Moteurs : une nouvelle norme anti-émissions en perspective

Raphaël Lecocq

L’Union européenne a lancé le chantier de la norme Stage V. Les Etats-Unis restent positionnés sur Tier 4
John Deere

La norme Stage V succédera à Stage IV à partir de 2019. John Deere considère le saut technologique à sa portée moyennant la densification de puissance et le renforcement des technologies de post-traitement aujourd’hui à l’œuvre.

A peine entrée en vigueur, la norme Stage IV, dénomination européenne de l’américaine Final Tier 4, laissera place à compter de 2019 à la norme Stage V. Seront concernés en 2019 les moteurs de 50 ch à 76 ch et de 176 ch à 761 ch. En 2020, la norme Stage V s’appliquera aux moteurs de 76 ch à 176 ch. La norme Stage V ne change rien en ce qui concerne les rejets de monoxydes d’azote (NOx), qui devront rester en-deçà du seuil de  400 mg/ kWh, en vigueur pour Stage IV. L’exigence sera par contre plus forte en ce qui concerne les particules, dont le seuil à ne pas dépasser sera de 15 mg/kWh contre 25 mg/kWh en Stage IV. S’agissant des particules, la norme Stage V ajoute à la contrainte de masse une nouvelle contrainte d’ordre numérique. Il ne faudra pas dépasser le nombre de 1 million de millions de particules de plus de 23 manomètres par kWh. Ces normes s’appliquant aux véhicules non routiers s’alignent sur les normes Euro 6 d’ores et déjà en vigueur sur les véhicules routiers. A noter qu’aux Etats-Unis, l’Agence américaine de protection de l’environnement (EPA) s’en tient à la norme Tier 4 (Stage IV).

Matthieu Turbé-Dion, directeur du bureau d’études européen de John Deere Power Systems : « Pour respecter la norme Stage V, nous allons agir sur trois leviers que sont la densité de puissance, les systèmes de post-traitement et les technologies turbo »

Les solutions technologiques

Au sein du bureau d’études jouxtant l’usine de moteurs de Saran (45), John Deere s’est mis en ordre de marche pour être en phase avec le calendrier et les objectifs fixés par l’Union européenne. « Nous allons agir sur trois leviers que sont la densité de puissance, les systèmes de post-traitement et les technologies turbo », explique Matthieu Turbé-Dion, directeur du bureau d’études européen de John Deere Power Systems. « La densification de puissance consiste à augmenter la pression d’injection ou à recourir à la multi-injection. C’est ainsi que l’on est parvenu à générer la même puissance dans un 4 cylindres que dans un 6 cylindres, avec au passage une réduction de la consommation et donc des émissions. S’agissant des systèmes de post-traitement, nous avons un potentiel d’amélioration des systèmes existants que sont le catalyseur d’oxydation et le filtre à particules, avec en prime une réduction de leur encombrement et de leur coût. On peut aussi imaginer une combinaison des fonctions SCR et filtre à particules sur un même substrat, avec les mêmes bénéfices que cités précédemment. Ces développement pourraient se faire au détriment de la technologie Egr, technologiquement délicate et encombrante. Enfin du côté des turbos, des pistes se dessinent avec le développement de technologies turbo en partie électrifiées (e-wastegate) permettant de moduler la performance du turbo. Des turbos tout électriques permettent d’améliorer les performances à bas régime ou d’optimiser la combustion ».

Le bureau d’études de l’usine de Saran (45) est chargé de la mise aux normes Stage V à l’horizon 2019-2020

Transition moins souple, prix identique

Outre la réduction de masse des particules et l’introduction de leur comptage, la norme Stage V inaugure par ailleurs une nouvelle obligation, consistant à contrôler les émissions des machines en cours de travail et plus seulement à poste fixe au banc d’essai. L’objectif est de commencer à constituer une base de données d’émissions au cours des cycles représentatifs de l’usage des machines, le tout devant aboutir à une ultime norme Stage VI à l’horizon 2025. John Deere a commencé à expérimenter des systèmes de contrôle embarqués, que compliquent les phénomènes vibratoires. Dernière contrainte de la norme Stage V : il sera impossible de continuer à produire des anciens moteurs quand la norme deviendra effective tandis que les moteurs fabriqués en avance devront être commercialisés l’année suivant l’effectivité de la norme. Quel sera l’impact de la norme Stage V sur le prix des moteurs ? « On espère qu’il n’y aura pas d’augmentation », répond  Matthieu Turbé-Dion. « L’optimisation des systèmes de post-traitement, au niveau des matériaux, de l’encombrement et de l’intégration dans les moteurs, est potentiellement porteuse d’économies ».

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