Mercedes inaugure le filtre à particules pour moteur essence

Mercedes inaugure le filtre à particules pour moteur essence

Guillaume Darding - 08 septembre 2014

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

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

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

Commentaires sur l'article:

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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Commentaires
Pires à propos de l'article «Présentation moteur: Audi 2.0l TFSI»

Il y a 10 heures

Bonjour, Je dois remplacer les pistons/segmentation/bielle sur mon audi Q5 TFSI 211cv de 2009. ( problème de surconsommation d'huile ). Mon véhicule étant de 2009 (66000 kms) , je n'espere pas de prise en charge d'Audi. J'ai peut être une solution en récupérant le bloc contenant les pièces défaillantes sur un moteur 211cv TFSI de 2019. Pensez- vous que le bloc de 2019 est compatible avec celui de 2009? D'avance merci pour votre aide

Fabalx à propos de l'article «Présentation moteur: Volkswagen 1.5l TSI»

Avant-hier

Bonjour, J'utilise plusieurs véhicules reprogrammés à l'ethanol, une clio et un sportvan. J'ai plus de recul avec la clio (3 ans) et considère que c'est un succes relatif : J'entends que ça fonctionne bien mais il y a un point étrange, je ne surconsomme pas mais je passe un jeu de bougies d'allumage tous les 25000KM. Est ce que le mélange est trop pauvre? Je ne pense pas vu qu'elle démarre même en hiver en e85 tant que je suis dans l'intervalle de 25000km. Si vous avez une opinion sur ce phénomène, je suis preneur de votre science. J'ai maintenant un Sportvan DACA 130CV que j'ai converti il y a de ça presque un an. Je constate toutefois un bruit métallique très discret lorsque la désactivation des cylindres opère depuis la conversion. Il est parfaitement cyclique mais je ne parviens pas à localiser s'il provient des cyclindres ou du turbo car on ne peut pas tester à l'arrêt... Est-ce que vous sauriez si le fait d'avoir modifier l'avance allumage et/ou les temps d'ouverture fermeture d'injecteurs lors de la reprogrammation ethanol peut avoir un impact néfaste sur le fonctionnement de la désactivation des cylindres? Qu'en est-il des reprogrammation incluant une montée en puissance/couple? Un passage au banc indique un passage de 130CH à 175CH identique à celle proposée pour le bloc DADA alors qu'il n'ont pas le même turbo, ni le même ratio de compression, ni les mêmes soupapes, etc... Ne sachant pas toutes ses disparités moteur avant reprogrammation, j'ai peut être fait preuve de candeur en pensant optimiser le réglage en passant au banc. Au final, je ne suis pas capable d'isoler la cause de ce changement de comportement en mode désactivation de cylindres. Est ce que ce bruit serait d'avantage imputable à un excès de gonflette ou bien les lois d'injection pour le E85??? Est-il possible pour un moteur de passer d'un cycle de Miller à un cycle Beau de Rochas par reprogrammation? Pure spéculation de néophite mais je soupsonne l'application d'une cartographie commune pour deux moteurs qui partagent finalement bien peu de chose...

pjmdur à propos de l'article «Technique : batterie Li-ion»

Avant-hier

Merci Guillaume. C'était un peu ma conclusion. Il est difficile de comprendre pourquoi sur mon véhicule, il y a une telle différence d'autonomie réelle sur ces faibles delta de température. Surtout qu'en plus il n'y en a pas trop par construction.

© Guillaume Darding

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