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Mar 12, 2023

Comprendre les filtres d'échappement diesel

Le filtre à particules diesel (DPF) est un filtre en céramique qui a des milliers de

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'abeilles 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 des gaz d'échappement, vous devez augmenter suffisamment la température de la chambre de combustion pour réduire la formation de PM. Le NOx se forme lorsque les températures de combustion dépassent 3 200 °F (1 800 °C) 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 fonctionnent ensemble pour réduire et, lorsqu'ils fonctionnent correctement, éliminer tous les NOx nocifs et la suie des gaz d'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 si tous ces systèmes ne fonctionnaient pas. Moins de suie mélangée à l'huile moteur signifie moins de formation de carbone granuleux dans les cuisines à huile et autres pièces mobiles. Cela augmente la durée de vie du moteur tout en purifiant l'air.

L'inconvénient de tout cela est que le DPF doit être nettoyé régulièrement. Les particules de suie se fixent au revêtement du DPF pendant que le moteur tourne. En 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 différents 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 les gaz d'échappement pour convertir les PM collectées dans le DPF. La régénération active est auto-activée par le PCM en fonction 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 PM du filtre.

Régénération stationnaire (stationnée) La régénération à l'arrêt ou en stationnement est identique à la régénération active, mais a lieu lorsque le véhicule ne roule pas. 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 "stationnée" sur le bord de la route. Cela peut être dû au fait qu'ils ont annulé une régénération antérieure ou qu'une régénération automatique avait 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 voyant ou un message d'avertissement indiquera au conducteur de s'arrêter et de commencer une régénération en stationnement. Cela implique généralement que le conducteur serre le frein de stationnement et engage un interrupteur pour démarrer le processus.

Précautions de régénération stationnaire (parquée) 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 résultent du fait que la régénération n'a pas pu avoir lieu. 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 de la fonctionnalité est toujours perdue en raison de la sévérité de la restriction. Un autre problème survient lorsqu'il est en régénération et que l'excès de chaleur combiné 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 miles 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 vous trouvez 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 gérés 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 suffisamment d'oxygène est fourni directement au DPF. Certains systèmes injecteront 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 suffisamment sa température pour faire réagir le carbone avec l'excès d'oxygène également fourni. D'autres systèmes reposent sur un élément chauffant juste devant le DPF pour augmenter la température.

Le processus de régénération se poursuivra jusqu'à ce que le différentiel 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 4 000 tr/min pendant quatre minutes ou plus, puis passe à 2 000 tr/min pendant quatre minutes supplémentaires ou plus. Une fois la régénération terminée, le véhicule reviendra à son ralenti normal et le témoin de service s'éteindra.

Problèmes de régénération Des 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 pas être régénéré par lui-même. Les courts trajets et les arrêts et départs peuvent ne pas permettre au DPF de monter en température. Lorsque cela se produit, le conducteur est averti par un voyant DPF clignotant. Si le témoin d'avertissement est ignoré, un deuxième avertissement apparaît, ce qui peut faire passer le véhicule en mode dégradé. En mode dégradé, 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) Le SCR est une alternative à l'EGR et répond au même problème de réduction des contaminants NOx. Ce système utilise une solution de 32,5 % d'urée et de 62,5 % d'eau dénaturée appelée Diesel Exhaust Fluid (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 CO2. L'ammoniac réagit ensuite 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.