Filtre à Particules & Climatiseur à CO2

 

Introduction :

De nos jours, il est d’une importance primordiale de contribuer à réduire l’émission de gaz à effet de serre ainsi que de diminuer la consommation de carburant issue du pétrole qui est une énergie fossile. De ce fait, beaucoup de constructeurs ont fait diverses recherches afin de trouver des réponses à ces problèmes. Beaucoup de solutions en sont ressorties mais je vais me pencher plus particulièrement sur deux « nouvelles » technologies : le filtre à particule et le climatiseur à CO2.

Tout d’abord, il faut savoir que les constructeurs font des recherches sur ces types de technologies  pour répondre à des exigences venant de la réglementation internationale ou européenne qui exige aux constructeurs de réduire de plus en plus la consommation des véhicules ainsi que la pollution dégagée par ceux-ci. Malgré cela, les constructeurs ont tout de même quelques avantages à cela. En effet, ils peuvent profiter de l’image « verte » qu’ils obtiennent auprès des consommateurs dans les publicités. Cela s’avère tout de même déplacé puisque même s’ils ont diminué la pollution dégagée par les véhicules, ceux-ci polluent toujours. Le prix reste tout de même très élevé cela amène donc les constructeurs à réfléchir.

I. Le FAP, une révolution ? Ou pas…

Les véhicules à moteurs diesel sont le centre de toutes les attentions. En effet, les moteurs diesel ont une émission de polluant très élevé. C’est pour cela que les constructeurs se sont penchés sur la question. Peugeot fut le premier à prendre la question à bras le corps et à trouver une solution.
C’est à ce moment que le filtre à particule (FAP) est sorti des bouches. Grâce à un système révolutionnaire, le filtre à particule a réussi là où toutes les autres technologies avaient échoués. Plusieurs constructeurs ont essayé de traiter les particules polluantes dans le moteur alors qu’avec le FAP, on traite les particules en sortie du moteur.  C’est donc en 2000 que le premier filtre à particule est lancé par Peugeot sur la Peugeot 607. Depuis, le FAP ne cesse de subir des améliorations. Mais à présent, on peut se demander comment fonctionne cette technologie.

A) Fonctionnement

Le fonctionnement du FAP se décompose en deux étapes :

-          La première étape consiste à piéger toutes les particules de suies dans un filtre à carbure de silicium constitué d’une structure poreuse, on appel cette phase la phase de filtration.

-          La seconde étape se nomme la phase de régénération et ne se remarque absolument pas par le conducteur. Cette phase consiste à brûler les particules et se fait environ tous les 100 000 km. Ce processus est obtenu grâce à une post-injection de carburant qui permet de faire augmenter la température jusqu’à la température de combustion des particules, ou pour Peugeot, un peu en dessous des températures de combustion car c’est l’additif qui vient abaisser la température de combustion des particules.

 

Filtre à Particules

 

Filtre à particule

B) Une réelle utilité ?

Peugeot ayant posé un brevet au FAP « additivé », les autres constructeurs ont dû trouver des alternatives et ont donc introduit des matériaux précieux (platine, palladium) dans le pain du filtre. Une autre amélioration a été d’augmenter la périodicité d’entretiens du filtre ; il est passé de 80 000 à 250 000 km. Ce filtre à particule permet tout de même de réduire de 95 à 99% les particules émises par le moteur. Jusqu’à maintenant, ce n’était que les véhicules haut de gamme qui étaient équipés de cette technologie, mais d’ici peu (annoncé pour 2010), la plupart des véhicules neuf en seront équipés.

Mais en réalité, la plupart des particules brûlées sont les moins dangereuses pour l’atmosphère mais aussi pour la santé humaine. En effet, les 1 à 5% des particules restantes en sortie du pot d’échappement sont les plus nocives pour la santé car elles sont cancéreuses mais ce sont aussi celles qui participent le plus à l’effet de serre. On peut donc dire que ce système qui paraît vraiment utile, est en réalité juste un moyen pour les constructeurs de passer les normes européennes et internationales mais aussi un atout marketing.

II. Le climatiseur à CO2

Une autre grande polémique pour les écologistes, est le souci des climatiseurs de voiture. En effet, les climatiseurs ont créé beaucoup de polémiques concernant les fluides utilisés pour réfrigérer ou réchauffer une voiture. Autrefois, le fluide CFC-12 était utilisé mais certaines études ont montré qu’il était très nocif pour la couche d’ozone. De ce fait, les constructeurs ont exploité un nouveau fluide pour leurs voitures : le HFC-134a. Mais il s’avère que les objectifs fixés par le protocole de Kyoto étaient loin d’être rempli. En effet, ce gaz utilisé par les climatiseurs reste très nocifs pour la couche d’ozone et les constructeurs ont donc dût en rechercher un nouveau. C’est ainsi qu’on a commencé à parler de climatiseur à CO2. En effet le 134a à été interdit d’utilisation d’ici 2011 pour laisser place au CO2 qui est 1300 fois moins nocif pour la couche d’ozone.

A)Fonctionnement

Nous allons aborder succinctement le fonctionnement des climatiseurs. Afin d’augmenter ou de diminuer la température ambiante de la voiture, on joue sur la compression d’un gaz ou de sa détente.

Système de Climatisation

 

Système de climatisation

Phase 1 : Dans le compresseur, le CO2, sous forme de gaz, passe de 35 bars (pression de stockage) à 120 bars. Sa température augmente jusqu'à 150°C au maximum.

Phase 2 : Le CO2 passe dans le condenseur pour y être refroidi. Il commence à se liquéfier, dès que sa température atteint 31°C. 
Phase 3 : Le CO2 passe dans l'échangeur interne afin d'y être de nouveau refroidi par le CO2 retournant au compresseur qui est proche de 0°C. Le gaz se liquéfie totalement. 
Phase 4 : Le CO2 est injecté dans l'évaporateur au travers du détendeur : la pression passe de 120 à 35 bars et le CO2 s'évapore. La chaleur nécessaire à cette transformation est prélevée sur l'air qui est ainsi refroidi et introduit dans l'habitacle. 
Phase 5 : Le CO2 retourne, sous forme de gaz, dans le compresseur via l'accumulateur et l'échangeur interne. Le cycle peut ainsi recommencer.

B) Certains problèmes

Malgré une bonne volonté  des constructeurs, il s’avère que l’utilisation du CO2 en tant que réfrigérant amène plusieurs problèmes. En effet, le CO2 doit être utilisé à une pression plus élevée (pression critique plus élevée) et à une température plus basse (température critique plus basse). Ces conditions sont beaucoup plus difficiles a réalisés car lorsqu’on augmente la pression d’un gaz, la température augmente. Les constructeurs doivent donc utiliser des matériaux plus résistants, ils sont donc plus lourds et nécessairement plus coûteux. Cela à pour conséquences de refroidir légèrement les ardeurs des différents constructeurs qui n’ont malheureusement pas le choix car comme dit précédemment le fluide 134a sera bientôt interdit. Malgré cela, il existe toutefois un équipementier qui a équipé une voiture (Toyota) d’un système de climatisation à CO2. Cela ne paraît donc pas impossible, il ne tient qu’à la détermination des constructeurs d’équiper leurs véhicules de ce système.
Finalement d’un point de vue économique, le climatiseur a CO2 n'a pas de réel intérêt, si ce n'est qu'il risque d'attirer d'autres clients en contribuant à la protection de la couche d'ozone.

 

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