FR2864143A1 - Electrostatic filter for removing soot particles from internal combustion engine exhaust gases comprises a deflector sleeve surrounding a central electrode where it passes through the wall of a filtration cell - Google Patents

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Abstract

Electrostatic filter for removing soot particles from internal combustion engine exhaust gases, comprising at least one filtration cell that is traversed by the exhaust gases and comprises a high-voltage central electrode (21) between cell wall elements. One end of the electrode passes through a wall element (31) and is surrounded by a deflector sleeve (32) whose inner surface is spaced apart from the electrode.

Description

Système de filtration électrostatique pour les gaz d'échappement d'unElectrostatic filtration system for the exhaust gases of a

moteur à combustion interneinternal combustion engine

La présente invention concerne des systèmes de filtration électrostatique des particules de suie contenues dans les gaz d'échappement des moteurs à combustion interne, en particulier des moteurs diesel, pour véhicules automobiles, du type comprenant au moins une cellule élémentaire de filtration traversée par les gaz d'échappement.  The present invention relates to systems for the electrostatic filtration of soot particles contained in the exhaust gases of internal combustion engines, in particular diesel engines, for motor vehicles, of the type comprising at least one elementary filter cell traversed by the gases. exhaust.

On cherche à l'heure actuelle à diminuer au maximum les émissions polluantes des moteurs à combustion interne utilisés dans les véhicules automobiles et, en particulier, à réduire ou éliminer l'émission de particules de suie par les moteurs diesel.  At present, the aim is to minimize the polluting emissions of internal combustion engines used in motor vehicles and, in particular, to reduce or eliminate the emission of soot particles by diesel engines.

La demanderesse a mis au point un système de filtration électrostatique qui a fait l'objet du dépôt d'une demande de brevet français n 02 06 304 non encore publiée. Cette demande de brevet décrit un dispositif de filtration comprenant un passage pour les gaz d'échappement, une électrode externe entourant le passage, formée par un agglomérat ou un enchevêtrement de fibres métalliques perméables au gaz et apte à retenir mécaniquement des particules. Une électrode interne est disposée selon l'axe du passage et des moyens d'alimentation électrique des électrodes permettent d'établir un champ électrique avec formation de décharges couronnes pour un filtrage électrostatique des particules. Grâce à l'existence de cette électrode externe jouant le rôle de cathode poreuse par l'enchevêtrement de fils métalliques, en coopération avec l'anode centrale, on obtient simultanément un filtrage mécanique et un filtrage de type électrostatique. En effet, les particules empruntant le passage dans la cellule de filtration sont amenées à traverser la cathode poreuse externe formée par l'agglomérat ou l'enchevêtrement de fibres métalliques qui constitue une multitude d'obstacles permettant l'interception des particules par un processus mécanique intensifié par les interactions électrostatiques entre les fibres reliées à la masse et les particules chargées électriquement.  The Applicant has developed an electrostatic filtration system which was the subject of the filing of a French patent application 02 06 304 not yet published. This patent application discloses a filtration device comprising a passage for the exhaust gas, an outer electrode surrounding the passage, formed by an agglomerate or entanglement of metal fibers permeable to gas and capable of mechanically retaining particles. An internal electrode is disposed along the axis of the passage and electrode supply means for establishing an electric field with formation of corona discharge for electrostatic filtering of the particles. Thanks to the existence of this external electrode acting as a porous cathode by the entanglement of metal wires, in cooperation with the central anode, simultaneous mechanical filtering and electrostatic type filtering are obtained. Indeed, the particles passing through the filtration cell are caused to pass through the outer porous cathode formed by the agglomeration or the entanglement of metal fibers which constitutes a multitude of obstacles allowing the interception of the particles by a mechanical process intensified by electrostatic interactions between mass-bound fibers and electrically charged particles.

Pour améliorer l'efficacité de la filtration, il est important d'obtenir une décharge à effet couronne pour laquelle la zone d'ionisation reste localisée à proximité immédiate de l'électrode sous forme d'une gaine luminescente. A cet effet, l'anode doit avoir un très faible rayon de courbure par rapport à la cathode et une section circulaire. On utilise donc de préférence une anode de type filaire de faible diamètre.  To improve the efficiency of the filtration, it is important to obtain a corona discharge for which the ionization zone remains localized in the immediate vicinity of the electrode in the form of a luminescent sheath. For this purpose, the anode must have a very small radius of curvature with respect to the cathode and a circular section. A wired type anode of small diameter is therefore preferably used.

