Brevet FR3012047A1 — publié le 20150424

CAPTEUR DE SUIE EN FORME DE PEIGNES SUR UN ELEMENT DE SUPPORT ARRONDI [0001] La présente invention concerne un capteur de suie pour la mesure des émissions de particules de suie dans la ligne d'échappement d'un véhicule automobile, ce capteur de suie étant en forme de peignes disposés sur un élément de support arrondi. [0002] Les moteurs thermiques génèrent des particules de suie de façon plus ou moins importante lors de leur fonctionnement. Les normes de dépollution intégrant à partir de la norme européenne de dépollution des véhicules automobiles dite Euro un niveau maximal d'émissions de particules en nombre et en masse à respecter qui est potentiellement fixé à 12mg/km dans le cadre de la norme Euro6.2, il est nécessaire de maîtriser les émissions de ces particules à la sortie du moteur thermique. Cette norme va rentrer progressivement en application en deux étapes en exigeant des niveaux tolérés d'émission de particules de plus en plus faibles. La tendance à durcir les normes anti-pollution est mondiale. [0003] Pour les véhicules automobiles, il a été exploré diverses voies de réduction des émissions de particules. Le plus fréquemment, la ligne d'échappement d'un véhicule automobile en tant que système de dépollution comprend au moins un filtre à particules adapté spécifiquement à la motorisation du véhicule. [0004] Les nouveaux seuils d'émission à respecter imposent potentiellement la présence d'un capteur de suie en aval du filtre à particules. Le capteur de suie a pour rôle de mesurer le taux de suie en aval du filtre à particules. Le capteur de suie est avantageusement relié à une unité de contrôle et lui envoie ses relevés afin de détecter un défaut dans le système de dépollution du véhicule. [0005] Par exemple, un taux de suie anormal détecté par le capteur de suie révèle la présence d'un filtre à particules dégradé, généralement fissuré. Dans ce cas, le véhicule ne respecte pas le seuil figé par la norme. [0006] II est connu selon l'état de l'art d'utiliser un capteur de suie à peignes résistifs. Le capteur de suie à peignes résistifs présente une plaquette céramique sur laquelle sont imprimés deux peignes résistifs formant chacun une électrode en platine à proximité l'une de l'autre. L'accumulation de suie entre ces deux électrodes va générer un pont électriquement conducteur. Dans le capteur, il est prévu une électronique de commande qui va mesurer le courant passant entre les électrodes. Une fois un seuil de courant atteint correspondant à une accumulation élevée de suie qui est jugée non désirable, l'électronique de commande fait effectuer le chauffage du capteur afin de le nettoyer. A la fin du nettoyage, un nouveau cycle de mesures du capteur peut recommencer. [0007] Un tel capteur de suie à peignes résistifs sur une plaquette céramique est contraignant vis-à-vis de son implantation. En effet, l'efficacité sera optimale si la plaquette est disposée face au flux de particules. Si la plaquette est disposée sur sa tranche par rapport au flux, son exposition aux particules sera très faible. Il est par conséquent impératif d'imposer un indexage angulaire sur ce capteur pour garantir sa position dans la ligne d'échappement. Or, les indexages angulaires sont très onéreux. [0008] Un capteur de suie à peignes résistifs est connu du document US-A- 2008/0282769. Un tel capteur de suie présente deux électrodes disposées à distance l'une de l'autre et comportant une série de dents espacées pointant pour chaque électrode vers l'autre électrode. Les dents d'une électrode sont disposées entre deux dents consécutives de l'autre électrode tout en définissant un espacement entre une dent d'une électrode et la dent voisine de l'autre électrode. Les dents peuvent être de forme rectangulaire en s'étendant parallèlement les unes aux autres. [0009] Une telle configuration à peignes centrés et rectangulaires implique un indexage du capteur de suie lors de son positionnement dans un système de dépollution en particules de suie pour que le capteur fonctionne correctement. [0010] Par conséquent, le problème à la base de la présente invention est de concevoir un capteur de suie ne nécessitant pas un indexage