Contrôle des émissions des véhicules

Le contrôle des émissions des véhicules est l’étude de la réduction des émissions produites par les véhicules à moteur , en particulier les moteurs à combustion interne .

Types d’émissions

Il a été démontré que les émissions de nombreux polluants atmosphériques ont divers effets négatifs sur la santé publique et l’ environnement naturel . Les émissions qui sont les principaux polluants préoccupants comprennent :

• Hydrocarbures (HC) – Classe de carburant brûlé ou partiellement brûlé , les Hydrocarbures sont des toxines . Les Hydrocarbures sont un contributeur majeur au smog , qui peut être un problème majeur dans les zones urbaines . Une exposition prolongée aux Hydrocarbures contribue à l’asthme , aux maladies du foie , aux maladies pulmonaires et au cancer . Les réglementations régissant les Hydrocarbures varient selon le type de moteur et la juridiction ; dans certains cas, “non- méthanehydrocarbures” sont réglementés, tandis que dans d’autres cas, les “Hydrocarbures totaux” sont réglementés. La technologie pour une application (pour répondre à une norme d’Hydrocarbures non méthaniques) peut ne pas convenir à une application qui doit respecter une norme d’Hydrocarbures totaux. Méthane n’est pas directement toxique, mais est plus difficile à décomposer dans les conduites d’évent de carburant et une cartouche de charbon de bois est destinée à collecter et à contenir les vapeurs de carburant et à les acheminer vers le réservoir de carburant ou, une fois le moteur démarré et réchauffé, dans le admission d’air à brûler dans le moteur.
• Monoxyde de carbone (CO) – Produit d’une combustion incomplète, le monoxyde de carbone inhalé réduit la capacité du sang à transporter l’oxygène. une surexposition ( intoxication au monoxyde de carbone ) peut être mortelle. (Le monoxyde de carbone se lie de manière persistante à l’hémoglobine, la substance chimique transportant l’oxygène dans les globules rouges, où l’oxygène (O ₂ ) se lierait temporairement. La liaison du CO exclut l’O ₂et réduit également la capacité de l’hémoglobine à libérer de l’oxygène déjà lié, ce qui rend les globules rouges inefficaces. La récupération se fait par la libération lente de CO lié et la production de nouvelle hémoglobine par le corps – un processus de guérison – donc une récupération complète d’un empoisonnement au CO modéré à sévère [mais non mortel] prend des heures ou des jours. Retirer une personne d’une atmosphère empoisonnée au CO à l’air frais arrête la blessure mais ne permet pas un rétablissement rapide, contrairement au cas où une personne est retirée d’une atmosphère asphyxiante [c’est-à-dire une atmosphère déficiente en oxygène]. Les effets toxiques retardés de plusieurs jours sont également fréquents.)
• NO _x – Produit lorsque l’azote de l’air réagit avec l’oxygène à haute température et pression à l’intérieur du moteur. Le NO _x est un précurseur du smog et des pluies acides . NO _x est la somme de NO et NO ₂ . ^[1] Le NO ₂ est extrêmement réactif. La production de NOx est _augmentée lorsqu’un moteur tourne à son point de fonctionnement le plus efficace (c’est-à-dire le plus chaud), de sorte qu’il tend à y avoir un compromis naturel entre l’efficacité et le contrôle des émissions de _NOx . On s’attend à ce qu’elle soit considérablement réduite par l’utilisation de combustibles à émulsion . ^[2]
• Matières particulaires – Suie ou fumée constituées de particules de l’ ordre du micromètre : Les matières particulaires ont des effets négatifs sur la santé, y compris, mais sans s’y limiter , les maladies respiratoires et le cancer . Les particules très fines ont été associées aux maladies cardiovasculaires.
• Oxyde de soufre (SO _x ) – Terme général désignant les oxydes de soufre émis par les véhicules à moteur brûlant du carburant contenant du soufre. La réduction du niveau de soufre dans le carburant réduit le niveau d’ oxyde de soufre émis par le tuyau d’échappement.
• Composés organiques volatils (COV) – Composés organiques qui ont généralement un point d’ébullition inférieur ou égal à 250 °C ; par exemple les chlorofluorocarbures (CFC) et le formaldéhyde . Les composés organiques volatils sont une sous-section des Hydrocarbures qui sont mentionnés séparément en raison de leurs dangers pour la santé publique.