En raison de son faible diamètre, l'inertie thermique d'une telle anode filaire est quasiment nulle de sorte qu'elle suit les variations de température des gaz liées aux transitoires du moteur. La longueur de l'électrode filaire subit donc des variations rapides par rapport au reste du montage.  Because of its small diameter, the thermal inertia of such a wire anode is almost zero so that it follows the temperature variations of the gas related to the transients of the engine. The length of the wire electrode is thus subject to rapid variations with respect to the rest of the assembly.

Par ailleurs, il est nécessaire de prévoir des systèmes isolants pour l'alimentation haute tension au passage des parois de la cellule de filtration. Enfin, l'anode doit être convenablement maintenue sur les éléments de structure de la cellule de filtration et en particulier sur la paroi frontale d'extrémité de celle-ci.  In addition, it is necessary to provide insulating systems for the high voltage supply to the passage of the walls of the filtration cell. Finally, the anode must be properly maintained on the structural elements of the filtration cell and in particular on the end end wall thereof.

La fixation d'une telle électrode filaire sous haute tension ainsi que son passage à travers les parois de la cellule de filtration présentent des difficultés parmi lesquelles l'apparition de décharges de surface sur les isolants qui équipent le passage de l'électrode à travers les parois ainsi que l'apparition de dépôts de particules de suie sur ces isolants. Il en résulte l'apparition intempestive d'arcs électriques et une instabilité de la régulation de la haute tension électrique qui se trouve ainsi parasitée, les particules déposées formant des ponts entre la paroi métallique reliée à la masse et l'entrée de la haute tension.  The fixing of such a wire electrode under high voltage as well as its passage through the walls of the filter cell presents difficulties among which the appearance of surface discharges on the insulators which equip the passage of the electrode through the walls and the appearance of deposits of soot particles on these insulators. This results in the inadvertent appearance of electric arcs and an instability of the regulation of the high electrical voltage which is thus parasitized, the deposited particles forming bridges between the metal wall connected to ground and the input of the high voltage. .

La demande de brevet allemand DE-A-41 14 935 (Nagao) décrit différents modes de réalisation de la fixation d'une électrode filaire dans un filtre électrostatique au moyen de manchons isolants permettant à l'électrode de traverser la paroi de la cellule de filtration. Dans ce document, on utilise généralement un manchon isolant qui peut par exemple présenter des nervures empêchant la formation de décharges électriques à sa surface. Le manchon isolant fait saillie à l'intérieur de la cellule de filtration et l'électrode filaire le traverse simplement. Dans certains modes de réalisation, un flux d'air est amené dans le manchon isolant de façon à créer un écoulement d'air axial le long de l'électrode à l'endroit de son passage à travers le manchon isolant.  German Patent Application DE-A-41 14 935 (Nagao) describes various embodiments of fixing a wire electrode in an electrostatic filter by means of insulating sleeves allowing the electrode to pass through the wall of the cell. filtration. In this document, an insulating sleeve is generally used which may for example have ribs preventing the formation of electrical discharges on its surface. The insulating sleeve protrudes inside the filtration cell and the wire electrode simply passes through it. In some embodiments, an airflow is fed into the insulating sleeve to create an axial airflow along the electrode at its passage through the insulating sleeve.

La demande de brevet allemand DE-A-39 27 743 (Bosch) décrit un dispositif permettant le nettoyage de manchons isolants pour la fixation d'une électrode dans une cellule de filtrage électrostatique au moyen d'un jet d'air pulsé dirigé perpendiculairement au manchon isolant dans le but d'éliminer les dépôts de suie qui peuvent se former à sa surface.  German Patent Application DE-A-39 27 743 (Bosch) discloses a device for cleaning insulating sleeves for fixing an electrode in an electrostatic filtering cell by means of a jet of pulsed air directed perpendicular to the insulating sleeve in order to remove soot deposits that may form on its surface.

La présente invention a pour objet d'améliorer le montage d'une électrode filaire sur les éléments fixes d'une cellule électrostatique de filtration ainsi qu'au passage à travers la paroi de la cellule.  The object of the present invention is to improve the assembly of a wire electrode on the fixed elements of an electrostatic filtration cell as well as to pass through the wall of the cell.