angulaire pour son positionnement dans la ligne d'échappement d'un véhicule automobile formant notamment système de dépollution en particules de suie. [0011] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un capteur de suie comprenant des première et seconde électrodes disposées en vis-à-vis et munies de dents, les dents d'une électrode pointant vers l'autre électrode et chaque dent de la première électrode, à l'exception d'une dent d'extrémité, s'insérant entre deux dents de la seconde électrode en laissant entre elles un espacement, le courant passant entre les électrodes étant représentatif de l'accumulation de suie à l'intérieur du capteur, caractérisé en ce qu'il présente un élément de support arrondi portant à sa périphérie les première et seconde électrodes. [0012] L'effet technique est d'obtenir un capteur de suie qui puisse être positionné dans un système de dépollution en particules de suie pour véhicule automobile comprenant un filtre à particules sans avoir besoin d'indexer la position du capteur. Un élément de support arrondi pour le capteur présente une symétrie de révolution et il n'existe pas une position moins favorable qu'une autre lors du positionnement du capteur de suie dans le système. [0013] Avantageusement, l'élément de support arrondi est longiforme et creux. [0014] Avantageusement, l'élément de support arrondi est sous la forme d'un doigt de gant fermé à une extrémité longitudinale ou d'un tube fermé à au moins une extrémité longitudinale. [0015] Avantageusement, les électrodes sont formées chacune d'une première et d'une seconde partie respectives, la première partie de chaque électrode étant sensiblement rectiligne en partant au voisinage d'une première extrémité longitudinale de l'élément de support arrondi longiforme, les premières parties des deux électrodes s'étendant parallèlement à distance l'une de l'autre vers l'autre extrémité de l'élément de support arrondi longiforme en étant prolongées par leur seconde partie respective, les secondes parties présentant les dents des électrodes, les dents s'étendant autour de l'élément de support arrondi longif orme. [0016] Avantageusement, l'espacement entre une dent d'une électrode et chacune des deux dents l'entourant de l'autre électrode est différent, la dent de l'une des électrodes étant décentrée par rapport aux deux dents l'entourant de l'autre électrode en étant plus proche de l'une des deux dents que de l'autre. [0017] Avantageusement, les premières parties des deux électrodes sont séparées par une couche de revêtement isolant. [0018] Avantageusement, le capteur de suie comprend des moyens de chauffage pour l'élimination des suies en son intérieur quand la quantité de suie accumulée dépasse un seuil prédéterminé, l'élément de support arrondi intégrant en son intérieur les moyens de chauffage du capteur. [0019] L'invention concerne aussi un ensemble d'un tel capteur de suie et son dispositif de contrôle associé, lequel dispositif de contrôle comprend des moyens de mesure de l'intensité du courant entre les électrodes, le seuil prédéterminé de quantité de suie correspondant à un courant maximal mesuré. [0020] L'invention concerne un procédé de fabrication d'un tel capteur de suie ou d'un tel ensemble d'un capteur de suie et de son dispositif de contrôle associé, caractérisé en ce que les électrodes sont sérigraphiées sur l'élément de support arrondi. [0021] L'invention concerne aussi un système de dépollution en particules de suie pour véhicule automobile comprenant un filtre à particules, caractérisé en ce qu'il comprend un tel capteur de suie ou un tel ensemble, l'élément de support arrondi étant placé transversalement dans le système de dépollution. [0022] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'une vue de face d'un élément de support arrondi pour des électrodes en forme de peignes d'un capteur de suie selon la présente invention, - la figure 2 est une représentation schématique d'une vue arrière d'un élément de support arrondi pour des électrodes en forme de peignes d'un capteur de suie selon la présente invention, - la figure 3 est une représentation schématique d'une vue de face de la portion inférieure d'un élément de support