Filtres à particules

Qu’est-ce qu’un filtre à particules?

Les filtres à particules sont l’un des principaux éléments sur lesquels les constructeurs automobiles s’appuient pour s’assurer que les véhicules respectent les limites fixées par les réglementations en matière d’émissions. Malgré les progrès réalisés en matière d’efficacité des moteurs, il n’est pas rare, aujourd’hui encore, de voir des véhicules avec des nuages noirs s’échappant de leur pot d’échappement, en particulier lors d’une forte accélération. Cette fumée est le signe d’une combustion inefficace, qui laisse beaucoup de résidus.

Les gaz polluants tels que le monoxyde de carbone ou les hydrocarbures sont traités par les pots catalytiques des voitures, mais qu’en est-il des microparticules de suie solides ? Elles constituent également une menace sérieuse pour la santé, car lorsqu’elles sont en suspension dans l’air, elles sont facilement transmissibles. En raison de leur taille, elles atteignent facilement les poumons et sont liées à des problèmes de santé respiratoires, cardiovasculaires et cancérigènes. Les filtres à particules sont utilisés pour les éliminer.

À quoi sert un filtre à particules?

Comme le catalyseur, le filtre à particules est un dispositif de contrôle des émissions de gaz d’échappement. Sa tâche consiste toutefois à retenir les particules solides de suie provenant du fonctionnement du moteur à combustion et à les désintégrer par la suite.

Comme indiqué plus haut, il est monté sur les véhicules diesel depuis 2000 et équipe actuellement la quasi-totalité des véhicules diesel. En revanche, bien que le concept soit le même, la technologie n’en est qu’à ses débuts sur les modèles à essence, qui fonctionnent généralement à des températures plus élevées et ne génèrent pas autant de particules.

Il est courant que la ligne d’échappement comporte un précatalyseur à l’avant, voire à l’intérieur de la carcasse métallique elle-même. Comme nous le verrons plus loin, son fonctionnement nécessite des températures élevées, c’est pourquoi il est généralement situé près du moteur, où les gaz d’échappement sont plus chauds. Extérieurement, leur taille et leur forme varient en fonction de leur emplacement sur le véhicule.

D’apparence similaire à celle d’un convertisseur catalytique ou d’un silencieux, ils sont aussi souvent dotés d’un bouclier thermique. À l’intérieur, ils sont composés d’un substrat en céramique avec des canaux alternés non traversants, maintenus en place par une bande thermique protectrice entre la céramique et le boîtier en acier.

Comment fonctionne un filtre à particules?

Les gaz d’échappement entrants traversent les parois poreuses en céramique et sortent à l’autre extrémité en direction du tuyau d’échappement. Les particules de suie, quant à elles, sont retenues et s’accumulent progressivement. Lorsqu’un certain niveau d’accumulation est atteint, un processus appelé régénération doit avoir lieu. Semblable à la pyrolyse, la régénération est une augmentation de la température des gaz d’échappement jusqu’à 700-800°C, qui désintègre les particules stockées afin qu’elles puissent passer à travers la céramique et sortir du filtre. Cette régénération peut être réalisée soit de manière passive (par une simple conduite à grande vitesse), soit de manière active (avec une intervention de la gestion du moteur, via des post-injections pour augmenter la température). Certains véhicules (en particulier les modèles du groupe PSA) sont équipés d’un système qui mélange un additif spécial au carburant afin que les particules se désintègrent à une température plus basse.

Le principal problème de ce composant est l’accumulation excessive de suie, qui peut bloquer la ligne d’échappement et empêcher le véhicule de fonctionner.

Il existe différentes stratégies pour contrôler le degré d’accumulation (par le temps écoulé depuis la dernière régénération, par un capteur de pression différentielle entre l’entrée et la sortie du filtre...) afin de s’assurer que le filtre ne se colmate jamais.

Si un certain seuil est dépassé, le redoutable témoin du filtre à particules s’allume sur le tableau de bord. Une façon de nettoyer le filtre à particules consiste à rouler pendant environ 15 minutes à vitesse élevée continue avec un rapport inférieur à la normale afin que la température du filtre augmente, que le cycle de régénération s’achève et que le filtre soit prêt à continuer à remplir sa fonction. Toutefois, si cet avertissement est ignoré et que l’accumulation de suie augmente, il est possible qu’un certain niveau soit dépassé, ce qui empêche la régénération et la seule solution est de remplacer le filtre à particules.

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