Les fines particules rejetées par les véhicules sont non seulement nocives pour la santé, mais elles polluent également l’environnement. Voilà pourquoi les gouvernements ont mis en place un certain nombre de mesures pour limiter ces émissions polluantes. L’une d’elles est l’installation du FAP ou filtre à particules. Ce dispositif est devenu obligatoire sur les voitures diesel depuis 2011. Il peut éliminer jusqu’à 90% des particules de suie présentes dans les gaz d’échappement. On vous dit tout sur le filtre à particules, ses différents types et son fonctionnement dans cet article.
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Qu’est-ce qu’un filtre à particules ?
Le filtre à particules, aussi appelé FAP, est un élément anti-pollution intégré à tous les véhicules diesel afin de filtrer les particules émises par le moteur, tel son nom l’indique. Situé sur la ligne d’échappement, entre le catalyseur et le silencieux, il est constitué d’un catalyseur à oxydation et d’un piège à particules composé de multiples canaux microscopiques en forme d’alvéoles. Il est aussi doté d’un capteur de température et d’un capteur de pression différentielle permettant d’évaluer la saturation en particules.
Le FAP a deux fonctions principales :
- Catalyseur à oxydation : c’est un filtre chimique placé avant le FAP. Il transforme les gaz de combustion par oxydation.
- Pièges à particules : celui-ci remplit deux tâches : filtration des particules plus fines et élimination des plus grosses particules.
Fonctionnement du filtre à particules
Le nettoyage des particules par le FAP se déroule en deux temps :
La filtration
Durant cette première étape, le FAP collecte les particules rejetées par le moteur. En passant à travers le filtre, elles seront séparées en deux. Les particules fines seront retenues au niveau des canaux alvéolaires du FAP. Elles adhèreront aux parois de ces derniers et formeront une couche de suie. Dépollués, les autres composants du gaz d’échappement vont continuer leur course jusqu’au pot d’échappement.
Au fil des cycles de nettoyage du FAP, un gâteau de filtration va se former. Ce dernier doit être brûlé régulièrement pour désencrasser le filtre et améliorer son efficacité. C’est la deuxième phase du fonctionnement du FAP.
La regénération
Cette deuxième phase consiste en l’élimination de la suie déposée dans le filtre par un phénomène de pyrolyse. On distingue trois types de regénération :
- La regénération passive ou spontanée : le processus se déclenche automatiquement lorsque les conditions sont réunies, c’est-à-dire lorsque la température du système d’échappement atteint 550°C. Cette situation se produit lorsqu’on roule sur l’autoroute ou lorsqu’on conduit à une vitesse relativement élevée. La montée en température va générer l’oxydation des particules retenues dans le filtre. Ces dernières se transformeront en CO2, en eau et le reste en cendres.
- La regénération active ou commandée : lorsque le moteur est à faible charge et que la température requise pour brûler la suie n’est pas atteinte, une intervention s’impose. Cette intervention se fait par le biais du calculateur. Ce dernier va détecter que le FAP est en train de se boucher. Il va effectuer plusieurs opérations, dont l’arrêt de la vanne EGR, l’activation de la post injection et le pilotage du turbo. Tout cela a pour but de maintenir le couple et augmenter la température des gaz d’échappement. Une fois que celle-ci atteint le niveau requis, la regénération se déclenche même si la voiture ne roule pas en sur-régime. Une autre solution est aussi possible. Il faut injecter directement dans l’échappement du carburant. Cela produira le même effet que les opérations du calculateur.
- La régénération forcée : cette opération est uniquement effectuée par un garagiste pro au moyen d’un outil de diagnostic.
Filtre à particules : que dit la loi ?
Lancé au début des années 2000 par Peugeot, le filtre à particules est devenu obligatoire sur les moteurs diesel neufs depuis le 1er janvier 2011. Les normes environnementales étant plus strictes et plus drastiques chaque année, ce dispositif est de plus en plus performant.
Malheureusement, une pratique illégale a aussi gagné du terrain : le défapage. Elle consiste à supprimer le FAP pour ne pas avoir à le remplacer. Cette pratique est bien évidemment interdite par la loi. Elle peut entraîner des sanctions qui peuvent aller du paiement d’une amende relative aux contraventions de 4e classe à l’immobilisation, voire la démolition, du véhicule.
Les différents types de filtres à particules
Il existe plusieurs types de filtres à particules :
Selon leur technologie
Même si les FAP fonctionnent tous de la même manière, les fabricants utilisent différentes technologies :
- Le FAP avec additif : c’est un brevet déposé par PSA au début des années 2000. Tel le nom l’indique, il consiste à rajouter un additif dans le carburant pour déclencher une regénération à basse température (autour de 400°). A cause de ceci, il est nécessaire de remplacer le FAP tous les 120 000 km.
- Le FAP sans additif : quand le niveau de suie atteint 45%, l’ordinateur de bord ou calculateur introduit des modifications de synchronisation de l’ajout de carburant. Ceci a pour effet d’augmenter la température des gaz d’échappement. La regénération est alors déclenchée.
Selon leur matière
Les filtres à particules sont fabriqués à partir de trois matières différentes :
- La cordiérite : c’est le matériau le plus fréquemment utilisé. Il est à base de céramique. Il présente d’excellentes propriétés thermiques et de filtrage. Par contre, son seuil de fusion est relativement bas (1200°C). Les FAP en cordiérite peuvent fondre durant la regénération. Ils sont aussi plus sensibles aux chocs mécaniques et thermiques.
- Le carbure de silicium : son niveau de qualité de filtration est très élevé (au moins 95%). Contrairement à la cordiérite, son seuil de fusion est aussi très élevé (2700°C). Par contre, il peut coûter plus cher par rapport à la cordiérite. En fonction de sa taille, le FAP en carbure de silicium peut aussi prendre une forme monobloc ou séparée en petits segments. Il est donc moins sensible aux chocs, aux variations de température et aux vibrations.
- Les microfibres de verre et papier : les filtres jetables sont fabriqués à partir de ces matières. Ils ont une efficacité de filtration très élevée (au moins 99%). Par contre, ils ne durent pas.
Diesel ou essence ?
Même si le FAP a été imaginé à l’origine pour les moteurs diesel qui ont tendance à s’encrasser plus facilement, il existe aussi aujourd’hui des déclinaisons de FAP pour voiture essence. Leur fonctionnement est le même que le FAP diesel. La différence se situe au niveau de la température des gaz d’échappement. Il est beaucoup plus élevé sur un moteur essence. Les cycles de regénération sont donc moins fréquents pour les voitures essence.
La plupart des FAP essence sont aussi fabriqués à partir cordiérite, tandis que les FAP diesel sont en carbure de silicium.
Ouvert, semi-ouvert ou fermé
En fonction de leur conception, on distingue aussi trois types de FAP : ouvert, semi-ouvert et fermé.
Les FAP ouverts et semi-ouverts sont moins efficaces. Leur efficacité de captage est de 30% et 50% respectivement. Ces modèles ne sont pas très recommandés, car ils sont moins efficaces pour éliminer les particules fines. On les utilise souvent sur les voitures diesel anciennes.
Dans un FAP fermé, les gaz d’échappement vont traverser l’élément filtrant pour trouver leur chemin vers l’extérieur. Les particules sont retenues au niveau des parois de celui-ci. A cause de ceci, les filtres doivent être remplacés ou nettoyés périodiquement.
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