Les développeurs recourent à tous les artifices pour rendre leurs voitures plus respectueuses de l’environnement. Ils jouent avec les panneaux solaires, les moteurs électriques et hybrides, bricolent avec les technologies de l’hydrogène. Nombre de ces développements ont abouti sur la chaîne de montage, tandis que d’autres sont restés à l’état d’ébauche, ne s’incarnant que dans des prototypes. D’ailleurs, la technologie Bluetec utilisée par Mercedes-Benz sur ses voitures diesel, sans être révolutionnaire, nettoie correctement les gaz d’échappement.
C’est un péché de mettre en doute l’efficacité de ce système. Jugez-en par vous-même : grâce à son application, les ingénieurs, sans modifier la conception des moteurs conformes aux normes Euro-3, ont réussi à atteindre le niveau d’émissions qui, en termes de teneur en oxydes d’azote, correspond aux normes Euro-5 et même Euro-6 avec une grande marge, avec des reconfigurations minimales de l’équipement en carburant. Comment fonctionne cette merveille technologique ?
De nombreuses voitures modernes sont équipées de catalyseurs à trois voies. Ils sont relativement simples, pas trop chers à produire, assez durables et, nous devons le dire, font très bien leur travail. Dans ces catalyseurs, le platine et le palladium « luttent » contre le CO (monoxyde de carbone) et le CH (hydrocarbures), et le rhodium « lutte » contre le NO (oxydes d’azote). Sans entrer dans les détails, le résultat du travail du « masque à gaz » est l’oxydation ou la réduction de ces composants toxiques en dioxyde de carbone CO2, en azote N2 et en eau. Alors que les développeurs ont appris à lutter très efficacement contre la « trinité » malveillante, les chimistes ont été confrontés à certains problèmes lors du nettoyage des gaz d’échappement des moteurs diesel.
Tout irait bien, mais les caractéristiques du mélange dans un moteur diesel sont telles que lorsqu’il fonctionne, non seulement les composants nocifs énumérés sont libérés, mais aussi une grande quantité de suie, qui, soit dit en passant, est un « provocateur » de la croissance des cellules cancéreuses. Et ce n’est pas tout ! La particularité des moteurs diesel est que si l’on réduit la proportion de suie dans les gaz d’échappement, la teneur en NOx commence au contraire à augmenter fortement. Et vice versa. De plus, l’orientation dans un sens ou dans l’autre dépend non seulement de la perfection du processus de mélange, mais aussi du mode de fonctionnement.
Il s’avère donc qu’un système beaucoup plus complexe, composé de plusieurs éléments, est nécessaire pour une épuration intégrée des gaz d’échappement des moteurs diesel. Il faut dire que de nombreux systèmes de ce type ont été mis sur le marché : Toyota, Citroën et Mitsubishi les ont expérimentés. Certains de ces systèmes sont très intéressants, mais malheureusement, dans la plupart des cas, ils ressemblent aux usines d’hydrolyse d’une raffinerie de pétrole en termes de complexité. Elles sont non seulement encombrantes et lourdes, mais aussi coûteuses, à tel point que la rentabilité remet en question leur utilisation dans la production de masse.
Toutefois, il convient de noter qu’il a été possible de trouver une solution pour la suie relativement rapidement et, surtout, à moindre coût. Des ingénieurs chimistes ont créé un filtre à particules à stockage spécial, qui équipe aujourd’hui un grand nombre de moteurs diesel modernes. Le CO et le CH de ces moteurs sont efficacement éliminés à l’aide de catalyseurs d’oxydation conventionnels. Mais qu’en est-il des NOx ? Leur quantité peut augmenter tellement dans certains modes de fonctionnement d’un moteur diesel qu’il devient très problématique de les faire entrer dans les normes Euro-4 et, plus encore, Euro-6.
La réponse a été donnée par les spécialistes de Mercedes avec leur technologie Bluetec. C’est ce système d’épuration des gaz d’échappement, qui s’est avéré être le plus simple et le plus performant du genre, qui a permis de faire entrer les moteurs diesel dans des normes de toxicité prometteuses et ultra-strictes sur tous les plans, y compris les oxydes d’azote. Cependant, tout le monde ne sait pas que ce ne sont pas un, mais trois sous-types de ce système, très différents les uns des autres, qui sont utilisés sous le sigle Bluetec sur les voitures Mercedes et Chrysler. Mais commençons par le commencement.
Tout d’abord, DaimlerChrysler a lancé une série de voitures équipées d’un système impliquant l’injection d’urée artificielle AdBlue dans l’orifice d’échappement. En 2002, le groupe a mis sur la route des prototypes équipés de la technologie Bluetec à base d’urée. Pendant plusieurs mois, les testeurs ont conduit les voitures sur les routes d’Europe et d’Amérique avant de se rendre compte que le système était capable et pouvait être utilisé sur des voitures de série. Dès le début de l’année 2005, les camions diesel de série du groupe ont été équipés de ces systèmes. La technologie s’est ensuite lentement étendue aux autobus. Et il n’y a pas si longtemps, les voitures particulières les ont rejoints, par exemple la Mercedes-Benz GL SUV ou la Mercedes E 320 CDI Bluetec.