Histoire

Tout au long des années 1950 et 1960, divers gouvernements fédéraux, étatiques et locaux aux États-Unis ont mené des études sur les nombreuses sources de pollution atmosphérique. Ces études ont finalement attribué une part importante de la pollution de l’air à l’automobile et ont conclu que la pollution de l’air n’est pas limitée par les frontières politiques locales. À cette époque, les réglementations minimales de contrôle des émissions qui existaient aux États-Unis étaient promulguées au niveau municipal ou, occasionnellement, au niveau de l’État. Les réglementations locales inefficaces ont été progressivement supplantées par des réglementations étatiques et fédérales plus complètes. En 1967, l’État de Californie a créé le California Air Resources Board et, en 1970, l’Agence fédérale de protection de l’environnement des États-Unis .(EPA) a été créé. Les deux agences, ainsi que d’autres agences d’État, créent et appliquent désormais des réglementations sur les émissions des automobiles aux États-Unis. Des agences et des réglementations similaires ont été simultanément élaborées et mises en œuvre au Canada , en Europe de l’Ouest , en Australie et au Japon .

Le premier effort pour contrôler la pollution des automobiles a été le système PCV (ventilation positive du carter) . Cela attire les vapeurs de carter lourdes en Hydrocarbures non brûlés – un précurseur du Smog photochimique – dans le conduit d’admission du moteur afin qu’elles soient brûlées plutôt que rejetées non brûlées du carter dans l’atmosphère. La ventilation positive du carter a été installée pour la première fois sur une base généralisée par la loi sur toutes les nouvelles voitures modèles de 1961 vendues pour la première fois en Californie. L’année suivante, New York l’ exige. En 1964, la plupart des voitures neuves vendues aux États-Unis en étaient équipées, et le PCV est rapidement devenu un équipement standard sur tous les véhicules dans le monde. ^[3]

Les premières Normes d’émission d’échappement (tuyau d’échappement) légiférées ont été promulguées par l’État de Californie pour l’année modèle 1966 pour les voitures vendues dans cet État, suivies par l’ensemble des États-Unis au cours de l’année modèle 1968. Toujours en 1966, le premier cycle d’essai d’émissions a été promulguée dans l’État de Californie mesurant les émissions d’échappement en PPM (parties par million). Les normes ont été progressivement renforcées d’année en année, comme l’exigeait l’EPA.

À l’année modèle 1974, les Normes d’émission s’étaient resserrées à tel point que les techniques de désaccord utilisées pour les respecter réduisaient considérablement l’efficacité du moteur et augmentaient ainsi la consommation de carburant. Les nouvelles Normes d’émission pour l’année modèle 1975, ainsi que l’augmentation de la consommation de carburant, ont forcé l’invention du convertisseur catalytique pour le post-traitement des gaz d’échappement. Cela n’était pas possible avec l’ essence au plomb existante , car les résidus de plomb contaminaient le Catalyseur au platine. En 1972, General Motors a proposé à l’ American Petroleum Institute l’élimination des carburants au plomb pour les voitures de l’année modèle 1975 et ultérieures. ^{[ citation nécessaire ]}La production et la distribution de carburant sans plomb étaient un défi majeur, mais elles ont été achevées avec succès à temps pour les voitures de l’année modèle 1975. Toutes les voitures modernes sont désormais équipées de convertisseurs catalytiques et l’essence au plomb n’est plus vendue dans les stations-service de la plupart des pays développés. Le carburant de course au plomb est disponible en petites quantités auprès de certains fournisseurs, mais il est légal pour une utilisation hors route uniquement.

