Brevet FR3051836A1 (20171201)
REVENDICATIONS1. Filtre à particules pour collecter les particules des gaz d'échappement d'un moteur à combustion, ledit filtre comportant un corps en matériau poreux (monolithique) allongé selon un axe X, ledit corps comprenant : - une face d'entrée (40, 1104) par laquelle les gaz d'échappement entrent dans le filtre, - une face de sortie par laquelle les gaz d'échappement ressortent du filtre, - une pluralité de canaux d'entrée et de canaux de sortie (370, 380, 570, 580, 770, 780, 1170, 1270) s'étendant entre la face d'entrée (40, 1104) et la face de sortie parallèlement à l'axe X, chaque canal d'entrée (370, 570,\n<CLM>\1\tétant séparé d'un canal de sortie (380, 580,\n<CLM>\1\tadjacent par une paroi commune filtrante (371, 571, 771, 1171, 1271) apte à laisser passer les gaz d'échappement, pour former une structure de type nid d'abeille, les canaux d'entrée et de sortie (370, 380, 570, 580, 770, 780, 1170, 1270) comportant chacun : - une extrémité ouverte de section transversale carrée orthogonalement à l'axe X (20, 310, 510, 710, 1110, 1210), - une extrémité fermée (360, 560, 760, 1160), - une section transversale de référence carrée orthogonalement à l'axe X (21, 330, 350, 550, 750, 1150, 1250), située entre lesdites extrémités ouverte et fermée, de préférence située à mi-chemin entre la face d'entrée (40, 1104) et la face de sortie, chacun des quatre sommets (21) de la section transversale de référence (21, 330, 350, 550, 750, 1150, 1250) étant commun à deux canaux d'entrée et deux canaux de sortie, et les quatre sommets (21) de la section transversale de référence carrée (21, 330, 350, 550, 750, 1150, 1250) ayant une position inchangée pour toute section du canal orthogonalement à l'axe X, les extrémités ouvertes des canaux d'entrée étant contiguës sur la face d'entrée (40, 1104) et les extrémités ouvertes des canaux de sortie étant contiguës sur la face de sortie, lesdites extrémités ouvertes formant un quadrillage, caractérisé en ce que la géométrie de chaque canal d'entrée et de sortie est non constante tout au long du canal selon l'axe X, telle que, pour chaque canal d'entrée et de sortie : - le périmètre de la section du canal décroît de manière continue depuis l'extrémité ouverte (20, 310, 510, 710, 1110, 1210) du canal jusqu'à la section transversale de référence (21, 330, 350, 550, 750, 1150, 1250) dudit canal, puis croit de manière continue 3051836 27 de ladite section transversale de référence (21, 330, 350, 550, 750, 1150, 1250) jusqu'à l'extrémité fermée (360, 560, 760, 1160), et - la surface de la section du canal décroît de façon monotone selon l'axe X depuis l'extrémité ouverte (20, 310, 510, 710, 1110, 1210) du canal jusqu'à l'extrémité fermée 5 (360, 560, 760, 1160) où ladite surface est nulle, ladite extrémité fermée (360, 560, 760, 1160) étant située dans le corps du filtre à proximité de face de sortie pour le canal d'entrée (370, 570,\n<CLM>\1\tet étant située dans le corps du filtre à proximité de la face d'entrée (40, 1104) pour le canal de sortie (380, 580, 780). 10\n<CLM>\1\tFiltre selon la revendication 1, dans lequel chaque canal d'entrée et de sortie (370, 380, 570, 580, 770, 780, 1170, 1270) a une section polygonale d'ordre 4n selon tout plan orthogonal à l'axe X entre l'extrémité ouverte (20, 310, 510, 710, 1110, 1210) et la section transversale de référence (21, 330, 350, 550, 750, 1150, 1250) d'une part, et entre la section transversale de référence (21, 330, 350, 550, 750, 1150, 1250) et l'extrémité 15 fermée (360, 560, 760, 1160) d'autre part, n étant un entier préférentiellement compris entre 2 et\n<CLM>\1\t3. Filtre selon la revendication 2, dans lequel la section polygonale d'ordre 4n forme un polygone convexe entre l'extrémité ouverte (20, 310, 510, 710, 1110, 1210) et la 20 section transversale de référence (21, 330, 350, 550, 750, 1150, 1250), et est un polygone concave entre la section transversale de référence (21, 330, 350, 550, 750, 1150, 1250) et l'extrémité fermée (360, 560, 760, 1160).\n<CLM>\1\tFiltre selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la section des 25 canaux d'entrée et de sortie est octogonale orthogonalement à l'axe X (720, 730,\n<CLM>\1\tentre les extrémités ouverte (710) et fermée (760) de chaque canal (770, 780), à l'exception de la section transversale de référence (750).\n<CLM>\1\tFiltre selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la section des 30 canaux d'entrée et de sortie est dodécagonale orthogonalement à l'axe X (520, 530,\n<CLM>\1\tentre les extrémités ouverte (510) et fermée (560) de chaque canal (570, 580), à l'exception de la section transversale de référence (550).\n<CLM>\1\tFiltre selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la section des 35 canaux d'entrée et de sortie est hexadécagonale orthogonalement à l'axe X (320, 330, 3051836 28 340n\n<CLM>\1\tentre les extrémités ouverte (310) et fermée (360) de chaque canal (370, 380), à l'exception de la section transversale de référence (330, 350).