SSP 336 Le filtre à particules à revêtement catalytique
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1. Service Training Programme autodidactique 336 Le filtre particules rev tement catalytique Conception et fonctionnement La r duction des missions de particules constitue l heure actuelle un d fi important relever en mati re de rejets polluants des v hicules moteur diesel Pour relever ce d fi il ne s agit pas de jouer unique ment sur le tableau des moteurs Une importance particuli re est galement accord e la question du post traitement des gaz d chappement Le filtre particules constitue une solution efficace pour liminer les particules de suie contenues immanquablement dans les gaz d chappement rejet s par les moteurs diesel Le catalyseur d oxydation et le filtre particules comptent parmi les syst mes de filtres les plus couramment utilis s Avec le filtre particules pourvu d un rev tement catalytique Volkswagen a r uni un catalyseur et un filtre en un seul syst me De par sa conception et son emplacement de montage proximit du moteur ce syst me de filtre permet la combustion des particules de facon continue sans faire appel un additif dans le carburant S336 231 NOUVEAU Attention Nota css Le programme autodidactique vous informe sur la Pour les instructions de contr le de r glage et de conception et le fonctionnement des innovations r paration veuillez vous reporter la documentation O techniques Service apr s2. cessaire pour la post injection en phase de d c l ration peut ainsi tre r gul e T S336 200 21 Conception et fonctionnement Came sp ciale d injecteur pompe Sur les moteurs diesel avec syst me d injection injecteurs pompes et filtre particules le profil de la came d injecteur pompe est adapt e la post injection Par rapport aux moteurs sans filtre particules cette came sp ciale est concue de mani re ce que la course du piston de pompe en direction du point mort bas soit retard e Ainsi une course suffisante reste encore disponible pour permettre une post injection ult rieurement j uu B Piston de pompe Came sp ciale d S336 216 Profil de la came sur les moteurs diesel avec syst me injecteurs pompes sans filtre particules Profil de la came sur les moteurs diesel avec syst me injecteurs pompes et filtre particules el Lors de la repose de l unit d injecteurs pompes tenir compte des instructions de r glage figurant E dans le Manuel de R paration 22 Vue d ensemble du syst me P Bus de donn es CAN E Tx Calculateur dans le porte instruments J285 Transmetteur de temp rature en amont du filtre particules G506 T moin de filtre particules K231 PT O00 i 000 11000C Transmetteur de temp rature en amont du turbocompresseur G507 Le N T moin de temps de pr chauffage K29 Transmetteur de temp
3. coulement du filtre particules La r sistance l coulement permet au calculateur du moteur de d terminer le niveau d encrassement par la suie du filtre 20 La post injection en r gime de d c l ration Lors d un cycle de conduite en conditions urbaines extr mes impliquant de fortes variations de charge du moteur ainsi que de fr quentes phases de d c l ration des mesures particuli res sont n cessaires pour permettre le nettoyage du filtre Le carburant n tant normalement plus inject dans les cylindres en phase de d c l ration les gaz d chappement ne peuvent pas atteindre la temp rature n cessaire pour permettre la r g n ration du filtre particules En phase de d c l ration env 35 de rotation du vilebrequin apr s le point mort haut du piston une faible quantit de carburant est inject e S336 128 Etant donn qu aucune injection principale n a lieu lorsque le piston se trouve au point mort haut le carburant ne br le pas dans le cylindres mais il s vapore S336 130 En br lant dans le filtre particules ces vapeurs de carburant g n rent de la chaleur qui permet alors aux gaz d chappement d atteindre la temp rature n cessaire la r g n ration du filtre particules S336 202 Le transmetteur de temp rature en aval du filtre particules surveille la temp rature des gaz d chappement en aval du filtre particules La quantit de carburant n
4. ris e par une faible charge du moteur la temp rature des gaz d chappement n est pas suffisamment lev e pour permettre une r g n ration passive du filtre Les particules ne pouvant plus tre limin es dans ces conditions elles s accumulent dans le filtre Une r g n ration active provoqu e par le syst me de gestion moteur entre en jeu d s que le filtre a atteint son niveau d encrassement maximal Ce processus dure environ lO minutes Lorsque la temp rature des gaz d chappement atteint 600 650 C les particules de suie sont transform es en dioxyde de carbone Structure en car Rev tement porteur bure de silicium alumine oxyde c rique Canal d admission Platine Paroi du filtre Canal d chappement 336 186 Fonctionnement Lors de la r g n ration active la combustion des particules est due la temp rature lev e des gaz d chappement Le carbone des particules subit alors une oxydation par l oxyg ne et se transforme en dioxyde de carbone C O formation de CO 17 Conception et fonctionnement Fonctionnement de la r g n ration active Les particules de suie sont retenues dans les canaux d admission En analysant les signaux du d bitm tre d air massique des transmetteurs de temp rature en amont et en aval du filtre particules ainsi que du d tecteur de pression 1 des gaz d chappement le calculateur du moteur d tecte la pr sence de suie sur le filtre par
