Brevet FR3156832A1 — publié le 20250620

L’invention concerne un procédé d’évaluation sur un banc d’essai d’une solution d’imprégnation d’un filtre à particules destiné à un véhicule automobile à moteur thermique, le banc d’essai comportant un échantillon de filtre à particules comprenant la solution d’imprégnation, un mélange réactionnel et un système de chauffage, ledit mélange réactionnel présentant une vitesse de réaction volumique horaire prédéterminée, caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes suivantes : une étape d’évaluation dans les conditions de démarrage (E1) durant laquelle l’échantillon passe d’une température initiale à une température finale à une vitesse de chauffage prédéterminée, ladite température finale étant supérieure à ladite température initiale et une étape d’évaluation dans les conditions de roulement (E2) durant laquelle l’échantillon est étudié à une température fixe. Figure de l’abrégé : Fig. 1 PROCEDE D’EVALUATION SUR UN BANC D’ESSAI D’UNE SOLUTION D’IMPREGNATION D’UN FILTRE A PARTICULES DESTINE A UN VEHICULE AUTOMOBILE A MOTEUR THERMIQUE L’invention porte sur les filtres à particules des véhicules automobiles à moteur thermique, et plus particulièrement sur les solutions d’imprégnation présentes sur ces filtres à particules. Il est connu de l’art antérieur une demande de brevet FR3029968 qui décrit un dispositif de post-traitement des gaz d’échappement d’un moteur à combustion. Le dispositif comporte un ensemble de composants disposés d’amont en aval selon la configuration suivante : un organe catalyseur d’oxydation, une embouchure d’un moyen d’introduction de réducteur ou de précurseur d’un réducteur pour la réduction catalytique sélective des oxydes d’azote, un organe catalyseur de réduction catalytique sélective des oxydes d’azote, un filtre à particules, un organe de traitement des fuites d’ammoniac et un organe catalyseur de réduction catalytique sélective des oxydes d’azote. Le moyen d’introduction est un injecteur comprenant un actionneur. L’organe catalyseur de réduction catalytique sélective des oxydes d’azote présente une longueur comprise entre 45 mm et 80 mm. L’objectif de l’invention est d’améliorer les performances d’un système de dépollution d’un véhicule automobile à moteur thermique. Le filtre à particules comporte une solution d’imprégnation catalytique de réduction sélective des oxydes d’azote permettant également la filtration des suies. Cependant, pour évaluer la solution d’imprégnation, il est nécessaire de procéder à un test sur le véhicule automobile. En cas de mauvaise performance, voire de non-performance, il est nécessaire de démonter entièrement le filtre à particules pour remplacer la solution d’imprégnation. L’objectif de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un moyen pour tester une solution d’imprégnation avant son intégration au filtre à particules d’un véhicule automobile à moteur thermique. Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un procédé d’évaluation sur un banc d’essai d’une solution d’imprégnation d’un filtre à particules destiné à un véhicule automobile à moteur thermique, le banc d’essai comportant un échantillon de filtre à particules comprenant la solution d’imprégnation, un mélange réactionnel et un système de chauffage, ledit mélange réactionnel comportant une quantité de dioxygène, une quantité de dioxyde de carbone, une quantité de monoxyde de carbone, une quantité de dihydrogène, une quantité d’oxydes d’azote, une quantité de toluène et une quantité d’eau, le mélange réactionnel étant complété avec une quantité de diazote, ledit mélange réactionnel présentant une vitesse de réaction volumique horaire prédéterminée, remarquable en ce que le procédé comporte les étapes suivantes : - une étape d’évaluation de la solution d’imprégnation dans les conditions de démarrage dudit véhicule durant laquelle l’échantillon passe d’une température initiale à une température finale à une vitesse de chauffage prédéterminée, ladite température finale étant supérieure à ladite température initiale ; - une étape d’évaluation de la solution d’imprégnation dans les conditions de roulement dudit véhicule durant laquelle l’échantillon est étudié à une température fixe. Grâce à l’invention, les solutions d’imprégnation sont testées directement sur un échantillon sur un banc d’essai, sans que cela ne nécessite l’assemblage dudit filtre à particules dans ledit véhicule. Avantageusement, ledit échantillon présente un diamètre de 2,5 cm et une longueur supérieure ou égale à 2,5 cm. De préférence, lors de l’étape d’évaluation dans