Le projet filtre à particules Une nouvelle mesure des ...

GOCA©2018 – Project Roetfilterfraude 2e fase PN metingen – V00.03 – 27/09/2018 1 / 160

Le projet filtre à particules

Une nouvelle mesure des

émissions peut évaluer la

qualité du filtre à

particules lors du contrôle

technique périodique des

véhicules diesel

GOCA|Le projet filtre à particules |2019 |

2 / 160

Auteur(s): Buekenhoudt Pascal, De Meyer Philippe & Laurent Chavatte GOCA: Project & innovation Version: V01.00 Date: le 31 janvier 2019 Version originale néerlandais Version traduite français

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GOCA©2019 – Le projet filtre à particules– V01.00 – 31/01/2019 3 / 160

approbation écrite préalable du GOCA.

Table des matières

1. Le projet filtre à particules – Le contexte .................................................................................... 7

2. Plan d’approche, questions de recherche et objectifs .............................................................. 11

2.1. Plan d’approche ................................................................................................................. 11

2.2. Etude de la littérature ....................................................................................................... 14

2.3. Questions de recherche et objectifs de la phase I du projet ............................................ 15

2.4. Questions de recherche et objectifs de la phase 2 du projet ........................................... 15

3. Etude de la littérature ............................................................................................................... 17

3.1. La suie ................................................................................................................................ 17

3.2. Les sytèmes de post-traitement de la suie ........................................................................ 23

3.3. Interaction NOX-PM ........................................................................................................... 30

3.4. Pourquoi la fraude sur les filtres à particules n’est-elle pas décelable aujourd’hui lors du contrôle technique ? ......................................................................................................... 33

3.4.1. Les valeurs d’opacité de refus actuelles sont trop élevées ........................................... 34

3.4.2. Les opacimètres ne sont pas adaptés à la mesure des basses concentrations émises par les véhicules plus modernes équipés d’un filtre à particules ................................. 38

3.4.3. Les lectures EOBD ne peuvent déceler la reprogrammation des unités électroniques destinée à dissimuler le retrait d’un filtre à particules ................................................. 41

3.5. Contrôle visuel, EOBD, test de balayage, , tissu filtrant et test d’opacité ......................... 43

3.6. Mesures PM ....................................................................................................................... 44

3.7. Mesures PN ....................................................................................................................... 45

3.7.1. Les compteurs PN ont une grande capacité distinctive pour contrôler les filtres à particules sur les véhicules diesel .................................................................................. 45

3.7.2. Technologie exploitable pour les compteurs PN ........................................................... 52

3.7.2.1. Condensation Particle Counter ..................................................................................... 53

3.7.2.2. Diffusion Charging ......................................................................................................... 53

3.7.2.3. Mesures PN pour les contrôles techniques périodiques en Europe ............................. 53

3.8. Contrôle via le Remote Sensing des particules fines [PM] et autres polluants CO2, CO, HC, NO, NO2, NOX, NH3, SO2 contenus dans les émissions....................................................... 55

4. Phase 1 – Est-il possible de détecter la fraude (filtres à particules retirés) ? ........................... 57

4.1. Test visuel .......................................................................................................................... 59

4.2. Test auditif ......................................................................................................................... 60

4.3. Test à l’aide de la caméra thermique ................................................................................ 61

4.4. Test avec la pompe à particules ........................................................................................ 63

4.5. Test d’opacité .................................................................................................................... 64

4.5.1. Test d’opacité avec la 1ère génération d’opacimètres ................................................... 64

4.5.2. Test d’opacité avec la 2nde génération d’opacimètres ................................................... 65



4.6. Mètres PM ......................................................................................................................... 66

4.7. Mètres PN .......................................................................................................................... 67

4.8. Test avec EOBD .................................................................................................................. 70

4.9. Conclusions et recommandations ..................................................................................... 70

5. Phase 2 – Une nouvelle mesure d’émissions peut-elle permettre d’évaluer la qualité du filtre à particules lors du contrôle technique périodique des véhicules diesel ? ................................. 72

5.1. Appareils ............................................................................................................................ 72

5.1.1. Appareils PN/PM disponibles ........................................................................................ 72

5.1.2. Appareils non retenus ................................................................................................... 74

5.2. L’échantillon ...................................................................................................................... 77

5.3. Essais de durabilité ............................................................................................................ 80

5.3.1. Aperçu des défauts et autres constatations.................................................................. 80

5.3.2. Autonomie des appareils ............................................................................................... 83

5.3.3. Ergonomie ..................................................................................................................... 83

5.3.4. Logiciel ........................................................................................................................... 84

5.3.5. Sonde ............................................................................................................................. 84

5.3.6. Vitesse de réchauffement ............................................................................................. 84

5.3.7. Conclusions et adaptation des appareils en fonction des résultats des essais en conditions réelles........................................................................................................... 84

5.4. Essais comparatifs ............................................................................................................. 85

5.5. Remplacement de la mesure d’opacité par une mesure PN ............................................. 89

5.6. Détection du retrait du filtre à particules avec un appareil PM ? ..................................... 89

6. Phase 2 – Implémentation de la mesure des particules fines ................................................... 92

6.1. Cahiers des charges mètres PN ......................................................................................... 93

6.1.1. Contexte international et collaboration ........................................................................ 93

6.1.2. Principes de base du cahier des charges ....................................................................... 93

6.1.3. Partie 1 du cahier des charges: Metrological and Technical requirements .................. 94

6.1.4. Partie 2 du cahier des charges: Metrological controls and performance tests ............ 96

6.2. Les différentes vérifications .............................................................................................. 97

6.2.1. L’unité de vérification .................................................................................................... 97

6.2.2. Homologation (Type approval) .................................................................................... 101

6.2.3. Vérification initiale (Initial verification) ....................................................................... 102

6.2.4. Vérification périodique (subsequent verification) ...................................................... 103

6.2.4.1. Proposition pour une unité de vérification avec générateur de suie.......................... 103

6.2.4.2. Proposition d’unité de vérification périodique avec générateur de sel ...................... 104

6.2.4.3. Proposition d’unité de vérification avec véhicule et dérivation (bypass) DPF ............ 105

6.2.4.4. Aperçu des unités de vérification périodiques ............................................................ 106

6.2.5. Vérification normale (routine testing)......................................................................... 108



6.3. Procédure de mesure ...................................................................................................... 109

6.3.1. Influence exercée par le véhicule ................................................................................ 109

6.3.1.1. La température du moteur .......................................................................................... 109

6.3.1.2. Influence de l’EGR ....................................................................................................... 111

6.3.1.3. Influence de la régénération active ............................................................................. 113

6.3.2. Influence de la mesure ................................................................................................ 116

6.3.2.1. Influence de l’aspiration des gaz d’échappement ....................................................... 116

6.3.2.2. Régime moteur au ralenti............................................................................................ 117

6.3.3. Influence exercée par l’appareil .................................................................................. 118

6.3.3.1. Temps de réponse des appareils de mesure ............................................................... 118

6.3.3.2. Durée d’une mesure stable ......................................................................................... 120

6.3.3.3. Répétabilité ................................................................................................................. 123

6.3.4. Description de la procédure de mesure ...................................................................... 125

6.4. Critère d’évaluation ......................................................................................................... 128

6.4.1. Critère d’évaluation ..................................................................................................... 128

6.4.2. Fast Pass / Fast Fail ...................................................................................................... 133

6.5. Coûts et bénéfices ........................................................................................................... 134

6.5.1. Total cost of ownership ............................................................................................... 134

6.5.2. Bénéfices ..................................................................................................................... 136

7. Conclusion et recommandations ............................................................................................. 142

7.1. Conclusion ....................................................................................................................... 142

7.2. Recommandations ........................................................................................................... 146

8. Annexes ................................................................................................................................... 147

8.1. Annexe A: Limites d’émission lors de la réception par type ........................................... 147

8.2. Annexe B: Description des appareils ............................................................................... 147

8.3. Annexe C: Cahier des charges Particulate Number Counter ........................................... 147

9. Bibliographie et littérature ...................................................................................................... 148

10. Liste d’abréviations ................................................................................................................. 155

11. Liste des figures ....................................................................................................................... 157

12. Liste des tableaux .................................................................................................................... 159

GOCA|Le projet filtre à particules |2019 | | 1. Le projet filtre à particules – Le contexte |


1. Le projet filtre à particules – Le

contexte

Les exigences toujours plus sévères en matière d’émissions pour les réceptions des véhicules et des

types de moteur ont également fait baisser les valeurs d’émissions PM (particulate matter) (Voir

annexe 1). La diminution de ces limites a été réalisée par une meilleure combustion dans le moteur,

et par les sytèmes de post-traitement comme le filtre à particules. Les particules de suie sont ainsi

devenues de plus en plus fines. Vu que les filtres à particules sont le moyen le plus efficace pour

diminuer les quantités de suie, cette technologie est celle qui a été le plus souvent utilisée depuis

quelques années sur les voitures diesel. Pour éviter que le filtre à particules ne se remplisse

complètement, une phase de régénération fait en sorte que le carbone qui s’est accumulé dans le

filtre à particules soit brûlé. Ceci peut être effectué en continu, ou plus couramment, au moment où

le système OBD (On Board Diagnose) détecte une pression accrue dans le filtre. Le filtre à particules

constitue en outre un moyen extraordinairement efficace pour prévenir les émissions de particules

de suie ultrafines, les « particules fines ». Ces particules nm sont connues pour être très néfastes

pour la santé. Il est évidemment crucial que le filtre à particules continue à bien fonctionner, et le but

n’est certainement pas d’être démonté après un certain temps, en présumant de meilleures

performances du véhicule, ou d’économiser des frais de remplacement ou de nettoyage.

Les field tests de l’étude Sustainable Emission Tests (SET) du CITA (International Motor Vehicle

Inspection Committee) (CITA, 2015) ont premis de visualiser les applications de la technologie du

filtre à particules: certains véhicules Euro 4 étaient équipés d’un filtre à particules, alors que la

plupart des véhicules Euro 5 l’étaient. Les arnaques relatives aux émissions d’échappement, comme

celles sur les filtres à particules, sur le système SCR (Selective Catalytic Reduction), et sur le système

OBD, ont soulevé bien des questions. Le GOCA est coauteur de ce projet, comme de la plupart des

études menées par le CITA. Pour combattre la fraude aux filtres à particules, le CITA a proposé des

normes d’émissions plus sévères.

Les véhicules diesel modernes émettent principalement les émissions nocives NOx (oxydes d’azote:

NO et NO2) et des particules fines (PM10). Ces particules de suie sont devenues de plus en plus fines,

et ont évolué au fil des ans de particules de suie visiblement plus grandes à des particules fines

invisibles. De ce fait, les valeurs d’opacité mesurées au cours des ans et en fonction des normes

d’émissions, sont devenues également de plus en plus petites. Les problématiques du contrôle

technique effectué sur base des particules fines et la question de savoir si un filtre extrait peut être

détecté doivent être considérées en parallèle.

Le test d’opacité stationnaire actuel est centré sur la mesure des particules de suie, et non pas sur les

particules extrêmement fines ni sur les NOX. Pour plusieurs raisons, le contrôle périodique actuel

n’est pas en mesure de contrôler adéquatement le fonctionnement du filtre à particules:

Les valeurs d’opacité entraînant un refus du véhicule, imposées par l’Europe, sont trop

élevées, et non adaptées aux technologies actuelles telles que le filtre à particules;



Les appareils mesureurs d’opacité ne sont plus appropriés pour mesurer les basses

concentrations émises par les véhicules le plus modernes équipés d’un filtre à particules;

Les lectures EOBD ne peuvent pas détecter la reprogrammation des unités électroniques

destinées à camoufler l’extraction d’un filtre à particules.

Cependant, la qualité du filtre à particules diminue au fil du temps (TNO, 2016a).

Vu les raisons reprises ci-dessus, TNO et RDW ont, depuis 2013, entamé des recherches pour

décuvrir de nouvelles méthodes de contrôle, afin d’être en mesure de détecter l’absence du filtre à

particules (Kadijk, 2015; Kadijk & Spreen, 2015).

Les études menées en 2016 par TNO et RDW, en collaboration avec l’université HAN (Kadijk, 2016;

TNO, 2016a; TNO, 2016b; Kadijk & Spreen, 2016; Poppe & van Lee, 2016) ont abouti à des résultats

prometteurs en développant le test d’émissions PN, qui calcule le nombre de particules (d’une

certaine taille) présentes dans les gaz d’échappement.

Le RDW, en collaboration avec HAN, a testé les émissions des véhicules diesel équipés d’un filtre à

particules via l’opacité, l’EOBD, et les particules PN (Poppe & van Lee, 2016). Pour poursuivre l’étude,

les filtres à particules ont été retirés et remplacés par de faux filtres.

Dans le journal de la VRT du 3 juillet 2017, le journaliste Luc Pauwels indique qu’en Belgique, des

dizaines de milliers de voitures diesel passent le contrôle technique avec succès, alors que le leur

filtre à particules a été extrait illégalement. En effet, remplacer un filtre à particules peut coûter

2.000 euros, voire plus. Une méthode moins coûteuse, mais donc illégale, consiste à ôter le filtre à

particules ou l’élément filtrant, et à adapter le logiciel OBD. Les frais ne s’élèvent plus alors qu’à

environ 450 euros. Luc Pauwels se réfère à l’étude SET, portée à la connaissance tant des instances

politiques européennes que belges, qui jusqu’à alors n’avaient rien entrepris. Voir aussi Pauwels &

Vanoverschelde, 2017.

Suite à cette émission, les régions flamande, wallonne et de Bruxelles-Capitale ont demandé au

GOCA de développer une méthode afin de pouvoir détecter les fraudes concernant les filtres à

particules dont il était question dans l’émission de la VRT.

Le GOCA a abordé le projet en deux phases. Lors d’une première phase, toutes les nouvelles

technologies possibles ont été étudiées en fonction de la détection de la fraude sur les filtres à

particules. La recherche a été menée de septembre 2017 à décembre 2018. Le GOCA a ensuite

approfondi ses recherches pour déterminer quelle méthode de mesure était susceptible de déceler la

fraude concernant les filtres à particules. A cet effet, les appareils suivants ont été analysés :

Les appareils mesureurs d’opacité

Les appareils mesureurs d’opacité perfectionnés

Les appareils PN (particle number)

Les appareils PM (particle mass)

Les caméras thermiques à infrarouges

Les pompes à particules

Via la lecture EOBD



Déjà avant le lancement de la première phase de l’étude, il était clair, grâce entre autres aux études

TNO, que les mesures PN constituaient une solution adéquate. Pendant la 1ère phase dans sa totalité,

il semblait même que les mesures PN étaient la seule solution appropriée. Les mesures PN sont

destinées à mesurer le nombre de particules fines. En fonction de la technologie utilisée, il s’agit de

particules mesurant de 23 nm à 100 nm environ. Les techniques exploitées étaient soit inhérentes au

matériel de laboratoire, soit des prototypes, soit elles n’étaient pas spécifiquement adaptées à la

mesure des gaz d’échappement diesel, et ne pouvaient donc pas convenir à un usage propre au

contrôle technique périodique. Les appareils de mesure PM présentaient toutefois un potentiel

appréciable, d’où la nécessité de réaliser une seconde phase.. C’est pourquoi les trois régions ont

conclu un accord avec le GOCA pour que le groupement teste les technologies de pointe dans la

pratique du contrôle technique, jouant ainsi un rôle de pionnier dans la lutte contre la fraude sur les

filtres à particules. La deuxième phase de l’étude a démarré le 1er juillet, et a couru jusque fin

décembre 2018.

La seconde phase a démontré qu’un filtre à particules manquant peut être détecté à l’aide d’un

appareil PN (qui calcule le nombre de particules fines). Il est apparu que seuls les appareils PN

pouvaient déceler avec fiabilité un filtre à particules défectueux ou manquant. Ces appareils, le plus

souvent des appareils de laboratoire et/ou des prototypes, ont été testés en détail. Pour connaître la

faisabilité, la durabilité et la précision de ces nouveaux appareils et méthodes de mesure, il est donc

nécessaire de les tester dans un laps de temps plus long et dans des circonstances de travail réelles.

Enfin, un dossier d’implémentation complet a été établi, en ce inclus un cahier des charges et une

procédure de test.

Phase 1: méthodes de mesure éventuelles pour détecter les fraudes sur les filtres à particules? Appareils mesureurs d’opacité Appareils mesureurs d’opacité perfectionnés Appareils PN (particle number) Appareils PM (particle mass) Caméras thermiques à infrarouges Pompes à particules Via la lecture EOBD Phase 2: Faisabilité et préparation à l’implémentation d’appareils PN et/ou PM pour le contrôle technique périodique.



Ce document esquisse d’abord le contexte de l’étude. Le chapitre deuxième (2) décrit le plan

d’approche et les objectifs de l’étude. Ensuite, par le biais d’une étude de la littérature présentée

dans le chapitre troisième (3), fournit un aperçu des informations publiées et non publiées

concernant la problématique de la détection de la fraude sur les filtres à particules. Les deux phases

subdivisées sont également reprises dans le présent document. Le chapitre quatrième (4) expose les

résultats de la première phase, les chapitres cinquième (5) et sixième (6) les résultats de la seconde

phase de l’étude, le chapitre 5 étant centré sur les questions de recherche, et le chapitre 6 sur le

dossier d’implémentation.

Le chapitre septième (7) enfin, formule une conclusion générale sur l’étude et énonce des

recommandations.

GOCA|Le projet filtre à particules |2019 | | 2. Plan d’approche, questions de recherche et objectifs |


2. Plan d’approche, questions de

recherche et objectifs

2.1. Plan d’approche

Le GOCA a conçu la présente recherche comme une recherche scientifique axée sur la pratique,

l’objectif étant en effet de fournir une solution applicable dans le secteur du contrôle technique

belge, et présentant les résultats escomptés. Cette recherche a pu être conduite grâce à une étroite

collaboration entre le GOCA et ses membres. Des tests pratiques ont en effet été réalisés dans les

centres de contrôle technique. De surcroît, toutes les avancées dans les recherches ont été discutées

en Commission Technique du GOCA (concertation entre les directeurs techniques des entreprises, les

membres du GOCA, et le département du contrôle technique du GOCA).

L’étude a été scindée en deux phases, chacune d’entre elles comportant ses propres questions de

recherche et objectifs:

Phase 1 (juillet-décembre 2017):Est-il possible de détecter la fraude (filtres à particules

manquants)?

Phase 2 (juillet-décembre 2018): Etude avec proposition d’implémentation des solutions

avancées (compteurs de particules PM et/ou PN) dans le secteur du contrôle technique.

Le caractère scientifique se distingue par:

L’acquisition de connaissances par l’étude de la littérature ;

La participation à des groupes de travail internationaux représentés par des centres de

recherche et le monde académique ;

Les contacts établis par rapport aux recherches parallèles afin de synchroniser les acquis ;

L’implication des universités et centres de recherche belges dans les investigations menées.

Le but est d’être en mesure de présenter un dossier documenté aux responsables politiques belges

et européens, un dossier qui, de plus, soit en ligne avec les études similaires menées aux Pays-Bas et

en Allemagne. Il est important d’échanger des informations à intervalles réguliers avec les

spécialistes qui étudient le même sujet sous des angles de vue différents, pour déboucher ainsi sur

une solution étayée et fiable. Dans cette optique, certaines décisions stratégiques ont été arrêtées:

Concertation avec nos membres;

L’examen interne du projet a été réalisé par le biais de la commission technique du GOCA.

Mensuellement, les avancées ont également été rapportées au Conseil d’administration.

Concertation avec les autorités régionales;

Cette concertation se situe tant au niveau des cabinets que de l’administration.

Des moments de concertation avec les cabinets ont été implémentés à intervalles

déterminés.

Une concertation interrégionale mensuelle a été planifiée afin de présenter un état des lieux

des recherches menées. Les deux plateformes étaient à même d’orienter le projet.



Informations fournies à DGMOVE (Directorate-General for Mobility and Transport,

Commission européenne);

Il est important d’informer DGMOVE pour connaître leurs points de vue et vision de l’avenir,

pou ainsi aiguiller le projet.

Il est fondamental d’informer le département de la Commission européenne qui gère la

Directive européenne concernant le Contrôle technique. Dans cette optique, le GOCA,

Messieurs De Meyer et Buekenhoudt, se sont entretenus le 14/02/2018 avec Monsieur Casto

Lopez-Benitez et Madame Emese Vida, tous deux policy officer, European Commission, DG

Mobility and Transport, Road Safety Unit. La première phase de l’étude a été discutée à cette

occasion.

Le 16 avril 2018, lors du RWTWG Meeting (Roadworthiness Technical Working Group

Meeting) de DGMOVE, ayant comme thème les “Roadworthiness Aspects of Tampering With

Exhaust Emission Control Systems”, Monsieur Buekenhoudt a donné une présentation sur la

première phase du projet sur la fraude dont les filtres à particule font l’objet, ainsi que sur le

projet mené quant à la lutte contre la fraude AdBlue lors des contrôles au bord de la route.

Participation au NPTI-workshop (NPTI: New Periodic Technical Inspection emission test);

NPTI est un groupe de travail constitué par le Dr. Andreas Mayer (CH), l’inspirateur du projet

de mesure PN pour les machines de construction en Suisse.

En 2016, plusieurs organisations gouvernementales suisses, allemandes et néerlandaises, des

instituts métrologiques, des scientifiques et des constructeurs d’appareils ont reconnu la

nécessité de concevoir un nouveau test des émissions pour l’Inspection Technique

Périodique, constituant pour ce faire un groupe de travail technique informel (NPTI).

Le groupe de travail est constitué de représentants du monde académique, d’instituts de

recherche (TNO Pays-Bas, TTM), de producteurs d’appareils de mesure (TSI, TESTO, …) et

d’autorités (Federal Roads Office (CH), JRC (Joint Research Center, Commission européenne)).

Le groupe de travail a également pour but d’informer les décideurs politiques des autorités

nationales et européennes, les constructeurs d’appareils, les instances de réception par type,

et les instances auxquelles incombe le contrôle technique.

Ce groupe de travail mène des recherches sur les nouvelles méthodes de test des émissions

lors de la PTI. Leur domaine de travail actuel se concentre sur les mesures PN et PM.

Depuis 2018, le GOCA prend part aux meetings NPTI:

5th NPTI Meeting les 15 & 16 mars 2018 à Zürich (Philippe De Meyer);

6th NPTI Meeting, le 8 juin 2018 à Den Haag, Pays-Bas (Bart Veldeman, Philippe De

Meyer, Pascal Buekenhoudt);

7th NPTI Meeting le 12 septembere2018 chez Nmi Delft (Philippe De Meyer)

Cette réunion traitait plus spécifiquement du cahier des charges pour les compteurs PN.

8th NPTI Meeting le 5 décembre 2018 à Zürich (Philippe De Meyer et Pascal

Buekenhoudt)

Cette réunion était consacrée à l’examen de la procédure de mesure.



Impliquer universités et centres de recherche belges dans l’évaluation des résultats de

mesure;

Le monde académique belge a également été impliqué dans l’évaluation des résultats.

Veuillez trouver ci-dessous les personnes de contact concernées :

Institut scientifique de service public - Liège (ISSEP):

Benjamin Bergmans, attaché, Section Environnement, Air émission.

Universiteit Gent (UG):

Professeur Sebastian Verhelst, Department of Flow, Heat and Combustion

Engines, Faculty of Engineering and Architecture.

Vrije Universiteit Brussel:

Professeur Francesco Contino, Faculty of Applied Sciences, Department of Mechanical Engineering.

François Boveroux, Department of Mechanical Engineering (MECH), Research Group Fluid Mechanics and Thermodynamics (FLOW)

Coordination avec d’autres recherches similaires en cours;

Meeting informel JRC

Philippe De Meyer a répondu à l’invitation lancée par JRC pour les 11 et 12 avril 2018.

Il s’agissait d’une session de mesure organisée à une initiative priviée de Ricardo Suarez

du Joint Research Center de la Commission européenne à ISPRA (Italie).

La Commission européenne n’a pas encore déposé une demande officielle pour

entreprendre des recherches concernant les compteurs PN, mais l’intention de Ricardo

était de récolter des informations au cas où il serait requis de formuler un avis à ce sujet.

La session de mesure comprenait la mesure des gaz d’échappement de 4 véhicules diesel

récents (tous Euro 6) à l’aide de compteurs PN et PM.

Peugeot Partner, euro 6 diesel, avec possibilité de dérivation du DPF

Mercedes, Euro 6, Diesel: DPF fonctionnant bien

VW, Euro 6, Essence avec DPF

Ford, Euro 6, Essence sans DPF

Tous les véhicules étaient portés à température de fonctionnement (+/- 90°, mesurés via

EOBD).

Ensuite, chaque appareil de mesure était introduit 3 fois pendant 30 seocndes dans le

tuyau d’échappement, le temps entre chaque mesure étant également de 30 secondes.

La mesure a également été effectuée en low idle (au ralenti) et en high idle (+/- 2000

rpm).

Le but était que chaque constructeur d’appareils communique les valeurs mesurées à

Ricardo, pour être ensuite évaluées et comparées au Nanomet3.

Voir aussi Suarez-Bertoa (2018).



Meeting informel avec BASt Le 28/09/2018, Philippe De Meyer et Pascal Buekenhoudt ont rendu visite à BASt sur

invitation à la Dipl.-Ing. (FH) Sigrid Limbeck, Referat F3 – Emissionen im

Kraftfahrzeugbereich, Bundesanstalt für Straßenwesen. Une discussion a été engagée

avec Uwe Ellmers (head of section) et Sigrid Limbeck. Les expériences respectives ont été

échangées.

Meeting informel avec les responsables politiques et rechercheurs néerlandais.

Plusieurs meetings et contacts par mail ont eu lieu avec le RDW (Henk Bussink, Hens

Peeters-Weem, Dennis Ipenburg), le ministère néerlandais (Luis Zuidgeest) et TNO (Gerrit

Kadijk).

Informations et coordination des activités avec CITA WG2 on emissions

Pascal Buekenhoudt a mis ce sujet à l’agenda du meeting CITA meeting des 23 et 24 octobre

2018 à Séville.

Informations et coordination des activités avec d’autres parties prenantes ;

Il est évident que les fournisseurs des différents appareils ont été étroitement impliqués au

projet. Les fournisseurs proposant un appareil encore en développement, et donc non testés

encore, ont eux aussi été informés et consultés.

Il convient également de mettre en avant l’excellente collaboration entretenue avec Febiac,

les contructeurs de véhicules individuels, et Bosal.

2.2. Etude de la littérature

Le GOCA peut faire valoir une expérience certaine quant à l’étude de la littérature, ayant entre autres

déjà pris pour son compte l’étude de la littérature pour les projets CITA TEDDIE, 2011, la note de

vision du GOCA 2016-2019 et le CITA SET II, 2017 (encore à publier). Le département R&D du GOCA

est toujours à la recherche d’opportunités pour innover au sein du secteur. Les études de TNO, RDW

et l’intérêt accordé aux mesures PN en Allemagne n’étaient certes pas des inconnus.

L’étude de la littérature ne constitue pas seulement le cadre théorique pour une étude, mais

également une base pour la recherche spécifique. Elle permet d’approfondir les connaissances et

théories existantes concernant la fraude sur les filtres à particules. Cette base scientifique constitue

le point de départ de toute recherche. Notre analyse critique des informations les plus pertinentes

récoltées ont été vérifiées avec les parties prenantes. Ces informations constituent également un

input pour l’élaboration des éssais, celles-ci pouvant alors être confirmées ou non, et affinées en

fonction des problèmes spécifiques posés dans le secteur.

De cette manière, nous tâchons de trouver une solution axée sur la pratique. L’étude de la littérature

que vous trouvezerez au chapitre 3 en est le point de départ.



2.3. Questions de recherche et objectifs de la phase I du projet

Lors de cette phase, une question exclusive a été privilégiée, à savoir: est-il possible de détecter la

fraude sur les filtres à particules? [Question de recherche 1].

Le scope des véhicules a été limité aux véhicules diesel M1 Euro 5 ou Euro 6. Les objectifs de cette

phase sont les suivants :

1. Etude de la littérature existante à la recherche de solutions pour les objectifs ci-après.

2. Recherche de possibilités offertes par les nouveaux appareils, comme:

les opacimètres plus précis;

les mètres PN (Particulate Number);

les mètres PM (Particulate Matter).

3. Analyse d’une méthode permettant la détection de filtres à particules manquants ou

défectueux.

Les appareils entrant en ligne de compte ont été testés sur les véhicules dans les circonstances

suivantes:

le véhicule tel qu’il a été fourni;

le véhicule avec filtre à particules retiré ;

le véhicule avec nouveau filtre à particules installé.

2.4. Questions de recherche et objectifs de la phase 2 du projet

Lors de la première phase du projet sur le filtre à particules, il est apparu clairement qu’un filtre à

particules manquant peut être détecté grâce à un appareil PN (Particle number) ou PM (Particle

Matter).

Ces appareils, qui sont le plus souvent des prototypes, n’avaient été testé jusqu’alors que dans des

conditions de laboratoire. Pour connaître la faisabilité, la durabilité et la précision de ces nouveaux

appareils, il était donc nécessaire de tester pendant une période plus longue et dans des

circonstances de travail réelles.

L’objectif principal consiste à trouver une réponse aux questions de recherche suivantes:

Peut-on confirmer que ces appareils de mesure peuvent détecter les filtres à particules

manquants ou éventuellement défectueux dans l’environnement du contrôle technique

périodique ? [Question de recherche 2].

Si la réponse à la question ci-avant est affirmative, ces appareils peuvent-ils remplacer les

opacimètres actuels? [Question de recherche 3].



Les objectifs complémentaires faisant l’objet d’un dossier d’implémentation sont e.a. l’établissement

de:

un cahier des charges pour l’appareil de mesure;

une procédure de mesure ;

un critère de refus;

les coûts et bénéfices;

une procédure d’entretien et de calibrage.

Différents plans d’expérience seront lancés pour étayer les objectifs mentionnés ci-dessus, comme:

La collecte de données réelles sur le parc de véhicules existant;

Le contrôle de la durabilité des appareils de mesure dans des circonstances de test réelles;

Le contrôle de la stabilité des mesures au fil du temps ;

Des tests comparatifs entre les différents appareils ;

Une analyse statistique ;

Déterminer la procédure de mesure ou de test et valider celle-ci ;

Détermination empirique du critère de refus ;

Détermination de la durée d’une mesure;

Déterminer l’impact de facteurs externes sur le résultat de mesure, tels que la température du

moteur, le résultat de mesure avant et après la régénération du filtre à particules, la

température ambiante, l’âge du véhicule, le kilométrage du véhicule, etc.

GOCA|Le projet filtre à particules |2019 | | 3. Etude de la littérature |


3. Etude de la littérature

3.1. La suie

A l’intérieur d’un moteur diesel, l’air nécessaire à la combustion est comprimé. L’air comprimé est de

ce fait chauffé à température fort élevée, ce qui déclenche spontanément la combustion du

combustible injecté. Ce principe est appelé autocombustion ou autoéchauffement. La température

dégagée à cette occasion est utilisée par le moteur lors d’un cycle pour accomplir des prestations.

Lors d’une combustion complète du combustible diesel en des circonstances idéales, seuls le CO2

(dioxyde de carbone) et l’H20 (eau) devraient en résulter. Or, pour plusieurs raisons, ceci n’est pas le

cas à l’intérieur d’un moteur :

L’utilisation d’air en lieu et place d’oxygène ;

Le rapport air-combustible ;

La composition du carburant ;

Le processus de combustion ;

Le moment de la combustion ;

Les turbulences dans la chambre de combustion ;

La température de combustion ;

La gestion du moteur ;

La présence d’huiles, etc.

Par conséquent, le processus de combustion dans les moteurs diesel engendrent des émissions

diverses.

La Figure 1 présente la composition des gaz d’échappement qui proviennent des moteurs à

combustion diesel. Moins d’1% des gaz sont considérés comme nocifs. Les émissions nocives les plus

néfastes sont liées aux CO, HC, NOX et PM. La contribution majeure aux gaz nocifs est tenue par les

NOX , à hauteur de 50%, suivie par PM.

Les véhicules diesel modernes émettent donc principalement les émissions nocives NOx et des

particules solides. Les particules de suie sont devenues au fil du temps de plus en plus fines, et ont

évolué de particules visiblement plus grandes à des particules fines invisibles. Les valeurs d’opacité

mesurées sont ainsi devenues, au cours des ans, et en fonction des normes d’émissions, également

de plus en plus réduites.



Figure 1 - Emissions moteur diesel (figure réalisée selon Reşitoğlu, Altinişik & Keskin, 2015)

La combustion du carburant diesel dans un moteur diesel comporte deux phases:

Premixed combustion phase

Mixing controlled combustion phase

Dec, J.E. (1997) a analysé la combustion à partir du moment de l’injection. Voir aussi la Figure 2.

Lorsque le carburant est injecté sous forme liquide, ce carburant doit d’abord s’évaporer, ce qui

retarde l’allumage. La chaleur est extraite à l’air chauffé dans la chambre de combustion. Le

carburant s’évapore à la surface du cône. On peut constater que la profondeur de pénétration dans

le cylindre est constante. Un injecteur dirige toujours le carburant diesel dans le cylindre avec le

même volume de débit. Pour injecter davantage de carburant (en charge plus élevée), l’injecteur doit

fonctionner plus longuement. La profondeur de pénétration dépend du diamètre des trous

d’injection, du carburant, de la température de l’air, et de la pression d’injection.

Lorsque le carburant commence à s’évaporer (au début de l’injection), il en résulte un mélange air

carburant avec un coefficient d’équivalence de deux à quatre (ce qui est un mélange très riche). C’est

cici que débute la première phase, la premixed combustion phase, lors de laquelle le mélange riche

est oxydé. C’est lors de cette phase que se dégagent les hydrocarbures aromatiques, et que la

formation de suie commence. Lorsque la charge du moteur est basse, peu de carburant est injecté,

et presque tout le carburant brûle lors de la première phase.

Ensuite débute la seconde phase, que l’on nomme mixing controlled phase. Le reste du carburant,

qui n’a pas encore brûlé, continuera de le faire en stœchiométrie (c’est-à-dire avec un coefficient

d’équivalence de un) à l’intérieur d’une flamme extrêmement turbulente. Les particules de suie

formées auparavant continueront elles aussi à s’oxyder. Or, une partie bien plus considérable ne

s’oxyde pas davantage, la partie que nous retrouvons dans les gaz d’échappement. A ce moment-là,

une quantité importante de suie se forme, les particules de suie fines volent en rond dans le cylindre

et deviennent de plus en plus grandes.

A température de flamme élevée, en présence d’une grande quantité d’oxygène et de d’azote,

beaucoup d’oxydes d’azote se constituent. En effet, un moteur diesel fonctionne toujours avec des

excès d’air, d’où la présence de beaucoup d’oxygène et d’azote dans le cylindre.



Figure 2 – Développement de la flamme de combustion combinée, en degrés d’angle de vilebrequin, après le début de l’injection (ASI). (Dec, J.E., 1997) ASI est le sigle pour After Start of Injection; PAHs = Polycyclic aromatic hydrocarbons.

La suie ne constitue pas un terme scientifique. La suie est le plus souvent associée à la fumée noire

dégagée par l’échappement. Le filtre à particules recueille les particules solides produites par le

moteur diesel.

Ces particules solides sont constituées de (Hussain et al, 2012TNO, 2016b):

Carbone élémentaire (particules solides) ;

Carbone organique (combustible ou huile partiellement brûlés) ;

Métaux (provenant du combustible, du lubrifiant ou de l’usure du moteur);

Sulfates hydratés SOX (dus au soufre présent dans le combustible, ce qui est à peine encore le

cas de nos jours);

Minéraux (contenus dans les lubrifiants).



Les particules émises sont très petites, car elles sont formées par les processus de combustion et de

condensation. On parle de particules fines lorsque les particules ne dépassent pas la taille de 10 μm

(micromètres). Celles-ci sont également indiquées par le signe PM. Les particules émises par un

véhicule diesel moderne ont une taille de 3 à 200 nm (nanomètres). Les particules fines sont donc

des particules inhalables, qui peuvent pénétrer dans les voies respiratoires et les poumons. Les très

fines particules peuvent se loger profondément dans les poumons, et ainsi aboutir dans la circulation

sanguine.

Une répartition typique des particules contenues dans les gaz d’échappement est reprise dans la

Figure 3 (veuillez remarquer qu’une échelle logarithmique est utilisée pour représenter le diamètre

des particules diesel). Les dimensions des particules diesel sont considérablement inférieures à 1 μm

(micromètres). Elles se composent tant de matières solides, comme le carbone élémentaire et la

suie, que de liquides, tels que les hydrocarbures condensés, l’eau et l’acide sulfurique. La formation

de particules diesel débute par la “nucléation” (germination), suivie par des agglomérations

successives (un processus consistant en l’agrégation de particules pour former une masse plus

importante).

Figure 3 - Diesel Aerosol size distribution. Dp = diamètre de la particule, Ctotal = concentration totale (Kittelson, Watts & Johnson, 2002)

La répartition des particules est la plupart du temps représentée en fonction de la masse des

particules (ligne pointillée noire) ou du nombre de particules (en bleu) sur l’échelle logarithmique.

Une autre répartition est basée sur la représentation de la surface des particules diesel, qui est

rendue par la ligne verte dans la figure ci-dessus.



Les différentes répartitions ont clairement un caractère modal, ce qui correspond à la germination

des particules et aux mécanismes d’agglomération. Ces répartitions sont indiquées respectivement

par Nuclei Mode et Accumulation Mode dans la figure.

Dans la représentation d’après la répartition en masse, la majorité des particules (c’est-à-dire de la

masse des particules) se trouve en Accumulation Mode. Les particules de l’Accumulation mode ont

un diamètre de 30 à 500 nm. La concentration maximale se situe entre 100 et 200 nm.

Selon la répartition en nombre de particules par contre, la plupart des particules se retrouvent en

Nuclei Modus. Les particules de ce mode sont de l’ordre de grandeur de 3 à 30 nm. La concentration

maximale est située de 10 à 20 nm. Elles ne contiennent en général que de 0,1% à 10% de la masse

PM totale, mais souvent plus de 90% du nombre total en particules.

En d’autres termes, les particules diesel se composent d’un grand nombre de particules dont la

masse est extrêmement faible, mélangées à un nombre relativement limité de particules plus

grandes, qui représentent la majeure partie de la masse totale. Une petite partie des particules diesel

apparaît dans un troisième mode, le « mode grossier » ou « Coarse Mode ». Ces particules d’un

diamètre supérieur à 1 μm (1000 nm) contiennent de 5% à 20% de la masse PM totale, tout en

contribuant à peine au nombre de particules. Elles surgissent suite au processus de combustion du

diesel. Elles sont formées davantage par dépôt et par les particules entraînées à leur suite, provenant

des parois de la chambre de combustion et/ou du système d’échappement (Kittelson, Watts &

Johnson, 2002). (“Diesel Exhaust Particle Size”, s.a.).

La pollution de l’air a toujours des conséquences significatives pour la santé, surtout dans les zones

urbaines. Les conséquences économiques sont également considérables : raccourcissement de la

durée de vie, hausee des coûts médicaux, et baisse de la productivité compte tenu des jours de

travail perdus. Les émissions les plus nocives pour la santé sont les PM, NO2 en O3.

En totalité, dans le monde entier, 2016 4,2 millions de décès peuvent être liés aux conséquences de

pollutions atmosphériques (WHO, 2018). En Europe, cela représente 205.000 décès (voir Figure 4).

Figure 4 – Nombre de décès suite à la pollution atmosphérique en 2016, par région (WHO - Burden of disease from ambient air pollution for 2016, v2 April 2018) Légende Afr: Afrique; Amr: Amérique; Emr: Eastern Mediterranean (pays méditerranéens de l’est); Eur: Europe; Sear: South-East Asia (Asie du sud-est), Wpr: Western Pacific (Pacifique ouest); LMIC: Low- and middle-income (bas et moyens salaires); HIC: High-income (salaires élevés)



Sur base des chiffres de 2010, Giannadaki, Lelieveld & Pozzer (2017) ont calculé sur base de leur modèle EMAC, qu’une mortalité précoce de 3,15 millions d’êtres humains, dont 173.000 au sein de l’Europe Unie suite aux émissions PM2,5, s’ensuit.

La Belgique, tout comme la plupart des pays européens, n’atteignent pas l’Air Quality Guidline de

l’Organisation mondiale de la santé (WHO) en ce qui concerne les PM10 et PM2,5. Les normes légales

déterminées par la directive européenne concernant la qualité de l’air ambiant (Union européenne,

2008), sont de PM10 50 µg/m3 et PM2,5 25 µg/m3, et ne peuvent être dépassées que 3 jours par an.

Les moyennes annuelles ont été fixées respectivement à 20 µg/m3 et 10 µg/m3.

l’Organisation Mondiale de la Santé (WHO) a également déterminé comme Air Quality Guidline pour

PM2,5 une moyenne annuelle de 10 µg/m3.

Figure 5 – Valeurs limites pour PM2,5.ein µg/m3 (EEA, 2017)

Le rapport 2017 “Air quality in Europe” de l’European Environment Agency (EEA), rapporte que la

valeur WHO pour les PM2,5 a été dépassée dans 75% des stations de prélèvement de 27 pays sur 32

(voir Figure 5). Pour chaque pays, la valeur moyenne la plus basse, la plus élevée, et moyenne ont été

indiquées. Le rectangle délimite les 25ième et 75ième percentiles. La ligne rouge marque la limite

européenne, la bleue celle du WHO guidline. Pour la Belgique, la limite annuelle se situe au-dessus

du seuil de 10 µg/m3. Heureusement, la limite européenne, elle, n’est pas dépassée.

