Brevet FR2862547A1 — publié le 20050527

DISPOSITIF POUR LE TRAITEMENT THERMIQUE D'UN FILTRE A PARTICULES OU D'UN PIEGE A OXYDES D'AZOTE L'invention concerne un dispositif pour le traitement thermique d'un filtre à particules ou d'un piège à oxydes d'azote pour véhicule automobile. Un tel dispositif est destiné notamment à régénérer ou purger les filtres ou pièges, à stabiliser et vieillir thermiquement des filtres ou pièges ou encore à réaliser des essais thermiques sur ces éléments. Actuellement, de tels traitements sont effectués en utilisant les gaz d'échappement des véhicules sur lesquels sont montés les filtres ou pièges. Toutefois, les essais ainsi réalisés sont longs à mettre en oeuvre en raison du temps de montage du filtre ou piège, et il est difficile de reproduire exactement les mêmes conditions d'un essai à l'autre. Une solution consiste à placer les filtres ou pièges dans des fours à convection. Toutefois, le chauffage du filtre ou piège n'est pas toujours uniforme, ce qui nuit à la reproductibilité des essais et peut fausser les résultats observés. Par ailleurs, les résultats obtenus dans des conditions différentes des conditions d'utilisation ne peuvent pas être directement transposés afin de prévoir le comportement du filtre dans des conditions normales d'utilisation. L'invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un dispositif de traitement thermique de filtres ou pièges sans utiliser de gaz d'échappement, de conception simple et qui puisse être mis rapidement en oeuvre. Le dispositif selon l'invention présente en outre l'avantage de permettre de réaliser des essais aisément reproductibles dans des conditions proches des conditions d'utilisation du filtre ou piège. A cet effet, l'objet de l'invention concerne un dispositif pour le traitement thermique d'un filtre à particules ou d'un piège à oxydes d'azote de véhicule automobile, comprenant un circuit de circulation de fluide apte à être relié au filtre ou piège à traiter afin de faire circuler le fluide à travers le filtre ou piège, un moyen de chauffage apte à chauffer le fluide avant son entrée dans le filtre ou piège et un moyen de commande du moyen de chauffage. Le filtre ou piège est ainsi traversé de façon homogène par un fluide amené à une température choisie. 2862547 2 Dans une variante, le dispositif comprend avantageusement un moyen de régulation de débit apte à réguler le débit du fluide dans le circuit de circulation à l'entrée du filtre ou piège. Avantageusement, le moyen de commande est relié au moyen de régulation de débit. Encore dans une variante, le dispositif comprend des moyens de mesure de la température en entrée et/ou en sortie du filtre ou piège. Il est ainsi possible de vérifier la température du fluide traversant le filtre ou piège. Plus particulièrement, le moyen de commande est relié aux moyens de mesure de la température, et est apte à contrôler le chauffage et/ou la circulation de fluide pour maintenir la température et/ou le débit à des valeurs de consigne, et/ou est apte à couper le chauffage et/ou la circulation de fluide si la température et/ou le débit dépassent des valeurs de consigne. Il est alors possible de contrôler précisément la température et de la stabiliser, en fonction du type de traitement thermique à réaliser, ou d'éviter l'emballement des réactions lors de la régénération du filtre ou piège. Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend un bâti présentant une surface supportant le moyen de chauffage et le filtre ou piège à traiter, un circuit d'alimentation en fluide et un circuit d'évacuation du fluide aptes à être raccordés respectivement à l'entrée et à la sortie dudit filtre ou piège, et une enceinte isolée thermiquement apte à contenir le moyen de chauffage et le filtre ou piège. Le dispositif obtenu est compact et peut être facilement déplacé dans n'importe quel lieu. L'enceinte isolée thermiquement permet d'assurer à la fois la protection de l'opérateur et de limiter au maximum les échanges thermiques avec l'air ambiant afin d'obtenir une bonne homogénéité de température dans le filtre ou piège. Avantageusement, l'enceinte comporte au moins une partie mobile et/ ou amovible permettant l'accès au filtre ou piège à traiter afin de faciliter sa manipulation par l'opérateur. Dans une variante, le dispositif comprend des moyens de filtration du fluide entrant dans le filtre ou piège. Plus particulièrement, les moyens de filtration permettent une filtration submicronique du fluide de manière à assurer la qualité du fluide entrant. 