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Quelle est la fonctionnalité du filtre a particules ?

Publié par Eric Frask le

Quelle est la fonctionnalité du filtre a particules ?

Le filtre à particules diesel (DPF) est un filtre en céramique doté de milliers de minuscules canaux ou d'ouvertures en forme de nid d'abeille qui emprisonnent la suie sur les parois du canal et empêchent les particules (jusqu'à 1 micron) de sortir du tuyau d'échappement. La structure interne en nid d'abeille est recouverte d'une couche d'un catalyseur chimique qui contient de petites quantités de métaux précieux, généralement du platine ou du palladium.
Pour réduire les particules ou la suie de l'échappement, vous devez augmenter la température de la chambre de combustion suffisamment pour réduire la formation de particules. Les NOx se forment lorsque les températures de combustion dépassent 1 800 ° C (3 200 ° F) et la quantité d'oxyde formée dépend non seulement de la température, mais également de la durée pendant laquelle la chaleur est appliquée. Cependant, augmenter la température de la chambre de combustion augmente par inadvertance la quantité de NOx qui se forme. C'est encore pire pour l'environnement que la suie.

Les voitures et camions diesel fabriqués après 2009 doivent être équipés d'un DPF et, dans certains cas, d'un système de réduction sélective des catalyseurs (SCR). Ces composants travaillent ensemble pour réduire et, lorsqu'ils fonctionnent correctement, éliminer tous les NOx et suie nocifs de l'échappement. Non seulement cela aide l'environnement, mais cela crée également un moteur beaucoup plus propre. L'huile moteur ne se salit pas aussi vite qu'elle l'aurait été sans tous ces systèmes en état de marche. Moins de suie mélangée à l'huile moteur signifie moins de carbone granuleux se formant dans les galères d'huile et autres pièces mobiles. Cela augmente la durée de vie du moteur en même temps qu'il nettoie l'air.

L'inconvénient de tout cela est que le DPF doit être nettoyé régulièrement. Les particules de suie se fixent à la doublure du DPF pendant que le moteur tourne. Dans le même temps, le filtre se colmate lentement avec les particules mêmes qu'il est conçu pour éliminer de l'échappement. Ce processus de nettoyage du DPF se fait par un processus appelé régénération. Il existe plusieurs méthodes différentes utilisées par divers fabricants pour nettoyer le DPF.


RÉGÉNÉRATION PASSIVE

L'auto-régénération passive est totalement transparente pour l'opérateur et n'affecte pas le fonctionnement ou les performances de la machine. La seule indication lorsqu'un cycle de régénération passive a été activé est soit un voyant d'avertissement de température d'échappement indiquant que la température d'échappement est supérieure à la normale, soit un message indiquant qu'un cycle de régénération est en cours, ou les deux.


RÉGÉNÉRATION ACTIVE

L'auto-régénération active se produit lorsqu'il n'y a pas suffisamment de chaleur dans l'échappement pour convertir les particules collectées dans le DPF. La régénération active est auto-activée par le PCM sur la base de diverses entrées. Le PCM envoie une commande pour augmenter les températures d'échappement en ajoutant une petite quantité de carburant brut injecté en amont du DPF. La réaction chimique des métaux précieux dans le DPF et les températures élevées des gaz d'échappement oxydent les particules du filtre.


RÉGÉNÉRATION STATIONNAIRE (EN STATIONNEMENT)

La régénération à l'arrêt ou en stationnement est la même que la régénération active mais a lieu lorsque le véhicule n'est pas conduit. Ceci est soit induit par le pilote, soit effectué avec un outil d'analyse. Il y a des moments où le conducteur devra effectuer une régénération manuelle ou «en stationnement» sur le bord de la route. Cela peut être dû au fait qu'ils ont annulé une régénération antérieure ou qu'une régénération automatique a commencé, mais a été interrompue. Dans certains cas, la régénération est «forcée» sur le conducteur pour avoir ignoré une demande antérieure d'effectuer une régénération en stationnement en faisant passer le véhicule en mode mou. Souvent, un témoin ou un message avertit le conducteur de s'arrêter et de commencer une régénération en stationnement. Cela implique généralement que le conducteur règle le frein de stationnement et engage un interrupteur pour démarrer le processus.


PRÉCAUTIONS DE RÉGÉNÉRATION STATIONNAIRE (EN STATIONNEMENT)

En raison de la chaleur élevée créée pendant le cycle de régénération, lors de l'exécution d'une régénération en stationnement ou d'un cycle de régénération induit par un outil d'analyse, suivez ces règles simples pour éviter toute interférence extérieure. Restez à l'écart des combustibles et des personnes.