les conditions de démarrage dudit véhicule, la température initiale est comprise entre 15°C et 25°C et la température finale est supérieure ou égale à 500°C. Il s’agit des conditions standards pour reproduire le démarrage du véhicule. De préférence, lors de l’étape d’évaluation dans les conditions de démarrage dudit véhicule, la vitesse prédéterminée est comprise entre 1°C/s et 1°C/min. Avantageusement, la vitesse de réaction volumique horaire est comprise entre 30 000 h -1 et 150 000 h -1 , de préférence 100 000 h -1 . Avantageusement, lors de l’étape d’évaluation dans les conditions de roulement dudit véhicule, la température fixe est comprise entre 400°C et 500°C, de préférence 450°C. En roulement, le filtre à particules d’un véhicule fonctionne dans cette plage de température. Ainsi, cela permet d’évaluer la solution d’imprégnation en fonction des conditions réelles. Avantageusement, le mélange réactionnel présente un volume total, la quantité de dioxygène étant comprise entre 0% et 2,5% en volume par rapport au volume total, la quantité de dioxyde de carbone étant comprise entre 5% et 15% en volume par rapport au volume total, la quantité de monoxyde de carbone étant comprise entre 0% et 4% en volume par rapport au volume total, la quantité de dihydrogène étant comprise entre 0% et 2% en volume par rapport au volume total, la quantité d’oxydes d’azote étant comprise entre 0% et 0,5% en volume par rapport au volume total, la quantité de toluène étant comprise entre 0,005% et 0,3% en volume par rapport au volume total et la quantité d’eau est comprise entre 0% et 15% en volume par rapport au volume total. Avantageusement, lors de l’étape d’évaluation dans les conditions de roulement dudit véhicule, la quantité de dioxygène est inférieure à 2% en volume par rapport au volume total. L’invention concerne également un banc d’essai configuré pour évaluer une solution d’imprégnation d’un filtre à particules destiné à un véhicule automobile à moteur thermique, remarquable en ce que ledit banc d’essai met en œuvre ledit procédé d’évaluation sur un banc d’essai d’une solution d’imprégnation d’un filtre à particules destiné à un véhicule automobile à moteur thermique précédemment décrit. En outre, l’invention concerne un véhicule automobile à moteur thermique comportant un filtre à particules, remarquable en ce que ledit filtre à particules comporte une solution d’imprégnation ayant été évaluée par la mise en œuvre dudit procédé d’évaluation sur un banc d’essai d’une solution d’imprégnation d’un filtre à particules destiné à un véhicule automobile à moteur thermique antérieurement décrit. L’invention sera davantage détaillée par la description d’un mode de réalisation non limitatif, et sur la base de la figure annexée illustrant l’invention, dans laquelle FIG. 1 illustre schématiquement un procédé d’évaluation sur un banc d’essai d’une solution d’imprégnation d’un filtre à particules destiné à un véhicule automobile à moteur thermique selon un mode de réalisation de l’invention. Il est illustré schématiquement sur la FIG. 1 un procédé d’évaluation sur un banc d’essai d’une solution d’imprégnation d’un filtre à particules destiné à un véhicule automobile à moteur thermique. Le filtre à particules est un dispositif visant à réduire les émissions de particules nocives provenant du moteur thermique. Le rôle du filtre à particules est de capturer de façon pérenne les particules de suies primaires issues du moteur thermique. Cependant, dans certaines conditions telles que le démarrage par exemple, des particules secondaires, autrement nommées les aérosols organiques secondaires, se forment en aval du filtre à particules. Le banc d’essai comporte un échantillon de filtre à particules. De préférence, l’échantillon présente un diamètre de 2,5 cm et une longueur supérieure ou égale à 2,5 cm. L’échantillon de filtre à particules comporte la solution d’imprégnation. La solution d’imprégnation a pour rôle d’améliorer la rétention des particules solides par le filtre à particules. Le banc d’essai comporte un mélange réactionnel permettant de tester la solution d’imprégnation. Le mélange réactionnel est une combinaison de substances chimiques, ou réactifs, qui réagissent ensemble pour former d’autres substances chimiques, ou produits. Le mélange réactionnel comporte une quantité de dioxygène, une quantité de dioxyde de carbone, une quantité de monoxyde de carbone, une quantité de dihydrogène, une quantité d’oxydes d’azote, une quantité de toluène, une quantité d’eau et une quantité de diazote. Le toluène est un composant aromatique monocyclique