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gabrielplassat page n°1 / 52
caractéristiques d’un FAP
Système complet selon les applications :
Véhicule léger
1ère monte Pas entretien (1 durée vie)
Retrofit250 €
Allemagne
Véhicule lourd
(captif)
entretien (1 fois par an)
FAP SiC additifPost injection
Contrôle moteur ouSiC catalysé
FAP métal régé élecou SiC catalysé
Entretien ?En cours validation
1ère monte
RetrofitAide ADEME
Bus, PL
FAP métal ou SiC catalysé ou
additif
Le Filtre à Particules
gabrielplassat page n°2 / 52
caractéristiques d’un FAP
Support
Céramique
Métal
Mode régénération
Catalytique (brevet JM)
Additif catalytique (cérium)
Autres : injection gazole,Brûleur, …
Fournisseur FAP
Airmeex (FR)Comela (FR)
Eminox (Ang)HJS (All)
Engelhard (Ang)Emitec (All)
Marché
Véhicule léger
Véhicule lourd
Off road
Monte
1ère monte
Retrofit
PilotageRégénération :
Contrôle moteurCalculateur ext.
Maintenance
Efficacité
> 90%
partielle
Le Filtre à Particules
gabrielplassat page n°3 / 52
Propriétés physiques des FAP
1
Dilatation thermique et Résistance aux chocs thermiques• en régénération => fortes différences de T° locales et temporelles
Point de fusion (attention la limite est apportée par FAP + cendres)• cordiérite (C) vers 1450°C et SiC vers 1800°C• mais attention cordiérite ou SiC + cendres
= fusion vers 1250°C
Capacité thermique, compromis entre :• réduction pertes T° = faible capacité thermique• stockage chaleur lors régénération incontrôlée = forte capacité
Conductivité thermique pour limiter les points chauds
Caractéristiques des pores (porosité volumique, distribution en taille, structure)• taille pore vers 10µm• porosité filtre entre 40% (non catalysé) et 60% (catalysé)
Le Filtre à Particules
gabrielplassat page n°4 / 52
caractéristiques d’un FAP
Supports possibles, principaux Fournisseurs :
• Céramique : cordiérite puis carbure de silicium• Ibiden (Japon) : Hongrie, France (Loiret)• NGK (Japon) : Pologne• Saint Gobain (France) : Allemagne, Pologne• CTI (France) : France (Gard)• Corning, Lubrizol …• Pirelli (Italie)
• Métallique :• Emitec (Siemens/GKN)• Bosch / HJS• Beckaert…
HJS métal pour retrofit VL
CORDIERITE SiC
Le Filtre à Particules
gabrielplassat page n°5 / 52
Compte tenu :- Durée de vie de plus de 10 ans- coût du véhicule : exemple autobus ~ 200000 euros- flotte captive bien entretenue
=> Le marché de la 2nd monte ou retrofit est possible pour suivre les évolutions technologiques et les normes .
- Évaluation et produits techniques en fonction du profil d’usage du véhicule :- urbain- mixte urbain, pré urbain- routier
Le Filtre à Particules
gabrielplassat page n°6 / 52
caractéristiques d’un FAP
Le cas des véhicules lourds retrofit :
Eminox – A Hexadex Company
CAPTEUR DE COLMATAGE - ESI(Electronic Service Indicator)
Voyants de contrôleVERT ORANGE ROUGE
Afficheur digital
Capteur de Pression
Connexion au CRT
Connexion déportée des
voyants
Véhicule captif => suivi possible des paramètres essentiels :• T° échappement au début de la mise en œuvre• contrepression échappement => stockage quotidien et statistiques
Exemple EMINOX - Bus RATP
Le RETROFIT
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Performances d’un FAP
Le cas des véhicules lourds retrofit :
Pour les véhicules avec des conditions d’usage favorables :- T°échapp. suffisamment élevées - moteur en bon état avec opacité < 2 m-1 sans FAP, conso huile < 1 l/1000km- gazole 50ppm
BUS
Le RETROFIT
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< 200200 < <
250 250 < <290 290 < <
340 340 < <400 400 >
5
4
3
2 Pas les memes seuils
1 Pas les memes seuils
86,62
5,964,04
1,68 1,630,07
84,04
6,814,87
2,07 2,090,13
84,75
6,223,93 3,42
1,550,12
81,95
6,874,24 4,01
2,650,28
80,96
7,414,37 4,19
2,720,35
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
% o
f to
tal e
ng
ine
run
nin
g p
erio
d
temperature (°C)
Extraction number (month)
Temperature measurements on Premium DCi11 Refuse trucks in Mulhouse (FR) during 5 month
Renault Trucks-ADEME EXOCLEAN™ evaluation
Around 90% of vehicle condition done at iddle of low load (< 20%) and speed (< 20km/h) very low EXOCLEAN inlet gas temperature
B.O.M.
