À l'ère du BlueTEC
Voilà maintenant quelques années déjà, s'était déclarée une guerre entre deux formats de vidéocassettes. D'un côté, l'efficace Bêta qui arrivait avec la ferme intention de déloger le populaire VHS et de l’autre, le VHS. Malgré un net avantage pour le Bêta, le format VHS remporta le duel grâce à un énorme battage médiatique. Nous voici aujourd'hui avec le même type de combat. D'un côté la technologie hybride qui obtient la faveur des médias, et de l'autre, la réputée motorisation diesel qui tente par tous les moyens de gagner la faveur du public Nord-américain. Et pour l'instant, c’est l'hybridation qui a pris les devants. Il ne faut toutefois pas croire que les chefs de file en diesel se laisseront avoir.
On pense alors immédiatement aux allemands lorsque le mot diesel est prononcé. Fort de plusieurs années d'expérience dans le domaine et pays inventeur de ce mode de propulsion, nombreux constructeurs allemands offrent le diesel sur leurs modèles. Et en ce moment, c'est Mercedes qui a la cote avec sa technologie BlueTEC qu’elle a développée en partenariat avec la firme Bosch. La nécessité d’offrir des motorisations diesel de plus en plus propres n’émane pas des fabricants mais bien des gouvernements qui ont mis en place des normes, dont la norme Euro 5, qui sont effectives depuis 2009. Cette nouvelle technologie de Mercedes respecte les normes anti-pollution du monde entier ainsi que les normes EURO-6 qui seront en application dès 2014. Mercedes s'est donc efforcée depuis plusieurs années à perfectionner ses moteurs diesel. On a eu droit à une première version en 2003 avec les modèles CDI, puis l'an dernier, c'est le mot BlueTEC qui est apparu sur le coffre des voitures vendues en sol nord-américain.
Fonctionnement
Le système BlueTEC a été créé afin de limiter la quantité importante de particules nocives et d’oxyde d’azote qui se dégagent de la combustion du carburant diesel. Le seul vrai polluant, rejeté en grande quantité par un diesel (comparativement à un moteur à essence) est l’oxyde d’azote. Le réel problème se situe donc au niveau des émissions d’oxyde d’azote puisqu’avec l’ajout d’un filtre à particules efficace et en augmentant la pression de l’injection de carburant, on réussi à capter une très grande partie des particules nocives. Il fallait donc trouver une solution pour éliminer l’oxyde d’azote (NOx), polluant principal des motorisations diesel. Et grâce au système de post-traitement BlueTEC, à base d'injection d'ammoniac, les émissions d'oxydes d'azote baissent d'environ 90 %.
Le fonctionnement de ce système est assez simple en soi. Il s’agit au départ d’un moteur V6 de 3.0 litres turbodiesel traditionnel auquel vient se greffer deux convertisseurs catalytiques. Un procédé chimique permet alors de décomposer les particules nocives de l'échappement en produit totalement inoffensif pour la santé, soit de l’azote et de l’eau, deux éléments se trouvant naturellement dans notre environnement. Les plus érudits auront rapidement compris qu'une simple petite formule permet de régler la question. Pour les autres, il vous suffira de retrouver vos livres de chimie 501 pour comprendre la signification du procédé.
NH3+NOx = N2+H2O
Deux réducteurs
Pour en arriver à ce résultat, il faut donc injecter aux gaz d'échappement un réducteur permettant de générer une réaction chimique avec le NOx. Mercedes utilise deux types de réducteurs. Le AdBlue, principalement présent sur les modèles automobiles de faible cylindrée, et le DeNox, plus efficace lorsqu'injecté dans les motorisations plus imposantes, les véhicules de transports par exemple.
Le montage mécanique du système à base DeNOx comprend un convertisseur catalytique oxydant relié directement à un convertisseur catalytique de stockage d'oxydes d'azote (NOx). La tuyauterie d'échappement fait ensuite passer les gaz d’échappement par un filtre à particules diesel puis le mélange est dirigé dans un convertisseur de type réduction catalytique sélective (RCS).
Processus BlueTEC DeNOx :
1. Convertisseur catalytique d’oxydation
Les gaz d'échappement du moteur au diesel entrent dans le convertisseur catalytique d'oxydation, lequel réduit la quantité de monoxyde de carbone (CO) et d'hydrocarbures non brûlés
2. Convertisseur catalytique DeNOx
Les émissions d’oxydes d’azote sont traitées par un convertisseur catalytique de stockage de NOx. Lorsque le moteur est peu sollicité, les oxydes d’azote sont accumulés dans le convertisseur. Puis, en forte sollicitation, le convertisseur entre dans une phase de régénération. Cette régénération du convertisseur catalytique est effectuée en changeant le rapport carburant-air du moteur afin qu'il soit plus riche. Le cycle de régénération dure environ 2 à 4 secondes et relâche de l'ammoniac dans le tuyau d'échappement. Cet ammoniac sera utilisé par le convertisseur de réduction sélective en bout de parcours.