que l’on retrouve dans les émissions du moteur thermique. Dans le cadre de l’évaluation de la solution d’imprégnation, le toluène représente les précurseurs d’aérosols organiques secondaires. Ainsi, l’évaluation sert à déterminer si la solution d’imprégnation est en capacité de capturer et de détruire le toluène, ce qui supposerait que ladite solution d’imprégnation testée est en capacité de capturer et de détruire les précurseurs d’aérosols organiques secondaires en conditions réelles. Le mélange réactionnel présente une vitesse de réaction volumique horaire prédéterminée. La vitesse volumique horaire est le rapport entre une valeur de débit volumique du mélange réactionnel par une valeur de volume d’un catalyseur qui les traitent. La vitesse volumique horaire s’exprime ainsi en unité de volume de réactif par heure. . La vitesse volumique horaire évolue donc en fonction de la valeur de débit volumique du mélange réactionnel et/ou de la valeur de volume de catalyseur. Le catalyseur est une substance chimique permettant d’accélérer la transformation des réactifs en produits, sans changer le résultat final de la réaction. Avantageusement, la vitesse volumique horaire est comprise entre 30 000 h -1 et 150 000 h -1 , de préférence 100 000 h -1 . En outre, le banc d’essai comporte un système de chauffage. Les phases de démarrage et de roulement dudit véhicule lorsque le moteur thermique n’a pas atteint une température adéquate sont les phases générant le plus de particules solides. Le procédé comporte une étape d’évaluation de la solution d’imprégnation dans les conditions de démarrage E1 dudit véhicule. Durant ladite étape d’évaluation de la solution d’imprégnation dans les conditions de démarrage E1, l’échantillon subit une hausse de température le faisant passer d’une température initiale à une température finale à une vitesse de chauffage déterminée, ladite température finale étant supérieure à ladite température finale. De préférence, la température initiale est comprise entre 15°C et 25°C et la température finale est supérieure ou égale à 500°C. Lorsque ledit véhicule automobile à moteur thermique démarre, le filtre à particules subit une hausse de température. L’objectif de ladite étape d’évaluation de la solution d’imprégnation dans les conditions de démarrage dudit véhicule est de reproduire les conditions de démarrage. Ainsi, la solution d’imprégnation peut être testée sans avoir à monter ledit filtre à particules sur ledit véhicule, ce qui prend un temps considérable. De plus, cela évite de devoir tester le filtre à particules sur un banc à rouleaux qui est un équipement coûteux destiné à effectuer des tests et des évaluations sur le véhicule. De préférence, lors de ladite étape d’évaluation dans les conditions de démarrage dudit véhicule, la vitesse prédéterminée est comprise entre 1°C/s et 1°C/min. Lors d’une étape d’évaluation de la solution d’imprégnation dans les conditions de roulement E2, l’échantillon est étudié à une température fixe durant toute la durée de la réaction. De préférence, la température fixe est comprise entre 400°C et 500°C, de préférence 450°C. Le but de ladite étape d’évaluation de la solution d’imprégnation dans les conditions de roulement E2 est de soumettre l’échantillon à la température à laquelle les émissions de particules solides sont émises lorsque le véhicule roule et que ledit moteur thermique du véhicule n’a pas encore atteint la température adéquate. Avantageusement, le mélange réactionnel présente un volume total. La quantité de dioxygène est comprise entre 0% et 2,5% en volume par rapport au volume total, la quantité de dioxyde de carbone est comprise entre 5% et 15% en volume par rapport au volume total, la quantité de monoxyde de carbone est comprise entre 0% et 4% en volume par rapport au volume total, la quantité de dihydrogène est comprise entre 0% et 2% en volume par rapport au volume total, la quantité d’oxydes d’azote est comprise entre 0% et 0,5% en volume par rapport au volume total, la quantité de toluène est comprise entre 0,005% et 0,3% en volume par rapport au volume total et la quantité d’eau est comprise entre 0% et 15% en volume par rapport au volume total. La quantité de diazote est ajoutée afin de compléter ledit mélange réactionnel. Le pourcentage en volume par rapport au volume total est autrement nommé le pourcentage volumique. Le pourcentage volumique permet d’exprimer la composition volumique d’un mélange gazeux ou liquide. De préférence, lors de ladite étape d’évaluation de la solution d’imprégnation dans les conditions de roulement E2, la quantité