Filtre à particules essence (FAP essence / GPF)

Un filtre à particules essence, abrégé en GPF et parfois appelé FAP essence, est un composant de la ligne d'échappement qui piège les microscopiques particules de suie produites par les moteurs essence modernes. Il constitue l'équivalent, pour l'essence, du filtre à particules diesel (FAP) monté sur les voitures diesel depuis des années. Son apparition met en lumière une vérité gênante au sujet des moteurs essence contemporains : alors que la combustion de l'essence a longtemps été considérée comme exempte de suie, le passage à l'injection directe a réintroduit un problème de particules qu'il faut désormais maîtriser.

Ce besoin est né précisément de l'injection directe essence. Lorsque le carburant est pulvérisé directement dans la chambre de combustion plutôt que dans le conduit d'admission, il dispose de moins de temps pour se mélanger uniformément à l'air, et certaines gouttelettes brûlent dans des poches localement riches en carburant. Cette combustion incomplète produit de fines suies, dont de très petites particules ultrafines qui préoccupent les autorités sanitaires. À mesure que l'injection directe s'est généralisée pour ses gains de rendement et de performances, les moteurs essence se sont mis à émettre un nombre de particules que les anciens moteurs à injection indirecte n'émettaient pas, ce qui a déclenché la réponse réglementaire.

Le filtre lui-même est une structure en nid d'abeille, généralement en cordiérite ou en carbure de silicium, percée d'un grand nombre de petits canaux parallèles. Un canal sur deux est obturé à une extrémité opposée, ce qui force les gaz d'échappement à traverser les parois poreuses des canaux. Ces parois laissent passer les gaz mais retiennent les particules solides de suie, atteignant souvent une réduction du nombre de particules supérieure à 90 pour cent. Les suies piégées s'accumulent avec le temps et doivent être périodiquement brûlées au cours d'un processus appelé régénération.

Un avantage notable du GPF sur son homologue diesel concerne justement la régénération. Les moteurs essence fonctionnent à des températures bien plus élevées, avec des températures d'échappement souvent suffisantes pour brûler en continu et de façon passive les suies accumulées en conduite normale, si bien que le filtre se nettoie de lui-même sans intervention particulière dans la plupart des cas. Cela évite bon nombre des désagréments de régénération active associés aux filtres diesel, où des trajets courts et froids peuvent empêcher le filtre d'atteindre la température nécessaire à son nettoyage et provoquer un colmatage. Le GPF est par ailleurs fréquemment intégré au même boîtier que le catalyseur, afin de gagner de la place et de profiter de la chaleur déjà présente.

Les filtres à particules essence se sont répandus à partir de l'étape Euro 6d de la réglementation européenne sur les émissions, lorsque des limites plus strictes en nombre de particules ont été appliquées aux voitures essence pour les aligner sur les diesels. À l'usage, ils sont en grande partie sans entretien, même si, comme toute restriction sur l'échappement, ils imposent une très légère perte de débit, et un filtre endommagé ou contaminé peut à terme nécessiter un remplacement.

Le GPF appartient à la famille des dispositifs de post-traitement et se comprend mieux par comparaison et association. Il est l'analogue direct du filtre à particules diesel, existe avant tout pour gérer les suies de l'injection directe, travaille de concert avec le catalyseur qui traite les polluants gazeux, et doit sa généralisation à la norme Euro 6.