Brevet FR2549135A1 — publié le 19850118

Procédé pour éliminer la suie des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne L'invention concerne un procédé pour éliminer la suie des gaz d'échappement d'un moteur & combustion interne, notamment d'un moteur Diesel, procédé dans lequel les gaz d'échappement sont canalisés à travers le moyen de filtration d'un filtre à suie pour séparer la suie, tandis que pendant le fonctionnement du moteur à combustion, du chlorure de cuivre(I)jouant le rôle d'éliminateur de suie enprovenance d'un réservoir est ajouté, en quantité dosée et en étant finement réparti par de l'air comprimé, au gaz 10 d'échappement en amont du moyen de filtration pour brûler la suie lorsque sont atteintes une résistance prédéterminée à la traversée du moyen de filtration ainsi qu'une température prédéterminée dans le filtre à suie. Le document DE-OS 31 11 228 décrit un procédé 15 de ce type Grâce à l'adjonction de chlorure de cuivre (I) la température d'allumage de la suie adhérent sur le moyen de filtration est réduite jusqu'à environ 350 C. Il est possible d'amener la suie à brûler en quantité suffisante sans aucun réchauffement des gaz de combustion. 20 Il s'est avéré en pratique que, même ces 350 C ne peuvent pas toujours être atteints de façon suffisamment certaine lors du fonctionnement du moteur pour brûler la suie Cela peut notamment se produire pour des températures extérieures extrêmement froides et/ou lors d'un 25 fonctionnement prolongé du moteur à combustion interne avec une charge réduite ainsi qu'également dans le cas de moteurs à combustion interne avec des souffleries d'air d'alimentation En outre, de l'oxyde de cuivre se dépose sur le moyen de filtration à partir du chlorure 5 de cuivre Après un certain temps de fonctionnement, ce dépôt commence à avoir un effet gênant, car il augmente la résistance à la traversée du moyen de filtration. Le but de l'invention est de réduire par des moyens simples la température d'allumage de la suie déposée sur le moyen de filtration et de réduire simultanément les dépôts d'oxyde de cuivre sur ce moyen de filtration. Ce but est atteint, conformément à l'invention, en ce que du nitrate d'ammonium est amené en supplément 15 sur la suie déposée sur le moyen de filtration. L'adjonction de nitrate d'ammonium a procuré de façon inattendue certains avantages C'est ainsi que la température d'allumage de la suie déposée sur le moyen de filtration a été réduite en diminuant l'adjonction de 20 chlorure de cuivre (I) à environ 280 C Il se produit, en outre, l'avantage souhaité à savoir que les dépôts d'oxyde de cuivre sur le moyen de filtration, s'effectuent beaucoup plus lentement En conséquence, avec un tel filtre à suie, la durée d'utilisation est prolongée de plusieurs fois Comme le nitrate d'ammonium est une substance relativement bon marché, ce procédé se présente de façon particulièrement économique. Avantageusement, les poids du chlorure de cuivre (I) et du nitrate d'ammnonium ajoutés sont dans le 30 rapport 1: 4 à 1: 1 Le plein effet du nitrate d'ammonium comme moyen de réduire la température d'allumage est alors garanti En outre, il n'est pas posé au dispositif de soupape doseuse des exigences trop élevées car les quantités à doser ne sont pas par trop réduites Par 35 ailleurs, les quantités à doser n'exigent pas un espace de stockage trop important. Lorsque, dans le cas du procédé ci-dessus, l'éliminateur de suie est ajouté par l'intermédiaire d'un dispositif de soupape doseuse, le procédé se présente alors de façon particulièrement simple car le chlorure de cuivre et le nitrate d'amonnium sont amenés au dispositif de soupape doseuse sous forme de mélange A partir d'un réservoir commun Un tel mélange est susceptible d'être dosé jusqu'à environ 75 C. Pour élever la température A laquelle le dosage peut être effectué, le chlorure de cuivre (I) et le nitrate d'ammonium, selon une autre proposition de l'invention dans laquelle l'éliminateur de suie est également ajouté par l'intermédiaire d'un dispositif de soupape doseuee, sont prélevés dans des réservoirs distincts et réunis en amont du dispositif de soupape doseuse Dans ces réservoirs séparés, les substances à ajouter demeurent aptes à être dosées jusqu'à environ 1000 C Leur réunion en amont du dispositif de soupape doseuse épargne un autre 20 appareil de dosage sans poser au dispositif de soupape doseuse existant des exigences plus élevées. Un exemple de réalisation de l'inventionest exposé plus en détail ciaprès en se référant aux dessins joints dans lesquels: la figure 1 représente schématiquement