Fonctionnement du catalyseur

GÉNÉRALITÉS

Tous les moteurs sont équipés d'un ou de plusieurs catalyseurs pour l'épuration des gaz d'échappement. Le catalyseur comporte un élément central en céramique à structure alvéolaire –3–, recouvert d'une couche de support. Sur la couche de support se trouvent des sels de métaux nobles, qui agissent comme catalyseurs. Le catalyseur est fixé dans le boîtier –1– au moyen d'une couche d'appui isolante –2–, qui compense en même temps les dilatations thermiques du catalyseur.

Catalyseur 1 boîtier 2 joint 3 structure alvéolaire du catalyseur

Moteurs à essence

Pour réduire les émissions nocives à l'aide du catalyseur, le système d'injection doit doser avec précision la quantité de carburant injectée, nécessaire à la combustion. La sonde à oxygène se trouve dans le tuyau d'échappement, en amont du catalyseur, et est baignée par le flux des gaz d'échappement. La sonde à oxygène est un capteur électronique qui mesure la teneur en oxygène des gaz d'échappement et la transforme en variations de tension. Les informations de la sonde à oxygène sont transmises au calculateur du système d'injection. La valeur obtenue permet de régler la composition du mélange air-carburant. D'une part, cela est nécessaire car les conditions de fonctionnement changent en permanence (ralenti, pleine charge) ; d'autre part, la post-combustion optimale du carburant dans le catalyseur ne se produit que si les gaz d'échappement contiennent une quantité suffisante de carburant.

Pour que la post-combustion du carburant ait lieu dans le catalyseur, une température de 300 à 800 °C est nécessaire. Pour cela, le mélange doit contenir davantage de carburant que pour une combustion pure.

Les catalyseurs utilisés sur les moteurs à essence sont des dispositifs dits à trois voies. Dans le processus de conversion régulé, le monoxyde de carbone (CO) et les hydrocarbures (HC) sont oxydés, et la concentration des oxydes d'azote (NOx) est réduite.

Gaz à l'entrée du catalyseur et produits à sa sortie

Catalyseur et système de recyclage des gaz d'échappement du moteur diesel

Les gaz d'échappement du moteur diesel sont également épurés dans un catalyseur. Il s'agit ici d'un catalyseur d'oxydation non régulé. Un tel catalyseur transforme le monoxyde de carbone et les composés hydrocarbonés contenus dans les gaz d'échappement en CO2 et H2O.

La réduction de la concentration des oxydes d'azote (NOx) dans les gaz d'échappement du moteur diesel est obtenue grâce à un système supplémentaire de recyclage des gaz d'échappement (système EGR).

Une soupape de recyclage, commandée par dépression, est montée sur le collecteur d'échappement du moteur. Elle a pour fonction de réinjecter une partie des gaz d'échappement dans les chambres de combustion du moteur, ce qui permet d'abaisser la température des gaz d'échappement et, par conséquent, de réduire la concentration des substances nocives.