2862547 3 Le dispositif selon l'invention peut être appliqué avantageusement à l'une au moins des opérations suivantes: régénération d'un filtre à particules, séchage d'un filtre à particules, purge de pièges à oxydes d'azote, vieillissement de pièges à oxydes d'azote. L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins annexés, non limitatifs, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation du dispositif de l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de la figure 1; - la figure 3 est une en perspective partielle du dessus du dispositif de la figure 1. Un mode de réalisation du dispositif 1 selon l'invention est décrit en référence aux figures. Le dispositif 1 comprend un bâti 2 monté sur des roulettes 3 permettant de le déplacer facilement. Le bâti 2, constitué dans l'exemple d'une ossature métallique parallélépipédique, comprend sur sa face supérieure une surface de support 4 sensiblement horizontale qui s'étend sur la majeure partie de sa longueur. Un ensemble de canon de chauffe 5 est fixé à la surface 4 par des supports 6 et forme un moyen de chauffage. Le canon de chauffe 5 présente une enveloppe cylindrique dont les parois peuvent être chauffées, par exemple par une résistance électrique, et à l'intérieur de laquelle un fluide peut circuler. L'entrée 5a du canon de chauffe 5 est raccordée à un circuit d'alimentation en fluide 7. Ce circuit 7 comprend notamment une entrée 8 reliée à une source de fluide (réservoir ou autre, non représentée), un ou plusieurs filtres 9, et un débitmètre 10 situé peu avant l'entrée du canon de chauffe 5a. Le débitmètre peut être par exemple un débitmètre PLATON 10, précédé d'un régulateur PLATON 11. La sortie 5b du canon de chauffe 5 est raccordée à l'entrée 12a d'un filtre à particules 12 à traiter (ou d'un piège à oxydes d'azote). Une paroi 13 supportant la sortie 5b du canon de chauffe assure la séparation entre le canon de chauffe et la partie destinée à recevoir le filtre 12. La paroi 13 présente une fente 14 en forme de U dont l'ouverture est dirigée vers le haut et suffisamment large pour laisser 2862547 4 passer la sortie 5b du canon de manière à pouvoir démonter cette dernière. Une plaque d'obturation 15 amovible vient obturer la partie supérieure de la fente 14 lorsque la sortie 5b du canon est en place. La sortie 12b du filtre à particules 12 est raccordée à un circuit d'évacuation 16 du fluide, par exemple un tuyau flexible. Ce dernier est supporté par une paroi 17 identique à la paroi 13, comportant une fente 18 permettant la mise en place du circuit d'évacuation 16 et deux plaques d'obturation 19 de la fente 18. Une armoire électrique 20 supportée par une extrémité du bâti 2 permet l'alimentation électrique des différents éléments. Afin d'assurer l'isolation du dispositif, une tôle d'isolation 21 peutêtre prévue sous la surface de support 4 et une enceinte isolée thermiquement 22 protège le canon de chauffe et le filtre à particules. A cet effet, l'enceinte 22 comprend un capot 23 fixe et un capot 24 mobile. Le capot 23 est fixé sur la surface support 4 au niveau du canon de chauffe 5, par exemple par des vis. Une de ses parois d'extrémité 23a présente un orifice pour le passage du circuit d'alimentation, et l'autre extrémité est fermée par la paroi de séparation 13 et la plaque d'obturation 15. Le capot 24 est monté coulissant sur des rails 25 longitudinaux solidaires des bords de la surface de support 4. Il est mobile entre une position fermée, représentée en trait plein sur la partie droite de la figure 2, dans laquelle il protège le filtre à traiter et dans laquelle il épouse les contours des parois 13 et 17, et une position ouverte, représentée en trait discontinu sur la partie gauche de la figure 2, dans laquelle il est placé au dessus du capot fixe 23. A cet effet, ce dernier doit être de dimensions suffisamment faibles pour ne pas gêner le déplacement du capot 24. Un verrou d'indexage 26 peut être prévu pour bloquer le capot mobile 24 en position fermée. Bien entendu, l'enceinte peut présenter une forme différente et comporter un autre type d'ouverture pour accéder à l'emplacement pour le filtre. Le filtre à particules 12 est supporté par un support 27 de sorte que ses conduits d'entrée 12a et de sortie 12b soient à la même hauteur que la sortie 5b du canon de chauffe et l'extrémité du circuit d'évacuation 16, respectivement. Le conduit d'entrée 12a du filtre à particules est par exemple fixé à la sortie 5b du canon de chauffe au moyen d'une pince de serrage 28, tandis que son conduit de sortie 12b 2862547 est inséré dans le circuit d'évacuation 16 directement ou en utilisant un raccord 29. Un moyen de commande 30, situé par exemple dans l'armoire électrique 20, est prévu pour commander le canon de chauffe 5 et le débitmètre 10. A cet effet, des capteurs de température (non représentés) reliés au moyen de commande 30 peuvent être prévus pour mesurer la température en entrée et sortie du filtre à particules 12. Le moyen de commande 30, par exemple une unité centrale programmable, peut alors être programmé pour maintenir la température à une ou plusieurs valeurs de consigne pendant des durées déterminables au cours d'un cycle de traitement thermique, ou pour couper le chauffage et la circulation de fluide lorsque la température dépasse une valeur de consigne. Le moyen de commande 30 peut par ailleurs enregistrer les températures mesurées ainsi que le débit de fluide au cours du traitement du filtre, afin d'exploiter ultérieurement les résultats. