Brevet FR2895916A1 — publié le 20070713

Domaine de l'invention La présente invention concerne une installation de filtre pour filtrer des gaz d'échappement de moteurs diesel comportant des canaux d'entrée et des canaux de sortie, voisins, délimités par des cloi-sons, les cloisons délimitant un canal d'entrée étant munies d'un revêtement en une matière fibreuse. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel filtre. Etat de la technique Le document EP 1 437 491 Al décrit une installation de filtre correspondant au type défini ci-dessus. Ce filtre ou installation de filtre permet de filtrer les particules de suie ou particules de noir de fumées des gaz d'échappement émis par un moteur diesel. Cette installation de filtre comporte des canaux d'entrée délimités par des cloisons. Les cloisons des canaux sont munies d'un revêtement d'une matière fibreuse. La matière fibreuse augmente la surface de filtre disponible pour filtrer les particules de suie ce qui augmente la capacité d'accumulation de l'installation de filtre. Selon le document EP 1 495 791 Al on connaît un filtre à particules pour moteur diesel dont les canaux d'entrée et les canaux de sortie ont des sections de dimensions différentes. Le document Dieselmotor-Management (Robert Bosch GmbH, 4ème édition, 2004, page 344) indique que des canaux d'entrée relativement grands augmentent la capacité d'accumulation d'une installation de filtre. But de l'invention Partant de cet état de la technique, la présente invention a pour but de développer une installation de filtre ayant une capacité d'accumulation importante et un comportement de contrepression de gaz d'échappement avantageux. L'expression contre-pression de gaz d'échappement désigne la chute de pression ou la perte de charge pour les gaz d'échappement traversant l'installation de filtre. Le but est d'avoir une telle contre-pression ou perte de charge aussi réduite que possible. Une faible contre-pression de gaz d'échappement permet de disposer d'une puissance plus importante pour la même consommation de carburant ou de réduire la consommation de carburant pour une même puissance. Exposé de l'invention A cet effet l'invention concerne une installation de filtre du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que la dimension d'une surface de section délimitée par le revêtement d'un canal d'entrée est égale à la dimension de la surface de la section du canal de sortie, voisin, délimitée par les parois du canal. Avantages de l'invention L'installation de filtre selon l'invention permet grâce à l'utilisation d'un revêtement de matière fibreuse, de disposer d'une capacité d'accumulation particulièrement élevée pour les éléments de filtre. Cette capacité d'accumulation élevée correspond aussi à un comportement optimum de contre-pression des gaz d'échappement. Cela provient du fait que les sections libres des canaux d'entrée et des canaux de sortie sont identiques. Dans un canal d'entrée, la section de passage sans obstacle des gaz d'échappement est délimitée par la matière fibreuse. Dans le canal de sortie, la section de la zone dans laquelle les gaz d'échappement filtrés peuvent passer librement est dé- limitée par les parois du canal. Selon l'invention, il est prévu que les sections ainsi définies soient identiques. Dans ces conditions ni les canaux d'entrée ni les canaux de sortie ne réduisent l'écoulement. En cas de sections différentes, la section la plus petite ou la section de passage libre ayant la plus petite surface fonctionnerait comme organe d'étranglement et augmenterait la contre-pression des gaz d'échappement. L'installation de filtre selon l'invention permet d'accumuler une quantité particulièrement importante de suie dans un volume très limité. Comme les sections d'écoulement libre dans les ca- naux d'entrée et de sortie sont identiques, la contre-pression des gaz d'échappement est moins augmentée que pour des sections d'écoulement de dimensions différentes. Cela permet également d'augmenter l'intervalle entre deux opérations de régénération (combustion de la suie accumulée). Dans le cadre de l'invention, l'expression section de même dimension ne représente pas une identité mathématiquement