Le RETROFIT
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< 100100 < <
200 200 < <248 248 < <
348 348 < <400 400 >
5
4
3
2 Pas les memes seuils
1 Pas les memes seuils
97,34
2,540,11 0 0 0
98,35
1,620,03 0 0 0
96,14
3,720,12 0,03 0 0
94,69
5,040,24 0,03 0 0
94,9
4,840,23 0,03 0 0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
% o
f to
tal e
ng
ine
run
nin
g p
erio
d
DPF filter pressure (mbar)
Extraction number (month)
Back pressure measurement on Premium DCi11 Refuse trucks in Mulhouse (FR) during 5 month
Renault Trucks-ADEME EXOCLEAN™ evaluation
BP is maintained lower than 200 mbars over 99% of time Stabilization of BP during this 3 month period
B.O.M.
Le RETROFIT
gabrielplassat page n°10 / 52
Performances d’un FAP
Le cas des véhicules lourds retrofit :
0
5
10
15
en
gr/
km
CO HC NOx /
10
Part x
10
CO2 /
100
Sans FAP
Avec FAP
Répartition de la taille des particules( Effets du cycle et de l'utilisation d'un piège à particules "FAP")
1,E+07
1,E+08
1,E+09
1,E+10
1,E+11
1,E+12
1,E+13
1,E+14
1,E+15
0,001 0,010 0,100 1,000 10,000
Diamètre aérodynamique ( µm )
Nom
bre
de
par
ticu
les
émis
es/ k
m
Cycle 47-163 sans FAP Cycle 47-163 avec FAP Blanc tunnel
PL 19t
Le RETROFIT
gabrielplassat page n°11 / 52
Service filter
Dosing pum
p
ECU
Dash Board Indicator
Diesel T
ank
Back P
ressure
Dosing pum
p
RPM
Dosing additive
Fuel Feed Line
Additive Tank
Fuel return
Drivers info
Tem
perature infomBar
150
280-350°CPatton DPF Highway PLUS in Operation
Exemple d’un FAP retrofit avec additif
Le RETROFIT
gabrielplassat page n°12 / 52
Performancesd’un système SCR
Evaluations systèmes SCR :
SCR urée 1ère monte avec IRISBUSSCR urée 2ème monte avec Eminox RATP
Mesures sur cyclepolluants
consommationphase 1
T T+12 moisSuivi sur 1 an : consommation moyenne, relevé des incidents
Mesures sur cyclepolluants
consommationphase 2
Suivi de l ’évolutiondes performances
La DENOX SCR
gabrielplassat page n°13 / 52
NOx Particulates and GHG BUS euro3 Standard
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00
NOx in gr/km
Par
ticu
late
s in
gr/
km
2100
11702180
1450
1695
1440
1750
Diesel with water
Biofuel
Standard
DIESEL
DIESEL & DPF
NGVLPG(euro 2)
Biofuel
SCR Euro5biofuel
Standard
DWE
EstimationBiogas
1715
1780
Hybridµ turbine NGV
Hybrid Diesel
1770
2000
1575-10%
estimationSpeed + 5 km/h
1750engine
RVI
engineIVECO
SCR Euro5Diesel
1520
Performancesd’un système SCR
La DENOX SCR
gabrielplassat page n°14 / 52
Consommation d’urée environ 2 l/100km soit 4% conso gazoleEmissions NH3 idem VL essencePas de composés nitro-HAP
Performancesd’un système SCR
La DENOX SCR
gabrielplassat page n°15 / 52
Actions de l’ADEME :