Les organismes de réglementation

Les agences chargées de mettre en œuvre les normes d’émissions d’échappement varient d’une juridiction à l’autre, même dans le même pays. Par exemple, aux États-Unis, la responsabilité globale appartient à l’EPA, mais en raison d’exigences particulières de l’État de Californie, les émissions en Californie sont réglementées par l’ Air Resources Board . Au Texas, la Texas Railroad Commission est responsable de la réglementation des émissions des moteurs à combustion riche alimentés au GPL (mais pas des moteurs à combustion riche alimentés à l’essence).

Amérique du Nord

• California Air Resources Board – Californie, États-Unis (la plupart des sources)
• Environnement Canada – Canada (la plupart des sources)
• Environmental Protection Agency – États-Unis (la plupart des sources)
• Texas Railroad Commission – Texas, États-Unis (moteurs alimentés au GPL uniquement)
• Transports Canada – Canada (trains et navires)

Japon

• Ministère du territoire, des infrastructures, des transports et du tourisme / Bureau des transports routiers / Division de la politique environnementale ^[4]

L’Europe 

L’ Union européenne contrôle la réglementation des émissions dans les États membres de l’UE ; cependant, de nombreux États membres ont leurs propres organes gouvernementaux pour appliquer et mettre en œuvre ces réglementations dans leurs pays respectifs. En bref, l’UE forme la politique (en fixant des limites telles que la Norme d’émission européenne ) et les États membres décident de la meilleure façon de la mettre en œuvre dans leur propre pays.

Royaume-Uni

Au Royaume-Uni, les questions concernant la politique environnementale sont ce que l’on appelle des “pouvoirs décentralisés”, ce qui signifie que chacun des pays constitutifs s’en occupe séparément par l’intermédiaire de ses propres organes gouvernementaux mis en place pour traiter les questions environnementales dans son pays respectif :

• Agence de l’environnement – Angleterre et Pays de Galles
• Agence écossaise de protection de l’environnement (SEPA) – Écosse
• Département de l’environnement – Irlande du Nord

Cependant, de nombreuses politiques à l’échelle du Royaume-Uni sont gérées par le ministère de l’Environnement, de l’Alimentation et des Affaires rurales (DEFRA) et elles sont toujours soumises aux réglementations de l’UE.

Les tests d’émissions sur les voitures diesel n’ont pas été effectués pendant les MOT en Irlande du Nord depuis 12 ans, bien qu’ils soient légalement requis. ^[5]

Contrôle des émissions

L’efficacité du moteur a été régulièrement améliorée grâce à une conception améliorée du moteur, un calage de l’allumage et un Allumage électronique plus précis , un dosage du carburant plus précis et une gestion informatisée du moteur .

Les progrès de la technologie des moteurs et des véhicules réduisent continuellement la toxicité des gaz d’échappement sortant du moteur, mais ceux-ci se sont généralement révélés insuffisants pour atteindre les objectifs d’émissions. Par conséquent, les technologies de détoxification des gaz d’échappement sont un élément essentiel du contrôle des émissions.

Injection d’air

L’injection d’air secondaire est l’un des premiers systèmes de contrôle des émissions d’échappement développés. À l’origine, ce système était utilisé pour injecter de l’air dans les orifices d’échappement du moteur afin de fournir de l’oxygène afin que les Hydrocarbures non brûlés et partiellement brûlés dans l’échappement finissent de brûler. L’injection d’air est maintenant utilisée pour soutenir la réaction d’oxydation du convertisseur catalytique et pour réduire les émissions lorsqu’un moteur est démarré à froid. Après un démarrage à froid, un moteur a besoin d’un mélange air-carburant plus riche que ce dont il a besoin à température de fonctionnement , et le pot catalytiquene fonctionne pas efficacement tant qu’il n’a pas atteint sa propre température de fonctionnement. L’air injecté en amont du convertisseur favorise la combustion dans le tuyau d’échappement, ce qui accélère le réchauffement du Catalyseur et réduit la quantité d’Hydrocarbures non brûlés émis par le tuyau d’échappement.