\n<CLM>\1\tFiltre selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, pour chaque canal 5 d'entrée et de sortie, la section carrée de l'extrémité ouverte (20, 310, 510, 710, 1110, 1210) est obtenue par homothétie d'un rapport k positif, de préférence k étant égal à racine de 2, et par rotation, de préférence d'un angle de 45°, de la section transversale de référence carrée (21, 330, 350, 550, 750, 1150, 1250). 10\n<CLM>\1\tFiltre selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'extrémité fermée (360, 560, 760, 1160) des canaux d'entrée est située dans le corps du filtre à une distance A de la face de sortie et lequel l'extrémité fermée des canaux de sortie est située dans le corps du filtre à une distance A de la face d'entrée, les distances A et A étant comprises entre 1 et 50 fois l'épaisseur des parois, 15\n<CLM>\1\tFiltre selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la section transversale de référence (330, 350, 550,\n<CLM>\1\tde chaque canal d'entrée et de sortie est contenue dans un même plan de référence orthogonal à l'axe X, ledit plan de référence étant situé à mi-chemin entre la face d'entrée et la face de sortie.\n<CLM>\1\tFiltre selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le périmètre et la surface de la section des canaux évoluent de manière symétrique de part et d'autre de la section transversale de référence (330, 350, 550, 750).\n<CLM>\1\tFiltre selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel la section transversale de référence (1150, 1250) de chaque canal d'entrée et de sortie est contenue dans un même plan de référence orthogonal à l'axe X, ledit plan de référence étant plus proche de la face de sortie que de la face d'entrée (1104). 30\n<CLM>\1\tFiltre selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les parois communes filtrantes (371, 571, 771, 1171, 1271) séparant les canaux d'entrée et de sortie (370, 380, 570, 580, 770, 780, 1170, 1270) comprennent un revêtement catalytique pour le traitement d'au moins un composé contenu dans les gaz d'échappements choisi dans 20 25 3051836 29 la liste constituée par: les hydrocarbures imbrûlés (HC), l'oxyde de carbone (CO), les oxydes d'azote (NOx), NH3, S02, H2S.\n<CLM>\1\tMéthode de fabrication d'un filtre à particules selon l'une des revendications 1 à 12 5 par stéréolithographie, dans laquelle on construit le corps du filtre par solidification d'un matériau poreux sous forme de couches successives au moyen d'un stéréolithographe qui reproduit un modèle 3D numérique préalablement établi dudit corps de filtre.\n<CLM>\1\tMéthode de fabrication d'un filtre à particules selon l'une des revendications 1 à 12 10 par impression 3D, dans laquelle on construit le corps du filtre par dépôt d'un matériau poreux sous forme de couches successives au moyen d'une imprimante 3D qui reproduit un modèle 3D numérique préalablement établi dudit corps de filtre.\n<CLM>\1\tMéthode de fabrication d'un filtre à particules selon l'une des revendications 1 à 15 12, dans laquelle : - on obtient par extrusion un corps de filtre en matériau poreux allongé selon un axe X, comportant une pluralité de canaux initiaux s'étendant parallèlement à l'axe X et de section constante carrée orthogonalement à l'axe X, et s'ouvrant à leurs deux extrémités sur la face d'entrée et la face de sortie dudit corps, et 20 - on déforme lesdits canaux initiaux en introduisant un outil pénétrant (401, 402, 403, 601, 602, 603, 801, 802,\n<CLM>\1\tdans lesdits canaux initiaux par une de leurs extrémités sur chacune des faces d'entrée et de sortie, et jusqu'à un point D donné le long de l'axe X, au minimum jusqu'au milieu dudit corps, de manière à obtenir les canaux d'entrée et de sortie du filtre selon l'une des revendications 1 à\n<CLM>\1\t25\n<CLM>\1\tMéthode de fabrication selon la revendication précédente, dans laquelle : - l'outil pénétrant comporte un socle muni d'un ensemble de protrusions polyédriques allongées selon un même axe W, lesdites protrusions comportant une première base (401, 601,\n<CLM>\1\tet une deuxième base (402, 602,\n<CLM>\1\tcarrées situées dans des plans 30 parallèles, la première base (401, 601,\n<CLM>\1\tétant en contact avec ledit socle, lesdites première (401, 601,\n<CLM>\1\tet deuxième (402, 602,\n<CLM>\1\tbases étant reliées par 4n facettes (403, 603, 803), n étant un entier préférentiellement compris entre 2 et 4, de manière à ce que la section de la protrusion selon un plan orthogonal à l'axe W ait une forme de polygone convexe irrégulier d'ordre 4n évolutive, de préférence telle que le périmètre de 3051836 30 ladite section de la protrusion décroît de manière continue depuis la première base (401, 601,\n<CLM>\1\tjusqu'à la deuxième base (402, 602,\n<CLM>\1\ten même temps que la surface de ladite section de la protrusion décroit de façon monotone depuis la première base (401, 601,\n<CLM>\1\tjusqu'à la deuxième base (402, 602, 802), et 5 - l'outil pénétrant et le corps du filtre étant configurés de manière à ce que lorsque l'outil pénétrant est appliqué sur chacune des faces d'entrée et de sortie du corps du filtre, les protrusions pénètrent dans un canal sur deux sur chaque face selon un motif en damier.