FR2815884A1 - Procede de nettoyage de la face amont d'un filtre a particules - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de nettoyage de la face amont (14) d'un filtre à particules (10) d'une ligne d'échappement d'un moteur thermique, le filtre (10) étant disposé dans une enveloppe (12) présentant une sortie (22) des gaz d'échappement. Le procédé comporte une étape de mise en circulation d'un flux de liquide au travers du filtre à particules (10) de sa face aval (18) vers sa face amont (14) en considérant le sens d'écoulement des gaz d'échappement dans le filtre. Le flux de liquide mis en circulation au travers du filtre à particules (10) a un débit supérieur à 50 litres/ minute et est réparti sur l'essentiel de la surface aval (18) du filtre à particules.
Description
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La présente invention concerne un procédé de nettoyage de la face amont d'un filtre à particules d'une ligne d'échappement d'un moteur thermi- que le filtre étant disposé dans une enveloppe présentant une sortie des gaz d'échappement, le procédé comportant une étape de mise en circulation d'un flux de liquide au travers du filtre à particules de sa face aval vers sa face amont en considérant le sens d'écoulement des gaz d'échappement dans le filtre.
De nos jours, il est connu dans les véhicules automobiles à moteur thermique, et notamment dans les véhicules à moteur Diesel, de prévoir un filtre à particules dans la ligne d'échappement.
Un tel filtre à particules est reçu à l'intérieur d'une enveloppe métallique présentant une entrée d'introduction des gaz d'échappement et une sortie d'évacuation des gaz d'échappement.
Le filtre à particules est formé d'un substrat de filtration tel que du carbonate de silicium. Dans ce substrat est délimitée une succession de canaux parallèles adjacents, les canaux étant obturés alternativement à l'une ou l'autre des leurs extrémités. Les gaz circulent ainsi au travers des parois latérales séparant deux canaux adjacents.
Lors du fonctionnement du moteur, le filtre à particules retient des particules de suies sur sa surface amont en considérant le sens d'écoulement des gaz d'échappement dans la ligne d'échappement.
Les particules de suies s'accumulent progressivement sur cette face amont, provoquant ainsi un colmatage du filtre. Afin de décolmater le filtre et de garantir un fonctionnement optimal du moteur, il est connu de régénérer le filtre, ceci à intervalles réguliers. A cet effet, on provoque une combustion des suies sur la face amont du filtre à particules. Afin de favoriser la combustion des suies sur le filtre à particules, il est connu d'ajouter, dans le combustible alimentant le moteur, des additifs métalliques permettant d'abaisser la température de combustion des suies.
A l'issue de régénérations successives du filtre à particules, des résidus non combustibles s'accumulent sur la face amont du filtre à particules.
Ces résidus non combustibles sont composés majoritairement d'oxydes, de sulfates, et de phosphates de cérium, de zinc et de calcium.
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Afin de conserver les performances du moteur et de restaurer la capacité de filtration du filtre à particules, il est nécessaire de procéder à un nettoyage mécanique périodique du filtre à particules.
A cet effet, il est connu de démonter le filtre à particules et son enveloppe de la ligne d'échappement et de procéder au nettoyage du filtre.
Suivant un procédé connu, une buse délivrant un jet d'eau de faible section, celle-ci étant de quelques millimètres, est introduite à l'intérieur de l'enveloppe en regard de la surface aval du filtre à particules en considérant le sens d'écoulement des gaz. Sous la commande de moyens de déplacement automatiques, la buse est déplacée perpendiculairement à la surface d'extrémité aval du filtre à particules, suivant une trajectoire en rosace afin de couvrir toute la surface du filtre.
Ce procédé nécessite le déplacement de la buse suivant toute la surface du filtre. Ce déplacement peut être malaisé voire impossible, lorsque l'enveloppe du filtre à particules présente en sortie un tronçon convergent, dont le profil est rendu irrégulier du fait des contraintes d'encombrement imposées à l'enveloppe pour son implantation sur le véhicule. De plus, le temps de nettoyage du filtre est très long puisque la buse doit parcourir toute la surface aval du filtre à particules.
