Brevet FR2477222A1 — publié le 19810904

L'invention concerne un filtre à noir de fumée pour gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, en particulier d'un moteur à combustion interne et à com- pression d'air, comportant un corps de filtre doté d'une tubulure d'arrivée et d'une tubulure de départ pour les gaz d'échappement, et d'un matériau minéral filtrant dis- posé dans le corps de filtre, matériau placé sur un tube- support doté de perçages traversants, tube-support dans lequel le flux des gaz d'échappement pénètre radialement et que ces gaz quittent en direction axiale. Sur un filtre à fumées de cette catégorie, connu par exemple à partir de la demande de brevet en République Fédérale Allemande DE-OS 27 50 960, le matériau minéral filtrant consiste en une couche extérieure de ouate de -15 fibre de céramique de consistance molle et d'une struc- ture intérieure tissée en fibre de céramique reposant sur un tube-support doté de perçages traversants. Pour que le matériau filtrant ne puisse pas changer de place, un treillis métallique est disposé supplémentairement en- tre lui et le tube-support. Par ailleurs, il est prévu un tube-support extérieur. La surface libre du matériau filtrant étant limitée par le tube-support extérieur et par conséquent l'effet recherché d'autonettoyage par combustion diminué, l'invention a pour but de donner à un filtre à noir de fumées une conformation telle que la grande surface extérieure du matériau filtrant vienne directement au contact des gaz d'échappement pénétrant dans le filtre sans qu'il y ait risque d'un arrachement du matériau filtrant par effet de souffle. L'invention résoud ce problème en prévoyant plu- sieurs tubes-supports fermés à une extrémité, disposés à une certaine distance les uns des autres et parallèlement les uns aux autres, tubes-supports sur lesquels est enrou- lé un fil en fibres de dioxyde de silicium filées. Grâce à l'utilisation de plusieurs tubes-supports, on parvient avantageusement à augmenter considérablement la surface extérieure globale du matériau filtrant au tra- vers duquel doivent passer les gaz d'échappement. Le matériau filtrant étant enroulé sur les tubes-supports, sous la forme d'un fil, les moyens d'appui extérieurs, qui limiteraient la surface du matériau filtrant devien- nent superflus. L'invention prévoit que le filtre à noir de fu- mées soit réalisé par l'enroulement en croix du fil sur les tubessupports pour permettre l'accès de quantités d'oxygène suffisantes pour la combustion des suies dépo- sées. La distance entre les spires de l'enroulement en croix peut être de 0,2 à 1,0 mm environ. Le fil lui- même peut présenter un diamètre de 0,7 à 1,0 mm et ce fil peut être écru. L'invention prévoit par ailleurs l'im- prégnation de ce fil par des substances non organiques résistant à la chaleur, ceci pour donner à l'enroulement une résistance mécanique plus élevée. L'invention prévoit que les tubes-supports soient fixés sur un côté au corps du filtre, disposition qui leur permet de se dilater d'un côté. L'invention prévoit éga- lement sur ces tubes-supports des moulures radialement di- rigées vers l'extérieur, pour éviter le glissement de l'enroulement en croix sur les tubes-supports. Dans la mesure o le filtre à noir de fumées est disposé près du moteur à combustion interne, le corps du filtre peut avantageusement être doté de moulures péri- phériques dirigées vers l'extérieur pour compenser les dilatations et les retraits. L'invention prévoit également le montage dans le corps de filtre de douilles destinées à recevoir des vis traversantes, disposition qui rend possible la fixation directe du filtre à fumées sur la culasse du moteur à combustion interne. Plusieurs exemples d'exécution de l'objet de l'in- vention sont représentés sur les figures. Celles-ci mon- trent Fig. 1, une vue schématique d'un filtre à noir de fumées équipé d'une tubulure radiale d'arrivée et d'une tubulure axiale de départ, Fig. 2, une vue schématique d'un filtre à fumées à plu- sieurs tubulures radiales d'arrivée'et à une tu- bulure radiale de départ, Fig. 3, la disposition et la configuration d'un tube- support du filtre à noir de fumées de la figure 2 en échelle plus grande, Fig. 4, une coupe longitudinale d'un filtre à noir de fumées correspondant à celui de la figure 2, l'é- chelle étant très grossie par rapport à cette figure 2, Fig. 5, une coupe du filtre à noir de fumées faite dans le plan repéré V-V sur la figure 4, Figs.6 et 7, le bobinage croisé tel qu'il apparaît sur une coupe longitudinale du tube-support et en vue de dessus. Le filtre à noir de fumées représenté sur la figure 1 comporte un corps 1 présentant à une extrémité une tubulure d'arrivée 2 radialement raccordée et à l'au- tre extrémité une tubulure centrale de départ 3 axialement orientée. Dans le corps 1, sont disposés à une certaine distance les uns des autres et parallèlement les uns aux autres plusieurs tubes-supports 4 dotés d'ouvertures traversantes. Sur les tubes-supports 4, se trouve un ma- tériau filtrant 5 constitué par un fil enroulé fait de fibres de dioxyde de silicium filées. Les tubes-supports 4 sont fermés en direction d'une chambre 6 située au voisinage de la tubulure