Figure 6 – Pourcentage des habitants exposés à des valeurs situées au-dessus des limites européennes et du WHO

guidline (EEA, 2017)



D’après le même rapport, 19% de la population européenne a été exposée à des émissions PM10

situées au-dessus de la valeur européenne, et à environ 53% de ces émissions supérieures aux

valeurs de la WHO guidline (Figure 6). Pour les émissions PM2,5, il s’agissait respectivement de 7% et

de 82%.

11% des émissions tant de PM10 que de PM2,5 sont attribuées au transport routier (EEA, 2017), et ce

malgré les efforts soutenus du législateur (Figure 7). Voir aussi à l’Annexe A: Valeurs limites des

émissions pour la réception par type. Les moteurs diesel sont une source importante des émissions

mesurées sur la route.

Figure 7 – Evolution des émissions PM en termes d’Emissions standard européennes (Source site web ACEA)

Pour faire baisser les émissions PM emissies, un filtre à particules fonctionnant correctement apportera une contribution importante.

3.2. Les sytèmes de post-traitement de la suie

Les voitures diesel actuelles sont équipées d’un filtre à particules fermé. L’AECC (the Association for

Emissions Control by Catalyst) décrit le fontionnement du filtre à particules fermé.

Figure 8 - Elément de filtre à particules fermé

(photo reprise avec l’aimable autorisation d’AECC)

Figure 9 - Fonctionnement d’un filtre à particules fermé (photo reprise avec l’aimable autorisation d’AECC)



Dans un filtre à particules fermé, les particules sont extraites par filtrage physique, à l’aide d’une

structure en nid d’abeilles. Cette structure ressemble à un substrat de catalyseur, à cette différence

près que les canaux sont bloqués aux extrémités alternatives. Les parois poreuses du filtre font en

sorte que les gaz d’échappement circulent entre les canaux. La matière de forme particulaire est

déposée comme un cake de suie sur les parois. Tous les gaz d’échappement sont donc filtrés,

contrairement à ce qui se passe avec les filtres semi-ouverts. Les filtres fermés sont fabriqués en

matériaux céramiques (cordiérite, carbure de silicium ou titanate d’aluminium). Ces filtres à

particules fermés céramiques extraient presque entièrement les particules de carbone, en ce inclus

les particules fines d’un diamètre de moins de 100 nanomètres (nm), et avec une efficacité de plus

de > 95% en termes de masse, et une efficacité de plus de > 99% pour ce qui est du nombre de

particules, les deux valant pour une large gamme de conditions de fonctionnement du moteur

(https://www.aecc.eu/technology/filters/).

Les particules recueillies bouchent progressivement le filtre à particules. En présence d’une quantité

suffisante d’oxygène (O2) et une température supérieure à 550°, la suie brûle d’elle-même. Or, les

gaz d’échappement ne sont souvent pas assez chauds pour que ce processus soit activé. Par

conséquent, le cake de suie doit être brûlé par régénération.

La régénération la plus évidente consiste en une régénération passive. Le catalyseur à oxydation pour

moteur diesel (DOC), qui se trouve à l’avant du filtre à particules, transforme les NO en NO2. Grâce

aux caractéristiques oxydantes des NO2, il est possible de brûler la suie à une température inférieure

(+/- 350 °C). Cette régénération est un processus en continu, sans qu’il soit nécessaire d’augmenter

les températures des gaz d’échappement. Cette technologie est également désignée par le sigle CRT,

pour Continuously Regenerating Technology.

Le processus CRT est décrit plus avant ci-après. La fonction la plus importante du catalyseur à

oxydation pour moteur diesel consiste en l’oxydation des émissions HC et CO (formules [1] et [2]). Il y

a réduction à hauteur de 60 à 90% des émissions de HC et CO. Les gaz d’échappement diesel

comportent de 2% vol à 17% vol d’O2, qui ne sont pas brûlés dans le moteur en même temps que le

combustible. Ce résidu est utilisé par le DOC pour induire les réactions d’oxydation décrites ci-après.

L’oxydation des HC permet également de réduire la masse de certaines particules diesel, dans la

mesure où les hydrocarbures fixés aux particules de carbone sont alors à même d’être également

oxydés.

De plus, dans le catalyseur à oxydation pour moteur diesel, le NO est transformé en NO2, ce qui est

nécessaire au bon fonctionnement du filtre à particules et du système SCR (Selective catalytic

reduction). Ce dernier est mieux connu sous le nom de système AdBlue. Les réactions principales

provoquées dans le DOC sont représentées ci-dessous (Reşitoğlu, Altinişik & Keskin, 2015):

𝑪𝑶 +𝟏

𝟐𝑶2 → 𝑪𝑶2 [1]

𝑪3𝑯6 +𝟗

𝟐𝑶2 → 𝟑𝑪𝑶2 + 𝟑𝑯2𝑶 [2]

https://www.aecc.eu/technology/filters/



𝑵𝑶 +𝟏

𝟐𝑶2 → 𝑵𝑶2 [3]

Les réactions surgissent à une certaine température, qui dépend de la composition des gaz

d’échappement, du débit, et de la composition du catalyseur. Un minimum de 200° C constitue la

température light-off d’un DOC. La température light-off est la température à partir de laquelle la

réaction s’élabore. Cette réaction est maximale à une température moyenne s’élevant autour des

300°C (“What Is a Diesel Oxidation Catalyst?, s.a.).

Dans un filtre à particules, les particules sont continuellement oxydées par les NO2 selon la formule

suivante :

𝑵𝑶2 + 𝑪 → 𝑵𝑶 + 𝑪𝑶 [4]

Sur le site internet de Perkins, vous pouvez retrouver une illustration de cette régénération passive.

(https://www.perkins.com/en_GB/products/emissions_technology/emissions-technology/passive-

regeneration.html)

Lorsque le filtre à particules est près d’être saturé par la suie, le management moteur engagera un

processus de régénération active sur base des températures enregistrées et de la hausse de pression

intervenant pour le filtre à particules. Une quantité de combustible complémentaire est alors

injectée dans les gaz d’échappement. Celle-ci est brûlée dans le catalyseur à oxydation pour moteur

diesel. La température dans le filtre à particules est alors suffisamment élevée pour brûler les

particules de suie. Maintenir une vitesse supérieure (au moins 80 km/u) pendant une période

d’approximativement 20 minutes est nécessaire à l’obtention d’une régénération complète du filtre.

Après la régénération, une petite quantité de cendre (provenant principalement des métaux

présents dans les lubrifiants) demeure. Cette cendre ne peut pas être brûlée, et inévitablement, c’est

cette cendre qui finit par boucher de plus en plus le filtre à particules. Après avoir circulé sur une

distance de 150.000 à 200.000 km, le panneau de bord principal fera apparaître un message

mentionnant que le filtre est complètement saturé de cendre. La régénération active du filtre à

particules est illustrée dans le petit film you tube d’AMT :

https://www.youtube.com/watch?v=Z5BKS6gKTsY&gl=BE .

Parallèlement aux filtres à particules fermés, il existe des filtres à particules semi-fermés. Ceux-ci

laissent s’échapper une partie des gaz d’échappement. Le rendement se situe par conséquent à un

niveau inférieur, à hauteur de 30% en-dessous de celui des filtres fermés. De tels filtres sont surtout

utilisés en rétrofit, compte tenu qu’un aiguillage au niveau du management moteur (pour une

régénération active) n’est pas possible, mais pourtant nécessaire.

Giechaskiel et al (2007) ont analysé le nombre de particules non volatiles et totales juste avant et

pratiquement immédiatement après une régénération lors d’un cycle de test NEDS (Figure 10). Les

émissions de PN non volatiles au début du cycle (lors des premières 300 secondes) étaient plus

élevées après la régénération, en comparaison avec la situation avant la régénération. Ce

phénomène est attribué à une efficacité plus réduite du filtre à particules après la régénération,

compte tenu de l’absence de cake de suie dans les canaux du filtre à particules. L’émission totale de

https://www.perkins.com/en_GB/products/emissions_technology/emissions-technology/passive-regeneration.html

https://www.perkins.com/en_GB/products/emissions_technology/emissions-technology/passive-regeneration.html

https://www.youtube.com/watch?v=Z5BKS6gKTsY&gl=BE



NEDC-PN est presque trois fois plus élevée après la régénération qu’avant celle-ci. Les émissions de

PN non volatiles (#/km)sont donc plus élevées après l’épisode de régénération, et ne semblent se

stabiliser à un niveau plus bas qu’après avoir parcouru une distance de 300 km. D’autre part, les

émissions PM (g/km) sont moins élevées après l’épisode de régénération, et nécessitent une distance

parcourue plus longue (350 km) pour se stabiliser.

Figure 10 – Emissions PN emissies avant, après et pendant une

régénération (Giechaskiel et al., 2007)

Figure 11– Emissions PN emissies avant, après et pendant une régénération (Barone , Storey & Domingo, 2010)

L’étude de Barone, Storey & Domingo (2010) portant sur un filtre à particules passif en rétrofit

obsolète d’un bus scolaire, fournit dans le cadre de notre étude davantage d’indications des valeurs

d’émission de particules fines pendant et juste après une régénération, car la mesure a eu lieu avec

un TSI CPC 3025 lors du cycle de test FTP (US Federal Test Procedure), qui indiqu les valeurs

d’émissions #/cm3. Les mêmes constats ont pu être établis. Ici aussi, l’absence de cake de suie après

la régénération a entraîné des émissions plus élevées après qu’avant la génération.



En cours de regénération, les valeurs d’émissions étaient deux fois plus élevées qu’avant la

régénération. Voir aussi Figure 11.

Un filtre à particules atteint son efficacité maximale en charge d’une certaine quantité de suie, donc

pas immédiatement après une régénération. La microstructure d’un filtre à particules n’influence pas

seulement le filtrage efficace d’un filtre à particules vide et propre, mais également l’évolution de

l’efficacité de filtrage lorsque de plus en plus de suie s’accumule dans le filtre à particules. Lorsque de

la suie se dépose sur la microstructure, la suie fonctionne même comme élément filtrant,

contribuant ainsi à l’augmentation de l’efficacité de filtrage. Un filtrage efficace augmente

progressivement de l’efficacité d’un filtre propre vers une efficacité complète (100%) à de 0,05 à 0,4

g / L. Les niveaux de charge en suie permettant une efficacité maximale du filtre, dépendent de la

microstructure d’un filtre à vide et de sa perméabilité (Tandon et al., 2010).

Figure 12 – Emissions PN emissies avant, après et pendant une régénération (Tandon et al., 2010)

Lors des field tests effectués dans le cadre de l’étude CITA SET (CITA, 2015), les applications de la

technologie des filtres à particules sur les véhicules diesel ont été donnés à voir: certains véhicules

Euro 4 disposent d’un filtre à particules, alors que tous les véhicules Euro 5 en étaient équipés.

Kadijk et al. (2017) donnent un aperçu de l’évolution des normes des émissions et des sytèmes de

post-traitement utilisés le plus souvent en fonction de ces normes. C’est sur base de leur tableau que

le Tableau 1 du présent rapport a été établi. On peut raisonnablement poser qu’à partir de la norme

Euro 5, les véhicules ont tous été équipés d’un filtre à particules. Mais il est parfaitement concevable

que les véhicules de norme Euro inférieure peuvent également être munis d’un filtre à particules

départ usine.



Valeurs limites Réceptions par type véhicules M1

Classe des

émissions

Date

d’application

PM

[mg/km]

PN

[#/km]

Systèmes de post-traitement le plus

souvent utilisés

Euro 1 1993 140,0 Aucun

Euro 2 1996 80,0 Aucun

Euro 3 2000 50,0 DOC

Euro 4 2005 25,0 EGR + DOC

Euro 5a 2009 5,0 EGR réfrigéré + DOC+ DPF

Euro 5b 2011 4,5 6,0 *E11 EGR réfrigéré + DOC+ DPF

Euro 6a 2014 4,5 6,0 *E11 EGR réfrigéré + DOC+ DPF

Euro 6b 2017 4,5 6,0 *E11 EGR réfrigéré + DOC+ DPF + LNT/SCR

Tableau 1 – Valeurs PM et NOX pour les réceptions par type des voitures diesel et technologies appliquées (adaptation

sur base de Kadijk et al.,2015)

Légende DOC = Catalyseur à oxydation pour moteurs diesel

EGR = Recirculation des gaz d’échappement

DPF = Filtre à particules

LNT = Lean NOx trap (piège à NOx pauvre)

SCR = Réduction catalytique sélective

De plus, le filtre à particules en rétrofit a été encouragé en Belgique. En 2009, les exigences pour les

réceptions par type des systèmes de réduction de particules ont été fixées (Service public fédéral

Mobilité et transports, 2009). Pour stimuler l’installation d’un système de réduction des particules, la

Région flamande a octroyé en 2011 une aide financière si le véhicule est équipé d’un tel système, et

si celui-ci satisfait aux conditions suivantes:

Il doit appartenir aux catégories de véhicules M1, avec une MMA de maximum 3.5 tonnes,

ou des véhicules N1, équipés d’un moteur de la classe d’environnement “Euro 3” et “Euro 4”.

Il ne peut pas en avoir été équipé au cours de la fabrication (montage d’origine).

Il doit être immatriculé au nom d’une personne physique domiciliée en Flandre.

Un rapide calcul nous apprend qu’aujourd’hui, environ 1.639.000 véhicules diesel seraient équipés

d’un filtre à particules. Ce calcul est basé sur l’inventaire d’un pourcentage supposé de 40% des

véhicules Euro 4, Euro 5 et Euro 6.

Il est évidemment difficile de déterminer, pour les véhicules plus anciens, s’ils sont munis ou non

d’un filtre à particules. Aux Pays-Bas, on utilise les critères suivants pour en évaluer la probabilité:

La masse de particules en g/km lors de la réception par type est inférieure ou égale à 0,005

g/km;

La classification d’environnement du véhicule est égale ou supérieure à Euro 6 ou Euro VI.

(voir Staatscourant, 2017)

La législation a également été adaptée, pour faire en sorte que si un filtre à particules est présent

départ usine, celui-ci doit rester monté sur le véhicule, et ne peut manifestement pas être

défectueux. Si la valeur PM est inférieure ou égale à 0,005 g/km, on peut supposer que cette valeur

ne peut être atteinte que grâce à la présence d’un filtre à particules.



Le consommateur peut rencontrer différents problèmes avec le filtre à particules :

Si, à plusieurs reprises, les régénérations ne peuvent être effectuées complètement (en cas

de courts trajets journaliers ou pour les taxis par exemple), le management moteur générera

un message d’erreur. Un garagiste devra alors effectuer une régénération forcée.

Le processus de régénération doit tenir compte de beaucoup d’inputs, ce qui fait que les

dysfonctionnements enregistrés par un détecteur, le filtre à air, l’injecteur, le turbo, …

peuvent également influencer le processus de régénération. Une erreur de diagnostic

DPF/FaP peut donc aussi avoir une influence sur le processus de régénération. En d’autres

mots, une erreur de diagnostic DPF/FaP peut être due à une autre cause.

Des déchirures dans le substrat, des régénérations trop nombreuses, ou une natte

d’expansion mal raccordée, peuvent provoquer des fuites dans le filtre à particules.

Des endommagements mécaniques à l’extérieur du filtre peuvent entraîner des

détériorations de l’intérieur du filtre.

Un filtre peut se remplir complètement de cendre.

Des frais importants sont parfois liés à ces défaillances. Le nettoyage d’un filtre coûte environ € 400,

alors que le remplacement d’un filtre à particules s’élève à pas moins de € 1.000, et peut atteindre

jusqu’à € 3.000, le démontage de l’ancien filtre et le montage du nouveau non compris. Ces données

concernant les prix proviennent des expériences menées lors de la 1ère phase du projet, lorsque de

nouveaux filtres ont été achetés pour remettre les véhicules en l’état.

Ceci explique les fraudes, comme l’a signalé le journaliste de la VRT Luc Pauwels, et ce que le GOCA

et CITA avaient déjà précisé lors du projet SET. Une option peu coûteuse pour le remplacement du

filtre à particules consiste tout simplement à retirer celui-ci dans sa totalité. Sur internet, différentes

firmes proposent leurs services en ce sens. Or cette option est bien entendu néfaste pour

l’environnement et notre santé, et est de surcroît tout à fait illégale.

Pour neutraliser le filtre à particules, les procédés suivants sont communément utilisés :

Le remplacement du filtre à particules par un morceau d’un tuyau d’échappement normal ;

Découper le filtre à particules pour en extraire l’élément filtrant, et le resouder ;

Percer le filtre à particules à hauteur de l’entrée et de l’échappement.

“Si, pour une voiture équipée d’un moteur à combustion, la masse de particules est mesurée en g/km, et qu’il est indiqué dans le registre d’immatriculation que la valeur mentionnée est inférieure ou égale à 0,005 g/km, il est établi que le filtre à particules doit être present, et qu’il n’est manifestement pas défectueux” (traduction Staatscourant, 2017).



Ces procédés sont bien sûr accompagnés de la modification du détecteur, qui mesure ou modifie la

différence de pression de l’ECU. L’enlèvement du filtre à particules et l’adaptation complémentaire

du système électronique coûtent, selon la marque et le type, de € 225 à € 300. Ces syntoniseurs de

puces confèrent les avantages suivants:

Une économie par rapport au nouveau filtre;

Pas de problèmes / frais récurrents ;

Un meilleur débit des gaz d’échappement, compte tenu d’une contrepression moindre;

Le turbocompresseur fonctionne moins bien et reste plus froid;

Un turbo plus froid fait baisser la température d’admission;

L’air d’admission est plus frais (l’air frais assure une meilleure combustion) ;

Davantage de puissance ;

Moins de consommation ;

Le moteur réagit plus vite.

3.3. Interaction NOX-PM

La majeure partie des émissions NO sont formées par la combustion de diesel de mélanges carburant-air stœchiométriques imminents par oxydation d’azote atmosphérique, via le mécanisme étendu de Zeldovich1 (Heywood, 1988):

𝑶 + 𝑵2 ↔ 𝑵𝑶 + 𝑵 [5]

Formation de NO, Zeldovich, partie 1

𝑵 + 𝑶2 ↔ 𝑵𝑶 + 𝑶 [6]

Formation de NO, Zeldovich, partie 2

𝑵 + 𝑶𝑯 ↔ 𝑵𝑶 + 𝑯 [7]

Formation de NO, Lavoie, Heywood & Keck (1970)

La formation de NO est fort dépendante de la température. La réaction avant de la comparaison [5],

et les contre-réactions de la comparaison [6] et de la comparaison [7], incluent des énergies

d’activation importantes, d’une plage de température de respectivement 2000 K - 5000 K, 1000 K -

3000 K, et 2200 K - 4500 K. Les NO subsistent après le processus de refroidissement, dans la mesure

où les contre-réactions sont très lentes.

La contribution de la comparaison [7] en tant que source de formation de NO est moins significative

que le mécanisme de Zeldovich.

Pour des températures de flamme typiques, le rapport NO2 / NO doit être minime, compte tenu des

considérations d’équilibre chimique. Cela vaut pour les moteurs à piston à allumage par étincelles,

mais pour les moteurs diesel, les NO2 peuvent constituer 10 % à 30 % des émissions de NOX dans leur

1 Zeldovich fut le premier à suggérer l’importance des comparaisons [5] et [6] suggereerde. Lavoie, Heywood & Keck (1970) ont ajouté la comparaison [7] à ce mécanisme (Heywood, 1988).



totalité. Les NO2 se forment dans la mesure où le NO produit dans la zone de la flamme peut se

transformer rapidement en NO2 par la réaction rendue dans la comparaison [8].

𝑵𝑶 + 𝑯𝑶2 ⟶ 𝑵𝑶2 + 𝑶𝑯 [8]

Formation de NO2

Les NO2 peuvent être reconvertis en NO via la comparaison [9]:

𝑵𝑶2 + 𝑶 → 𝑵𝑶 + 𝑶2 [9]

Formation de NO

La comparaison [9] sera moins efficace lorsque les NO2 produits dans la flamme sont éteints grâce à

un mélange avec des liquides plus froids. C’est également ce qui se passe lors de l’utilisation de la

recirculation des gaz d’échappement (EGR). Les moteurs diesel en charge légère disposent de zones

plus froides généralisées qui convertissent les NO2 en NO. En charge légère, et ce en fonction du

régime moteur, cette réaction produit une fraction de NO2 plus élevée (Heywood, 1988).

La réduction des émissions d’oxydes d’azote des véhicules diesel Euro 6 constitue un des défis

technologiques majeurs pour les constructeurs d’automobiles. Pour y parvenir, plusieurs

technologies importantes sont disponibles:

Modifications apportées au moteur interne, combinées à la recirculation des gaz

d’échappement (EGR);

La combustion en mélange pauvre via les lean-burn NOX absorbers (absorbeurs), également

appelés lean NOX traps (pièges) ou LNT en abrégé;

La réduction catalytique sélective (Selective Catalytic Reduction ou SCR), également appelée

système AdBlue ;

Les catalyseurs de NOX mélange pauvre (Lean NOX catalysts (ou hydrocarbon)-SCR).

Il est clair que la flamme de diffusion constitue l’endroit où oxygène et azote sont disponibles à haute

température. Cette zone du processus de combustion du diesel est le terrain idéal pour la

constitution de NOX. Les quantités en monoxyde d’azote, NO, émissions, sont donc maximales à

températures élevées, lorsque le mélange air/carburant est ne fût-ce qu’un peu stœchimétrique. Ces

quantités sont faibles dans le cadre d’une combustion pauvre, à cause de la basse température de

flamme (mélange extrêmement pauvre), et lors d’une combustion riche en raison d’un manque en

oxygène O2. C’est dans ce dernier cas que des émissions sont produites. En fait, les particules de suie

sont formées dans les zones riches locales inhérentes à une combustion non homogène. Faire brûler

ensuite la suie au bord de la gaine de la flamme de diffusion est favorisé par les températures

élevées. Or celles-ci facilitent également la production des NOX. D’où la biasse de la température de

combustion (par exemple par la recirculation des gaz d’échappement, l’EGR), qui résulte en des

émissions NOX moins élevées, mais également dans la hausse des PM (Hussain et al.,2012). Ce

dilemme est connu sous le nom de NOX-PM trade-off ou interaction NOX-PM.



Ce sont surtout sur les moteurs datant d’avant 2000 que McCormick, Graboski, Alleman et Alvarez

(2003) ont détecté des émissions NOX proches des normes d’émissions, comme on peut le constater

à la Figure 13, et ce après réparation d’un problème PM. La plupart des réparations effectuées après

un test d’opacité négatif, comprennent des interventions au niveau des injecteurs de carburant, des

pompes à carburant, du calibrage de la pompe à carburant, de la valve de gaz et du timing de

l’injection. La détérioration des injecteurs, pompes, etc. fait baisser la température de combustion,

des émissions NOX plus basses en étant la conséquence. De plus, les stratégies opérationnelles du

moteur qui entraînent une baisse des émissions NOX et de la température du moteur, ainsi qu’une

hausse des PM. Ainsi, retarder l’allumage fait baisser les émissions de NOX, mais augmente le nombre

de particules, vu que la période de combustion de diffusion est prolongée.

Figure 13 – Emissions NOX après réparation d’un problème PM, comparées aux émissions NOX standard. (dans McCormick et al., 2003).

L’utilisation d’un système EGR diminue donc les émissions d’oxydes d’azote dans la chambre de

combustion, entraînant une production plus élevée de particules solides.

Lorsque le régime moteur tourne au ralenti, la valve EGR est fermée, et le courant EGR ne passe par

par le collecteur d’admission. La valve EGR reste fermée jusqu’à ce que le moteur soit chaud et

fonctionne en charge. Au fur et à mesure que la charge augemente, et que les températures de

combustion augmentent,, la valve EGR s’ouvre, et les gaz d’échappement sont redirigés

progressivement vers le cylindre de combustion. La quantité en gaz d’échappement réorientés vers

le collecteur ne constitue qu’environ 5 % à 10 % de la totalité, mais c’est suffisant pour diluer le

mélange air/carburant, et exercer un effet refroidissant sur les températures de combustion du

moteur. L’EGR n’est activé que dans des conditions définies, qui varient selon le type de véhicule.

Ainsi, les températures de combustion sont maintenues en-dessous de 1500 degrés Celsius, pour

réduire la réaction entre l’azote et l’oxygène, qui entraîne la formation des NOX.

Dans son étude "Low Emission Diesel Research" (2005), Norris a décrit une procédure de test qui soit

en mesure de contrôler le fonctionnement continu de l’unité EGR à l’aide d’un appareil 4 gaz. Pour ce

faire, il a introduit la notion d’accélération douce. L’étude a démontré que les accélérations douces

des sytèmes EGR fonctionnent de différentes façons. Afin de veiller à ce que le test puisse avoir lieu

dans un domaine de fonctionnement de l’EGR, le régime moteur a été lentement augmenté du

ralenti à une limite supérieure adéquate (3.500 tpm), le véhicule n’étant pas en charge (accélération



neutre). Le fonctionnement de l’EGR a été déterminé à l’aide des concentrations en CO2 et O2. Une

valve EGR bloquée peut être détectée à l’aide du Tableau 2.

EGR Concentration en CO2 Concentration en O2

Ouvert, EGR fonctionne 3 % - 5 % 14 % - 16,7 %

Fermé, EGR ne

fonctionne pas 1,8 % - 2,5 % 17,2 % - 18,5 %

Tableau 2 – Fonction EGR à bas régime (synthèse de Norris, 2005)

D’après Norris, la précision de mesure est élevée en raison de:

L’utilisation de 2 senseurs indépendants: CO2 et O2;

La cohérence entre les 2 senseurs peut être contrôlée, car ces concentrations en gaz sont

liées entre elles : 1,5 CO2 + O2 = 21 à 21,5;

D’autres méthodes de mesure peuvent être effectuées, telle que l’utilisation de gaz de

calibrage;

Le CO2 et l’O2 sont des produits primaires de la combustion. Ces éléments constituent donc

une conséquence fondamentale d’un moteur qui tourne, et ne sont pas sujets à des

perturbations telles que la température du catalyseur.

3.4. Pourquoi la fraude sur les filtres à particules n’est-elle pas

décelable aujourd’hui lors du contrôle technique ?

Outre l’introduction de valeurs limites inférieures pour les véhicules équipés d’un filtre à particules,

un contrôle visuel constitue une autre option afin de détecter la fraude (Bussink, 2014). Un contrôle

visuel peut, dans certains cas, déceler l’absence de systèmes de post-traitement des émissions (dans

le cas où l’inspecteur sait où le système de post-traitement des émissions se trouve sur le véhicule).

Or, une fraude induite par une modification électronique, ne peut pas être découverte.

Il est clair que différentes raisons rendent impossible le contrôle adéquat du fonctionnement du filtre

à particules lors du contrôle technique périodique actuel:

Les valeurs d’opacité de refus actuelles, imposées par l’Europe, sont trop élevées, et non

adaptées aux technologies actuelles telles que le filtre à particules;

Les opacimètres ne sont pas adaptés à la mesure des basses concentrations émises par les

véhicules les plus modernes équipés d’un filtre à particules ;

Les lectures EOBD ne peuvent déceler la reprogrammation des unités électroniques, destinée

à dissimuler le retrait d’un filtre à particules.



3.4.1. Les valeurs d’opacité de refus actuelles sont trop élevées

Depuis tout un temps, des études avancent que les valeurs limites utilisées pour les contrôles

techniques automobiles sont trop élevées.

Les résultats du projet allemand ‘Emission 2010’ (VdTÜV & DEKRA, 2010) et l’étude TEDDIE du CITA

(CITA, 2011), suggèrent des adaptations aux valeurs limites pour les véhicules avec une norme Euro 2

ou supérieure. L’étude TEDDIE a été menée à la demande de la Commission européenne, et avait

pour sujet le contrôle des émissions des véhicules diesel.

Le projet ‘Emission check 2020’ propose des limites plus sévères que celles stipulées par la directive

2009/40/CE, (modifiée par 2010/48/UE) (VdTÜV & DEKRA, 2013).

Lors du contrôle technique, on effectue le test stationnaire. Tout Etat membre est obligé d’effectuer

un test conformément à la directive 2014/45/UE (European Union, 2014). Pour les véhicules à

essence, le CO (en Vol %) et la valeur lambda sont mesurés au ralenti et au ralenti accéléré (de 2000

à 2500 tours/minute). Ce dernier test est surtout destiné à analyser si le mécanisme régulateur

maintient la combustion dans le moteur à l’intérieur du domaine de travail particulier du catalyseur.

Pour les véhicules diesel, c’est l’opacité des gaz d’échappement qui est mesurée lors d’une

accélération libre. La directive définit des spécifications lorsque l’on met les gaz: sur un moteur

débrayé, le régime moteur est renforcé du régime au ralenti jusqu’au régime moteur correspondant

au fonctionnement du régulateur de l’alimentation en combustible, le levier de vitesse se trouvant

au point mort, et le moteur n’étant pas découplé.

La directive prévoit trois critères de refus possibles lors de la mesure des émissions:

Données Constructeur

Si ces données du constructeur ne sont pas disponibles, certaines valeurs limites sont mises

en oeuvre (voir Tableau 3)

Lecture EOBD

Tableau 3 – Valeur limites et utilisation EOBD d’après la directive 2014/45/UE – proposition étude SET CITA pour les valeurs limites européennes

stationair Vrije acceleratie

Datum Euro CO (vol%) CO (vol%) λ

voor 1980

1/01/1980

1/10/1986

1/07/1992 Euro 1

1/01/1996 Euro 2

1/01/1998 Euro 2

1/01/2000 Euro 3

1/01/2002 Euro 3

1/01/2005 Euro 4

1/01/2007 Euro 4

1/06/2008 Euro 4 1,5 1,0

1/09/2009 Euro 5

1/09/2014 Euro 6 0,7 0,2 emissiemeting of EOBD

data van euro normen zijn de homologatiedata

nieuwe aanpassing door 2014/45/EU tov vorige richtlijn

voorstel aanpassing door CITA SET

DieselBenzine

EOBD

4,5 /

k (m-1)

+2000 tr/min

/ /

EOBD asa

Gelijkwaardigheidsprincipe

Emissiemeting

& EOBD

0,3 0,2 1 ± 0,03

2,5 (d) of 3 (TD)

3,5

0,5 0,3 1 ± 0,03

0,3

0,2

1 ± 0,030,1

/ /



Par le passé, les données du constructeur n’étaient la plupart du temps pas disponibles en Belgique.

Via le scan COC, nous devrions pouvoir être en possession des données de la plupart des véhicules.

Or, les valeurs de construction peuvent être bien plus élevées que les émissions réelles des véhicules.

Le constructeur peut en effet, en fonction de ce qu’il déclare, compter une valeur k2 de 0,5 m-1 en sus

de la mesure de l’opacité lors de l’homologation.

La Belgique a toujours opté pour la valeur limite déterminée par la directive. La directive européenne

prévoit des valeurs limites plus sévères, mais uniquement pour les véhicules Euro 6.

Sur base d’une évaluation de l’équivalence, les Etats membres peuvent utiliser l’EOBD en

remplacement du test d’émissions pour les véhicules de norme Euro 5 ou inférieure. Or, les études

du CITA (SET) et de l’UTAC démontrent qu’il n’y a pas équivalence entre les deux (UTAC,2013;

CITA,2015). En ce qui concerne l’Euro 6, il est possible selon la directive d’établir un choix entre le

test d’émissions et une lecture EOBD. Un scan EOBD pourrait être prévu sur les véhicules mis en

service à partir de 2007, et dont tous les codes readiness ont été installés. La lecture du statut MIL

(Malfunction Indicator Lamp) est comparable au statut MIL présent sur le tableau de bord; certains

codes P0 peuvent donner lieu à un refus.

En France, les véhicules à essence avec date de première immatriculation après le 1/1/2002, et les

véhicules diesel après le 1/1/2004 ou après le 1/1/2007 (d’après leur masse maximale autorisée et le

nombre de sièges), sont, depuis 2008, contrôlés des deux manières. Les véhicules utilitaires lourds

sont, depuis 2011, également contrôlés des deux façons. Le test EOBD a été décrit dans une

instruction de l’UTAC. Le test EOBD se limite pourtant à l’évaluation du statut du MIL (Malfunction

indicator lamp) et des données provenant des DTC (data trouble codes ou codes P0). [Les readiness

codes ne sont pas lus]. L’UTAC OTC (UTAC OTC, 2013) a publié les résultats de ces tests comparatifs,

effectués lors des contrôles techniques périodiques en France durant une période s’étalant de

janvier à juin 2013. Ils ont pu dès lors obtenir un important échantillon de 2.668.301 véhicules diesel

et de 1.277.990 véhicules à essence, pour la plus grande partie des véhicules Euro 3 et Euro 4.

Figure 14 – Comparaison entre le test d’opacité et le test EOBD (Figure provenant de UTAC OTC, 2013)

2 Coefficient d’absorption, une lecture de la mesure d’opacité qui donne le même résultat, indépendamment de la longueur de la chambre de

mesure. Le pourcentage d’opacité est converti en coefficient d’absorption via la formule de Beer Lambert.



0,64% des véhicules diesel (Figure 14) ont été refusés sur base du test d’opacité, et 1,69% sur base

du test EOBD. L’usage des deux tests ne conduit qu’à un refus à hauteur de 0,01%. 6,35% des

véhicules ne pouvaient pas être évalués par un système EOBD, et 1,02% par un test d’opacité. Des

résultats comparables sont observés pour les véhicules à essence (Figure 15): une toute petite partie

des véhicules a été refusée pour les deux tests (0,44%). Il est à noter que le statut des Readiness

Codes RC n’a pas été pris en compte en France (UTAC OTC, 2013).

Figure 15– Comparaison entre le test d’analyse 4gaz et l’EOBD. (Figure provenant de l’UTAC OTC, 2013)

Les clients du contrôle technique perçoivent les tests diesel comme fort désagréables lorsqu’on

appuie à plusieurs reprises sur la pédale de gaz au régime moteur au ralenti, ceci pendant 2 secondes

(accélération libre). Dans la plupart des pays, ce maintien de régime dure plus longtemps. Or, suite à

l’implémentation du test d’opacité en Belgique, des recherches ont démontré que le pic du panache

de fumée dans la chambre de mesure est déjà atteint après 2 secondes. L’introduction du système

“Fast Pass / Fast Fail” a été conçu par le GOCA afin d’être en mesure d’accepter ou de refuser

rapidement un véhicule, afin d’éviter les accélérations inutiles. Cette idée a été rajoutée plus tard à la

directive européenne relative au contrôle technique automobile.

Les constructeurs d’automobiles construisent leurs véhicules sans tenir compte du test d’opacité, qui

est cependant également d’application lors de l’homologation. Ainsi, on a pu constater que de plus

en plus de véhicules sont limités dans leur accélération. Certains véhicules utilitaires diesel sont

équipés d’un diffuseur, mettant ainsi en cause le sens d’un test d’opacité pour ces véhicules (le

diffuseur : les émissions d’échappement sont mélangées à l’air ambiant pour refroidir la température

de sortie). Enfin, ces émissions sont évacuées au milieu du véhicule (difficilement atteignable).

Les valeurs limites de la directive n’avaient plus été adaptées depuis des années. Malgré les

évolutions des technologies appliquées au moteur, les valeurs limites de la directive 2014/45/UE

n’ont été adaptées que pour les moteurs Euro 6 et Euro VI. Les valeurs ne semblent pas appropriées

pour détecter les fraudes sur les filtres à particules (Kadijk & Spreen, 2015; TNO, 2016b; Poppe & Van

Lee, 2016).



Le groupe de travail WG2 “Environmental Protection Systems” du CITA, a donné une suite à l’étude

TEDDIE sous forme de l’étude SET (SET = Sustainable Emission Testing) (CITA, 2015). L’étude portait

tant sur les véhicules diesel que sur les véhicules à essence. Le GOCA y a également apporté sa

collaboration.

De nouveaux appareils de mesure d’une plus grande précision, dont la mesure est basée sur la

lecture du système EOBD, ont été comparés entre eux. Le succès qu’a rencontré le projet est dû aux

tests étendus sur le terrain, menés dans 16 centres de contrôle technique situés en France, en

Allemagne, aux Pays-Bas, en Espagne, en Suède et en Belgique. Au total, plus de 3000 véhicules ont

été testés. Le GOCA était directeur de projet pour cette partie importante, tout en réalisant lui-

même des tests dans 3 centres de contrôle technique. Tous les appareils utilisés disposaient d’un

logiciel spécifique, spécialement conçu pour le projet. Lors de l’étude SET, les valeurs limites de la

directive ont été étudiées par classe d’émissions. La précision de mesure et le niveau pour les gros

pollueurs ont été pris en compte. Une analyse coûts-avantages accompagne l’étude, afin de pouvoir

formuler des recommandations précises et complètes à ce sujet.

Les conclusions les plus importantes du projet SET sont les suivantes:

L’étude SET recommande pour les véhicules Euro 4 et Euro 5 d’utiliser tant le test

d’émissions que le test EOBD, car ils détectent tous les deux d’autres éléments polluants, et

sont donc complémentaires.

Les limites de refus actuelles peuvent être durcies. En effet, le contrôle technique périodique

peut être adapté en fonction de valeurs limites plus adéquates pour les véhicules plus

récents et plus propres (les véhicules Euro 5, Euro V, Euro 6 et Euro VI):

Pour les véhicules à essence :

Véhicules Euro 3: la limite actuelle de la directive est suffisante;

Véhicules Euro 4 et plus récents: une valeur limite de 0,1% de CO pourrait être

utilisée pour le test stationnaire accru.

Pour les véhicules diesel :

Véhicules Euro 3: la limite actuelle de la directive est suffisante;

Véhicules Euro 4: dans la mesure où tous les véhicules ne sont pas équipés

d’un filtreà particules, les chercheurs proposent comme valeur limite la valeur

indiquée par le constructeur (plaquette du constructeur), avec un maximum de

1,0m-1;

Véhicules Euro 5 et plus récents: il serait pratique de pouvoir utiliser une

valeur limite générale pour tous les véhicules diesel. Les chercheurs conseillent

l’usage de la valeur limite de 0,2m-1 pour ces véhicules.

Voir aussi Tableau 3.

L’analyse coûts-bénéfices pour l’introduction en Europe d’une mesure combinée émissions-

EOBD, en ce incluse l’application de limites de refus plus sévères, est positive: les avantages

sont de 7 à 12 fois plus importants que les frais.



L’Allemagne a pris les décisions mentionnées ci-après en ce qui concerne les mesures des émissions

par le contrôle technique. Celles-ci sont plus sévères que ce que l’Europe demande

(Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, 2017).

Retour tant aux mesures d’émissions qu’à la lecture EOBD à partir du 1.01.2018 (l’hisoire de

« ét » … « ét » donc). [Certains véhicules n’ont, pendant des années, plus été soumis au test

d’émissions, mais devront à nouveau y être assujettis];

Pour les véhicules diesel Euro 6/VI, une valeur limite de 0,25 m-1, et pour les véhicules à

essence Euro 6/VI, une valeur CO au ralenti accéléré de 0,1 Vol % à partir du 1.01.2019;

De plus, et ce à partir du 1.01.2021, les Allemands veulent remplacer le test d’opacité par

une mesure PN, qui peut mesurer au ralenti.

Toutefois, ces limites ne suffiront pas, vu que la TNO a testé l’opacité des véhicules Euro 5 avec 6

différentes configurations de filtres à particules (Kadijk, 2015), avec à chaque fois adaptation de

l’efficacité des filtres. Les valeurs d’opacité mesurées varient de 0,2 m-1 (filtre à particules absent) à

0,0 m-1 pour un filtre à particules fonctionnant à pleine capacité. Ces valeurs ont été confirmées lors

de la 1ère phase de la présente étude. Voir à ce sujet les figures suivantes : Figure 3634, Figure 37 et

3.4.2. Les opacimètres ne sont pas adaptés à la mesure des basses

concentrations émises par les véhicules plus modernes équipés d’un

filtre à particules

Le test d’opacité périodique actuel comprend les 3 aspects suivants:

1. Les conditions de test du véhicule : un schéma bien établi des opérations à mettre en oeuvre

pour que le test d’émissions puisse être effectué en des circonstances reproductibles: dans

ce cas, il s’agit d’un essai en accélération libre (c.-à-d. que, le moteur débrayé, le régime

moteur est accéléré du ralenti au régime moteur auquel le régulateur coupe l’alimentation

du moteur). Voir également les instructions des autorités : Instruction n° V3/43.12/98-23 -

2009 - Rév. 6; Instruction n°: SPW/DO2.215/INS.CT/2018-101 & Instruction n°

VO/MOW/INS.TK/2018-203.

2. Appareil de mesure : l’opacimètre. Les exigences techniques de l’appareil pour mesurer

l’opacité des gaz d’échappement sont définies par le standard ISO 11614:1999. Les exigences

pour les opacimètres sont également définies par le Règlement UNECE 24 et par la directive

UE 72/306/ECE.

3. Des équipements spéciaux, si nécessaires (mesure de la température de l’huile, régime

moteur, données OBD, etc.).