Recirculation des gaz d’échappement

Aux États-Unis et au Canada, de nombreux moteurs de 1973 et de véhicules plus récents (1972 et plus récents en Californie) ont un système qui achemine une quantité dosée d’échappement dans le conduit d’admission dans des conditions de fonctionnement particulières. L’échappement ne brûle pas et ne favorise pas la combustion, il dilue donc la charge air/carburant pour réduire les températures maximales de la chambre de combustion. Ceci, à son tour, réduit la formation _de NOx .

Convertisseur catalytique

Le convertisseur catalytique est un dispositif placé dans le tuyau d’échappement, qui convertit les Hydrocarbures, le monoxyde de carbone et les NOx _en gaz moins nocifs en utilisant une combinaison de platine, de palladium et de rhodium comme catalyseurs . ^[6]

Il existe deux types de convertisseur catalytique, un convertisseur à deux voies et un convertisseur à trois voies. Les convertisseurs à deux voies étaient courants jusqu’aux années 1980, lorsque les convertisseurs à trois voies les ont remplacés sur la plupart des moteurs automobiles. Voir l’ article sur le convertisseur catalytique pour plus de détails.

Contrôle des émissions par évaporation

Bidon de stockage des vapeurs d’essence pour Peugeot 205 .

Les émissions par évaporation sont le résultat des vapeurs d’essence qui s’échappent du circuit d’alimentation du véhicule. Depuis 1971, tous les véhicules américains ont des systèmes de carburant entièrement scellés qui ne s’évacuent pas directement dans l’atmosphère; des mandats pour des systèmes de ce type sont apparus simultanément dans d’autres juridictions. Dans un système typique, les vapeurs du réservoir de carburant et de l’évent de la cuve du carburateur (sur les véhicules à carburateur) sont acheminées vers des cartouches contenant du charbon actif . Les vapeurs sont adsorbées à l’intérieur de la cartouche et, pendant certains modes de fonctionnement du moteur, de l’air frais est aspiré à travers la cartouche, attirant la vapeur dans le moteur, où elle brûle.

Test d’émission par télédétection

Certains États américains utilisent également une technologie qui utilise la lumière infrarouge et ultraviolette pour détecter les émissions lorsque les véhicules passent sur les routes publiques, éliminant ainsi la nécessité pour les propriétaires de se rendre dans un centre de test. La détection de flash de lumière invisible des gaz d’échappement est couramment utilisée dans les zones métropolitaines, ^[7] et devient plus largement connue en Europe. ^[8]

Utilisation des données d’essai d’émissions

Les résultats des tests d’émissions de véhicules individuels sont dans de nombreux cas compilés pour évaluer les performances en matière d’émissions de différentes catégories de véhicules, l’efficacité du programme d’essais et de diverses autres réglementations liées aux émissions (telles que les modifications des formulations de carburant) et pour modéliser les effets de émissions automobiles sur la santé publique et l’environnement.

Véhicules à carburant alternatif

Les émissions de gaz d’échappement peuvent être réduites en utilisant une propulsion de véhicule propre. Les modes les plus populaires incluent les véhicules hybrides et électriques . En décembre 2020 ^{[mettre à jour]}, la Chine possédait le plus grand stock au monde de voitures particulières électriques rechargeables légales sur autoroute avec 4,5 millions d’unités, ce qui représente 42% du stock mondial de voitures rechargeables. ^{[9] [10]}

