LA PURIFICATION DE L'AIR EST ESSENTIELLE DANS LA TECHNOLOGIE DE MOTEURS

Les filtres à air évitent beaucoup de déboires

Pour un moteur à combustion, la filtration de l'air est aussi importante que les poumons pour l'homme et les animaux. La purification de l'air est cependant parfois négligée lors de l'entretien. Un moteur qui respire de l'air sale risque d'être confronté à trois conséquences fâcheuses: moins de puissance, une mauvaise réponse du moteur avec en corollaire une augmentation de la consommation et une probabilité plus grande de dégâts. Un entretien préventif de la filtration de l'air est dès lors vivement conseillé.

PURIFICATION MAXIMALE, FLUX D'AIR OPTIMISE

Un air propre dans la chambre de combustion permet de prévenir des dégâts au moteur et va en même temps réduire la consommation, améliorer la combustion et baisser les émissions. Une filtration de l'air de qualité est donc indispensable et l'air propre sera encore plus important à l'avenir compte tenu de l'évolution actuelle et sans nul doute future vers des techniques de moteurs à très basses émissions. La filtration des particules polluantes (jusqu'à une taille inférieure à 0,6 µm), l'élimination des poussières, de la suie, du pollen, des cheveux et autres impuretés, … tout cela est techniquement réalisable, mais il convient d'émettre une réserve: plus fin sera le filtre, plus grande sera la probabilité d'avoir une résistance plus importante du flux d'air dans l'infrastructure d'admission.

Flux d'air dirigé

Pour épurer l'air, le flux d'air est dirigé par un élément filtrant qui se trouve entre l'admission d'air et les cylindres. Le média filtrant utilisé dépend de l'efficacité de filtrage souhaitée et de l'espace disponible. La quantité d'air sale qui est chassé dans cette configuration par le média filtrant peut être réduite en introduisant des phases de filtres successives dans le boîtier du filtre ou en dirigeant le sens dans lequel le flux d'air est aspiré par le média filtrant.

COMBAT DIFFICILE

Le combat contre l'air contaminé demeure difficile. Les filtres à air doivent être compacts, filtrer de mieux en mieux et avoir une durée de vie plus longue. D'autre part, les moteurs doivent être plus efficaces, ce qui généralement exige plus d'air dans les cylindres (comme nous apprend le très en vogue downsizing). A une époque où les intervalles d'entretien s'allongent, plus d'air va automatiquement augmenter le volume de saleté filtrée. Conséquence: des filtres saturés plus rapidement, ce qui va accélérer l'augmentation de la résistance des flux d'air. A cela s'ajoute que les fabricants de moteurs prescrivent des tolérances toujours plus sévères. Le filtre à air doit de ce fait fonctionner de façon plus sûre, de sorte que de moins en moins d'air polluant arrive dans les cylindres, qui sont cependant en quête de beaucoup d'air.

Manque de place

Ce n'est pas uniquement dans les compartiments moteurs des voitures particulières qu'il y a de moins en moins d'espace pour loger les filtres à air. Dans les camions, les bus, les tracteurs ou les bulldozers aussi, il y a toujours de moins en moins d'espace prévu pour le 'département purification de l'air'. Cette tendance a mené au développement de filtres de plus en plus compacts-du point de vue de l'agrandissement de la superficie (du filtre), avec du matériel de filtrage à nid d'abeille qui n'est pas plié mais enroulé. Pour maximaliser la superficie du filtre, on fait parfois pénétrer, dans le cas de ces filtres enroulés, l'air par l'une des deux extrémités plates.

15.000 LITRES ET 200 GRAMMES A PEINE

Un moteur à combustion en fonction du type de carburant, de sa cylindrée, de la respiration atmosphérique ou turbocompressée et de sa charge moteur aspire de 200 m³ à plus de 500 m³ d'air par heure par le filtre à air, air qui pénètre ensuite dans les cylindres affamés du moteur. Estimation approximative: par quantité de 5 litres de carburant fossile brûlé, il faut que 10.000 à 15.000 litres d'air filtré pénètrent dans les cylindres. Ce sont des quantités gigantesques qui doivent être aspirées dans l'atmosphère. Cet air contient beaucoup de saletés, de particules et de poussières qui si elles arrivent dans les cylindres sont néfastes pour la durée de vie de composants internes essentiels du moteur. De l'air non ou mal filtré peut donc créer le chaos car en comparaison avec la quantité d'air aspirée une dose infime de saleté (à peine 200 g) suffit à détruire un moteur à combustion moderne.

Insonorisation et résistance à l'humidité

La purification de l'air est l'objectif essentiel de la filtration de l'air, mais ce n'est pas le seul. Le boîtier du filtre ne se contente en effet pas de loger l'élément filtrant. Il est généralement conçu pour dompter de façon sélective les bruits assourdissants de l'aspiration. En outre, ce boîtier entrave l'apport d'air ou d'humidité, ce qui est tout aussi désastreux pour un moteur. Côté camions et véhicules commerciaux, les boîtiers de filtres sont conçus en premier lieu pour empêcher l'arrivée d'eau et ensuite pour diriger le flux d'air vers le filtre. Dans les moteurs plus modernes, la filtration de l'air joue un rôle actif dans les contrôles des émissions ou l'optimisation de la combustion. Le filtre et le boîtier du filtre sont, en outre, conçus ou tunés pour ne perdre qu'un minimum de puissance. Dans le cadre du contrôle de température (air d'admission), le boîtier peut aussi être équipé de senseurs et de valves de réglage.

