26
gabriel plassat page n°1 / 52 caractéristiques d’un FAP Système complet selon les applications : Véhicule léger 1ère monte Pas entretien (1 durée vie) Retrofit 250 € Allemagne Véhicule lourd (captif) entretien (1 fois par an) FAP SiC additif Post injection Contrôle moteur ou SiC catalysé FAP métal régé éle ou SiC catalysé Entretien ? En cours validation 1ère monte Retrofit Aide ADEME Bus, PL FAP métal ou SiC catalysé ou additif Le Filtre à Particules

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formation sur les systèmes de dépollution des moteurs thermiques

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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

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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

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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

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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

Page 5: Cti forum post tt2

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

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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

Page 7: Cti forum post tt2

gabrielplassat page n°7 / 52

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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gabrielplassat page n°8 / 52

< 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

Page 9: Cti forum post tt2

gabrielplassat page n°9 / 52

< 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

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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

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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

Page 12: Cti forum post tt2

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

Page 13: Cti forum post tt2

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

Page 14: Cti forum post tt2

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

Page 15: Cti forum post tt2

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

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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

Page 17: Cti forum post tt2

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

Page 18: Cti forum post tt2

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 !!

Page 19: Cti forum post tt2

gabrielplassat page n°19 / 52

La comparaison des différentes filières énergétiques (Diesel, GNV, GPL, …)

Page 20: Cti forum post tt2

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

Page 21: Cti forum post tt2

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

Page 22: Cti forum post tt2

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

Page 23: Cti forum post tt2

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

Page 24: Cti forum post tt2

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

Page 25: Cti forum post tt2

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

Page 26: Cti forum post tt2

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…)