La présente invention a notamment pour objet un montage de l'électrode filaire qui permette d'éviter ou de diminuer considérablement les dépôts de particule de suie sur les éléments isolants de façon à éviter Ies courts-circuits et la formation d'arcs électriques.  The present invention particularly relates to a mounting of the wire electrode which allows to avoid or significantly reduce the soot particle deposits on the insulating elements so as to avoid short circuits and the formation of electric arcs.

L'invention a également pour objet différentes améliorations dans la fixation d'une électrode filaire afin de la maintenir convenablement tendue quelque soient les variations de régime du moteur thermique dont le dispositif de filtration électrostatique est équipé.  The invention also relates to various improvements in the fixing of a wire electrode in order to keep it properly tensioned regardless of the variations in speed of the heat engine of which the electrostatic filtration device is equipped.

Le système de filtration électrostatique selon l'invention, pour des particules de suie contenues dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, est du type comprenant au moins une cellule élémentaire de filtration traversée par les gaz d'échappement et comportant une électrode centrale à haute tension maintenue entre au moins deux éléments de paroi de la cellule. A au moins l'une de ses extrémités, l'électrode centrale traverse un élément de paroi en étant entourée par une portion de manchon déflecteur dont la surface interne est écartée de l'électrode.  The electrostatic filtration system according to the invention, for soot particles contained in the exhaust gas of an internal combustion engine, is of the type comprising at least one elementary filter cell traversed by the exhaust gas and comprising a high voltage central electrode held between at least two wall elements of the cell. At at least one of its ends, the central electrode passes through a wall element and is surrounded by a deflector sleeve portion whose inner surface is spaced from the electrode.

Grâce à cette disposition, les dépôts de particules de suie sur les parties isolantes, à l'endroit de la traversée de paroi, sont très réduits puisque l'écoulement des gaz d'échappement n'entre pratiquement plus en contact avec ces parties isolantes. Une chambre ouverte définissant une zone morte se trouve créée à l'intérieur du manchon déflecteur et les quelques décharges électriques de surface qui se produisent entraînent un nettoyage automatique des surfaces des éléments proches de l'endroit où l'électrode traverse l' élément de paroi.  Thanks to this arrangement, the deposits of soot particles on the insulating parts, at the location of the wall penetration, are very small since the flow of the exhaust gas practically no longer comes into contact with these insulating parts. An open chamber defining a dead zone is created inside the deflector sleeve and the few surface electrical discharges that occur cause an automatic cleaning of the surfaces of the elements near the point where the electrode passes through the wall element. .

La portion de manchon déflecteur peut être réalisée sous la forme d'un enfoncement localisé de l'élément de paroi, sous la forme d'une pièce en saillie solidaire de l'élément de paroi ou sous toute autre forme appropriée.  The deflector sleeve portion may be formed as a localized depression of the wall member, in the form of a projecting piece integral with the wall member or in any other suitable form.

Dans un mode de réalisation préféré, une conduite d'amenée d'air débouche dans la portion de manchon déflecteur. Un faible débit d'air propre amené dans la chambre formée par le manchon déflecteur améliore le résultat obtenu en empêchant encore mieux la pénétration des gaz d'échappement chargés de particules de suie dans la zone des parties isolantes.  In a preferred embodiment, an air supply line opens into the deflector sleeve portion. A small flow of clean air into the chamber formed by the baffle improves the result obtained by further preventing the penetration of soot-laden exhaust gases into the area of the insulating portions.

Dans un mode de réalisation avantageux, l'extrémité de l'électrode centrale traverse l'élément de paroi à l'intérieur d'un insert cylindrique isolant dont la surface extérieure est écartée du manchon déflecteur afin de créer la zone morte précitée.  In an advantageous embodiment, the end of the central electrode passes through the wall element inside an insulating cylindrical insert whose outer surface is spaced from the deflector sleeve to create the aforementioned dead zone.

Dans un mode de réalisation préféré, l'électrode centrale est du type filaire, d'un diamètre compris par exemple entre 0,1 mm et 1 mm.  In a preferred embodiment, the central electrode is of the wired type, with a diameter of, for example, between 0.1 mm and 1 mm.

