catalyseur 02

Le catalyseur

Les voitures récentes munies d’un système d’échappement « résistant à la
corrosion » vieillissent. Celui-ci a de plus en plus de mal à résister aux assauts
de nos hivers et de nos routes. Les travaux de réparation de systèmes
d’échappements, qui avaient déserté nos ateliers, menacent donc de reprendre
leur place, et c’est une bonne chose, car ce sont des « jobs payantes ». Mais
attention! Le système d’échappement n’est plus l’affaire « low-tech » d’autrefois,
grâce, notamment, au catalyseur au platine, qui fait d’ailleurs l’objet de tant de
vols, ces temps-ci.Désormais, le système d’échappement ne sert pas seulement à évacuer les gaz de la
combustion et à atténuer le bruit de celle-ci. C’est aussi un outil sophistiqué de limitation des
émissions polluantes.
Pour satisfaire aux normes antipollution et aux exigences de la réglementation OBD II (On-Board
Diagnostics) de deuxième génération, les véhicules sont équipés de convertisseurs catalytiques
trifonctionnels (three way catalytic converter – TWC), appelés communément «catalyseur». Ces
objets coûteux, quand vient le temps de les remplacer, réduisent les émissions d’hydrocarbures,
d’oxydes de carbone et d’oxydes d’azote. En principe, le catalyseur dure toute la vie du véhicule,
ce qui en fait l’une des pièces les plus durables et les plus fiables de tout le système
d’échappement.


Le volume des émissions dépend du rapport air/carburant. Sans convertisseur catalytique
trifonctionnel, les gaz toxiques seraient libérés dans l’atmosphère. Le catalyseur se charge de
transformer ces gaz nocifs en d’autres gaz moins nocifs comme le dioxyde de carbone (CO2),
l’eau (H2O) et l’azote (N2).
L’usure normale du véhicule ou les ratés d’allumage peuvent entraîner une diminution de
l’efficacité du convertisseur catalytique trifonctionnel. La fusion de son noyau de céramique peut
réduire le conduit d’échappement et ainsi, augmenter les émissions du véhicule et réduire le
rendement du moteur ainsi que sa maniabilité, tout en augmentant la consommation de
carburant.

Conditions de conflits envers le test de rendement du catalyseur

La surveillance de catalyseur ne fonctionne pas si l’une des conditions suivantes est réalisée :
• surveillance de la recirculation des gaz d’échappement en cours
• essai de richesse d’alimentation en cours
• surveillance d’évaporation en cours
• moins de 60 secondes écoulées depuis le démarrage
• bas niveau de carburant
• basse température de l’air extérieur

Conditions de suspensions au test de rendement du catalyseur

Le gestionnaire de tâches ne mémorise pas de défaut en cours du catalyseur dans les situations
suivantes :
• surveillance de sonde à oxygène, priorité 1
• dispositif de chauffage de sonde à oxygène pré-catalyseur, priorité 1
• surveillance du dispositif de recirculation des gaz d’échappement, priorité 1
• surveillance du dispositif de recyclage des vapeurs de carburant, priorité 1
• surveillance du circuit d’alimentation en carburant, priorité 2
• surveillance de ratés d’allumage, priorité 2

Causes de détérioration du catalyseur

Si le catalyseur a besoin d’être remplacé, l’une des situations suivantes en est probablement la
cause:
• Moteur mal réglé ou pas au point
• Carburant dans le système d’échappement
• Huile ou antigel dans le système d’échappement
• Dommages routiers ou supports brisés
N’oubliez pas que le remplacement du catalyseur n’élimine pas les causes de défaillance. Un
problème qui persiste pourra entraîner à plus ou moins court terme le bris du nouveau catalyseur.*Un «trajet» se définit de la manière suivante: le démarrage du moteur, le réchauffement du
moteur jusqu’à ce que le module de commande du groupe motopropulseur adopte un cycle de
fonctionnement à «boucle fermée» (modifiant la durée d’injection en fonction de la rétroaction de
la sonde à oxygène de pré-catalyseur) et l’arrêt du moteur.
This article is displayed by kind permission of the author, Christian Haentjens, an automotive
engineer and trainer, and author of “Editions Techniques” available as downloads on this site.
This article first appeared in the August 2008 edition of L’automobile, published in Canada.