SCR urée 2ème monte avec Eminox cycle ADEME/RATP
Performancesd’un système SCR
UTAC Cycle 10 E3 Agora - 21st October
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Time[s]
NO
x C
onve
rsio
n [%
]
0
50
100
150
200
250
300
350
Te
mp
[de
gC],
Sp
eed
[kph
], U
rea
inj
NOx Conv Urea injection SCR_out Temp Veh Spd [kph]
85% NOx Reduction
La DENOX SCR
gabrielplassat page n°16 / 52
Actions de l’ADEME :
SCR urée 2ème monte avec Eminox en utilisation réelle
Daily Conversion and Average Temperatures
34
0 0
254
209
231223
22
218229232
223227
198193
237
0
181
206209197
0 0 0
21
0 0 0
24
0 0 0
167
63
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
17/0
6/20
05
18/0
6/20
05
19/0
6/20
05
20/0
6/20
05
21/0
6/20
05
22/0
6/20
05
23/0
6/20
05
24/0
6/20
05
25/0
6/20
05
26/0
6/20
05
27/0
6/20
05
28/0
6/20
05
29/0
6/20
05
30/0
6/20
05
01/0
7/20
05
02/0
7/20
05
03/0
7/20
05
04/0
7/20
05
05/0
7/20
05
06/0
7/20
05
07/0
7/20
05
08/0
7/20
05
09/0
7/20
05
10/0
7/20
05
11/0
7/20
05
12/0
7/20
05
13/0
7/20
05
14/0
7/20
05
15/0
7/20
05
16/0
7/20
05
17/0
7/20
05
18/0
7/20
05
19/0
7/20
05
20/0
7/20
05
21/0
7/20
05
Dai
ly N
Ox
Co
nve
rsio
n
0
50
100
150
200
250
300
SC
R in
Tem
per
atu
re [
ºC]
NOx Conversion
Average SCR inlet Temp
Agora E3 7925
Vehicle off road for repair
Performancesd’un système SCR
La DENOX SCR
gabrielplassat page n°17 / 52
Autre résultat sur bus Euro 2 :SCR urée 2ème monte avec ETG
Performancesd’un système SCR
0
200
400
600
800
1000
1200
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Time (min)
NO
x (
pp
m)
an
d T
em
pe
ratu
re (
°C)
NOx before SCR catalystNOx after SCR catalystTemp before SCR catalystTemp after SCR catalyst
Highway City
Cold start
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 5 10 15 20 25 30 35 40Time (min)
NO
x (
g)
an
d T
em
per
atu
re (
°C)
NOx before
NOx after
Temp before SCR catalyst
Temp after SCR catalyst
Engine out300 g NOx
Operation13 g NOx
Cold start 50 g NOx
La DENOX SCR
gabrielplassat page n°18 / 52
Synthèse Retrofit
La durabilité de ces véhicules => retrofit possible
• performances et durabilité moins robustes mais : • intéressante et permet de faire évoluer les émissions• coût peu élevé
• systèmes à évaluer
• nécessite une maintenance accrue et du personnel motivé !!
gabrielplassat page n°19 / 52
La comparaison des différentes filières énergétiques (Diesel, GNV, GPL, …)
gabrielplassat page n°20 / 52
GNVBiogaz
OKOK
En TEST OKÀ venir
En TESTPas d’action
Autonomie Pas d’offre
GPL OK Pas d’offre Pas d’offre Pas d’offre Autonomie Pas d’offre
Electrique OK Autonomie OK OK Autonomie Pas d’offre
Hybride bimode
OK Intérêt ?Pour A.P.U.
OK Pas d’offre Intérêt ?Pour
A.P.U.