5. Les consignes de s curit routi re ainsi que les limitations de vitesses doivent dans tous les cas tre respect es 31 32 Sch ma de fonctionnement Sch ma de fonctionnement LL Kl 15 ID e G70 G450 G527 G507 G39 Sonde lambda NI8 Soupape de recyclage des gaz G7O D bitm tre d air massique N75 lectrovanne de limitation de pression de C450 D tecteur de pression 1 des gaz d chappement suralimentation G506 Transm de temp rature en amont du filtre V135 Pompe pour additif de filtre particules particules V157 Moteur de volet de tubulure d admission G527 Transm de temp rature en aval du filtre particules Z19 Chauffage de sonde lambda G507 Transm de temp rature en amont du turbocompresseur J248 Calculateur de syst me d injection diesel J285 Calculateur dans le porte instruments J3 Relais d alimentation en tension borne 30 J533 Interface de diagnostic du bus de donn es K231 T moin de filtre particules Codage de couleur l gende N240 N243 Vannes d injecteurs pompes Signal d entr e Signal de sortie Plus Masse Bus de donn es CAN Ilii Limites du syst me Conduite sur de courtes distances Pour amorcer le processus de r g n ration du filtre particules l lectronique de gestion moteur g n re une l vation contr l e de la temp rature des gaz d chappement En cas de trajets effectu s constamment sur de courtes distances
6. combustion incompl te due un manque d oxyg ne Introduction Les particules Le terme particules est un terme g n rique qui regroupe toutes les fines particules solides ou liquides produites par usure d sint gration rosion condensation ainsi que par une combustion incompl te Tous ces processus g n rent des particules de forme de taille et de structure diff rentes Les particules de suie Des particules de suie sont mises lors du processus de combustion des moteurs diesel Les particules de suie sont de petites boules de carbone de taille micro scopique dont le diam tre est d env 0 05 um Leur noyau est constitu de carbone pur sur lequel se fixent diff rents compos s d hydrocarbures des oxydes m talliques et du soufre Hydrocarbures Carbone X S b in i b Les particules sont consid r es comme des polluants atmosph riques d s lors qu elles sont en suspension dans les gaz en raison de leur taille microscopique et qu elles peuvent nuire l organisme Certains compos s d hydrocarbures sont susceptibles de repr senter un danger pour la sant La composition exacte des particules de suie d pend de la technologie du moteur des conditions d utilisation ainsi que du carburant C SO sulfate Soufre et oxydes m talli ques H20 eau S336 182 Apparition des particules de suie La formation de particules de suie dans le moteur diesel varie sel
7. courte distance ffectu s sur une dur e prolong e sont susceptibles de nuire au processus de ELA r g n ration du filtre particules tant donn que les gaz d chappement ne peuvent pas atteindre la temp rature requise La r g n ration ne pouvant pas s effectuer le filtre est expos un risque d endommagement ou de colmatage d une surcharge en suie Afin d viter que de tels ph nom nes se produisent le t moin de filtre particules apparait sur le porte instruments d s que le niveau d accumulation de suie a atteint un certain seuil limite Ce signal indique au conducteur que le v hicule doit tre maintenu une vitesse si possible stable de plus de 60 km h pendant environ 15 minutes Un cycle de conduite en 4e ou en 5e vitesse dans une plage de r gime d environ 2000 tr mn permet d obtenir un nettoyage optimal du filtre particules Au terme de cette op ration le t moin de filtre particules doit s teindre Si toutefois le t moin de filtre particules ne s teint toujours pas au terme de cette op ration le t moin de temps de pr chauffage s allume et le message Dysfonctionnement moteur Atelier apparait sur l afficheur du porte instruments Le conducteur est alors pri de se rendre dans l atelier le plus proche Des instructions pr cises concernant le comportement routier adopter lorsque le t moin de filtre particules s allume figurent dans la Notice d Utilisation du v hicule
8. de la rapidit de mise en action du filtre particules En mode de r g n ration la partie arri re du filtre particules devient tr s chaude en raison de la combustion des particules Soumis des temp ratures aussi lev es le platine s alt re long terme C est pourquoi ce m tal noble et on reux que constitue le platine n est appliqu qu en faible quantit dans la zone arri re e le vieillissement du filtre particules justifie galement la pr sence de platine en faible en quantit dans la zone arri re Lors du fonctionnement du filtre des r sidus provenant de la combustion s accumulent sans cesse dans la zone arri re ce qui entraine une diminution de l effet catalytique du platine La r g n ration Afin d viter au filtre particules de s obstruer et de lui assurer un fonctionnement optimal les particules de suie doivent tre r guli rement limin es La r g n ration consiste br ler oxyder les particules de suie accumul es sur le filtre Concernant la r g n ration du filtre particules catalys il convient de distinguer entre la r g n ration active et la r g n ration passive La r g n ration s effectue de mani re indiscernable par le conducteur 15 Conception et fonctionnement R g n ration passive En mode de r g n ration passive les particules de suie sont br l es en continu sans intervention de l lectronique de gestion moteur En raison de la
9. il n est pas possible d augmenter suffisamment la temp rature des gaz d chappement La r g n ration ne peut pas s effectuer correctement Le filtre tant alors fortement charg de particules de suie la combustion des particules de suie au cours des processus de r g n ration suivants peut provoquer une surchauffe et endommager le filtre particules En cas d encrassement par la suie trop important le filtre risque galement de se boucher Un tel colmatage du filtre peut conduire un arr t du moteur Afin d viter que de tels ph nom nes se produisent le t moin de filtre particules s active sur le porte instruments d s que le niveau d encrassement du filtre a atteint un certain seuil limite ou qu un certain nombre de r g n rations insatisfaisantes a eu lieu Le conducteur est alors pri d augmenter la vitesse du v hicule pendant un court instant afin que les gaz d chappement puissent atteindre la temp rature n cessaire la r g n ration du filtre Ad quation du carburant Il importe de veiller ce que le carburant soit conforme la norme DIN mentionn e dans la Notice d Utilisation l utilisation de biogazole n est pas possible En raison de la post injection n cessaire la r g n ration du filtre particules du carburant non br l adh rant la paroi du cylindre est susceptible de p n trer dans l huile moteur sous l effet de d placement du piston En mode de fonctionnement normal le gazo