exacte mais une identité dans le cadre des tolérances habituelles de fabrication. Il est également à remarquer que les sections le long d'un ca- nal peuvent différer. Cela est vrai surtout pour le canal d'entrée dont la section d'écoulement libre est délimitée par la matière fibreuse qui pré-sente naturellement une surface irrégulière. Selon un développement de l'invention, les sections sont géométriquement identiques. Cela signifie que les sections de la section d'écoulement libre du canal d'admission et du canal de sortie sont non seulement de même dimension mais de même forme géométrique. Ainsi, les sections peuvent être par exemple toutes deux carrées ou circulaires. L'identité des sections permet aux écoulements qui s'établissent dans les canaux d'entrée et de sortie d'être identiques non seulement quant au débit volumique mais également quant au profil d'écoulement dans un canal. Cela améliore d'autant le comportement de l'installation de filtre vis-à-vis de la contre-pression des gaz d'échappement. Pour la géométrie des canaux d'entrée on propose une section circulaire ou polygonale, notamment octogonale ou hexagonale. Ces formes de section permettent une disposition peu encombrante des canaux d'admission et d'échappement. En particulier, si l'on utilise une section octogonale ou hexagonale pour les canaux d'entrée et les canaux de sortie, voisins, qui sont de section carrée, on aura une disposition peu encombrante des canaux. On optimise encore plus le volume disponible si les parois des canaux délimitant un canal d'entrée de section polygonale sont de largeurs différentes. Il est également possible que la section des canaux de sortie soit circulaire. L'invention concerne en outre un procédé de fabrication d'une installation de filtre caractérisé en ce qu'on applique un revête-ment de matière fibreuse sur les parois du canal d'entrée sur une épaisseur telle que la dimension de la section délimitée par le revête-ment du canal d'entrée est égale à celle de la section délimitée par les parois d'un canal de sortie voisin. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un moteur à combustion in-terne équipé d'un système de gaz d'échappement avec une installation de filtre, et - la figure 2 montre un détail de la coupe d'une installation de filtre selon la référence I-I à la figure 1. Description de modes de réalisation Selon la figure 1, un moteur à combustion interne porte globalement la référence 10. Il comporte un bloc-moteur 12 équipé d'un vilebrequin non représenté entraîné en rotation par la combustion de carburant et d'air dans plusieurs chambres de combustion. Le moteur à combustion interne 10 de la figure 1 utilise du gasoil. Les gaz d'échappement passent du bloc-moteur 12 par une conduite de gaz d'échappement 14 dans une installation de post-traitement des gaz d'échappement 16. Cette installation comporte, selon le sens de passage des gaz, tout d'abord un catalyseur d'oxydation 18, ensuite un catalyBeur accumulateur d'oxydes d'azote NOX 20, et ce dernier est suivi d'une installation de filtre 22 pour séparer les particules des gaz d'échappement ; ce filtre sera décrit de manière détaillée ultérieure-ment. L'installation de filtre 22 se poursuit en outre en aval par un catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote NOX 24. L'installation de filtre 22 est globalement symétrique en rotation ; toutefois, selon un exemple de réalisation non représenté, elle peut être ovale ou polygonale. L'installation de filtre 22 comporte un grand nombre de canaux d'entrée 26 et de canaux de sortie 28, parallèles. Une partie de ces canaux est représentée à la figure 1. Le côté de sortie des canaux d'entrée 26 est fermé. Les canaux de sortie 28 sont fermés du côté de l'entrée du filtre. Ainsi, les gaz d'échappement à filtrer sont obligés de passer à travers les parois poreuses délimitant les canaux pour que les particules (particules de suie) puissent se déposer sur ou dans les pa-rois des canaux. 