arrondi pour des électrodes en forme de peignes d'un capteur de suie selon la présente invention. [0023] En se référant à toutes les figures, de manière connue, le capteur de suie comporte une première électrode 1 et une seconde électrode 1 a portant chacune une série respective de dents 5, 4, dont une seule est référencée aux figures par série. Chaque dent 5 de la première électrode 1, à l'exception d'une dent d'extrémité de l'électrode 1, est entourée de chaque côté à distance par une dent 4 de la seconde électrode 1 a, un espacement 8 étant laissé entre une dent 5 entourée de la première électrode 1 et les deux dents 4 associées de la seconde électrode 1 a. [0024] Il en va de même pour les dents 4 de la seconde électrode 1 a. Par dent d'extrémité d'une électrode, il est entendu la dent se trouvant la plus proche d'une extrémité de l'électrode 1, 1 a. Chaque électrode 1, 1 a peut comprendre quatre dents 4, 5, ce qui n'est en aucun cas limitatif. [0025] Aux figures, les espacements 8 sont montrés égaux. Ceci représente un mode préférentiel de réalisation de l'invention. Cependant, la présente invention peut s'appliquer à des électrodes 1, 1a présentant des espacements 8 inégaux entre deux dents 4, 5 d'une électrode 1, 1 a qui entourent une dent de l'autre électrode 1, 1 a. Dans le cas d'espacements égaux, pour ordre d'idée, sans que cela soit limitatif, ces espacements peuvent être compris entre 20 et 5011m. [0026] Dans le cas d'espacements inégaux, l'espacement le plus grand entre une dent 5 de la première électrode 1 et une des deux dents 4 l'entourant de la seconde électrode 1 a peut être approximativement le double ou le triple de son espacement le plus petit avec l'autre des deux dents 4. Pour ordre d'idée, sans que cela soit limitatif, l'espacement le plus grand peut atteindre approximativement 3011m voire 5011m tandis que l'espacement le plus petit peut descendre jusqu'à approximativement 101.1m. [0027] L'intérêt du décentrage entre dents 4, 5 est d'optimiser le temps de réponse du capteur. Il existe ainsi pour chaque côté d'une dent 4, 5 une zone morte différente qui correspond à un temps incompressible pour remplir la zone inter-électrode respective. Dans ces zones, la distribution des particules de suie n'est pas obligatoirement uniforme car les particules peuvent s'accumuler sous forme de dendrites à partir d'une électrode. [0028] Selon l'état de la technique, un capteur de suie présente un élément de support plan, avantageusement en céramique. Il a été montré qu'une telle configuration oblige à pratiquer un indexage lors du positionnement du capteur de suie dans un système de dépollution en particules de suie pour véhicule automobile comprenant un filtre à particules, ce système de dépollution étant une ligne d'échappement du véhicule automobile. [0029] Pour remédier à cet inconvénient, la présente invention prévoit de configurer le capteur de suie avec un élément de support arrondi 6 portant à sa périphérie les première et seconde électrodes 1, 1 a. [0030] Cet élément de support arrondi 6 est avantageusement longiforme et creux. Il est destiné à s'étendre transversalement dans le système de dépollution en particules de suie pour véhicule automobile comprenant un filtre à particules. Dans sa position transversale au système de dépollution, il est s'étend généralement verticalement. [0031] Aux figures, l'élément de support arrondi 6 est sous la forme d'un doigt de gant fermé à une extrémité longitudinale. Ceci n'est pas limitatif et l'élément de support arrondi peut prendre une autre forme, par exemple celle d'un tube fermé à au moins une extrémité longitudinale, son autre extrémité étant avantageusement ouverte bien que cela ne soit pas obligatoire. [0032] Comme il est particulièrement bien visible à la figure 1, pour un capteur de suie selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention, les électrodes 1, la sont formées chacune d'une première 2, 2a et d'une seconde partie 3, 3a respectives. La première partie 2, 2a de chaque électrode 1, 1 a est sensiblement rectiligne en partant au voisinage d'une première extrémité longitudinale de l'élément de support arrondi 6 longiforme, avantageusement l'extrémité la plus