un dispositif d'application de l'invention; la figure 2 montre selon une autre représentation schématique, le dispositif de la figure 1. Un filtre A suie 1 comporte un boîtier de filtre 2 avec une enveloppe cylindrique de bottier 3 et il est fermé, sur ses deux faces frontales, Par des couvercles 6 et 7 munis respectivement d'une tubulure de raccordement 4 et 5 Une garniture de filtre 9 comporte un moyen cylindrique de filtration 10 en fibres de dioxyde de silicium, c'est-àdire un matériau résistant à des températures élevées Par l'une de ses faces frontales, le moyen de filtration 10 s'applique de façon étanche contre le cauvercle 7 du boitier et il est fermé sur son autre face frontale par un disque terminal 11. La garniture de filtre 9 sépare dans le bottier 2 du filtre, une chambre de gaz brut 12 d'une chambre de gaz épuré 13. La température dans la chambre de gaz brut 12 est surveillée par un thermo-élément 20, qui agit sur un 10 commutateur 21 dont le contact électrique se ferme lors du dépassement d'une température prédéterminée Un commutateur à pression 23 raccordé par une tubulure 22 surveille la pression dans la chambre de gaz brut 12, ce commutateur fermant son contact électrique lors du déplacement d'une 15 pression prédéterminée. Une canalisation d'air comprimé 29 débouche dans un réservoir 30 contenant comme éliminateur de suie 31, un mélange de chlorure de cuivre (I) et de nitrate d'ammonium dans des proportions en poids de I: 2 Une 20 canalisation tubulaire 32 traverse le couvercle 33 du réservoir et se prolonge sous forme de tubes plongeant 34 jusqu'au voisinage du fond 35 du réservoir- La canalisation tubulaire 32 débouche au voisinage du couvercle 6 du bottier du filtre à suie 1, dans la chambre de gaz brut 12 25 et présente, comme cela est visible en figure 2, une pente sur l'ensemble de son parcours Elle comprend un dispositif de soupape doseuse 36 qui est constitué de deux soupapes d'arrêt 37 à 39, actionnées électromagnétiquement, munies chacune d'un ressort de rappel, et revêtant 30 la forme de soupapes de passage à deux positions Le dispositif de soupapes doseuses 36 comporte également un relais temporisé 40. A la canalisation d'air comprimé 29 est raccordée une canalisation dérivée 43 qui débouche dans la 35 canalisation tubulaire 32 en aval du dispositif de soupapes doseuses 36 et qui comprend une soupape d'arrêt 44 revêtant la forme d'une soupape de passage à deux positions. En fonctionnement pratique, le filtre à suie 1 est raccordé, par ses tubulures de raccordement 4 et 5, à une canalisation non représentée, des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, et il est parcouru par ces gaz dans le sens des flèches Les gaz d'échappement traversant alors le moyen de filtration 10 radialement 10 de l'extérieur vers l'intérieur, la suie contenue dans les gaz d'échappement étant alors déposée Du fait de l'accroissement de la couche desiie sur le moyen de filtration 10, la pression dans la chambre de gaz brut 12 augmente jusqu'à ce que finalement une valeur prédétermi15 née soit atteinte et que le commutateur à pression 23 ferme son contact électrique Si maintenant le moteur à combustion interne fonctionne avec une puissance qui fait monter la température dans la chambre de gaz brut 12 audelà d'une valeur prédéterminée, par exemple 280 C, le commutateur 21, indépendamment du commutateur à pression 23, ferme également son contact électrique Le courant électrique peut alors passer de la batterie 45 par l'intermédiaire du conducteur 50, et des contacts électriques fermés des commutateurs 21 et du commutateur à pression 23, 25 jusqu'à la soupape d'arrêt 39 et exciter l'électro-aimant de cett soupape, de sorte que le corps de soupape est déplacé, contre l'action du ressort de rappel, de la position de repos représentée en figure 1 dans la position d'ouverture, et libère le passage pour l'air comprimé. 30 L'air comprimé s'coule alors par la canalisation d'air comprimé 29 dans le réservoir 30 à partir duquel il transporte dans la chambre de gaz brut 12, par l'intermédiaire de la canalisation tubulaire 32 et des deux soupapes d'arrêt 39 et 37 ouvertes, du chlorure de cuivre (I) et du 35 nitrate d'ammonium constituant l'éliminateur de suie 31. Grâce au gaz d'échappement s'écoulant en même temps, l'éliminateur de suie 31 finement réparti est amené sur la couche de suie déposée sur le moyen de filtration 10 et qui, dès lors, se consume. Après un temps prédéterminé qui est proportionnel à la quantité à doser souhaitée de l'éliminateur de suie 31, le relais temporisé-40 se ferme et le courant électrique peut arriver par l'intermédiaire du conducteur électrique 51 à la soupape d'arrêt 37 et exciter l'élec10 tro-aimant de celle-ci Le corps de soupape, représenté en position de repos en figure 1, de la soupape d'arrêt 37 est alors déplacé contre l'action du ressort de rappel dans son autre position, dans laquelle il ferme la canalisation tubulaire 32 et met ainsi fin au processus de dosage. 