10. metteur de temp rature en amont du turbo compresseur le turbocompresseur n est plus prot g contre d ventuelles surchauffes La r g n ration du filtre particules ne s effectue plus Le t moin de temps de pr chauffage informe le conducteur de la n cessit de se rendre dans un atelier Afin de r duire les missions de suie le recyclage des gaz d chappement est d sactiv La sonde lambda G39 S336 098 La sonde lambda est un mod le de sonde large bande situ e dans le collecteur d chappement en amont du catalyseur d oxydation Exploitation des signaux La sonde lambda permet de d finir dans une importante plage de mesure la proportion d oxyg ne contenue dans les gaz d chappement Dans le cadre d un fonctionnement en association le syst me de filtre particules le calculateur du motevr utilise le signal mis par la sonde lambda pour d terminer pr cis ment la quantit et le point d injection adapt s pour la post injection lors du processus de r g n ra tion Une r g n ration efficace du filtre particules n cessite une proportion minimale d oxyg ne dans les gaz d chappement ainsi qu une temp rature lev e et stable des gaz d chappement Une telle r gulation est rendue possible par le signal de la sonde lambda en association avec le signal du transmetteur de temp rature en amont du turbocompresseur S336 191 Cons quences en cas d absence de signal L
11. vente pr vue cet effet Les contenus ne sont pas r actualis s Introduction eee errors 4 Conception et fonctionnement 12 Vue d ensemble du syst me Capteurs d tecteurs et actuateurs 24 Sch ma de fonctionnement Limites du syst me T D Do D CE Testez vos connaissances 35 Introduction G n ralit s La combustion du gazole g n re un certain nombre de r sidus moteur froid les composants des gaz d chappement directement perceptibles sont des hydrocarbures inoxyd s ou partiellement oxyd s qui se retrouvent sous forme de gouttelettes dans les fum es blanches ou bleues ainsi que les ald hydes pr sentant une odeur vive Filtre particules pourvu d un rev tement catalytique Dans le cadre des mesures visant r duire les missions polluantes Volkswagen poursuit une strat gie long terme aussi bien pour ce qui est des particules provenant des moteurs diesel que pour l ensemble des autres composants des gaz d chappement tels que les hydrocarbures et les oxydes d azote Il y a quelques ann es d j Volkswagen s tait efforc d optimiser les processus de combustion interne des moteurs et de r duire la production de particules de suie par les moteurs diesel D fi r ussi d s 1999 Volkswagen tait le premier constructeur automobile pouvoir proposer avec la Lupo 3L TDI un v hicule r po
12. Introduction Les mesures visant r duire l mission de particules Pour faire progresser le moteur diesel la r duction de ses missions polluantes constitue un objectif important pour les constructeurs Les solutions techniques existantes pour limiter la production de polluants sont diverses ce sujet il convient de distinguer entre les mesures internes et les mesures externes au moteur Mesures internes au moteur Une r duction des missions polluantes peut tre La suppression des rejets polluants suppose tout obtenue gr ce des mesures internes au moteur d abord une optimisation efficace de la combustion les mesures internes au moteur passent par e la conception de canaux d admission et a d chappement assurant des conditions ml ac d coulement optimales e des pressions d injection lev es par exemple gr ce la technique des injecteurs pompes e la conception de la chambre de combustion veiller par exemple limiter les risques de d p ts et la conception de la cavit du piston S336 045 Mesures externes au moteur Le rejet de particules de suie lors de la combustion peut tre vit gr ce des mesures externes au moteur La solution propos e pour r duire la production de particules de suie consiste en un syst me de filtre particules On distingue deux types de syst mes le filtre particules avec additif et le filtre particules rev tement catalytique Les expli
13. a r g n ration du filtre particules est impr cise mais reste cependant fiable En cas de d faillance de la sonde lambda il peut s enssuivre une production accrue d oxydes d azote Des informations d taill es au sujet de la sonde lambda large bande figurent dans le programme autodidactique N 231 Diagnostic embarqu europ en pour moteurs essence 29 30 Le d bitm tre d air massique G70 Le d bitm tre d air massique film chaud est mont dans le canal d admission ll permet au calculateur du moteur de d terminer la masse d air effectivement admise Exploitation des signaux Dans le cadre d un fonctionnement en association le syst me de filtre particules le calculateur du moteur utilise le signal mis par le d bitm tre d air massique pour calculer le d bit volum trique des gaz d chappement afin de pouvoir d terminer l tat de charge du filtre particules Le signal du d bitm tre d air massique les signaux des transmetteurs de temp rature en amont et en aval du filtre particules ainsi que le signal du d tecteur de temp rature des gaz d chappement constituent un ensemble de donn es indissociables pour la d termination de l tat de charge du filtre particules Le t moin de d pollution K83 MIL Capteurs d tecteurs et actuateurs S336 220 Cons quences en cas d absence de signal En cas d absence de signal en provenance du d bitm tre d air
