Comment fonctionne le FAP ? À quoi sert-t-il ?

Définitions

Une nécessité de santé publique : chacun le sait aujourd’hui, les véhicules diésels et les moteurs essence à injection directe rejettent des particules dites fines. Pour bien comprendre l’intérêt du filtre à particules et son fonctionnement, il convient d’abord de préciser le terme de « particule ». Il s’agit d’un ensemble de substances particulaires microscopiques (donc de l’ordre du micron, 1 micron = un millième de millimètre), solides ou liquides aérosols. Elles restent en suspension dans l’air pendant une durée qui peut varier de quelques jours à quelques années, soulevées au grès des courants atmosphériques sur de longues distances pour finalement retomber au sol, entrainées par les pluies ou se déposant à l’état de poussières.

Outre les dégâts que leur accumulation peut entraîner sur les végétaux et la faune animale, plus les particules sont petites, plus elles pénètrent facilement dans nos poumons. Elles peuvent être si microscopiques qu’elles sont capables de se diffuser dans le sang via notre système respiratoire. Certains types de particules sont très nocifs, en particulier ceux issus de la combustion du charbon, du diesel et du bois. En effet, ces particules ont la faculté de fixer des substances dangereuses pour notre organisme : métaux lourds, polluants organiques persistants, etc. Les effets sur notre santé peuvent être graves, notamment sur les enfants, les personnes âgées, de même que les personnes souffrant d’asthme ou de maladies cardio-vasculaires.
Ces constatations ne datent pas d’hier ; il a fallu attendre les années soixante-dix avec les premiers grands embouteillages pour que les pouvoirs publics se penchent sur la question et demandent aux industriels de proposer des solutions.

Depuis quelle année les filtres à particules existent-ils ?

Côté automobile, les premiers filtres à particules pour moteurs diesel ont été mis au point par Daimler-Benz en 1985 pour la Mercedes Classe S W126, pour répondre aux nouvelles normes américaines et éradiquer une bonne fois pour toutes les détestables fumées noires que rejetaient les premiers moteurs diesel du marché. Après des résultats commerciaux décevants, la production fut stoppée en 1987.
Ce sera le groupe PSA Peugeot Citroën qui, au milieu des années 90, remettra cette technologie au goût du jour, suivi par ses concurrents : Renault, Volvo. En mai 2000, il proposera la première voiture, une 607, équipée d’un FAP.

Comment savoir si ma voiture à un FAP ?

La réglementation va évoluer d’abord en France ou depuis le 1er janvier 2011, le FAP est devenu obligatoire sur les moteurs Diesel neufs. Puis la réglementation Euro6 va accélérer la généralisation des filtres à particules également sur les véhicules essence depuis l’introduction des systèmes d’injection directe fortement émetteurs de particules fines.
C’est l’Union européenne qui fixe le taux acceptable d’émissions de polluants pour les véhicules avec la norme dite « Euro ». Au fil des années, elles sont devenues de plus en plus exigeantes. Ces dernières sont devenues de plus en plus sévères, obligeant les constructeurs automobiles à développer cette technologie de dépollution.

Il est à noter que le FAP ne permet pas la suppression des oxydes d’azote (NOx), autre danger redoutable pour notre santé. Les normes européennes d’émission dont la tolérance est passée de 500 mg/km en Euro 3 (1er octobre 2001) à 180 mg/km en Euro 5 (1er octobre 2011) puis à 80 mg/km en Euro 6 (1er septembre 2015) obligent les constructeurs à doter les véhicules diesel de dispositifs dits « pièges à NOx » ou « SCR » de l’anglais « Selective Catalitic Reduction ».
Si pour l’instant, la norme Euro 6.b autorise les moteurs à essence à injection directe à émettre dix fois plus de particules que les moteurs diesel, il est probable qu’à terme, les moteurs essence à injection directe soient soumis aux mêmes exigences que les moteurs diesel.

Quels sont les inconvénients du FAP ?

Le filtre à particules fait toutefois l’objet de nombreux débats. On lui reproche notamment son prix et son entretien coûteux. Certains scientifiques le soupçonnent de fractionner les particules les plus volumineuses en plus petites, les rendant donc plus dangereuses et plus difficiles à éliminer.

Le filtre à particules (FAP) en détail

Pour être clair, le FAP filtre, stocke et brûle les résidus formés dans le système d’échappement lors de l’utilisation prolongée d’une voiture. Celui-ci est placé dans la ligne d’échappement pour filtrer les fameuses particules fines à leur sortie.

Pour ce faire, il est constitué d’une structure en nid d’abeille bouchés alternativement en entrée et en sortie du filtre. Selon les ingénieurs et les constructeurs, les nids d’abeilles peuvent être de différentes formes, le plus souvent carrée, hexagonales ou même triangulaires, le but étant de présenter la plus grande surface de filtre dans un volume le plus petit possible.

Ces dispositifs étaient réalisés à l’origine en cordiérite, un silicate alumineux ferromagnésien. Mais les contraintes spécifiques imputables à son fonctionnement sur véhicule léger a poussé les fournisseurs de filtres à se tourner vers une autre céramique : le carbure de silicium qui à la propriété de mieux dissiper la chaleur produite par la combustion des particules grâce à une conductivité thermique plus élevée. Par conséquent, une bien meilleure longévité notamment une plus grande résistance à la fonte ou à la fissuration.

