Mercedes inaugure le filtre à particules pour moteur essence

Mercedes inaugure le filtre à particules pour moteur essence

publié le 08 septembre 2014
Thème: Technique automobile
Par Guillaume Darding

Si les moteurs essence bénéficient d'une dérogation  jusqu'en 2017 concernant les émissions de particules, certains constructeurs ont décidé d'anticiper l'application de cette norme en proposant dès un présent un filtre à particules pour moteur essence. C'est notamment le cas de Mercedes avec la S500.

En 2017 s'appliquera la norme Euro 6c (une évolution de la norme Euro 6 applicable dès septembre 2014), celle-ci mettra sur un pied d'égalité moteurs essence et moteurs diesel en matière de nombre de particules émises, ce qui constitue alors une contrainte pour les moteurs à essence à injection directe.

Afin de réduire les émissions de particules de ce type de moteur, l'une des voies possibles est d'équiper les moteurs essence d'un filtre à particules (GPF - Gasoline Particulate Filter), un dispositif similaire aux filtres à particules utilisés pour les moteurs diesel (dont l'utilisation s'est généralisée depuis l'application des normes Euro 5 en 2009).

Si l'application en très grande série du filtre à particules pour les moteur à essence n'est pas encore d'actualité, Mercedes a néanmoins pris le parti d'équiper un des modèles de sa gamme avec un GPF, à savoir la S500. Il s'agit d'un V8 4,7l biturbo à injection directe développant 455 chevaux et un couple de 700 Nm.

Le filtre à particules pour les moteurs à essence repose sur un principe similaire à son homologue diesel. Il s'agit en effet pour les gaz d'échappement de passer à travers des parois poreuses pour filtrer les particules fines. Périodiquement, les particules accumulées sont brûlées pour être transformées en eau et en CO2.

Johnson Matthey - filtre à particules, parois poreuses
Johnson Matthey - filtre à particules, parois poreuses

Toutefois, l'analogie s'arrête là car les moteurs essence, s'ils émettent plus de particules fines (en nombre), rejettent une masse de particules fines plus faible que dans le cas d'un moteur diesel. De fait, lors de la régénération du filtre, inervenant à intervalles réguliers (tous les 300 à 1.000 km) pour brûler les particules, la masse de particules à éliminer est beaucoup plus faible.

Une masse de particule plus faible nécessite par ailleurs moins d'énergie pour régénérer le filtre: la réaction exotherme (élévation de température) est plus faible dans le cas d'un GPF. Aussi, le filtre à particules pour moteur essence peut être fabriqué à partir de cordiérite (céramique synthétique), le même matériau qu'utilisé par les catalyseurs 3 voies classique.

Les filtres à particules diesel utilisent généralement du carbure de silicium (Sic), un matérieau plus lourd et plus coûteux, mais à même de stocker une masse de suie plus importante. La masse de particules  à traiter étant plus faible dans le cas d'un moteur essence, le risque d'encrassage (filtre bouché) est amoindri.

Enfin, le filtre à particules essence à un effet limité sur la contrepression: l'incidence sur la consommation d'essence (et de CO2) ou sur les performances (puissance) est quasiment négligeable. Les autres rejets polluants (HC, CO, NOx) restent à un niveau comparable à celui des moteurs essence actuels.

Le coût d'un filtre à particules pour moteur essence est bien plus faible que son homologue diesel: de l'ordre de 50€ (contre plus de 500€ en diesel), cela s'explique par le matériau utilisé (cordiérite contre SiC) et aussi la quasi-absence de métaux précieux (platine, rhodium et palladium).

NGK - GPF, Gasoline Particulate Filter ou filtre à particules essence
NGK - GPF, Gasoline Particulate Filter ou filtre à particules essence

Dans un premier temps, le filtre à particules sera placé dans un module à part en aval du catalyseur 3 voies. A terme, il est prévu que le filtre et le catalyseur ne fasse plus qu'un, de manière à réduire l'encombrement des systèmes de traitement des gaz d'échappement.

Un filtre à particules permet de réduire de l'ordre de 80% à 90% le nombre de particules émises par un moteur essence à injection directe. Ainsi, ce dispositif permet de respecter les normes Euro 6c, quelquesoit le cycle (NEDC, WLTP, conditions de conduite réelle) d'homologation.

En proposant un filtre à particules sur la S500, Mercedes se permet d'évaluer en conditions réelles la fiabilité du filtre à particules avant de le proposer sur des berlines à plus grande diffusion (Classe C, Classe E). Toutefois, le constructeur ne peut pas non plus se permettre de prendre trop de risque s'agissant de la Classe S, le vaisseau amiral de la marque à l'étoile. Ce serait un désastre en terme d'image.

C'est une stratégie que le constructeur (et d'autres tels que Volkswagen ou Opel) a utilisé récemment pour tester le SCR, dispositif de dépollution diesel pour Euro 6.

Source: Dieselnet, Corning
Crédit photos: Mercedes, NGK, Johnson Matthey

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Il y a 4 commentaires

Benzin

12 mai 2016 à 12h55

Intéréssant pour un moteur essence. D'autant plus que la température des gaz d'échappement est naturellement plus grande, on peut espérer des fap non additivé voire sans surconsommation par injecteur supplémentaire et les problèmes liés ayant une longue durée de vie.
TSI

17 février 2017 à 13h28

Bonjour,
J'ai quelques questions à ce sujet car je m'intéresse à l'achat d'un véhicule neuf à essence (moteur 1.8 TSI du groupe VW / SEAT).
Y a-t-il une planification précise quant à l'introduction des "GPF" au sein du groupe Volskwagen? J'ai trouvé cette information de août 2016 mais rien de plus récent:
https://www.volkswagen-media-services.com/en/detailpage/-/detail/Volkswagen-Group-introduces-particulate-filter-for-petrol-engines/view/3813262/7227fa995ef711551e7c4741077ed756?p_p_auth=Wvup0kkU
J'ai pu constater que beaucoup de vendeurs de ce groupe n'ont jamais entendu parler des filtres à particule sur les voitures essence, cela en février 2017!

Autre question: sera-t-il possible de monter ce système sur les véhicules essence à injection directe déjà en circulation ?
Merci
Guillaume Darding [administrateur]

17 février 2017 à 14h30

Bonjour, je n'ai pas de planning plus précis concernant l'introduction des filtres à particules au sein du groupe VAG: comme l'indique Volkswagen, l'introduction sera progressive en fonction des nouveaux modèles / nouveaux moteurs. Le déploiement du GPF se fera sur une période maximale de 2 ans (septembre 2019), date à laquelle tout véhicule vendu doit satisfaire aux normes Euro 6d temp (niveau d'émissions de particules fines au même niveau qu'un moteur diesel, cycle d'homologation WLTC et mesures en conditions de conduite réelles).

Concernant le retrofit (possibilité de monter ce système sur un véhicule existant), ce ne sera pas possible (au minimum très compliqué) car le GPF requiert plus de place que les dispositifs existants et il nécessite, par ailleurs, de revoir la calibration moteur.
TSI

17 février 2017 à 15h19

Je vous remercie pour votre réponse claire, détaillée et rapide.

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