14. appement en les convertissant en eau H5O et en dioxyde de carbone CO Des informations d taill es au sujet du catalyseur d oxydation figurent dans le programme autodidactique N 124 Moteur diesel catalys 13 Conception et fonctionnement Conception Le filtre particules est constitu d un substrat c ramique en nid d abeilles fait de carbure de silicium qui est implant dans un boitier m tallique Le substrat c ramique est compos d une multitude de minuscules canaux dispos s en parall le et ferm s en alternance formant ainsi des canaux d admission et d chappement s par s par les parois du filtre Particules de Substrat c ramique sule en nid d abeilles Canal d chappe ment L 7 y Paroi du filtre LJ i pm i LE Canal d admis sion E i gr LY a Ez ne m F J0 p S336 038 Boitier m tallique Particules de suie dans le canal d admission Compos es de carbure de silicium les parois du filtre sont poreuses La structure en carbure de silicium est Platine agent J Ld J catalyseur recouverte d un m lange d alumine et d oxyde c rique Ce m lange constitue le rev tement porteur du Structure en carbure de catalyseur Ce rev tement porteur est recouvert d un silicium m tal pr cieux le platine qui assure le r le de catalyseur Un catalyseur est une substance permettant dien appeneni d acc l rer ou d em
15. cations fournies aux pages suivantes concernent exclusivement la conception et le fonctionnement du filtre particules catalys Syst me avec additif Ce syst me est utilis sur les v hicules dont le filtre particules est loign du moteur En raison de la distance importante qui s pare les gaz manant du moteur et le filtre particules la temp rature d inflammation n cessaire la combustion ne peut pas tre atteinte sans l adjonction d un additif Temp rature des gaz d chappe ment pendant la phase de r g n ration Filtre particules 620 C 500 C S336 142 Syst me rev tement catalytique Ce syst me est utilis sur les v hicules dont le filtre particules est situ proximit du moteur En raison de la faible distance qui s pare les gaz manant du moteur et le filtre particules la temp rature des gaz d chappement est suffisamment lev e pour la combustion des particules e Temp rature des gaz d chappe ment pendant la phase de r g n ration Filtre particules avec cataly seur d oxydation int gr NS 620 C S336 44 T 12 Conception et fonctionnement Le syst me du filtre particules catalys Le sch ma ci dessous repr sente les composants du syst me de filtre particules Calculateur dans le porte instruments J285 Calculateur du moteur D bitm tre d air massique Moteur diesel o1 ND Transm
16. de temp rature en amont du turbocompresseur C507 6 Turbocompresseur S336 030 7 Transm de temp rature en amont du filtre particules G506 8 Sonde lambda G39 9 Filtre particules 10 D tecteur de pression 1 des gaz d chappement G450 11 Transm de temp rature en aval du filtre particules G527 12 Silencieux el Le sch ma repr sente un syst me d chappement flux unique En cas de syst mes d chappement E d chappement Flux multiples le filtre particules ainsi que les d tecteurs sont mont s sur chaque ligne Le filtre particules Le filtre particules catalys est int gr la ligne d chappement en aval du turbocompresseur proximit du moteur Le filtre particules catalys est le r sultat de deux composants r unis en un seul et m me syst me le catalyseur d oxydation et le filtre particules Il s agit donc d un syst me qui associe la fois les fonctions d un catalyseur d oxydation et celle d un filtre particules Filtre particules catalys Catalyseur d oxydation Filtre particules Filtre particules S336 212 catalys Filtre particules catalys En tant que filtre particules ce syst me filtre les particules de suie mises par les gaz d chappement En tant que catalyseur d oxydation il assure la fonction de d pollution des hydrocarbures HC et du monoxyde de carbone CO manant des gaz d ch
17. e europ enne et mondiale A titre d exemples on peut citer les normes antipollution europ ennes Euro 1 Euro 4 qui prescrivent l industrie automobile les teneurs limites des gaz d chappement en polluants pour la r ception par type de nouveaux modeles de v hicules Euro 3 Euro 4 Depuis l ann e 2000 la norme antipollution Euro 3 Entr e en vigueur en 2005 la norme Euro 4 remplace s applique aux nouveaux v hicules immatricul s la norme Euro 3 Elle impose une r duction suppl mentaire des teneurs limites des gaz Elle se distingue de la pr c dente norme Euro 2 par d chappement en polluants un renforcement des conditions sur banc d essai rouleaux et une baisse des teneurs limites des gaz l heure actuelle en Allemagne plus de 65 96 des d chappement en polluants v hicules Volkswagen moteur diesel r cemment immatricul s respectent la norme Euro 4 Teneurs limites des gaz d chappement en polluants pour moteurs diesel g km 0 8 0 6 i 0 30 0 25 0 2 0 05 0 025 EUA EUA EU3 EU4 Monoxyde de carbone Hydrocarbures et oxy Oxydes d azote Particules de suie des d azote Perspectives d avenir l est pr vu que la norme antipollution Euro 5 encore plus stricte entre en vigueur d ici quelques ann es Les valeurs limites autoris es par cette norme ne sont pas encore pr cis ment d finies mais elles seront de nouveau revues la baisse Les valeurs limites concernant l mission de particules de suie de
18. e sont pi g es dans le filtre particules et doivent tre br l es lors de la prochaine intervention de maintenance par le biais d une proc dure de combustion lanc e l aide du VAS 5051 b La combustion des particules de suie s effectue gr ce une l vation contr l e de la temp rature des gaz d chappement provoqu e par l lectronique de gestion moteur O Ld Lj c Les particules de suie sont br l es en continu sans intervention de l lectronique de gestion moteur n Quelle est la fonction du transmetteur de temp rature en aval du filtre particules G527 a Le calculateur du moteur utilise le signal du transmetteur de temp rature en aval du filtre particules afin de pouvoir r guler la quantit de caburant n cessaire pour la post injection en phase de d c l ration b partir du signal du transmetteur de temp rature le calculateur du moteur d termine la diff rence de pression en amont et en aval du filtre particules o U LJ c Le signal du transmetteur de temp rature permet au calculateur du moteur de d terminer le taux de recirculation des gaz d chappement m Quelle substance est responsable de la combustion des particules de suie dans le filtre particules pourvu d un rev tement catalytique en mode de r g n ration passive a Additif b Platine c Alumine d Dioxyde de soufre e Carbure de silicium UE qe Olg 9 D suonn os 35 T fan Es F