Un FAP fonctionne selon 2 phases successives :

La collecte de particules, puis leur élimination. Les gaz sont dirigés à travers les parois poreuses chargées d’en fixer les impuretés. Le filtre emprisonne les particules en suspension dans les gaz d’échappement, provoquant la formation d’une couche de suie sur les parois en nid d’abeille. C’est cette couche qui empêcherait la libération des gaz d’échappement provoquant une diminution des performances du moteur. C’est alors qu’intervient la phase de régénération : le carburant non brûlé est injecté dans un catalyseur intégré au filtre à particule. Le carburant s’enflamme et fait drastiquement augmenter la température du filtre. Les suies piégées dans le filtre sont brulées, le gaz filtré est évacué. Puis le cycle recommence.

On comprend que, après des progrès technologiques notables depuis les premiers modèles, le filtre à particules est aujourd’hui un élément fiable qui ne s’altère plus.

Pourquoi le FAP s’encrasse ?

Les raisons principales d’un dysfonctionnement d’un FAP sont le plus toujours liées aux capteurs de pression différentielle et aux capteurs de température qui permettent de piloter les régénérations. Quand ces derniers sont défectueux les régénérations ne sont plus ou partiellement effectuées et le FAP finit par se boucher.

Les symptômes d’un FAP défectueux sont généralement faciles à repérer avec un peu d’attention :

  1. une perte notable de puissance moteur comme avec un problème de vanne EGR,
  2. une surconsommation de carburant inhabituelle,
  3. Le plus généralement, c’est une pollution excessive qui est remarquée lors d’un contrôle technique.
  4. Et bien sûr, s’il existe, le voyant « FAP » qui s’allume.

Les solutions en cas de dysfonctionnement

Première chose à faire régulièrement : maintenir un régime moteur à minimum 3000 tr/m pendant 30 minutes. Cela enclenchera un cycle de régénération et votre FAP sera nettoyé « naturellement ». Mais au bout d’un moment cette opération n’est plus suffisante. Il faut une solution plus drastique.

Peut-on recycler un FAP ?

Le filtre à particule est une pièce chère. C’est pourquoi, quand les premiers signes de fatigue se font sentir, il est bien légitime d’hésiter sur son remplacement, surtout sur un véhicule d’en certain âge. On peut se tourner vers des produits proposés par l’industrie chimique. Il s’agit de traitements à base d’additifs à ajouter au carburant. Ils vont agir en abaissant le seuil de combustion des suies. Elles vont commencer à brûler beaucoup plus tôt. L’élimination en est évidemment facilitée. Mais il faudra bien sûr répéter cette opération fréquemment. Or, l’usage fréquent de ce type de produit « à déboucher » a tendance à détériorer les matériaux qui composent le FAP. À la longue, autant pour le porte-monnaie que pour les risques de dysfonctionnement du carburateur et de dégradation des qualités des matériaux, cette solution n’emporte pas les suffrages.
Elle est d’autant plus discutable qu’une autre solution à récemment vu le jour. Le FAP n’étant plus une pièce d’usure, il peut être remis à neuf et recyclé à volonté. En le nettoyant régulièrement sans utiliser de produits chimiques, la céramique d’un FAP d’origine peut faire plusieurs centaines de milliers de kilomètres.

Sur ce constat, RE-Fap a développé une solution de nettoyage à très haute pression qui élimine intégralement les suies et la calamine, tout en laissant intact le nid d’abeille en céramique. Après ce nettoyage en profondeur, le FAP retrouve l’intégralité de ses caractéristiques d’origine. À tel point que le filtre à particule remis à neuf est garanti 1 an, exactement comme une pièce neuve.

Autre avantage non négligeable, les suies et la calamine collectées sont récupérées puis recyclées. Une solution éco-responsable qui prend tout son sens à l’heure où la protection de l’environnement fait l’objet de tous les efforts.

  1. Le processus commence par une inspection rigoureuse de chaque FAP afin de détecter toute altération suspecte de la structure.
  2. La technique employée consiste à injecter un mélange d’eau et d’air pulsé en 3 temps.
    1. La première injection effectuée dans le sens de la circulation des gaz d’échappement va permettre de décoller les cendres, aidée en cela par un additif chargé de favoriser leur dissolution.
    2. La deuxième sera envoyée en sens inverse afin d’évacuer les cendres.
    3. La dernière phase est destinée à sécher l’intérieur du filtre à particule afin d’éliminer toute trace d’humidité qui pourrait augmenter la pression à l’image d’une cocotte-minute.

Cette opération ne peut être effectuée qu’avec une machine issue des dernières technologies spécialement et dont la pression d’injection est calculée pour ne pas altérer la structure interne du catalyseur et du filtre à particules.

Comparée au remplacement du FAP par une pièce neuve, le système Re-fap est aussi avantageux en termes de coût qu’au point de vue de l’environnement. Il est noté que le procédé proposé par Re-Fap fonctionne également pour les filtres à particules de moteur à essence.

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