Construction et principe de fonctionnement PDF
Le filtre à particules diesel (DPF) élimine les particules des gaz d’échappement du moteur diesel par filtration physique. De nombreux types de filtres sont disponibles, mais le plus courant est un monolithe en céramique (cordiérite ou carbure de silicium) avec une structure en nid d’abeille.
Le filtre à particules est similaire aux convertisseurs catalytiques (section – nid d’abeille). Cependant, les canaux de la cartouche ont un diamètre plus important et des parois poreuses. De plus, ils sont recouverts d’un revêtement catalytique qui constitue la base des particules métalliques catalytiques.
Les canaux bouchés du côté de la sortie sont appelés conduits d’entrée – les gaz d’échappement tombent dans le filtre. En revanche, les canaux avec des extrémités bouchées du côté de l’entrée sont des canaux de sortie, où les gaz d’échappement s’échappent.
Les gaz d’échappement qui traversent un tel obstacle doivent se faufiler à travers les parois poreuses en laissant de plus grosses particules piégées à l’intérieur des canaux bouchés.
Monolithes
Ils sont faits de cordiérite, de carbure de silicium ou de titanate d’aluminium.
Les parois de la cartouche filtrante (monolithe) ont une structure de pores de petite taille, qui sont soigneusement contrôlés dans le processus de production. La porosité totale du matériau est généralement comprise entre 45 et 50 % ou plus, tandis que les tailles moyennes de pores sont généralement comprises entre 10 et 20 μm. Le mécanisme de filtration des filtres muraux monolithiques est une combinaison de pénétration de paroi et de gâteau de suie. La pénétration dans la paroi est le mécanisme de filtration dominant en premier lieu parce que des particules solides se déposent dans le réseau de pores à l’intérieur du matériau de la paroi. Au fur et à mesure que la charge de suie augmente, la couche de particules se forme le long de la surface de la paroi dans les canaux d’entrée, puis la filtration du gâteau de suie devient le mécanisme dominant. Typiquement, les filtres monolithiques ont une efficacité de filtration entre environ 70 et 95 % de toutes les particules solides.
Revêtement catalytique
La fonction principale du revêtement catalytique est de fournir un substrat pour les métaux catalytiques (nobles). De plus, le revêtement catalytique peut séparer physiquement et empêcher des réactions indésirables entre les composants du système catalytique complexe.
Les matériaux de revêtement catalytique comprennent des oxydes de métaux non nobles inorganiques tels que l’alumine, l’oxyde de silicium, l’oxyde de cérium, le dioxyde de titane, l’oxyde de zirconium et les zéolithes.
Certains d’entre eux sont utilisés comme supports de catalyseur, d’autres sont ajoutés au revêtement catalytique comme promoteurs ou stabilisants, et d’autres ont une activité catalytique.
Les bons matériaux de revêtement catalytique se caractérisent par une stabilité thermique élevée.
Le revêtement catalytique est appliqué sur un monolithe avec une suspension à base d’eau.
Métaux catalytiques
Le ou les catalyseurs de métaux nobles peuvent être présents dans la bouillie catalytique ou ils sont utilisés dans une deuxième étape appelée imprégnation. Lors de l’imprégnation, le monolithe revêtu catalytiquement est immergé dans une solution aqueuse contenant des précurseurs catalytiques. Le catalyseur est séché et calciné jusqu’à sa forme finale. Lors de la calcination, les précurseurs de catalyseur se décomposent pour former un catalyseur final, généralement un métal ou un oxyde métallique. Les catalyseurs les plus courants sont les métaux du groupe du platine (PGM), tels que le platine (Pt), le palladium (Pd) et le rhodium (Rh) seuls.
Tapis en céramique (de protection)
Il est enroulé autour d’un monolithe. Fournit une isolation thermique et une protection contre les chocs mécaniques et les vibrations dans le véhicule.