Filtre à particules diesel (FAP)

Un filtre à particules diesel, communément désigné par le sigle FAP, est un organe de post-traitement des gaz d'échappement qui capture les fines suies produites par la combustion du gazole avant qu'elles ne s'échappent par le pot d'échappement. Les moteurs diesel, parce qu'ils brûlent le carburant dans une flamme hétérogène et localement riche, créent inévitablement des particules, ces grains de carbone suie longtemps associés aux fumées noires ainsi qu'à des atteintes respiratoires et cardiovasculaires. Le FAP est le dispositif qui a rendu les diesels modernes visiblement propres, en piégeant la grande majorité de cette masse de particules.

À l'intérieur de son carter métallique se trouve un monolithe en nid d'abeilles, généralement en cordiérite ou en carbure de silicium céramique, formé de milliers de petits canaux parallèles. Dans la conception courante à flux pariétal, des canaux alternés sont bouchés à l'une ou l'autre extrémité, ce qui force les gaz d'échappement à traverser les parois poreuses des canaux. Le gaz passe, mais les particules de suie sont trop grosses et se déposent sur les parois, où elles s'accumulent au fil du temps. Le procédé est très efficace, éliminant bien plus de quatre-vingt-quinze pour cent du nombre de particules, mais la suie piégée colmate peu à peu le filtre et augmente la contre-pression d'échappement, si bien qu'il faut périodiquement le nettoyer.

Le nettoyage du filtre s'appelle la régénération et consiste à brûler le carbone accumulé en dioxyde de carbone. La régénération passive se produit en continu lorsque les températures d'échappement sont assez élevées, par exemple lors d'un trajet rapide sur autoroute, souvent favorisée par le dioxyde d'azote qui agit comme oxydant. Lorsque la charge de suie devient trop importante sans de telles conditions, le moteur déclenche une régénération active : il injecte du carburant supplémentaire, retarde l'allumage ou utilise un brûleur en aval pour porter les températures d'échappement à environ 550 à 600 degrés Celsius et incinérer délibérément le dépôt, un processus qui dure plusieurs minutes.

Cette dépendance à la chaleur est à l'origine de la difficulté la plus fréquente du FAP en usage réel. Une voiture utilisée uniquement pour de courts trajets froids et hachés peut ne jamais atteindre la température nécessaire pour mener à bien une régénération ; le filtre se bouche lentement, des voyants s'allument et le véhicule peut finir par refuser de régénérer sans un cycle forcé en atelier ou, dans les pires cas, sans un filtre nettoyé ou remplacé, à un coût élevé. Il est généralement conseillé aux propriétaires de tels véhicules d'effectuer de temps à autre un trajet prolongé à vitesse plus soutenue. La céramique accumule aussi, au cours de sa vie, des cendres incombustibles issues des additifs d'huile, ce qui justifie l'emploi d'huiles moteur spécifiques diesel à faible taux de cendres.

Monté sur la quasi-totalité des diesels depuis la norme Euro 5 de 2009 et renforcé encore sous Euro 6, le FAP est l'un de plusieurs dispositifs travaillant de concert. Il traite spécifiquement les particules, tandis que la réduction catalytique sélective, par dosage d'AdBlue, s'attaque aux oxydes d'azote, et qu'un catalyseur d'oxydation gère les hydrocarbures imbrûlés et le monoxyde de carbone. Son équivalent côté essence, répondant à la hausse des particules issues des moteurs essence à injection directe, est le filtre à particules essence. Au contrôle technique, comme dans les zones à faibles émissions (ZFE), un FAP en bon état de fonctionnement est désormais un point déterminant.