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est maintenant décrit. L'entrée 8 du circuit d'alimentation est reliée à une source de fluide (raccord à un réservoir ou à un réseau existant). Le filtre à particules à traiter est raccordé à la sortie 5b du canon de chauffe et à l'entrée du circuit d'alimentation 16. La sortie de ce dernier est éventuellement reliée à un dispositif d'extraction en fonction des gaz évacués. Le capot mobile 24 est ensuite fermé et verrouillé, puis le cycle de chauffage programmé au moyen du moyen de commande 30. On peut également prévoir que le chauffage ne puisse commencer que lorsque le capot mobile 24 est en position fermée, en reliant le moyen de commande à un contacteur ou capteur émettant un signal lorsque le capot 24 est en position fermée. Grâce au moyen de commande, il est possible de programmer un cycle de chauffage en imposant une température donnée pendant une donnée déterminée, avec un débit de fluide déterminé. Il est également possible de programmer des valeurs de consigne de sécurité des températures et débit afin que le moyen de commande coupe le chauffage ou le débit de fluide en cas de dépassement de ces valeurs de consigne. Ces valeurs de consigne peuvent ainsi être réglées en fonction de l'application souhaitée. 2862547 6 Bien entendu, les moyens de commande peuvent être manuels, tels que des boutons ou vannes permettant par exemple le réglage du canon de chauffe et du débitmètre. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé dans les applications suivantes: régénération des filtres à particules: températures de 540 à 570 C pendant 30 minutes à 1 heure environ avec un débit d'air minimal de 2200N1/mm (débit d'air à 20 C) ; - séchage des filtres à particules: température de 200 C pendant 30 minutes à 2 heures avec un débit d'air d'environ 2200N1/mm (débit d'air à 20 C) ; - stabilisation des filtres à particules: température de 650 à 700 C pendant 2 heures avec un débit d'air suffisant pour assurer une température homogène du filtre; vieillissement thermique des pièges à oxydes d'azote: température de 650 à 700 C pendant 5 heures avec un débit d'air suffisant pour assurer une température homogène du filtre; - purge des pièges à oxydes d'azote: température de 700 C sous circulation d'azote et d'un gaz réducteur (CO, HC, H2), le gaz réducteur étant en proportion de 1% du débit de fluide. Dans ce dernier cas plusieurs débitmètres peuvent être prévus pour contrôler le mélange de gaz introduit. La qualité de l'air ou d'un autre fluide est assuré par les moyens de filtrage 9, qui assurent par exemple une filtration submicronique permettant d'obtenir un seuil de filtration de 0,01 m et un maximum d'aérosols d'huile et d'eau résiduels de 0.01ppm. On peut également prévoir des moyens permettant de limiter la pression en entrée du filtre ou piège afin d'éviter sa détérioration. Il peut s'agir par exemple d'un capteur de pression relié au moyen de commande. Afin de ne pas être détériorées, les différentes parties du dispositif soumises aux températures les plus élevées sont par exemple en matériau réfractaire. 2862547 7 Du fait de sa compacité, le dispositif selon l'invention peut être aisément déplacé sur un lieu d'essai ou d'entretien pour des véhicules automobiles. 2862547 8 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le traitement thermique d'un filtre à particules ou d'un piège à oxydes d'azote (12) de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de circulation de fluide (7, 16) apte à être relié au filtre ou piège à traiter afin de faire circuler le fluide à travers le filtre ou piège, un moyen de chauffage (5) apte à chauffer le fluide avant son entrée dans le filtre ou piège et un moyen de commande (30) du moyen de chauffage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de régulation de débit (10) apte à réguler le débit du fluide dans le circuit de circulation (7, 16) à l'entrée (12a) du filtre ou piège. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de commande (30) est relié au moyen de régulation de débit (10). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure de la température en entrée et/ou en sortie du filtre ou piège. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de commande (30) est relié aux moyens de mesure de la température et en ce qu'il est apte à contrôler le chauffage et/ou la circulation de fluide pour maintenir la température et/ou le débit à des valeurs de consigne, et/ou en ce qu'il est apte à couper le chauffage et/ou la circulation de fluide si la température et/ou le débit dépassent des valeurs de consigne. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un bâti (2) présentant une surface supportant le moyen de chauffage (5) et le filtre ou piège (12) à traiter, un circuit d'alimentation en fluide (7) et un circuit d'évacuation du fluide (16) aptes à être raccordés respectivement à l'entrée (12a) et à la sortie (12b) dudit filtre ou piège, et une enceinte (22) isolée thermiquement apte à contenir le moyen de chauffage et le filtre ou piège. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'enceinte (22) comporte au moins une partie mobile et/ou amovible (24) permettant l'accès au filtre ou piège à traiter. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de filtration du fluide entrant (9) dans le filtre ou piège. 2862547 9 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de filtration permettent une filtration submicronique du fluide. 10. Application du dispositif selon l'une des revendications précédentes à l'une au moins des opérations suivantes: régénération d'un filtre à particules, séchage d'un filtre à particules, purge de pièges à oxydes d'azote, vieillissement de pièges à oxydes d'azote.