Un véhicule diesel à moteur atmosphérique sans filtre à particules, a tendance à produire de la suie

en pleine charge et lors d’accélérations. Apparaît alors temporairement un manque d’air et/ou une

pauvre injection en carburant. Lors d’un test en accélération libre, la pédale de gaz est enfoncée



complétement dans la seconde même, le régime moteur étant ainsi intensifié du régime au ralenti

jusqu’au régime auquel l’alimentation en carburant se met en route. Cette action a pour objectif

d’augmenter la reproductibilité, et en outre, c’est lors de l’accélération libre que sont produites la

plupart des particules de suie et de particulaires solides.

Le test d’accélération libre tel qu’appliqué lors du contrôle technique périodique, comporte un

nombre d’avantages, tels que:

Il est simple, court, et peut être effectué rapidement;

Il exige la présence de peu de collaborateurs expérimentés ;

Il est bon maché en termes d’équipement et de main-d’oeuvre;

Il comprend une opération moteur transitoire.

Cependant, le test d’opacité actuel comprend des limites (CITA, 2011):

Le test n’est pas pertinent par rapport à la santé humaine;

Il n’y a aucune relation avec la masse PM des particules de suie, ni par rapport aux résultats

des réceptions par type, ni quant aux émissions réelles;

Le test d’accélération libre reste une opération irréaliste sur le véhicule;

Mauvaise reproductibilité;

Sensibilité faible de l’appareil sur les véhicules modernes;

Problème quant à l’accélération libre limitée sur certains véhicules modernes;

Aujourd’hui, des valeurs limites peu contraignantes sont imposées;

Exploitation réduite des données de test.

Suite au Low-Emission Diesel Research project (2005), Norris a conclu que les opacimètres standard

utilisés alors pour le contrôle technique automobile étaient adéquats pour les limites Euro 4 en

vigueur. Mais, d’autre part, ils étaient inappropriés pour la mesure de basses concentrations de

particules fines sur les véhicules modernes, en particulier lorsque ceux-ci étaient équipés d’un filtre à

particules.

Sur les véhicules équipés d’un filtre à particules fonctionnant bien, les opacimètres standard

mesurent des unités de (0,01 m-1). Ces appareils ont un champ de mesure de l’ordre de 0 m-1 – 10

m1. Seuls les opacimètres améliorés modernes, présentant une précision plus élevée, sont capables

de mesurer des émissions de suie peu élevées et de détecter un filtre à particules fonctionnant mal.

Mais même un problème de filtre à particules fonctionnant moyennement bien, par exemple sur un

filtre d’une efficacité s’élevant de 60 à 70%, n’est pas décelé par l’appareil (Kadijk, 2015).

Kadijk et al. (2017) ont évalué le test d’opacité actuel:

Les mesureurs d’opacité utilisés pour la réception par type ne disposent que d’une seule

exigence de précision, s’élevant à +/- 0,05 m-1 dans le cas d’émissions de suie de 1,7 m-1. Cette

valeur est bien trop élevée pour les véhicules disposant d’un filtre à particules. Les

opacimètres utilisés lors du contrôle techniqe présentent des exigences encore moins élevées:

+/- 0,3 m-1. Pour les véhicules qui ne disposent pas d’un filtre à particules, et dont les valeurs

d’émission se situent entre 0,5 m-1 et 2,0 m-1, cette précision est suffisante. Pour les véhicules

équipés d’un filtre à particules, ce n’est plus le cas. Mark de Goede (TEN) signale cependant



que les opacimètres modernes font preuve d’une précision de 0,05 m-1 à 0,1 m-1, et ce à

l’intérieur d’une large zone de mesure (communication personnelle, le 1er août 2017).

Le comportement de réponse dynamique est déterminé par:

La longueur et le volume du flexible;

L’aspiration à l’aide d’une pompe ou l’aspiration naturelle ;

L’importance de l’échantillon de mesure (sample);

Le volume, la dimension et la géométrie de la chambre de mesure ;

Le filtrage électronique du signal de mesure (le temps de réponse du circuit de

mesure électrique, l’amortissement du circuit de mesure électrique, et le temps de

réponse de l’opacimètre).

Les opacimètres font état d’un Mode A, un résultat de mesure non filtré, et d’un Mode B, un

résultat de mesure électronique filtré. Le Mode B est utilisé tant pour la réception par type que

lors du contrôle technique périodique. On a recours au filtre en Mode B pour tenter

d’imprimer à chaque mesureur de suie le même comportement dynamique que celui présent

sur l’appareil de référence (l’opacimètre de Hardridge). Le signal rapide et sensible devient, de

par le filtrage en Mode B, relativement insensible et lent. En tentant de générer des valeurs

d’opacité reproductibles à l’aide de différents opacimètres, le signal est amorti par le biais du

filtre électronique en Mode B, provoquant ainsi une perte sèche quant à la sensibilité du

résultat de mesure, et produisant par la même occasion des valeurs d’opacité réduites par

rapport au signal non filtré. Pour détecter un filtre à particules fonctionnant mal, on pourrait

augmenter la sensibilité en ôtant le filtre en Mode B. Mais alors, il faudrait définir un nouveau

comportement dynamique clair pour tous les mesureurs de suie (Note des auteurs : et

également, complémentairement, pour les critères de refus).

La reproductibilité du test en accélération libre n’est pas bonne. Le temps d’activation

nécessaire pour enfoncer complètement la pédale de gaz s’élève à 1 seconde. Pourtant, ceci

n’est pas mesuré. Or, le temps d’activation de la pédale de gaz influence fortement le résultat

final. La façon dont la pédale de gaz est enfoncée résulte en une procédure de test non

reproductible, et influence le résultat final de la valeur de crête mesurée.

D’autres influences ayant un impact significatif sur le résultat final du test d’opacité sont:

Les régimes bas du moteur entraînent des dépôts de carbone dans la chambre de

combustion;

La qualité du carburant diesel ;

L’ajout d’additifs pour carburant ;

L’état du système d’échappement (avec ou sans accumulation de suie) : nombre

d’accélérations nécessaires pour obtenir des valeurs stables ;

Etat du véhicule : chambre de combustion, système d’injection du carburant,

système d’échappement, et température du moteur.



3.4.3. Les lectures EOBD ne peuvent déceler la reprogrammation des unités

électroniques destinée à dissimuler le retrait d’un filtre à particules

Pour tester efficacement les émissions via l’EOBD, il faudrait pouvoir s’appuyer sur le système de

management du moteur mis en place par le constructeur. Son système encastré indiquera si le

véhicule émet des gaz d’échappement à l’intérieur des limites d’émission. Le système ne mesure pas

les émissions elles-mêmes, mais surveille le système de régulation des émissions via des senseurs. Or,

la confiance que l’on peut avoir en ce système d’autodiagnostic, sachant qu’il est à la base des

contrôles techniques effectués, est actuellement mise à mal suite au dieselgate (“Volkswagen Light

Duty Diesel Vehicle Violations for Model Years 2009-2016”, s.a.).

Ce en quoi le test EOBD doit consister exactement n’est pas mentionné dans la directive européenne.

D’après nous, au moins les éléments suivants devraient être présents :

Contrôle visuel du fonctionnement du MIL (Malfunction Indicator Lamp);

Lecture des RC (Readiness Codes) (ce n’est que lorsque tous les systèmes qui surveillent le

management moteur ont été autodiagnostiqués, que l’on peut se prononcer sur la qualité

environnementale du véhicule);

Lecture du statut MIL;

Lecture des DTC (Data Trouble Code), codes d’erreurs de données, et éventuellement de la

classe des codes d’erreur (pour les Euro VI);

Effectuer le test d’opacité sur les véhicules utiitaires Euro VI n’a dans certains cas aucun sens,

puisque des “diffuseurs” mélangent les gaz d’échappement à l’air pur pour réfrigérer la température

d’échappement, et qu’à l’échappement, ce ne sont donc plus les émissions évacuées par le moteur

qui sont mesurées. Le test d’opacité ne sert donc à rien, et il faut faire appel à un scan EOBD pour

pouvoir se prononcer sur les émissions produites par le véhicule.

En effet, des indications mettent en exergue que les filtres à particules sont retirés, ou remplacés par

des faux. Ce pour réaliser des économies quant au nettoyage, à l’entretien ou au remplacement. Cela

peut également avoir lieu au niveau de la syntonisation des microcircuits. Conjointement, les logiciels

OBD sont adaptés pour éviter la détection de la fraude. Les modifications illégales apportées aux

véhicules modernes ne sont donc pas uniquement effectuées en vue d’améliorer les prestations et la

consommation de carburant, mais également pour éviter les entretiens et les réparations qui vont de

pair. Dans le premier cas, une autre puce est installée, ou l’ECU est reprogrammé, ceci afin de créer

une autre cartographie du moteur (motor mapping). Dans le second cas, le retrait du filtre à

particules comporte indibutablement des avantages financiers par rapport au remplacement de ce

filtre.

Depuis l’introduction de véhicules Euro 4 en 2005, cette pratique apparaît régulièrement sur les

véhicules européens. Il s’agit surtout de véhicules diesel utilisés pour des trajets courts, effectués à

vitesse réduite.

Outre le retrait du filtre à particules, le système OBD doit également être adapté pour duper l’ECU du

véhicule, et faire croire que le filtre à particules est toujours présent, et qu’il fonctionne

correctement. Le détecteur qui mesure la différence de pression dans le filtre à particule, ou l’ECU



même, sont adaptés. Il est fort peu probable que le scanning EOBD puisse divulguer la manipulation

de l’OBD.

Veuillez noter aussi que les dernières années, nous constatons de plus en plus de différences entre

les différentes procédures de tests dans les pays européens. Certains pays s’en tiennent en tout point

à la directive existante. D’autres ont introduit le scan EOBD. Plusieurs procédures de tests coexistent

donc: le test d’opacité, le test mixte opacité/scan EOBD, ou uniquement le scan EOBD (CITA, 2011).

Nous observons que dans certains pays, un scan EOBD est utilisé en remplacement du test

d’émissions (e.a. en Allemagne, aux Pays-Bas, en Suède, en Espagne), alors que la directive impose

clairement un test d’émissions. Dans le cadre d’un projet d’étude, l’Allemagne a obtenu une

dérogation en ce sens.

Le retrait du filtre à particules va de pair avec la modification du senseur qui mesure la différence de

pression dans le filtre à particule, ou l’adaptation de l’ECU. Enlever le filtre à particules, et

l’adaptation concommitante de l’électronique, coûte, selon la marque et le type, de € 225 à € 300,

beaucoup moins cher que le remplacement du filtre à particules.

Une recherche TNO a démontré que 6% des véhicules vérifiés présentaient des émissions de fumée

plus élevées, ce qui tend à prouver que les filtres à particules ont été extraits, ou sont pour le moins

fortement endommagés, et ce en dépit du fait que les résultats des scans EOBD sur ces véhicules

satisfaisaient à tous les critères (Kadijk & Spreen, 2015). TNO considère une opacité de 0,50 m-1

comme élevée, et s’attendait à ce que les véhicules dépasseraient les valeurs limites de la réception

par type.

Il y a de nettes indications pour admettre que les filtres à particules sont remplacés par des faux, ou

qu’ils sont détruits pour éviter les frais de nettoyage, d’entretien ou de remplacement. Le retrait du

filtre est considéré comme partie intégrante de le syntonisation des microcircuits. L’adaptation du

logiciel EOBD va toujours de pair pour prévenir une éventuelle détection de la fraude.

Il est par conséquent évident que le scanning EOBD ne fournira pas la preuve exclusive de la

manipulation.

La détection d’adaptations du logiciel “frauduleuses” n’est pas aisée, car même la version du logiciel

(Calibration identifier (CALID)) peut être reprogrammée. Les interventions sur le logiciel ne peuvent

être décelées que d’une seule façon. S’il n’est pas possible de vérifier le logiciel en soi pour ce faire, il

est toutefois réalisable d’établir une comparaison entre le logiciel ét, la somme de contrôle

(checksum). Il s’agit de l’ainsi dénommé Calibration verification number (CVN). Or, les informations

ne sont pas toujours disponibles auprès des importateurs belges. Dans nombre de cas, seul le

constructeur en dispose.

La Commission européenne DG MOVE et les constructeurs négocient l’échange de données relatives

au contrôle technique. Les données CALID et CVN seront également analysées.



3.5. Contrôle visuel, EOBD, test de balayage, , tissu filtrant et test

d’opacité

Aux Pays-Bas également, des tests ont été effectués par le passé, dans le même but que celui exposé

dans la question de recherche 1.

Le RDW a effectué les mêmes tests lors des essais par échantillonnnage menés chez les exploitants

APK agréés (Bussink, 2014):

Contrôle visuel de la présence du filtre à particules;

Contrôle visuel de la présence du filtre à particules, de sa complétude et/ou de la présence

de l’élément de filtrage interne ;

Effectuer le test EOBD et contrôler les codes d’erreur.

Lecture des codes d’erreur éventuellement présents ;

Effectuer le test de balayage.

En frottant le tuyau d’échappement avec un chiffon, on peut se former une première

impression de l’état du filtre à particules, en examinant la suie résiduelle présente dans

l’échappement.

Effectuer le test d’accélération libre avec tissu filtrant.

Un tissu filtrant est fixé sur l’échappement à l’aide de languettes. Après l’accélération, le

dépôt sur le tissu est comparé à l’aide d’une carte d’exemples.

Effectuer la mesure de particules conformément à la réglementation APK.

500 voitures (M1) choisies au hasard, disposant d’un filtre à particules fermé et ayant été mis en

service à partir du 1.1.2007, ont été soumis aux tests décrits ci-avant. La RDW n’a pas réussi à

déterminer si les filtres à particules avaient été retirés structurellement. De même, il est apparu que

les tests n’étaient pas compatibles entre eux, chaque test donnant des résultats différents. Enfin, ni

le test de balayage visuel simple, ni le test avec tissu filtrant, ne se sont avérés en mesure de fournir

une bonne indication quant à la présence ou à l’absence de filtre à particules. De plus, le test du tissu

filtrant n’apportait qu’une indication limitée pour la condition du filtre à particules.

La TNO également a analysé les 5 mêmes tests de dégagement de fumée (Kadijk & Spreen, 2015).

Les résultats des tests effectués sur des véhicules équipés de filtres à particules fermés ont résulté

dans les conclusions suivantes :

On peut admettre pour 6% des véhicules que les filtres à particules fermés sont

endommagés ou ont été retirés, compte tenu des dégagements de fumée élevés. L’EOBD n’a

pas permis de confirmer ces suppositions. La lecture EOBD est donc insuffisante pour la

détection de filtres à particules manquants ou défectueux.

Le test d’accélération libre effectué avec l’opacimètre semble adéquat pour la détection de

filtres à particules manquants ou défectueux.

Les tests de dégagement de fumées en accélération libre effectués à l’aide de chiffons blancs

(test de balayage ou tissu filtrant) sont complexes et fastidieux, et n’offrent donc aucune

plus-value, ou ne constituent pas une alternative pour la mesure d’opacité.



3.6. Mesures PM

L’étude sur les émissions TEDDIE (TEst(D)DIEsel) était un projet déployé sur une durée d’un an, et

financé par la Commission européenne et et le Directorat Général Mobilité et Transports (DG MOVE)

(CITA,2011). Le CITA a conduit cette étude en 2011. Les partenaires du consortium TEDDIE étaient,

dans l’ordre alphabétique:

CITA (coordinateur);

DEKRA (Allemagne);

Le GOCA (Belgique).

IERC (Allemagne);

Peter Stricker (Autriche);

SGS (Suisse);

TRL Limited (Royaume-Uni);

TÜV NORD Mobilität (Allemagne);

L’European Garage Equipment Association (EGEA) était également un partenaire-clé fortement

impliqué dans le projet.

Le but principal du projet TEDDIE consistait à définir une nouvelle procédure de test, et à développer

un équipement pour la mesure des émissions de NO (oxydes d’azote), de NO2 (dioxyde d’azote) et

des PM sur les véhicules diesel lors du contrôle technique périodique. Les candidats pour les

procédures et pour les équipements ont été initialement identifiés au travers d’une étude

internationale de la littérature. Différentes approches potentielles ont ensuite été évaluées lors d’un

programme de mesure en laboratoire sur les véhicules.

Les conclusions principales que l’on peut en tirer sont que, dans la mesure où les appareils de

mesure de NO ou NO2 se trouvent encore dans un stade de développement, et vu les évolutions des

systèmes de régulation des émissions, il n’est pas indiqué d’effectuer une mesure NO ou NO2 sans

charge. Pour les mesures PM, des procédures et appareils précis ont été trouvés.

Yamada & Suzuki (2015), du National Traffic Safety and Environment Laboratory japonais, ont étudié

deux poids lourds (une camionnette et un camion lourd) et ont comparé dans leur étude “Emissions

from HD Truck with Damaged DPF and its Detection at PTI” des tests de réception par type avec

l’opacité, les valeurs de mesure PM sur base de la Laser light scattering photometry (LLSP) et les

valeurs de mesure PN (Il existe des mètres PM qui font usage de la valeur d’opacité pour rendre une

valeur PM. Les véritables mètres PM par contre utilisent la technologie Laser Light Scattering). Les

chercheurs japonais ont donc effectué des tests comparables à ceux menés au cours du programme

UE TEDDIE, mais en y ajoutant le compteur de particules. La détérioration apportée au filtre à

particules avait été obtenue en forant des trous au travers du substrat. La Figure 16– Effet d’un filtre à

particules endommagé sur les mesures PM et PN (Figure extraite de Yamada & Suzuki, 2015)Figure 16 montre que les

émissions de PM et de PN augmentent linéairement en fonction du coefficient d’endommagement

du filtre à particules.



Figure 16– Effet d’un filtre à particules endommagé sur les mesures PM et PN (Figure extraite de Yamada &

Suzuki, 2015)

En fonction des limites d’homologation, les limites d’émissions PN étaient dépassées dès un

endommagement de 0,5%, alors que pour la limite PM, il s’agissait d’une détérioration à hauteur de

9,3% (la limite PN est dnc plus sévère que la limite PM).

Sur un filtre à particules complètement endommagé, la valeur était 80 fois plus élevée que sur un

filtre à particules fonctionnant bien. Pour le PN, il s’agissait de 40.000 fois plus. Le PN dispose donc

d’une capacité distinctive plus élevée que le PM pour la détection d’un filtre à particules endommagé.

3.7. Mesures PN

3.7.1. Les compteurs PN ont une grande capacité distinctive pour contrôler

les filtres à particules sur les véhicules diesel

Il est clair que les filtres à particules s’usent au fil du temps (TNO, 2016a). De plus, les filtres à

particules sont retirés, et l’ECU est modifié pour camoufler son retrait. La législation européenne

existante n’est pas adaptée à la détection de la fraude sur les filtres à particules à l’aide des

technologies de mesure proposées. Le développement d’une nouvelle méthode de test s’imposait

donc. Les PN ont une capacité distinctive bien plus élevée que les PM pour la détection d’un filtre à

particules endommagé (Yamada & Suzuki, 2015).

Principalement la TNO, Gerrit Kadijk, a effectué des recherches récentes dans le but de pouvoir

contrôler les filtres à particules dans le cadre du contrôle technique automobile (Kadijk, 2015; Kadijk

& Spreen, 2015; Kadijk, 2016; Kadijk & Spreen, 2016; TNO, 2016a; TNO, 2016b; Kadijk et al., 2017).

Les dernières études se sont concentrées sur les mesures PN. La principale conclusion était que les

mesures PN sont, au ralenti, les appareils les plus adéquats pour évaluer la condition d’un filtre à

particules. La valeur limite de 250.000 #/cm3 semble être une valeur appropriée. Cette valeur

correspondrait à 8,5 % de filtres particules fonctionnant mal (TNO,2016a), alors que plus de 86%

atteindraient une valeur située sous 50.000 #/cm3.



C’est surtout le dernier rapport TNO 2017 R10530, “Investigation into a Periodic Technical Inspection

(PTI) test method to check for presence and proper functioning of Diesel Particulate Filters in light-

duty diesel vehicles – part 2” (Kadijk et al., 2017), qui donne un aperçu des savoirs progressifs acquis

les dernières années par la TNO. Les conclusions principales sont reprises ci-dessous :

Un test d’émissions PN est un candidat prometteur pour le contrôle technique périodique.

Au ralenti, un filtre à particules chaud purifiera l’air ambiant, dans la mesure où les particules

PN volatiles et solides sont réduites à zéro # / cm3 au ralenti. Par conséquent, un tuyau

d’échappement parfaitement propre peut être observé, dont la construction métallique est

tout à fait propre, sans dépôt de suie ;

Au ralenti, un lien peut être établi entre les émissions PN et le degré de fuite du filtre à

particules ;

Au ralenti, les émissions PN mesurées peuvent être différentes d’après le testeur PN utilisé.

Les différences sont probablmenet dues au principe de mesure (CPC ou DC), et les diverses

étendues de grandeur des particules appliquées. Ces deux constations ont également été

confirmées dans l’étude menée par l’université HAN, qui était assez limitée (Tests effectués

sur quatre(4) véhicules avec quatre (4) opacimètres et trois (3) testeurs PN. Deux (2) des

véhicules ont été testés avec et sans filtres à particules (Poppe & Van Lee, 2016; Den Hoed,

2016);

Un test NEDC a pu mettre en évidence la très bonne corrélation entre le testeur PN (type CPC

avec extracteur catalytique) et le testeur PMP-PN officiel pour les tests NEDC en laboratoire

(type CPC avec tube d’évaporation) ? Voir Figure 17.

Figure 17– La corrélation testeur PN et le testeur PMP-PN lors d’un test NEDC est

excellente (Figure extraite de Kadijk et al., 2017)

Les émissions PN d’un véhicule diesel équipé d’un filtre à particules fonctionnant bien

présente au ralenti des valeurs fort stables (près de zéro #/cm3), ce qui constitue une bonne

base pour développer un test PN axé sur le contrôle technique périodique ;

Lors des tests effectués au ralenti sur les véhicules diesel avec filtre à particules fonctionnant

bien, les émissions PN étaient fort basses (<3000 #/cm3), ce qui confirme l’efficacité de

filtrage élevée du filtre à particules ;



Lors des tests effectués en accélération libre sur les véhicules diesel avec filtre à particules

qui présente des fuites considérables, les émissions de fumée sont très basses (< 0,10 m-1).

Les émissions PN correspondantes ont une portée de 0 tot 600.000 #/cm3, avec une bonne

résolution;

L’application de la recirculation des gaz d’échappement (EGR), a des effets considérables sur

les émissions PN en régime moteur au ralenti. Un fonctionnement EGR réduit génère de

basses émissions PN. Un nouveau test PN au ralenti doit tenir compte du fonctionnement de

l’EGR (Voir Figure 18);

Figure 18 – L’application de la recirculation des gaz d’échappement (EGR) produits des effets considérables sur les émissions PN (Figure extraite de Kadijk et al., 2017)

Les émissions PN d’un moteur sont au plus bas au ralenti, et sont associées au rapport air-

carburant (et/ou EGR). Dans la perspective de la plage des testeurs PN futurs, développer un

test de contrôle technique au ralenti semble le plus faisable;

Les émissions PN au ralenti (sans EGR) des véhicules diesel équipés d’un filtre à particules

présentent de fortes corrélations avec les émissions PN des tests NEDC (Figure 19);

Figure 19 – Emissions PN au ralenti et tests d’émissions NEDC de trois véhicules différents avec filtre à particules (défectueux) ou dérivation variable (Figure extraite de Kadijk et al., 2017)



Lors d’un premier programme de test avec trois véhicules, un rapport linéaire a été établi

entre les émissions PTI-PN et les émissions PN des tests NEDC. La valeur limite PN d’un

nouveau test d’émissions pour le contrôle technique automobile doit être moins sévère que

les valeurs limites PN utilisées pour la réception par type. Au ralenti, une valeur limite de

250.000 #/cm3 pour les véhicules diesel Euro 5b / 6, et de 1.000.000 à 1.500.000 #/cm3 pour

les véhicules Euro 5a, a été proposée. Cette limite peut également être utilisée pour les

véhicules Euro 3 et Euro 4 équipés d’un filtre à particules. Un programme de test de

validation plus approfondi est nécessaire pour pouvoir avancer les valeurs limites finales

pour le contrôle technique automobile. Voir Error! Reference source not found..

Si un test PN comparable au test Type II UNECE R83 est appliqué, il n’est pas nécessaire de

poursuivre les test d’opacité UNECE R24 et 72/306/CE.

Figure 20 – Emissions PN au ralenti et tests d’émissions emissies NEDC de trois véhicules différents avec filtre à particules (défectueux) ou dérivation variable, et proposition de limite de 250.000 #/cm3pour le test d’émissions du contrôle technique automobile.(Figure extraite de Kadijk et al., 2017)

La montre la corrélation entre les tests PN et les tests de réception par type (NEDC) effectués par

TNP. Pour les tests NEDC, la valeur PN limite est de 6*1011 #/km (voir Tableau 1). Cette valeur limite

pour la réception par type correspond, selon ce graphique, à une valeur limite concordante

inférieure à 100.000 #/cm3. La valeur d’évaluation limite de 250.000 #/cm3 proposée par la TNO

correspond à environ 2,5*1012 #/km, soit un facteur 4,16 fois supérieur.

De telles corrélations entre les tests d’homologation et le mesures PN au ralenti, ont également été

publiées par JRC, le Centre commun de recherche de la Commission européenne (Suarez-bertoa,

Lahde, & Giechaskiel, 2018; Giechaskiel, Lahde, Suarez-Bertoa et al. , 2018). Voir aussi Figure 21 et

Figure 22.



Figure 21 – Facteur d’émission [#/km] WLTC versus concentrations d’échappement brutes [#/cm3] mesurés au ralenti (Figure extraite de Suarez-bertoa, R., Lahde, T.& Giechaskiel, B., 2018).

D’après la formule de la Figure 21

𝒀 [#

𝒌𝒎] = 𝟐𝒙𝟏𝟎𝟕𝑿 [

#

𝒄𝒎𝟑] − 𝟔𝒙𝟏𝟎𝟏𝟏 [10]

(Suarez-bertoa, R., Lahde, T.& Giechaskiel, B. , 2018)

la valeur limite d’homologation de 6 x 1011 #/km correspond à 6 x 104 #/cm3, et la valeur limite de

250.000 #/cm3 correspond à 4,4 x 1012 #/km.

La Figure 22 a été établie à partir des résultats de certaines recherches , comme e.a. celles de Suarez-

bertoa, R., Lahde, T.& Giechaskiel, B. (2018) (Figure 21) et Kadijk et al. (2017) (Error! Reference

source not found.).



Figure 22 – Facteur d’émission [#/km] NEDC ou WLTC versus concentrations

d’échappement brutes [#/cm3] mesurés au ralenti (Figure extraite de Suarez-bertoa,

R., Lahde, T.& Giechaskiel, B., 2018).

D’après S. Limbeck en U. Ellmers (communication personnelle, le 28 septembre 2018), le Bundesanstalt für Strassenwesen (BASt) allemand a mené une étude pour affiner ses connaissances sur les mesures PN dans la période de sept 2017 à mai 2018. Cette étude n’a pas été publiée. Les objectifs de l’étude étaient de:

Etablir une procédure de test pour les tests d’émissions PN sur les voitures et les utilitaires

diesel;

Proposer une éventuelle valeur limite pour cette procédure de test;

Constituer un aperçu des appareils de test PN entrant en ligne de compte.

Un dispositif expérimental devait permettre à BASt de déterminer dans quelles mesures de légères détériorations aux filtres à particules peuvent être détectées. Les tests ont été effectués à l’aide de :

un DPF fonctionnant bien

un DPF dont le canal d’admission avait été perforé à 0.39 % (damage 1)

un DPF dont le canal d’admission avait été perforé à 0.62 % (damage 2)

Ensuite, un test a été effectué au ralenti, au ralenti accéléré de 2000 tr/min et de 3000 tr/min, et enfin lors d’une accélération libre. Vous trouverez les résultats de ces tests dans le Tableau 4 ci-dessous.



Test procedure

DPF okay DPF damage 1 DPF damage 2 Remarks

Low idle pass pass Pass/fail Criterium: 250.000 #/cm³

2000 rpm pass pass fail Criterium: 250.000 #/cm³

3000 rpm pass pass fail Criterium: 250.000 #/cm³

Free accelleration

pass fail fail Criterium: 250.000 #/cm³

Measured Values #/cm³

91 tot 280 #/cm³

50.000 tot 450.000 #/cm³

220.000 tot 1.060.000

#/cm³

Instrument AVL 489 Sensors APA

AVL 489 Sensors APA

Sensors APA

Tableau 4 – Résultats de test BASt.

La campagne de test de BASt permet de conclure qu’effectuer les tests au ralenti accéléré peut constituer une plus-value lorsque l’on veut détecter de légères détériorations sur les filtres à particules. La session de mesure organisée les 11 et 12 avril 2018 par Ricardo Suarez du JRC, le Joint Research

Center de la Commission européenne située à ISPRA (Italie) a permis de dégager les constatations

suivantes :

Il a été établi que les gaz d’échappement des véhicules à essence contiennent beaucoup plus

d’eau que ceux des véhicules diesel. Cela signifie que les appareils qui n’extraient pas les

particules volatiles, recenseront également ces particules, entraînant ainsi une surestimation

du nombre de particules. De plus, l’alarme des appareils partector de NANEOS se déclenchait

régulièrement sur les véhicules à essence, compte tenu des valeurs d’humité relative trop

importantes qui avaient été mesurées.

Sur les véhicules diesel, vu la dilution naturelle, ce problème se posait beaucoup moins.

Les appareils qui fonctionnent selon le principe de light scattering ne sont pas en mesure de

détecter les particules dont la taille est inférieure 200 nm. Concrètement, cela signifie que le

testeur DPF de Premier Diagnostics ne pouvait pas vraiment détecter si le GPF présent sur les

véhicules à essence avait été retiré. Un « véritable » compteur PN s’avère donc nécessaire si

l’on souhaite mesurer les particules plus petites de moins de 200 nm.

Les discussions avec tous les fournisseurs ont montré que ceux-ci sont conscients du

problème posé par le calibrage. Ils conduisent donc des recherches pour développer des

méthodes de calibrage réalisables en un court laps de temps, et qui soient en outre moins

coûteuses et réalisables sur le terrain.

Les résultats de mesure des différents appareils de mesure sont sensiblement divergents. Les

raisons suivantes peuvent être avancées pour expliquer ce phénomène:



Les appareils extraient-ils les particules volatiles ou non

Principe de mesure CPC ou DC

Paramétriage de l’appareil: mesure des particules à partir de 10 nm ou à partir de 23

nm.

Longueur du flexible de mesure – La longueur du flexible de mesure n’influence pas

la mesure en question. Lors de la commande d’appareils, il convient de veiller à

prévoir un flexible assez long pourvu d’une sonde. [Entre-temps, il a été constaté

qu’une course de mesure courte influence bel et bien la mesure, à cause de la

pulsation à l’échappement et de la possibilité d’aspirer davantage d’air avec un

flexible court.]

Déconnexion de l’EGR au ralenti qui perdure (le mode “taxi”, tel qu’on le nomme).

Pour activer à nouveau le fonctionnement de l’EGR, il est proposé d’augmenter

brièvement le régime moteur. Lorsque les tests sont effectués sous le mode high

idle, l’EGR se met à nouveau automatiquement en route.

(Voir aussi Suarez-Bertoa, 2018)

Un contrôle technique effectué à Zürich par la Kanton Zürich Baudirektion AWEL Abteilung Luft

(Gloor, 2018) a testé 1090 véhicules, dont 762 étaient équipés d’un filtre à particules. 11,1% des 262

véhicules Euro 5b et Euro 6 affichaient une valeur supérieure à 100.000 #/cm3, ce qui a été considéré

comme un échec (“failure”). 83,6% de ces véhicules indiquaient une valeur inférieure à 30.000 #/cm3.

3.7.2. Technologie exploitable pour les compteurs PN

Il existe deux technologies exploitables pour mesurer le nombre de nanoparticules :

Le Condensation Particle Counter (compteur de particules de condensation) (CPC);

Le Diffusion charging (système de chargement de la diffusion) (DC).

Figure 23 – Principes de mesure du CPC et des compteurs de particules DC [Figure de Testo]



3.7.2.1. Condensation Particle Counter

Les nanoparticules ont une masse et une répartition en nombre différentes. Voir Figure 3. Les

concentrations en nombres de ces nanoparticules infinitésimales (23nm-100nm) sont trop élevées

que pour être en état de les mesurer.

La masse de ces particules infiniment petites ne peut être que difficilement représentée à l’aide d’un

mesureur PM.

De même, les appareils de mesure optique ne peuvent pas mesurer directement les nanoparticules.

Celles-ci restent pour ainsi dire invisibles à l’analyse des appareils de mesure optiques, comme par

exemple le Laser Light Scattering. Pour être en mesure de les observer malgré tout, ces particules

doivent être agrandies.

Les émissions passent au travers d’une chambre de saturation, généralement remplie de butanol,

d’alcool isopropylique ou d’eau. Ensuite, une baisse de la température donne lieu à une

condensation. La plupart du temps, la préférence est donnée au butanol, car sa composition

condense à peu près toute forme de nanoparticule. Il en résulte de plus grandes particules, qui

peuvent être détectées par Laser Light Scattering.

La limite inférieure de la détection des particules est appréciée à hauteur de 50% des particules,

rendue par le d50 du CPC. Celui-ci détermine les particules les plus infinitésimales à détecter. La

valeur d50 représente la taille des particules, qui sont observées à 50%.

3.7.2.2. Diffusion Charging

Les compteurs de particules DC sont basés sur le chargement électrique d’aérosols. Les ions d’air

positifs, générés dans un chargeur corona, sont mélangés à l’aérosol. Les particules chargées sont

ensuite détectées en deux phases par les électromètres. Le premier échelon de détection est

constitué d’une pile de grilles en acier; les particules s’y déposeront volontiers par effet de diffusion.

La seconde phase est constituée d’un filtre à particules très efficace, qui capture toutes les autres

particules. La taille moyenne des particules peut être obtenue par analyse des deux courants

électriques mesurés sur les échelons. Le nombre de particules est déterminé à partir du courant

électrique dans sa totalité.

3.7.2.3. Mesures PN pour les contrôles techniques périodiques en Europe

En Suisse, et ce depuis le 1er janvier 2013, il existe le choix d’effectuer soit un test d’opacité, soit une

mesure PN pour le contrôle technique périodique des machines hors route (Bundesamt für Umwelt

BAFU, 2016; Bischof O.F.,2015).Le document a donné lieu en 2002 à l’établissement d’un programme

rétrofit pour les filtres à particules de toutes les machines hors route diesel (Der Schweizerische

Bundesrat, 2018), la directive de base étant le Luftreinhalte-Verordnung (LRV) du 16. décembre 1985.

Les spécifications pour les mètres PN peuvent être consultées dans le Verordnung SR 941.242 des

EJPD über Abgasmessmittel für Verbrennungsmotoren (EJPD, 2015).



L’Allemagne a prévu de lancer une mesure PN à partir du 1er janvier 2021. En effet, à la page 853 de

la Verkehrsblatt – amtsblatt des Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur der

Bundesrepublik Deutschland, il est stipulé que(Bundesministerium für Verkehr und digitale

Infrastruktur, 2017):

“Ab dem 01.01.2021 wird ein Verfahren zur Messung der Partkelanzahl bei Kompressions-

zündungsmotoren eingeführt”.

Aux Pays-Bas également, la date-butoir 2021 a été avancée pour démarrer les mesures PN. Le

secrétaire d’Etat de l’infrastructure et de la gestion des eaux a informé le Président de la Seconde

Chambre des Etats généraux de ce qui suit ci-dessous, dans son courrier du 12 juillet 2018 en ce qui

concerne l’état des lieux des filtres à particules (van Veldhoven-van der Meer, 2018):

(Traduction du néerlandais)

“Etat des lieux filtres à particules” - « Lors de la Concertation générale Transports Durables,

j’ai précisé que j’informerais Votre Chambre du plan d’approche pour parvenir à un contrôle

efficace sur les filtres à particules. Ce plan est déjà pleinement en phase d’exécution. Le 1er

octobre 2017, l’interdiction de retirer le filtre à particules et d’autres systèmes de gestion des

émissions a été réintroduit, et depuis le 20 mai 2018, un contrôle visuel est effectué lors de

l’APK sur les filtres à particules. Il doit être contrôlé si le filtre à particules est présent et s’il

n’est pas manifestement défectueux. Suite à cela, un test à l’aide d’un compteur de

particules est développé afin de mieux détecter les filtres à particules manquants et

défectueux. Un groupe de travail international, auquel le RDW, L’Institut métrologique

néerlandais (NMI) et le Ministère I & W ont pris part pour les Pays-Bas, mène une étude afin

de spécifier la méthode de mesure. Plusieurs constructeurs ont indiqué qu’ils étaient en train

de développer un compteur de particules pour l’APK. La première phase de l’introduction

d’un nouveau test consistera à mettre un test de mesure des particules à disposition des

centres de contrôle techniques du RDW. Ensuite, en 2019, la police aura la possibilité de

contrôler les filtres à particules à l’aide d’un compteur de particules à l’occasion de contrôles

au bord de la route. Enfin, le compteur de particules sera introduit pour le controle des filtres

de particules pour l’APK. Compte tenu du temps de préparation nécessaire au RDW et au

secteur automobile, j’avancerais comme date-butoir 2021. C’est également la date prévue

par l’Allemagne pour l’introduction d’un test de mesure des particules pour le contrôle des

filtres à particules, et la Belgique poursuit le même objectif. La dernière partie du plan

d’approche consiste à mettre en ligne les informations concernant le filtre à particules pour

les véhicules. Il s’agit entre autres d’indiquer si le véhicule est équipé d’un filtre à particules

et/ou si un contrôle du filtre doit être effectué lors de l’APK».



3.8. Contrôle via le Remote Sensing des particules fines [PM] et

autres polluants CO2, CO, HC, NO, NO2, NOX, NH3, SO2

contenus dans les émissions

Une autre piste à suivre pour le contrôle des valeurs d’émissions véritables sur les véhicules est

l’utilisation des appareils “remote sensing”. Ces appareils ont recours à la technologie basée sur la

diffusion de la lumière pour mesurer les émissions dans des conditions de circulation normales. En

mesurant l’atténuation du faisceau lumineux passant au travers du panache de fumée des gaz

d’échappement, les CO, CO2, HC, NO, et l’opacité peuvent être mesurés. Les appareils remote sensing

les plus récents mesurent également les NO2, NH3 et SO2.

Aux Etats-Unis, le Remote Sensing existe déjà depuis deux décennies (Bischop & Stedman, 2008).

Pour gagner du temps et de l’argent, l’EPA (EPA, 1998) a introduit le Remote Sensing, comportant le

concept de “clean screening” comme composant de leur programme I/M (Inspection and

maintenance). Un véhicule peut être exempté du contrôle périodique suivant (aux E-U, le contrôle

période ne consiste la plupart du temps qu’en un test des émissions), s’il est identifié comme un

véhicule évacuant de basses émissions.

Un clean screening peut se composer de:

L’usage d’un appareil de Remote Sensing (RSD) conventionnel;

L’établissement de profils de véhicules à basses émissions (basées sur les statistiques établies

à partir de l’historique des refus) et/ou ;

L’implémentation d’exceptions sur base de l’âge du véhicule (EPA, 1998).

Opus Inspection a introduit le Remote Sensing basé sur la technologie FEAT lors de la conférence du

CITA à Dubaï (Sands, 2015). Une démo live, sur la route, a également eu lieu.

Borken-Kleefeld (2013) et Baudirektion du canton de Zürch (s.a.), ont décrit cet appareil Remote

Sensing dans leurs études.

Le Remote Sensing appliqué aux véhicules est un principe de spectroscopie (absorption de la

lumière), qui peut inspecter les émissions de 1000 véhicules par heure dans la circulation. Le panache

des gaz d’échappement est filtré par une source lumineuse à infrarouges et ultraviolets. Via

l’absorption de la lumière IR d’une longueur d’onde spécifique, les concentrations des émissions de

CO2, CO et HC peuvent être déterminées. Le même principe est applicable pour les concentrations en

NOx et PM (opacité) via la lumière UV. Les appareils Remote Sensing modernes peuvent également

mesurer les NO2, NH3, et SO2 (Borken-Kleefeld, 2013). Borken-Kleefeld a étudié ensuite avec plus de

précision les mesures de NOx et d’opacité. La mesure simultanée des NO et NO2 est souhaitable pour

déterminer avec plus d’exactitude l’émission totale de NOx des véhicules diesel équipés d’un

système de post-traitement moderne. Lorsque l’opacité est mesurée en combinaison avec des

longueurs d’onde IR et UV, la fumée noire peut être distinguée de la fumée bleue ou blanche. Les

concentrations sont rendues pour un véhicule spécifique, se trouvant dans des conditions de

circulation (vitesse et accélération) particulières. Les conditions de mesure sont déterminées en

autres par les conditions météorologiques, la conduite sur une voie à sens unique et dans une

certaine vitesse enclenchée, sur une faible pente, ou après arrêt à un feu rouge.



L’appareil Remote Sensing est composé des éléments suivants:

Une source lumineuse (IR/UV) avec détection en module;

Un miroir de transfert latéral ;

La détection de la vitesse et de l’accélération ;

Une caméra NPR (identification de la plaque d’immatriculation)

L’enregistrement des données ;

Le traitement des données et le Video Display.

(Sands 2015; Vescio Niranjan d’Opus Inspection, communication personnelle, le 29 janvier 2016)

En Europe, l’utilisation du Remote Sensing se limite à quelques pays et universités (en ordre

alphabétiques):

En Autriche: IIASA International Institute for Applied System Analysis (AT). (Borken-Kleefeld

& Chen, 2015; Chen & Borken-Kleefeld, 2014; Chen & Borken-Kleefeld, 2016).