15 Simultanément, la soupape d'arrêt 44 reçoit du courant par l'intermédiaire du conducteur électrique 52 et son électro-aimant déplace dans la position d'ouverture, contre l'action du ressort de rappel, le corps de soupape représenté dans sa position de repos en figure 1 Dès lors, la 20 canalisation dérivée 43 est libérée et l'air comprimé en contournant le dispositif de soupape doseuse 36, peut nettoyer complètement la canalisation 32 en aval du dispositif de soupape doseuse 36. Du fait de la combustion de la suie dans le filtre à suie 1, la résistance à la traversée du moyen de filtration 10 s'abaisse, de sorte que le commutateur à pression 23 ouvre son contact électrique Le passage du courant est interrompu et les corps de soupape des soupapes d'arrêt 37, 39 et 44 reviennent dans leurs posi30 tions de repos représentées en figure 1 Dés lors, la canalisation tubulaire 32 est à nouveau fermée par la soupape d'arrêt 39, tandis que la canalisation dérivée 43 est à nouveau fermée par la soupape d'arrêt 44. En figure 1 est représenté en traits-points, 35 un autre réservoir 25, qui est en communication avec la canalisation d'air comprimé 29 par l'intermédiaire de la canalisation d'air comprimé 26 La canalisation tubulaire 27 constituant l'évacuation du réservoir 25 débouche dans la canalisation tubulaire 32 en amont du dispositif de soupape doseuse 36 Dans ce cas, le réservoir 30 peut être garni de nitrate d'ammonium et le réservoir 25, plus petit, de chlorure de cuivre (I) Comme il a été dit plus haut, les substances ainsi introduites dans les réservoirs séparés 30 et 25 restent susceptibles d'être dosées jus10 qu'à environ 1000, tandis que sous forme de mélange, elles s'agglomèrent, par suite d'une réaction chimique, au-dessus de 75 environ. Lorsque sont utilisés, comme éliminateur de suie, du chlorure de cuivre (I) et du nitrate d'ammonium sous forme pulvérulente, il y a avantage à faire passer, étant donné le caractère hygroscopique de l'éliminateur de suie, l'air comprimé, en amont des réservoirs 30, 25 sur un produit desséchant Au lieu du courant électrique utilisé dans l'exemple décrit, il est aussi possible d'utiliser 20 comme énergie auxiliaire de l'air comprimé ou un liquide sous pression Les éléments de réglage doivent alors avoir une constitution adaptée à un fonctionnement pneumatique ou hydraulique Comme élément temporisé, un étranglement dans une canalisation tubulaire pourrait, par exemple, 25 être utilisé. REVENDICATIONS 1 ) Procédé pour éliminer la suie des gaz d'échappement d'un moteur à 'ombustion interne, notamment d'un moteur Diesel, procédé dans lequel les gaz d'échap5 pement sont canalisés à-travers le moyen de filtration d'un filtre à suie pour séparer la suie, tandis que pendant le fonctionnement du moteur à combustion, du chlorure de cuivre (I) jouant le rôle d'éliminateur de suie en provenance d'un réservoir est ajouté, en quantité 10 dosée et en étant finement réparti par de l'air comprimé, au gaz d'échappement en amont du moyen de filtration pour brûler la suie lorsque sont atteintes une résistance prédéterminée à la traversée du moyen de filtration ainsi qu'une température prédéterminée dans le filtre à suie, 15 procédé caractérisé en ce que du nitrate d'ammonium est amené en supplément sur la suie déposée sur le moyen de filtration ( 10). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les poids du chlorure de cuivre (I) et du 20 nitrate d'ammonium ajoutés sont dans le rapport 1: 4 à 1: 1. 3 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel l'éliminateur de suie est ajouté par l'intermédiaire d'un dispositif de soupape 25 doseuse, procédé caractérisé en ce que le chlorure de cuivre (I) et le nitrate d'ammonium sont amenés au dispositif de soupape doseuse ( 36) sous la forme de mélange à partir d'un réservoir commun ( 30). 4 ) Procédé selon l'une quelconque des revendi30 cations 1 ou 2, dans lequel l'éliminateur de suie est ajouté par l'intermédiaire d'un dispositif de soupape doseuse, procédé caractérisé en ce que le chlorue de cuivre (I) et le nitrate d'ammonium sont prélevés dans des réservoirs distincts ( 25 ou bien 30) et sont réunis 35 en amont du dispositif de soupape doseuse ( 36).