7 Octobre 2012
Le filtre à particules, dont sont équipés tous les moteurs diesel depuis 2011, est une petite usine à gaz qui cause beaucoup de soucis à certains usagers.
Rappelons que son rôle est de débarrasser les gaz d’échappement des particules de suie générées par les moteurs Diesel afin de respecter la norme Euro 5 qui fixe des limites aux émissions polluantes des moteurs thermiques.
Le principe de fonctionnement est extrêmement simple, c’est celui de l’aspirateur de la ménagère: on fait passer les gaz à travers un filtre, et on vide le sac de temps en temps.
Sauf que la mise en œuvre est un peu plus compliquée.
Le « sac » qui retient les particules de suie est ici constitué par une membrane poreuse en mousse de carbure de Silicium, matériau adéquat pour sa porosité, son élasticité, sa bonne tenue aux hautes températures (jusqu’à 1300 °C), son aptitude à se laisser extruder en modules nid d’abeilles qui offrent une très grande surface pour un minimum de volume. Cette structure est enfermée dans un pot , les gaz entrent d’un côté et sortent par l’autre.
Ce système arrête 95 à 99% des particules supérieures à quelques centaines de nanomètres. C’est suffisant pour satisfaire la norme Euro 5, mais cela laisse passer la majorité des nanoparticules.
Rappelons que ces nanoparticules, particulièrement nombreuses dans la gamme des 100 nanomètres, sont aussi les plus nocives pour la santé. Elles seront règlementées par la prochaine norme Euro 6, qui doit entrer en vigueur en 2015, et imposera une limite définie non plus en poids mais en nombre par unité de volume.
Les constructeurs travaillent bien sûr sur les FAP pour les rendre conformes à Euro 6, au prix d’une complexité encore plus grande, et donc d’un prix plus élevé.
Dans les filtres à particules actuels, la suie accumulée dans le pot filtrant obstrue les pores de la membrane et bouche le filtre. Il est donc impératif d’évacuer périodiquement cette suie sous peine de dégrader gravement le fonctionnement du moteur, de détruire le FAP, et éventuellement le turbo compresseur.
Pour évacuer cette suie, il n’y a qu’un seul moyen, la brûler à l’intérieur du filtre.
Cette opération s’appelle la régénération du FAP.
Sur les poids lourds ( Camions, Bus ) on monte un système à régénération continue, qui élimine les suies par un procédé complexe et onéreux.
Sur les véhicules légers, le procédé est, lui aussi, léger. Pour des raisons de coûts on installe une régénération « à la demande ».
Le calculateur de bord mesure en continu la différence de pression entre l’entrée du filtre et la sortie. Lorsque le filtre commence à se boucher, la différence de pression augmente et le calculateur sait qu’il doit enclencher rapidement une procédure de régénération.
Pour cela il faut enflammer les suies, ensuite la combustion se poursuit d’elle-même grâce à un excès d’oxygène présent dans les gaz d’échappement, et au flux de gaz dans le pot.
Mais les suies ne s’enflamment qu’à partir de 500 °C.
Or, dans une ligne d’échappement normalement constituée, il n’y a pas 500 °C. Il faut donc, d’une manière ou d’une autre, créer un point chaud pour amorcer la combustion.
Pour cela on utilise un artifice pour d’une part élever momentanément la température à l’entrée du FAP, et d’autre part abaisser le point d’allumage des suies. On trouve généralement une séquence de post injection faisant office de brûleur, et on couple le FAP avec un catalyseur d’oxydation qui permet de gagner encore en température.
Ce procédé assez scabreux fonctionne de manière satisfaisante dans les conditions normales. La régénération se déclenche automatiquement tous les 500 à 800 km selon les conditions de circulation.
Par conditions normales, on entend lorsque le moteur a atteint sa température de fonctionnement et lorsque le régime d’utilisation est suffisamment élevé pour obtenir une température correcte de la ligne d’échappement.
Par contre, si le véhicules Diesel est utilisé en circulation urbaine, les conditions « normales » ne sont jamais réunies.
Les trajets courts, les ralentissements fréquents, la vitesse réduite, les nombreux changements de régime moteur, sont très préjudiciables à un fonctionnement correct et il faut s’attendre à des problèmes du côté du filtre à particules, dont la régénération se fait mal.
Une régénération non satisfaisante conduit à une obstruction définitive du filtre nécessitant son remplacement, la régénération forcée en atelier n’étant pas toujours possible.
Cette génération de véhicules nécessite une attention particulière pour l’entretien et les conditions d’utilisation. L’usager doit impérativement effectuer à intervalles réguliers un trajet sur autoroute à allure soutenue pour « apurer » les cycles de régénération.
Ce problème technique conduit à un paradoxe:
Le filtre à particules, qui devait permettre aux véhicules Diesel de rouler en ville sans polluer, leur en interdit l’accès sous peine de risques de déboires mécaniques.
Qui veut faire l’ange fait la bête…
Notons que le FAP sera probablement nécessaire également sur les véhicules à essence pour satisfaire la norme Euro 6.
Un tapis rouge pour le véhicule électrique.
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