ÉCHECS DE FILTRE

Certaines défaillances du filtre d'échappement diesel sont le résultat de l'interdiction de la régénération. Cela obstruera par inadvertance le DPF au point que le remplacement est la seule option. Bien qu'il puisse être nettoyé dans une certaine mesure, une partie des fonctionnalités est toujours perdue en raison de la gravité de la restriction. Un autre problème est lorsqu'il est en régénération et que la chaleur excessive combinée au colmatage provoque l'expansion et la rupture de l'enveloppe métallique du DPF. Ce qui, bien sûr, signifie que la seule solution est de remplacer le DPF. Le DPF nécessite un nettoyage professionnel tous les 150 000 à 250 000 km ou 5 000 heures.


SURVEILLANCE DE LA RÉGÉNÉRATION

Sur certains véhicules, la surveillance se fait au moyen d'un capteur de pression qui mesure les pressions d'entrée et de sortie du DPF. D'autres utilisent le kilométrage ou un compteur d'heures moteur. Sur la plupart des véhicules, il existe un moyen d'arrêter le processus de régénération si vous êtes dans une situation où l'augmentation de la température du système d'échappement pourrait provoquer un incendie. Mais ne le laissez pas éteint ou des dommages permanents peuvent être causés au FAP.


RÉGÉNÉRATION

La régénération ne peut avoir lieu que lorsque les conditions sont dans les spécifications prédéfinies pour ce moteur et les besoins du fabricant. En général, la plupart des cycles de régénération sont gérés sans que le conducteur sache qu'ils ont lieu. Le processus de régénération se produit en élevant la température du DPF à environ 1100 ° F (600 ° C) et suffisamment d'oxygène est fourni directement au DPF. Certains systèmes injectent du carburant supplémentaire dans le cylindre lors de la course d'échappement, ce qui envoie efficacement des gaz chauds dans le catalyseur d'oxydation du DPF, augmentant sa température suffisamment pour faire réagir le carbone avec l'excès d'oxygène également fourni. D'autres systèmes reposent sur un élément chauffant juste en face du DPF pour augmenter la température.

Le processus de régénération se poursuivra jusqu'à ce que la différence de pression à travers le DPF (entrée et sortie) tombe à un niveau acceptable. Si les conditions de conduite changent, par exemple, la voiture s'arrête et la régénération est abandonnée jusqu'à ce que les conditions redeviennent appropriées. La régénération peut être une affaire bruyante, car le moteur tourne jusqu'à 4000 tr / min pendant quatre minutes ou plus, puis passe à 2000 tr / min pendant quatre minutes supplémentaires ou plus. Lorsque la régénération est terminée, le véhicule revient à son ralenti normal et le voyant de service s'éteint.

PROBLÈMES DE RÉGÉNÉRATION

Des problèmes surviennent lorsque les régénérations successives sont abandonnées et que les niveaux de suie augmentent à un point où le DPF s'encrasse et ne peut pas être régénéré seul. Les trajets courts et la circulation à arrêts multiples peuvent ne pas permettre au DPF de se mettre à température. Lorsque cela se produit, le conducteur est averti par un voyant DPF clignotant. Si le témoin est ignoré, un deuxième avertissement apparaît, ce qui peut amener le véhicule à passer en mode mou. En mode lent, le véhicule ne fonctionnera pas à plus de 5 ou 10 mph et le restera jusqu'à ce qu'il ait été correctement entretenu à l'aide d'un scanner pour effectuer le processus de régénération.


RÉDUCTION CATALYTIQUE SÉLECTIVE (SCR)

La SCR est une alternative à l'EGR et aborde le même problème de réduction des contaminants NOx. Ce système utilise une solution de 32,5% d'urée et 62,5% d'eau dénaturée appelée fluide d'échappement diesel (DEF). Ce fluide bleu est contenu dans un réservoir de stockage séparé qui est injecté dans l'échappement. Lorsque le mélange d'urée rencontre les gaz d'échappement chauds, il se décompose en ammoniac (NH3) et en CO2. L'ammoniac réagit alors avec les oxydes d'azote dans un deuxième convertisseur catalytique pour former une sortie inoffensive d'azote et d'eau. L'avantage n'est pas seulement une réduction des NOx, mais une réduction de l'utilisation de l'EGR. Cela signifie une combustion plus efficace, une production de PM réduite et une consommation de carburant améliorée.

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