Filtre à particules diesel Ventilation et théorie du fonctionnement

Le filtre à particules diesel (DPF) est un filtre en céramique qui possède des milliers de minuscules canaux ou ouvertures en forme de nid d’abeille-.qui piègent la suie sur les parois des canaux et empêchent les particules (jusqu’à 1 micron) de sortir par le 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 élever la température de la chambre de combustion suffisamment haut pour réduire la formation des PM. 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 aussi de la durée d’application de la chaleur. Cependant, en augmentant la température de la chambre de combustion, on 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 catalytique sélective (SCR). Ces composants travaillent ensemble pour réduire, et lorsqu’ils fonctionnent correctement, éliminer tous les NOx et la suie nocifs de l’échappement. Cela permet non seulement de préserver l’environnement, mais aussi de créer un moteur beaucoup plus propre. L’huile moteur ne se salit pas aussi vite qu’elle ne l’aurait fait si tous ces systèmes n’avaient pas fonctionné. Moins de suie mélangée à l’huile moteur signifie moins de carbone granuleux se formant dans les carters d’huile et autres pièces mobiles. Cela augmente la durée de vie du moteur en même temps que cela nettoie l’air.

L’inconvénient de tout cela est que le DPF doit être nettoyé régulièrement. Les particules de suie se fixent sur la garniture 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 s’effectue par un procédé appelé régénération. Il existe plusieurs méthodes différentes utilisées par divers fabricants pour nettoyer le DPF.

Régénération passive

L’auto-régénération passive est complètement 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 témoin de température d’échappement indiquant que la température d’échappement est plus élevée que la normale, soit un message indiquant qu’un cycle de régénération est en cours, ou les deux.

Régénération active

L’autorégénération 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 du DPF et l’élévation des températures des gaz d’échappement oxydent les particules du filtre.

Régénération stationnaire (stationnée)

La régénération stationnaire, ou stationnée, est identique à la régénération active, mais elle a lieu lorsque le véhicule ne roule pas. Elle est soit induite par le conducteur, soit effectuée à l’aide d’un outil de numérisation. Il arrive que le conducteur doive effectuer une régénération manuelle ou « stationnée » sur le bord de la route. Cela peut être dû au fait qu’il a annulé une régénération antérieure, ou qu’une régénération automatique avait commencé, mais a été interrompue. Dans certains cas, la régénération est « imposée » au conducteur pour avoir ignoré une demande antérieure de régénération en stationnement, en faisant passer le véhicule en mode « limp ». Souvent, un voyant ou un message d’avertissement indique au conducteur de se garer et de commencer une régénération en stationnement. Cela implique généralement que le conducteur mette le frein de stationnement et enclenche un interrupteur pour démarrer le processus.

Précautions relatives à la régénération stationnaire (stationnée)

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

Défaillances du filtre

Certaines défaillances du filtre d’échappement diesel résultent du fait de ne pas laisser la régénération se dérouler. Cela va par inadvertance obstruer le DPF au point que le remplacement est la seule option. Bien qu’il puisse être nettoyé dans une certaine mesure, une partie de la fonctionnalité est toujours perdue en raison de la gravité de la restriction. Un autre problème se pose lorsqu’il est en régénération et que l’excès de chaleur combiné à l’obstruction provoque l’expansion et la rupture du boîtier métallique du DPF. Ce qui, bien sûr, signifie que la seule solution est de remplacer le DPF. Le DPF doit être nettoyé par un professionnel tous les 150 000 à 250 000 miles ou 5000 heures.

Surveillance de la régénération

Sur certains véhicules, la surveillance se fait par le biais 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 DPF.

Régénération

La régénération ne peut se produire 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 traités sans que le conducteur ne sache qu’ils ont lieu. Le processus de régénération se produit en élevant la température du DPF à environ 1 100°F (600°C) et en fournissant suffisamment d’oxygène directement au DPF. Certains systèmes injectent du carburant supplémentaire dans le cylindre lors de la phase d’échappement, ce qui envoie des gaz chauds dans le catalyseur d’oxydation du DPF, en augmentant suffisamment sa température pour que le carbone réagisse avec l’oxygène excédentaire qui a également été fourni. D’autres systèmes s’appuient sur un élément chauffant situé juste devant le DPF pour en augmenter la température.

Le processus de régénération se poursuit jusqu’à ce que le différentiel de pression à travers le DPF (entrée et sortie) descende à un niveau acceptable. Si les circonstances 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 bruyante, car le moteur monte à 4 000 tours/minute pendant quatre minutes ou plus, puis descend à 2 000 tours/minute pendant quatre autres minutes ou plus. Lorsque la régénération est terminée, le véhicule revient à son ralenti normal et le témoin d’entretien s’éteint à nouveau.

Problèmes de régénération

Les problèmes surviennent lorsque les régénérations successives sont abandonnées et que les niveaux de suie augmentent à un point tel que le DPF se bouche et ne peut plus être régénéré seul. Les trajets courts et la circulation discontinue peuvent ne pas permettre au DPF de monter en température. Lorsque cela se produit, le conducteur est averti par le clignotement du témoin du DPF. Si le témoin est ignoré, un deuxième témoin apparaît, qui peut faire passer le véhicule en mode limp. En mode limp, 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 composée de 32,5 % d’urée et de 62,5 % d’eau dénaturée appelée fluide d’échappement diesel (DEF). Ce fluide bleu est contenu dans un réservoir 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 ensuite avec les oxydes d’azote dans un second convertisseur catalytique pour former un rejet inoffensif d’azote et d’eau. L’avantage est non seulement une réduction des NOx, mais aussi une réduction de l’utilisation de l’EGR. Cela signifie une combustion plus efficace, une réduction de la production de particules et une amélioration de la consommation de carburant.

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