L'électrode filaire traverse avantageusement l'élément de paroi à l'intérieur d'un insert cylindrique isolant revêtu intérieurement d'un tube conducteur, l'électrode étant écartée de la surface interne du tube conducteur et ledit tube dépassant au delà de l'extrémité libre de l'insert. La décharge en couronne qui prend naissance le long de l'électrode filaire est alors arrêtée par l'extrémité du tube conducteur. Le diamètre du tube conducteur ainsi que son état de surface convenablement lisse sont de préférence choisis afin d'empêcher la formation de décharges électriques à son contact.  The wire electrode advantageously traverses the wall element inside an insulating cylindrical insert internally coated with a conductive tube, the electrode being spaced from the inner surface of the conductive tube and said tube protruding beyond the free end of the insert. The corona discharge which originates along the wire electrode is then stopped by the end of the conductive tube. The diameter of the conductive tube and its suitably smooth surface state are preferably chosen to prevent the formation of electrical discharges upon contact.

La fixation des extrémités des électrodes doit permettre de les maintenir convenablement tendues. Divers montages sont possibles.  The fixing of the ends of the electrodes must make it possible to keep them properly tensioned. Various montages are possible.

Dans un mode de réalisation, l'extrémité de l'électrode est maintenue en butée sur l'insert du côté de l'élément de paroi opposé au manchon déflecteur, au moyen d'un organe de retenue, par exemple une boule métallique.  In one embodiment, the end of the electrode is held in abutment with the insert on the side of the wall element opposite to the deflector sleeve, by means of a retaining member, for example a metal ball.

Dans un autre mode de réalisation, l'une au moins des extrémités de l'électrode filaire est maintenue par l'intermédiaire d'un organe élastique capable de rattraper les variations dimensionnelles dues aux dilatations thermiques.  In another embodiment, at least one of the ends of the wire electrode is held by means of an elastic member capable of catching the dimensional variations due to the thermal expansions.

Lorsque le système comprend un ensemble de plusieurs cellules élémentaires de filtration montées en parallèle sur le flux des gaz d'échappement, il est avantageux que les extrémités de l'ensemble des électrodes filaires des différentes cellules élémentaires soient maintenues par un cadre unique.  When the system comprises a set of several elementary filtration cells connected in parallel with the flow of the exhaust gas, it is advantageous for the ends of the set of wire electrodes of the different elementary cells to be held by a single frame.

Un tel cadre comprend de préférence plusieurs branches placées en regard des différentes cellules élémentaires.  Such a frame preferably comprises several branches placed opposite the different elementary cells.

Les différentes cellules élémentaires sont avantageusement fixées par leurs extrémités frontales sur au moins un flasque de montage et de préférence sur deux flasques, l'un en aval et l'autre en amont de l'écoulement des gaz d'échappement.  The various elementary cells are advantageously fixed by their front ends on at least one mounting flange and preferably on two flanges, one downstream and the other upstream of the flow of the exhaust gas.

La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une cellule de filtration selon l'invention; - les figures 2 à 4 illustrent différentes variantes du passage d'un conducteur électrique à travers la paroi de la cellule de filtration; - les figures 5 à 6 illustrent différentes variantes de fixation d'une électrode filaire sur le flasque d'extrémité de la cellule de filtration; - la figure 7 illustre schématiquement un ensemble de filtration comprenant une pluralité de cellules de filtration selon la figure 1; - la figure 8 est une vue en perspective montrant un exemple de réalisation pratique d'un ensemble de filtration du type de celui illustré sur la figure 7; - la figure 9 est une vue de face d'une variante d'exécution d'un ensemble de filtration; - la figure 10 est une vue partielle de dessus montrant un mode de réalisation de la fixation des électrodes filaires; - la figure 11 est une vue en coupe selon XI/XI de la figure 10; - la figure 12 est une vue analogue à la figure 11 illustrant un autre mode de réalisation; et - la figure 13 est une vue en coupe selon XIII/XIII de la figure 12.  The present invention will be better understood on studying the detailed description of some embodiments taken by way of non-limiting examples and illustrated by the appended drawings in which: FIG. 1 is an axial sectional view of a transmission cell; filtration according to the invention; - Figures 2 to 4 illustrate different variants of the passage of an electrical conductor through the wall of the filter cell; - Figures 5 to 6 illustrate different variants of fixing a wire electrode on the end flange of the filter cell; - Figure 7 schematically illustrates a filter assembly comprising a plurality of filter cells according to Figure 1; FIG. 8 is a perspective view showing an exemplary practical embodiment of a filtration assembly of the type illustrated in FIG. 7; FIG. 9 is a front view of an alternative embodiment of a filtration assembly; FIG. 10 is a partial view from above showing an embodiment of the fixation of the wire electrodes; - Figure 11 is a sectional view along XI / XI of Figure 10; - Figure 12 is a view similar to Figure 11 illustrating another embodiment; and - Figure 13 is a sectional view along XIII / XIII of Figure 12.