En Espagne: RSlab (Remote Sensing Lab) et CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas,

Medioambientales y Tecnológicas).

Au Royaume-Uni: les universités, telles que King’s College London, University of Leeds,

Newcastle University et la University of York (UK). (Carslaw, et al., 2011a; Carslaw, et al.,

2011b; Carslaw & Rhys-Tyler, 2013).

En Suède: IVL Swedish Environmental Research Institute (SE): (Sjödin & Jerksjö, 2008).

En Suisse: EMPA Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (Götsch &

Alt, 2015).

Récemment, la firme Hager Environmental & Atmospheric Technologies (H.E.A.T.) a développé

l’appareil EDAR (Emission Detection and Reporting). Cet appareil utilise une technologie laser

permettant de mesurer à distance les émissions dégagées par les véhicules à leur passage. Des

études indépendantes au sujet de ces appareils n’ont pas encore été trouvées.

Avec un appareil remote sensing équipé d’une caméra ANPR, qui reconnaît la plaque

d’immatriculation, les valeurs mesurées peuvent être reliées au véhicules concerné. L’appareillage de

mesure peut effectuer des milliers de mesures en une seule journée. En associant toutes les données

des émissions aux marques et modèles de véhicules, il est possible d’évaluer les prestations réelles

des différents modèles, classes de véhicules ou systèmes de post-traitement des émissions, et ceci

dans des conditions de conduite réelles. C’est par le biais du Remote Sensing que le dieselgate a été

découvert aux Etats-Unis. Les résultats de telles mesures des émissions peuvent constituer des

indicateurs pour des analyses futures plus approfondies (via le PEMS - Portable Emissions

Measurement System - et/ou le banc de puissance) sur certaines classes de véhicules présentant des

abnormalités fréquentes.

GOCA|Le projet filtre à particules |2019 | | 4. Phase 1 – Est-il possible de détecter la fraude

(filtres à particules retirés) ? |


4. Phase 1 – Est-il possible de détecter la

fraude (filtres à particules retirés) ?

La première phase de l’étude avait pour but de vérifier s’il était possible, lors du contrôle technique

périodique, de détecter le retrait du filtre à particules. Le champ d’investigation a été limité aux

véhicules diesel M1. Les objectifs de la recherche étaient:

1. Une analyse de la littérature pour apporter des solutions aux objectifs suivants:

2. Investigation des possibilités offertes par les nouveaux appareils, comme:

Les appareils mesureurs d’opacité plus précis ;

Les mètres PN (Particulate Number) ;

Les mètres PM (Particulate Mass).

3. Une méthode pour déceler les véhicules dont le filtre à particules a été ôté, ou qui sont

équipés d’un filtre fonctionnant mal.

Le GOCA disposait d’une certaine expérience dans l’étude de la littérature, déjà exploitée pour les

projets CITA TEDDIE, 2011, la note sur la vision du GOCA 2016-2019 et le CITA SET II, 2017 (encore à

publier). Le R&D se doit d’être au courant des dernières évolutions. Les études de TNO, RDW, et les

intérêts partagés pour les mesures PN en Allemagne, nous étaient connus.

Plusieurs appareils de test ont été mis à notre disposition ou prêtés par des constructeurs

d’appareillage. Les véhicules nous ont également été fournis. Les véhicules diesel mis à disposition

avaient déjà un nombre de km au compteur, et étaient équipés d’un filtre à particules fonctionnant

bien. Après, ces filtres ont été retirés. Les tests ont donc été effectués tant sur des véhicules munis

d’un filtre à particules fonctionnant correctement, que sur ces mêmes véhicules sans filtre.

Une équipe spécifique a été désignée pour effectuer les tests. Les tâches et protocoles de test

avaient été convenus clairement, afin d’obtenir des résultats de test assurant la répétatibilité et la

comparabilité des tests.

Lors de l’étude, les appareils suivants (par ordre alphabétique) ont été utilisés :

Marque Type Fonction de l’appareil

AVL SMOKE 2000 Mètre PM

Bartec DPF Checker Mètre PM

CAPELEC CAP 3030 2 nde génération de mesureur d’opacité

CRYPTON DX-260 1 ère génération de mesureur d’opacité

MAHA MET 6.3 Combi tester 2 nde génération de mesureur d’opacité

TEN LPA 2 nde génération de mesureur d’opacité

TESTO Pompe à particules

TESTO Caméra thermique

TESTO PEPA Mètre PM DC

TSI NPET Mètre PM CPC

Tableau 5 – Aperçu des appareils utilisés lors de la première phase de l’étude




Les possibilités suivantes ont été évaluées dans le but de détecter la fraude sur les filtres à particules:

Test visuel

Test auditif

Test avec caméra thermique

Test avec pompe à particules

Test d’opacité

Test d’opacité avec la 1ère génération d’appareils mesureurs d’opacité

Test d’opacité avec mesureurs d’opacité perfectionnés

Mètres PM

Mètres PN

Test avec scan tool EOBD

Figure 24 – Caméra thermique TESTO

Figure 25 – Pompe à particules TESTO

Figure 26 – Appareils installés de gauche à droite: MAHA MET 6.3, AVL SMOK 2000 (au-dessus), TEN EDA (en-dessous), Crypton DX-260, Capelec CAP 3030 et Testo Pepa




Tous les véhicules ont été testés dans l’état où ils étaient lors de leur livraison au GOCA. Ensuite, le

filtre à particules a été retiré, et le boîtier a été réinstallé sans filtre. Le logiciel n’a pas été adapté.

Enfin, les véhicules ont été équipés d’un nouveau filtre à particules pour effectuer une troisième

mesure.

4.1. Test visuel

Cette partie de la recherche a été effectuée sur les véhicules mêmes, mais a également fait l’objet

d’analyses sur le worldwide web.

Les véhicules modernes de notre échantillon d’analyse ont démontré sans équivoque qu’un filtre à

particules ne peut pas toujours être repéré exactement, vu que :

Le boîtier du filtre est parfois difficile à atteindre, voir Figure 28;

Le boîtier du filtre n’est pas toujours visible (plaques de recouvrement), Figure 29.

Dans certains cas, comme l’on peut voir sur la Figure 27, il est manifeste que le filtre à particules a

été retiré. Les modifications flagrantes au système d’échappement visualisent la fraude.

Le retrait du filtre, et le resoudage par la suite, peuvent éventuellement aussi être constatés

visuellement en inspectant les cordons de soudure. Les observations faites à cette occasion sont les

suivantes :

Tous les filtres ne comportent pas de cordons de soudure, certains sont boulonnés.

Un filtre à particules boulonné, dont l’élément de filtrage a été percé, n’est pas toujours

visible de l’extérieur, voir Figure 30.

Le cordon de soudure peut être facilement camouflé, par exemple derrière un écran

thermique, ou il peut être tourné vers le châssis du véhicule, ou bien encore on voit des

traces de graissage sur les cordons de soudure, etc.

Enfin, des traces de suie à l’arrière de l’échappement ne constituent pas non plus nécessairement

une indication nette d’un filtre à particules retiré. Prétendre que l’échappement d’un véhicule équipé

d’un filtre à particules est toujours «propre» ne tient pas la route.

Conclusion: se prononcer sans équivoque sur la présence ou non d’un filtre à particules sur base

d’une inspection purement visuelle est impossible.




Figure 27 – Echappement adapté, filtre ôté

Figure 28 – Filtre à particules caché sous/derrière le moteur

Figure 29 – Plaque de recouvrement

Figure 30 – Elément de filtrage du filtre percé

4.2. Test auditif

Lors de l’interview de la VRT (Pauwels & Vanoverschelde, 2017), il a été suggéré que frapper le

boîtier du filtre avec un marteau p.ex. suffirait à déceler la fraude.

Or, les tests, Figure 31, ainsi que les recherches effectuées sur le worldwide web, ont conduit aux

constations suivantes:

Les boîtiers des filtres sont parfois remplis de matériaux factices, voir Figure 32;

Même en l’absence de matériaux factices, se prononcer sans doute possible sur base d’une

inspection auditive est délicat; le test reste subjectif;

Le boîtier du filtre est parfois difficile à atteindre ;

Le boîtier du filtre n’est pas toujours visible (plaques de recouvrement) ;

Le boîtier du filtre est extrêmement chaud (risque de brûlures).




De plus, le bruit environnemental dans un centre de contrôle technique est un facteur trop

perturbant pour pouvoir établir une évaluation définitive.

Conclusion: se prononcer sans équivoque sur la présence ou non d’un filtre à particules sur base

d’une inspection auditive est impossible.

Figure 31 – Frapper sur le filtre à particules

Figure 32 – Boîtiers de filtre remplis de matériux factices

4.3. Test à l’aide de la caméra thermique Les tests effectués avec caméra thermique révèlent les mêmes limites que celles décrites dans le cas

des tests visuels et auditifs.

Constatations, voir aussi et Figure 34:

L’interprétation de la photo/de l’image n’est pas univoque ;

Les écrans thermiques présents influencent la mesure ;

Pas de différenciation entre les mesures avec ou sans élément de filtrage des particules.

Conclusion: se prononcer sans équivoque sur la présence ou non d’un filtre à particules sur base d’un

test avec caméra thermique est impossible.




Figure 33 – Images caméra thermique partie 1

Figure 34 – Images caméra thermique partie 2




4.4. Test avec la pompe à particules

RDW (Bussink, 2014) et TNO (Kadijk & Spreen, 2015) ont effectué des tests appelés d’une part “test

du mouchoir”, et d’autre part “test de nettoyage”. Les deux se basaient sur la présupposition qu’un

véhicules dont le filtre à particules avait été retiré produirait assez de suie par les gaz d’échappement

ou par le tuyau d’échappement, et qu’il serait possible d’en observer les résidus à l’aide d’un chiffon

blanc. Ces valeurs devaient ensuite être comparées visuellement à des références. En soi, il s’agit là

déjà d’une évaluation subjective. Pour éviter cela, nous avons découvert une pompe à particules

utilisée par des réparateurs en installations de chauffage. Le test peut être effectué au ralenti.

Constatations:

Dans certains cas, l’appareil détecte un filtre à particules ôté, mais pour les moteurs les plus

récents, aucune détection valable ne peut être garantie, voir Figure 35.

L’opérateur est obnubilé par les gaz d’échappement.

Conclusion: L’absence de filtre à particules ne peut pas toujours être détectée en utilisant une

pompe à particules.

Figure 35 – Résultats obtenus par la pompe à particules sur les véhicules dont le filtre à

particules avait été retiré




4.5. Test d’opacité

Kadijk (2015), De Goede & Andriessen (2015), et Poppe & van Lee (2016), décrivent les tests qu’ils

ont effectués à l’aide de la seconde génération d’appareils mesureurs d’opacité. Ils ont constaté

qu’un filtre à particules ôté pouvait être décelé grâce à ces mesureurs de particules, à condition

d’adapter les limites des refus au contrôle technique.

La seconde génération de mesureurs d’opacité disposent bien entendu d’une unité de compte plus

performante et plus rapide que ses prédécesseurs, quoique ces appareils fondent sur les mêmes

principes de mesure. Les adaptations suivantes ont été effectuées (De Goede & Andriessen, 2015):

Nouvelle technologie LED;

Aspiration active;

Valeur k mesurée à haute résolution;

Résolution d’affichage 0,001 m-1;

Les gaz d’échappement sont échantillonnés avec une fréquence de 50Hz.

Les collaborateurs du GOCA se sont alors posé la question de savoir si la seconde génération

d’opacimètres pouvait également découvrir le retrait du filtre à particules sur les voitures Euro 5b et

Euro 6.

4.5.1. Test d’opacité avec la 1ère génération d’opacimètres

Figure 36 – Mesures de l’opacité à l’aide de la première génération d’opacimètres sur des véhicules avec et sans filtre à particules (DPF)

Les résultats des mesures à l’aide de la première génération d’opacimètres sont rendus dans la

Figure 36. La valeur mentionnée sur la plaquette usine (plate value) est représentée en vert. Veuillez

noter que la plupart des véhicules font état d’une valeur de 0,5m-1. Les véhicules équipés d’un filtre à

particules avaient tous une valeur de 0 m-1. Les valeurs de mesure enregistrées sur les véhicules dont

l’élément de filtrage avait été retiré sont présentées en bleu. Compte tenu des valeurs limites

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

11,11,21,31,41,5

0 1 2 3 4 5 6 7

Op

acit

é [m

-1]

Véhicle

Valeurs de mesure avec la 1ère génération d'opacimètres

zonder DPF Met DPF plate value




imposées par la Directive européenne, et même au vu des valeurs déclarées par le constructeur, seul

1 véhicule testé pouvait clairement être identifié comme un véhicule dont le filtre à particules avait

indubitablement été retiré.

Figure 37 – Résultats des mesures opacité versus valeurs du plaquette

La Figure 37 représente les valeurs plate value et les valeurs de mesure effectives mesurées sur

différents véhicules Euro 5 qui ont été présentés dans un centre de contrôle technique pour un

contrôle périodique normal. Il est clairement visible que tous les véhicules, à l’exception d’un seul,

présentent une plate value située entre 0,5 m-1 en 0,7 m-1. Dans la plupart des cas, les valeurs

mesurées sont nettement inférieures à la plate value. En d’autres termes, la plate value est une

valeur bien trop élevée par rapport aux prestations réelles du véhicule.

4.5.2. Test d’opacité avec la 2nde génération d’opacimètres

Les résultats des mesures effectuées à l’aide de la seconde génération d’opacimètres sont

représentés dans la Figure 38. Ici aussi, nous avons dû constater que la Directive européenne actuelle

ne permettait que d’identifier deux véhicules sur sept comme étant des véhicules dont le filtre à

particules avait été enlevé. Grâce à la plaquette usine, ce nombre peut être porté à 3 sur 7. Veuillez

remarquer que même les valeurs proposées à l’occasion de l’étude SET (CITA, 2015) ne permettaient

que de détecter 5 véhicules sur 7.

De plus, les autres problèmes récurrents lors des mesures d’opacité restent d’actualité, comme la

limitation du régime moteur, empêchant une exécution correcte de l’accélération libre. Cette

épreuve d’accélération libre, répétons-le, est fort mal perçue par nos clients.

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

mes

ure

op

acit

é [

m-1

]

Valeur du plaquette (plate value) [m-1]

Résultats des mesures opacité versus valeur du plaquette Véhicules EURO 5




Figure 38 – Mesures d’opacité avec la seconde génération d’opacimètres sur des véhicules avec et

sans filtres à particules (DPF)

4.6. Mètres PM

Avec le mètre PM, basé sur la technologie light scattering, les mesures ont été effectuées au ralenti.

Ces appareils prototypes mesurent dans un champ de 100 nm à 10 micromètres.

Dans certains cas, un caractère distinctif suffisant peut être discerné. (voir Figure 39).

Figure 39 – Mesures PM de véhicules avec et sans filtre à particules (DPF)

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

11,11,21,31,41,5

0 1 2 3 4 5 6 7

Op

acit

é [m

-1]

Véhicule

Valeurs de mesure avec la 2nde génération d'opacimètres

zonder DPF Met DPF plate value

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 1 2 3 4 5 6 7

~ m

icro

gram

/ m

3

Véhicule

Valeurs de mesure avec mètre PM (light scattering)

Zonder DPF Met DPF




L’appareil semble peu coûteux (par rapport aux mètres PN), et le producteur est disposé à

développer plus avant son appareil, en collaboration avec le GOCA. Cependant, les remarques

suivantes doivent être formulées:

Le principe de mesure est imprécis ;

Le prototype a été corrigé à plusieurs reprises ;

La méthode utilisée pour le calibrage est approximative, et n’a pas encore été décrite

formellement ;

Durabilité : durée de vie du détecteur +/- 5000 tests, ce qui semble très court;

Les producteurs sont disposés à investir dans le développement de l’appareil.

4.7. Mètres PN

Figure 40 – Testo PEPA

Le GOCA pouvait disposer tant d’un diffusion charging, le testo pepa, que d’un Condensation Particle

Counter, le TSI NPET. Le Testo Pepa était un prototype. Le champ de mesure se situe entre 23 nm et

300 nm.

Dans tous les cas, il est clair que la capacité distinctive est constatable entre un véhicule équipé d’un

filtre à particules, et un véhicule où celui-ci a été retiré. (voir Figure 41).




Figure 41 – Mesures PN de véhicules avec et sans filtre à particules

Les compteurs de particules ou mètres PN détectent tous les cas de retrait de filtre à particules. Mais

ici aussi, nous nous prononçons sous réserve de quelques remarques:

Il s’agit d’appareils prototypes ou d’appareils utilisés à des fins d’homologation;

Ils ne sont pas spécifiquement adaptés au contrôle technique ;

La méthode de calibrage est imprécise et n’a pas encore été décrite ;

La durabilité dans un environnement PTI n’est pas connue (il faut pouvoir e.a. effectuer

beaucoup plus de tests par unité de temps);

Les appareils sont chers: prix indicatif actuellement: de € 20.000 à € 50.000/appareil, et pour

l’entretien et le calibrage d’un seul appareil en particulier, les frais ont été estimés à +/- €

5.500 par an ;

Sur un véhicule X avec filtre à particules, une valeur anormalement élevée a été constatée, à savoir une valeur de 232.891 particules/cm3 (Tableau 6) lorsque le véhicule a été présenté au GOCA (avec filtre à particules (a)). Dès qu’un nouveau filtre à particules a été installé, la valeur atteinte descendait en-dessous des 50.000 #/cm3. Le Testo Pepa n’indique aucune valeur si elle se situe en-dessous des 50.000 #/cm3 ou au-dessus des 5.000.000 #/cm3. En Suisse, dans le cas du contrôle périodique effectué sur des machines utilisées dans la construction de tunnels, la valeur de refus s’élève à 250.000 #/cm3. La valeur normale pour un véhicule équipé d’un filtre à particules fonctionnant bien se situe en-dessous des 10.000 #/cm3, voir aussi le Tableau 7.

0

1000000

2000000

3000000

4000000

5000000

6000000

0 1 2 3 4 5 6 7

No

mb

re d

e p

arti

cule

s [

1/c

m3 ]

Véhicule

Valeurs de mesure avec compteur PN (Diffusion Charging)

zonder DPF Met DPF




Mesures PN sur véhicule X

Appareil de mesure

Procédure

Avec filtre à particules (a)

[#/cm3]

Sans filtre à particules (b)

[#/cm3]

Avec un nouveau filtre à particules (c)

[#/cm3]

Air environnant

Dans le tuyau d’échappement

Testo Pepa [DC]

Valeur moyenne sur 3 mesures

232.891

< 50.000 > 5.000.000 < 50.000

TSI NPET [CPC]

Moyenne sur 60s

Appareil non présent au moment du test

6,99E+03 5,24 E+06 Appareil non présent au moment du test

Tableau 6 – Mesure PN sur véhicule X avec filtre à particules, sans filtre à particules, et avec nouveau filtre à particules -

Un problème se posait donc pour ce véhicule, qui a pu être résolu lorsque l’élément du filtre à particules a été retiré. En effet, la natte d’expansion n’avait pas été placée correctement. Voir Figure 42. La natte d’expansion était trop courte, ce qui entraînait des fuites. Une partie des gaz d’échappement ne passait pas au travers de l’élément filtrant, mais via la natte d’expansion, et plus loin via le tuyau d’échappement.

Figure 42 – Filtre à particules découpé, la natte d’expansion présente des fuites de suie

Les valeurs mesurées dans l’air ambiant étaient légèrement plus élevées que celles mesurées dans le tuyau d’échappement sur un véhicule équipé d’un filtre à particules fonctionnant bien (Tableau 7).




Mesures PN sur véhicule Y

Appareil de mesure

Procédure

Avec filtre à particules (a)

[#/cm3]

Air environnant

Dans le tuyau d’échappement

Testo Pepa [DC]

Valeur moyenne sur 3 mesures

< 50.000 < 50.000

TSI NPET [CPC]

Moyenne sur 60s

7.935 6.994

Tableau 7 – Mesures PN de l’air environnant sur le véhicule Y avec filtre à particules

4.8. Test avec EOBD

Sur les filtres retirés, le logiciel n’avait pas été adapté. En principe, le test EOBD devait suffire en ne

vérifiant que la lampe MIL sur le panneau de bord. Or, nous avons constaté que la lampe MIL ne

s’allumait pas toujours dans le cas de filtres à particules retirés. Toutefois, tous les readiness codes

n’avaient pas été réglés. Après un certain temps, la lampe MIL finissait tout de même par s’allumer

sur certains véhicules. Sur d’autres véhicules, cela n’a jamais été constaté. Nous n’avons pas circulé

avec le véhicule pour atteindre les circonstances idéales afin de régler tous les RC.

Il est évident que si, sur de tels véhicules, la mémoire de l’EOBD est effacée avant le contrôle

technique, et que par conséquent tous les RC ne sont pas réglés, la lampe MIL ne s’allumera pas. Les

codes d’erreur n’apparaîtront donc pas dans le système.

De plus, il est clair que si le logiciel a été adapté, le scan EOBD ne le découvrira pas.

4.9. Conclusions et recommandations

Les mètres PN sont les seuls appareils sur lesquels nous avons clairement pu constater une capacité

distinctive permettant de déterminer la présence ou l’absence d’un filtre à particules. De plus, cette

mesure offre l’avantage de pouvoir être effectuée au ralenti, contrairement au test d’opacité actuel.

Ces appareils se retrouvent sur le marché sous forme d’appareils d’homologation (matériel de

laboratoire) et/ou d’appareils prototypes. Ils ne sont pas conçus pour fonctionner dans

l’environnement d’un centre de contrôle technique centralisé. Les fabricant sont toutefois disposés à

en poursuivre le développement et l’adaptation. Des tests de durabilité seront nécessaires pour voir

s’ils peuvent être efficacement utilisés pour le contrôle technique.




Le domaine d’étude pour la détection du retrait des filtres à particules se limitait à quelques

véhicules diesel Euro 5b et Euro 6 de la catégorie M1. De plus amples études pourraient s’étendre à

d’autres catégories et classes de véhicules, et à d’autres normes Euro. Vu la grande capacité

distinctive, il devrait être également possible de constater le vieillissement du filtre à particules, ce

qui étendrait l’analyse par rapport à la seule détection de la présence ou de l’absence de filtre.

Les tests portant sur la durabilité et l’ergonomie sont importants pour déterminer la faisabilité de

l’appareil. De plus, toutes les possibilités des mesures PN n’ont manifestement pas encore été

analysées. L’une d’entre elles consiste à définir quels sont les facteurs d’influence sur la mesure PN.

Nous savons déjà qu’un véhicule en mode taxi présentera d’autres valeurs en raison de la valve EGR

fermée, mais d’autres facteurs, tels que la température du moteur, la température ambiante et

l’humidité, pourraient influencer ces mesures. Ils mériteraient une plus ample investigation.

Il existe différentes exécutions pour les mètres PN. Nous avons constaté que des appareils portatifs

et plus robustes apparaissent sur le marché. Outre les différentes technologies utilisées, les DC et

CPC, reste la question de savoir s’il convient de mesurer simultanément les particules volatiles et

solides, ou si seules les particules solides doivent être mesurées. Dans ce dernier cas, il y aura un

surcoût, car il faudra extraire les parties volatiles. Comme les véhicules à essence sont désormais de

plus en plus souvent équipés de filtres à particules, et qu’il faudra également contrôler ceux-ci dans

le futur dans un centre de contrôle technique, nous supposons qu’il est important que seules les

particules solides soient mesurées.

Les études mentionnées devront nécessairement être développées en évaluant plusieurs mètres PN,

en déterminant une procédure de test et un critère d’évaluation, et en établissant un cahier des

charges tenant compte du calibrage et de la vérification de l’appareil.

L’étude, mandatée par les responsables politiques dans l’optique d’une éventuelle introduction d’un

contrôle destiné à lutter contre la fraude sur le filtre à particules, devra être complétée par la

détermination du coût total de l’appareil, et de l’établissement du calendrier pour mener à bien un

tel projet.

GOCA|Le projet filtre à particules |2019 | | 5. Phase 2 – Une nouvelle mesure d’émissions peut-elle permettre

d’évaluer la qualité du filtre à particules lors du contrôle technique périodique ?|


5. Phase 2 – Une nouvelle mesure

d’émissions peut-elle permettre

d’évaluer la qualité du filtre à particules

lors du contrôle technique périodique

des véhicules diesel ?

5.1. Appareils

5.1.1. Appareils PN/PM disponibles

Différents appareils ont été sélectionnés pour cette étude. Certains ont été mis à disposition par les fabricants dès le lancement de l’étude, d’autres n’ont été livrés que bien après le début. La liste initiale des appareils potentiels identifiés se trouve ci-dessous:

Type d’appareil Marque Type

Appareils portatifs PN NANEOS Partector

Appareils portatifs PN TESTO DiSCmini

Appareils portatifs PN AERASENSE NanoTracer

Appareils portables PN AVL DiTest Counter

Appareils portables PN NTK NCEM

Appareils portables PN PEGASOR Mi3

Appareils portables PN SENSORS APA

Appareils portables PN TESTO NanoMet3

Appareils portables PN TSI NPET

Appareils portables PN TSI PTI V1

Appareils portables PN TSI PTI V2

Appareils portables (BC)

Black Carbon Aethalometer

MAGEE SCIENTIFIC AE33

Appareils portables PM PREMIER DIAGNOSTICS

DPF Checker

Tableau 8 – Aperçu des appareils potentiels identifiés pour la deuxième phase de l’étude

Pour procéder aux essais dans les stations de contrôle, tant des appareils portables que portatifs ont été utilisés. Il importe aussi de faire la distinction entre les prototypes et les appareils déjà en production. Vous trouverez un aperçu des appareils retenus dans le Tableau 9. L’annexe B fournit une description plus détaillée des appareils retenus.

GOCA|Le projet filtre à particules |2019 | | 5. Phase 2 – Une nouvelle mesure d’émissions peut-elle permettre



Marque AVL NANEOS PEGASOR SENSORS TESTO TESTO TSI TSI TSI

Type DiTest

Counter Partector Mi3 APA DiSCmini NanoMet NPET PTI PTI

Numéro du type - - - - - 3 3795 V1 V2

Portatif/Portable Portable Portatif Portable Portable Portatif Portable Portable Portable Portable

Production ou prototype Prototype Prototype Production Prototype Production Production Production Prototype Prototype

Principe de fonctionnement DC DC DC CPC DC DC CPC CPC CPC

Unités [#/cm3] [#/cm3] [#/cm3] [#/cm3] [#/cm3] [#/cm3] [#/cm3] [#/cm3] [#/cm3]

Lecture minimale 10.000 0 300 / 1000 10.000 10.000 1.000 1.000

Lecture maximale illimité 5,00 E+06 1,30 E+09 / 1,00 E+06 3,00 E+08 5,00 E+07 5,00 E+06 5,00 E+06

Facteur de dilution 10:1 Pas du

dilution 10:1 / /

10, 100 ou

300 100:1 20:1 20:1

Élimination des particules

volatiles

oui via

dilution non oui oui non oui oui non

Catalytic

Stripper

Plage de tailles des particules

[nm] 20 - 200 > 10nm 10 - 90 10 - 200 10 - 700 10 - 700 23 - 1.000 23 – 1.000 23 – 1.000

Fréquence de mesure [Hz] 1 1 100 1 1 1 1

Précision de mesure [%] ± 20 % / / / / / ± 10 % ± 20 % ± 20 %

Temps de réponse T90 [s] 5 – 10 / 0,2 / < 15 < 15 8 < 15 < 15

Tableau 9 – Aperçu des appareils PN retenus pour la deuxième phase de l’étude

GOCA | Projet Filtres à particules | 2019 | | 5. Phase 2 – Une nouvelle mesure d’émissions peut-elle permettre



5.1.2. Appareils non retenus

Après une première sélection, quelques appareils n’ont pas été soumis aux essais en conditions réelles :

AERASENSE anoTracer

NTK NCEM

MAGEE SCIENTIFIC AE33

TESTO DiSCmini

Vous trouverez ci-dessous un aperçu de la ou des raisons pour lesquelles il n’a pas été jugé utile

d’approfondir les recherches ou d’utiliser l’appareil pour les essais en conditions réelles dans les

stations de contrôle.

AERASENSE, NanoTracer (compteur PN)

L’appareil Aerasense NanoTracer a été proposé par l’ISSeP (Institut Scientifique de Service Public) comme appareil candidat possible. Le fabricant de l’appareil indique lui-même la raison pour laquelle il ne souhaite pas participer aux essais en conditions réelles effectués dans les stations de contrôle :

(Traduction du néerlandais)

«Nous avons évalué si un système basé sur l’ionisation tel que le NanoTracer était un candidat adéquat pour une mesure du diesel. Nous pensons qu’il manque plusieurs aspects à un système de mesure général pour une application réussie, notamment en raison de la pollution importante de la Charging Stage et des températures plus élevées des gaz d’échappement. De plus, d’autres problèmes peuvent s’y ajouter, en fonction du mode de réalisation: en choisissant une pompe spécifique, par exemple (cela ne pose pas de problème pour le NanoTracer, dont la pompe possède une durée de vie de 40.000 heures, mais c’est le cas pour d’autres appareils). Nous savons que le NanoTracer est un système de mesure général très apprécié de nos clients et qu’il est utilisé avec succès dans de nombreux scénarios de mesure différents. Nous soutenons assurément l’approche de cette étude, qui vise à surveiller et à contrôler la qualité des filtres diesel. Cependant, nous croyons qu’un NanoTracer standard convient moins à cette mesure et nous souhaitons dès lors renoncer à participer à cette étude. Nous aimerions tout de même être tenus informés des résultats, et nous sommes prêts à vous aider, à soutenir ou à contribuer à votre étude, si nous le pouvons. (Communication personnelle, e-mail du 10/08/2018, envoyé par Huub Vroomen d’Oxility).




Figure 43 – Areasense NanoTracer

NTK, NCEM (compteur PN/PM)

NTK a proposé l’appareil de mesure PN NCEM (Compact Emissions Meter) pour évaluation. Durant quelques semaines, nous avons vérifié si l’appareil convenait effectivement à une utilisation pendant les contrôles techniques périodiques. Notre constatation principale est que cet appareil ne dispose pas d’une sonde pouvant être introduite dans le pot d’échappement d’un véhicule à tester. L’appareil a été livré avec un pot d’échappement factice (Figure 44) sur lequel les sondes sont fixées. D’une manière ou d’une autre, tous les gaz d’échappement doivent passer à travers ce pot d’échappement. Dans la pratique, cette solution ne s’est pas avérée réalisable au cours d’un contrôle technique. Des contacts avec le fabricant de l’appareil ont révélé qu’une adaptation rapide de la sonde ne faisait pas partie des possibilités. Nous avons par conséquent décidé de ne pas poursuivre l’évaluation de cet appareil lors des essais en conditions réelles.

Figure 44 – Sonde NCEM




Magee Scientific AE33 (æthalomètre)

L’ISSeP (Institut Scientifique de Service Public) a proposé d’évaluer si les æthalomètres pouvaient être utilisés pour détecter la fraude sur les filtres à particules.

Un æthalomètre est conçu principalement pour surveiller la qualité de l’air en mesurant la présence de Black Carbon. Le Black Carbon (BC), également appelé « noir de carbone » ou « carbone suie », est un polluant atmosphérique émis lors de réactions de combustion. Il s’agit de particules primaires de diamètre compris entre 20 et 150 nanomètres (nm). Un æthalomètre conduit le prélèvement d’air à analyser à travers un filtre avec un débit de 2 à 5 litres par minute. Tout le BC se retrouve alors sur le filtre. La pollution du prélèvement d’air est évaluée sur la base de l’absorption de la lumière.

Figure 45‒ Intérieur d’un æthalomètre à bande filtrante

Nous avons pris contact avec le fabricant de l’æthalomètre AE33, Magee Scientific. Il pense également qu’un æthalomètre ne convient pas à l’évaluation des gaz d’échappement d’un véhicule. Le fabricant explique pourquoi il n’est pas conseillé d’utiliser de tels appareils pour détecter la fraude sur les filtres à particules comme suit :

Cet appareil mesure le noir de carbone dans l’air ambiant et pas directement dans un pot

d’échappement. Les filtres utilisés se chargent rapidement, ce qui rendrait le coût de ces

consommables très élevé.

De plus, le modèle AE33 ne supporterait pas la température élevée du pot d’échappement.

En d’autres termes, cet appareil ne convient pas du tout aux mesures dans les tuyaux

d’échappement.

Toutes les émissions devront être raréfiées, ce qui ne donnera plus des résultats corrects. La

température et l’humidité devront être diminuées pour l’AE33, et les mesures ne seront donc

plus effectuées dans l’échappement même.

(Communication personnelle, e-mail du 05/09/2018, envoyé par Roger van Uden d’ETS). Les æthalomètres ne conviennent donc clairement pas pour détecter la fraude sur les filtres à particules au niveau du pot d’échappement d’un véhicule. Par conséquent, nous ne poursuivrons pas l’évaluation de ce type d’appareil dans cette étude.




Testo DiSCmini

Lors d’une concertation qui s’est tenue le 12 novembre 2018, Testo a confirmé que le DiSCmini

convenait parfaitement à l’analyse de l’air ambiant, mais qu’il n’avait cependant pas été conçu pour

évaluer des gaz d’échappement. Bien que le capteur de mesure du DiSCmini et du NanoMet3 soient

identiques, le DiSCmini n’est pas équipé pour préparer les gaz d’échappement. Testo pense que,

malgré qu’il ne puisse pas préparer les gaz d’échappement, le DiSCmini est capable de détecter le

retrait d’un filtre à particules. L’utilisation continue à long terme de cet appareil pour évaluer les gaz

d’échappement des véhicules implique toutefois un risque en termes de durabilité. C’est pourquoi le

fabricant Testo recommande de ne pas utiliser le DiSCmini.

5.2. L’échantillon

Dès le début de cette étude, en juillet 2018, nous avons pris contact avec plusieurs fournisseurs

d’appareils PN/PM. Dès que les appareils de mesure étaient disponibles, nous les avons utilisés dans

les conditions réelles d’une station de contrôle. Nous tenions à vérifier leur durabilité et leur

adéquation dans l’environnement spécifique d’une station de contrôle belge.

Après quelques semaines, nous avons poursuivi les essais dans un nouveau but : celui de comparer

les appareils.

Le Tableau 10 donne un aperçu du nombre d’essais validés pour chaque appareil soumis au programme d’essai :

Appareil Essais validés

Lancement Comparaison Total

AVL 37 37

DPF Checker 61 61

NANEOS 174 174

PEGASOR Mi3 232 121 353

SENSORS APA 173 173

TESTO DISCMINI 104 0 104

TESTO NANOMET3 192 192

TSI NPET 57 238 295

TSI PTI V1 119 117 236

TSI PTI V2 119 119

TOTAL 512 1232 1744 Tableau 10 – Essais validés

L’évaluation a porté sur 1 006 voitures particulières diesel Euro 5 et Euro 6 (essais validés).

Figure 46 présente la répartition des véhicules en fonction de la norme d’émission. Si un véhicule a

été testé avec plusieurs appareils, la préférence a été donnée aux appareils en production (Pegasor

Mi3, Testo NanoMet3 et TSI NPET).




Le Tableau 11 donne une idée de l’âge et du kilométrage des véhicules constituant l’échantillon.

Outre la répartition par âge (histogramme), Figure 47 indique le pourcentage de rejet par catégorie

d’âge selon les critères de rejet de 2,5x105 #/cm3 et 5x105 #/cm3, respectivement. Les catégories

d’âge sont les suivantes : < 4 ans, entre 4 et 6 ans, entre 6 et 8 ans et > 8 ans.

Figure 48 présente aussi l’histogramme et le pourcentage de rejet, mais en fonction du kilométrage

parcouru. Les catégories de kilométrage vont de 50 000 km en 50 000 km. Figure 49 combine ces

deux dernières illustrations.

Un critère de rejet de 2,5x105 #/cm3 avait déjà été utilisé auparavant dans des études de TNO aux

Pays-Bas (Kadijk et al., 2017) et de l’AWEL Abteilung Luft en Suisse (Goor, 2018). Cette limite est aussi

utilisée en Suisse pour les contrôles techniques périodiques des engins tout-terrain (Bundesamt für

Umwelt BAFU, 2016 ; Bischof O.F., 2015). Le groupe de travail NPTI propose d’utiliser cette limite

également pour le contrôle technique périodique des véhicules équipés d’un filtre à particules.

L’argumentation en faveur d’une éventuelle utilisation d’un critère de rejet de 5x105 #/cm3 est

exposée au chapitre 6, paragraphe 6.4.

Figure 46 – Répartition de l’échantillon en fonction de la norme européenne d’émission Euro

Kilométrage parcouru [ * 1 000 km] Total

0-50 50-100 100-150 150-200 > 200

Âge

< 4 8,35 % 5,07 % 1,29 % 0,89 % 0,50 % 16,10 %

4-6 3,58 % 15,51 % 9,34 % 3,48 % 0,50 % 32,41 %

6-8 1,79 % 8,05 % 11,93 % 6,06 % 3,18 % 31,01 %

8-10 1,69 % 4,67 % 6,66 % 4,17 % 2,19 % 19,38 %

> 10 0,00 % 0,00 % 0,10 % 0,30 % 0,70 % 1,09 %

Total 15,41 % 33,30 % 29,32 % 14,91 % 7,06 % 100,00 %

Tableau 11 – Répartition de l’échantillon en fonction du kilométrage et de l’âge des véhicules




Figure 47 – Histogramme et pourcentage de rejet selon les critères de rejet 2,50 E+05 #/cm3 et 5,00 E+05 #/cm3 en fonction de l’âge des véhicules

Que ce soit en fonction de l’ancienneté du véhicule ou du nombre de kilomètres parcourus, force est de constater que le problème du filtre à particules va croissant. C’est surtout après 6 ans ou 150 000 kilomètres que le pourcentage de rejet grimpe en flèche.

Figure 48 – Histogramme et pourcentage de rejet selon les critères de rejet 2,50 E+05 #/cm3 et 5,00 E+05 #/cm3 en fonction du kilométrage des véhicules




Figure 49 – Histogramme et pourcentage de rejet selon le critère de rejet 2,50 E+05 #/cm3 en fonction du kilométrage et de l’âge des véhicules

5.3. Essais de durabilité

5.3.1. Aperçu des défauts et autres constatations

Vous trouverez ci-dessous un aperçu des principales constatations tirées des essais en conditions réelles dans les stations de contrôle. Certains fabricants comme Naneos, Sensors et TSI ont signalé que certains appareils qu’ils mettaient à disposition étaient des prototypes et qu’ils pouvaient dès lors encore présenter des maladies de jeunesse.

Il a été remédié à tous les défauts des appareils pendant la période d’essai, soit directement sur place, soit via un renvoi de l’appareil au fournisseur pour réparation ou pour révision du concept. AVL PTI

Cet appareil n’a été mis en service dans les stations de contrôle qu’à la fin de la période d’essai (fin novembre 2018). Aucun défaut n’a été constaté.

DPF Checker La durée de vie de la batterie de la tablette du DPF Checker est (trop) courte.

Le DPF Checker donne un résultat de mesure difficile à interpréter. Les unités sont inconnues. Le

fabricant n’est pas en mesure de fournir d’informations supplémentaires concernant les unités

du résultat de mesure.




Pegasor Mi3 Au cours de la période d’essai, nous avons rencontré par deux fois un problème au niveau d’une soupape d’admission. Les deux problèmes ont été résolus en un laps de temps très court. Nous avons également été confrontés à un problème logiciel, qui a été rapidement réglé après l’intervention du fournisseur. Les utilisateurs ont indiqué que l’appareil était très facile à utiliser et qu’il ne nécessitait que peu, voire pas d’entretien.

Sensors APA Un appareil a présenté des problèmes dès le début pour mesurer les émissions PN par des températures extérieures élevées. Le second appareil a très rapidement présenté un défaut au niveau du système de chargement pour l’alcool. Nous avons aussi rencontré des problèmes avec l’alimentation CA de l’appareil (transformateur et câble d’alimentation CA défectueux ; tous les défauts ont été corrigés, mais dans un délai de réparation de plusieurs semaines).

Testo DiSCmini

Au cours des essais en conditions réelles, nous avons remarqué que la sonde était trop courte et

qu’elle présentait de l’humidité. Les utilisateurs ont rapporté de grands écarts au niveau des

résultats de mesure. Enfin, nous avons aussi constaté que la température du moteur influençait

considérablement le résultat de mesure.

Testo NanoMet 3 Cet appareil n’a pas présenté de problème particulier pendant les essais.

TSI NPET Nous avons utilisé trois appareils TSI NPET en tant qu’appareils de référence pendant la période d’essai. Nous avons constaté un défaut caractérisé par l’indication suivante : « laser out of range ». Le problème a été résolu après l’intervention du fournisseur. L’appareil s’est avéré sensible aux températures extérieures relativement basses et a généré des messages d’erreur dans ces situations.

TSI PTI V1 et V2 V1 et V2 : les appareils ont assez rapidement présenté des défauts (fixation non soignée de la batterie, défaut du bouton marche/arrêt, impossibilité de recharger la batterie sur le secteur, etc.). V1 : les résultats de mesure de l’appareil sont irréguliers. Généralement, la troisième mesure (et

parfois la deuxième) indique inexplicablement une valeur PN bien plus élevée que les

deux premières mesures. Selon le fabricant, ce phénomène est dû à un capteur de pression

défectueux. Un nouveau capteur de pression a été installé.

