Pompe d'injection d'air secondaire : utilité et fonctionnement

Plan de l'article :

Pourquoi utiliser un système d'air secondaire ?
Principe de fonctionnement
Composants du système d'air secondaire actif
Fonctionnement en détail

La réduction des émissions polluantes est un jeu difficile auquel les ingénieurs sont confrontés depuis un bon nombre d'années déjà (la volonté de réduire les émissions et la pollution date des années 80 avec l'apparition en prelmier lieu du catalyseur). Les moteurs à combustion interne, notamment les moteurs à essence, sont des sources significatives de polluants tels que les hydrocarbures (HC) et le monoxyde de carbone (CO), particulièrement lors du démarrage à froid. Pour contrer ce problème, les constructeurs automobiles utilisent diverses technologies, dont le système d'air secondaire. Cet article explore le fonctionnement et l'utilité d'une pompe d'injection d'air secondaire pour les moteurs de voiture lorsque le moteur est froid.

A ne pas confondre avec la pompe à vide ...

Pourquoi utiliser un système d'air secondaire ?

Lors du démarrage à froid, les émissions de HC et de CO sont particulièrement élevées car le catalyseur n'a pas encore atteint sa température de fonctionnement optimale (300 à 350 °C). En effet, jusqu'à 80% des émissions d'un cycle de conduite peuvent être produites pendant cette phase critique. Le système d'air secondaire intervient pour réduire ces émissions en injectant de l'air supplémentaire dans le flux d'échappement.

Principe de fonctionnement

Le système d'air secondaire fonctionne en injectant de l'air supplémentaire dans le système d'échappement, augmentant ainsi la quantité d'oxygène disponible pour la réaction chimique qui convertit les HC et CO en dioxyde de carbone (CO2) et en eau (H2O). Ce processus aide à réduire les émissions nocives avant que le catalyseur ne devienne pleinement opérationnel. En injectant de l'air supplémentaire (riche en oxygène) dans l'échappement, on fournit l'oxygène nécessaire pour que les hydrocarbures imbrûlés et le monoxyde de carbone puissent subir une postcombustion. Cette postcombustion transforme les HC et CO en dioxyde de carbone (CO2) et en eau (H2O).

Il existe deux types principaux de systèmes d'air secondaire : les systèmes actifs et les systèmes passifs.

Système passif : Ce système utilise les variations de pression dans le système d'échappement pour aspirer l'air supplémentaire. Grâce à la dépression créée par la vitesse de circulation des gaz d'échappement, l'air est aspiré par une soupape de distribution. Ce système est moins complexe mais offre moins de contrôle sur l'injection d'air, car on doit pouvoir injecter de l'air dans d'autres contextes que voiture froide (voir plus bas).
Système actif : Dans ce système, une pompe injecte activement de l'air dans le flux d'échappement. Cette méthode permet un contrôle plus précis de l'injection d'air, assurant ainsi une réduction plus efficace des émissions de HC et de CO. La pompe est généralement désactivée après environ 100 secondes, une fois que le catalyseur a atteint sa température de service.

Composants du système d'air secondaire actif

Le système d'air secondaire actif se compose généralement des éléments suivants :

Pompe Électrique : Elle aspire l'air environnant et l'injecte dans le collecteur de gaz d'échappement.
Relais de Commande : Contrôle l'activation de la pompe.
Soupape de Commande Pneumatique : Commande l'ouverture de la soupape combinée.
Soupape Combinée : Permet l'injection d'air supplémentaire dans le système d'échappement.

Voici la pompe, une sorte de pulseur spécifique

Ici la soupape d'ouverture

Fonctionnement en détail

Pendant que le système est actif, le calculateur moteur met en marche la pompe électrique via le relais de commande. En même temps, la soupape de commande pneumatique (ou électrique, selon les autos) s'ouvre, permettant à la dépression du tube d'aspiration d'agir sur la soupape combinée. Cette dépression ouvre la soupape combinée, permettant à l'air supplémentaire d'être injecté derrière les soupapes d'échappement dans le tuyau d'échappement. Une fois que la régulation lambda devient active, le système d'air secondaire est désactivé pour éviter tout dommage potentiel à la pompe électrique ou la soupape causé par les gaz d'échappement chauds. Car c'est la principale faiblesse du système, à avoir que les gaz remontent parfois (en raison de leur pression importante) dans la soupape et l'encrasse.

Elle peut aussi servir à d'autres fonctions complémentaires :

Le système de recirculation des gaz d'échappement (EGR) est utilisé pour réduire les émissions de NOx en réintroduisant une partie des gaz d'échappement dans les chambres de combustion. En injectant de l'air supplémentaire dans l'échappement, la pompe d'injection d'air secondaire peut aider à maintenir une composition optimale des gaz, améliorant ainsi l'efficacité du système EGR.
La pompe d'injection d'air secondaire peut être utilisée dans le cadre des systèmes de diagnostic embarqué pour tester et surveiller le fonctionnement du catalyseur et des autres composants du système d'échappement. En activant la pompe d'injection d'air secondaire et en mesurant les changements dans les émissions, le système OBD peut vérifier que le catalyseur fonctionne correctement.
En plus de réchauffer le catalyseur, l'air injecté peut aider à réchauffer d'autres composants du système d'échappement, réduisant ainsi les délais d'atteinte des températures optimales pour divers capteurs et systèmes liés à la gestion des émissions.

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