haute quand l'élément de support 6 est placé verticalement. [0033] Les premières parties 2, 2a des deux électrodes 1, 1 a s'étendent parallèlement à distance l'une de l'autre vers l'autre extrémité de l'élément de support arrondi 6 longiforme en étant chacune prolongées par leur seconde partie 3, 3a respective. Ces secondes parties 3, 3a réalisent la partie effective pour le fonctionnement de leur électrode 1, 1 a associée. [0034] En effet, les secondes parties 3, 3a présentent les dents 4, 5 des électrodes 1, 1 a, cela dans la configuration précédemment décrite avec les dents 5 d'une électrode 1 intercalées entre les dents 4 de l'autre électrode 1 a. Selon un mode préférentiel de réalisation de la présente invention, les dents 4, 5 s'étendent tout autour de l'élément de support arrondi 6 longiforme en étant concentriques avec espacements égaux entre les dents 5 d'une électrode et les dents 4 de l'autre électrode. [0035] Seul un écart est laissé entre l'extrémité libre de chaque dent 4, 5 d'une électrode 1, 1 a pointant vers la première partie 2a, 2 de l'autre électrode 1 a, 1 lui faisant face après que chaque dent 4, 5 ait accompli presque un tour complet autour de l'élément de support arrondi 6 longif orme. [0036] Comme il est particulièrement bien visible à la figure 2, les dents 4, 5 font le tour de l'élément de support à l'exception de la zone entre premières parties 2, 2a des électrodes 1, 1 a et de l'écart précédemment mentionné, les dents 5 de la première électrode 1 pouvant s'étendre selon le sens des aiguilles d'une montre et les dents 4 de la seconde électrode 1 a pouvant s'étendre dans l'autre sens à partir de leur première partie 2, 2a respective. [0037] En position verticale de l'élément de support 6, les dents 4, 5 s'étendent chacune dans un plan horizontal, cela à proximité de l'extrémité inférieure de l'élément de support 6 qui sera placée la plus au milieu du passage des particules de suie dans la ligne d'échappement du véhicule automobile. [0038] Comme il est particulièrement bien visible à la figure 3, les premières parties 2, 2a des deux électrodes 1, 1 a sont avantageusement séparées par une couche de revêtement 7 isolant. Cela permet de s'affranchir d'un indexage angulaire du capteur de suie en rendant les premières parties 2, 2a des électrodes 1, 1 a inopérantes lors des mesures effectuées par le capteur de suie. [0039] En prenant l'élément de support arrondi 6 en position verticale, la couche de revêtement 7 impose en effet que le pont résistif se fasse uniquement dans les secondes parties 3, 3a des électrodes 1, 1a donc dans des plans horizontaux et non pas dans un plan vertical, comme cela serait le cas pour les premières parties 2, 2a des électrodes 1, 1a. [0040] Comme précédemment mentionné, le capteur de suie comprend des moyens de chauffage pour l'élimination des suies en son intérieur quand la quantité de suie accumulée dépasse un seuil prédéterminé. Avantageusement, l'élément de support arrondi 6 intègre en son intérieur les moyens de chauffage du capteur. Par exemple, les moyens de chaufage peuvent être herbergés à l'intérieur de l'élément de support arrondi 6, par exemple un doigt de gant, similairement à ce qui se fait pour une sonde à oxygène, d'où l'intérêt d'un doigt de gant ou d'un tube en tant qu'élément de support arrondi ouvert à une de ses extrémités. [0041] Il est aussi avantageux mais non obligatoire d'avoir un élément de support arrondi 6 fermé à une de ses extrémités pour le maintien des moyens de chauffage à l'intérieur de l'élément 6, l'autre extrémité de l'élément 6 étant ouverte pour servir à l'introduction des moyens de chauffage en son intérieur. [0042] La présente invention concerne aussi un ensemble d'un capteur de suie tel que décrit précédemment associé à son dispositif de contrôle. Le dispositif de contrôle comprend des moyens de mesure de l'intensité du courant entre les électrodes 1, 1 a, le seuil prédéterminé de quantité de suie, précédemment mentionné, correspondant à un courant maximal mesuré. [0043] Plusieurs procédés d'incrustation des électrodes à la périphérie de l'élément de support arrondi 6 sont possibles. Le procédé préféré de fabrication d'un capteur de suie ou d'un