Structure et principe de fonctionnement du DPF

Structure du DPF

Le filtre à particules (DPF) enlevè les particules des gaz d’échappement des moteurS Diesel par la filtration physique. Différents types de filtres sont disponibles, mais c’est le monolithe céramique (la cordiérite ou le carbure de silicium) ayant la structure de rayon de miel qui est rencontré le plus souvent.

Le filtre à particules ressemble aux cartouches dans les catalyseurs (section – rayon de miel). Toutefois, les canaux de la cartouche ont un diamètre supérieur et des parois poreuses. En outre, ils sont couverts d’un revêtement catalytique constituant le fondement pour les particules des métaux catalytiques.
Le canaux bouchés du côté d’évacuation sont appelés les canaux d’admission – les gaz d’échappement passent au filtre par ceux-ci. Cepandant les canaux avec les extrémités fermées du côté d’admission, ce sont les canaux d’évacuation par lesquels les gaz d’échappement sont évacués. Pour passer par cet obstacle, les gaz d’échapement doivent pénétrer par les pores en laissant des particules plus grandes à l’intérieur des canaux bouchés.

Monolithes

Ils sont fabriqués en cordiérite, en carbure de silicium ou en titanate d’aluminium..

Les parois de la cartouche à filtre (monolithe) ont la disposition de petits pores qui sont bien contrôlés dans le processus de production. La porosité totale du matériau s’élève ordinairement à de 45 à 50% ou plus tandis que les dimensions moyennes des pores s’élèvent ordinairement à de 10 à 20 µm. Le mécanisme de la filtration dans les filtres muraux monolithes est une combinaison de pénétration et d’agglomération de la suie. La filtration de la pénétration est un mécanisme dominant car les particules se déposent dans le réseau de pores à l’intérieur du matériau de la paroi. Avec l’augmentation de la charge de la suie, une couche de particules se forme le long de la surface de la paroi dans les canaux d’admission et, en conséquence, la filtration de l’agglomération de la suie devient le mécanisme dominant. D’habitude, les filtres monolithes ont la performance de filtration s’élevant à entre 70 et 95% environ de toutes les particules.

Revêtement catalytique

La principale fonction du revêtement catalytique consiste à assurer le support pour les métaux catalytiques (précieux). En outre, le revêtement catalytique peut, physiquement, se détacher et empêcher les réactions entre les éléments du système catalytique complexe.

Les matériaux du revêtement catalytique comportent les oxydes non organiques des métaux communs tels que, l’oxyde d’aluminium, 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 les supports pour catalyseurs, les autres sont ajoutés au revêtement catalytique en tant que les promoteurs ou stabilisateurs, et encore d’autres présentent l’activité catalytique.

Les bons matériaux du revêtement catalytique se caractérisent pas la haute stabilité thermique.

Le revêtement catalytique en suspension à base d’eau est est appliqué sur le monolithe.

Métaux catalytiques ( précieux )

Les catalyseur (s) des métaux précieux peuvent être présents dans la suspension du revêtement catalytique ou ils sont appliqués à la deuxième étape dénommée l’imprégnation. Pendant l’imprégnation, le monolithe couvert du revêtement catalytique est immergé dans la solution aqueuse contenant les précurseurs catalytiques. Le catalyseur séché est séché et calciné vers la forme définitive. Pendant la calcination, les précurseurs du catalyseur se décomposent en formant, définitivement, le catalyseur, ordinatairement le métal ou l’oxyde de métal. Les catalyseurs les plus fréquents sont les métaux provenant du groupe de la platine (PGM) tels que la platine (Pt), le palladium (Pd) et le rhodium (Rh).

Tapis en céramique

Est enveloppé autour du monolithe. Il assure l’isolation thermique, la protection contre les chocs mécaniques et les vibrations du véhicule.