19. itions de mani re fiable Au terme d un nombre de cycles pr d fini le t moin de filtre particules suivi du t moin clignotant de temps de pr chauffage apparaissent sur le porte instruments Le conducteur est alors pri de se rendre dans un atelier Le transmetteur de temp rature en aval du filtre particules G527 S336 100 Le transmetteur de temp rature en aval du filtre particules est un capteur CTP Exploitation des signaux Le calculateur du moteur utilise le signal du trans metteur de temp rature en aval du filtre particules afin de pouvoir r guler la quantit de carburant n cessaire pour la post injection en phase de d c l ration Plus la temp rature des gaz d chappement en aval du filtre particules est lev e plus la quantit de carburant injecter est faible Utilis pour sa fonction de protection des composants le signal du transmetteur de temp rature en aval du filtre particules permet d viter que le filtre particules soit soumis des temp ratures excessives des gaz d chappement S336 189 ll est log dans la ligne d chappement en aval du filtre particules et mesure la temp rature des gaz d chappement cet endroit Cons quences en cas d absence de signal En cas d absence de signal en provenance du trans metteur de temp rature en aval du filtre particules la r g n ration du filtre s effectue d abord de mani re cycli
20. le traditionnel s vapore en grande partie de l huile En raison de sa temp rature d bullition plus lev e le biogazole ne peut pas s vaporer compl tement ce qui entra ne une dilution de l huile et peut endommager le moteur l utilisation d un carburant pr sentant une forte teneur en soufre se traduit par un mauvais fonctionnement du filtre particules associ une consommation de carburant lev e due des processus de r g n ration r p t s 33 Limites du syst me Les missions Un cycle de conduite pendant lequel s effectue une r g n ration du filtre peut s accompagner d une production accrue d missions polluantes Pendant la r g n ration une re ction d oxydation de la suie en dioxyde de carbone CO s op re En cas de manque d oxyg ne lors de ce processus il se forme galement du monoxyde de carbone CO La coupure du recyclage des gaz d chappement entra ne une production l g rement accrue d oxydes d azote Pour d terminer les taux de rejets polluants un contr le antipollution nouveau cycle de test europ en NEFZ est effectu Lors de ce contr le les valeurs d un cycle avec et sans processus de r g n ration sont analys es Les valeurs mesur es doivent permettre au v hicule de respecter la norme antipollution Euro 4 34 Testez vos connaissances e Que signifie l expression r g n ration passive du filtre particules a Les particules de sui
21. m 4 a i les Ne 29 Ti 18 4d hk ET ou E t j dette d DH ac EV e pr IT A R E ur gore e re i vta Y ES e T D Fr ns Mere f M s EO Rt bus Us F Tras AF 1t
22. massique la r g n ration du filtre s effectue d abord de mani re cyclique apr s une certaine distance parcourue ou un certain nombre d heures de fonctionnement La r g n ration du filtre ne peut cependant pas s effectuer ind finiment dans ces conditions de mani re fiable Au terme d un nombre de cycles pr d fini le t moin de filtre particules suivi du t moin clignotant de temps de pr chauffage apparaissent sur le porte instruments Le conducteur est alors pri de se rendre dans un atelier Les composants du syst me de filtre particules ayant une influence sur l homog n it de la composition des gaz d chappement sont contr l s l aide du syst me de diagnostic embarqu europ en EOBD en vue de d tecter d ventuels d fauts ou dysfonctionnements Le t moin de d pollution MIL Malfunction Indicator light indique les d fauts d tect s par le syst me EOBD S336 188 AL Des informations d taill es au sujet du t moin de d pollution et du syst me E EOBD figurent dans le programme autodidactique N 315 Diagnostic embarqu europ en pour moteurs diesel Le t moin de filtre particules K231 Le t moin de filtre particules est situ sur le porte instruments s allume lorsque le filtre particules ne peut tre r g n r en raison de d placements de courte distance extr mement fr quents S336 152 Fonction Des trajets de
23. nd finiment dans ces conditions de mani re fiable Structure S336 048 Au terme d un nombre de cycles pr d fini le t moin de filtre particules suivi du t moin clignotant de temps de pr chauffage apparaissent sur le porte instruments Le conducteur est alors pri de se rendre dans un atelier Le d tecteur de pression 1 des gaz d chappement est Membrane compos e Signal envoy au d l ments pi zor si calculateur du muni de deux raccords de pression l un d entre eux stants moteur menant au flux des gaz d chappement en amont du filtre particules via une conduite de pression et l autre au flux des gaz d chappement en aval du filtre particules Le transmetteur renferme une membrane compos e d l ments pi zor sistants sur laquelle agissent les S336 050 pressions respectives des gaz d chappement Pression en aval Pression en amont du filtre du filtre 24 Principe de fonctionnement S336 090 El ments pi zo r sistants S336 160 Pression en amont du filtre 2 pression en aval du filtre z r rr S336 092 S336 162 Pression en amont du filtre gt pression en aval du filtre de valeur de mesure Filtre particules vide Lorsque le filtre est tr s peu charg en particules de suie la pression des gaz est quasiment identique en amont et en aval du filtre particules La membre compos e d l ments pi zor sistants e