V1 : il s’est avéré impossible de télécharger les données de mesure via USB.

Le modèle V1 consomme davantage d’alcool que le V2 (le fabricant n’en a pas expliqué la raison).

Les valeurs PN mesurées avec le modèle V1 étaient systématiquement plus élevées que celles

mesurées avec le modèle V2. Or le modèle V2 est équipé d’un « catalytic stripper ». Aucune

explication n’a été donnée.

Les utilisateurs ont rapporté les points positifs suivants :

Durée de vie de la batterie

Facile à déplacer

Possibilité de changer la batterie sans débrancher l’appareil




Très facile à utiliser

Ils ont aussi mentionné les points négatifs suivants : Sonde fragile (une sonde flexible serait préférable car tous les pots d’échappement ne sont

pas droits)

Sonde difficile à fixer

Impossibilité de charger l’appareil lorsqu’il est éteint

Remarque générale :

Beaucoup de noir de carbone dans le séparateur d’eau

NANEOS Partector Le fabricant a spécifiquement demandé que ces appareils soient évalués en tant que prototypes.

Après une brève période d’utilisation, la pompe du Naneos Partector a présenté un défaut. Au

lieu d’un débit de 500 ml/min, son débit était de seulement 180 ml/min. Après une inspection

effectuée en interne par Naneos, il semble que de nombreuses particules volumineuses de noir

de carbone se soient regroupées dans le canal d’admission de l’appareil. Ces particules sont

parfaitement visibles à l’œil nu (voir la photo ci-dessous, Figure 50).

Figure 50 ‒ Particules de noir de carbone dans le Partector (Naneos)

Naneos suppose que ces particules proviennent des parois du système d’échappement qui sont

recouvertes de noir de carbone. Lors de l’introduction de la sonde d’échappement, il est possible

que du noir de carbone se trouvant sur les parois ait été raclé et qu’il ait ensuite été aspiré par

l’appareil.

Naneos propose de rendre la sonde moins acérée en y soudant de petits cylindres, ce qui

l’empêchera de racler le noir de carbone des parois. Outre l’adaptation de la sonde, Naneos

propose d’utiliser l’appareil comme suit :

Essayez de ne pas toucher les parois du pot d’échappement.

Utilisez l’appareil comme un testeur DPF. Essayez de ne pas effectuer de mesures sur

des véhicules non équipés de filtre à particules qui émettent, par conséquent,

beaucoup de particules.

Vérifiez régulièrement le débit d’air à l’aide d’un débitmètre.

Les utilisateurs ont indiqué que la durée de vie de la batterie était insuffisante et que la sonde de l’appareil était trop courte et donc peu ergonomique à utiliser. Parmi les points positifs, ils ont cité la rapidité de mesure et la facilité d’utilisation.




5.3.2. Autonomie des appareils

Quelques appareils comme le Naneos Partector, le TSI PTI et le DPF Checker sont équipés d’une

batterie. Lors des essais de durabilité, il s’est avéré que leur autonomie laissait à désirer et était

insuffisante pour une utilisation autonome et continue pendant quelques heures dans une station de

contrôle. Les appareils devaient rapidement être branchés sur le secteur.

5.3.3. Ergonomie

Appareils CPC

Plusieurs appareils CPC (TSI NPET, TSI PTI V1 et TSI PTI V2) utilisent une mèche imbibée d’alcool. Pour assurer la continuité du fonctionnement de l’appareil de mesure, la mèche doit régulièrement être trempée dans l’alcool. Selon les conditions (d’utilisation), cette action doit être effectuée toutes les deux à quatre heures. Étant donné la fréquence relative de l’opération, le fabricant nous a déjà indiqué s’être mis en quête d’une solution plus commode.

Les utilisateurs ont indiqué que la nécessité d’imbiber la mèche d’alcool et/ou de la remplacer rendait l’appareil moins convivial.

Pendant les essais, nous avons constaté que l’appareil TSI PTI V2 consommait plus d’alcool que le modèle V1. Le fabricant de l’appareil tente encore de déterminer la cause de ce phénomène.

Le réservoir d’alcool du SENSORS APA doit être rempli à l’aide d’une seringue, une opération qui requiert un peu de dextérité. Le fait de devoir fréquemment remplir le réservoir d’alcool n’est pas idéal dans un environnement de contrôle technique. Le fabricant nous a déjà informé qu’il était à la recherche d’un réservoir d’alcool plus grand (à remplir moins fréquemment) et d’une solution plus conviviale pour le remplir (lisez : sans devoir utiliser une seringue).

Appareils DC

Les appareils PN reposant sur la technologie DC ont obtenu de très bons résultats sur le plan de

l’ergonomie et de la facilité d’utilisation. Les utilisateurs ayant testé à la fois un appareil DC et un

appareil CPC lors des essais en conditions réelles ont indiqué préférer les appareils DC pour leur

ergonomie et leur facilité d’utilisation.

Appareils portatifs (NANEOS PARTECTOR et TESTO DiSCmini)

En fonction de la procédure de mesure, les appareils portatifs doivent être positionnés dans le pot d’échappement ou dans ses environs. Il convient de prévoir une méthode de travail ergonomique, afin que l’opérateur puisse effectuer la mesure dans des conditions confortables et acceptables.

DPF Checker La sonde est trop rigide, ce qui complique son insertion dans le pot d’échappement.




5.3.4. Logiciel

Pour un certain nombre d’appareils, le logiciel mis à disposition n’est pas adapté à une utilisation

pendant les contrôles techniques périodiques. À ce stade du projet, nous accordons encore peu

d’importance à ce point, car la procédure d’essai n’est pas encore décrite de façon univoque.

5.3.5. Sonde

Les appareils de mesure sont livrés avec des sondes standard qui ne sont pas adaptées à une

utilisation pendant les contrôles techniques périodiques :

Les fabricants seront informés que les sondes doivent être suffisamment longues et flexibles.

Le concept de la sonde (ailettes, par exemple) doit être tel que les particules de noir de carbone

sur les parois internes du pot d’échappement ne soient pas facilement aspirées par l’appareil de

mesure.

Un mécanisme de serrage est nécessaire pour fixer la sonde au pot d’échappement.

5.3.6. Vitesse de réchauffement

Dans le cas de certains appareils, il faut tenir compte d’un certain temps pour que l’appareil et les

agrégats se réchauffent avant de pouvoir commencer à prendre les mesures.

Pour le PEGASOR Mi3, ce temps de réchauffement s’élève à 30 minutes. C’est (trop) long.

5.3.7. Conclusions et adaptation des appareils en fonction des résultats des

essais en conditions réelles

Toutes les remarques et constatations tirées des essais en conditions réelles ont été communiquées aux fabricants des appareils, qui se sont montrés très réceptifs. Entre-temps, nous leur avons aussi remis le projet de proposition de cahier des charges. Certains d’entre eux nous ont informés du fait qu’ils tiendront compte des remarques dans la mesure du possible et qu’ils adapteront le concept de leur appareil si nécessaire. Le Tableau 12 fournit un aperçu par appareil.




Appareils portables

Marque Principe de

mesure Adaptations prévues par le fabricant de l’appareil

AVL PTI DC

Rendre l’appareil conforme au cahier des charges : adaptations

importantes nécessaires

Prêt pour la production : T4 2019

PEGASOR Mi3 DC

Rendre l’appareil conforme au cahier des charges : légères

adaptations nécessaires

Système de transport

Adapter la sonde

Prévoir un programme d’essai et une interface

SENSORS APA CPC

Rendre l’appareil conforme au cahier des charges : légères


Améliorer le remplissage de l’IPA

Nouveau prototype disponible mi-2019

Prêt pour la production : T4 2019

TESTO NanoMet3 DC Rendre l’appareil conforme au cahier des charges : légères


TSI NPET CPC Rendre l’appareil conforme au cahier des charges : légères


TSI PTI (V1 et V2) CPC

Rendre l’appareil conforme au cahier des charges : adaptations

importantes nécessaires

Nouveau prototype prévu pour avril 2019

Nouveau système de remplissage de l’IPA

Tableau 12 – Adaptations prévues des appareils

5.4. Essais comparatifs

Après quelques semaines consacrées aux essais de durabilité, nous avons poursuivi les essais, en nous focalisant cette fois sur la comparaison des appareils. Nous avons donc soumis plusieurs appareils à des essais comparatifs. Nous avons choisi le TSI NPET et le Pegasor Mi3 comme appareils de référence, que nous avons comparés avec deux ou trois autres appareils. Nous avons en outre comparé les appareils entre eux. Les mesures comparatives ont été effectuées dans quatre stations de contrôle. Les illustrations Figure 51 à Figure 57 présentent les résultats de ces mesures comparatives. Notez

que les résultats sont présentés selon une échelle logarithmique. La ligne pointillée bleue indique la

limite de 250 000 #/cm3. Les lignes rouges tiennent compte des erreurs de mesure maximales

admissibles (erreur absolue de 25 000 #/cm3 ou relative de +/- 25 %, selon la valeur la plus élevée).




Figure 51 – Comparaison entre le TSI NPET et le NANEOS Partector avec indication de l’erreur de mesure maximale admissible

Figure 52 – Comparaison entre le TESTO NanoMet3 et le Sensors APA

Figure 53 – Comparaison entre le PEGASOR Mi3 et le TSI PTI V1




Figure 54 – Comparaison entre le PEGASOR Mi3 et le TSI PTI V2

Figure 55 – Comparaison entre le TSI NPET et le SENSORS APA

Figure 56 – Comparaison entre le TSI NPET et le TESTO NanoMet3




Figure 57 – Comparaison entre le TSI NPET et l’AVL DiTest

Nous sommes arrivés aux même conclusions que d’autres études (voir la séance de mesure

organisée les 11 et 12 avril 2018 par Ricardo Suarez de JRC et les études de Poppe & van Lee (2016),

Kadijk et al.(2017) et Suarez-Bertoa (2018)) : les résultats de mesure diffèrent considérablement d’un

appareil à l’autre. Comme déjà commenté dans l’étude de la littérature, ces grands écarts

s’expliquent par :

La capacité des appareils à éliminer les particules volatiles ou non ;

Le principe de mesure CPC ou DC ;

La configuration de l’appareil : plage de taille des particules (mesure des particules à partir

de 10 nm ou de 23 nm).

Il est possible de limiter ces différences en définissant des spécifications univoques pour ces appareils. Voir le chapitre 6, paragraphe 6.1, ainsi que l’annexe C.




5.5. Remplacement de la mesure d’opacité par une mesure PN

L’étude de la littérature et la phase 1 du projet avaient déjà permis de conclure qu’un opacimètre

n’est pas suffisamment sensible pour contrôler un véhicule équipé d’un filtre à particules.

Le Tableau 14, qui compare les mesures effectuées avec un opacimètre, un appareil PM et un

appareil PN, le confirme.

Sur l’ensemble des essais effectués, seuls 5 véhicules (0,49 %) ont été rejetés selon le critère de

l’opacité conformément à la législation belge sur le contrôle technique automobile et à la directive

européenne 2014/45/UE (Tableau 13). Ces véhicules auraient également été rejetés en cas de

mesure avec un appareil PN si l’on avait pris la norme de 2,5x105 #/cm3 comme référence.

Les investigateurs ont suivi la conclusion de Kadijk et al. (2017). Ils avaient déjà indiqué qu’en cas de

mesure PN comparable à un essai de type II (UNECE R83) et effectuée lors du contrôle technique, il

n’était pas nécessaire de procéder à une mesure d’opacité conformément à la règle UNECE R24 et à

la directive 72/306/CEE.

No

Norm

e

Euro

Kilométrage

Opacité

max.

selon

COC

Opacité

requise

selon

2014/45/UE

Résultat de

la mesure

d’opacité

Appareil PN Valeur (#/cm³)

1 5a 200 000 km - 210 000 km

/ 1,5 1,54 TESTO NANOMET3 1,87E+07

2 5a 60 000 km - 70 000 km 0,56 1,5 3,43 TSI NPET 1,62E+06

3 5a 150 000 km - 160 000 km

/ 1,5 6,42 PEGASOR Mi3 5,20E+08

4 5a 150 000 km - 160 000 km

0,5 1,5 2 PEGASOR Mi3 3,90E+06

5 5a 200 000 km - 210 000 km

0,08 1,5 1,7 PEGASOR Mi3 2,57E+08

Tableau 13 – Véhicules rejetés sur la base des mesures d’opacité et PN

5.6. Détection du retrait du filtre à particules avec un appareil PM ?

Pendant la première phase de l’étude, nous avons constaté qu’un appareil PM basé sur la technique de diffusion de la lumière infrarouge parvenait dans certains cas à détecter l’absence de filtre à particules. Dans un premier temps, ce type d’appareil a donc été considéré comme un candidat potentiel pour détecter le retrait des filtres à particules lors du contrôle technique périodique. Les possibilités d’un appareil PM, en l’occurrence un DPF Checker de Premier Diagnostics, son principe de mesure et son taux de détection du retrait des filtres à particules ont fait l’objet de recherches plus approfondies dans le cadre de cette étude. En voici les principales constatations :




Principe de mesure non adapté à la détection du retrait des filtres à particules

Le principe de mesure de l’appareil PM testé, un DPF Checker de Premier Diagnostics, repose

sur la diffusion de la lumière. Ce principe de mesure convient surtout à la détection de

particules d’un ordre de grandeur allant de 300 nm à 10 µm. Les résultats de mesure obtenus

avec cet appareil sont des valeurs « arbitraires » sans unité, qui augmentent au fur et à

mesure que des particules sont détectées.

Monsieur Benjamin Bergmans de l’ISSeP (Institut Scientifique de Service Public pour la

surveillance de l’environnement en Wallonie, la prévention des risques et nuisances, la

recherche scientifique, et laboratoire de référence pour la Wallonie) commente comme suit

l’utilisation d’appareils PM s’appuyant sur la technique de la diffusion de la lumière :

« Les particules émises par les moteurs diesel ont une taille de l’ordre de quelques dizaines de nm et il est donc logique que la technique de type PN, qui est la seule testée lors de la phase 1 de l’étude ciblant cette fraction granulométrique, donne le meilleur résultat.

Nous émettons une réserve quant à l’utilisation d’une méthode de type PM pour cette application. Ce principe de mesure ne permet la détection que des particules d’une taille supérieure à 250 nm et ne peut donc détecter que des agglomérats de particules primaires. S’il est certain que les particules ultrafines ont tendance à s’agglomérer naturellement, il reste difficile de prévoir dans quelle mesure. De plus, cela est fonction des conditions de fonctionnement (temps de séjour, température de condensation, présence d’autres polluants), ce qui rend le résultat final plus aléatoire. Nous ne sommes néanmoins pas spécialistes des moteurs thermiques et il est donc judicieux de demander aux départements universitaires ad hoc leur avis sur la question. »

Nous avons demandé un avis compl"émentaire à l’Institut fédéral de métrologie suisse

(METAS). L’Institut METAS confirme que la technique de mesure optique basée sur la

diffusion de la lumière convient uniquement pour détecter des particules de taille supérieure

à 100 nm. Elle ne permet donc pas de détecter suffisamment bien les particules de plus

petite taille faisant l’objet de cette étude.

Taux de détection plus faible Tout comme les autres appareils PN, l’appareil PM a fait l’objet d’essais approfondis pendant quelques semaines dans plusieurs stations de contrôle. Le Tableau 14 fournit un aperçu du taux de détection empirique de l’appareil PM par rapport à l’appareil PN de référence (TSI NPET). Au total, 63 véhicules diesel ont été testés à cette fin.

https://www.issep.be/qui-sommes-nous/

https://www.issep.be/qui-sommes-nous/

https://www.issep.be/la-recherche-a-lissep/

https://www.issep.be/laboratoire-de-reference-nos-missions/




Appareil Critère de détection Nombre de détections

Taux de détection (%)

PN > 2,5 x 105 #/cm³ 6 9,5 %

PM

Résultat PM > 0 et

appareil de référence > 2,5 x 105 #/cm³

2 3 %

Opacimètre > 0,7 m-1 (Euro 6) > 1,5 m-1 (Euro 5)

0 0 %

Tableau 14 – Essais comparatifs entre appareil PN, appareil PM et opacimètre

L’un des objectifs poursuivis est la garantie d’une détection claire, sûre et fiable de l’absence de filtre à particules. Il ressort à la fois des essais effectués dans des conditions de laboratoire dans un premier temps et des essais effectués dans des conditions réelles qu’un appareil PM basé sur la technique de la diffusion de la lumière présente un taux de détection plus faible qu’un appareil PN. Compte tenu du fait que le principe de mesure n’est pas adapté et le taux de détection est plus faible, il a été décidé de ne plus inclure les appareils PM basés sur le principe de la diffusion de la lumière dans la poursuite de ce projet. Par conséquent, nous n’établirons pas de proposition de cahier des charges pour ce type d’appareils.

GOCA | Projet Filtres à particules | 2019 | | 6. Phase 2 – Implémentation de la mesure des particules fines|


6. Phase 2 – Implémentation de la mesure

des particules fines Introduire une nouvelle mesure requiert de se focaliser sur différents points d’attention. Dans son livre “Measurement Theory for Engineers” (2003), Gertsbakh donne une définition de la mesure, à savoir “we define measurement as the assignment of a number to the measurand, using special technical means (measuring instruments) and a specified technical procedure”. En traduction libre, il s’agirait d’attribuer une valeur à une grandeur de mesure à l’aide d’un instrument de mesure et d’une procédure de mesure spécifiques. Les appareils de mesure et la procédure de mesure, soit la manière spécifique dont une mesure doit être effectuée, sont liés. Un aspect déterminant pour la qualité de la mesure est caractérisé par l’instrument de mesure utilisé, plus spécifiquement quant à sa validité, sa fiabilité et sa précision. Ces caractéristiques déterminent en effet la proportion dans laquelle des erreurs de mesure (écart entre les valeurs mesurées et les valeurs réelles, qui ne sont d’ailleurs jamais équivalentes) apparaissent. Il est pallié à cet aspect dans le cahier des charges pour les mètres PN au paragraphe 6.1. Une fois que l’instrument ainsi que la technique de mesure ont été spécifiés, la procédure de mesure peut être établie. Pour ce faire, les facteurs influençant la mesure doivent être analysés. Le GOCA ne s’est pas seulement efforcé de présenter une procédure qui puisse être déployée dans les centres de contrôle technique centralisés, mais également de développer une procédure de test uniforme au niveau européen, qui puisse être mise en œuvre dans le cadre de tous les modèles de contrôle technique envisageables. La procédure de test proposée tient compte des facteurs d’influence, qui ne changent de préférence pas pendant les test effectués. Les influences qui pourraient se transformer lors de la mesure ont été déjà décrites dans l’étude de la littérature, e.a. la position de la vanne EGR, la phase de régénération, … Pour être en mesure de présenter une procédure de mesure valable et de vérifier les spécifications du cahier des charges, certains facteurs d’influence ont été analysés au paragraphe 6.3. Il s’agit des facteurs suivants:

Influence exercée par le véhicule

Température du moteur;

Influence exercée par la vanne EGR;

Influence exercée par la régénération.

Influence exercée par la mesure elle-même

Utilisation de l’aspiration des gaz d’échappement;

Régime moteur (au ralenti ou au ralenti accéléré).

Influence exercée par l’appareil

Temps de réponse des appareils;

Durée pour atteindre une mesure stable ;

Répétabilité.

Le contrôle technique automobile ne s’en tient pas qu’à la mesure des composants, il s’agit également d’établir à quel moment les émissions d’échappement ne satisfont plus aux niveaux limites en particules fines. Au Paragraphe 6.4 un critère d’évaluation est proposé. Pour déterminer la procédure de mesure, il est également envisagé d’introduire le principe de Fast Pass / Fast Fail.



Celui-ci a déjà été adopté en Belgique en 1999 par le GOCA pour le test d’opacité, critère qui a été ensuite repris par la Directive européenne relative au contrôle technique automobile. Enfin, il convient que l’introduction d’un nouveau contrôle s’avère rentable. Au paragraphe 6.5 seront traités les coûts et bénéfices de cette mesure d’émissions de particules fines.

6.1. Cahiers des charges mètres PN

Tous les appareils de mesure utilisés au cours d’un contrôle périodique doivent répondre à un

nombre minimum de prescriptions techniques, afin de garantir qu’ils sont fiables, durables et

ergonomiques. Par ailleurs, les résultats de mesure doivent être reproductibles et être suffisamment

précis.

Il est nécessaire que les exigences minimales soient consignées dans un cahier des charges

technique. Elles seront ensuite analysées au cours d’une procédure d’homologation.

Tous les appareils qui répondent aux prescriptions du cahier des charges technique répondent dès

lors aux exigences minimales en matière de qualité pour pouvoir être utilisés pendant les contrôles

techniques périodiques.

Le cahier des charges technique se compose de deux parties. La première partie décrit les exigences

métrologiques et techniques auxquelles l’appareil de mesure doit satisfaire, la seconde partie expose

les vérifications et tests métrologiques effectués.

6.1.1. Contexte international et collaboration

Le cahier des charges a été établi en collaboration avec le groupe de travail international NPTI. Ce

groupe de travail international, institué sous les auspices de VERT, est constitué de représentants de

certaines autorités européennes, d’instituts métrologiques, d’universités, de constructeurs

d’appareils et d’associations professionnelles.

6.1.2. Principes de base du cahier des charges

Les principaux principes appliqués lors de la rédaction du cahier des charges de l’appareil PN

sont les suivants :

Le cahier des charges est neutre sur le plan technologique : chaque appareil qui répond aux

prescriptions du cahier des charges peut, en principe, être utilisé pendant le contrôle

technique. Aucune technique de mesure ni aucun principe de fonctionnement privilégiés ne

seront imposés ou proposés pour les appareils.

Les producteurs de tels appareils de mesure PN se situent tous à l’étranger. Le jargon très

technique est principalement disponible en anglais. Pour ces raisons, le cahier des charges a

été rédigé uniquement en anglais.



Lorsque des exigences techniques sont imposées, il a été tenu compte dans l’appréciation et

pour les exigences minimales, de l’objectif du mandat donné pour l’étude ét des possibilités

techniques et métrologiques actuellement disponibles.

La structure du cahier des charges et certains éléments ont été repris littéralement des

standards OIML R99-1 & 2 en OIML D11. Ces standards métrologiques internationaux

imposent entre autres les exigences minimales pour les appareils utilisés pour la mesure des

émissions produites par les véhicules.

6.1.3. Partie 1 du cahier des charges: Metrological and Technical requirements

La partie I du cahier des charges est subdivisé en plusieurs chapitres: Introduction

L’introduction décrit l’objectif du cahier des charges et la raison pour laquelle il s’agit d’une

description des spécifications tehniques minimales pour les compteurs de particules ou

appareils de mesure PN. Il y est également précisé que les appareils de mesure doivent

pouvoir être utilisés pour évaluer les filtres à particules tant des véhicules à essence que des

véhicules diesel.

Scope

Ce chapitre est consacré à la définition précise du scope du cahier des charges. Le cahier des

charges décrit les exigences métrologiques et techniques applicables aux appareils de mesure

destinés à la mesure des concentrations en particules (# particules/cm³) dans les gaz

d’échappement des moteurs à combustion.

Références normatives

Ce chapitre mentionne toutes les normes servant de base ou de référence au cahier des

charges.

Termes et définitions

Un vocabulaire et des notions univoques sont importants pour veiller à ce que les

spécifications techniques soient d’application uniforme. Toute terminologie pertinente est

clairement définie.

Description de l’instrument

Dans ce chapitre sont repris une description générale du principe de fonctionnement et un

aperçu des composants minimalement requis pour l’appareil de mesure.

Il est essentiel de mentionner que l’accent est mis sur le recensement du nombre de particules

solides d’une taille de 23 à 200 nm.



Exigences métrologiques

Ce chapitre décrit les exigences métrologiques minimales. Vous trouverez ci-dessous un aperçu

des principales exigences:

Le résultat de la mesure des particules doit être rendue en particules/cm³ ou en #/cm³.

Le champ de mesure est d’au moins 5.000 à 5.000.000 #/cm³.

La résolution minimale s’élève à 1.000 #/cm³.

Les erreurs de mesure maximalement autorisées sont définies.

Type d’erreur Erreur de mesure maximalement autorisée (*)

#/cm3

Valeur absolue 25.000

Valeur relative ± 25 % de la valeur actuelle

(*) Absolue ou relative, quelle est la plus élevée ?

Tableau 15 – Erreur de mesure maximale

Définition des conditions de fonctionnement nominales (rated operation conditions) et

des conditions de référence.

Définition de la détection efficace.

Détection efficace Taille des particules

50 ± 25 % 23 ± 1 nm

100 ± 25 % 55 ± 1 nm

Tableau 16 – Définition de la détection efficace

Description des principales perturbations et de la réponse de l’appareil de mesure à ces

perturbations.

Des prescriptions minimales sont également imposées pour le temps de réponse, le

temps de mise en température, la stabilité et la répétabilité.

Exigences techniques

Des prescriptions de construction importantes sont imposées :

Utiliser le plus possible des matériaux résistant à la corrosion.

La longueur minimale de la sonde de mesure doit être de 30 cm (partie qui est

introduite dans le tuyau d’échappement). Il s’agit là d’une spécification essentielle. Il

a été en effet constaté qu’une sonde trop courte peut influencer les résultats de

mesure.

Des mesures doivent être prises pour empêcher la formation de condensation.

Les vibrations causées par la pompe de circulation ne peuvent pas influencer les

résultats des mesures.

Il devrait être pratiquement impossible d’effectuer une mesure si le débit en gaz

d’échappement est trop bas. Si cela est éventuellement le cas, l’utilisateur doit en

être informé.



L’appareil de mesure doit être étanche à l’air. Un simple contrôle par le biais d’un

test d’étanchéité doit être possible.

La connexion d’un appareil à un autre appareil externe doit être possible, sans

influencer les résultats de mesure.

La fréquence d’échantillonnage s’élève à minimum 1 Hz.

L’appareil de mesure ne détermine que le nombre de particules solides. Les parties

volatiles doivent être évacuées avant de mesurer les concentrations en particules.

Cette spécification est évaluée à l’aide de tétracontane (évacuation > 95%).

Prescriptions dans le cadre de la sécurité de commande et d’intégrité des résultats de

mesure:

Si des dispositifs d’autocontrôle automatiques sont présents, il doit être possible de

contrôler le fonctionnement correct de ces dispositifs.

Le résultat de la mesure ne peut être visible que lorsque tous les paramètres de

l’appareil se situent dans les limites acceptables pour rendre un résultat de mesure

correct.

Les scellés nécessaires doivent être présents sur l’appareil de mesure pour éviter

qu’on puisse procéder à des adaptations illicites.

La version du logiciel doit pouvoir être identifiée de façon univoque.

Le logiciel est sécurisé contre des adaptations illicites.

Les résultats de mesure ne peuvent pas être influencés par la connectivité entre

l’appareil de mesure et un autre appareil.

Le résultat de mesure ne doit pas pouvoir être lu si le niveau de chargement de la

batterie est plus basse que celle prescrite par le constructeur.

Mentions obligatoires sur l’appareil

Tout appareil doit être pourvu d’un étiquetage mentionnant un nombre minimal

d’informations.

Un manuel d’utilisation doit être présent

Présence d’un manuel d’utilisation comportant un minimum d’informations.

6.1.4. Partie 2 du cahier des charges: Metrological controls and performance

tests

La partie 2 du cahier des charges ainsi que ses annexes décrivent en détail la façon dont la réception par type, ainsi que le contrôle technique initial et périodique, doivent être effectués à l’aide de l’appareil de mesure. La partie 2 du cahier des charges comporte les chapitres suivants:

Contrôles métrologiques

La partie II décrit tous les types de réceptions et de vérifications, telles que la réception par

type, la vérification initiale, la vérification périodique, et la vérification simple. Pour chaque



réception, il est précisé quelle est la documentation qui doit être disponible, de quelle façon

est effectuée l’inspection, et quels sont les tests qui doivent avoir lieu.

Description des tests de performance pour la réception par type

Tous les tests de performance et la façon dont ils doivent être effectués pendant la réception par type sont clairement décrits.

A l’annexe C, vous trouverez une proposition pour deux parties du cahier des charges. La seconde partie n’est pas aussi détaillée, car los de l’établissement du présent rapport, les experts internationaux du groupe de travail NPTI n’étaient pas encore parvenus à développer une vision univoque des activités futures. La deuxième partie du cahier des charges exige donc des travaux d’investigation complémentaires. Pour les réceptions et vérifications, plusieurs possibilités ont été analysées et testées par plusieurs experts dans le cadre de l’homologation et de la vérification des appareils PN. Les principaux éléments de cette partie des recherches sur les différentes possibilités de vérification ont été consignées au paragraphe 6.2.

6.2. Les différentes vérifications

Le cahier des charges prévoit 4 types de vérifications:

Homologation (Type approval)

Vérification initiale (Initial verification)

Vérification périodique (Subsequent verification)

Vérification normale (Routine testing)

Chacune de ces vérifications fait l’objet d’une proposition.

6.2.1. L’unité de vérification

L’unité de vérification sert principalement à contrôler si les valeurs mesurées par les appareils PN se

trouvent (toujours) dans les limites de l’erreur maximalement autorisée. Voir les spécifications 5.5.1

de la partie 1 du cachier des charges à l’annexe C.

Chaque unité de vérification se compose de 4 éléments importants :

Un générateur de particules (et si nécessaire un dilueur)

Un appareil PN de référence

L’appareil PN en phase de test (appareil à vérifier)

Les accessoires, tels qu’un dilueur, un séparateur ou un séchoir

Un générateur de particules génère un aérosol possédant une concentration en particules

relativement constante, mais élevée. Selon le type de générateur, il est possible de faire varier dans

une plus ou moins large mesure la taille des particules et/ou leur concentration. En ayant recours à

un dileur ou un diluant complémentaire, on peut modifier la concentration en particules contenues

dans l’aérosol.



Grâce à un séparateur (un instrument permettant de répartir ll’aérosol en deux parties égales

possédant la même concentration, l’aérosol généré est fourni tant à l’appareil à vérifier qu’à

l’appareil PN de référence. Une mesure comparative entre les deux résultats permet de vérifier la

conformité de l’appareil testé.

Unité de vérification

Figure 58 – Représentation schématique unité de vérification

Le (choix du) générateur de particules

Sur le marché, il existe différents générateurs de particules, possédant chacun leurs

caractéristiques techniques, ainsi que leurs avantages et désavantages. Etablir le choix correct du

générateur est important, et dépend en large mesure du contexte dans lequel ce générateur de

particules doit être utilisé. Selon que ce générateur est utilisé pour la réception par type, la

vérification initiale, périodique ou normale, il est possible de/il faut utiliser un autre type de

générateur.

En 2008, JRC a établi une étude comparative des générateurs de particules potentiellement

exploitables dans le cadre d’une réception par type et/ou d’une vérification avec un apareil PN.

L’étude décrit certaines caractéristiques importantes de 5 générateurs de particules, et compare

les appareils entre eux.

1. Générateur de suie (soot generator)

2. Générateur de particules sur base de NaCl (salt generator)

3. Générateur de particules sur base d’huile (emery oil generator)

4. Générateur de particules C40 (tétracontane)

5. Moteur diesel

Vous trouverez les principaux résultats de cette étude comparative dans le Tableau 17.

Générateur d’aérosol

Dilueur Séparateur

PN-counter de référence

PN-counter testé



Material Emery oil

C40 Diesel soot engine

NaCl Cast soot

Generator

Model EAG prototype JRC engine prototype CAST

Concentration stability

good good poor good good

Concentration range

good good poor good good

Easy to operate good good good good good

cost medium low very high low medium

Generated particles

Morphology spherical spherical agglomerates Cubic/quasi

spherical agglomerates

Relevence to lube oil lube oil engine exhaust atmospheric combustion

Multiple charge good medium poor poor medium

Toxicity mild mild medium low medium

Size stability against evaporation and decomposition

Semi

volatile Semi volatile medium good good

Size > 4nm > 10 nm > 10 nm > 30 nm > 10 nm

Tableau 17 – Characteristics of particle generators (tableau provenant de “Calibration of PMP Condensation Particle Number Counters)

Générateur de particules pour la réception par type:

Il est communément admis que les générateur de suie (cast soot generator) est le moyen le plus

approprié pour effectuer la réception par type d’un PN-counter. La concentration et la taille des

particules sont relativement faciles à adapter à l’aide d’un générateur de suie. De plus, la

morphologie des particules générées est comparable à celle des particules provenant d’un

moteur à combustion.

Ces pour les raisons évoquées ci-dessus que l’institut METAS utilise un générateur CAST pour la

réception par type des PN-counters conformément à la réglementation suisse SR 941.242.

Générateur de particules pour la vérification initiale :

Le générateur de suie (cast soot) constitue également dans ce cas une option envisageable. Par

ailleurs, les constructeurs PN et METAS proposent d’utiliser un générateur de sel (NaCl). Le

groupe de travail NPTI ne s’est pas encore définitivement prononcé sur la question, et n’a pas

encore abouti à un consensus. Il est d’ores et déjà clair que des recherches et développements

complémentaires sont nécessaires.

Générateur de particules pour la vérification périodique :

L’utilisation d’un générateur de suie (cast soot) ou un générateur de sel sont ici aussi deux

options possibles. Les Pays-Bas ont proposé de recourir éventuellement à un véhicule diesel avec

dérivation (bypass) réglable sur le filtre à particules. Cette solution offre l’avantage qu’elle n’est



pas seulement mobile, mais également relativement simple à développer, et qu’elle présente de

plus un bon rapport coût-efficacité.

Générateur de particules pour la vérification normale :

Pour cette vérification, l’utilisation d’un générateur de particules ne constitue pas une exigence

absolue. Cette vérification a pour but de contrôler rapidement le fonctionnement correct d’un

appareil PN. Elle pourrait se composer d’un test d’étanchéité, de la mesure de l’air ambiant, et

d’un zéro check. A l’exception du “zéro” check, qui nécessite l’usage d’un filtre HEPA, la

vérification peut être effectuée sans appareils complémentaires.

Dilueur

A l’aide d’un dilueur, la concentration en particules générée par un générateur peut être

modifiée pour produire un échantillon (sample) représentatif qui réponde aux exigences

opérationnelles préconisées pour l’unité de vérification.

Séparateur

Un séparateur d’aérosol fait en sorte de diviser l’aérosol donné en deux échantillons

représentatifs. Ce faisant, il convient de réduire le plus possible les pertes en charge.

Figure 59 – Two way flow splitters de Brechtle

(https://www.brechtel.com/brechtel_wp/wp-

content/uploads/2014/10/Brechtel_Model_1100_1105_

Flow_Splitters_Brochure.pdf)

Sécheur

Un sécheur retire la vapeur d’eau contenue dans l’aérosol généré. Selon le concept choisi, il sera

ou non nécessaire de veiller à ce que l’aérosol réponde aux spécifications et exigences

opérationnelles de l’unité de vérification.



Figure 60 – The TSI-Diffusion Dryer 3062-NC (non-Cobalt); The TSI-Diffusion Dryer 3062-NC dries and removes water vapor from aerosol generated by our Atomizers

Appareil PN de référence:

Pour contrôler lors de la vérification initiale ou périodique si les valeurs mesurées par l’appareil

PN se situent dans les limites de l’Erreur Maximalement Autorisée (voir partie 1 du cahier des

charges), les valeurs de mesure sont comparées aux valeurs de mesure d’un appareil de

référence. Pour ce faire, l’appareil de référence doit être plus précis que les appareils PN testés.

Il est proposé d’utiliser un appareil de référence qui soit trois fois plus précis que les appareils à

tester.

Appareil PN testé:

Les résultats de mesure de l’appareil PN testés sont comparés aux valeurs rendues par l’appareil

PN de référence.

6.2.2. Homologation (Type approval)

L’homologation ou réception par type doit être effectuée une seule fois sur chaque appareil de

mesure. Ce contrôle ne comprend pas uniuquement une partie administrative, mais également une

partie technique. Lorsque le contrôle pour obtenir l’homologation connaît une suite positive,

l’autorité compétente peut décider de permettre son utilisation lors du contrôle technique

périodique.

Une instance de contrôle indépendante se charge de la partie administrative, en vérifiant les

exigences minimales en ce qui concerne la documentation devant accompagner l’appareil. Lors de la

partie technique de l’homologation, l’instance de contrôle indépendante vérifie si l’appareil de

mesure satisfait effectivement aux exigences techniques minimales.

Compte tenu de la haute technicité des contrôles, il est à conseiller de faire effectuer le contrôle

d’homologation unique par un institut disposant de l’expérience et des connaissances nécessaires sur

les appareils PN. Aujourd’hui, le Federal Institute of Metrology (METAS) suisse est le seul institut

ayant déjà effectué une homologation d’appareil PN pour les mesures d’émissions de véhicules



automobiles. Actuellement, en Belgique, aucun institut ne possède l’expérience professionnelle

concernant l’homologation d’appareils PN pour les mesures d’émissions de véhicules automobiles.

A partir de janvier 2021, il est vraisemblable que l’Allemagne et les Pays-Bas lanceront la mesure de

la concentration en particules de suie dans les émissions des gaz d’échappement des véhicules à

moteur. Tant le NMi néerlandais que l’Institut National Métrologique (PTB) allemand, ont démarré le

développement d’une procédure pour l’homologation et la vérification des appareils PN.

Une indication du prix coûtant d’une réception par type: par le passé, l’institut METAS a procédé à

l’homologation d’un appareil TSI NPET conformément à Ordonnance SR 941.242 (EJPD, 2015)

“instruments mesureurs des gaz déchappement des moteurs à combustion”.

Une telle homologation est subdivisée en deux parties :

Dans la première partie, l’instrument de mesure est testé par rapport aux prescriptions qui

sont d’application pour la mesure PN. L’ordre de grandeur pour le prix de revient quant à

cette partie s’élève de 12 à 13.000 CHF, pour une durée (en des circonstances idéales)

d’environ 3 semaines.

La seconde partie analyse si l’appareil satisfait à la classe mécanique M2 et à la classe

électromagnétique E2. Le prix coûtant pour cette partie s’élève à 10.000 CHF.

Les prix mentionnés ci-dessus le sont purement à titre indicatif. Les frais pourraient s’avérer moins

élevés si le constructeur peut établir la conformité par rapport à certaines spécifications sur base de

certificats.

6.2.3. Vérification initiale (Initial verification)

Avant de pouvoir être mis en service dans un centre de contrôle technique, tout appareil de mesure,

tel que l’appareil PN, doit être soumis à une vérification initiale. Il est évident que la vérification

initiale d’un appareil de mesure n’est possible qu’après le bon déroulement du processus

d’homologation.

La vérification initiale se compose tant d’inspections visuelles que de certaines vérifications

techniques. Lors de la vérification initiale, l’erreur maximalement autorisée de l’appareil PN sera

déterminée. Cette vérification n’est techniquement pas si simple à réaliser, et exige l’utilisation

d’unités de vérification spécialisées. Ni les spécifications techniques, ni les unités de vérifications ne

sont en ce moment disponibles en version standard, et demanderont donc à être encore

développées.

Dans ce cadre peut se poser également la question de savoir qui doit effectuer cette vérification: le

constructeur ou un institut indépendant?

Une unité de vérification pour la vérification initiale peut être engagée de deux façons différentes :



Vérification sur place

En ayant recours à l’unité de vérification mobile, il est possible de vérifier tous les appareils PN

sur place, dans un centre de contrôle technique. Cela signifie qu’une unité de vérification mobile

doit être développée.

Vérification centrale

Cette approche implique que tous les appareils PN à vérifier sont collectés en un seul endroit, où

la vérification peut ensuite avoir lieu. Dans ce cas encore, il est nécessaire de disposer d’une

unité de vérification, mais qui cette fois ne doit pas être mobile. La vérification peut être

effectuée par un institut indépendant ou par un constructeur.

Toutefois, une unité de vérification reste indispensable, indépendamment du fait que la vérification

se tienne centralement ou dans un centre de contrôle technique. Les principaux éléments et points

d’attention lors de la conception d’une telle unité de vérification sont décrits sous le point 6.2.1.

6.2.4. Vérification périodique (subsequent verification)

Quant au contenu, la vérification périodique devrait être probablement identique à la vérification

initiale. Lors de l’établissement du présent rapport, il n’existait pas encore de consensus sur ce point

au sein du groupe de travail NPTI.

La périodicité de cette vérification est déterminée par les autorités respectivement compétentes en

la matière. Dans le secteur du contrôle technique automobile, chaque appareil de mesure doit être

soumis au moins annuellement à une vérification. En première instance, il a été proposé de

maintenir cette périodicité. Dans une première phase, il est à conseiller de suivre de près le

fonctionnement des appareils PN lors de la phase de lancement de la procédure de mesure. S’il

convient de le faire, la périodicité de la vérification peut être réorientée.

Ici aussi, une unité de vérification est nécessaire, indépendamment du fait que la vérification se

tienne centralement ou dans un centre de contrôle technique. Certaines propositions sont décrites

ci-après.

6.2.4.1. Proposition pour une unité de vérification avec générateur de suie

Une unité de vérification peut être conçue à partir d’un générateur de suie.

Le constructeur suisse Jing Ltd. propose d’utiliser éventuellement le Minicast 5204E comme

générateur de suie. Afin de permettre plusieurs concentrations, il faudra avoir recours à un dilueur.