ensemble d'un capteur de suie et de son dispositif de contrôle associé prévoit que les électrodes 1, 1a soient sérigraphiées sur l'élément de support arrondi 6. [0044] Le principal avantage de la présente invention est d'optimiser les possibilités d'implantation du capteur de suie, celui-ci n'ayant plus besoin d'être indexé. L'absence d'indexage angulaire permet aussi de réduire le prix du montage du capteur de suie dans le système de dépollution en particules de suie. [0045] L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. REVENDICATIONS: 1. Capteur de suie comprenant des première et seconde électrodes (1, 1a) disposées en vis-à-vis et munies de dents (4, 5), les dents (4, 5) d'une électrode (1, 1 a) pointant vers l'autre électrode (1, 1 a) et chaque dent (5) de la première électrode (1), à l'exception d'une dent d'extrémité, s'insérant entre deux dents (4) de la seconde électrode (1a) en laissant entre elles un espacement (8), le courant passant entre les électrodes (1, 1 a) étant représentatif de l'accumulation de suie à l'intérieur du capteur, caractérisé en ce qu'il présente un élément de support arrondi (6) portant à sa périphérie les première et seconde électrodes (1, 1 a). 2. Capteur de suie selon la revendication 1, dans lequel l'élément de support arrondi (6) est longiforme et creux. 3. Capteur de suie selon la revendication 2, dans lequel l'élément de support arrondi (6) est sous la forme d'un doigt de gant fermé à une extrémité longitudinale ou d'un tube fermé à au moins une extrémité longitudinale. 4. Capteur de suie selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel les électrodes (1, 1a) sont formées chacune d'une première (2, 2a) et d'une seconde partie (3, 3a) respectives, la première partie (2, 2a) de chaque électrode (1, 1 a) étant sensiblement rectiligne en partant au voisinage d'une première extrémité longitudinale de l'élément de support arrondi (6) longiforme, les premières parties (2, 2a) des deux électrodes (1, 1a) s'étendant parallèlement à distance l'une de l'autre vers l'autre extrémité de l'élément de support arrondi (6) longiforme en étant prolongées par leur seconde partie (3, 3a) respective, les secondes parties (3 , 3a) présentant les dents (4, 5) des électrodes, les dents (4, 5) s'étendant autour de l'élément de support arrondi (6) longiforme. 5. Capteur selon la revendication 4, dans lequel l'espacement entre une dent (4, 5) d'une électrode (1, 1 a) et chacune des deux dents (5, 4) l'entourant de l'autre électrode (1a, 1) est différent, la dent (4, 5) de l'une des électrodes (1, 1 a) étant décentrée par rapport aux deux dents (5, 4) l'entourant de l'autre électrode (1, 1 a) en étant plus proche de l'une des deux dents (4, 5) que de l'autre. 6. Capteur selon la revendication 4 ou 5, dans lequel les premières parties (2, 2a) des deux électrodes (1, 1a) sont séparées par une couche de revêtement (7) isolant. 7. Capteur de suie selon l'une quelconque des revendications précédentes, lequel comprend des moyens de chauffage pour l'élimination des suies en son intérieur quand la quantité de suie accumulée dépasse un seuil prédéterminé, l'élément de support arrondi (6) intégrant en son intérieur les moyens de chauffage du capteur. 8. Ensemble d'un capteur de suie selon la revendication 7 et de son dispositif de contrôle associé, lequel dispositif de contrôle comprend des moyens de mesure de l'intensité du courant entre les électrodes (1, 1 a), le seuil prédéterminé de quantité de suie correspondant à un courant maximal mesuré. 9. Procédé de fabrication d'un capteur de suie selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 ou d'un ensemble d'un capteur de suie et de son dispositif de contrôle associé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les électrodes (1, 1 a) sont sérigraphiées sur l'élément de support arrondi (6). 10. Système de dépollution en particules de suie pour véhicule automobile comprenant un filtre à particules, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur de suie selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 ou un ensemble selon la revendication 8, l'élément de support arrondi (6) étant placé transversalement dans le système de dépollution.