Adsorbeurs
Il arrive que les conditions de fonctionnement d'un moteur ne permettent pas aux catalyseurs conventionnels d'être pleinement opérants. Par exemple, les catalyseurs trois voies sont extrêmement efficaces pour les gaz d'échappement des moteurs à essence, mais il y a trop d'oxygène présent dans les gaz d'échappement diesel pour que leur fonction de réduction des NOx agisse correctement. De même, les catalyseurs ont besoin d'atteindre une température minimum pour être efficace, et bien que les systèmes modernes puissent arriver à cette température 'd'amorçage' en quelques secondes, il peut se produire des émissions jusqu'à son obtention. Les adsorbeurs offrent un moyen de collecter certains polluants, plus particulièrement les NOx ou les HC, pendant que les conditions ne sont pas idéales, de les stocker et ensuite de les traiter quand les conditions le permettent. Les deux principales applications actuelles sont les adsorbeurs de NOx, qui peuvent être utilisés pour traiter les émissions de NOx des moteurs à essence mélange pauvre et des moteurs diesel, et les adsorbeurs d'hydrocarbures, utilisés avec les catalyseurs trois voies conventionnels pour 'réduire' les HC émis lors des démarrages à froid.
Adsorbeurs de NOx (pièges à NOx)
Les adsorbeurs de NOx (pièges à NOx) adsorbent et stockent les NOx qui sont formés lors de la combustion d'un mélange pauvre. L'approche classique consiste à accélérer la conversion du monoxyde d'azote (NO) en dioxyde d'azote (NO2) au moyen d'un catalyseur d'oxydation, de telle manière que NO2 puisse être rapidement fixé sous forme de nitrate sur des oxydes alcalino-terreux. Un bref retour, pendant une seconde ou deux, à un régime stoechiométrique* ou à un mélange riche, suffit pour désorber (relacher) les NOx stockés et créer les conditions permettant à un catalyseur classique trois voies monté en aval de réduire (détruire) les NOx.
*Les conditions stoechiométriques correspondent à un rapport air:carburant chimiquement adapté pour une combustion complète. Dans un mélange pauvre, il y a un excès d'oxygène dans le rapport air:carburant ; dans un mélange riche, c'est l'inverse et il y a un excès de carburant par rapport au ratio air:carburant optimal.
Le système adsorbeur de NOx
Malheureusement, les adsorbeurs de NOx adsorbent également les oxydes de soufre provenant du soufre que contient le carburant. C'est pour cette raison qu'il est nécessaire d'utiliser des carburants à très faible teneur en soufre (le carburant européen 'zéro' soufre contient moins de 10 ppm). Les composés de soufre sont plus difficiles à désorber et par conséquent le système doit subir périodiquement un court cycle de 'désulfuration' automatique.
Systèmes d'adsorption des hydrocarbures
Les systèmes d'adsorption des hydrocarbures incorporent des matières spéciales, comme les zéolites, à l'intérieur du catalyseur ou en amont de celui-ci. Principe : les émissions d'hydrocarbures sont collectées lorsque la température du gaz est trop faible pour un fonctionnement efficace du catalyseur. Les hydrocarbures sont ensuite désorbés à des températures plus élevées lorsque le catalyseur a atteint sa température de fonctionnement et est prêt à recueillir et oxyder (détruire) les hydrocarbures.