Jing Ltd. mentionne les aspects suivants comme points positifs de ce système:

Générateur de suie produisant des particules de suie morphologiquement équivalentes à

celles dégagées par le moteur à combustion

La taille des particules peut varier de 30 nm à 200 nm

Production de particules stable et reproductible

L’exposition par excédent de la taille des particules est étroite



Jing Ltd. mentionne € 80.000 comme prix indicatif pour un système de ce type. D’après Jing Ltd. ,

faire de l’unité de vérification une unité mobile ne pose aucun problème.

Le constructeur allemand Testo propose l’appareil REXS (Reproducible Exhaust Simulator). Les

principaux avantages de cet appareil sont :

Générateur de suie produisant des particules de suie morphologiquement équivalentes à

celles dégagées par le moteur à combustion diesel

Production stable, reproductible et constante de particules possédant une taille spécifique

Taille très réduite des particules est possible (p.ex. GMD = 30 nm)

Une indication du prix de revient pour un tel système n’a pas été transmis. Mais encore, aucune

difficulté de développement d’une unité mobile n’a été signalée.

Dans la mesure où une telle unité de vérification mobile n’existe pas, le développement et la

validation d’un système entraînera des coûts, indépendamment du choix qui est fait pour le

générateur de particules.

6.2.4.2. Proposition d’unité de vérification périodique avec générateur de sel

Si l’on souhaite utiliser une générateur d’aérosol de testing sur base de sel, le générateur TSI Model

3073 constitue une option possible. Cet appareil portable génère un aérosol de testing comprenant

tant des concentrations basses (≈ 85 #/cm³) qu’élevées (≈ 107 # cm³), avec des tailles de particules

différentes de 50 nm à 200 nm. D’ores et déjà, il est clair que des recherches et développements

complémentaires seront nécessaires.

Une possible configuration pour une unité de vérification se présente comme suit:

Appareil Référence Prix (€)

Générateur d’aérosol TSI 3073 5.920

Séparateur de flux TSI 3708 935

Indicateur de débit TSI 4148 915

Appareil PN de référence

TSI 3007 8.325

Tableau 18 – Configuration unité de verification



Figure 61 – Configuration unité de verification avec générateur de sel

6.2.4.3. Proposition d’unité de vérification avec véhicule et dérivation (bypass)

DPF

Une troisième option consiste à utiliser un moteur diesel comme générateur de particules. Dans ce

cas, on utilise le moteur diesel d’un véhicule récent (euro 5b ou supérieur). Il est possible de modifier

la concentration en particules grâce à un système de dérivation réglable qui est placé sur le filtre à

particules présent. Ce système non plus n’est pas disponible sur le marché, et exigera des travaux de

développement complémentaires.

Un premier concept et une épreuve initiale ont été développés lors de la présente étude, qui ont été

fréquemment exploités lors de toutes sortes de tests. Le système de dérivation semble à première

vue être une option simple. La faisabilité du système devra encore ressortir dans la pratique, après

avoir accompli des recherches complémentaires.

Les recherches dans le cadre du développement d’une unité de vérification avec système de

dérivation devra se focaliser sur:

La stabilité des concentrations en particules

La génération simple de plusieurs concentrations en particules

Le développement d’un système durable



Figure 62 – Epreuve de concept dérivation DPF réglable (connexion devant le filtre à

particules)

Figure 63 – Epreuve de concept dérivation DPF réglable (connexion après le filtre à

particules)

6.2.4.4. Aperçu des unités de vérification périodiques

En fonction du type de générateur de particules, le prix coûtant peut varier considérablement. Ci-

dessous, vous trouverez une indication du prix pour trois unités de vérification différentes. La

configuration de chaque unité de vérification est purement reprise comme exemple, afin de pouvoir

estimer le prix de revient. Les exemples ci-dessous ne peuvent par conséquent pas être considérés

comme les seules solutions possibles. Chaque configuration nécessite d’être développée davantag, et

validée. Les frais de développement des unités sont évalués à 25% du coût du matériel.




Générateur

de sel

Générateur

de suie

Diesel engine

& Bypass DPF

Générateur € 5.290 (TSI 3073)

+/- 80.000

(Jing Ltd.)

/

Séparateur de flux (p.ex. TSI

3708) € 935 /

Indicateur de débit (p.ex. TSI

4148) € 915 /

Référence CPC (p.ex. TSI

3007) € 8.325 /

Référence CPC (p.ex. TSI

NPET) / € 24.340

Installation bypass / / € 5.000

Voiture (p.ex. VW Caddy) € 20.000 € 20.000 € 20.000

Frais de développement

(25 %) € 9.000 € 25.000 € 12.000

INVESTISSEMENT TOTAL € +/- 44.000 +/- 125.000 +/- 62.000

Tableau 19 – Aperçu du prix coûtant des unités de vérification périodique

Si l’on souhaite utiliser une telle unité dans les centres de contrôle technique, il convient de tenir

compte des conditionnalités. L’unité de vérification idéale répond aux critères suivants:

le meilleur rapport coût-efficacité

mobile/facilement déplaçable

d’une complexité minimale

fonctionnelle, sans faire usage de matériaux inflammables

Il est évident que toute unité de vérification devra offrir suffisamment de garanties sur le plan

métrologique pour obtenir une vérification correcte de l’appareil PN. Aucune exception ne sera

tolérée à ce niveau-là.

Lorsque tous les points mentionnés ci-dessus sont pris en compte pour chaque type de vérification,

nous aboutissons aux résultats repris ci-dessous:

le meilleur rapport coût-efficacité

L’évaluation est basée sur l’indication du prix coûtant pour chaque unité de vérification. Il

apparaît que l’unité comportant un générateur de sel est l’option la moins coûteuse.

mobile/facilement déplaçable

Le point de départ pour chaque unité est qu’elle doit être mobile et facilement déplaçable.

La solution avec système de dérivation (bypass) s’avère être de loin la solution la plus mobile

et la plus facile à réaliser. Aucun générateur n’est requis. Seul l’appareil de référence doit

être déplacé.

d’une complexité minimale

Tant l’unité avec générateur de sel que celle avec générateur de suie exigent des

connaissances techniques poussées du système. Le système avec dérivation par contre est



simple à actionner et n’exige que peu ou pas de formation/connaissances, dès lors que le

générateur de suie n’est autre que le moteur diesel du véhicule.

fonctionnalité, sans faire usage de matériaux inflammables

Un générateur de suie du type miniCAST consomme du propane ainsi que de l’azote. Le

propane surtout est un gaz hautement inflammable.

Le tableau ci-dessous présente un aperçu de toutes les évaluations. S’il est tenu compte de tous les

points d’évaluation, une bonne option semble être de soumettre le système avec dérivation à des

recherches plus poussées avant de lancer le développement d’une unité avec générateur de sel ou

de suie. Mais, une fois de plus, quel que soit le choix pour lequel on opte, le système doit apporter

des garanties métrologiques suffisantes pour certifier une vérification correcte de l’appareil à

contrôler.


Générateur

de sel

Générateur

de suie

Diesel engine

& Bypass DPF

Faible coût +++ + ++

Facilement déplaçable /

mobile ++ ++ +++

Installation peu complexe ++ ++ +++

Sécurité / pas de matériaux

inflammables +++ + +++

Aptitude à servir de

générateur mobile / facile à

utiliser

++ + +++

Légende: +: correspond à l’affirmation ++: correspond en grande mesure à l’affirmation +++: correspond en très grande mesure à l’affirmation

Tableau 20 – Aperçu des unités de vérification périodiques

6.2.5. Vérification normale (routine testing)

Pour information, le cahier des charges technique comporte une procédure pour un check rapide,

appelé ici vérification normale. Ce contrôle rapide doit permettre à l’utilisateur de l’appareil PN de

contrôler de façon simple si l’appareil fonctionne toujours correctement.

Voici certains contrôles qui peuvent être effectués en tous temps:

Un check interne après le démarrage et le réchauffage de l’instrument.

Contrôle de la présence d’un nombre de particules de suie excessif avant de tester un

véhicule.

Effectuer chaque jour au moins un test d’étanchéité. Une fuite présente sur l’appareil PN

doit être réparée avant de tester un véhicule.



Utilisation d’un filtre HEPA pour tester la lecture zéro.

Vérifier la concentration en particules de l’air ambiant, qui se situe entre 3.000 et 25.000

#/cm³ .

…

6.3. Procédure de mesure

Afin d’être en mesure de proposer une procédure de mesure valable, les facteurs d’influence

spécifiques suivants ont été analysés:

Influence exercée par le véhicule

Température de moteur

Inflence de la valve EGR

Influence de la régénération

Influence exercée par la mesure elle-même

Utilisation de l’aspiration des gaz d’échappement

Régime moteur au ralenti (au ralenti ou au ralenti accéléré)

Influence exercée par l’appareil

Temps de réponse des appareils

Durée avant d’obtenir une mesure stable

Répétabilité

6.3.1. Influence exercée par le véhicule

6.3.1.1. La température du moteur

L’influence de la température du moteur sur les émissions PN a été étudiée à l’aide d’un TSI PTI v2

(Voir Tableau 9 Pour les caractéristiques techniques). Les émissions PN mesurées l’ont été partant

d’un moteur à froid jusqu’à obtenir la température de moteur nominale, et font apparaître qu’un

moteur à froid donne lieu à des émissions PN plus élevées. A une température du moteur d’environ

50°C, le véhicule testé présente des émissions PN négligeables. Sur un moteur à froid, les émissions

PN mesurées s’élevaient à 2x105 #/cm³ (voir Figure 64).



Figure 64 – Les émissions PN diminuent en fonction de la hausse de la température du moteur et

de la ligne d’échappement en sortie.

Les émissions PN ne dépendent pas seulement de la température du moteur, mais également de

l’état du filtre à particules. L’ordre de grandeur de cet impact a été évalué avec un TSI NPET (Voir

Tableau 9 pour les caractéristiques techniques). Les résultats de ces mesures sont résumées dans le

tableau ci-dessous. Les écarts en émissions PN entre une mesure effectuée sur un moteur à froid ou

un moteur chaud sont considérables et certainement pas négligeables. Cependant, il est clair que le

retrait d’un filtre à particules peut toujours être détecté, quelle que soit la température du moteur.

Véhicule Etat DPF Moteur à froid Moteur chaud

AUDI A6 Euro 6W, diesel 88.000 km Temp. extér. 13 °C

DPF fonctionnement

correct 616 #/cm³ 20 #/cm ³

SKODA Octavia Euro 5F, diesel 147.000 km Temp. extér. 13 °C

DPF fonctionnement

correct 11,8 x 104 #/cm³ 5,4 x 104 #/cm³

SKODA Octavia Euro 5F, diesel 147.000 km Temp. extér. 13 °C

DPF retiré 8,31 x 106 #/cm³ 6,44 x 106 #/cm³

Tableau 21 – Influence de la température du moteur et de l’état du DPF sur les émissions PN

Les tests font apparaître clairement que la température du moteur exerce une influence considérable

sur les émissions PN. Dans le cadre de la présente étude, il est proposé de mesurer les émissions PN

dans une situation aussi proche que possible des conditions de fonctionnement normales d’un



moteur chaud. Un moteur peut être considéré comme étant “chaud” lorsque l’indication de la

température sur le tableau de bord s’élève à plus de 50°C. C’est surtout lorsque les émissions PN se

situent dans les environs du critère d’évaluation que la température du moteur doit être contrôlée

rigoureusement, pour éviter ainsi de refuser indûment un véhicule.

Compte tenu des émissions PN très élevées, tant avec un moteur à froid qu’avec un moteur chaud,

un filtre à particules retiré peut être détecté sans aucune ambiguïté.

6.3.1.2. Influence de l’EGR

Sur les véhicules les plus récents, il est fréquemment fait usage du système EGR. Ce système EGR

diminue les émissions d’oxyde d’azote dans la chambre de combustion, entraînant de par ce fait une

production plus élevée de particules solides.

Le système EGR règle la position de la valve EGR en fonction de la charge. Au fur et à mesure que la

charge et par conséquent les températures de combustion augmentent, la vanne EGR s’ouvre, et les

gaz d’échappement retournent progressivement dans la chambre de combustion. Les quantités en

gaz d’échappement ramenées dans le collecteur d’admission de l’échappement n’atteignent que de

5% à 10% de la totalité. Lorsque le moteur tourne longtemps au ralenti, la vanne EGR se ferme (dans

la plupart des cas), et les gaz d’échappement ne sont donc pas renvoyés.

Kadijk et al. (2017) ont démontré que la recirculation des gaz d’échappement (EGR) exerce un effet

considérable sur les émissions PN lorsque le moteur tourne au ralenti. Un fonctionnement nul ou

réduit de l’EGR génére donc des émissions PN plus réduites, voir Figure 18. Dans le cadre du

développement d’une nouvelle procédure de mesure au ralenti, il convient donc bel et bien de tenir

compte du fonctionnement de l’EGR.

De plus, Suarez-Bertoa (2018) a conclu qu’une mesure PN au ralenti (low idle) est une mesure

robuste, mais qu’il faut veiller à ce que le moteur soit à température.

Tout constructeur développe sa propre stratégie quant à l’utilisation de l’EGR et le fonctionnement

de la vanne EGR. Pour mieux comprendre quels sont ces stratégies et principes de fonctionnement, il

a été demandé aux constructeurs de véhicules et aux importateurs, ce par l’intermédiaire de la

FEBIAC, de fournir des informations supplémentaires. Ci-dessous vous trouverez un aperçu des

questions posées, ainsi que des réponses fournies :

La vanne EGR se ferme après quelques minutes/secondes lorsque le moteur tourne au ralenti.

Est-ce correct ?

BMW: Oui, cette possibilité existe, en guise de protection du moteur contre le dépôt

excessif de suie en des circonstances défavorables.

Hyundai: La vanne EGR du moteur diesel se ferme en effet après que le moteur a tourné

un temps au ralenti.

Maserati: Pas de réponse.



Nissan: C’est exact. Mais pas sur tous les moteurs et pour toutes les normes euro. Ce

n’est déjà pas le cas pour les YD25, car faire SOUVENT tourner le moteur au

ralenti referme complètement la vanne. Ce n’est pas non plus le cas pour les

moteurs à essence avec chevauchement des soupapes EGR. La position de la

vanne, parfois 10%, parfois 15%, dépend aussi de la température du moteur.

Renault: 45 secondes.

Toyota: Pas pour un moteur diesel.

Si ce qui précède est correct, pouvez-vous nous faire savoir pendant combien de temps le

moteur doit tourner au ralenti avant que la valve EGR ne se ferme (complètement)?

BMW: Est fortement dépendant de la position du logiciel sur le véhicule, en règle

générale environ 5 minutes.

Hyundai: La valve se ferme complètement après 5 minutes au ralenti (peut être contrôlé

par le biais du débitmètre d’air).

Maserati: Après une longue période au ralenti, la vanne EGR passe de la position ouverte à

quasiment entièrement fermée. Pas d’estimation disponible du temps nécessaire.

Nissan: 1-1,5 minutes. Elle passe donc en 1 à 2 minutes vers la position MINIMALE, mais

qu’elle soit complètement fermée n’est pas vraiment sûr.

Toyota: PA

La valve EGR peut à nouveau être placée en position ouverte en mettant les gaz (la boîte de

vitesses étant évidemment au point mort). Cette présupposition est-elle exacte?

BMW : Oui

Hyundai: Lorsque la pédale des gaz est enfoncée brièvement, une nouvelle période de

fonctionnement EGR est amorcée pendant 5 minutes au ralenti, après quoi elle

se ferme à nouveau.

Maserati: Une charge élevée entraîne un passage de la position fermée à ouverte de la

vanne EGR.

Nissan: Exact. Dépend de l’accélération: si elle est très rapide et énergique, la vanne se

fermera très certainement pour atteindre la puissance MAX, mais une

accélération simple n’entraînera l’ouverture de la vanne qu’à un certain taux.

Toyota: Lorsque la pédale de gaz est enfoncée, la vanne EGR s’ouvre.

L’EGR est-il également appliqué aux moteurs à essence? Si oui, le même phénomène se

présente-t-il ?

BMW: L’EGR est appliquée à certains moteurs à essence, notamment les moteurs à

pauvre combustion (températures de combustion élevées).

Hyundai: Ioniq est la seule voiture de la marque Hyundai à être équipée d’EGR. Le

fonctionnement en est complètement différent. La valve n’est jamais ouverte au

ralenti. Ce n’est qu’à charge partielle et à régime moteur constant que la valve

est activée.

Maserati: Pas d’EGR sur les moteurs à essence de Maserati.

Nissan: Oui. Il s’agit de savoir de quelle norme euro il est question. Les véhicules anciens

disposent d’une valve, les versions plus récentes font appel au chevauchement

des soupapes, et on rencontre également pas mal d’EGR au ralenti.



Toyota: Oui, mais la valve EGR est toujours fermée au ralenti.

A partir de quelle norme Euro l’EGR est-elle d’application?

BMW: Pas de rapport avec la norme Euro, tant que la norme est atteinte. Un moteur

particulier ne nécessite pas d’EGR, soit SCR, soit une combinaison des deux.

Hyundai: En règle générale, l’utilisation d’une valve EGR est généralisée à partir de la

norme Euro 3 (sans filtre à particules).

Maserati: Maserati utilise l’EGR depuis 2014.

Nissan: Euro 3.

Toyota: Vraisemblablement Euro 4.

Le fonctionnement EGR constitue un phénomène important dont il faut tenir compte pour la

détermination de la procédure de mesure. Les principaux éléments observables sont:

Une valve EGR ouverte augmente les quantités en émissions PN mesurées .

Une valve EGR fermée entraîne une baisse des émissions PN.

Au ralenti prolongé, la valve EGR se ferme. Pour certains véhcilues, le phénomène apparaît

après 45 secondes, voire 1 minute.

La valve EGR se trouve en position ouverte lorsque la charge du véhicule est élevée.

Il est possible d’ouvrir la valve EGR en donnant un coup d’accélération brusque (snap

acceleration) sur la pédale de gaz.

6.3.1.3. Influence de la régénération active

Lorsque le filtre à particules est presque saturé de suie, la gestion moteur engagera un processus de

régénération active. Le conducteur de la voiture ne se rend pas compte de cette régénération. Ce

n’est que dans des cas exceptionnels que la régénération doit être activée manuellement.

Les régénérations ont donc lieu fréquemment. Dans le cadre de la détermination de la procédure de

mesure, il est important d’acquérir davantage de connaissances sur les émissions PN avant, pendant,

et après une régénération active. Voir aussi les études de Giechaskiel et al. (2007), Barone, Storey &

Domingo (2010), et Tandon et al. (2010).

Régénération active SEAT LEON

Un premier test a été effectué sur la SEAT LEON. Les émissions PN et la température à

l’échappement ont été mesurées avant, pendant et après une régénération active. Vous

trouverez les principaux résultats de la mesure PN, effectuée avec un TSI NPET, dans le Tableau

22 et la Figure 65.

Avant le lancement de la régénération active, la charge DPF s’élevait à plus de 90%. Le

fonctionnement du filtre est optimal lorsque pratiquement aucune émission de particules n’est

mesurée. Lors de la régénération active, les émissions PN maximales apparaissaient de 4 à 24

minutes après la période de régénération active, les mesures étaient portées respectivement à



3,47 x 105 #/cm³ et 2,28 x 105 #/cm³ Ces valeurs plus élevées après regénération ont également

été constatées par Giechaskiel et al. (2007), Barone et Storey & Domingo (2010). Ce n’est

qu’après un trajet de 9 km que les mesures effectuées sur le véhicule testé atteignaient à

nouveau celles des émissions PN relativement basses de 2,64 x 103 #/cm³.

La température à l’échappement mesurée via un RS PRO 1384, 1361C Temperature Data Logger,

s’élevait à 45 °C avant le début de la régénération. Lors de la régénération, la température à

l’échappement atteignait 258 °C en des conditions d’émissions PN maximales. Juste après

l’émission maximale de PN, une température maximale de 232 °C a été mesurée. Après la

régénération, la température retombait à 65 °C.

SEAT LEON

Avant régénération (charge DPF

90%)

Pendant régénération (valeur max )

4 min après régénération

24 min. après régénération

après régénération (après trajet

de 9 km)

PN (# / cm³) ≈ 0 9,72 x 105 3,47 x 105 2,28 x 105 2,64 x 103

Température à l’échappement (°C)

45 -50 °C 258 °C 232 °C 70 °C 65 – 70 °C

Tableau 22 – Aperçu des résultats de mesure de la régénération sur la SEAT LEON

Figure 65 – Mesure PN lors de la régénération du filtre à particules (Seat Leon).



Régénération active FORD TRANSIT

Le test a été réitéré sur une FORD Transit. A nouveau, les émissions PN et la température à

l’échappement ont été mesurées avant, pendant et après une régénération active. Vous en

trouverez les résultats à la Figure 66 et dans le Tableau 23 ci-dessous.

La régénération a été lancée manuellement à partir de l’ordinateur de bord. Au départ de la

régénération, la charge DPF atteignait 90%. Le processus complet de régénération a duré plus de

45 minutes. Pendant la régénération, les émissions PN et la température à l’échappement ont

été mesurées en continu.

Les émissions PN avant et après la régénération se situaient au même niveau fort bas (≈ 0 #/cm³).

Durant la régénération, les émissions PN ont été mesurées jusqu’à maximalement 3,08 x 106

#/cm³.

Au départ de la régénération, la température à l’échappement s’élevait à 75 °C. Pendant la

régénération, la température à l’échappement est montée jusqu’à 420 °C, avec émission

maximale de PN. Juste après l’émission maximale de PN, la température maximale était de 435

°C. Après la régénération,la température est retombée à 130 °C.

FORD TRANSIT

Appareil Avant régénération (charge DPF 90%)

Pendant régénération (valeur max )

Après régénération

PN (# / cm³) ≈ 0 3,08 x 106 1,05 x 103

Température à l’échappement (°C)

75 °C 420 °C 130 °C

Tableau 23 – Aperçu des résultats de mesure de la régénération sur FORD TRANSIT

Figure 66 – Mesure PN lors de la régénération du filtre à particules (Ford Transit).



La régénération du filtre à particules est un phénomène dont il faut certainement tenir compte lors

de l’appréciation de la procédure de mesure. Les points principaux dégagés lors des deux essais

pratiques, et qui pourraient avoir un impact sur la détermination de la procédure de mesure, sont

brièvement exposés ci-après :

Pendant la régénération d’un filtre à particules fonctionnant correctement, les émissions PN

augmentent jusqu’à atteindre ou même dépasser largement 1,00 x 106 #/cm³.

Pendant la régénération, la température à l’échappement augmente. Des températures à

l’échappement très élevées (+ 200°C) peuvent indiquer qu’un processus de régénération est actif,

ou qu’il a très récemment pris fin.

Le processus de régénération (actif) complet (c’est-à-dire la régénération ét le temps nécessaire

pour retomber à des émissions PN normales, basses) prend beaucoup de temps, parfois plusieurs

dizaines de minutes.

La conclusion principale que l’on peut tirer des test pratiques effectués, est qu’il faut toujours éviter

d’évaluer négativement les filtres à particules fonctionnant correctement. Les émissions PN (trop)

élevées peuvent en effet être causées par une régénération récemment terminée ou encore en cours.

6.3.2. Influence de la mesure

6.3.2.1. Influence de l’aspiration des gaz d’échappement

Les tests pratiques ont montré que dans certains cas, l’utilisation d’un système d’aspiration des gaz

d’échappement peut influencer les émissions PN, dans le sens ou des émissions PN

considérablement plus basses ont été constatées. Il faut toutefois dire que ce phénomène (des

valeurs d’émissions plus basses) n’ont pas pu être constatées systématiquement. Des mesures sans

différence perceptible du résultat PN en effectuant un test avec ou sans aspiration des gaz

d’échappement ont également été enregistrées.

Il est plausible que l’impact du système d’aspiration des gaz d’échappement sur les émissions PN

dépende des caractéristiques techniques (la souspression e.a.) du système d’aspiration des gaz

d’échappement. D’après les constructeurs d’appareils de mesure, l’impact est également tributaire

des caractéristiques techniques de l’appareil PN, plus précisément des caractéristiques techniques de

la/des pompe(s) d’aspiration. Lors du meeting NPTI qui s’est tenu à Zürich le 5 décembre 2018, les

fabricants d’appareils PN n’étaient pas trop favorables à des tests effectués à l’aide d’un système

d’aspiration des gaz d’échappement. Si la décision d’effectuer tout de même des tests avec

aspiration des gaz d’échappement était prise, les constructeurs proposent d’ajouter les

caractéristiques techniques de l’aspiration des gaz d’échappement au cahier des charges technique.

En guise de conclusion, nous pouvons avancer que le système d’aspiration des gaz d’échappement

influence probablement les émissions PN mesurées. Pour ne pas générer d’effets parasitaires, il est

recommandé de ne pas utiliser un système d’aspiration des gaz d’échappement.



Figure 67 – Uitlaatgasafzuiging aan de uitlaat

6.3.2.2. Régime moteur au ralenti

La présence ou l’absence d’un filtre à particules peut être contrôlée au ralenti ou au ralenti accéléré

(2 à 3.000 tr./min).

Les tests démontrent que les émissions PN augmentent lrosque le régime moteur est au ralenti

accéléré. BASt est parvenu au même constat (communication personnelle, le 28 septembre 2018)

(voir aussi paragraphe 3.7.1.).

Le Tableau 24 reprend les résultats des tests effectués au ralenti et au ralenti accéléré.

Etat DPF Au ralenti

Au ralenti accéléré

(2.500 tr/min)

AUDI A6 Euro 6W, diesel moteur chaud 88.000 km

DPF correct 202 #/cm³ 16 #/cm ³

SKODA Octavia Euro 5F, diesel moteur chaud 147.000 km

DPF correct 58.775 #/cm³ 78.824 #/cm³

SKODA Octavia Euro 5F, diesel moteur chaud 147.000 km

DPF retiré 6,44 x 106 #/cm³ 6,67 x 106 #/cm³

Tableau 24 – Influence du régime moteur et de l’état du DPF sur les émissions PN



La répétabilité (Angl.: repeatability) des tests doit être garantie dans la plus grande mesure possible.

C’est pourquoi il est à conseiller d’éliminer le plus grand nombre de facteurs possible qui pourraient

influencer négativement la répétabilité.

Effectuer le test au ralenti accéléré exige que l’opérateur maintienne la pédale de gaz enfoncée

pendant quelques secondes. Cette manipulation de la pédale de gaz peut influencer négativement la

répétabilité des tests.

Losque le test est effectué au ralenti, aucune manipulation opérée par un inspecteur n’est nécessaire,

ce qui est bénéfique pour la répétabilité des tests.

La mission consiste à être en mesure de détecter les filtres à particules retirés ou fortement

endommagés. Une mesure des émissions PN au ralenti semble suffisamment fiable pour détecter un

filtre à particules retiré. Un test effectué au ralenti est également recommandé pour optimaliser la

répétabilité et l’objectivité des tests de mesure.

Le critère d’évaluation doit être ainsi établi qu’une valeur PN significativement supérieure se dégage

au ralenti lorsque le filtre à particules a été retiré ou manipulé.

6.3.3. Influence exercée par l’appareil

6.3.3.1. Temps de réponse des appareils de mesure

Afin de déterminer la procédure de mesure, il est essentiel d’avoir une bonne compréhension et une

connaissance approfondie du temps de réponse des appareils de mesure.

Dans ce cadre, l’utilisation d’un langage univoque est important. C’est pourquoi des définitions

claires sont d’abord arrêtées pour « temps de montée », « temps de retard » et « temps de

réponse ». Ces définitions sont déterminées sur base du Règlement n° 49 de la Commission

économique pour l’Europe des Nations Unies (UNECE) des ce cadre. — Stipulations uniformes

relatives aux mesures à prendre contre les émissions de gaz et particules polluantes des moteurs à

allumage électrique destinés aux véhicules. Les définitions suivantes sont reprises :

Le “temps de montée” est l’écart de temps entre une réponse de 10% et une réponse de

90% de la valeur finale de lecture (t90 – t10).

Le “temps de retard” est défini comme l’écart de temps entre une variation du constituant

à mesurer au point de référence et réponse du système de 10% de la lecture finale (t10), la

sonde de prélèvement étant le point de référence. En ce qui concerne les composants

gazeux, il s’agit du temps de transport du composant mesuré dans la sonde de prélèvement

jusqu’au détecteur.

En réalité, le point de départ correspond au moment où la sonde de mesure est introduite

dans le tuyau d’échappement du véhicule.



Le “temps de réponse” est l’écart de temps entre la variation du constituant à mesurer au

point de référence et une réponse du système de 90% de la valeur de lecture finale (t90), la

sonde de prélèvement étant le point de référence. Le temps de réponse du système se

compose du temps de retard et du temps de montée du système.

Pendant les tests pratiques, les temps de retard, de montée et de réponse ont été déterminés

expérimentalement. Pour les tests, deux appareils CPC et deux appareils DC ont été utilisés. Nous

avons constaté que le temps de réponse des deux appareils DC est inférieur à celui des appareils CPC.

Une demande d’information aux constructeurs d’appareils de mesure sur cette question nous a

appris que les temps de réponse dépendent entre autres de la longueur du flexible d’aspiration (plus

celui-ci est long, plus le temps de réponse est important), du débit de la/des pompe(s), et du type du

système de mesure.

Nous avons également constaté que les temps de retard, les temps de montée, et par conséquent les

temps de réponse, sont forts dépendants de l’ordre de grandeur des concentrations en particules

mesurées. C’est pourquoi il est important de préciser que les tests pratiques ne constituent qu’une

indication quant au comportement des appareils. Lorsque la concentration en particules change, le

temps de réponse est modifié dans sa totalité.

Figure 68 – Illustration des systèmes de réponse extraite du règlement

délégué (UE) 2017/654 de la Commission (Commission européenne, 2017)

le Tableau 25 est un aperçu des tests pratiques effectués dans le cadre de la détermination des

temps de retard, temps de montée et temps de réponse. En général, on peut affirmer que le temps

de réponse doit être le plus court possible. C’est pourquoi la proposition du cahier des charges dans

le cadre du projet d’étude fixe le temps de réponse maximal à 15 secondes.



Un seul appareil testé ne répondait pas à cette exigence minimale. Tous les autres appareils

satisfaisaient amplement au critère d’un temps de réponse maximal de 15 secondes.

Temps de réponse

Test Appareil/technologie

Temps de

retard

[s]

Temps de

montée

t10-t90 [s]

Temps de

réponse

[s]

De l’air ambiant vers des valeurs légèrement supérieures

Véhicule de test SKODA OCTAVIA Euro 5F, diesel Moteur chaud 147.000 km Air ambiant (≈ 10.000 #/cm³) vers valeur PN basse (≈ 50.000 #/cm³)

TSI NPET / CPC 6 2 8

Senseurs APA / CPC 14 5 19

Naneos Partector / DC 1 2 3

Nanomet 3 / DC 2 4 6

De l’air ambiant vers des valeurs très élevée

Véhicule de test SKODA OCTAVIA Euro 5F, diesel Moteur chaud 147.000 km Air ambiant (≈ 50.000 #/cm³) vers valeur PN élevée (≈ 6.700.000 #/cm³)

TSI NPET / CPC 6 3 9

Senseurs APA / CPC 10 23 33

Naneos Partector / DC 1 4 5

Nanomet 3 / DC 3 4 7

Tableau 25 – Tests pratiques effectués dans le cadre de la détermination des temps de retard, temps de montée et temps de réponse

6.3.3.2. Durée d’une mesure stable

Dans cette partie est posée la question de savoir dans quelle mesure la durée d’une mesure

influence le résultat final d’un test. Pour pouvoir répondre à cette question, un véhicule diesel Skoda

Octavia bien entretenu, avec régime moteur au ralenti normal et un kilométrage d’environ 150.000

km, à été soumis aux tests suivants.

Les émissions PN sont mesurées avec un TSI NPET en fréquence d’échantillonnage de 1 Hz. Cet

appareil atteint la valeur t90 après maximalement 15 secondes. Au plus tôt, ce n’est que 15 secondes

après avoir placé la sonde de mesure dans l’échappement que l’enregistrement des résultats débute.

L’écart moyen et standard des émissions PN sont calculés après respectivement 5, 10, 20, 30, 40 et

45 secondes.

Via un test d’échantillonnage unique z et/ou un test d’échantillonnage unique t (n < 30), il a été

vérifié si les moyennes de ces mesures présentent des différences statistiques. Les tests statistiques

prennent pour base la valeur moyenne (𝜇) de la mesure d’une durée de 45 secondes. Ensuite, on

examine s’il existe une différence statistique entre cette moyenne et la valeur moyenne (�̅�) des

mesures d’une durée de respectivement 5, 10, 20, 30 et 40 secondes. Lorsque l’écart standard de la



population statistique est connue (𝜎), ou que l’échantillonnage n est supérieur à 30, un test

d’échantilonnage unique z est indiqué. Que l’écart standard de 45 secondes puisse être considéré

comme dérogation à la population, est sujet à discussion. Le test d’échantillonnage unique t

s’applique en principe lorsque n < 30 et que 𝜎 est inconnu. Les deux tests ont donné les mêmes

résultats. Les tableaux 26 et 27 rendent ces résultats.

Il apparaît que tant pour la mesure avec un filtre à particules fonctionnant bien que pour une mesure

avec un filtre à particules défectueux, il n’existe presque aucune différence statistique entre la valeur

moyenne de 45 secondes et les mesures à durée plus limitée. Une mesure effectuée sur un filtre à

particules fonctionnant mal, a présenté une différence statistique pour une durée de mesure de 20

secondes. Les résultats du test z et du test t que la durée d’une seule mesure de 5 à 10 secondes

seulement peut être statistiquement assimilée à une mesure d’une durée de 45 secondes.

Figure 69 – Mesure pour déterminer la durée d’une mesure stable avec un filtre à particules fonctionnant bien

Durée n �̅� 𝒔 t distribution

T z

distribution

Z H

5s 5 1,31 x 104 1,03 x 103 -1,4624 2,1318 -1,2037

1,959964

ok

10s 10 1,37 x 104 1,27 x 103 -0,3613 1,8331 -0,3668 ok

20s 20 1,37 x 104 1,19 x 103 -0,4700 1,7291 -0,4474 ok

30s 30 1,38 x 104 1,10 x 103 -0,0606 1,6991 -0,0533 ok

40s 40 1,38 x 104 1,29 x 103 0,1318 1,6849 0,1358 ok

𝛍 𝝈

45s 45 1,38 x 104 1,25 x 103

Tableau 26 – test t & test z, filtre à particules fonctionnant bien, voir figure 69



Figure 70 – Mesure pour déterminer la durée d’une mesure stable avec un filtre à particules fonctionnant mal

Durée n �̅� 𝒔 t Distribution

T z

Distribution

Z

distributie

H

5s 5 1,57 x 106 2,07 x 104 -0,3594 2,1318 -0,2114

1,959964

ok

10s 10 1,59 x 106 2,73 x 104 1,5852 1,8331 1,2260 ok

20s 20 1,60 x 106 2,35 x 104 3,3609 1,7291 2,2412 nok

30s 30 1,58 x 106 3,20 x 104 1,1406 1,6991 1,0358 ok

40s 40 1,58 x 106 3,56 x 104 0,3403 1,6849 0,3439 ok

𝝋 𝝁

45s 45 1,58 x 106 3,53 x 104

Tableau 27 – test t & test z, filtre à particules fonctionnant mal, voir figure 70



6.3.3.3. Répétabilité

La répétabilité (angl.: repeatability) est définie comme étant la précision obtenue lors de l’exécution

de toutes les mesures concernées par le même analyste, à l’aide du même appareillage de mesure, à

des moments situés les plus proches possible l’un par rapport à l’autre (cf. ISO 3534-1).

Les exigences en ce qui concerne la répétabilité de l’appareil de mesure sont définies dans le cahier

des charges technique. Les mesures effectuées à l’aide d’un appareil de mesure PN sont spécifiés

comme étant répétables, si l’écart standard de 20 mesures n’est pas supérieur à un tiers du module

de l’erreur maximalement autorisée pour l’échantillon de référence PN, avec le même appareil de

mesure, opéré par une seule et même personne, et dans un laps de temps relativement court.

L’exigence de répétabilité est vérifiée pour chaque appareil de mesure pendant la réception par type.

Les appareils qui ont été utilisés lors des tests pratiques, n’ont pas encore été vérifiés officiellement

par rapport aux exigences de répétabilité citées ci-dessus. Cependant, certaines mesures ont été

effectuées pour se faire une meilleure idée de la répétabilité. Pour ces tests, une SKODA OCTAVIA a

été utilisée comme générateur PN. En outre, les tests ont été effectués avec un appareil CPC et un

appareil DC. Pour ce faire, on a eu recours respectivement à un TSI NPET (CPC) et à un TESTO

Nanomet3 (DC). Les tests ont eu lieu au ralenti.

Un premier test a été effectué avec un TSI NPET. A court terme, et dans les mêmes circonstances de

mesure, les émissions PN ont été mesurées à trois reprises. Les résultats des mesures peuvent être

consultés dans le Tableau 28 et la Figure 71.

Un second test a également été effectué sur une SKODA OCTAVIA. L’appareil utilisé était ici un Testo

Nanomet Mi3. A court terme, et dans les mêmes circonstances de mesure, les émissions PN ont été à

nouveau mesurées. Les résultats des mesures peuvent être consultés dans Tableau 28 et Figure 72.

Pour évaluer la répétabilité des mesures des deux tests, la moyenne, l’écart standard, l’écart

standard relatif et l’intervalle de distribution, ont à chaque reprise été déterminés.

L’écart standard is une mesure pour la distribution.

L’écart standard relatif (RSD, %RSD) est l’écart standard pris en compte pour une série de résultats

de mesure quantitatifs, exprimé en termes de pourcentage de la moyenne de ces mêmes résultats

de mesure. L’avantage en est que les distributions sont parfaitement comparables, même si les

chiffres absolus diffèrent fortement. Un écart standard de 2 sur une moyenne de 500 (RSD 0,4%) est

significativement inférieur à un écart standard de 0,5 sur une moyenne de 10 (RSD 5%). Nous avons

ainsi pu constater que l’écart standard relatif des deux mesures s’élève à moins de 3%.

L’intervalle de variation est la distance entre la mesure la plus élevée et la plus basse dans le set des

données. Pour les tests effectués, l’intervalle de mesure est respectivement de 8.000 et de 3.000

#/cm³.



Lorsque l’exigence de répétabilité est appliquée aux deux tests effectués, nous constatons que le

critère minimal est amplement respecté. Il est important de mentionner que ces deux tests ont été

réalisés avec un véhicule standard (donc pas de source de particules fines constante), et non à l’aide

d’un générateur PN plus stable.On peut donc partir du principe que la répétabilité sera encore

meilleure en des circonstances contrôlées.

TSI NPET TESTO Nanomet 3

Emissions moyennes PN (10 secondes)

Emissions moyennes PN (10 secondes)

Mesure 1

1,24 x 105 #/cm³

1,11 x 105 #/cm³

Mesure 2 1,16 x 105 #/cm³ 1,10 x 105 #/cm³

Mesure 3 1,23 x 105 #/cm³ 1,13 x 105 #/cm³

Moyenne 1,21 x 105 #/cm³ 1,11 x 105 #/cm³

Intervalle de distribution

8.000 #/cm³ 3.000 #/cm³

Ecart standard 3.560 #/cm³ 1.247 #/cm³

Ecart standard relatif 2.94 % 1,12 %

Tableau 28 – Résultats Mesure de répétabilité

Figure 71 – Mesure de répétabilité avec appareil CPC



Figure 72 – Mesure de répétabilité avec appareil DC

6.3.4. Description de la procédure de mesure

La procédure de test doit tenir compte des circonstances de mesure, qui de préférence ne devraient

pas changer pendant le test.

La vérification des facteurs d’influence spécifiques comportent les données suivantes:

Influence exercée par le véhicule;

Une température moteur de minimum 50°C mesurée sur le liquide de

refroidissement;

Influence de la vanne EGR: courte accélération douce (snap acceleration) pour ouvrir

la vanne EGR. Après, cette vanne reste ouverte pendant un certain temps avant de

se refermer. Une période de 45 secondes garantit une position de la vanne EGR

stable et inchangée ;

Une température basse des gaz d’échappement de moins de 200°C indique que le

véhicule ne se trouve pas en phase de régénération.

Influence exercée par la mesure elle-même ;

L’utilisation de l’aspiration des gaz d’échappement n’est pas indiquée, et est, selon

les constructeurs d’appareils de mesure PN, à éviter;

Tester au ralenti fournit la valeur la plus répétitive, et est suffisant pour contrôler le

fonctionnement d’un filtre à particules.

Influence exercée par l’appareil;

La procédure de mesure doit tenir compte du temps de réponse des appareils de 15

secondes, tel que cela a été postulé dans le cahier des charges ;

Une mesure moyenne sur une durée de 5 secondes semble suffisant.



Si la mesure dure relativement longtemps, il est conseillé d’appliquer un principe Fast Fail/Fast Pass.

De telles mesures permettent de booster l’évaluation du filtre à particules d’un nombre de véhicules,

sans parcourir la procédure de mesure complète.

Comme il a déjà été dit, le groupe de travail NPTI s’est focalisé tant sur la description des

spécifications techniques que sur l’établissement d’une procédure de mesure. Actuellement, quatre

(4) procédures de mesure sont proposées :

Procédure pour les Pays-Bas par TNO;

Procédure pour l’Allemagne par BASt;

Procédure pour la Suisse par VERT;

Procédure pour la Belgique par le GOCA.

