LE CATALYSEUR ANNULAIRE POUR POTS CATALYTIQUES 3-VOIESđŸ”©

POSTED BY ALICE

 

 

Continental a choisi le 37Ăšme Motor Symposium de Vienne pour prĂ©senter une solution innovante de contrĂŽle des Ă©missions pour les moteurs essence suralimentĂ©s. L’introduction de la lĂ©gislation sur les Ă©missions rĂ©elles de conduite rendra le moteur essence downsizĂ© largement utilisĂ© pour rĂ©pondre aux limites strictes d’oxydes d’azote (NOx) dans toutes les situations de conduite. Cela pose un nouveau dĂ©fi en exigeant une rĂ©duction efficace des NOx Ă  travers une trĂšs large plage de fonctionnement du moteur, et non pas «juste» sur les cycles d’essai actuels. Cependant, les convertisseurs catalytiques existants offrent peu de marge pour des amĂ©liorations de la dispersion de la richesse (lambda). Par ailleurs, sur le marchĂ© amĂ©ricain, les normes LEV III SULEV 30 prĂ©voient une rĂ©duction moyenne de 70% des Ă©missions d’oxyde d’azote d’ici 2025.

 

« Afin de rĂ©pondre aux normes RDE et SULEV 30 sur les Ă©missions de NOx, un pot catalytique 3 voies doit atteindre un taux de conversion proche de 100%. Cela est seulement possible, si une rĂ©duction efficace des NOx est maintenue de maniĂšre uniforme dans toutes les situations de fonctionnement Â», explique le Dr Markus Distelhoff, vice-prĂ©sident exĂ©cutif Fuel & Exhaust Management dans la division Powertrain de Continental. « Le catalyseur annulaire en combinaison avec nos feuilles mĂ©talliques micro structurĂ©es LS joueront un rĂŽle important pour rĂ©pondre Ă  cette exigence. Â»

 

RĂ©duction des NOx: Aucune place pour le hasard

Les convertisseurs catalytiques 3 voies d’aujourd’hui atteignent dĂ©jĂ  un taux de 99% de rĂ©duction des NOx. Mais cela ne va pas encore assez loin, et une nouvelle hausse de l’efficacitĂ© doit ĂȘtre visĂ©e. Pour les moteurs essence suralimentĂ©s, cela prĂ©sente deux dĂ©fis. Tout d’abord, les variations de cylindre Ă  cylindre dans la composition des gaz d’échappement signifient que le rapport carburant-air (valeur lambda) peut diffĂ©rer de la valeur idĂ©ale, ce qui affecte la conversion des NOx. L’objectif doit ĂȘtre d’éviter une telle dĂ©pendance de la valeur de lambda sur les cylindres, en amĂ©liorant le mĂ©lange du flux d’échappement. Toutefois, cela est difficile dans le cas d’un convertisseur catalytique Ă  couplage direct (trĂšs proche du moteur), parce que la conduite d’échappement vers le convertisseur catalytique n’est pas assez longue. VoilĂ  pourquoi de nombreux nouveaux vĂ©hicules sont dĂ©sormais Ă©quipĂ©s d’un second catalyseur sous caisse pour convertir le reste des Ă©missions d’oxyde d’azote, une solution implique des coĂ»ts et du poids supplĂ©mentaire et une contre-pression d’échappement plus Ă©levĂ©e.

 

D’autre part, dans certaines situations de fonctionnement, la capacitĂ© des convertisseurs catalytiques Ă  atteindre un taux de conversion des NOx constant et uniforme peut ĂȘtre affectĂ©e par le turbocompresseur. En effet, l’ouverture de la vanne de dĂ©rivation de la turbine (wastegate) au-dessus d’un certain rĂ©gime moteur influe sur la rĂ©partition du dĂ©bit, ce qui entraĂźne un Ă©coulement des gaz d’échappement non uniforme. Cela peut potentiellement entraĂźner un vieillissement local du convertisseur catalytique plus rapide et une dĂ©tĂ©rioration des performances de rĂ©duction des NOx.

 

Avantages du catalyseur annulaire

Le convertisseur catalytique annulaire Ă  couplage direct dĂ©veloppĂ© par Continental favorise la conversion quasi-totale des NOx des moteurs essence suralimentĂ©s.

 

Continental a dĂ©veloppĂ© une solution innovante pour rĂ©pondre Ă  ces deux dĂ©fis : Le catalyseur annulaire. Un tube interne qui traverse le noyau du catalyseur annulaire ce qui fournit la longueur supplĂ©mentaire nĂ©cessaire pour permettre un meilleur mĂ©lange du flux d’échappement. A la fin de ce tuyau, le gaz est redirigĂ© Ă  180°. Seulement alors les gaz circulent Ă  travers la partie active du catalyseur, qui entoure le tube intĂ©rieur comme un manchon. « De cette façon, le catalyseur annulaire Ă©tend le trajet d’écoulement sans augmenter la longueur totale du catalyseur. Cela permet au catalyseur d’ĂȘtre placĂ© prĂšs du moteur, donc il n’y a pas d’augmentation du temps nĂ©cessaire pour atteindre la tempĂ©rature minimale pour convertir les Ă©missions de NOx Â», explique Rolf BrĂŒck, responsable de la ligne de produits catalyseurs et filtres. « Avec cette conception, l’effet de tourbillon des gaz gĂ©nĂ©rĂ© par la wastegate amĂ©liore effectivement le mĂ©lange des gaz d’échappement dans le tuyau interne. Â»

 

catalysateur annulaire

Le noyau du convertisseur catalytique est enroulĂ© par une feuille de mĂ©tal « LS Â», un matĂ©riau dĂ©veloppĂ© par Continental. Les structures longitudinales (= LS en Anglais) dans cette feuille ou substrat crĂ©ent plus de turbulence dans le gaz d’échappement. Cela assure un meilleur contact entre les oxydes d’azote et le substrat revĂȘtu du catalyseur, ce qui entraĂźne une plus grande efficacitĂ© de conversion.

 

La section active du catalyseur annulaire est entourĂ©e par le substrat mĂ©tallique innovant LS de Continental. Les structures longitudinales de ce matĂ©riau gĂ©nĂšrent des turbulences microscopiques dans le flux d’échappement, ce qui contribue Ă  orienter plus efficacement les oxydes d’azote vers la paroi du catalyseur enrobĂ©e du catalyseur, oĂč ils sont convertis.

Source : car engineer