Paris - Mardi 18 octobre 2005 Dr Gérard BELOT

1. AUDITION PUBLIQUE A L’ ASSEMBLEE NATIONALE POLLUTIONURBAINE - EFFET DE SERRE Quelle est la part de l ’automobile ? Quelles solutions ? Les techniques de dépollution des moteurs : efficacité et degré de maturité Paris - Mardi 18 octobre 2005 Dr Gérard BELOT

2. LES MOTEURS A COMBUSTION INTERNE essence : allumage commandé, combustion steochiométrique homogène Diesel : allumage par compression, combustion en excès d ’air hétérogène

3. Lemoteur thermique est un système qui intègre tous les composants de la chaîne thermomécanique y compris les dispositifs de dépollution par post-traitement Optimisation des prestations: - rendement énergétique - consommation de carburant - puissance et couple - émissions gazeuses (HC, CO, NOx) et particulaires - acoustique et vibrations

4. Le moteur essence Le catalyseur trois-voies • Support mécanique : • céramique ou métallique Revêtement (washcoat) : • alumine (Al2O3), • métaux précieux (Pt/Pd/Rh) • dopants (Ce, Zr, etc..) • stabilisants phase active (Ba, La, etc..)

5. Zone de fonctionnement NOx 100 Taux de conversion (%) HC CO Pauvre 1 Riche Richesse Le principe de la catalyse trois-voies Un capteur de mesure de la richesse assure le fonctionnement du moteur à la steochiométrie 2 réactions d’oxydation (CO et HC) 1 réaction de réduction (NO)  d’autres réactions : Fenêtre de fonctionnement Fonctionnement :R= 1 5 %, 300 < T < 700°C (60-1200s cycle MVEG), VVH = 30 – 100 000 h-1

6. Les moteurs Diesel HDi® et le FAP® LA TECHNOLOGIE HDi® • Injection directe haute pression (common rail) • Réduction des polluants et de la consommation • Suralimentation par turbocompresseur • Réduction de la cylindrée moteur, donc de la consommation • Carré magique • Consommation :jusqu’à 30% de gains par rapport au moteur remplacé • Agrément de conduite :excellente capacité d’intégration dans le trafic grâce au couple élevé à très bas régime • Silence de fonctionnement • Émissions :réduction très importante des émissions gazeuses & particulaires LE FILTRE À PARTICULES • Suppression totale des particules : efficacité de 99,99% • Suppression complète des fumées noires • Technologie de très grande série

7. Injector + regulator DIESEL PARTICULATE FILTER SYSTEM High pressure pump Engine computer Fuel tank HDi engine Feed pump 1 2 3 1. Pilot injection 2. Main injection 3. Secondary injection ADDITIVE TANK Common-rail injection Sensors : P and T Gas Silencer DPF Oxidation catalyst DPF COMMON-RAIL Particulates are trapped then burnt ECU

8. Les moteurs Diesel HDi® et le FAP® PSA PEUGEOT CITROËN • Leader mondial de la technologie Diesel • Pionnier de 2 technologies clés • Moteur HDI :1,5 million de moteurs produits en 2004 • Filtre à particules (FAP) :plus d’un million de FAP en circulation à ce jour 60% du marché PSA Peugeot Citroën en Europe est HDi • Une implantation française sur 2 sites • Trémery (57) : 7000 moteurs / jour (5000 pers.) • Douvrin (62) : 2500 moteurs / jour (4500 pers.) Déploiement progressif de la technologie HDi en Chine et au Mercosur, …

9. Le post traitement des NOx en Diesel : état des lieux La technologie piège à NOx La réduction catalytique sélective (SCR ammoniac, ex. urée)

10. SO2 + 1/2 O2 SO3 SO3 +"Ba" BaSO4 MECHANISM OF NOx TREATMENT NOx TrapHow does it work ? Lean atmosphere (60s)  NOx Storage Rich atmosphere (2s)  Release and Reduction Reductant CO, HC, H2 N2 NO3- NO3- NO + O2 NOx NO2 Storage Material Storage Material Pt Rh Pt Rh Release Ba(NO3)2 NOx +"Ba" Reduction NOx +  "réd"  N2 NO2 Formation NO+1/2 O2 NO2 Storage 2NO2+"Ba" Ba(NO3)2 With sulphur DEACTIVATION OF THE NOx STORAGE FUNCTION BY FORMATION OF STABLE BARIUM SULPHATE REGENERATION AT HIGH TEMPERATURE (T>700°C) AND R>1

11. NOx trap : risks and limitations The present status is as follows : • Durability • Immature technology • Inevitable and irreversible damage due to thermal stress and sulphur poisoning (even with 10 ppm sulphur in Diesel fuel) Results of vehicle driving (fuel with 10 ppm sulphur)

12. La Catalyse SCR par ammoniac ex.urée Solution aqueuse d ’urée calculateur Air comprimé Dosage Catalyseur Chambre de mélange Injection du réducteur dans la ligne d’échappement Stockage du réducteur dans le véhicule Pompe • Réduction catalytique des NOx par NH3 suivant 4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O -> Réaction dominante 6NO2 + 8NH3  4N2 + 12H2O NO2 + NO+ 2NH3  3N2 + 3H2O -> «  fast  »   SCR 6NO+ 4NH3 5N2 + 6H2O 2NO + 4NH3 + O2 3N2 + 6H2O Réactions parasites: NH3+O2 N2O, NO2, NO Risques formation Nitrate d’ammonium entre 100 et 200°C (gestion quantité d’ammoniac introduite) Sulfate d’ammonium

13. Maturité technologie SCR - Urée Situation : - poids lourds : application possible, flottes captives (infrastructure) - véhicules particuliers : perspectives non confirmées

14. Le post-traitement des émissions gazeuses et particulaires : bilan des technologies • Catalyse trois-voies essence (TWC) : • technologie éprouvée et robuste ; l’amélioration du rendement de la conversion est liée à la charge en métaux précieux (Pt, Pd, Rh). • Filtre à particules additivé (FAP®) : • technologie éprouvée et robuste ; 1,4 M véhicules équipés, éradication totale des particules Diesel, surconsommation ~ 1%. • Piège à NOx : • principe validé, rendement de conversion ~ 50%, durabilité insuffisante (40 kkm), charge en métaux précieux, surconsommation ~ 5 %. • Réduction catalytique sélective (SCR ammoniac ex.urée) : • technologie non validée pour application VP.