Systèmes d'injection d'air : Réduction des émissions d'échappement expliquée

L'injection d'air réduit les émissions en injectant de l'air dans chaque orifice d'échappement, où il se mélange aux gaz chauds et oxyde HC et CO → H₂O et CO₂. Simple pour atteindre les premières normes d'émission. Premier dispositif additif pour oxyder HC/CO : injection d'air (système pompe à air).

Au programme : définition, composants, schéma, fonctionnement, avantages, inconvénients.

Qu'est-ce qu'un système d'injection d'air ?

Pompe air frais dans orifices échappement pour réduire HC et CO. Gaz d'échappement contiennent carburant imbrûlé/partiellement brûlé. L'oxygène de l'injection d'air poursuit la combustion.

Composants principaux : pompe à air, vanne de dérivation (diverter), collecteur distribution air, clapet anti-retour (check valve).

Rudolf Diesel a eu l'idée. Configuration : air + carburant injectés en cylindre pendant alimentation. Pression air requise ~70 bar min.

Injection carburant = mécanisme mélange carburant/air en moteur thermique. Objectifs variés mais commun : alimenter combustion. Objectifs concurrents : puissance, consommation, émissions, fiabilité, agrément, démarrage, coûts entretien/fonctionnement.

Composants du système d'injection d'air

• Pompe à air avec filtre
• Collecteurs et buses d'injection
• Vanne anti-retour de feu (anti-backfire)
• Clapet de non-retour (check valve)
• Durites de liaison

Pompe à air :

Entraînée par courroie depuis vilebrequin, avant moteur. Aspire air frais via filtre externe → durites → chaque orifice échappement à basse pression. Air + HC/CO chauds collecteur → oxydation → H₂O + CO₂.

Collecteurs et buses :

Deux méthodes injection air :

• Petits moteurs : collecteur externe → tubes injection près chaque soupape échappement
• Gros moteurs : collecteur interne → canaux culasse/collecteur échappement → près chaque soupape

Vanne anti-retour de feu (anti-backfire) :

Décélération → forte dépression admission → mélange riche. Air frais injecté + essence imbrûlée échappement → retour de flamme (backfire). Combustion brutale gaz imbrûlés → peut détruire silencieux. Vanne anti-backfire (gulp valve / diverter valve) coupe flux air en décélération.

Clapet de non-retour (check valve) :

Empêche retour gaz échappement vers pompe air. Entre collecteur air et vanne diverter/gulp. Ressort ferme clapet si pression échappement > injection ou pompe HS. 1 clapet moteurs en ligne, 2 (par banc) moteurs V (parfois 1 seul).

Système d'injection d'air secondaire (compléments) :

• Filtre air
• Pompe air secondaire
• Calculateur moteur (ECU)
• Relais de commande
• Vanne de commutation (change-over)
• Vanne combinée (combination valve)

Schéma injection air secondaire :

[Schéma à insérer : pompe secondaire → vanne commutation → vanne combinée → collecteur échappement, pilotage ECU, sonde lambda, température catalyseur]

Principe de fonctionnement

Moteur tournant → aubes pompe → air → vanne diverter. Si pas décélération → air → vanne check → collecteur injection → orifices échappement. Air frais souffle soupapes échappement. Vanne diverter coupe air en décélération → évite backfire destructeur. Vanne diverter purge surpression si besoin.

Système d'injection d'air secondaire :

Phase démarrage à froid (catalyseur inactif) : réduit encore HC/CO. Catalyseur 3 voies + essence stœchiométrique → conversion >90%. Mais 80% émissions = démarrage à froid. Catalyseur actif 300-350°C → réduire émissions phase froide par diverses méthodes. Rôle système air secondaire = exactement cela.

Oxygène résiduel + température suffisante → HC/CO → CO₂ + H₂O (réaction secondaire).

Démarrage à froid : mélange très riche → air injecté dans flux échappement → oxygène pour réaction. Système coupé ~100s (catalyseur 3 voies + régulation lambda). Chaleur réaction secondaire → monte T° catalyseur plus vite.

Apport air secondaire : passif (oscillations pression échappement, dépression aspire air via vanne temporisée) ou actif (pompe souffle air). Actif = meilleur contrôle.

Vidéo fonctionnement :

[Vidéo à insérer : animation injection air primaire/secondaire, interaction catalyseur, stratégies démarrage à froid]

Avantages et inconvénients

Avantages :

• Meilleure atomisation et distribution carburant
• BMEP supérieur (combustion plus complète)
• Carburants moins chers utilisables

Inconvénients :

• Mécanisme complexe pour compresseur/pompe
• Poids moteur accru
• Partie puissance moteur absorbée par compresseur → BHP réduit

Cet article a couvert définition, composants, schéma, fonctionnement, avantages, inconvénients de l'injection d'air secondaire. J'espère qu'il vous aura été utile. Partagez-le !