Dans la plupart des cas, ces procédures sont très proches, et dans le cours des mois à venir, les

organisations concernées seront appelées à encore se rencontrer pour avancer une procédure de

mesure commune.

La procédure de TNO part du principe que la vanne EGR est fermée. Il n’est cependant pas aisé de

déterminer lors du contrôle technique périodique quand la vanne EGR est fermée. Une vanne

ouverte entraîne bien sûr que le véhicule émettra davantage de particules fines. Il est possible de

pallier à la différence en déterminant le critère d’évalaution. La procédure TNO prévoit en outre la

possibilité de l’application d’une application Fast Pass “If the average PN emission in this first stage is

below 80% of the PTI PN limit value, the test passed”. La moyenne est déterminée par une mesure

de 15 secondes à une fréquence de 1 Hz.

La procédure de mesure de BASt présente des ressemblances avec la proposition du GOCA. La

mesure dure très longtemps, et se fait tant au ralenti qu’au ralenti accéléré. Ce temps de mesure fort

long, de plus de 5 minutes, ne garantit pas une situation constante quant à la position de la vanne

EGR.

VERT, tout comme le GOCA, propose 3 mesures de 5 secondes. Aprsè avoir introduit la sonde, on

démarre le moteur, et après une période de stabilisation de 30 secondes, l’appareil effectue 3

mesures de 5 secondes, avec un intervalle de 5 secondes. Une moyenne de toutes les mesures est

calculée une première fois, suivie une nouvelle fois d’une mesure de la moyenne de ces 3 mesures.

La proposition du GOCA est présentée dans Figure 73. Après la courte accélératin douce (snap

acceleration, avec valve EGR ouverte), jusqu’à p.ex. 2.000 tours/minute, une période de stabilisation

s’installe, qui équivaut au temps de réponse de 15 secondes prévu dans le cahier des charges.

S’ensuivent 3 mesures de 15 secondes chacune. Les mesures ne connaissent pas d’intervalle

intermédiaire. A chaque reprise, chacune des mesure fait l’objet d’une moyenne, pour enfin prendre

la moyenne des trois mesures. Cette moyenne est vérifiée d’après un critère d’évaluation pour

décider d’une approbation (ou refus) du système.



Figure 73 – Proposition procédure de test

La mesure est donc très rapide. La procédure de mesure dure 30 secondes dans sa totalité (ce qui est

moins que le maximum présupposé). Les trois moyennes PN(n1), PN(n2) et PN(n3) donnent une

nouvelle représentation de la mesure. Pour une procédure de mesure aussi courte, cela n’a pas

beaucoup de sens de créer une procédure Fast Pass/Fast Fail.

Cependant, comme dans les premiers mois de 2019, il y a encore des réunions prévues avec les

auteurs des quatre propositions, et qu’une procédure commune pourrait en découler, nous

prévoyons une procédure comportant le principe Fast Pass/Fast Fail au cas où la durée de la

procédure serait prolongée. Une proposition pour une telle procédure est rendue dans Figure 74.

Dans ce cas, il existe la possibilité, après avoir obtenu une première moyenne PN(n1), et de refuser le

véhicule lorsqu’apparaît une valeur anormalement élevée (supérieure à la valeur Fast Pass).

Les propositions pour un critère d’évaluation, et éventuellement pour des valeurs Fast Pass et Fast

Fail, sont traitées au paragraphe 6.4.



Figure 74 – Proposition de procédure de test avec Fast Pass / Fast Fail

6.4. Critère d’évaluation

6.4.1. Critère d’évaluation

TNO, ainsi que VERT, proposent un critère d’évaluation de 2,50 x 105 #/cm3 (Kadijk et al., 2017). Ce

même critère est déjà utilisé en Suisse depuis quelques années pour le contrôle périodique des

machines hors route (Bundesamt für Umwelt BAFU, 2016; Bischof O.F.,2015).

Kadijk et al. (2017), voir Error! Reference source not found. ; Suarez-bertoa, Lahde, & Giechaskiel

(2018), Figure 21 et Giechaskiel, Lahde, Suarez-Bertoa et al. (2018), Figure 22, établissent des

corrélations entre les test PN au ralenti et les test de réception par type.

La valeur limite de la réception par type 6 x 1011 #/km correspond, selon ces graphiques, à 1,00 x 105

#/cm3. Lors du contrôle périodique, il n’est jamais possible d’établir un critère d’évaluation qui soit

plus sévère que les exigences pour la réception par type.

Entre la valeur limite “Idle Limit” [#/cm3] correspondant à la réception par type [#/km] et le critère

d’évaluation final, il convient de tenir également compte de l’intervalle de confiance (“NPTI

uncertainty”) tel que présenté dans Figure 22.

La valeur limite correspondante dans le graphique de Suarez-bertoa, Lahde, & Giechaskiel (2018)

équivaut à 6 x 104 #/cm3.



La principale incertitude de contrôle réside dans l’erreur maximalement autorisée de l’appareil de

mesure. Pour les valeurs situées en-dessous de 1,00 x 105 #/cm3, celle-ci s’élève à 2,50 x 104 #/cm3

Dans ce sens, la valeur d’évaluation de 2,50 x 105 #/cm3 proposée par TNO, qui implique un

accroissement d’un facteur 2 par rapport à la valeur limite correspondante, augmenté de l’intervalle

de confiance, est une proposition très valable.

Axel Friedrich, chimiste allemand écologiste, ancien chef du département chargé de la circulation et

des nuisances sonores au sein de l’agence pour l’environnement fédérale allemande, connu pour les

négociations qu’il a menées avec Volkswagen dans le contexte du Dieselgate en 2015, a affirmé lors

du meeting NPTI du 5 décembre 2018 que 2,50 x 105 #/cm3 en tant que critère d’évaluation est déjà

bien trop élevé.

Sur base du test d’échantillonnage tel qu’il est décrit au paragraphe 5.2, il est possible de déterminer

un critère de refus escompté en fonction d’un critère d’évaluation déterminé. La Figure 75 reflète

cette configuration par des classes d’évaluation de 50.000 #/cm3 à 1,00 x 106 #/cm3, et pour 1,00 x

106 #/cm3 à 1,00 x 107 #/cm3 des classes de référence de 1,00 x 106 #/cm3. La modification de l’ordre

de grandeur des classes a été indiquée par un second axe X à 1.000.000.

Pour le critère d’évalaution proposé par TNO, les refus s’élèveraient à 14%. Nous pouvons constater

cependant une grande différence entre les véhicules Euro 5 (16,7 %) et Euro 6 (6,3 %).

Cette différence vaut la peine d’être étudiée de plus près. Le graphique de Figure 76 présente une

situation équivalente, mais uniquement pour les véhicules Euro 5, subdivisés en Euro 5a et Euro 5b.

Ce sont principalement les véhicules Euro 5a qui présentent un taux de refus nettement supérieur.

20,5 % pour les véhicules Euro 5a par rapport à 10,0 % pour les Euro 5b d’après le critère

d’évaluation de TNO.

Les véhicules Euro 5a sont plus anciens, et d’après le paragraphe 5.2., ces véhicules ont tendance, en

fonction de leur âge et surtout après 6 ans, ainsi qu’en fonction du nombre de kilomètres parcourus,

plus précisément après 150.000 km, de produire davantage d’émissions de particules fines.



Figure 75 – Pourcentage de refus escompté en fonction de l’échantillonnage des véhicules euro 5 et euro 6




La valeur limite de 6*1011 #/km pour les partcules fines lors de la réception par type a été instituée

pour la première fois à partir de l’introduction des limites Euro 5b.

Les autorités suisses sont d’avis que la mesure des particules fines lors du contrôle technique

périodique ne peut être effectuée que si le véhicule avait déjà été soumis à un test des particules

fines lors de la réception par type. Ils posent comme principe que d’un point de vue juridique, seuls

les véhicules à partir de la norme euro 5b peuvent être soumis au contrôle périodique PN.

Les Pays-Bas s’inspirent d’une autre philosophie. D’après le Staatscourant (2017), outre les véhicules

à partir d’Euro 5b, les voitures dont une masse en particules inférieure ou égale à 0,005 g/km a été

mesurée et équipées d’un filtre à particules doivent l’être. Ces véhicules (donc également certains

véhicules Euro 4) seront soumis à l’avenir à une mesure des particules fines.

Une mesure effectuée en 1ère fase (Tableau 6 et Figure 42) a établi une valeur anormalement élevée

sur un véhicule neuf, à savoir 232.891 #/cm3 . La première mesure des trois mesures effectuées était

même supérieure à 2,50 x 105 #/cm3. Il s’est avéré que la natte d’expansion n’était pas correctement

placée, si bien qu’une partie des gaz d’échappement ne passait plus dans le filtre par l’élément

filtrant, mais par la natte d’expansion.

I l est clair qu’une fuite dans le filtre à particules ne peut pas être tolérée. Dans le cas de valeurs

légèrement plus élevées, le filtre à particules du véhicule susnommé aurait été refusé. Mais un refus

pour un véhicule neuf départ usine serait mal pris par le constructeur. Il est tout aussi difficile de

prouver que le filtre a été refusé à juste titre lors du contrôle technique. Sans démontage complet, le

problème n’est pas détectable.

Compte tenu de la situation explicitée ci-dessus, et afin d’être en mesure de démarrer prudemment,

le GOCA propose un critère d’évaluation alternatif, à savoir 5 x 105 #/cm3.

La Figure 77 et le Tableau 29 montrent ce que cela signifie en fonction du pourcentage de refus

escompté. Pour l’échantillonnage de véhicules Euro 5b et 6, cela représente un refus de 7,1 % par

rapport à 8,7 % pour un critère d’évaluation de 2,5 x 105 #/cm3.

Veuillez noter que 82% des véhicules provenant de l’échantillonnage présentent des émissions fort

basses, de moins de 5 x 104 #/cm3. De plus, seul un très faible pourcentage de ces véhicules est

responsable d’émissions extrêmement élevées de particules fines. Cela signifie également que les

véhicules présentant des émissions élevées devraient être réparés pour faire état des mêmes valeurs

que la plus grande part des véhicules (à émissions basses), ceci afin d’améliorer grandement l’état du

parc des véhicules diesel qui lâchent des particules fines dans l’environnement.




Pourcentage de refus escompté

Critères d’évaluation

Alternative 1 Alternative 2

2,50 x 105 #/cm3

5,00 x 105 #/cm3

Euro 5b 10,0 % 8,6 %

Euro 6 6,3 % 4,4 %

Total (Euro 5b et 6) 8,7 % 7,1 %

Tableau 29 – Pourcentage de refus escompté en fonction de l’échantillonnage des véhicules euro 5 et euro 6



6.4.2. Fast Pass / Fast Fail

Les valeurs Fast Pass/Fast Fail à reprendre dans la procédure selon la Figure 74 doivent encore être

déterminées. TNO propose une valeur Fast Pass de 80 % du critère d’évaluation. Cela semble plus

qu’acceptable.

Comme valeur Fast Fail, nous proposons le double du critère d’évalaution. Concrètement, cela

signifie, pour les deux critères d’évalaution alternatifs, d’opter pour les valeurs comme présentées

dans le Tableau 30.

Critères d’évaluation avec valeurs Fast pass et Fast Fail correspondantes

Critère d’évaluation


2,50 x 105 #/cm3

5,00 x 105 #/cm3

Valeur Fast Pass 2,00 x 105

#/cm3

4,00 x 105

#/cm3

Valeur Fast Fail 5,00 x 105

#/cm3

1,00 x 106

#/cm3

Tableau 30 – Critères d’évalaution avec valeurs Fast pass et Fast Fail correspondantes

Si nous appliquons le critère d’évaluation de 5 x 105 #/cm3 à notre échantillonnage de véhicules

diesel Euro 5b et Euro 6, ce qui équivaut à un pourcentage de véhicules approuvés de 92,5 % lors du

premier cycle de mesure (Fast Pass), et que déjà 5 % seraient dès l’abord refusés (Fast Fail) (voir

Figure 78). Ce n’est que dans 2,5 % des cas que la procédure dans sa totalité devrait être suivie. Au

total, 7,1 % de l’échantillonnage ne satisferait pas au critère d’évaluation de 5 x 105 #/cm3.



Figure 78 – Proportion de fast pass / fast fail pour un limite de refus de 5x105 #/cm3

6.5. Coûts et bénéfices

6.5.1. Total cost of ownership

A l’acquisition d’appareils de mesure, ce ne sont pas seulement l’aspect métrologique, la durabilité

ou l’ergonomie à l’utilisation qui sont des points d’attention importants, mais également le prix

d’acquisition et les frais d’entretien (annuellement) récurrents constituent des facteurs

déterminanats.

Dans le Tableau 31, vous trouverez un aperçu des prix coûtants indicatifs des appareils. Seuls les

appareils portables ont été retenus. Il est essentiel de mentionner qu’il s’agit bien d’indications. Au

moment de la finition de cette étude, les constructeurs sont toujours en phase de développement et

d’amélioration du concept de leur appareil de mesure. Le concept final de l’appareil n’est par

conséquent pas encore connu, et le calcul d’un prix d’achat global ne peut pas encore être entrepris.

En ce qui concerne les frais d’entretien (annuels), peu de constructeurs étaient disposés ou en

mesure de fournir une indication de prix. La raison en est à nouveau que le développement de

certains appareils est en cours. De plus, la plupart des constructeurs n’ont pas encore l’expérience

d’un usage prolongé et répété de leur appareil dans un environnement de contrôle technique.



Les travaux d’entretien et activités nécessaires dépendent du type d’appareil de mesure. En règle

générale, on peut poser que sur base régulière, un nombre de filtres (HEPA) devront être remplacés,

et que les pompes présentes devront être entretenues ou remplacées.

Pour assurer le bon fonctionnement des appareils CPC, il faut de l’isopropanol (≥ 99.5%, également

appelé IPA, 2-propanol ou alcool isopropylique). Le prix d’un seul litre d’IPA coûte environ € 6 par

litre. S’il n’est pas fait usage des mèches préimprégnées, l’opérateur doit tremper les mèches

journellement dans de l’isopropanol. Dans des circonstances de travail normales d’un centre de

contrôle technique, on peut compter sur l’utilisation de 2 à 3 mèches préimprégnées par jour. Le prix

coûtant indicatif d’une mèche préimpégnée s’élève actuellement à € 13,5 pièce. Sur base annuelle,

cela représente un coût de ± € 9.000. Ce coût peut être considérablement réduit lorsque l’on travaille

avec un réservoir IPA, ou avec des mèches qui n’ont pas été préimprégnées. Sur base de certains test

pratiques, la consommation pour un appareil CPC sans mèche s’élève à +/- 52 cm³.

Les appareils DC n’ont pas besoin de “working fluid” tel que l’isopropanol. Les frais entraînés par

l’isopropanol sont donc absents ici, ce qui constitue un point positif.

Appareil PN AVL PTI Pegasor Mi3 Sensors APA Testo

Nanomet 3 TSI NPET TSI PTI

Principe de mesure DC DC CPC DC CPC CPC

Prix d’achat € 5.000 € 10.00

à

€ 14.000 € 5.000

€ 23.000

à

€25.000 € 24.340 € 10.000

Entretien périodique annuel

? € 400 ? € 5.200

(incl.

calibrage)

Min. € 2.300

(12 filtres

HEPA

€ 190 / pièce)

?

Fournitures Consommation annuelle

/ /

/ /

IPA

€ 6 / litre

+/- 11,4 litre /an

/ /

IPA mèche

€ 13,5 /pièce

€ 9.000

IPA mèche

€ 13,5 /pièce

€ 9.000

Tableau 31 – Aperçu des prix

Une fois les appareils PN mis en service, un institut indépendant devra vérifier annuellement si les

appareils PN établissent toujours des mesures correctes. Ces vérifications périodiques ont

évidemment un prix. Dans le chapitre 6.2.4 sont présentées certaines pistes pour la vérification

périodique. Vu qu’au moment de l’établissement de la présente étude, certains éléments et points

de vue importants n’étaient pas connus, il est prématuré d’évaluer le prix de cette vérification.



6.5.2. Bénéfices

Le principe de Pareto, qui fait valoir que 20% des véhicules pourvus d’un filtre diesel sont

responsables de 80% des émissions, et que par contre 80 % ne produisent que 20% des émissions

vaut également pour notre échantillonnage. Ce principe a e.a. été établi dans Figure 77. Ainsi, les

émissions moyennes des véhicules Euro 6 de l’échantillonnage (Figure 77 et Tableau 32) présentent

des émissions moyennes de 1,22 x 105 #/cm3. Pour 86,2 %, les émissions sont inférieures à 5 x 104

#/cm3 (émissins moyennes 4,81 x 103 #/cm3). Seuls 4,4 % des émissions ont des émissions

supérieures à 5 x 105 #/cm3, avec une valeur moyenne de 2,32 x 106 #/cm3, soit 480 supérieure à

celle des véhicules dont les émissions de particules fines sont basses.

Ce principe de Pareto ayant été établi, l’introduction d’un contrôle des émissions de particules fines

permet de détecter les grands pollueurs, et il est possible d’y remédier en réduisant en grande

mesure les émissions de particules fines de ces véhicules. Pour évaluer cette diminution, nous avons

utilisé d’une part les données de notre propre test d’échantillonnage (Tableau 32), et d’autre part

certaines présuppositions (Tableau 33).

Norme des émissions

Emissions de particules fines sur base de l’échantillonnage [#/cm3]

Moyenne des émissions de

particules fines


particules fines des véhicules avec

valeurs des émissions

< 5,0 x 104 #/cm3




< 2,5 x 105 #/cm3




< 5,0 x 105 #/cm3

Euro 5 1,90 x 106 #/cm3 7,13 x 103 #/cm3 1,87 x 104 #/cm3 2,86 x 104 #/cm3

Euro 5a 2,66 x 106 #/cm3 7,59 x 103 #/cm3 2,21 x 104 #/cm3 3,48 x 104 #/cm3

Euro 5b 5,50 x 105 #/cm3 6,46 x 103 #/cm3 1,34 x 104 #/cm3 1,86 x 104 #/cm3

Euro 6 1,22 x 105 #/cm3 4,81 x 103 #/cm3 1,33 x 104 #/cm3 2,09 x 104 #/cm3

Tableau 32 – Moyenne des émissions en particules fines sur base de l’échantillonnage, en fonction de la norme des émissions

Le point de départ est la parc technique des véhicules immatriculés en Belgique 31.10.2018, tel que

mis à disposition du GOCA et des centres de contrôle technique par le la Direction pour

l’Immatriculation des Véhicules (Tableau 34). Pour l’ensemble de ces véhicules, il est possible de

calculer une valeur d’émission en #/cm3 en multipliant ce nombre par la norme d’émissions moyenne

mesurée par échantillonnage (Tableau 32) ou en reprenant la valeur présupposée (Tableau 33). Le

résultat est rendu dans le Tableau 35. La totalité des émissions en particules fines des véhicules

diesel Euro 5 et 6 en Belgique en fonction des classes d’émissions (référence Figure 76 et Figure 77)

est représentée dans la Figure 79. L’effet de Pareto y est parfaitement rendu visuellement.

Si les véhicules équipés d’un filtre à particules dont les valeurs d’émissions se sont avérées élevées

après le contrôle technique périodique sont réparés, nous supposons qu’ils présenteront des

émissions comparables à celles de la plupart des véhicules, à savoir d’une valeur de 5 x 104 #/cm3.



D’autre part, les véhicules qui ne seront pas réparés auront une valeur moyenne égale à la valeur

moyenne de tous les véhicules qui se situent en-dessous du critère d’évaluation (pour les valeurs

spécifiques par classe d’émissions pour les deux émissions moyennes, voir Tableau 32). Le Tableau 35

montre les résultats ainsi calculés pour les émissions enregistrées pour le parc technique belge avant

et après l’introduction d’un test sur les particules fines sur tous les véhicules diesel équipés d’un filtre

à particules.

Présupposition Valeur Argumentation

Part de véhicules Euro 4 avec filtre à particules [%]

30,0 %

Emissions en particules fines moyennes des véhicules à essence [#/cm3]:

1,00 x 106 #/cm3 Sur base d’un nombre réduit de véhicules à essence mesurés.

Emissions en particules fines moyennes des véhicules diesel sans filtre à particules [#/cm3]:

1,56 x 107 #/cm3 Egales aux émissions moyennes des véhicules diesel Euro 5 qui ont une valeur supérieure à 5,00 x 105 #/cm3.

Emissions en particules fines moyennes des véhicules diesel Euro 4 avec filtre à particules [#/cm3]:

2,66 x 106 #/cm3 Egales aux émissions moyennes des véhicules diesel Euro 5a.

Pourcentage de refus [%] pour les véhicules diesel Euro 4 selon le critère d’évaluation de 2,50 x 105 #/cm3:

20,5 % Egal au pourcentage de refus du test d’échantillonnage sur les véhicules diesel Euro 5a.

Pourcentage de refus [%] pour les véhicules diesel Euro 4 selon le critère d’évaluation de 5,00 x 105 #/cm3:

16,9 % Egal au pourcentage de refus du test d’échantillonnage sur les véhicules diesel Euro 5a.

Véhicules immatriculés sous la norme Euro 5, considérés après la date X comme Euro 5 Euro 5b

1.1.2013

Tableau 33 –Aperçu des présuppositions

Norme des émissions Parc technique des voitures immatriculées au 1.10.2018

Total Essence Diesel Diesel avec filtre à particules

Tot Euro 3 735.579 363.767 371.812 0

Euro 4 1.575.435 588.520 986.915 296.075

Euro 5 1.965.383 610.706 1.354.677 1.354.677

Euro 5a 950.967 288.327 662.640

Euro 5b 579.468 254.966 324.502

Euro 6 1.014.416 322.379 692.037 952.065

Total 6.129.251 2.463.782 3.665.469 2.602.817

Tableau 34 – Données parc technique des véhicules immatriculés



Figure 79 – Emissions de particules fines totales en Belgique par les véhicules Euro 5 et Euro 6 et la part représentée, en fonction des classes d’émissions pour les deux.

Véhicules Emissions

totales [#/cm3]

Emissions totales après

test sur les particules

fines selon le critère

d’évaluation [#/cm3]

Réduction des émissions [%]

Emissions totales après

test sur les particules

fines selon le critère

d’évaluation [#/cm3]

Réduction des émissions [%]

Critère d’évaluation 2,50x105 5,00x105

Essence Alle 2,46x1012 2,46x1012 0 % 2,46x1012 0 %

Diesel sans filtre à particules

Tot Euro 3 5,80x1012 5,80x1012 0 % 5,80x1012 0 %

Euro 4 1,08x1013 1,08x1013 0 % 1,08x1013 0 %

Diesel avec filtre à particules

Euro 4 7,89x1011 5,67x109 99,28% 8,95x109 99,28%

Euro 5a 1,77x1012 1,27x1010 99,28% 2,00x1010 99,28%

Euro 5b 3,80x1011 8,82x109 97,68% 1,22x1010 97,68%

Euro 6 1,16x1011 1,21x1010 89,57% 1,92x1010 89,57%

Emissions totales [#/cm3]

Tous les véhicules

2,25x1013 1,91x1013 15,29 % 1,91x1013 15,20 %

Tous les véhicules diesel

2,01x1013 1,66x1013 17,17% 1,66x1013 17,06%

Tous les véhicules diesel avec filtre à particules

3,48x1012 3,93x1010 98,97% 6,03x1010 98,27%

Tableau 35 – Emissions de particules fines totales du parc technique belge avant et après l’introduction du test sur les particules fines, selon un critère d’évaluation de respectivement 2,50x105 #/cm3 et 5,00x105 #/cm3



Les réductions des émissions pour les voitures sont donc énormes. Le critère d’évaluation de 2,50x105 #/cm3 ou de 5,00x105 #/cm3 ont un effet plus limité, mais la marge bénéficiaire potentielle pour le parc technique entier est de plus de 15%. Il s’agit même d’une réduction de 17% si nous ne prenons en compte que les véhicules diesel, et 98% si nous ne considérons que les véhicules équipés d’un filtre à particules. Ces pourcentages sont légèrement surestimés, dans la mesure où pour le contrôle technique périodique e.a., les véhicules de moins de 4 ans ne sont pas soumis au contrôle technique. En tenant compte de ces facteurs (Error! Reference source not found.), le graphique des émissions

totales en particules fines des véhicules Euro 5 et 6 peut être réactualisé. En présupposant que nous

n’effectuerons les contrôles que sur les véhicules Euro 5b et Euro 6, les émissions totales après 1 an

de contrôles ressembleront à ce qui est reflété par la Error! Reference source not found.. Dans ce

cas, nous obtenons une réduction potentielle de 36,23 % réalisée par tous les véhicules Euro 5 et 6.

Dans le cas d’une extension du scope au contrôle des tous les véhicules Euro 5 (Error! Reference

source not found.), nous parvenons à une réduction de 89,82 % des émissions pour tous les

véhicules Euro 5 et 6.

Outre la réductions en émissions de particules fines par le parc technique, d’autres avantages sont

liés à l’introduction de ce test, à savoir :

La possibilité de détecter le retrait volontaire d’un filtre à particules;

Ne plus devoir effectuer d’accélération libre sur les véhicules soumis à la mesure des

particules fines;

Le test peut être effectué de la même manière sur tous les véhicules, même ceux équipés

d’une boîte à vitesses automatique.

Norme des émissions

Parc technique des véhicules diesel immatriculés au 1.10.2018 et soumis au contrôle technique en 2020

Véhicule diesel de plus de 4 ans

Véhicule diesel de moins de 4 ans

Véhicule diesel de plus de 4 ans avec filtre à particules

Tot Euro 3 371.812 0 0

Euro 4 986.915 0 296.075

Euro 5 1.325.395 29.282 1.325.395

Euro 5a 662.640 0

Euro 5b 662.755 29.282

Euro 6 445.096 506.969 445.096

Total 3.129.218 536.251 2.066.566 Tableau 36 – Données parc technique – véhicules qui seront contrôlés en 2020.



Figure 80 – Emissions totales de particules fines en Belgique pour les véhicules diesel Euro 5 et 6 un an après l’introduction du contrôle sur les particules fines sur les véhicules Euro 5b et Euro 6.

Figure 81 – Emissions totales de particules fines en Belgique pour les véhicules diesel Euro 5 et 6 un an après l’introduction du contrôle sur les particules fines sur ces véhicules.

GOCA | Projet Filtres à particules | 2019 | | 7. Conclusion et recommandations|


7. Conclusion et recommandations

7.1. Conclusion

Lors du contrôle technique périodique des véhicules diesel, une nouvelle mesure d’émissions, qui

utilise le mètres PN, peut évaluer la qualité du filtre à particules.

Il a été possible d’aboutir à cette conclusion après avoir réalisé une étude approfondie menée

pendant 18 mois, scindée en deux phases comportant chacune ses propres questions d’enquête et

objectifs:

La phase 1 (juillet-décembre 2017) se focalisait sur la détection de filtres à particules

manquants;

La phase 2 (juillet-décembre 2018) consistait en une préparation pour l’implémentation de

solutions exploitables lors du contrôle technique périodique.

En fonction de leur âge et du kilométrage, les véhicules émettent de plus en plus de particules fines.

C’est principalement après 6 ans et/ou après avoir parcouru plus de 150.000 km, que l’on peut

constater une nette augmentation des émissions (Figure 47 et Figure 48). De plus, le consommateur

peut être confronté à différents problèmes liés à la présence d’un filtre à particules. Les coûts pour le

remplacement ou la réparation d’un filtre à particules sont souvent fort élevés. Retirer le filtre à

particules par contre coûte beaucoup moins cher, ce qui constitue par là même une des raisons

invoquées pour ne pas faire réparer le filtre à particules. Grâce à l’utilisation de mètres PN sur base

de leur capacité distinctive élevée, il est possible de détecter l’absence de filtre à particules.

Contrairement au mètre PN, l’opacimètre actuellement utilisé ne dispose pas d’une telle capacité

distinctive. Les test pratiques ne font apparaître qu’un faible pourcentage de 0,49 % (Tableau 13) de

véhicules refusés pour cause de norme d’opacité dépassée, ceci conformément à la législation belge.

Par contre, la mesure PN permettait d’atteindre un pourcentage de refus de 8,7 % pour ces véhicules,

selon un critère d’évaluation de 2,5 x 105 #/cm3. Le degré de détection d’une mesure PN est donc

considérablement supérieur à celui enregistré par le test d’opacité. Les lectures EOBD ne sont pas à

même de détecter la reprogrammation des unités électroniques, effectuée pour camoufler le retrait

du filtre à particules. Lorsque le test PN est effectué au régime moteur au ralenti lors du contrôle

technique, le test d’opacité, tel qu’imposé par la Directive européenne 2014/45/UE, s’avère superflu.

Plus de 80 % des véhicules diesel avec norme Euro 5 ou supérieure soumis au contrôle technique

font état d’émissions de particules fines fort basses, inférieures à 5 x 104 #/cm3. D’autre part, un

petit nombre de véhicules émettent beaucoup plus de particules fines. Ainsi, 5% des véhicules diesel

Euro 6 étudiés lors de l’échantillonnage présentaient des émissions de particules fines 480 fois

supérieures aux 82 % qui n’émettaient que 5 x 104 #/cm3 (Figure 77). Ces valeurs d’émission

extrêmement élevées ont également été constatées lors de la première phase, basée sur des

mesures effectuées sur des véhicules dont le filtre à particules avait été ôté (Figure 41).



L’Allemagne, les Pays-Bas et la Suisse ont entrepris les démarches nécessaires pour introduire dans le

futur une mesure PN des particules fines. Certains acteurs et chercheurs importants se sont

regroupés au sein du groupe de travail NPTI. Outre l’échange de connaissances, le groupe de travail

NPTI œuvre au développement d’une vision commune pour l’établissement d’un cahier des charges

et d’une procédure de mesure. L’objectif final étant, dans le mesure du possible, d’introduire un

nouveau contrôle technique PN uniforme.

Le cahier des charges technique se compose de deux parties. La première partie décrit les exigences

métrologiques et techniques auxquelles l’appareil de mesure doit satisfaire, la deuxième partie

expose les vérifications et tests à effectuer. La seconde partie nécessite des développement détaillés

ultérieurs. Il est cependant déjà clair qu’il convient de tenir compte de 4 types de vérifications :

Homologation (Type approval)

Vérification initiale (Initial verification)

Vérification périodique (subsequent verification)

Vérification normale (routine testing)

L’étude présente d’éventuelles pistes de travail pour ces vérifications. Elle propose également

quelques alternatives pour les vérifications périodiques (générateur de suie, générateur de sel et

véhicule avec dérivation (by-pass) sur le filtre à particules)

L’analyse des facteurs d’influence principaux de la mesure PN fait apparaître que certaines

constatations sont bel et bien importantes pour l’établissement d’une procédure de test:

Une température du moteur de 50°C, mesurée par le biais de la température du liquide de

refroidissement (voir aussi Figure 64);

Démarrer la procédure de mesure par une courte accélération (snap acceleration) pour

activer l’ouverture de la valve EGR. Une période de mesure de 45 secondes maximum

garantit une mesure en position stable et invariable de la valve EGR;

Une température de moins de 200°C des gaz d’échappement indique que le véhicule ne se

trouve pas en phase de régénération (voir aussi Figure 65 et Figure 66);

Les tests effectués au ralenti fournissent la valeur de reproductivité la plus réalisable et

satisfaisante pour évaluer le fonctionnement d’un filtre à particules ;

La procédure de mesure doit tenir compte d’un temps de réponse maximal de 15 secondes

des appareils ;

Une mesure moyenne d’une durée de 5 secondes semble suffisante.

Compte tenu des éléments présentés ci-dessus, le GOCA propose une procédure de test. Cette

procédure de test démarre lors d’une brève accélération au régime moteur au ralenti, jusqu’à par

exemple 2000 tours/minute. S’ensuit une période de stabilisation au régime au ralenti du moteur,

qui équivaut au temps de réponse maximal des appareils (15 secondes), suivie par 3 mesures de 5

secondes chacune. Les mesures n’incluent pas d’intervalles intermédiaires. A chaque reprise, une

moyenne est dégagée de chaque mesure, pour obtenir finalement une valeur moyenne des trois

moyennes analysées.



Figure 82 – Proposition de procédure de test – id. à la figure 73

Les membres NPTI n’ont pas encore abouti à un consensus quant à la procédure de mesure. Ce

travail est planifié pour le printemps 2019. Au cas où la procédure de mesure nécessiterait alors une

durée plus longue, le GOCA a prévu une alternative en introduisant le principe Fast Pass/Fast Fail

(voir Figure 74), déjà appliqué lors du test d’opacité.

Le résultat moyen final de la mesure est vérifié par rapport à un critère d’évaluation. Le GOCA

propose deux critères possibles :

Le premier critère est basé sur la proposition de TNO, à savoir 2,50 x 105 #/cm3.

Les différentes études font apparaître des corrélations entre les tests PN au ralenti et les tests

effectués pour la réception par type. La valeur limite de la réception par type de 6 x 1011 #/km

correspond, selon les graphiques, à une valeur limite de 1,00 x 105 #/cm3. A cette limite, il faudra

toutefois ajouter l’incertitude de mesure.

Le critère d’évaluation de 2,50 x 105 #/cm3 proposé par TNO y satisfait amplement. De plus, cette

valeur est acceptée au sein du groupe de travail NPTI.

Une seconde proposition et alternative consiste en un critère d’évaluation de 5 x 105 #/cm3. Cette

proposition satisfait au principe de précaution, déduit entre autres de la constatation que la natte

d’expansion d’un véhicule neuf n’était pas correctement installée (Figure 42), avec comme

conséquence qu’une partie des gaz d’échappement ne passait plus par l’élément filtrant, mais par la

natte d’expansion du filtre.



Critère d’évalaution


2,50 x 105 #/cm3 5,00 x 105 #/cm3

Refus prévus pour les véhicules Euro 5b et Euro 6 sur base de l’échantillonnage

8,7 % 7,1 %

Tableau 37 – Critères d’évalaution alternatifs et taux de refus prévus

Le test d’échantillonnage a conduit au constat que 20% des véhicules diesel équipés d’un filtre à

particules sont responsables de 80% des émissions, et qu’en revanche 80% des véhicules n’émettent

que 20% des émissions (Figure 76, Figure 77 et Figure 79). En introduisant un contrôle des particules

fines pour les véhicules diesel, qui permet de détecter les gros pollueurs afin de pouvoir remédier au

problème, il est possible de réaliser une réduction énorme des émissions chargées de particules fines

sur les véhicules diesel. La marge bénéficiaire potentielle pour le parc technique entier est de 15%

Une réduction de 17% est même possible si nous prenons en compte uniquement les véhicules diesel,

et une réduction de 98% si nous ne considérons que les véhicules équipés d’un filtre à particules.

Comme les véhicules de moins de 4 ans d’âge ne doivent pas être présentés au contrôle technique, 1

an après l’introduction de la mesure des particules fines sur les véhicules Euro 5b et 6, une réduction

potentielle de 36,23% sera réalisée sur les véhicules Euro 5 et 6. En étendant le scope à tous les

véhicules Euro 5, nous obtenons une réduction des émissions de 89,82% sur tous les véhicules Euro 5

et 6.

Outre la réduction des émissions de pârticules fines pour le parc technique des véhicules, d’autres

avantages sont liés à l’introduction de ce test, à savoir:

La possibilité de détecter un filtre à particules retiré volontairement;

Plus d’obligation d’effectuer des accélérations libres sur les véhicules pour lesquels la mesure

des particules fines est d’application (si le test des particules fines remplace le test

d’opacité) ;

Le test peut être effectué de la même façon sur tous les véhicules, également sur ceux

équipés d’une boîte de vitesses automatique.

Par contre, le prix coûtant pour les appareils de mesure et pour le calibrage annuel est plus élevé que

le prix à débourser pour le test d’opacité actuel.



7.2. Recommandations

L’étude comprend tous les éléments pour évaluer la qualité du filtre à particules des véhicules diesel

avec un test PN lors du contrôle technique périodique. Il convient cependant de parcourir encore

tout un trajet avant de pouvoir lancer dans les faits un tel contrôle technique. Un trajet

d’implémentation d’un an paraît fort ambitieux, mais éventuellement faisable sous certaines

conditions:

Seuls les appareils de mesure satisfaisant ne fût-ce qu’approximativement au cahier des

charges entrent en ligne de compte (appareils plus coûteux, pas des prototypes) ;

Le cahier des charges, la procédure de test (en ce incluse la vérification avec le groupe de

travail NPTI), ainsi que le cadre législatif, doivent être prêts au moins dans les 8 mois

précédant la date d’implémentation ;

La commande des appareils de mesure PN doit être placée au moins dans les 5 mois

précédant la date d’implémentation ;

L’homologation (Type approval) doit être effectuée par l’Institut suisse METAS, vu que les

autres acteurs ne sont pas prêts en ce moment ;

La vérification initiale (Initial verification) est effectuée par le constructeur.

Cependant, il semble que les constructeurs de véhicules aient développé des stratégies spécifiques

propres pour la régénération du filtre à particules et la fermeture/ouverture de la vanne EGR. Le

GOCA propose de mener des examens approfondis concernant ces stratégies et vérifier leur

influence sur la mesure des particules fines.

Pour compléter la mesure des particules fines, il est à conseiller d’étendre le scope actuel,

comportant les véhicules diesel, aux véhicules à essence et aux véhicules utilitaires équipés d’un

système de filtre à particules.

Les appareils sont à première vue exploitables lors du contrôle technique spécifique “Contrôle au

bord de la route”. Une attention particulière devra cependant être portée sur les conditions

d’utilisation, compte tenu des circonstances météorologiques dans lesquelles les appareils doivent

pouvoir fonctionner. De plus, on peut s’attendre à rencontrer davantage de véhicules qui se trouvent

en phase de régénération de leur filtre à particules.

GOCA | Projet Filtres à particules | 2019 | | 8. Annexes |


8. Annexes

8.1. Annexe A: Limites d’émission lors de la réception par type

Les limites d’émission lors de la réception par type (g/km) imposées par les normes successives

d’émission Euro pour les voitures particulières.

