Modélisation du pot catalytique trois voies des automobiles à essence : description détaillé des processus physiques et chimiques : aspects mathématiques et numériques

Three-way catalytic converter modelling : physical and chemical description - mathematical and numerical aspects

• Auteur / Autrice : Cécile Dubien
• Direction : Daniel Schweich
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Daniel Schweich

Mots clés

Mots clés contrôlés

Déchets -- Élimination

Automobiles -- Moteurs -- Échappement

Modèles mathématiques

Automobiles -- Convertisseurs catalytiques

Résumé

L'evaluation des performances des pots catalytiques trois voies requiert une experimentation intensive au laboratoire et sur banc moteur. La modelisation peut avantageusement reduire cette experimentation. Notre travail a consiste a cerner et a lever les limites d'un modele existant. Nous avons montre qu'une technique numerique appropriee etait primordiale pour la fiabilite des resultats simules. A partir de considerations physiques, nous avons remplace la methode de resolution a pas de temps d'integration constant du code de base par une methode a pas variable. Cette derniere permet de gagner en stabilite et precision sans rallonger la duree de calcul. La principale difficulte rencontree dans la modelisation du pot catalytique resulte de la complexite du systeme reactionnel et des expressions de vitesse pour les multiples formulations de catalyseurs. La majorite des modeles utilisent les expressions empiriques proposees par voltz et coll. En 1973 et subramanian et varma en 1984, relatives respectivement a l'oxydation de co, de c#3h#6 et de h#2 et a la reduction simultanee de no. A ces reactions, nous avons rajoute l'oxydation d'un hydrocarbure difficile a oxyder, ch#4, l'effet d'inhibition par c#2h#2 et les reactions de vapo-reformage. Les parametres cinetiques ont ete estimes grace a une methodologie basee sur l'interpretation des courbes de light-off. Meme si ce nouveau modele est empirique, il permet de rendre compte de l'influence de la composition des hydrocarbures imbrules sur les performances du pot par comparaison avec des experiences sur banc moteur. Bien que le phenomene de stockage-restitution d'oxygene par le catalyseur ait ete largement etudie, la majorite des modeles publies l'ignorent. En utilisant les resultats d'experiences realisees sur un appareil temporal analysis of products (tap), nous avons modelise ce phenomene et montre par la simulation son effet benefique sur l'efficacite du pot.