Filtre à particules

Qu’est-ce que c’est qu’un filtre à particules ?

Le filtre à particules est l’un des éléments principaux présents dans les voitures et en charge de réduire les émissions nocives de celles-ci. En effet, le filtre à particules est un composant de poids pour valider la conformité des gaz chez les nouveaux modèles de voitures, afin de rentrer dans la limite établie par les normes européennes d’émissions.

Malgré le développement dans l’efficacité des moteurs, aujourd’hui encore il n’est pas rare de voir sortir de gros nuages noirs des pots d’échappement, surtout quand on brusque la voiture avec des accélérations. Cette fumée noire est la preuve d’une combustion peu efficace, qui émet beaucoup de résidus.   

Les gaz polluants comme le monoxyde de carbone ou les hydrocarbures sont traités à l’intérieur des catalyseurs de voitures, mais, que se passe-t-il avec les microparticules solides de suie ? Ces particules constituent également une vraie menace pour la santé. En effet, lorsqu’elles sont en suspension dans l’air, elles sont facilement transmissibles : par leur taille, elles arrivent facilement aux poumons et sont la cause de problèmes respiratoires, cardiovasculaires et cancérigènes pour l’homme. Le but des filtres à particules est de réussir à éliminer ces particules.

Quelle est la mission du filtre à particules?

De même que le catalyseur, le filtre à particules est un dispositif qui contrôle les émissions d’échappement. Sa mission est de retenir ces particules solides dérivées du fonctionnement du moteur de combustion pour après coup, les désintégrer.

Comme déjà évoqué, le filtre à particules est une pièce qui vient se rajouter dans les lignes d’échappement des véhicules diésel depuis les années 2000 et actuellement presque toutes les voitures en ont un. Par ailleurs, même si l’idée reste la même, c’est une technologie naissante dans les modèles essence. Cependant, étant donné que les voitures essence fonctionnent à une température plus élevée, la quantité de particules générées est moindre.

Il est fréquent de voir dans la plupart des lignes d’échappement un pré-catalyseur, qui sera placé à l’avant de la voiture. Il se peut qu’il soit à l’intérieur du même pot métallique. Comme nous le verrons plus tard, pour un fonctionnement correct une température très élevée est nécessaire. Ainsi, il est souvent placé près du moteur, là où le gaz d’échappement est le plus chaud. Morphologiquement il peut varier en taille et en aspect, selon l’endroit où il se place dans la ligne d’échappement.

Vu de l’extérieur, le filtre à particules peut ressembler fortement à un catalyseur ou à un silencieux et il est fréquent qu’il ait également une protection thermique. Vu de l’intérieur, il est composé par un substrat céramique avec des voies non passantes disposées de façon aléatoire. Le tout est fixé par une bande thermique protectrice entre la céramique et la coque en acier.

Comment fonctionne le filtre à particules ?

Les gaz d’échappement passent entre les couches céramiques et sortent de l’autre côté vers le tube d’échappement. Les particules de suie restent alors dans la céramique et se cumulent progressivement. Lorsqu’elles arrivent à un certain niveau d’accumulation, se produit alors la régénération. Semblable à la pyrolyse, la régénération est une augmentation de la température des gaz d’échappement jusqu’à 700-800º, ce qui désintègre les particules afin qu’elles puissent passer à travers la céramique et donc, sortir du filtre. Cette régénération est possible par deux moyens : soit, de façon passive, c’est-à-dire, grâce à la circulation à haute révolution, ou soit de façon active, c’est-à-dire avec une haute température. Quelques modèles de voiture (surtout certains appartenant au groupe PSA) comptent avec un système qui mélange un additif avec le carburant afin de réussir à désintégrer les particules à une température plus basse.

Le principal défi du filtre à particules est celui de réussir à gérer l’accumulation de suie. En fait, si cette suie est cumulée de façon excessive, elle pourrait alors bloquer la ligne d’échappement et empêcher un fonctionnement correct de la voiture.

Il existe différentes stratégies pour surveiller le dégrée d’accumulation de particules : elle peut être contrôlée en temps (depuis la dernière régénération), mais aussi grâce à un senseur de pression différentiel entre l’entrée et la sortie du filtre. Ces mécanismes ont pour but que le filtre n’arrive jamais à saturation.

Si les particules atteignent un certain niveau, le témoin lumineux du filtre à particules s’allume sur le tableau de bord. Une façon de nettoyer un filtre à particules qui commence à être plein est celle-ci : conduire 15 minutes à une révolution plus élevée que celle qui serait habituelle. Ainsi, la température du filtre augmente et le filtre réussira plus facilement à remplir sa fonction. Cependant, si ce témoin lumineux n’est pas pris en compte et le niveau de suie continue d’augmenter, il est possible qu’il atteigne une limite qui ne permette plus à la voiture de réaliser la régénération et donc la seule solution serait la substitution du filtre à particules.

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