Conditions d’activation du test de rendement du catalyseur

Les conditions suivantes doivent être réunies pour que le module de commande du groupe

motopropulseur lance la surveillance du catalyseur :
• temps de conduite cumulé
• temps d’activation
• température de l’air extérieur
• pression barométrique
• compteur de réchauffage du catalyseur
• température du liquide de refroidissement
• accumulation des valeurs du capteur de position du papillon
• vitesse du véhicule
• pression absolue de la tubulure d’admission
• régime du moteur
• fonctionnement du moteur en boucle fermée
• niveau de carburant

Conditions d’interruption au test de rendement du catalyseur

La surveillance de catalyseur s’interrompt si l’une des conditions suivantes est détectée :
• codes d’anomalie de ratés d’allumage
• réaction de sonde à oxygène avant
• surveillance de dispositif de chauffage de sonde à oxygène avant
• circuit électrique de sonde à oxygène avant
• pertinence de sonde à oxygène arrière (vérification intermédiaire)
• surveillance de dispositif de chauffage de sonde à oxygène arrière
• circuit électrique de sonde à oxygène arrière
• surveillance du circuit d’alimentation en carburant
• tous défauts de pression absolue de la tubulure d’admission
• tous défauts du capteur de température du liquide de refroidissement
• fonctionnalité du solénoïde du débit de purge des vapeurs de carbrant
• circuit électrique du solénoïde du débit de purge des vapeurs de carbrant
• tous défauts d’autodiagnostic du module de commande du groupe motopropulseur
• tous défauts de capteurs de position de l’arbre à cames et du vilebrequin
• tous défauts électriques d’injection et d’allumage
• capteur de vitesse du véhicule
• contacteur de frein
• température de l’air d’admission

Propriétés chimiques des matériaux du catalyseur

Le convertisseur catalytique trifonctionnel est un élément qui est installé en aval du collecteur

d’échappement pour aider à oxyder (brûler) les carburants (hydrocarbures - HC) non brûlés et le
carburant partiellement brûlé (monoxyde de carbone - CO) résiduels du processus de
combustion.
Pour cela, la température requise (environ 315 °C) et les matériaux précieux contenus dans le
convertisseur catalytique trifonctionnel (platine, palladium, rhodium, alumine ou cérium) doivent
réagir avec les gaz d’échappement pour oxyder (brûler) les HC et le CO; cette oxydation convertit
les gaz polluants en gaz non polluant ou en produits moins polluants, comme le dioxyde de
carbone (C02) et l’eau (H20).
Les convertisseurs catalytiques trifonctionnels réduisent également les oxydes d’azote (NOx) en
les convertissant en gaz moins polluants. À vitesse de croisière à ouverture fixe du papillon, le
module de commande du groupe motopropulseur (powertrain control module — PCM) fait varier
la richesse du mélange entre légèrement riche (environ 15:1) et légèrement pauvre (environ
14:1). De cette manière, le module de commande du groupe motopropulseur s’assure que le
convertisseur peut catalyser efficacement les NOx. Le NOx réagit avec le CO pour former de
l’azote (N2).
Les matériaux d’alumine ou de cérium, qui se trouvent dans le convertisseur catalytique
trifonctionnel lors d’un cycle de combustion à mélange pauvre (décélération avec coupure
d’essence par exemple), peuvent également emmagasiner l’oxygène (O2) et émettre cet
oxygène au besoin pour oxyder les HC et le CO lors d’un cycle de combustion plus riche (forte
accélération par exemple). Dans les véhicules automobiles antérieures, on avait recours à un
apport d’air secondaire à cette fin.