LE CATALYSEUR ANNULAIRE POUR POTS CATALYTIQUES 3-VOIESđ©
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. Lâintroduction 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 dâoxydes dâazote (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 dâessai 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 dâoxyde dâazote dâici 2025.
« Afin de répondre aux normes RDE et SULEV 30 sur les émissions de NOx, un pot catalytique 3 voies doit atteindre un taux de conversion proche de 100%. Cela est seulement possible, si une réduction efficace des NOx est maintenue de maniÚre uniforme dans toutes les situations de fonctionnement », explique le Dr Markus Distelhoff, vice-président exécutif Fuel & Exhaust Management dans la division Powertrain de Continental. « Le catalyseur annulaire en combinaison avec nos feuilles métalliques micro structurées LS joueront un rÎle important pour répondre à cette exigence. »
RĂ©duction des NOx: Aucune place pour le hasard
Les convertisseurs catalytiques 3 voies dâaujourdâhui 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 lâefficacitĂ© doit ĂȘtre visĂ©e. Pour les moteurs essence suralimentĂ©s, cela prĂ©sente deux dĂ©fis. Tout dâabord, les variations de cylindre Ă cylindre dans la composition des gaz dâĂ©chappement signifient que le rapport carburant-air (valeur lambda) peut diffĂ©rer de la valeur idĂ©ale, ce qui affecte la conversion des NOx. Lâobjectif doit ĂȘtre dâĂ©viter une telle dĂ©pendance de la valeur de lambda sur les cylindres, en amĂ©liorant le mĂ©lange du flux dâĂ©chappement. Toutefois, cela est difficile dans le cas dâun convertisseur catalytique Ă couplage direct (trĂšs proche du moteur), parce que la conduite dâĂ©chappement vers le convertisseur catalytique nâest pas assez longue. VoilĂ pourquoi de nombreux nouveaux vĂ©hicules sont dĂ©sormais Ă©quipĂ©s dâun second catalyseur sous caisse pour convertir le reste des Ă©missions dâoxyde dâazote, une solution implique des coĂ»ts et du poids supplĂ©mentaire et une contre-pression dâĂ©chappement plus Ă©levĂ©e.
Dâautre 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, lâouverture de la vanne de dĂ©rivation de la turbine (wastegate) au-dessus dâun certain rĂ©gime moteur influe sur la rĂ©partition du dĂ©bit, ce qui entraĂźne un Ă©coulement des gaz dâĂ©chappement 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 à couplage direct développé par Continental favorise la conversion quasi-totale des NOx des moteurs essence suralimentés.
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 dâĂ©chappement. 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 dâĂ©coulement sans augmenter la longueur totale du catalyseur. Cela permet au catalyseur dâĂȘtre placĂ© prĂšs du moteur, donc il nây a pas dâaugmentation du temps nĂ©cessaire pour atteindre la tempĂ©rature minimale pour convertir les Ă©missions de NOx », explique Rolf BrĂŒck, responsable de la ligne de produits catalyseurs et filtres. « Avec cette conception, lâeffet de tourbillon des gaz gĂ©nĂ©rĂ© par la wastegate amĂ©liore effectivement le mĂ©lange des gaz dâĂ©chappement dans le tuyau interne. »
Le noyau du convertisseur catalytique est enroulĂ© par une feuille de mĂ©tal « LS », 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 dâĂ©chappement. Cela assure un meilleur contact entre les oxydes dâazote 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 dâĂ©chappement, ce qui contribue Ă orienter plus efficacement les oxydes dâazote vers la paroi du catalyseur enrobĂ©e du catalyseur, oĂč ils sont convertis.
Source : car engineer