Diesel Date CO HCNM NOx HC + NOx PM

Euro 1 Juillet 1992

2,72 - - 0.97 0,14

Euro 2 Janvier 1996

1,0 - - 0,7 0,08

Euro 3 Janvier 2000

0,64 - 0,50 0,56 0,05

Euro 4 Janvier 2005

0,50 - 0,25 0,30 0,025

Euro 5a Septembre

2009 0,50 - 0,180 0.230 0,005

Euro 5b Septembre

2011 0,50 - 0,180 0,230 0,005

Euro 6 Septembre

2014 0,50 - 0,080 0,170 0,005

Essence Date CO HCNM NOx HC + NOx PM

Euro 1 Juillet 1992

2,72 - - 0,97 -

Euro 2 Janvier 1996

2,2 - - 0,5 -

Euro 3 Janvier 2000

2,3 - 0,15 - -

Euro 4 Janvier 2005

1,0 - 0,08 - -

Euro 5 Septembre

2009 1,0 0,068 0,060 - 0,005

Euro 6 Septembre

2014 1,0 0,068 0,060 - 0,005

8.2. Annexe B: Description des appareils

Voir le document distinct

8.3. Annexe C: Cahier des charges Particulate Number Counter

Voir le document distinct

GOCA | Projet Filtres à particules | 2019 | | 9. Bibliographie et littérature |


9. Bibliographie et littérature Barone, T. L., Storey, J.M.E. & Domingo, N. (2010) An Analysis of Field-Aged Diesel Particulate Filter Performance: Particle Emissions before, during, and after Regeneration, Journal of the Air & Waste Management Association, 60:8, 968-976, DOI:10.3155/1047-3289.60.8.968 Consulté le 9/12/2018 sur adresse url: https://doi.org/10.3155/1047-3289.60.8.968 Baudirektion Kanton Zürich (z.d.). RSD-Messverfahren: Beschreibung und Angaben zu Messprinzip, Messgenauigkeit, Messgrössen sowie Auswertung der Messungen. Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft. Consulté le 5/12/2016 sur adresse url http://www.awel.zh.ch/content/dam/baudirektion/awel/luft_asbest_elektrosmog/verkehr/rsd/dokumente/rsd_messverfahren.pdf Bischof O.F. (2015), Recent Developments in the Measurement of Low Particulate Emissions from Mobile Sources: A Review of Particle Number Legislations, Emiss. Control Sci. Technol. (2015) 1:203-212, DOI 10.1007/s40825-015-0016-9. Bischof O.F. (2016), Periodic Tests of the Particle Emission from Vehicles, Linkedln Post, October 28, 2016 Bishop, G. (2014). FEAT Equations for CO, HC and NO [PDF document]. Last updated Feb. 2014. Consulté le 5/03/2016 sur adresse url http://www.feat.biochem.du.edu/assets/reports/FEAT_Math_II.pdf Bishop, G., Stedman, D. (2008). A Decade of On-road Emissions Measurements. Environmental Science and Technology, April 2008. DOI: 10.1021/es702423b Borken-Kleefeld, J. (2013). Guidance note about on-road vehicle emissions Remote Sensing. ICCT, Consulté le 23/02/2016 sur adresse url http://www.theicct.org/sites/default/files/publications/RSD_Guidance_BorKlee.pdf Borken-Kleefeld, J. & Chen, Y. (2015). New emission deterioration rates for gasoline cars – Results from long-term measurements. Atmospheric Environment 101 (2015) p58-p64; Bundesamt für Umwelt BAFU. (2016). Luftreinhaltung auf Baustellen; Richtlinie über betriebliche und technische Massnahmen zur Begrenzung der Luftschadstoff-Emissionen von Baustellen (Baurichtlinie Luft). Ergänzte Ausgabe, Februar 2016; Erstausgabe 2009. Bern, 2016. Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur. (2017). Verkehrsblatt – amtsblatt des Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur der Bundesrepublik Deutschland, 19/2017, 71. Jahrgang 2017, Heft 19 (833-868). Bonn 15 Oktober 2017, p852-p858. Bussink, H. (2014). Onderzoek beoordeling roetfilters. Eindrapportage. RDW, VT APK, H Bussink. 1/03/2014. Carslaw, D., Beevers, S., Tate, J., Westmoreland, E. & Williams, M. (2011a). Recent evidence concerning higher NOx emissions from passenger cars and light duty vehicles. Atmospheric Environment 45 (2011) p.7053-p.7063. doi:10.1016/j.atmosenv.2011.09.063

https://doi.org/10.3155/1047-3289.60.8.968

http://www.feat.biochem.du.edu/assets/reports/FEAT_Math_II.pdf

http://www.theicct.org/sites/default/files/publications/RSD_Guidance_BorKlee.pdf



Carslaw, D.C., Beevers, S.D. Westmoreland, E. Williams, M.L. Tate, J.E., Murrells, T., Stedman, J. Li, Y., Grice, S., Kent, A. and I. Tsagatakis (2011b). Trends in NOx and NO2 emissions and ambient measurements in the UK. Version: July 2011. Consulté le 12/12/2016 sur adresse url https://uk-air.defra.gov.uk/assets/documents/reports/cat05/1108251149_110718_AQ0724_Final_report.pdf Carslaw, D. & Rhys-Tyler, G. (2013). Remote Sensing of NO2 exhaust emissions from road vehicles – a report to the city of London Corporation and London Borough of Ealing. Consulté le 12/12/2013 sur adresse url https://uk-air.defra.gov.uk/assets/documents/reports/cat05/1307161149_130715_DefraRemoteSensingReport_Final.pdf Carslaw, Williams, Tate & Beevers. (2013). The importance of high vehicle power for passenger car emissions. Atmospheric Environment, 68, 8-16. Chen, Y. & Borken-Kleefeld, J. (2014). Real-driving emissions from cars and light commercial vehicles e Results from 13 years Remote Sensing at Zurich/CH. Atmospheric Environment 88 (2014) p157–p164. Chen, Y. & Borken-Kleefeld, J. (2016). NOx Emissions from Diesel Passenger Cars Worsen with Age EnvSciTech 50(7):3327-3332 · April 2016 CITA (2011), TEDDIE (TEst (D) DIEsel) Project : A new roadworthiness emission test for diesel vehicles involving NO, NO2 and PM measurements, CITA, 2011; CITA (2015), CITA SET Project – Sustainable Emissions Testing, CITA, 2015; Commission Européenne (2017). Règlement délégué (UE) 2017/654 de la Commission du 19 décembre 2016 complétant le règlement (UE) 2016/1628 du Parlement européen et du Conseil en ce qui concerne les prescriptions techniques et générales relatives aux limites d'émissions et à la réception par type pour les moteurs à combustion interne destinés aux engins mobiles non routiers Das Eidgenössische Justiz- und Polizeidepartement (EJPD). (2015). Verordnung des EJPD über Abgasmessmittel für Verbrennungsmotoren1 (VAMV). SR 941.242. Consulté le 3/10/2018 sur adresse url https://www.admin.ch/opc/de/classified-compilation/20051389/201501010000/941.242.pdf De Goede M.P.& Andriessen L.C.C. (2015), Emissiemetingen aan dieselvoertuigen met Diesel Particulate Filters, uitgevoerd met een tweede generatie roetmeter, Rapport 15123001 30 december 2015 De Mesel, T. (2016). Diesel en roetfilter, Stand van zaken. Info Garage Juni 2016. Dec, J.E., A Conceptual Model of DI Diesel Combustion Based on Laser Sheet Imaging, SAE Paper 970873, 1997. Consulté le 23/12/2018 sur adresse url https://pdfs.semanticscholar.org/6d67/dbc504fa8cd8a55a75a0ee07e0014dda39e5.pdf Den Hoed, E. (2016). Roetfilter weg, hoe ontdek te dat. Auto en Motor Techniek [AMT], 19 Februari 2016, pp62-pp63

Der Schweizerische Bundesrat. (2018). Luftreinhalte-Verordnung (LRV) vom 16. Dezember 1985 (Stand am 1. Juni 2018). SR 814.318.142.1. Consulté le 31/12/2018 sur adresse url http://www.gesetze.ch/inh/inhsub814.318.142.1.htm

https://www.admin.ch/opc/de/classified-compilation/20051389/201501010000/941.242.pdf

https://www.admin.ch/opc/de/classified-compilation/20051389/201501010000/941.242.pdf

http://www.gesetze.ch/inh/inhsub814.318.142.1.htm



Diesel Exhaust Particle Size [website]. (z.j.). Consulté le 3/10/2018 sur adresse url

https://www.dieselnet.com/tech/dpm_size.php.

EPA (2015), California Notify Volkswagen of Clean Air Act Violations -Carmaker allegedly used software that circumvents emissions testing for certain air pollutants, EPA, 18/09/2015, Consulté le 28.09.2015 sur adresse url http://yosemite.epa.gov/opa/admpress.nsf/bd4379a92ceceeac8525735900400c27/dfc8e33b5ab162b985257ec40057813b!OpenDocument European Environment Agency. (2015). Air quality in Europe — 2015 report. EEA report No 5/2015, Luxembourg, ISBN 978-92-9213-702-1, ISSN 1977-8449, doi:10.2800/62459. European Environment Agency. (2016). Explaining road transport emissions - A non-technical guide. EEA, Copenhagen, 27/01/2016. ISBN: 978-92-9213-723-6. European Environment Agency. (2017). Air quality in Europe — 2017 report. EEA report No 13/2017, Luxembourg, ISBN 978-92-9213-921-6, ISSN 1977-8449, doi:10.2800/850018. European Parliament (2011), European Parliament resolution of 27 September 2011 on European road safety 2011-2020 (2010/2235(INI)), P7_TA(2011)0408, [Website]. (z.j.). Geraadpleegd in het Nederlands op 16.09.2015 sur adresse url http://www.europarl.europa.eu/sides/getDoc.do?pubRef=-//EP//NONSGML+TA+P7-TA-2011-0408+0+DOC+PDF+V0//NL European Union (2014), DIRECTIVE 2014/45/EU OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 3 April 2014 on periodic roadworthiness tests for motor vehicles and their trailers and repealing Directive 2009/40/EC, Official Journal of the European Union OJ L 127, 29.4.2014; Europese Commissie (2018), Gedelegeerde Verordening (EU) 2018/989 van de commissie van 18 mei 2018 tot wijziging en rectificatie van Gedelegeerde Verordening (EU) 2017/654 tot aanvulling van Verordening (EU) 2016/1628 van het Europees Parlement en de Raad wat betreft de technische en algemene voorschriften betreffende de emissiegrenswaarden en de typegoedkeuring voor interne verbrandingsmotoren voor niet voor de weg bestemde mobiele machines. Consulté le 22/01/2019 sur adresse url https://eur-lex.europa.eu/legal-content/NL/TXT/PDF/?uri=CELEX:32018R0989&from=NL Europese Unie (2008), richtlijn 2008/50/EG van het Europees Parlement en de Raad van 20 mei 2008 betreffende de luchtkwaliteit en schonere lucht voor Europa, Publicatieblad van de Europese Unie, PB L 152 van 11.6.2008, blz. 1–44 Federale overheidsdienst mobiliteit en vervoer (2009). Ministeriële omzendbrief van 20 februari 2009 over de typegoedkeuringseisen voor deeltjesverminderingssystemen en hun plaatsing op dieselmotoren van voertuigen behorend tot de categoriën M1 en N1, die niet met een dergelijk systeem zijn uitgerust. Belgisch staatsblad, 20 maart 2009 Numac200914045. Gertsbakh, I. (2003), Measurement Theory for Engineers. Springer Verlag, Berlin/Heidelberg/New York, Consulté le 11/01/2019 sur adresse url https://www.researchgate.net/publication/270888378_Measurement_Theory_for_Engineers

https://www.dieselnet.com/tech/dpm_size.php

http://yosemite.epa.gov/opa/admpress.nsf/bd4379a92ceceeac8525735900400c27/dfc8e33b5ab162b985257ec40057813b!OpenDocument

http://yosemite.epa.gov/opa/admpress.nsf/bd4379a92ceceeac8525735900400c27/dfc8e33b5ab162b985257ec40057813b!OpenDocument

http://www.europarl.europa.eu/sides/getDoc.do?pubRef=-//EP//NONSGML+TA+P7-TA-2011-0408+0+DOC+PDF+V0//NL

http://www.europarl.europa.eu/sides/getDoc.do?pubRef=-//EP//NONSGML+TA+P7-TA-2011-0408+0+DOC+PDF+V0//NL



Giannadaki D., Lelieveld J. & Pozzer A. (2017). The Impact of Fine Particulate Outdoor Air Pollution to Premature Mortality. DOI: 10.1007/978-3-319-35095-0_146. Consulté le 22/11/2018 sur adresse url https://www.researchgate.net/publication/308005853_The_Impact_of_Fine_Particulate_Outdoor_Air_Pollution_to_Premature_Mortality

Giechaskiel B., Munoz-Bueno R., Rubino L., Manfredi U., Dilara P., De Santi G.& Andersson J. (2007).

Particle Measurement Programme (PMP):Particle Size and Number Emissions Before, During and

After Regeneration Events of a Euro 4 DPF Equipped Light-Duty Diesel Vehicle. European Commission

- DG JRC, IES, Transport and Air Quality Unit en Ricardo Consulting Engineers, SAE 2007-01-1944, DOI:

10.4271/2007-01-1944

Giechaskiel B., Maricq M., Nziachistos L., Dardiotis C., Wang X., Axmann H., Bergmann A.& Schindler W. (2014), Review of motor vehicle particulate emissions sampling and measurement: From smoke and filter mass to particle., Journal of Aerosol Science 67 (2014) 48-86 Giechaskiel B., Lahde T., Suarez-Bertoa R., Clairotte M., Grigoratos T., Zardini A., Perujo A. & Martini G. (2018). Particle number measurements in the European legislation and future JRC activities. Combustion Engines. 2018, 174(3), 3-16. DOI: 10.19206/CE-2018-301 Gloor, B. (2018). Survey about functional efficiency of DPF during PTI in Zürich. Kanton Zürich, Baudirection AWEL Abteilung Luft, 22 ETH-NPC 2018. Consulté le 1/10/2018 sur adresse url https://vert-dpf.eu/j3/images/pdf/VERT_FORUM_2018/day1/06-Gloor---VERT-Forum-2018.pdf

Götsch, M. & Alt, G-M. (2015). Bericht und Auswertung RSD Messungen 2015. Kanton Zürich, Baudirektion, Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft, december 11, 2015. Consulté le 1/10/2018 sur adresse url http://www.awel.zh.ch/content/dam/baudirektion/awel/luft_asbest_elektrosmog/verkehr/rsd/dokumente/RSD_Bericht_2015.pdf Heywood, J. (1988). Internal Combustion Engines Fundamentals. McGraw-Hill, New-York, 1988. Hussain, J., Palaniradja, K., Algumurthi, N. & Manimaran R.(2012). Diesel engine emissions and after treatment techniques – a review. Jers, Vol. III, Issue II, April-June, 2012/p34-p44 ISO. (2015). ISO 27891:2015(en) - Aerosol particle number concentration — Calibration of condensation particle counters. Jiménez, J. (1999a). Understanding and Quantifying Motor Vehicle Emissions with Vehicle Specific Power and TILDAS Remote Sensing. Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Mechanical Engineering, Massachusetts, 1999. Consulté le 1/10/2018 sur adresse url http://hdl.handle.net/1721.1/44505 Jiménez, J., McClintock, P., McRae, G.J., Nelson, D., & Zahniser M. (1999b). Vehicle Specific Power: A Useful Parameter for Remote Sensing and Emission Studies [PowerPoint slides in PDF document]. 9th CRC On-Road Vehicle Emissions Workshop, San Diego, April 21st 1999. Consulté le 10/03/2016 sur adresse url http://cires1.colorado.edu/~jjose/Papers/Jimenez_VSP_9thCRC_99_final.pdf

https://www.researchgate.net/publication/308005853_The_Impact_of_Fine_Particulate_Outdoor_Air_Pollution_to_Premature_Mortality

https://www.researchgate.net/publication/308005853_The_Impact_of_Fine_Particulate_Outdoor_Air_Pollution_to_Premature_Mortality

https://vert-dpf.eu/j3/images/pdf/VERT_FORUM_2018/day1/06-Gloor---VERT-Forum-2018.pdf

http://hdl.handle.net/1721.1/44505

http://cires1.colorado.edu/~jjose/Papers/Jimenez_VSP_9thCRC_99_final.pdf



Jordan-Gerkens, A, Auderset, K, Andres, H, Spiegel, J, Hogström, R, Riccobono, F, Nowak, A, Hildebrandt, M, Kuntze, A, Boese, A & Ebert V. (2014). Evaluation of measuring methods for particle emissions from modern diesel vehicles in periodic emissions control – Studies and Results. PTB, 2014 Consulté le 08/09/2017 van https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/fachabteilungen/abteilung_3/3.2_analytische_messtechnik_und_druck/3.23/Poster_Jordan-Gerkens_ETH2014.pdf JRC. (2008). Calibration of PMP Condensation Particle Number Counters Effect of material on linearity and counting efficiency. Consulté le 3/10/2018 sur adresse url http://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/bitstream/JRC46963/reqno_jrc46963_pnc_calibration%5B1%5D.pdf Kadijk, G. (2015). Roadworthiness Test Investigations of Diesel Particulate Filters. TNO, TNO 2013 R10160v3, Juni 2015. Kadijk, G. (2016). Investigations of a diesel particulate filter roadworthiness test. [PowerPoint slides in PDF document]. The Dutch Ministry of infrastructure and the environment. PTI workshop Zagreb, 18 Maart 2016. Kadijk, G, Elstgeest, M., Ligterink, N.E., & van der Mark, P.J. (2017). Investigations into a Periodic Technical Inspection (PTI) test method to check for presence and proper functioning of Diesel Particulate Filters in light-duty diesel vehicles. – part 2, TNO, TNO 2017 R10530, 1 mei 2017. Kadijk G.& Mayer A. (2017), White paper: NPTI – the New Periodic Technical Inspection emission test procedure for vehicles with emission control systems., Zürich ETH Conference June 20st 2017 Kadijk, G., & Spreen, J. (2015). Roadworthiness Test Investigations of Diesel Particulate Filters on vehicles. TNO, TNO 2015 R10307v2, Juni 2015. Kadijk, G., & Spreen, J. (2016) TNO 2016 02_2016-06-28_TNO_TSI Seminar 2016_5_2 [PowerPoint slides in PDF document]. TSI Seminar, Juni 2016.

Kittelson, D.B., W.F. Watts & J. Johnson. (2002). “Diesel Aerosol Sampling Methodology - CRC E-43:

Final Report”, University of Minnesota, Report for the Coordinating Research Council, 19 August

2002. Consulté le 21/09/2018 sur adresse url http://www.crcao.com/reports/recentstudies00-02/E-

43%20Final%20Report.pdf

McCormick, R., Graboski, M., Alleman, T., & Alvarez J. (2003). Quantifying the Emission Benefits of Opacity Testing and Repair of Heavy-Duty Diesel Vehicles. Energy and Environmental Analysis, Inc., Arlington, VA 22209. Environmental science and technology, February 2003, doi: 10.1021/es0256919 Norris, J O W. (2005). Low Emission Diesel Research CP17/18/770: Phase 3 – Report. Report AEAT/ENV/R/1873/Issue 1. AEA Technology – Environment, Didcot, UK. Consulté le 21/09/2018 sur adresse url http://www.transportoffice.gov.uk/crt/repository/Low%20Emission%20Diesel%20Research.pdf Pauwels L. & Vanoverschelde Y (2017) Keuring merkt grootschalige roetfilterfraude niet op., 3/7/2017, VRT. Consulté le 20/09/2018 sur adresse url http://deredactie.be/cm/vrtnieuws/binnenland/1.3014602

https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/fachabteilungen/abteilung_3/3.2_analytische_messtechnik_und_druck/3.23/Poster_Jordan-Gerkens_ETH2014.pdf

https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/fachabteilungen/abteilung_3/3.2_analytische_messtechnik_und_druck/3.23/Poster_Jordan-Gerkens_ETH2014.pdf

http://www.crcao.com/reports/recentstudies00-02/E-43%20Final%20Report.pdf

http://www.crcao.com/reports/recentstudies00-02/E-43%20Final%20Report.pdf

http://www.transportoffice.gov.uk/crt/repository/Low%20Emission%20Diesel%20Research.pdf

http://deredactie.be/cm/vrtnieuws/binnenland/1.3014602



Poppe, G. & van Lee, A. (2016). RDW HAN Roetmeettestdag 29-01-2016 – meetresultaten. [PowerPoint slides in PDF document]. HAN Automotive - RDW. Reşitoğlu I. A., Altinişik K. & Keskin A.(2015). The pollutant emissions from diesel-engine vehicles and exhaust aftertreatment systems. DOI: 10.1007/s10098-014-07939. Consulté le 23/09/2018 sur adresse url https://www.researchgate.net/publication/293794340_The_pollutant_emissions_from_diesel_engine_vehicles_and_exhaust_aftertreatment_systems Sands, J. (2015). Introduction to Monitoring and Enforcement of Light-Duty and Heavy-Duty Vehicle Exhaust Emissions with Remote Sensing Services. [PowerPoint slides in PDF document]. CITA Conference Dubai U.A.E., 2015, Opus Inspection. Consulté le 4/08/2016 sur adresse url http://citainsp.org/wp-content/uploads/2016/01/5.-Workshop-B1-Final-Presentation.pdf Sira Ltd. (2003a). Remote Measurement of Vehicle Emissions at Low Cost. Final Technical Report. REVEAL, project funded by the European Community under the ‘Competitive and Sustainable Growth’ Programme (1998-2002), Growth-1999-10657 Sira Ltd. (2003b). Remote Measurement of Vehicle Emissions at Low Cost. Recommendations for use in Europe of Remote Sensing Devices (RSDs) for measurement of motor exhaust emissions. REVEAL, project funded by the European Community under the ‘Competitive and Sustainable Growth’ Programme (1998-2002), Growth-1999-10657

Sjödin, A., & Jerksjö, M. (2008). Evaluation of European road transport emission models against on-road emission data as measured by optical Remote Sensing. Swedish Environmental Research Institute, Göteborg, Sweden. 17th International Conference ’Transport and Air Pollution’ 2008, Graz. Consulté le 12/12/2016 sur adresse url http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.519.7085&rep=rep1&type=pdf Staatscourant (2017). Technische informatie over de publicatie Regeling van de Minister van Infrastructuur en Milieu, van 11 mei 2017, nr. IENM/BSK-2017/117058 tot wijziging van de Regeling erkenning en keuringsbevoegdheid APK en de Regeling voertuigen ter implementatie van richtlijn 2014/45/EU, stcrt-2017-27126, 12 mei 2017. Consulté le 20/09/2018 sur adresse url https://zoek.officielebekendmakingen.nl/stcrt-2017-27126.html Stedman, D. & Bishop, G. (1996). Measuring the Emissions of Passing Cars. Acc. Chem. Res., 29:489-495, 1996. Consulté le 10/08/2016 sur adresse url http://www.feat.biochem.du.edu/assets/publications/Passing%20Cars_acr_29_1996.pdf Suarez-Bertoa, R. (2018). Validation of PN-measurements for low idle PTI-measurements part II. Sustainable Transport Unit, Energy Transport & Climate, June 8th 2018, The Hague, Netherlands. Suarez-bertoa, R., Lahde, T.& Giechaskiel, B. (2018). Verification of NPTI instruments for diesel and petrol vehicles – first results. ETH conference, June 21st 2018, Zurich, Switzerland Tandon, P., Heibel, A., Whitmore, J., Kekre, N. & Chithapragada, K. (2010). Measurement and prediction of filtration efficiency evolution of soot loaded diesel particulate filters. Chemical Engineering Science 65(16). April 2010. DOI: 10.1016/j.ces.2010.05.020 TNO. (2016a). Investgation into a Periodic Technical inspection test method of check for presence and proper functioning of Diesel Particulate Filters in light-duty diesel vehicles. TNO, TNO 2016 R10735, Juni 2016.

http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.519.7085&rep=rep1&type=pdf

https://zoek.officielebekendmakingen.nl/stcrt-2017-27126.html

http://dx.doi.org/10.1016/j.ces.2010.05.020



TNO. (2016b). Roetfilters voor auto’s: werking, onderhoud, reparatie en controle. TNO, TNO 2016 R10736, Juni 2016. United States Environmental Protection Agency. (1998). Clean Screening in Inspection and Maintenance Programs. EPA420-F-98-023, mei 1998. UTAC OTC (2013), RAPPORT N° OTC/2013/014, Étude sur la relation entre les anomalies de témoin OBD et les mesures pollution non-conformes relevées lors des contrôles techniques des véhicules légers, December 2013, Consulté le 8/01/2019 sur adresse url http://www.utac-otc.com/vehicule_leger/Pages/base-documentaire.aspx?Category=5d93d967-1ecf-4871-9750-0e825405be1b&SCategory=2 van Veldhoven-van der Meer, S. (2018). Brief van de Staatssecretaris van infrastructuur en waterstaat aan de Voorzitter van de Tweede Kamer der Staten-Generaal, Den Haag, 12 juli 2018. Retrieved on 19/10/2018 from https://www.tweedekamer.nl/kamerstukken/brieven_regering/detail?id=2018Z14025&did=2018D39533 VdTÜV and DEKRA. (2010). Emission Check 2010 Teil 2 – Diesel. VdTÜV and DEKRA. (2013). Projectgemeinschaft Emission Check 2020 Teilprojekt 1 – Auswirkung von Fehlern und Verschleiss an modernen Otto- und Dieselfahrzeugen mit Direkteinspritzung auf das Abgasverhalten.

Volkswagen Light Duty Diesel Vehicle Violations for Model Years 2009-2016 [Website]. (z.j.). Consulté

le 2 oktober 2018 sur adresse url https://www.epa.gov/vw

What Is a Diesel Oxidation Catalyst? [website]. (z.j.). Consulté le 3/10/2018 sur adresse url

https://www.nettinc.com/information/emissions-faq/what-is-a-diesel-oxidation-catalyst

WHO. (2018). Burden of disease from ambient air pollution for 2016, v2 April 2018. Consulté le 21/11/2018 sur adresse url http://www.who.int/airpollution/data/AAP_BoD_results_May2018_final.pdf

Yamada H.& Suzuki, H. (2015). Emissions from HD Truck with damaged DPF and ist Detection at PTI.

19th ETH Conference on Combustion Generated Nanoparticles, June 28th - July 1st, 2015, ETH

Zentrum, Zürich, Switzerland. Consulté le 21/09/2018 sur adresse url

http://www.nanoparticles.ch/archive/2015_Yamada_PR.pdf

http://www.utac-otc.com/vehicule_leger/Pages/base-documentaire.aspx?Category=5d93d967-1ecf-4871-9750-0e825405be1b&SCategory=2



https://www.tweedekamer.nl/kamerstukken/brieven_regering/detail?id=2018Z14025&did=2018D39533

https://www.tweedekamer.nl/kamerstukken/brieven_regering/detail?id=2018Z14025&did=2018D39533

https://www.epa.gov/vw

https://www.nettinc.com/information/emissions-faq/what-is-a-diesel-oxidation-catalyst

http://www.nanoparticles.ch/archive/2015_Yamada_PR.pdf

GOCA | Het roetfilterproject | 2019 | | 10. Lijst met afkortingen |


10. Liste d’abréviations APK Algemene Periodieke Keuring (Nederland)

BC Black Carbon

CALID Calibration identifier (numéro de version software)

CPC Condensation Particle Counter CITA International Motor Vehicle Inspection Committee (http://citainsp.org/) CO Monoxyde de carbone

CO2 Dioxyde de carbone

CRT Continuously Regenerating Technology

CVN Calibration verification number (checksum du software)

DC Diffusion charging

DOC Catalyseur d’oxydation diesel (Diesel oxidation catalyst)

DPF Filtre à particules (Diesel particulate filter)

DTC Diagnostic trouble code

ECU Electronic Control Unit EGR Exhaust gas recirculation

EOBD European on-board diagnostics

EPA Environmental Protection Agency EU European Union Euro 1, 2, 3, … Emission standards for passenger cars Euro I, II, III, … Emission standards for large goods vehicles HC Hydrocarbures (Hydrocarbons)

H2O Eau ISO International Organization for Standardization

k Coefficient d’absorption LNT Lean NOx trap MIL Malfunction indicator lamp

nm Nanomètre (10−9 m)

μm Micromètre (10-6 m)

NO Monoxyde d’azote

NO2 Dioxyde d’azote

NOX Oxydes d’azote (NO + NO2)

O2 Oxygène

O3 Ozone

OBD On-board diagnose

OHMS On-road Heavy-duty Emissions Measurement System OIML L’Organisation internationale de métrologie légale or The International Organization

of Legal Metrology

PEMS Portable Emission measurement system

PM Particulate Matter, terme anglais pour particule fine (particules d’une grandeur maximale de 10 micromètres (10 x 10-6 m)

PM10 Particule fine, particules d’une taille maximale de 10 micromètres PM2.5 Particule fine, particules d’une taille maximale de 2,5 micromètres

PN Particulate Numbers

P0 code Deux premières indications d’un code d’erreur de diagnostic EOBD qui mentionne les codes de diagnostic standard

http://citainsp.org/

GOCA | Het roetfilterproject | 2019 | | 10. Lijst met afkortingen |


PTI Periodic technical inspection

RC Readiness code

RDE Real Driving Emissions

RDW Rijksdienst voor het Wegverkeer (Pays-Bas)

rpm Revolutions per minute (tours par minute)

RSD Remote Sensing Device

SAE Society of Automotive Engineers

SCR Selective catalytic reduction

SOX Sulfates

WLTC World-Harmonized Light-duty Vehicle Test Cycle λ Oxygen/Combustibles balance ( Lambda )

GOCA | Het roetfilterproject | 2019 | | 11. List des figures |


11. Liste des figures Figure 1 - Emissions moteur diesel (figure réalisée selon Reşitoğlu, Altinişik & Keskin, 2015) ................................................ 18 Figure 2 – Développement de la flamme de combustion combinée, en degrés d’angle de vilebrequin, après le début de

l’injection (ASI). (Dec, J.E., 1997) ........................................................................................................................... 19 Figure 3 - Diesel Aerosol size distribution. Dp = diamètre de la particule, Ctotal = concentration totale (Kittelson, Watts &

Johnson, 2002)....................................................................................................................................................... 20 Figure 4 – Nombre de décès suite à la pollution atmosphérique en 2016, par région (WHO - Burden of disease from ambient

air pollution for 2016, v2 April 2018) ..................................................................................................................... 21 Figure 5 – Valeurs limites pour PM2,5.ein µg/m3 (EEA, 2017) ................................................................................................... 22 Figure 6 – Pourcentage des habitants exposés à des valeurs situées au-dessus des limites européennes et du WHO guidline

(EEA, 2017) ............................................................................................................................................................ 22 Figure 7 – Evolution des émissions PM en termes d’Emissions standard européennes (Source site web ACEA) .................... 23 Figure 8 - Elément de filtre à particules fermé (photo reprise avec l’aimable autorisation d’AECC) ....................................... 23 Figure 9 - Fonctionnement d’un filtre à particules fermé (photo reprise avec l’aimable autorisation d’AECC) ....................... 23 Figure 10 – Emissions PN emissies avant, après et pendant une régénération (Giechaskiel et al., 2007) ............................... 26 Figure 11– Emissions PN emissies avant, après et pendant une régénération (Barone , Storey & Domingo, 2010) ............... 26 Figure 12 – Emissions PN emissies avant, après et pendant une régénération (Tandon et al., 2010) ..................................... 27 Figure 13 – Emissions NOX après réparation d’un problème PM, comparées aux émissions NOX standard. (dans McCormick

et al., 2003). ........................................................................................................................................................... 32 Figure 14 – Comparaison entre le test d’opacité et le test EOBD (Figure provenant de UTAC OTC, 2013) ............................. 35 Figure 15– Comparaison entre le test d’analyse 4gaz et l’EOBD. (Figure provenant de l’UTAC OTC, 2013) ............................ 36 Figure 16– Effet d’un filtre à particules endommagé sur les mesures PM et PN (Figure extraite de Yamada & Suzuki, 2015) 45 Figure 17– La corrélation testeur PN et le testeur PMP-PN lors d’un test NEDC est excellente (Figure extraite de Kadijk et al.,

2017) ...................................................................................................................................................................... 46 Figure 18 – L’application de la recirculation des gaz d’échappement (EGR) produits des effets considérables sur les

émissions PN (Figure extraite de Kadijk et al., 2017) ............................................................................................. 47 Figure 19 – Emissions PN au ralenti et tests d’émissions NEDC de trois véhicules différents avec filtre à particules

(défectueux) ou dérivation variable (Figure extraite de Kadijk et al., 2017).......................................................... 47 Figure 20 – Emissions PN au ralenti et tests d’émissions emissies NEDC de trois véhicules différents avec filtre à particules

(défectueux) ou dérivation variable, et proposition de limite de 250.000 #/cm3pour le test d’émissions du contrôle technique automobile.(Figure extraite de Kadijk et al., 2017) ................................................................ 48

Figure 21 – Facteur d’émission [#/km] WLTC versus concentrations d’échappement brutes [#/cm3] mesurés au ralenti (Figure extraite de Suarez-bertoa, R., Lahde, T.& Giechaskiel, B., 2018). .............................................................. 49

Figure 22 – Facteur d’émission [#/km] NEDC ou WLTC versus concentrations d’échappement brutes [#/cm3] mesurés au ralenti (Figure extraite de Suarez-bertoa, R., Lahde, T.& Giechaskiel, B., 2018). .................................................. 50

Figure 23 – Principes de mesure du CPC et des compteurs de particules DC [Figure de Testo] .............................................. 52 Figure 24 – Caméra thermique TESTO...................................................................................................................................... 58 Figure 25 – Pompe à particules TESTO ..................................................................................................................................... 58 Figure 26 – Appareils installés de gauche à droite: MAHA MET 6.3, AVL SMOK 2000 (au-dessus), TEN EDA (en-dessous),

Crypton DX-260, Capelec CAP 3030 et Testo Pepa ................................................................................................ 58 Figure 27 – Echappement adapté, filtre ôté ............................................................................................................................. 60 Figure 28 – Filtre à particules caché sous/derrière le moteur .................................................................................................. 60 Figure 29 – Plaque de recouvrement ....................................................................................................................................... 60 Figure 30 – Elément de filtrage du filtre percé ......................................................................................................................... 60 Figure 31 – Frapper sur le filtre à particules ............................................................................................................................. 61 Figure 32 – Boîtiers de filtre remplis de matériux factices ....................................................................................................... 61 Figure 33 – Images caméra thermique partie 1 ....................................................................................................................... 62 Figure 34 – Images caméra thermique partie 2 ....................................................................................................................... 62 Figure 35 – Résultats obtenus par la pompe à particules sur les véhicules dont le filtre à particules avait été retiré ............. 63 Figure 36 – Mesures de l’opacité à l’aide de la première génération d’opacimètres sur des véhicules avec et sans filtre à

particules (DPF) ..................................................................................................................................................... 64 Figure 37 – Résultats des mesures opacité versus valeurs du plaquette ................................................................................. 65 Figure 38 – Mesures d’opacité avec la seconde génération d’opacimètres sur des véhicules avec et sans filtres à particules

(DPF) ...................................................................................................................................................................... 66 Figure 39 – Mesures PM de véhicules avec et sans filtre à particules (DPF) ............................................................................ 66 Figure 40 – Testo PEPA ............................................................................................................................................................. 67 Figure 41 – Mesures PN de véhicules avec et sans filtre à particules....................................................................................... 68 Figure 42 – Filtre à particules découpé, la natte d’expansion présente des fuites de suie ...................................................... 69 Figure 43 – Areasense NanoTracer........................................................................................................................................... 75 Figure 44 – Sonde NCEM .......................................................................................................................................................... 75

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Figure 45‒ Intérieur d’un æthalomètre à bande filtrante ........................................................................................................ 76 Figure 46 – Répartition de l’échantillon en fonction de la norme européenne d’émission Euro ............................................. 78 Figure 47 – Histogramme et pourcentage de rejet selon les critères de rejet 2,50 E+05 #/cm3 et 5,00 E+05 #/cm3 en fonction

de l’âge des véhicules ............................................................................................................................................ 79 Figure 48 – Histogramme et pourcentage de rejet selon les critères de rejet 2,50 E+05 #/cm3 et 5,00 E+05 #/cm3 en fonction

du kilométrage des véhicules ................................................................................................................................ 79 Figure 49 – Histogramme et pourcentage de rejet selon le critère de rejet 2,50 E+05 #/cm3 en fonction du kilométrage et de

l’âge des véhicules ................................................................................................................................................. 80 Figure 50 ‒ Particules de noir de carbone dans le Partector (Naneos) .................................................................................... 82 Figure 51 – Comparaison entre le TSI NPET et le NANEOS Partector avec indication de l’erreur de mesure maximale

admissible .............................................................................................................................................................. 86 Figure 52 – Comparaison entre le TESTO NanoMet3 et le Sensors APA .................................................................................. 86 Figure 53 – Comparaison entre le PEGASOR Mi3 et le TSI PTI V1 ............................................................................................ 86 Figure 54 – Comparaison entre le PEGASOR Mi3 et le TSI PTI V2 ............................................................................................ 87 Figure 55 – Comparaison entre le TSI NPET et le SENSORS APA .............................................................................................. 87 Figure 56 – Comparaison entre le TSI NPET et le TESTO NanoMet3 ........................................................................................ 87 Figure 57 – Comparaison entre le TSI NPET et l’AVL DiTest ..................................................................................................... 88 Figure 58 – Représentation schématique unité de vérification ............................................................................................... 98 Figure 59 – Two way flow splitters de Brechtle (https://www.brechtel.com/brechtel_wp/wp-

content/uploads/2014/10/Brechtel_Model_1100_1105_Flow_Splitters_Brochure.pdf) ................................... 100 Figure 60 – The TSI-Diffusion Dryer 3062-NC (non-Cobalt); ................................................................................................... 101 Figure 61 – Configuration unité de verification avec générateur de sel................................................................................. 105 Figure 62 – Epreuve de concept dérivation DPF réglable (connexion devant le filtre à particules) ....................................... 106 Figure 63 – Epreuve de concept dérivation DPF réglable (connexion après le filtre à particules) ......................................... 106 Figure 64 – Les émissions PN diminuent en fonction de la hausse de la température du moteur et de la ligne d’échappement

en sortie. .............................................................................................................................................................. 110 Figure 65 – Mesure PN lors de la régénération du filtre à particules (Seat Leon). ................................................................. 114 Figure 66 – Mesure PN lors de la régénération du filtre à particules (Ford Transit). ............................................................. 115 Figure 67 – Uitlaatgasafzuiging aan de uitlaat ........................................................................................................................ 117 Figure 68 – Illustration des systèmes de réponse extraite du règlement délégué (UE) 2017/654 de la Commission

(Commission européenne, 2017) ........................................................................................................................ 119 Figure 69 – Mesure pour déterminer la durée d’une mesure stable avec un filtre à particules fonctionnant bien .............. 121 Figure 70 – Mesure pour déterminer la durée d’une mesure stable avec un filtre à particules fonctionnant mal ................ 122 Figure 71 – Mesure de répétabilité avec appareil CPC ........................................................................................................... 124 Figure 72 – Mesure de répétabilité avec appareil DC ............................................................................................................ 125 Figure 73 – Proposition procédure de test ............................................................................................................................. 127 Figure 74 – Proposition de procédure de test avec Fast Pass / Fast Fail ................................................................................ 128 Figure 75 – Pourcentage de refus escompté en fonction de l’échantillonnage des véhicules euro 5 et euro 6 .................... 130 Figure 76 – Pourcentage de refus escompté en fonction de l’échantillonnage des véhicules euro 5 et euro 6 .................... 130 Figure 77 – Pourcentage de refus escompté en fonction de l’échantillonnage des véhicules euro 5 et euro 6 .................... 132 Figure 78 – Proportion de fast pass / fast fail pour un limite de refus de 5x105 #/cm3 .......................................................... 134 Figure 79 – Emissions de particules fines totales en Belgique par les véhicules Euro 5 et Euro 6 et la part représentée, en

fonction des classes d’émissions pour les deux. .................................................................................................. 138 Figure 80 – Emissions totales de particules fines en Belgique pour les véhicules diesel Euro 5 et 6 un an après l’introduction

du contrôle sur les particules fines sur les véhicules Euro 5b et Euro 6. ............................................................. 140 Figure 81 – Emissions totales de particules fines en Belgique pour les véhicules diesel Euro 5 et 6 un an après l’introduction

du contrôle sur les particules fines sur ces véhicules. ......................................................................................... 140 Figure 82 – Proposition de procédure de test – id. à la figure 73........................................................................................... 144

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12. Liste des tableaux Tableau 1 – Valeurs PM et NOX pour les réceptions par type des voitures diesel et technologies appliquées (adaptation sur

base de Kadijk et al.,2015) .................................................................................................................................. 28 Tableau 2 – Fonction EGR à bas régime (synthèse de Norris, 2005) ........................................................................................ 33 Tableau 3 – Valeur limites et utilisation EOBD d’après la directive 2014/45/UE – proposition étude SET CITA pour les valeurs

limites européennes ........................................................................................................................................... 34 Tableau 4 – Résultats de test BASt. .......................................................................................................................................... 51 Tableau 5 – Aperçu des appareils utilisés lors de la première phase de l’étude ...................................................................... 57 Tableau 6 – Mesure PN sur véhicule X avec filtre à particules, sans filtre à particules, et avec nouveau filtre à particules - .. 69 Tableau 7 – Mesures PN de l’air environnant sur le véhicule Y avec filtre à particules ........................................................... 70 Tableau 8 – Aperçu des appareils potentiels identifiés pour la deuxième phase de l’étude ................................................... 72 Tableau 9 – Aperçu des appareils PN retenus pour la deuxième phase de l’étude.................................................................. 73 Tableau 10 – Essais validés ....................................................................................................................................................... 77 Tableau 11 – Répartition de l’échantillon en fonction du kilométrage et de l’âge des véhicules ............................................ 78 Tableau 12 – Adaptations prévues des appareils ..................................................................................................................... 85 Tableau 13 – Véhicules rejetés sur la base des mesures d’opacité et PN ................................................................................ 89 Tableau 14 – Essais comparatifs entre appareil PN, appareil PM et opacimètre ..................................................................... 91 Tableau 15 – Erreur de mesure maximale ................................................................................................................................ 95 Tableau 16 – Définition de la détection efficace ...................................................................................................................... 95 Tableau 17 – Characteristics of particle generators (tableau provenant de “Calibration of PMP Condensation Particle

Number Counters) .............................................................................................................................................. 99 Tableau 18 – Configuration unité de verification ................................................................................................................... 104 Tableau 19 – Aperçu du prix coûtant des unités de vérification périodique .......................................................................... 107 Tableau 20 – Aperçu des unités de vérification périodiques.................................................................................................. 108 Tableau 21 – Influence de la température du moteur et de l’état du DPF sur les émissions PN ........................................... 110 Tableau 22 – Aperçu des résultats de mesure de la régénération sur la SEAT LEON ............................................................. 114 Tableau 23 – Aperçu des résultats de mesure de la régénération sur FORD TRANSIT ........................................................... 115 Tableau 24 – Influence du régime moteur et de l’état du DPF sur les émissions PN ............................................................ 117 Tableau 25 – Tests pratiques effectués dans le cadre de la détermination des temps de retard, temps de montée et temps

de réponse ........................................................................................................................................................ 120 Tableau 26 – test t & test z, filtre à particules fonctionnant bien, voir figure 69 ................................................................... 121 Tableau 27 – test t & test z, filtre à particules fonctionnant mal, voir figure 70 .................................................................... 122 Tableau 28 – Résultats Mesure de répétabilité ...................................................................................................................... 124 Tableau 29 – Pourcentage de refus escompté en fonction de l’échantillonnage des véhicules euro 5 et euro 6.................. 132 Tableau 30 – Critères d’évalaution avec valeurs Fast pass et Fast Fail correspondantes ....................................................... 133 Tableau 31 – Aperçu des prix ................................................................................................................................................. 135 Tableau 32 – Moyenne des émissions en particules fines sur base de l’échantillonnage, en fonction de la norme des

émissions .......................................................................................................................................................... 136 Tableau 33 –Aperçu des présuppositions............................................................................................................................... 137 Tableau 34 – Données parc technique des véhicules immatriculés ....................................................................................... 137 Tableau 35 – Emissions de particules fines totales du parc technique belge avant et après l’introduction du test sur les

particules fines, selon un critère d’évaluation de respectivement 2,50x105 #/cm3 et 5,00x105 #/cm3 ............ 138 Tableau 36 – Données parc technique – véhicules qui seront contrôlés en 2020. ................................................................ 139 Tableau 37 – Critères d’évalaution alternatifs et taux de refus prévus .................................................................................. 145

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Le projet filtre à particules Une nouvelle mesure des ...

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