24. ndant la s v re norme antipollution Euro 4 et ce six ans avant l entr e en vigueur de cette r glementation en 2005 Dans le cas des moteurs diesel les missions provenant des gaz d chappement ne se limitent pas seulement aux polluants gazeux elles contiennent galement des particules solides pulv rulentes qui appel es de mani re g n rale particules sont galement devenues mati re discussion quant leurs effets nocifs sur la sant et l environnement S336 233 Volkswagen a contribu dans une large mesure la naissance du moteur diesel propre et s est de ce fait engag lutter activement pour la protection de l environnement titre d exemples on peut citer la technologie des moteurs TDI appr ci s pour leur performance leur sobri t et leur silence ainsi que les syst mes d injection injecteurs pompes D sormais Volkswagen tentera galement d am liorer de mani re cibl e la combustion interne des moteurs afin de pouvoir diminuer davantage encore la consommation de carburant et de r duire les missions polluantes directement la source Par ailleurs Volkswagen poursuivra galement ses efforts par la mise en oeuvre de syst mes de Filtres particules Gaz d chappement Normes antipollution Au cours des ann es pass es divers d crets et lois visant r duire les missions de polluants dans l atmosph re ont t adopt s en Allemagne ainsi qu l chell
25. ns l atmosph re en tant que gaz naturel soul ve certaines pr occupations ll n est certes pas toxique mais de par sa concentration en augmentation constante dans l air il est consid r comme l un des principaux responsables de l effet de serre Le monoxyde de carbone les hydrocarbures le dioxyde de soufre les oxydes d azote et les particules de suie sont consid r s en revanche comme nocifs Polluants contenus dans les gaz d chappement CO Monoxyde de car bone HC Hydrocarbures SO Dioxyde de soufre NO Oxydes d azote Particules de suie 3 S336 Ol4 S336 O16 S336 018 S336 020 S336 022 Le monoxyde de carbone CO est un gaz incolore sans odeur ni go t qui se forme suite la combustion incompl te de combustibles carbon s due un manque d oxyg ne Les hydrocarbures proviennent d une combustion incompl te De nombreux compos s chimiques sont qualifi s d hydrocarbures par exemple C amp He CeHyg Le dioxyde de soufre est produit par la combustion de carburant teneur en soufre C est un gaz incolore pr sentant une odeur piquante La teneur en soufre du carburant est en diminution constante Une pression et une temp rature lev es ainsi qu une proportion d oxyg ne trop importante lors de la combustion dans un moteur favorisent la formation des oxydes d azote par exemple NO NO l mission de particules de suie r sulte d une
26. on les diff rents processus intervenant dans la combustion interne du moteur diesel tels que l arriv e d air l injection ou encore la propagation des flammes La qualit de la combustion d pend des proportions d air et de carburant contenues dans le m lange Dans certaines parties de la chambre de combustion le m lange peut tre tr s riche en raison d un manque d oxyg ne La combustion ne s effectue alors pas compl tement ce qui provoque la formation de particules de suie S336 013 Exemple typique d une particule de suie mise lors de la combustion dans un moteur diesel D une mani re g n rale la masse et la quantit de particules produites d pendent de la qualit de la combustion dans le moteur Gr ce une pression d injection lev e et une loi d injection parfaitement adapt e au moteur le syst me d injection injecteurs pompes assure une combustion optimale et permet ainsi de limiter la production de particules de suie lors du processus de combustion Une pression d injection lev e associ e une grande finesse de pulv risation du carburant ne se traduit cependant pas n cessairement par la production de particules plus fines Des mesures ont r v l que la r partition dimensionnelle des particules contenues dans les gaz d chappement variait peu quel que soit le principe de combustion du moteur syst me avec chambre de turbulence rampe commune ou injecteurs pompes 10
27. p cher une r action chimique tout Rev tement porteur en sortant intacte du processus alumine oxyde c rique S336 204 Fonctionnement Etant donn que les canaux sont ferm s en alternance dans le sens de l admission et de l chappement les gaz d chappement charg s de particules sont forc s de traverser les parois poreuses du filtre en carbure de silicium Les particules sont ainsi retenues dans les canaux d admission ce qui n est cependant pas le cas des composants gazeux 14 Les zones de rev tement du filtre particules Le filtre particules n cessite une certaine longueur pour que le volume d accumulation de particules soit relativement grand ll doit en outre tre recouvert ON d une certaine quantit de platine pour pouvoir L fournir l effet catalytique souhait Le rev tement catalytique du filtre particules P comprend plusieurs zones r parties sur toute la longueur du filtre Zone avant Zone arri re S336_O10 La zone avant est recouverte d une quantit importante de platine Dans la zone arri re le platine n est pr sent qu en faible quantit Un tel rev tement par zones pr sente les avantages suivants En mode de fonctionnement normal du moteur la temp rature du filtre particules augmente rapidement dans la zone avant La forte concentration de platine agent catalyseur dans la zone avant acc l re l effet catalyseur du filtre On parle galement
