Innovation / Moteurs Diesel, plus propres avec une pompe à air

Et si les moteurs Diesel devenaient plus propres grâce à une pompe à air soufflant dans les échappements ? Selon nos collègues d’Autocar, cette solution pourrait permettre de prolonger la vie commerciale des moteurs à combustion spontanée dans notre paysage automobile. Le soufflage d’air « propre » dans les échappements permettrait de diminuer les émissions de NOx et constitueraient une excellente combinaison avec les carburants synthétiques. Alors, souffler de l’air suffirait-il à rendre les moteurs Diesel propres ?

Soufflage post-combustion

Concrètement, souffler de l’air pour obtenir une combustion plus propre n’est pas neuf. Tenneco – équipementier reconnu dans le secteur automobile – s’est récemment associé à Eaton, spécialiste de la suralimentation, pour développer une unité thermique de démarrage à froid (CSTU) destinée aux voitures et camions roulant au Diesel. Le principe consiste à souffler de l’air dans l’échappement afin de favoriser la combustion et l’élimination des NOx, entre autres.

Éliminer les NOx

Alors que les instances dirigeantes poussent au passage au tout à l’électrique pour des voitures 0 émissions « faciles », certains veulent encore croire à un avenir pour le moteur thermique, entre autres via les carburants synthétiques. Si ces derniers permettraient d’éliminer les émissions de CO₂, il n’en va pas de même pour les NOx, qui sont assurément la prochaine cible des régulateurs. Dans cette optique, le « soufflage » d’air dans les échappements peut avoir un impact très positif, à plus forte raison pour les moteurs Diesel, peu vertueux dans ce domaine.

Il s’agit d’un phénomène inhérent au fonctionnement d’un moteur Diesel qui fonctionne en mélange pauvre et génère des points chauds lors de la combustion, très favorables à l’émission de NOx. Or ces derniers nécessitent une température très élevée également pour être éliminés. Et c’est là que le bât blesse pour le Diesel en comparaison de l’essence, car ses gaz d’échappement sont plus « froids ». En effet, un Diesel a une combustion plus efficace, qui convertit une plus grande partie du carburant brûlé en énergie (d’où le rapport puissance-couple plus favorable en Diesel qu’en essence) plutôt qu’en chaleur perdue.

Une solution consiste à monter le convertisseur catalytique au plus près du moteur afin de minimiser la perdition de chaleur des gaz d’échappement. Mais sur un plan technique, il est compliqué d’installer ce dispositif dans le compartiment moteur – pas assez de place – et, en sus, il faut que le moteur monte en température pour obtenir une efficacité convenable. Il fallait donc trouver un moyen d’accélérer cette montée en température.

Souffler pour mieux brûler

Le système mis au point consiste donc à exploiter un petit compresseur de type Roots, et appelé TVS pour Twin Vortices, qui va pomper l’air depuis le brûleur CSTU, qui injecte et brûle une petite quantité de carburant dans le flux d'air, chauffant rapidement les catalyseurs et le filtre à particules en aval. Une fois le catalyseur à température – 200 à 250 degrés Celsius – les NOx peuvent alors être convertis en azote et en eau.

Particulièrement utile dans les phases de démarrage, de réchauffement ou lorsque le moteur est au ralenti et se refroidit, ce système permettrait d’éliminer la majeure partie des émissions de NOx et donc de respecter – peut-être – les futures normes Euro 7. S’il nous semble peu probable de le voir généralisé sur les moteurs Diesel des voitures particulières, une application aux véhicules utilitaires légers ainsi qu’aux poids pourrait constituer une solution transitoire intéressante et « facile » à mettre en place, en attendant que la technologie de la pile à combustible et/ou des batteries solides soient au point pour ce type de véhicules souvent utilisés au long cours.