TRIFONCTIONNEL

Le filtrage de l'air est trifonctionnel.

Lenteur

L'air aspiré gicle à travers les fibres du filtre et les particules les plus polluantes ne peuvent pas suivre la voie du flux d'air de par leur lenteur (première fonction) et vont du coup se cogner contre les fibres.

Blocage

Les particules plus légères suivent, quant à elle, la voie, mais sont bloquées. Et c'est la deuxième fonction du filtre: bloquer les particules plus légères.

Diffusion

Les plus petites particules vont également dévier
par un mécanisme aléatoire de mouvements et de forces
de la voie suivie par le flux d'air et vont entrer en contact avec les fibres du filtre. La capture aléatoire des particules est appelée diffusion. En donnant plus de profondeur et des fibres plus fines au filtre, ce phénomène de diffusion se voit donner un coup de pouce par la technologie.

BONNES ET MAUVAISES NOUVELLES

La filtration de l'air par lenteur, blocage et diffusion donne, dans la pratique, à la fois de bonnes et de mauvaises nouvelles. Point positif: ce ne sont pas seulement les fibres du filtre mais, après un certain temps aussi l'accumulation des saletés qui vont capturer les saletés qui sont aspirées. Ceci explique pourquoi un nouveau filtre fonctionne souvent moins efficacement qu'un filtre qui a déjà quelques heures de travail derrière lui. Point moins positif: le filtre absorbe de plus en plus de saletés, ce qui augmente la résistance au flux d'air et la perte de pression au niveau de l'air d'admission.

CHOIX DE MATERIEL

Il est donc apparu clairement que l'efficacité de la filtration de l'air était déterminée en grande partie par les choix de matériels lors de la composition des éléments filtrants. Pour répondre à des exigences de plus en plus pointues, le traditionnel matériel en cellulose est souvent remplacé par une matière synthétique nouvelle, beaucoup plus fine et disposant d'un plus grand nombre de fibres. Des matériaux synthétiques aussi dont la densité augmente à partir du côté de l'arrivée d'air.

FILTRAGE PAR CYCLONE

Du côté de l'admission du matériel de filtrage avec une densité variable, les fibres montrent une structure plutôt ouverte. Dans cet environnement, le filtre peut donc absorber plus d'impuretés. Plus on s'approche du noyau du matériel de filtrage, plus fine devient la structure. Et cette fine structure peut ainsi effectuer une filtration fine. Ce qui fait que le matériel de filtrage avec une densité variable nous amène à une filtration progressive en filtrant d'abord en commençant par le côté extérieur
les impuretés les plus grandes et ensuite les impuretés les plus fines. Une filtration par étapes a dans tous les cas lieu dans les filtres à cyclones. Ce type de filtre fait d'abord tournoyer l'air aspiré autour de l'élément filtrant. Les particules les plus polluantes sont ainsi immédiatement rejetées sur le côté extérieur et ensuite éliminées. Par la suite, le filtre ne doit plus nettoyer (selon les fabricants de filtres) que 15% de l'air pollué.

ENTRETIEN

la filtration par étapes ne peut pas être confondue avec les aircleaners single-stage ou two-stage que certains fabricants proposent dans leur offre.

Single-stage

Par 'single-stage', on désigne les filtres destinés à des environnements de travail exposés à une pollution (relativement) faible. Plus spécifiquement, il s'agit des filtres pour camions, bus ou compresseurs stationnaires.

Two-stage

Les aircleaners two-stage sont davantage affectés à un environnement plus riche en poussières. Les véhicules concernés: véhicules agricoles et véhicules de construction, comme les bulldozers.

REMPLACEMENT

Pourquoi remplacer?

Remplacer à heure et à temps le filtre à air garantit le maintien de la puissance et favorise l'économie de carburant. Un filtre à air sale ou saturé entraîne en effet une perte de pression dans le collecteur d'air. Cela se traduit par moins de puissance avec comme conséquence une plus mauvaise combustion et une pollution plus importante. Un filtre à air saturé aura comme conséquence que le moteur réagira moins bien aux sollicitations de la pédale de gaz, sachant aussi qu'une respiration insuffisante du moteur (souvenez-vous des cours de traitement des gaz d'échappement) aboutira à une hausse de la consommation de carburant. En fin de compte, il faut retenir qu'une quantité minimale de poussières suffit déjà à augmenter de façon importante le pourcentage d'usure du moteur et à engendrer des dégâts irréparables.

Quand remplacer?

En usage peu intensif, au moins une fois par an. En cas de fréquence d'usage normale pour un camion ou un bus il est conseillé de remplacer cette pièce chaque fois que le filtre à huile est remplacé.