Voir également

• AP 42 Compilation des facteurs d’émission de polluants atmosphériques
• Normes d’émission
• Économie à faibles émissions de carbone
• Émissions des véhicules à moteur
• Diagnostic embarqué#OBD-I
• Récupération des vapeurs de ravitaillement à bord
• Drive Clean de l’Ontario
• Système portatif de mesure des émissions
• Modélisation de la dispersion atmosphérique de la chaussée
• Normes d’émission des États-Unis
• Normes d’émission européennes
• Inspection de véhicule
• Abandon progressif des véhicules à carburant fossile

Références

1. ^ “Note de l’EPA sur le NO ₂ et la santé” . Archivé de l’original le 2015-09-30 . Récupéré le 21/09/2015 .
2. ^ Jhalani, Amit; Sharma, Dilip ; Soni, Shyamlal (2021). “Évaluation de faisabilité d’un carburant diesel émulsionné d’urine de vache nouvellement préparé pour l’application de moteur CI”. Carburant . 288 : 119713. doi : 10.1016/j.fuel.2020.119713 . S2CID 229400709 .
3. ^ Rosen (Ed.), Erwin M. (1975). Le manuel de dépannage et de réparation automobile Peterson . Grosset & Dunlap, Inc.ISBN 978-0-448-11946-5.
4. ^ Hiroshi Morimoto (novembre 2019). “Aperçu de la politique environnementale des véhicules du MLIT” (pdf) . Conseil international des transports propres . Récupéré le 4 décembre 2021 .
5. ^ “Test diesel MOT non effectué dans NI pendant 12 ans” . Nouvelles de la BBC en Irlande du Nord . 26 septembre 2018. Archivé de l’original le 25 septembre 2018 . Récupéré le 26 septembre 2018 .
6. ^ Lathia, Rutvik; Dadhaniya, Sujal (2019-01-20). “Normes politiques et moyens proposés pour atteindre les objectifs du programme indien d’émissions de véhicules” . Journal de la production plus propre . 208 : 1339–1346. doi : 10.1016/j.jclepro.2018.10.202 . ISSN 0959-6526 . Archivé de l’original le 2021-10-06 . Récupéré le 06/05/2020 .
7. ^ “Télédétection infrarouge des émissions de véhicules à moteur sur route dans l’État de Washington” (PDF) . Archivé (PDF) de l’original le 2010-12-31 . Récupéré le 23/03/2009 . (239 Ko)
8. ^ “Abgasmessungen RSD (Mesure des polluants par télédétection à Zurich/Suisse) par l’Office cantonal pour la protection de l’environnement “awel” au moyen d’équipements fournis par Opus Inspection / etest” . www.awel.zh.ch . Archivé de l’original le 2016-03-04 . Récupéré le 23/02/2016 .
9. ^ Agence internationale de l’énergie (AIE), Clean Energy Ministerial, and Electric Vehicles Initiative (EVI) (juin 2020). “Global EV Outlook 2020 : Entrez dans la décennie de la propulsion électrique ?” . Publications de l’IEA . Récupéré le 10/01/2021 . {{cite web}}: Maint CS1 : noms multiples : liste des auteurs ( lien ) Voir annexe statistique, pages 247 à 252 (voir tableaux A.1 et A.12).
10. ^ Association chinoise des constructeurs automobiles (CAAM) (2021-01-14). « Ventes de véhicules à énergies nouvelles en décembre 2020 » . CAAM . Récupéré le 08/02/2021 . Les ventes de NEV en Chine ont totalisé 1,637 million en 2020, dont 1,246 million de voitures particulières et 121 000 véhicules utilitaires.

Liens externes

• Association des fabricants de dispositifs de contrôle des émissions (MECA)
• Centre d’information sur le diesel
• Association pour le contrôle des émissions par Catalyseur (AECC)
• Systèmes de contrôle des émissions sur FamilyCar.com
• National Vehicle and Fuel Emissions Laboratory de l’ Environmental Protection Agency des États-Unis
• Émissions et essais des véhicules