28. proximit du filtre particules par rapport au moteur les temp ratures des gaz d chappement peuvent atteindre 350 500 C en condition de roulage sur autoroute par exemple Les particules de suie sont alors transform es en dioxyde de carbone par le biais d une r action chimique avec du dioxyde d azote Ce processus par tapes s effectue lentement et en continu gr ce au rev tement en platine qui fait office de catalyseur Structure en car Rev tement bure de silicium porteur alumine oxyde c rique Canal d admission Platine Paroi du filtre Canal d chappement 336 184 Fonctionnement Par l action du rev tement en platine sur les oxydes d azote NOx et l oxyg ne O5 contenus dans les gaz d chappement il se forme du dioxyde d azote NO NOx O formation de NO Le dioxyde d azote NO r agit avec le carbone C des particules de suie pour former du monoxyde de carbone CO et du monoxyde d azote NO NO C formation de CO NO Le monoxyde de carbone CO et le monoxyde d azote NO en combinaison avec l oxyg ne O lib rent du dioxyde d azote NO et du dioxyde de carbone CO CO NO O formation de NO CO 16 R g n ration active En mode de r g n ration active la combustion des particules s effectue gr ce une l vation contr l e de la temp rature des gaz d chappement provoqu e par l lectronique de gestion moteur En condition d utilisation urbaine caract
29. que apr s une certaine distance parcourue ou un certain nombre d heures de fonctionnement La r g n ration du filtre ne peut cependant pas s effectuer ind finiment dans ces conditions de mani re fiable Au terme d un nombre de cycles pr d fini le t moin de filtre particules suivi du t moin clignotant de temps de pr chauffage apparaissent sur le porte instruments Le conducteur est alors pri de se rendre dans un atelier 2 28 Capteurs d tecteurs et actuateurs Le transmetteur de temp rature en amont du turbocompresseur G507 S336 096 Le transmetteur de temp rature en amont du turbo compresseur est un capteur CTP ll est log dans la ligne d chappement en amont du turbocompresseur et mesure la temp rature des gaz d chappement cet endroit Exploitation des signaux Le calculateur du moteur a besoin du signal du trans metteur de temp rature en amont du turbo compresseur pour d terminer le point d injection et la quantit de carburant n cessaire pour la post injection lors du processus de r g n ration l augmentation de temp rature des gaz d chappement n cessaire la combustion des particules de suie est alors possible Le signal permet en outre d viter que le turbo compresseur soit soumis des temp ratures excessives pendant la r g n ration S336 215 Cons quences en cas d absence de signal En cas d absence de signal en provenance du trans
30. que la temp rature augmente Exploitation des signaux partir des signaux des transmetteurs de temp ra ture en amont et en aval du filtre particules le calculateur du moteur calcule le d bit volum trique des gaz d chappement afin de pouvoir d terminer l tat de charge du filtre particules Les signaux des transmetteurs de temp rature en amont et en aval du filtre particules le signal du d bitm tre d air massique ainsi que le signal du d tecteur de pression des gaz d chappement constituent un ensemble de donn es indissociables pour la d termination de l tat de charge du filtre particules Utilis par ailleurs pour sa fonction de protection des composants le signal du transmetteur de temp rature en amont du filtre particules permet d viter que le filtre particules soit soumis des temp ratures excessives des gaz d chappement S336 187 l est log dans la ligne d chappement en amont du filtre particules et mesure la temp rature des gaz d chappement cet endroit Cons quences en cas d absence de signal En cas d absence de signal en provenance du transmetteur de temp rature en amont du filtre particules la r g n ration du filtre s effectue d abord de mani re cyclique apr s une certaine distance parcourue ou un certain nombre d heures de fonctionnement La r g n ration du filtre ne peut cependant pas s effectuer ind finiment dans ces cond
31. rature en aval du filtre particules G527 Calculateur de syst me d injec tion directe diesel J248 D tecteur de pression 1 des gaz d chappement G450 Sonde lambda G39 Fiche de diagnostic Vannes d injecteurs pompes N240 N243 Bloc d lectrovannes avec Soupape de recyclage des gaz N18 lectrovanne de limitation de pression de suralimentation N75 Transmetteur d indicateur de niveau de carburant G S336 106 Moteur de volet de tubulure d admission V157 23 Capteurs d tecteurs et actuateurs Le d tecteur de pression 1 des gaz d chappement G450 Exploitation des signaux Le d tecteur de pression 1 des gaz d chappement mesure la diff rence de pression du flux des gaz d chappement en amont et en aval du filtre particules Le signal du d tecteur de pression des gaz d chappement les signaux des transmetteurs de temp rature en amont et en aval du filtre particules ainsi que le signal du d bitm tre d air massique constituent un ensemble de donn es indissociables pour la d termination de l tat de charge du filtre particules Cons quences en cas d absence de signal En cas d absence de signal en provenance du d tecteur de pression la r g n ration du filtre s effectue d abord de mani re cyclique apr s une certaine distance parcourue ou un certain nombre d heures de fonctionnement La r g n ration du filtre ne peut cependant pas s effectuer i
32. s moteurs diesel devront tre consid rablement r duites par la suite C est pourquoi tous les v hicules moteur diesel devront dor navant tre quip s d un filtre particules Introduction La production de polluants lors du processus de combustion La production de polluants et notamment les missions de particules de suie varient selon le d roulement du processus de combustion dans les moteurs diesel lequel d pend lui m me de facteurs constructifs sp cifiques au carburant et atmosph riques Le sch ma ci dessous donne un apercu des composants pr sents l admission et l chappement lors du processus de combustion des moteurs diesel Carburant inject HC Hydrocarbures S Sovfre env 1296 env 1196 PM e env BI nc 0 396 env g NOx 1096 Air admis gt CO O Oxyg ne env 67 N Azote S336_108 H20 Eau humidit de Pair Gaz d echappemeni O2 Oxyg ne N5 Azote H20 Eau CO Monoxyde de carbone HC Hydrocarbures SO Dioxyde de soufre CO Dioxyde de carbone En termes de nocivit pour l environnement et la sant les composants contenus dans les gaz chappement du moteur diesel pr sentent des degr s diff rents Les composants d j pr sents dans l atmosph re tels que l oxyg ne l azote et l eau sont consid r s comme non toxiques NOx Oxydes d azote PM Particules de suie PM angl paticulate matter Le dioxyde de carbone pr sent da
