elles sont combinées avec de l'eau, des acides nitrique et nitreux se forment. C'est l'un des cancérogènes graves qui causent des tumeurs cancéreuses. Le gaz toxique endommage le système respiratoire et s'accumule dans le sang. Formé au moment de la combustion du carburant.
4. SОх (oxydes de soufre) est similaire à l'élément chimique précédent. Au contact de l'eau, ils forment des acides sulfurique et sulfureux. A l'état gazeux, il provoque une pathologie des organes de la vision et de la respiration.
5. H2S (sulfure d'hydrogène) - provoque un empoisonnement général du corps, se produit lors de l'utilisation de carburant de mauvaise qualité à haute teneur en soufre.
6. NH3 - ammoniac - provoque la cécité et des brûlures des voies respiratoires supérieures.
7. Les particules de suie sont le produit d'une combustion incomplète du carburant et de l'huile. Fondamentalement, le problème de l'apparition d'un agent cancérigène est typique pour les moteurs diesel.
8. Fines particules de poussières d'hydrocarbures, de soufre, de métaux lourds moins dangereux, car ils peuvent être filtrés directement par le corps.
9. Bleu fumé ou blanc - produit de l'évaporation de l'huile du moteur diesel.
10. CO2 - dioxyde de carbone - provoque une dépression du système nerveux central, du système cardiovasculaire et du système respiratoire, lorsque 6% du volume total d'air est contenu dans l'atmosphère, il est mortel.
11. Autres composants insignifiants mais non moins dangereux des gaz d'échappement: méthane, protoxyde d'azote, fluorocarbure, hexafluorure de soufre.

Dans la législation moderne, le problème de l'écologie et les normes de gaz d'échappement maximum autorisés pour les véhicules sont réglementés par le règlement technique de l'Union douanière TR CU 018/2011 tel que modifié le 11 juillet 2016. Cependant, à partir du 11 novembre 2018, des modifications y seront apportées, mais pour l'instant les valeurs limites suivantes sont autorisées : CO - 85 g/kW • h, HC - 5 g/kW • h, NO - 17 g/ kW • h.

Et les composants obligatoires des voitures comprennent les systèmes de post-traitement des gaz d'échappement, y compris les convertisseurs catalytiques remplaçables (à l'exception des systèmes de neutralisation à base d'urée).

Solution moteur essence

Les systèmes de neutralisation des gaz d'échappement des voitures sont à deux et à trois composants, et ces derniers sont apparus relativement récemment. Comment ce système fonctionne-t-il et fonctionne-t-il ?

Principe de fonctionnement

Le travail du neutraliseur consiste en l'oxydation de substances toxiques à l'aide de catalyseurs, à la suite de laquelle les produits de la combustion incomplète du carburant sont brûlés ou décomposés en éléments et substances chimiques inoffensifs.

Les composants actifs (catalyseurs) sont des métaux précieux - palladium, platine. Les catalyseurs à base d'oxyde de cuivre, de cobalt, de nickel, de vanadium, de manganèse, de fer et d'aluminium sont populaires et moins chers. Les catalyseurs à base d'alliages d'acier inoxydable ou allié, de bronze ou de laiton ne sont pas rares.

Concevoir

Les principaux éléments du neutraliseur sont un boîtier en acier inoxydable résistant à la chaleur, dont la surface intérieure est revêtue d'un joint de dilatation thermique. À l'intérieur du réservoir, il y a un cylindre d'entrée et de sortie de gaz et un nid d'abeilles, sur lesquels une couche d'une substance - un catalyseur est appliquée.

Vues

1. Le nid d'abeilles, sur lequel la composition catalytique est appliquée, peut être en céramique. De tels catalyseurs utilisent une fine couche de métaux précieux rares comme catalyseur. Il s'agit du type de système de post-traitement des gaz d'échappement le plus coûteux.
2. Une option moins coûteuse est un nid d'abeilles fabriqué par soudure à partir d'une mince feuille de métal revêtue de l'un des types de compositions susmentionnées. Un tel système est plus efficace, car la surface du nid d'abeilles est beaucoup plus grande que celle de la céramique, et est donc capable de gérer un plus grand volume de gaz d'échappement.

Dispositif dans les systèmes automobiles et mode opératoire

Les systèmes de neutralisation des gaz d'échappement sont situés à proximité immédiate du moteur à combustion interne, sous le bas du véhicule. Le convertisseur catalytique est relié de manière pivotante au collecteur d'échappement d'un côté et au système d'échappement de l'autre.