d'arrivée 2 et ouverts à l'autre extrémité, c'est-à-dire en direction d'une chambre 7 pré- vue au voisinage de la tubulure de départ 3. Des cloi- sons 8 prévues entre les tubes-supports 4 à leurs extré- mités ouvertes empêchent que les gaz d'échappement pénè- trant dans la chambre 6 ne parviennent, entre les tubes- supports 4 et en suivant ceux-ci, directement dans la chambre 7. Au contraire, ces gaz d'échappement doivent, comme le montrent les flèches 9, pénétrer dans les tubes- supports 4 en traversant le matériau filtrant 5, puis parvenir par ces tubes-supports 4 à la chambre 7. Sur le filtre à noir de fumées représenté sur -la figure 2, le corps de filtre 1 présente plusieurs tubulures radiales d'arrivée 2 pour le raccordement di- rect à l'échappement d'un matériau à combustion inter- ne, ainsi qu'une tubulure radiale de départ 3. Les tubes- supports 4 dotés du matériau filtrant 5 sont raccordés à une paroi d'extrémité du corps. A l'autre extrémité, ils sont ouverts en direction d'une chambre 7 située au voisinage de la tubulure de départ 3. Des cloisons 8 sont prévues entre les tubes-supports 4 à leurs extrémités ou- vertes. Ces cloisons 8 obligent les gaz d'échappement pénétrant dans le corps de filtre 1 à s'écouler au tra- vers du matériau filtrant 5 pour gagner les tubes-supports 4; ne peuvent ainsi quitter le corps de filtre 1 que les gaz d'échappement dont les suies se sont déposées dans le matériau filtrant 5. Des moulures 10 faisant saillie du corps de filtre vers l'extérieur permettent de compen- ser des dilatations et les retraits du corps de filtre 1. Comme le montre la figure 3, chaque tube-support 4 du filtre à noir de fumées de la figure 2 est soudé à la cloison 8. L'autre extrémité est simplement enfichée sur une tubulure fixe 11 du corps de filtre 1, pour que les dilatations thermiques puissent être compensées. Le tube-support 4 est doté d'un grand nombre de perçages tra- versants 12 dont le nombre et la taille sont déterminés de façon telle que les vitesses d'écoulement les plus ra- pides possibles puissent être obtenus dans le filtre à noir de fumées sans grandes pertes de charge. Les moulures périphériques 13 prévues sur le tube d'appui 4 et dirigées vers l'extérieur servent à stabi- -5 liser la position du matériau filtrant 5. Pour réaliser le raccordement direct du filtre à fumées à la culasse d'un moteur à combustion interne, des douilles 14 permettant le montage de vis traversantes sont prévues dans le corps de filtre 1 (figures 4 et 5). Le matériau filtrant 5 représenté sur les figures 6 et 7 est un fil écru en fibres de dioxyde de silicium filées, enroulé en croix sur les tubessupports 4. La distance séparant les spires du bobinage en croix se si- tue entre 0,2 et 1 mm. Le diamètre du fil 15 se situe entre 0,7 et 1 mm. Les fibres dont est constitué le fil ont un diamètre d'environ 9 y. REVENDICATIONS 1) Filtre à noir de fumées pour gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, en particulier d'un moteur à combustion interne et à compression d'air, com- portant un corps de filtre doté d'une tubulure d'arrivée et d'une tubulure de départ pour les gaz d'échappement, et d'un matériau minéral filtrant disposé dans le corps de filtre, matériau placé sur un tube- support doté de perçages traversants, tube-support dans lequel le flux des gaz d'échappement pénètre radialement-et que ces gaz quittent en direction axiale, caractérisé par le fait que sont prévus plusieurs tubes-supports (4) dispo- sés à une certaine distance les uns des autres et paral- lèlement les uns aux autres, et par le fait que ces tu- bes-supports, est enroulé un fil (15) en fibres de dio- xyde de silicium filées. 2) Filtre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le fil (15) est enroulé sur les tubes-supports (5) en bobinage en croix. 3) Filtre selon l'une des revendications 1 et 2, ca- ractérisé par le fait que la distance des spires de l'en- roulement en croix est de 0,2 à 1,0 mm environ. 4) Filtre selon l'une des revendications 1 à 3, ca- ractérisé par le fait que le fil (15) présente un diamè- tre de 0,7 à 1,0 mm. ) Filtre selon l'une des revendications 1 à 4, ca- *ractérisé par le fait que le fil (15) est écru. 6) Filtre selon l'une des revendications 1 à 5, ca- ractérisé par le fait que les fibres de dioxyde de sili- cium du fil présentent un diamètre de 9ju environ. 7) Filtre selon l'une des revendications 1 à 6, ca- ractérisé par le fait que le fil est imprégné de subs- tances non organiques résistant à la chaleur. 8) Filtre selon l'une des revendications 1 à 7, ca- ractérisé par le fait que les tubes-supports (4) sont fi- xés' d'un côté au corps du filtre (1). 9) Filtre selon l'une des revendications I à 8, ca- ractérisé par le fait que les tubes-supports (4) sont équipés de moulures périphériques (13) dirigées radiale- ment vers l'extérieur. ) Filtre selon l'une des revendications 1 à 9, ca- ractérisé par le fait que le corps de filtre (1) est é- quipé de moulures périphériques (10) de préférence diri- gées vers l'extérieur.. 11) Filtre selon l'une des revendications 1 à 10, ca- ractérisé par le fait que dans le corps de filtre (1), sont disposées des douilles (14) pour des vis traversan- tes.