La version camion de Bluetec est la plus simple et fonctionne comme suit : un réactif actif spécial, l’AdBlue, qui est une solution aqueuse d’urée (eau + ammoniac), est introduit dans l’orifice d’échappement et mélangé aux gaz d’échappement. Ce mélange sauvage pénètre ensuite dans un catalyseur spécial SCR (Selective Catalytic Reduction). L’ammoniac de l’AdBlue réagit chimiquement avec les oxydes d’azote sous l’influence de catalyseurs chimiques à une température d’environ 250-300°C. Les NOx sont ainsi « désassemblés » en azote inoffensif et en eau. Bien entendu, d’autres composants nocifs sont également brûlés ici.
L’option installée sur le SUV Vision GL 320 Bluetec est plus sophistiquée. Cette version fonctionne de la manière suivante : presque immédiatement après le collecteur d’échappement, les gaz d’échappement entrent dans le catalyseur d’oxydation, qui est combiné à un filtre à particules. D’ailleurs, ce « nettoyeur » combiné n’a rien d’exceptionnel : la plupart des moteurs diesel modernes en sont équipés. Le platine et le palladium y « combattent » le CO et le CH, tandis que le filtre piège puis oxyde les particules de carbone solides, c’est-à-dire la suie.
Les gaz d’échappement semi-nettoyés entrent ensuite dans la chambre de mélange et sont mélangés au réactif AdBlue. La dernière étape de l’épuration a lieu dans le catalyseur SCR, de la même manière que pour la modification du système sur le camion. Ce n’est qu’après ce nettoyage en plusieurs étapes que les gaz d’échappement sont libérés.
La consommation d’urée artificielle n’est pas aussi importante qu’il n’y paraît à première vue – seulement 0,1 litre aux 100 kilomètres. Par conséquent, un réservoir de 20 litres d’AdBlue est tout à fait suffisant pour parcourir plus de 20 000 kilomètres, ce qui signifie que le stock peut être réapprovisionné à chaque fois qu’un service d’entretien programmé est effectué. La situation est similaire pour les camions, mais il faut bien sûr un peu plus de liquide par kilomètre.
Bien entendu, le Bluetec « liquide » présente également des inconvénients. Et ce n’est pas seulement une question de prix : le système est extrêmement « pointilleux » sur la qualité du carburant et ne peut fonctionner normalement qu’avec du carburant diesel ayant une teneur en soufre minimale. En outre, un tel système entraîne des désagréments inutiles lors de l’entretien. Il y a une autre difficulté – la solution AdBlue gèle déjà à 11,5°C.
Par conséquent, les diesels ultra-purs fonctionnant avec le réactif AdBlue sont utiles dans les régions où la température minimale ne descend pas en dessous de -5-8°C. C’est-à-dire dans les pays européens relativement chauds et les États du sud de l’Amérique. Par exemple, en Californie, qui est préoccupée par les problèmes environnementaux.
Consciente de ces lacunes, Mercedes a été un temps intriguée par le développement d’un système n’utilisant pas d’urée. Une autre option a donc vu le jour, qui est d’ailleurs déjà utilisée sur les berlines et breaks Mercedes E320 CDI Bluetec. Les développeurs ont emprunté une autre voie : ils ont modifié la nature de l’injection dans tous les modes à l’aide de l’électronique. Ils ont également décidé de soumettre les gaz d’échappement à un nettoyage en quatre étapes, sans utiliser de réactif liquide.
Ce système se compose d’un catalyseur d’oxydation au platine, d’un filtre à particules et de deux catalyseurs SCR qui ne s’attaquent qu’aux oxydes d’azote. Les voitures équipées d’un tel système de nettoyage en quatre étapes sont vendues exclusivement aux États-Unis et permettent d’adapter la composition des oxydes d’azote dans les gaz d’échappement aux normes californiennes les plus strictes. D’ailleurs, les normes de concentration d’oxydes d’azote NOx adoptées dans cet État correspondent approximativement au niveau Euro-5.
L’avenir de la technologie BlueTec ne fait plus aucun doute. Mais jusqu’à présent, c’est Mercedes-Benz qui est le leader dans la production de ce type de voitures. D’ailleurs, Volkswagen a déjà fait partie du consortium, mais par la suite, le groupe a décidé, pour une raison ou une autre, de refuser de suivre le rythme de ses collègues. Néanmoins, les ventes de voitures équipées de Bluetec ne font que commencer, et rien ne garantit que d’autres constructeurs ne feront pas quelque chose de similaire à l’avenir.
Il s’agit d’une traduction. Vous pouvez lire l’original ici : https://www.drive.ru/technic/4efb331400f11713001e3775.html
Publié December 23, 2021 • 9m to read