L'invention a pour but de proposer un procédé et une installation de nettoyage d'un filtre à particules ne présentant pas les inconvénients mentionnés ci-dessus et qui, en particulier, permettent un nettoyage rapide et efficace du filtre.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de nettoyage de la face amont d'un filtre à particules d'une ligne d'échappement d'un moteur thermique le flux de liquide mis en circulation au travers du filtre à particules a un débit supérieur à 50 litres/minute et est réparti sur l'essentiel de la surface aval du filtre à particules.
Suivant des modes particuliers de mise en oeuvre du procédé, celui-ci comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - la pression du liquide en amont de la surface aval du filtre à particules est comprise entre 20 et 40 bars.
- le liquide a une température comprise entre 30 C et 70OC.
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- le liquide est de l'eau ; - il comporte, avant ladite étape de mise en circulation d'un flux de liquide au travers du filtre à particules, une étape d'immersion du filtre à particules dans un bain soumis à des vibrations ultrasonores ; - il comporte, après ladite étape de mise en circulation d'un flux de liquide au travers du filtre à particules, une étape de mise en circulation d'un flux gazeux au travers du filtre à particules, de sa surface aval vers sa surface amont ; - on introduit le flux de liquide dans ladite enveloppe par une manche connectée à la sortie des gaz d'échappement de l'enveloppe, et la section de la manche est sensiblement égale à la section de la sortie des gaz d'échappement de l'enveloppe ; et - pendant une partie de ladite étape de mise en circulation d'un flux de liquide au travers du filtre à particules, un obturateur est rapporté sur une partie réduite de la face amont du filtre à particules.
L'invention a en outre pour objet une installation de nettoyage de la face amont d'un filtre à particules d'une ligne d'échappement d'un moteur thermique caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de mise en circulation au travers du filtre à particules d'un flux de liquide ayant un débit supérieur à 50 litres/minute, et en ce que lesdits moyens de mise en circulation sont adaptés pour répartir le flux de liquide sur l'essentiel de la surface aval du filtre à particules.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une installation de nettoyage de la face amont d'un filtre à particules représentée en coupe lors d'une première phase de nettoyage ; - la figure 2 est une vue identique à celle de la figure 1 lors d'une deuxième phase de nettoyage ; et - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un filtre à particules, relié à un compresseur pour la mise en oeuvre de la dernière phase de nettoyage du filtre à particules.
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Sur les figures est représenté un filtre à particules 10 disposé à l'intérieur d'une enveloppe métallique 12. Le filtre 10 et son enveloppe 12 ont été préalablement démontés de la ligne d'échappement dans laquelle ils sont normalement installés.
Le filtre à particules 10 est constitué d'un substrat poreux dans lequel sont délimités des canaux parallèles adjacents obturés alternativement d'un côté et de l'autre.
Le filtre à particules 10 présente une face amont 14 en considérant le sens d'écoulement normal des gaz dans la ligne d'échappement. La face amont 14 désigne la surface d'extrémité amont du filtre et la surface des canaux débouchant sur cette surface. La face amont 14 du filtre à particules est accessible au travers d'une extrémité ouverte 16 de l'enveloppe 12.
Cette extrémité ouverte 16 présente une section sensiblement identique à celle du filtre à particules 14. Lorsque le filtre à particules est monté sur une ligne d'échappement, l'enveloppe 12 est prolongée en amont de son extrémité 16 par l'enveloppe d'un organe de purification catalytique.
La face amont 14 du filtre à particules est supposée chargée de résidus non combustibles, dont le filtre doit être débarrassé lors de l'opération de nettoyage.
Le filtre 10 présente une face aval 18 opposée à la face amont 14, en considérant le sens d'écoulement normal des gaz d'échappement dans la ligne d'échappement.
L'enveloppe 12 comporte, en regard de la face aval 18 du filtre à particules, un tronçon convergent 20 depuis la face aval 18 du filtre à particules jusqu'à une sortie 22 servant normalement à l'évacuation des gaz d'échappement issu du filtre à particules.
La sortie 22 a une section correspondant sensiblement à celle des conduites constituant la ligne d'échappement.
L'installation 24, destinée au nettoyage du filtre à particules 10, comporte un réservoir de fluide de nettoyage 26 constitué par exemple d'une citerne contenant de l'eau. Des moyens 28 de chauffage de l'eau de tout type adapté sont installés dans la citerne 26. La sortie de la citerne 26 est reliée à une pompe 30 constituée avantageusement d'une pompe à pistons.
