Potentiel des moteurs à mélange pauvre face aux moteurs actuels à réglage stoechiométrique : consommation, émissions, exigence en octane The Challenge to Modern Stoichiometric Engines by the Potential Lean-Burn Engine: Consumption, Emissions, Fuel Requirements

Abstract

Le moteur à allumage commandé pour application automobile aux États-Unis est généralement dépollué par catalyse trifonctionnelle qui impose un contrôle stoechiométrique du mélange air-carburant. Le contexte européen de 1990 pour la qualité de l'air stimule l'industrie automobile dans ses recherches de solutions techniques performantes. Le moteur à mélange pauvre, performant en consommation, est une solution potentielle si l'émission de NOx peut être maîtrisée par la combustion. Cet objectif nécessite une conception du moteur contrôlant la turbulence et l'hétérogénéité du mélange air + carburant + résiduels pendant la combustion. La longévité de l'adaptation optimale moteur-carburant nécessitera un contrôle électronique de l'allumage et l'utilisation d'additifs détergents. Pour satisfaire les réglementations les plus sévères, les émissions de CO et HC pourront être contrôlées par un simple pot catalytique d'oxydation. Des oxydes de métaux non précieux introduits dans la formule catalytique en addition aux métaux précieux maintiennent la fonction oxydante pendant les transitoires en mélange riche tout en réduisant partiellement les NOx. Une vue d'ensemble de ce concept basé sur des simulations numériques et des résultats expérimentaux de consommation, d'émission, d'exigence en octane, etc. est présentée. Spark-ignition engines for automotive applications in the United States are currently depolluted by a 3-way catalyst that requires air-fuel control at stoichiometry. The 1990 European context for air pollution control is stimulating the automotive industry to search for improved technical solutions. The lean-burn engine is a potential fuel-efficient answer if its combustion can be optimized for low NOx emissions. Achieving this challenging approach requires engine design to control the turbulence and heterogeneity of the air + fuel + residual mixture during combustion. Electronic ignition management will achieve the best in-use fuel upgrading. Detergent additives will also contribute to reaching this goal. Under the most severe regulations, CO and HC emissions can be controlled by a simple oxidation catalyst. Base-metal oxides introduced in catalytic formulas in addition to noble metals maintain the oxidation capability during transient rich operating conditions and also made for some NOx reduction. An overview is given of this concept based on computerized engine simulation and experimental data covering economics, emissions, fuel requirements and car efficiency parameters.