4 Les canaux d'entrée 26 et les canaux de sortie 28 sont représentés à échelle agrandie à la figure 2. Les canaux d'entrée 26 et les canaux de sortie 28 sont voisins et sont disposés selon un motif en damier. Les canaux 26 et 28 sont délimités par des parois poreuses 30. Les parois 30 des canaux d'entrée 26 délimitent une section (ou surface de section) octogonale. Les parois 30 des canaux de sortie 28 délimitent une section (ou surface de section) carrée. Une couche 32 d'une matière fibreuse est appliquée sur les parois 30 délimitant les canaux d'entrée 26. Cette couche 32 réduit la section octogonale délimitée par les parois 30 des canaux et délimite à l'intérieur une section carrée 33. Les segments en regard du revête-ment 32 sont écartés de la distance d26. La taille de la section 32 délimitée par le revêtement 33 est ainsi égale à (d26)2. La surface correspondante de la section 29 des canaux de sortie 28 est égale à (d28)2. Cette dimension ou surface est exactement la même que celle de la section 33 correspondant à la section de pas-sage ou d'écoulement du canal d'entrée 26. Pour avoir une identité entre la taille des sections et/ou des géométries des surfaces de sections 29 et 33, on peut définir l'épaisseur du revêtement 32. Cette épaisseur est égale à (D26-d26)/2. Les gaz d'échappement à filtrer pénètrent par le côté ouvert des canaux d'entrée 26 pour passer à travers le revêtement 32 et les parois 30 des canaux pour arriver dans les canaux de sortie 28 comme cela est indiqué à titre d'exemple par le parcours fléché 34 à la figure 2. Comme les canaux de sortie 28 sont fermés du côté de l'entrée du filtre, les gaz d'échappement doivent traverser le revêtement 32 et les parois 30 des canaux. Les particules de suie peuvent ainsi se déposer sur ou dans les fibres du revêtement 32 et dans les pores des parois des canaux. Les canaux d'entrée 26 voisins sont ouverts du côté de l'entrée du filtre et fermés du côté de la sortie du filtre. Comme il n'y a pas de chute de pression significative entre les canaux d'entrée 26, voisins, les gaz d'échappement à filtrer ne passent que faiblement entre deux canaux d'entrée 26 comme l'indique le chemin de passage portant la référence 36. Comme à ce niveau le revêtement 32 a une épaisseur 6 relativement importante 38, les quantités de particules déposées dans de telles zones sont relativement importantes. 20 REVENDICATIONS 1 ) Installation de filtre (22) pour filtrer des gaz d'échappement de moteurs diesel (10) comportant des canaux d'entrée (26) et des canaux de sortie (28), voisins, délimités par des cloisons (30), les cloisons (30) délimitant un canal d'entrée (26) étant munies d'un revêtement (32) en une matière fibreuse, caractérisée en ce que la dimension d'une surface de section (33) délimitée par le revêtement (32) d'un canal d'entrée (26) est égale à la dimension de la surface (29) de la section du canal de sortie (28), voisin, délimitée par les parois (30) du canal. 2 ) Installation de filtre (22) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les sections (29, 33) sont géométriquement identiques. 3 ) Installation de filtre (22) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' au moins l'une des sections (29, 33) est carrée. 4 ) Installation de filtre (22) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' au moins l'une des sections (29, 33) est circulaire. 25 5 ) Installation de filtre (22) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les canaux d'entrée (26) sont de section circulaire. 6 ) Installation de filtre (22) selon la revendication 1, 30 caractérisée en ce que les canaux d'entrée (26) sont de section polygonale, notamment octogonale ou hexagonale. 7 ) Installation de filtre (22) selon la revendication 1, 35 caractérisée en ce queles canaux de sortie (28) sont de section carrée. 8 ) Installation de filtre (22) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les canaux de sortie (28) sont de section circulaire. 9 ) Procédé de fabrication d'une installation de filtre (22) selon au moins l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu' on applique un revêtement (32) de matière fibreuse sur les parois (30) du canal d'entrée (26) sur une épaisseur telle que la dimension de la section (33) délimitée par le revêtement (32) du canal d'entrée (26) est égale à celle de la section (29) délimitée par les parois (30) d'un canal de sortie (28) voisin.15