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Le filtre à particules (FAP)

Le filtre à particules (FAP)

Performant, dégageant moins de CO2 (gaz à effet de serre), le Diesel présente toutefois un inconvénient : les émissions de particules. Renault a trouvé la parade avec un nouveau filtre à particules à la longévité accrue…


Affichant une consommation inférieure d’environ 20% à celle des moteurs essence, les moteurs Diesel réduisent dans les mêmes proportions les émissions de gaz carbonique(CO2) directement liées à la combustion du carburant. Ils émettent moins de monoxyde de carbone et d’hydrocarbures imbrûlés. Les moteurs Diesel présentent donc un grand nombre de qualités pour la préservation de la couche d’ozone et le respect de l’environnement. Et ce d’autant plus que les Diesel sont aujourd’hui équipés d’un pot catalytique et d’un système EGR (recirculation des gaz d’échappement) éliminant une grande partie des hydrocarbures imbrûlés, du monoxyde de carbone, mais aussi des oxydes d’azote.

Le moteur Diesel a pourtant un talon d’Achille : ses émissions de fumées noires, constituées de fines particules de suie. Composé de céramique poreuse à base de carbure de silicium, le filtre à particules permet de piéger cette suie. Mais, pour éviter que cette dernière ne s’accumule en trop grande quantité et ne finisse par former sur la ligne d’échappement un bouchon qui pénaliserait les performances du moteur, il est indispensable de l’éliminer périodiquement en l’oxydant.
C’est là que commencent les vraies difficultés. Jusqu’à maintenant, ce nettoyage était obtenu grâce à l’utilisation d’un additif ajouté au carburant qui présentait cependant l’inconvénient de colmater progressivement le filtre à particules. Renault a développé une nouvelle technologie de filtre, qui n’a plus besoin de cet additif.

Régénération régulière

Le filtre à particules piège les particules carbonées rejetées par le moteur (voir ci-dessus). Au bout d’un certain temps, l’accumulation de cette suie entraîne une variation de pression entre l’entrée et la sortie du filtre -comme le ferait l’encrassement d’un tuyau –, variation détectée par un capteur de pression, qui envoie l’information à un calculateur. Celui-ci est connecté à un automate qui, en fonction des conditions de conduite (ville, autoroute, charge, type de conduite, etc.) déclenche une régénération du filtre, en principe tous les 300 km à 800 km.

L’opération consiste principalement à augmenter la température des gaz d’échappement, pour supprimer les particules par un phénomène d’oxydation.
Cette augmentation de température est obtenue en travaillant sur les phases de l’injection de carburant : l’injection principale est retardée et on introduit une post-injection. Le cycle de régénération dure une quinzaine de minutes. Sur le nouveau filtre à particules mis au point par Renault, le dépôt à la surface de la céramique d’une fine pellicule de platine permet en outre d’abaisser la température d’oxydation des suies.

Additif superflu


Ci-dessus, l'injection de carburant

Les filtres à particules de première génération font appel à un additif, le cérium, qui permet d’abaisser la température nécessaire à l’oxydation des suies. L’inconvénient, c’est que cet additif liquide est également piégé par le filtre à particules, et contribue donc à l’obstruer.

Contrairement aux suies, cet additif ne peut pas, en effet, être éliminé lors de la régénération c’est également le cas des résidus d’huile. Les véhicules doivent aussi être équipés d’un dispositif pour introduire l’additif dans le carburant, et calculer les doses. Autant d’opérations qui complexifient et augmentent le coût du système de filtration. La solution mise au point par Renault permet de se passer de cet additif.

Nettoyage spontané


Ci-dessus, un filtre propre

Le filtre à particules développé par Renault présente l’avantage de pouvoir se nettoyer de façon spontanée lors d’une utilisation prolongée du véhicule sur autoroute, à 130 km/h. Dans ces conditions d’utilisation, la température du moteur, de même que celle du filtre, s’élève. En parallèle, la présence en plus grande quantité, dans les gaz d’échappement, de certains composés à fort pouvoir oxydant abaisse le seuil de température nécessaire à la combustion des particules : le filtre se nettoie alors tout seul, sans recourir à la post-injection – on parle d’autorégénération. Ci-dessous, l'inflammation des particules


Ces conditions de roulage permettent ’espacer d’autant les phases de nettoyage commandé du filtre à particules. Le moteur supporte ainsi moins de contraintes et l’utilisateur du véhicule économise la surconsommation globale (de l’ordre de 2% à 5%) engendrée par la régénération.

Banc d’essai à particules
Composées d’un noyau carboné et d’une couronne organique (hydrocarbures condensés et sulfates hydratés), les particules émises par les moteurs Diesel sont soupçonnées de favoriser l’apparition de troubles respiratoires, notamment chez les personnes fragiles (personnes âgées, jeunes enfants ou asthmatiques). Dans certaines conditions, elles pourraient également jouer un rôle de promoteur de l’asthme. Au Centre technique de Lardy, près de Paris, Renault dispose d’équipements de recherche et de moyens d’essais spécifiques pour mettre au point de nouvelles parades contre les microbilles indésirables.



 

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