FAPDeNOx
OKEn TEST
En TESTEn TEST
En TESTPas d’offre
Pas d’offreEn TEST
FAPDeNOx
OKEn TEST
En TESTEn TEST
En TESTPas d’action
En TESTPas d’action
OKPas d’action
EmulsionDiester
OKOK
En TESTEn TEST
OKOK
OKOK
OKOK
disponibleNon dispo
Renou
velle
men
tR
etr
ofit
Die
sel
Die
sel
Comparaison des filières énergétiques
gabrielplassat page n°21 / 52
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
Diesel sansFAP
Diesel avecFAP
GPL GNV électrique Biocarburant Emulsion
BUSBOMPL TMVCar
Comparaison des filières énergétiques
gabrielplassat page n°22 / 52
comparaison des filières PL 19TMesures et Estimations(*)
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0 1 2 3 4 5 6 7
NOx (g/km)
Par
ticu
les
(g/k
m)
903
630
1345763
900(*)
630(*)
710(*)
500(*)
20km/h
20km/h
20km/h
20km/h
60km/h 60
km/h60
km/h
60km/h
60km/h
20km/h60
km/h
20km/h
Diester
Emulsion
Diesel
GNV
sans FAP
avec FAP
avec FAP/DeNOx
20km/h
940903(*)730(*)
EFFET du FAP
EFFET del'usage
RésultatsComparaison des filières énergétiques
gabrielplassat page n°23 / 52
Impact sur la Santé GES Energie Coûts Perception
CO HC NOx Part PNRG.E.S.
Puits/rouesDiversification
EnergieInvest
Coût exploit
FiablilitéTenue
BruitOdeur
FuméesImage
GNV OUI
DieselFAP
avec Diester
NONOUI si Diester
Emulsion NON
électriqueOUI
60 km autonom
Moins bien que Diesel Euro 3 Mieux que Diesel
EVOLUTIONS PREVUES à court terme
DeNOx
Hybride
À confirmer
Comparaison des filières énergétiques
gabrielplassat page n°24 / 52
NOx Particules et Gaz à effet de serre (GES)Filières BUS euro3 Standard
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,18
0,20
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00
NOx
Par
ticu
les
2490
14552180
1450
1695
1440
1750
Emulsions
Diester
Standard
DIESEL
DIESEL et FAP
GNVGPL(euro 2)
estimationDIESEL, FAP
et DeNOx urée
100
Diester
Diester
Standard
Emulsions
Biogaz
1715
1780
Hybrideµ turbine GNV
Hybride FAP
1770
Hybride Diesel
estimationavec FAP
1770
2000
Intérêt de l’hybrideGNV, biocarburants
RésultatsComparaison des filières énergétiques
gabrielplassat page n°25 / 52
BUS sur cycles ADEME / RATP
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
GNV GNV(RVI)
GNV(Iveco)
GPL 500ppm 350ppm 50ppm 50ppm 500ppm 500ppm 50ppm 50ppm 50ppm 50ppm 50ppm 50ppm 50ppm
euro 2 euro 3 euro3 euro 2 euro 1 euro 2 euro 2 euro 3 euro 1 euro 2 euro 2 euro 3 euro 2 euro 3 euro 2 euro 3 estimation
GNV GNV GNV GPL Diesel Diesel Diesel Diesel Diesel,FAP
Diesel,FAP
Diesel,FAP
Diesel,FAP
Diester Diester Diester etFAP
Diester,FAP
Diester,FAP,
DeNOx
coû
t en
eu
ro/k
m
coût GES carburant euro/km
coût GES véhicule euro/km
coût part euro/km
coût HC NM euro/km
coût Nox euro/km
coût CO euro/km
-50 % Nox+10% GES carb.
(urée)
Comparaison en utilisant les coûts externes des émissions
Intérêt du FAP !!
Comparaison des filières énergétiques
gabrielplassat page n°26 / 52
Conclusions Post traitement
Limiter les émissions polluantes Et Améliorer l‘efficacité énergétique
Evolutions :
- Post-traitements robustes, performants => complexes, spécialisés- Compléxifier le GMP pour avoir des post traitements plus “simples“ (HCCI)- Diversification des carburants diversification des post traitements- Evolution des normes et conséquence sur les systèmes :
- réduction accrues des 4 polluants ? Compromis polluants / CO2 ?- Traitement des polluants non réglementés à venir ?
- Evolution du marché des métaux précieux si généralisation FAP/DeNOx ?
Conséquences :
- Le Transport coûtera de + en + cher- Diversification énergétique nécessaire
Et des utilisateurs responsables (pas de petits trajets motorisés, transports en communs, modes doux…)
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