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La sortie de la pompe est reliée à une manche 32 adaptée pour acheminer le flux de liquide de nettoyage issu du réservoir 26 jusqu'à la sortie 22 du filtre à particules. La manche 32 comporte, à son extrémité, un raccord 34 permettant la connexion directe de la manche à la sortie 22 du filtre à particules.
La manche 32 et son raccord 34 ont une section sensiblement identique à celle de la sortie 22.
Afin d'assurer le nettoyage du filtre à particules, celui-ci est d'abord démonté de la ligne d'échappement avec son enveloppe 12. Ces deux éléments sont ensuite soumis à une température de 650OC pendant 1 heure 30 afin de provoquer la combustion des suies pouvant se trouver sur la face amont du filtre.
A l'issue de ce chauffage, la sortie 22 du filtre est reliée à la manche 32, comme illustré sur la figure 1. Un flux de liquide de nettoyage, et avantageusement d'eau, est alors mis en circulation au travers du filtre à particules 10 de sa surface aval 18 vers sa surface amont 14.
Le flux de liquide est mis en circulation au travers du filtre avec un débit supérieur à 50 litres/minute, la pompe 30 étant adaptée pour un tel débit. Avantageusement, ce débit est compris entre 50 litres/minute et 150 litres/minutes. if est de préférence sensiblement égal à 100 litres/minute.
Le flux de liquide est réparti sur l'essentiel de la surface aval 18 du filtre à particules.
Lors de la mise en circulation du flux de liquide, la pression du liquide, en amont de la surface aval 18 du filtre à particules, est comprise avantageusement entre 20 et 40 bars. Celle-ci est de préférence sensiblement égale à 30 bars. La pompe 30 est adaptée pour imposer une telle pression.
Le liquide utilisé pour le balayage du filtre à particules est de l'eau, cette eau étant chauffée avantageusement à une température comprise entre 30 C et 70OC. De préférence, cette température est sensiblement égale à 50OC.
Dans le mode de réalisation illustré, l'eau est issue du réservoir 26 équipé des moyens de chauffage 28. Toutefois, l'eau peut être issue d'un réseau d'alimentation en eau courante et en particulier d'un mélangeur assu-
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rant un mélange d'eau chaude et d'eau froide issues de deux réseaux d'alimentation distincts en eau à des températures différentes.
La première phase de nettoyage illustrée sur la figure 1 est effectuée alors que la face amont 14 du filtre à particules est laissée libre. Cette première phase dure par exemple 20 secondes. Au cours de cette phase, le flux de liquide est maintenu en permanence avec un débit et une pression tels qu'indiqués ci-dessus.
Avantageusement, une deuxième phase de nettoyage telle qu'illustrée sur la figure 2 est mise en oeuvre. Lors de cette deuxième phase, le flux de liquide est maintenu dans les mêmes conditions que précédemment.
Toutefois, un obturateur 50, constitué par exemple d'un disque plat, est rapporté contre une partie de la surface amont 14 du filtre à particules. Cet obturateur 50 est porté par exemple par une traverse 52 permettant l'écoulement du flux de liquide de part et d'autre de l'obturateur.
Avantageusement, l'obturateur 50 est placé seulement dans le prolongement de la sortie 22 au travers de laquelle est introduit le flux de liquide de nettoyage. En particulier, l'obturateur est rapporté avantageusement dans la partie centrale de la surface amont 14 du filtre à particules.
Cette seconde phase dure par exemple 20 secondes.
A l'issue de cette deuxième phase, la circulation du flux de liquide de nettoyage est interrompue. Comme illustré sur la figure 3, la sortie 22 est reliée à la sortie de moyens 60 de soufflage d'un flux de gaz de séchage, et notamment d'un flux d'air. Ce flux d'air est établi au travers du filtre à particules 10 de sa surface aval 18 vers sa surface amont 14. Cette dernière phase dure par exemple 20 secondes.
Les moyens de soufflage 60 comportent avantageusement un compresseur 62 dont la sortie est reliée à une cuve 64, elle-même reliée à la sortie 22 de l'enveloppe du filtre à particules.
Les moyens de soufflage 60 sont adaptés pour fournir un flux d'air ayant un débit compris entre 50 litres/seconde et 150 litres/seconde et de préférence sensiblement égal à 100 litres/seconde. La pression en amont de la surface aval 18 du filtre à particules est comprise entre 2 et 10 bars, et est avantageusement égale à sensiblement 5 bars.
