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Le filtre à particules pour les voiture Diesel

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Le filtre à particules

Cet équipement aujourd’hui généralisé, donne aux moteurs Diesel un avantage écologique en supprimant totalement une pollution dangereuse pour la santé.

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C’est un système qui élimine une pollution typique du moteur Diesel, et fort dangereuse pour la santé humaine et animale : les particules submicroniques.

  • Ces particules, expulsées par les gaz d’échappement peuvent être transportées relativement loin par le vent. Ce sont des microsphérules de carbone – d’un diamètre moyen de 0,09 micron – sur lesquelles sont adsorbés (collés) des résidus d’hydrocarbures et d’huile.
  • Leur extrême finesse leur permet de pénétrer au plus profond du système respiratoire, voire de passer dans le sang.

 

Cette propriété ne fait que compliquer la conception d’un dispositif de filtrage efficace, fiable et de taille suffisamment réduite pour pouvoir être implanté dans le système d’épuration de l’échappement d’une automobile. Pour les poids lourds, où cette sujétion est moins critique, des filtres à particules ont été développés dès les années 1980.

 


Des Diesels plus propres

Depuis que l’on a compris la nécessité de réduire très substantiellement les émissions de gaz à effet de serre – et spécialement du CO2 – le moteur Diesel a pris un avantage décisif sur tous les autres moteurs à combustion interne alimentés par hydrocarbures, du fait de son principe même : température de combustion et taux de compression élevés signifient rendement plus élevé (conformément aux lois de Carnot), donc moins de CO2 par kW de puissance et par heure de travail.

 

La technologie d’injection directe haute pression (HDI) a encore accru cet intérêt du Diesel sur les moteurs à essence à allumage commandé. Mais cet avantage a été longtemps compromis par le niveau élevé de deux types de polluants émis par les Diesel : les oxydes d’azote (NOx), du fait de la température de combustion élevée, et les microparticules decarbone, à cause de la nature du gazole.

 

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Réduire les NOx

 

Diverses techniques, désormais bien éprouvées, permettent de réduire les NOx dans le système d’échappement. En revanche, l’élimination complète des particules a défié l’imagination des motoristes pendant des décennies ; au point que, pendant longtemps, la fumée noirâtre à l’échappement fut admise comme signe distinctif du Diesel.

 

Il serait injuste de prétendre que les motoristes n’avaient rien fait pour diminuer les rejets nocifs des moteurs Diesel. Le groupe PSA, leader du marché des Diesel rapides pour l’automobile, a activement travaillé à éliminer les inconvénients de cette motorisation, pour rendre ses avantages encore plus décisifs.

 

Déjà, au cours des deux dernières décennies du XXe siècle, les émissions de particules des moteurs Diesel équipant les Citroën et Peugeot ont été divisées par quatre. La technologie HDI, lancée en 1998, réduit de 20 % les émissions de gaz à effet de serre et de 60 % celle des particules.

 


Des Diesel plus “verts”

La solution vint au terme de 18 mois de recherches et d’un investissement de 61 millions d’euros, et avec la coopération de Bosch pour l’électronique de contrôle et de régulation, de Rhodia pour la formulation d’un additif (Eolys®) et de la firme japonaise Ibiden pour les filtres, la maîtrise d’œuvre industrielle étant confiée à Faurecia. Utilisant une technologie couverte par quinze brevets internationaux, le système FAP (Filtre À Particules) fut appliqué pour la première fois en l’an 2000 sur un nouveau moteur turbo-Diesel de 2,2 litres.

 

Le filtre proprement dit, monté derrière un précatalyseur, est une structure poreuse en carbure de silicium qui retient les particules véhiculées dans les gaz d’échappement. Cette accumulation de microparticules (mesurant entre 0,1 et 1 micron) est brûlée tous les 400 à 500 km selon le niveau de colmatage. Si le principe était acquis depuis longtemps, il restait à trouver le moyen d’effectuer ce “brûlage” automatiquement et sans que le conducteur ressente la moindre altération des performances de son véhicule.

 

La solution vint par la mise au point d’un logiciel spécifique, chargé dans le calculateur du système d’injection HDI. Il pilote la phase de régénération du filtre en déclenchant des injections multiples de carburant qui portent les gaz d’échappement à 450 °C en sortie du moteur (au lieu de 150 °C en circulation urbaine normale). Mais la température nécessaire pour brûler complètement les particules se situant à 550 °C, on injecte dans le gazole un additif à base de cérine, pour abaisser cette température à 450 °C.

 

Depuis 2004, le système FAP a déjà bénéficié d’une amélioration, qui augmente considérablement le kilométrage parcouru avant un nettoyage du filtre et un nouveau plein d’additif (effectué par un concessionnaire de la marque).



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Voir aussi :
Entretien du moteur Diesel d’une voiture
Le filtre à particules pour les voiture Diesel
Préparer une voiture d’occasion pour mieux la vendre


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