Les substances dans les gaz d’échappement pouvant constituer les polluants atmosphériques

Télécharger le fichier pdf d’un mémoire de fin d’études

Les substances dans les gaz d’échappement pouvant engendrer les polluants atmosphériques :

Les composés carbonés

Gaz à base de carbone, donc essentiellement des anh ydrides carboniques (gaz carboniques CO2) et monoxyde de carbone (oxyde de carbone CO)
Le monoxyde de carbone (CO) est un gaz incolore de densité voisine à celle de l’air, non détectable par l’odeur, très toxique. Il naît dans des conditions de combustions très riches. Au-delà de 0.01% (en volume), les maux de tête surviennent. Un taux de 0.1 % de CO provoque la mort. Sa durée de vie est courte mais une fois transformée, le CO contribue à l’augmentation des niveaux d’ozone et de méthane, articipant ainsi à la formation du smog photochimique c’est-à-dire un mélange de brouillard et de fumée, il se combine aussi avec l’hémoglobine saturant celle-ci et empêchant l’oxygénation du sang.
Le dioxyde de carbone (CO2) est un produit final normal de combustion de tout combustible carboné, l’augmentation de sa teneur dans l’atmosphère risque d’altérer le cycle de carbone et de modifier le climat par « l’effet de serre ». Chaque kilo de carburant brûlé se décompose en trois kilos de CO, soit une vingtaine de kilos pour chaque centaine de kilomètres qu’une voiture moyenne parcourt.

Les composés azotés

Le monoxyde et le dioxyde d’azote (NO et NO2) sont la plupart du temps étudiés. La combustion elle-même ne produit que dumonoxyde d’azote NO, mais celui-ci peut-être oxydé en dioxyde d’azote NOlors de son refroidissement. La dénomination NOx désigne un mélange de NO et de NO, dans des proportions qui sont environ de 90%-10%.
Cependant, le NO peut également s’oxyder en NO dans l’environnement, NO susceptible de réagir ensuite avec des hydrocarbures non brûlés (notamment l’éthylène et le butane) pour former un brouillard (le fameux smog, dont l’ozone O3 est un des principaux constituants) sous l’action des ultraviolets.
Les émissions directes d’acide nitrique reste négligeables aprèsles mesures dans les échappements diesel.
Le protoxyde d’azote N 2O est un gaz comptabilisé à part les NOx car il a une stabilité beaucoup plus grande c’est-à-dire sa durée de vie est d’environ 125 ans. Le N 2O est également engendré dans la combustion à partir de ’azotel inclus dans le combustible.
L’ ammoniac : l’automobile n’émet normalement pas d’ammoniac, sauf en cas de déréglage des systèmes catalytiques de réductionde NOx.

Les composés carboxyles

Ce sont par définition, les composés contenant le roupementg carboxyle au sein de leur molécule c’est-à-dire les aldéhydes etles atomes.
Par contre, les aldéhydes sont des produits de combustion incomplète des composés carbonés du gazole.

Les composés soufrés

Le dioxyde de soufre SO2 est le principal composé soufré émis dans l’atmosphère. Le SO2 se forme par la combustion des composés soufrés résiduels contenus dans les carburants.
Les moteurs diesel émettent relativement peu de sulfate qui ne représente que de 1 à 3% des émissions correspondant au soufre.

Conséquences possible sur l’environnement :

L’effet de serre

L’ effet de serre est le réchauffement progressif de l’atmosphère terrestre dû essentiellement aux émissions de CO et de chlorofluorocarbone (CFC). L’accroissement des gaz réfléchissant le rayonnement infrarouge de la Terre peut bouleverser l’équilibre thermique du globe. L’effet de serre engendre la hausse de température, le relèvement de la mer, la modification climatique et l’apparition plus fréquente de cancers de la peau. La nuit la teneur en CO devient nulle.

Problèmes de l’ozone

Le maintien de la couche d’ozone stratosphérique, créée par dissociation photochimique de l’oxygène, dépend de l’équilibre ntre les réactions de formation et de destruction catalysée par les gaz traces azotées, hloréesc ou hydrogénées.
Sans la couche filtre qui est le rayonnement ultra violet, il y a multiplication des cancers cutanés et des mutations biologiques, l’action du rayonnement sur les molécules d’ADN peut entraîner des mutations virales et l’apparition de maladies nouvelles dépourvues encore des moyens thérapeutiques. Il provoquerait en outre des modifications sur les populations bactériennes des sols ; avec les conséquences prévisibles sur la végétation et par contre coup sur le climat.

Les pluies acides

Ils se caractérisent par une diminution du pH despluies avec des conséquences néfastes pour la faune et la flore. Les polluants résultent d’interaction entre produits oxydants d’acides. Les pluies acides sont responsables de l’ acidification des lacs, des cours d’eau et le dépérissement des forêts.
Les polluants responsables des pluies acides sont vraisemblablement des oxydes d’azote NO qui n’exercent toutefois leur action novice qu’en présence de SO. La transformation du SO2 et des NOx en sulfates et nitrates donnent les acides sulfuriques et nitriques par les nuages.