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A l'issue des différentes phases de nettoyage, le filtre à particules est remonté sur le véhicule.
On conçoit que, lors de la première phase, l'eau circulant avec un débit et une pression élevés au travers du filtre à particules provoque un décrochage et une évacuation des résidus non combustibles déposés sur la surface amont 14 du filtre à particules. En particulier, ce décrochage s'effectue prioritairement dans le prolongement de la sortie 22 par laquelle le liquide de nettoyage est introduit.
Lors de la deuxième phase illustrée sur la figure 2, la présence de l'obturateur 50 provoque un écoulement prioritaire du liquide à la périphérie de la région centrale du filtre alignée avec la sortie 22. Ainsi, les régions de la surface amont 14 du filtre à particules non couvertes de l'obturateur 50 sont alors prioritairement débarrassées des résidus non combustibles, l'essentiel du flux de liquide traversant ces régions de la surface amont.
Cette deuxième phase est de préférence mise en oeuvre. Toutefois, celle-ci peut être supprimée.
On constate que, lors de ces deux phases, le débit élevé de liquide établi au travers du filtre à particules associé à une pression élevée de celuici assure un décollage et une évacuation satisfaisante des résidus. De plus, la température supérieure à la température ambiante du liquide favorise ce décrochement.
Les première et deuxième phases, ou la seule première phase si la deuxième phase est omise, durent avantageusement de 30 secondes à 50 secondes et de préférence 40 secondes.
Lors de la dernière phase, illustrée sur la figure 3, le filtre à particules est débarrassé par la circulation du flux d'air du liquide emprisonné dans le substrat constituant le filtre. Cette dernière phase est facultative.
Par ailleurs, avantageusement, avant toute circulation du liquide de nettoyage au travers du filtre à particules, celui-ci, après démontage, est immergé avec son enveloppe 12 dans un bain soumis à des vibrations ultrasonores.
Claims (9)
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REVENDICATIONS 1.-Procédé de nettoyage de la face amont (14) d'un filtre à particules (10) d'une ligne d'échappement d'un moteur thermique, le filtre (10) étant disposé dans une enveloppe (12) présentant une sortie (22) des gaz d'échappement, le procédé comportant une étape de mise en circulation d'un flux de liquide au travers du filtre à particules (10) de sa face aval (18) vers sa face amont (14) en considérant le sens d'écoulement des gaz d'échappement dans le filtre, caractérisé en ce que le flux de liquide mis en circulation au travers du filtre à particules (10) a un débit supérieur à 50 litres/minute et est réparti sur l'essentiel de la surface aval (18) du filtre à particules. - 2.-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression du liquide en amont de la surface aval (18) du filtre à particules (10) est comprise entre 20 et 40 bars.
- 3.-Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liquide a une température comprise entre 30 C et 70OC.
- 4.-Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liquide est de l'eau.
- 5.-Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, avant ladite étape de mise en circulation d'un flux de liquide au travers du filtre à particules (10), une étape d'immersion du filtre à particules (10) dans un bain soumis à des vibrations ultrasnores.
- 6.-Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, après ladite étape de mise en circulation d'un flux de liquide au travers du filtre à particules (10), une étape de mise en circulation d'un flux gazeux au travers du filtre à particules (10), de sa surface aval (18) vers sa surface amont (14).
- 7.-Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on introduit le flux de liquide dans ladite enveloppe (12) par une manche (32) connectée à la sortie (22) des gaz d'échappement<Desc/Clms Page number 9>de l'enveloppe, et en ce que la section de la manche (32) est sensiblement égale à la section de la sortie (22) des gaz d'échappement de l'enveloppe.
- 8.-Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pendant une partie de ladite étape de mise en circu- lation d'un flux de liquide au travers du filtre à particules (10), un obturateur (50) est rapporté sur une partie réduite de la face amont (14) du filtre à particules (10).
- 9.-Installation de nettoyage de la face amont d'un filtre à particules d'une ligne d'échappement d'un moteur thermique, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de mise en circulation au travers du filtre à particules (10) d'un flux de liquide ayant un débit supérieur à 50 litres/minute, et en ce que lesdits moyens de mise en circulation sont adaptés pour répartir le flux de liquide sur l'essentiel de la surface aval (18) du filtre à particules.
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