3. Filtre à particules
Un filtre de particules de carburant diesel emprisonne la matière particulaire et les suies. À mesure que les suies sont filtrées, des capteurs de pression à la prise et à la sortie du filtre détectent les changements de pression et indiquent aux commandes du moteur que le filtre est plein et qu'il faut augmenter la température des gaz d'échappement. La température élevée permet de brûler les suies et de nettoyer le filtre.
4. Convertisseur catalytique de RCS
L'ammoniac récolté et diffusé par le convertisseur catalytique de stockage est emmagasiné dans le convertisseur de réduction sélective (RCS). L'ammoniac ainsi emmagasiné réagit dans le catalyseur et décompose les émissions de NOx restantes, produisant de l'azote et des vapeurs d'eau. Deux éléments que l'on retrouve naturellement dans l'air.
L’autre système, celui utilisant le réducteur AdBlue se veut plus simple mécaniquement. On retrouve donc un module primaire composé du convertisseur catalytique oxydant et du filtre à particules diesel, réunis ensemble. La tuyauterie d'échappement relie ensuite ce module au convertisseur de type réduction catalytique sélective (RCS). Cependant, entre les deux boîtes, se trouve le système d’injection d’urée AdBlue. Installé en amont du catalyseur de réduction sélective, ce composé permet principalement de démarrer le processus de transformation des oxydes d’azote que le dernier catalyseur se chargera de poursuivre en produisant de l’azote et de la vapeur d’eau.
Le composé utilisé dans ce dernier système a été baptisé AdBlue. C’est en fait la marque commerciale sous laquelle est diffusée la solution AUS32 (Solution Aqueuse d'Urée à 32,5%) utilisée dans le processus de réduction catalytique sélective (convertisseur RCS). Elle permet de convertir 85% des oxydes d’azote contenus dans les gaz d’échappement, en azote (N2) et en vapeur d'eau (H2O). Cette solution de 32,5% d'urée hautement pure dans de l'eau déminéralisée est non toxique et sûre, bien qu'elle puisse être corrosive pour certains métaux et requiert des conditions de stockage et de transport spécifiques. L'AdBlue est contenue dans un réservoir dédié et son remplissage est habituellement fait au moment de l’entretien du véhicule. Un litre d’AdBlue permet une efficacité maximale du système pour environ 1 000 km.
Processus BlueTEC AdBlue :
1. Convertisseur catalytique d’oxydation et filtre à particules
Les gaz d'échappement du moteur au diesel entrent dans le convertisseur catalytique d'oxydation, lequel réduit la quantité de monoxyde de carbone (CO) et d'hydrocarbures non brûlés. Durant la même étape, un filtre de particules de carburant diesel emprisonne la matière particulaire et les suies. À mesure que les suies sont filtrées, des capteurs de pression à la prise et à la sortie du filtre détectent les changements de pression et indiquent aux commandes du moteur que le filtre est plein et qu'il faut augmenter la température des gaz d'échappement. La température élevée permet de brûler les suies et de nettoyer le filtre.
2. Injection d’urée AdBlue
Suite à ce premier catalyseur, se trouve un réservoir de composé AdBlue. Une injection dosée s’effectue à même les gaz d’échappement pour débuter la réaction chimique que s’efforcera de continuer le prochain catalyseur.
3. Convertisseur catalytique de RCS
L'ammoniac récolté par le convertisseur catalytique de stockage est emmagasiné dans le convertisseur de RCS. L'ammoniac ainsi emmagasiné réagit avec le catalyseur et élimine les émissions de NOx restantes, produisant de l'azote et des vapeurs d'eau. Deux éléments que l'on retrouve naturellement dans l'air.
Encore mieux
Pour encore plus d’efficacité, il est également possible d’injecter de l’AdBlue au système BlueTEC DeNOx. L’injection se fait en amont du catalyseur de réduction sélective (RCS). Une réaction chimique s’ensuit, et avec l’aide du catalyseur de réduction sélective, permet de rendre cette dernière transformation encore plus complète, ce qui limite au maximum les rejets d’oxyde d’azote.
Processus BlueTEC optimisé :
1. Convertisseur catalytique d’oxydation
2. Convertisseur catalytique DeNOx
3. Filtre à particules
À ce stade-ci, l’injection d’urée AdBlue s’effectue.
4. Convertisseur catalytique de RCS
Le plus intéressant avec ce système s'avère les chiffres que l'ont en retire. Si l'on compare une motorisation V6 standard avec un 6 cylindres similaire mais diesel BlueTEC, on remarque un incroyable gain au niveau des émissions d’oxyde d’azote. Autre avantage, et celui-là indiscutable, est son incroyable autonomie de carburant. La longévité d'une motorisation n'est plus à refaire alors que bons nombres de ces moteurs sont capables de parcourir facilement plus d'un million de kilomètres. Certains fabricants misent sur le diesel propre alors que d'autres voient l'hybride comme solution à long terme. Qui gagnera cette fois?