Conséquences sur la santé

Les effets de la pollution de l’air due au transport qui menacent la santé des habitants des villes, commencent à être connus :
Problèmes respiratoires qui frappent en particulier les enfants et les personnes fragiles, Irritation des yeux et des bronches.
Emphysème pulmonaire : il s’agit d’une destruction des parois des alvéoles résultant du gonflement anormal des bronchioles et réduisant le débit des échanges air – sang et, par là, l’intensité de l’oxygénation.
Pneumoconioses et fibrose pulmonaire : les particules « inertes » de l’air peuvent, en fonction de leur taille, pénétrer plus ou moins profondément dans l’arbre pulmonaire.
L’asthme : se caractérise par des crises d’essoufflement. Développement des cancers

Exemple d’effet des différents polluants

La toxicité à court terme illustrée par le cas du CO (mesurés à 1,5m au dessus du sol).

La toxicité du CO est relativement bien connue : mortel au-delà de 1000ppm, il agit à des hauteurs beaucoup plus basses, par so n affinité pour l’hémoglobine réduit l’alimentation en oxygène. Le monoxyde de carbone peut aussi représenter une toxicité à long terme. L’intoxication chronique se traduit par des symptômes non spécifiques comme le maux de tête, vertige, nausée quand le CO bloque 20% del’hémoglobine et même à des pertes de conscience dangereuses pour les conducteurs, quand ce taux atteint 50%, la mort survenant pour 70%.

Effets des oxydes d’azote (NO x)

Le monoxyde d’azote NO est peu toxique. Combiné à l’eau, les oxydes d’azote deviennent de l’acide nitrique. L’effet ess entiel du NO tient à son rôle de précurseur du NO2, le dioxyde d’azote est peu soluble et peut pénétrer profondément dans le système pulmonaire. Il agit au niveau des alvéoles pulmonaires et amène des altérations de leur structure, il stimule leur activité à faible dose, puis affaiblit les défenses de l’organisme. Les symptômes de l’action toxique de NO 2 sont l’insomnie, la toux, la respiration haletante et une altération des muqueuses. Il provoque une paralysieen se combinant à l’hémoglobine, le NO2 est un gaz toxique brun rouge, dégageant une forte odeur piquante. Il détruit les tissus pulmonaires.

Effet de l’ozone

Toutefois, sa plus faible stabilité et sa grandesolubilité limitent la profondeur de sa pénétration. Le corps humain réagit par un trécissement des voies respiratoires dès que la concentration de O3 dépasse 0,1ppm. Il se produit directement dans le milieu urbaine par l’action du rayonnement ultraviolet solaire sur les NOx et composés organiques volatiles ; très nocif pour le système respiratoire.

Exposants mécaniques

Puissance mécanique :
On appelle puissance mécanique, le reste de la puissance indiquée recueillie sur le piston à la suite des pertes mécaniques engendréespar :
· Le frottement au niveau des organes mobiles.
· L’entraînement des organes auxiliaires. PM = Pi × (1 - M ) III-6 AN : PM 13,25kW.

Relation entre le rendement thermique ηth et le coefficient d’absorption K

La fumée d’échappement est caractérisée par ses ractéristiquesca d’obscurcissement (opacité). Une mesure applicable à la densité de lafumée est par conséquent le cœfficient d’absorption d’une partie des gaz d’échappement. Il a été observé que l’opacité du gaz d’échappement qui est reconnue comme acceptable diminue avec l’augmentation du flux des gaz.
En pratique, la corrélation entre obscurcissement de la lumière et la concentration de suie ne peut pas être déterminée avec suffisammentde précision pour les organes interchangeables aussi pour cette norme, l’opacité des gaz d’échappement est définie et mesurée directement par des «opacimètres ».

Table des matières

Chapitre I : Généralités sur les Moteurs Diesel 
I.1 Définition
I.2 Principe de fonctionnement
I.3 Caractéristique du gazole
I.4 Avantages et inconvénients du moteur diesl
I.4.1 Avantages
I.4.2 Inconvénients
Chapitre II : Pollution de l’atmosphère par les gaz d’échappement du Diesel 
II.1 Lois sur les émissions de fumée relative aux gaz d’échappement à Madagascar
II.2 L‘ atmosphère et ses composants
II.3 Les substances dans les gaz d’échappement pouvant constituer les polluants atmosphériques
II.3.1 Les composés carbonés
II.3.2 Les composés azotés
II.3.3 Les composés carboxyles
II.3.4 Les composés soufrés
II.4 Conséquences possible sur l’environnement
II.4.1 l’effet de serre
II.4.2 Problème de l’ozone
II.4.3 Les pluies acides
II.4.4 Conséquences sur la santé
II.4.5 Exemple d’effet des différents polluants
Chapitre III : Caractéristiques du moteur type 
III.1 Calcul des paramètres thermodynamiques du moteur
III.2 Exposants caractéristiques
III.2.1 Exposants indiqués
III.2.2 Exposants mécanique
III.2.3 Exposants effectifs
III.3 Courbes caractéristiques
III.3.1 Courbe de puissance
III.3.2 Courbe couple
III.3.3 Courbe consommation
Chapitre IV: Calcul du rendement thermique en fonction du coefficient d’absorption « k » 
IV.1 Calcul du flux nominal des gaz « G »
I.V.2 Valeurs limites applicables lors de l’essai en régime stabilisé à pleine charge
IV.3 Valeur limite de k correspondant aux valeurs extrémales de G
IV.4 Calcul du rendement thermique en fonction de K
IV.5 Courbe de variation de K en fonction de hth
IV.5 Courbe de variation de K en fonction de la consommation effective Cse
CONCLUSION 
BIBLIOGRAPHIE

Télécharger le rapport complet