de dioxygène est inférieure à 2% en volume par rapport au volume total. L’invention concerne également un banc d’essai configuré pour évaluer une solution d’imprégnation d’un filtre à particules destiné à un véhicule automobile à moteur thermique, ledit banc d’essai permettant la mise en œuvre dudit procédé antérieurement décrit. En outre, l’invention concerne un véhicule automobile à moteur thermique comportant un filtre à particules comprenant une solution d’imprégnation ayant été évaluée par la mise en œuvre dudit procédé précédemment décrit. Procédé d’évaluation sur un banc d’essai d’une solution d’imprégnation d’un filtre à particules destiné à un véhicule automobile à moteur thermique, le banc d’essai comportant un échantillon de filtre à particules comprenant la solution d’imprégnation, un mélange réactionnel et un système de chauffage, ledit mélange réactionnel comportant une quantité de dioxygène, une quantité de dioxyde de carbone, une quantité de monoxyde de carbone, une quantité de dihydrogène, une quantité d’oxydes d’azote, une quantité de toluène et une quantité d’eau, le mélange réactionnel étant complété avec une quantité de diazote, ledit mélange réactionnel présentant une vitesse de réaction volumique horaire prédéterminée, caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes suivantes : - une étape d’évaluation de la solution d’imprégnation dans les conditions de démarrage (E1) dudit véhicule durant laquelle l’échantillon passe d’une température initiale à une température finale à une vitesse de chauffage prédéterminée, ladite température finale étant supérieure à ladite température initiale ; - une étape d’évaluation de la solution d’imprégnation dans les conditions de roulement (E2) dudit véhicule durant laquelle l’échantillon est étudié à une température fixe. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit échantillon présente un diamètre de 2,5 cm et une longueur supérieure ou égale à 2,5 cm. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que, lors de l’étape d’évaluation dans les conditions de démarrage dudit véhicule, la température initiale est comprise entre 15°C et 25°C et la température finale est supérieure ou égale à 500°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que, lors de l’étape d’évaluation dans les conditions de démarrage dudit véhicule, la vitesse prédéterminée est comprise entre 1°C/s et 1°C/min. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la vitesse de réaction volumique horaire est comprise entre 30 000 h -1 et 150 000 h -1 , de préférence 100 000 h -1 . Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que, lors de l’étape d’évaluation dans les conditions de roulement dudit véhicule, la température fixe est comprise entre 400°C et 500°C, de préférence 450°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le mélange réactionnel présente un volume total, la quantité de dioxygène étant comprise entre 0% et 2,5% en volume par rapport au volume total, la quantité de dioxyde de carbone étant comprise entre 5% et 15% en volume par rapport au volume total, la quantité de monoxyde de carbone étant comprise entre 0% et 4% en volume par rapport au volume total, la quantité de dihydrogène étant comprise entre 0% et 2% en volume par rapport au volume total, la quantité d’oxydes d’azote étant comprise entre 0% et 0,5% en volume par rapport au volume total, la quantité de toluène étant comprise entre 0,005% et 0,3% en volume par rapport au volume total et la quantité d’eau étant comprise entre 0% et 15% en volume par rapport au volume total. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que, lors de l’étape d’évaluation dans les conditions de roulement dudit véhicule, la quantité de dioxygène est inférieure à 2% en volume par rapport au volume total. Banc d’essai configuré pour évaluer une solution d’imprégnation d’un filtre à particules destiné à un véhicule automobile à moteur thermique, caractérisé en ce que ledit banc d’essai met en œuvre ledit procédé d’évaluation sur un banc d’essai d’une solution d’imprégnation d’un filtre à particules destiné à un véhicule automobile à moteur thermique selon l’une quelconque des revendications 1 à 8. Véhicule automobile à moteur thermique comportant un filtre à particules, caractérisé en ce que ledit filtre à particules comporte une solution d’imprégnation ayant été évaluée par la mise en œuvre dudit procédé d’évaluation sur un banc d’essai d’une solution d’imprégnation d’un filtre à particules destiné à un véhicule automobile à moteur thermique selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.