33. st en position de repos Filtre particules plein Si de la suie s est accumul e dans le filtre particules la pression des gaz d chappement en amont du filtre particules augmente en raison d un volume d coulement r duit La pression des gaz d chappement en aval du filtre demeure quasiment identique La membrane se d forme en fonction de la diff rence de pression Cette d formation entraine une modification des valeurs de r sistance lectrique des l ments pi zor sistants qui sont reli s par c ble un pont de mesure La tension de sortie de ce pont de mesure est trait e par l lectronique du d tecteur amplifi e puis envoy e au calculateur du moteur en tant que tension de signal Sur la base de ce signal le calculateur du moteur d termine l tat de charge du filtre particules et enclenche un processus de r g n ration permettant le nettoyage du filtre l aide du syst me de diagnostic embarqu de m trologie et d information VAS 5051 il est possible de lire l tat de charge du filtre particules en tant que coefficient de charge du filtre dans un bloc 25 26 Capteurs d tecteurs et actuateurs Le transmetteur de temp rature en amont du filtre particules G506 S336 100 Le transmetteur de temp rature en amont du filtre particules est un capteur CTP Dans le cas d un cap teur CTP coefficient de temp rature positif la r sistance augmente lors
34. ticules Filtre particules vide Signaux envoy s au calculateur du moteur D bitm tre d air massique C7O D tecteur de pression 1 des gaz d chappement G450 Transmetteur de temp rature en aval du filtre particules C527 Transmetteur de temp rature en amont du filtre particules G506 E Te S336 042 Filtre particules vide faible r sistance l coulement Filtre particules plein Signaux envoy s au calculateur du moteur D bitm tre d air massique C7O D tecteur de pression 1 des gaz Transmetteur de ji d chappement G450 f Transmetteur de temp rature en aval du filtre particules G527 pe Fr T Filtre particules plein forte r sistance l coulement temp rature en amont du filtre particules G506 eu wh rh d S336 044 Le processus de r g n ration active est d clench par le syst me de gestion moteur d s que le niveau d accumula tion de suie a atteint un seuil maximal 18 La r g n ration active pilot e par l lectronique de gestion moteur Le calculateur du moteur d termine l tat de charge du filtre en fonction de la r sistance l coulement du filtre Une forte r sistance l coulement indique un risque de colmatage du filtre Le calculateur du moteur d clenche le processus de r g n ration active cet effet e le recyclage des gaz d chappement est coup afin d a
35. ugmenter la temp rature de combustion S336 124 suite une injection principale avec une quantit r duite de carburant 35 de rotation du vilebrequin apr s le point mort haut du piston une post injection est amorc e afin d augmenter la temp rature des gaz d chappement S336 126 e l arriv e d air d admission est r gul e par le papillon commande lectrique et S336 120 e la pression de suralimentation est adapt e afin qu aucune modification du couple ne soit percue par le conducteur durant le processus de r g n ration S336 122 Ces mesures ont pour but d augmenter de mani re cibl e et pour une courte dur e la temp rature des gaz d chappement environ 600 650 C Dans cette plage de temp rature la suie accumul e se transforme par oxydation en dioxyde de carbone Une fois la r g n ration active termin e le filtre particules redevient op rationnel et peut nouveau filtrer les particules de suie provenant des gaz d chappement 19 Conception et fonctionnement Le niveau d encrassement par la suie du filtre particules Le niveau d encrassement par la suie du filtre particules est surveill en permanence par le calculateur du moteur qui calcule la r sistance l coulement du filtre La r sistance l coulement est d termin e sur la base d une comparaison tablie entre le d bit volum trique des gaz d chappement en amont du filtre partic
36. ules et la pression diff rentielle mesur e en amont et en aval du filtre particules Pression diff rentielle La pression diff rentielle du flux d air en amont et en aval du filtre particules est calcul e par le d tecteur de pression des gaz d chappement D bit volum trique des gaz Le d bit volum trique des gaz est tabli par le calculateur du moteur partir du d bit d air massique dans le canal d chappement et de la temp rature des gaz d chappement en amont du filtre particules Le d bit massique des gaz d chappement correspond environ au d bit d air massique calcul par le d bitm tre d air massique dans le canal d admission Le volume massique des gaz d chappement d pend de la temp rature mesur e par les transmetteurs de temp rature en amont et en aval du filtre particules Sur la base du d bit massique des gaz d chappement et en tenant compte de la temp rature des gaz le calculateur du moteur peut d terminer le d bit volum trique des gaz d chappement R sistance l coulement du filtre particules 300 D z 250 4 200 2 150 c o 100 E c 9 50 j i A O a II c o O 100 200 300 400 500 600 700 S336 156 D bit volum trique m h Filtre particules mem plein s vide mem d fectueux Le calculateur du moteur compare la pression diff rentielle avec le d bit volum trique des gaz d chappement et obtient ainsi la r sistance l
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