Pour assurer une réaction chimique de haute qualité avec la participation d'oxygène, les systèmes de neutralisation utilisent des pompes à air ou des vannes vibrantes. Lorsque le système de neutralisation chauffe jusqu'à 400-800 degrés, le CO (monoxyde de carbone) et le CH (hydrocarbures) sont convertis en dioxyde de carbone et en eau sous l'action de catalyseurs. La proximité des catalyseurs avec le moteur à combustion interne permet de réduire la quantité de NOx (oxyde d'azote) immédiatement après le démarrage du moteur.

Le retour de l'unité de commande du véhicule au convertisseur catalytique est fourni par des sondes lambda, des capteurs d'oxygène spéciaux ou des analyseurs à quatre gaz qui, à l'entrée et à la sortie du système, déterminent le niveau d'oxygène et la qualité du nettoyage des gaz d'échappement.

Solution de moteur diesel

Comme les moteurs à essence, les diesels ont des systèmes de post-traitement des gaz d'échappement. Cependant, le principal problème reste la suie: sous l'influence de processus chimiques, le carburant pas complètement brûlé se transforme en fines particules solides - cancérigènes.

Les neutralisants ne sont pas en mesure de résoudre ce problème. Par conséquent, avant que les gaz d'échappement n'entrent dans le système de neutralisation, ils sont nettoyés avec un filtre à particules.

Concevoir

Semblable au neutraliseur, le filtre comporte des alvéoles en nid d'abeille, qui sont fermées en quinconce par des cloisons-filtres de stockage de particules. Chaque constructeur d'une voiture à moteur diesel dispose de son propre système de contrôle pour ce paramètre. Parmi les types de ces filtres figurent :

• DPF - filtres cumulatifs;
• DPNR - filtres, postcombustion des particules solides;
• FAP - filtres avec additifs au cérium pour nettoyer la suie;
• DPF ou SCR sont des filtres AdBlue qui décomposent les NOx (oxydes d'azote) en azote et vapeur d'eau inoffensifs.

Problèmes du système de post-traitement des gaz d'échappement

Tous les systèmes ci-dessus sont typiques des voitures importées et des modèles de dernière génération. Pour l'industrie automobile nationale avec carburateurs, l'installation d'un neutraliseur n'est pas populaire, n'est pas demandée et peut également être très coûteuse.

Le coût important des systèmes de neutralisation des gaz d'échappement en cas de panne sur les voitures importées conduit le plus souvent à tenter de se débarrasser d'une pièce aussi "nécessaire". Et cela peut échouer pour plusieurs raisons :

• L'utilisation d'additifs pour carburant de mauvaise qualité ou « améliorés » ;
• Pénétration de carburant ou d'huile dans la cavité de travail ;
• Fonctionnement instable du moteur ;
• Dommages mécaniques au boîtier ;
• Une forte baisse de température sur le boîtier.

Il est impossible de prédire le kilométrage exact du neutraliseur: sur certaines voitures, il dépasse à peine les 100 000 km, sur d'autres, il se comporte parfaitement lorsqu'il franchit la barre des 200 000.

Conduire avec un système de neutralisation des gaz d'échappement défectueux entraîne des pannes dans la voiture : panne ou perte de vitesse spontanée périodique, problèmes de démarrage du moteur à combustion interne, perte de compression dans les cylindres, dans les moteurs diesel - jusqu'au dysfonctionnement de la turbine.

Comment résoudre le problème du système de post-traitement des gaz d'échappement ? Ne vous précipitez pas et ne démantelez pas les neutraliseurs, car le combat pour l'environnement ne fait que commencer. Outre le fait que des pannes imprévues peuvent survenir, que l'électronique "trompée" ne peut pas diagnostiquer, les exigences en matière d'émissions d'échappement lors de la maintenance deviennent de plus en plus strictes, ce qui signifie que tous les propriétaires ne pourront pas le passer. Oui, et les gaz d'échappement toxiques et cancérigènes peuvent pénétrer dans l'habitacle à des concentrations élevées et causer des dommages irréparables à la santé du conducteur et des passagers.

Il est beaucoup plus opportun d'effectuer à temps un contrôle préventif de l'état du neutraliseur et du filtre à particules et, en cas de panne ou de dysfonctionnement, critique pour le fonctionnement, de le remplacer par un neuf. Après tout, le coût total de l'élimination des problèmes survenus en raison de l'absence de cet élément important peut être considérablement plus élevé.