Sur la figure 1, une cellule de filtration référencée 1 dans son ensemble comprend une conduite d'admission 2, un collecteur 4 et une unité de filtration 3 entre la conduite d'admission 2 et le collecteur 4.  In FIG. 1, a filter cell referenced 1 as a whole comprises an intake duct 2, a collector 4 and a filtration unit 3 between the intake duct 2 and the collector 4.

L'unité de filtration 3 comprend une électrode externe 5 de forme générale cylindrique et formée par un agglomérat ou un enchevêtrement de fibres ou de fils métalliques. L'électrode 5 forme un passage axial 7 qu'elle entoure.  The filtration unit 3 comprises an outer electrode 5 of generally cylindrical shape and formed by an agglomerate or an entanglement of fibers or metal son. The electrode 5 forms an axial passage 7 which it surrounds.

L' électrode externe 5 comprend des surfaces frontales radiales 8, 9. La face frontale 8 vient en contact axial avec une couronne 11 de fixation de l'électrode externe 5 sur la conduite d'admission 2. La couronne de fixation 11 comprend une surface externe 12 en contact avec un alésage 13 de la conduite d'admission 2.  The outer electrode 5 comprises radial front surfaces 8, 9. The end face 8 comes into axial contact with a ring 11 for fixing the external electrode 5 to the inlet pipe 2. The fixing ring 11 comprises a surface external 12 in contact with a bore 13 of the intake pipe 2.

L'électrode externe 5 est ouverte du côté de sa surface frontale 8 de sorte que le passage central 7 communique avec la conduite d'admission 2. La conduite d'admission 2 comprend un orifice d'entrée 15 du côté opposé à l'électrode externe 5. Un disque 16 en un matériau conducteur de I'électricité vient en appui axial par une surface radiale 17 contre la surface frontale 9 de l'électrode externe 5 opposée à la conduite d'admission 2. Le disque 16 ferme axialement le passage central 7 du côte opposé à la conduite d'admission 2. Le disque conducteur 16 et l'électrode externe 5 sont reliés à une masse de potentiel nul par un conducteur 14.  The outer electrode 5 is open on the side of its front surface 8 so that the central passage 7 communicates with the inlet pipe 2. The inlet pipe 2 comprises an inlet 15 on the opposite side to the electrode external 5. A disk 16 made of an electrically conductive material bears axially against a radial surface 17 against the front surface 9 of the external electrode 5 opposite the intake pipe 2. The disc 16 axially closes the passage central 7 opposite the side of the intake pipe 2. The conductive disk 16 and the external electrode 5 are connected to a ground of zero potential by a conductor 14.

L'unité de filtration 3 comprend également une électrode centrale 18 réalisée dans l'exemple illustré sous la forme d'une tige 19 coaxiale à l'électrode externe 5 et dont une extrémité 20 est fixée dans un insert isolant 16a monté dans la partie centrale du disque conducteur 16. L'électrode centrale 18 s'étend axialement depuis son extrémité 20 audelà de la couronne de fixation 11 en étant coudée pour former une portion radiale 21 sortant radialement de la conduite d'admission 2. Un isolateur 23 isole électriquement la paroi de la conduite d'admission 2 de la portion de l'électrode 18. La portion radiale 21 est reliée électriquement à une alimentation électrique à haute tension 24.  The filtration unit 3 also comprises a central electrode 18 made in the example illustrated in the form of a rod 19 coaxial with the external electrode 5 and one end 20 of which is fixed in an insulating insert 16a mounted in the central portion. The central electrode 18 extends axially from its end 20 beyond the fixing ring 11 by being bent to form a radial portion 21 radially out of the inlet pipe 2. An insulator 23 electrically isolates the wall of the intake pipe 2 of the portion of the electrode 18. The radial portion 21 is electrically connected to a high voltage power supply 24.

Le collecteur 4 comprend une enveloppe cylindrique 25 entourant la portion de l'électrode externe 5 située en dehors de la conduite d'admission 2. L'enveloppe cylindrique 25 s'étend axialement au-delà du disque 16. L'enveloppe 25 présente un diamètre interne supérieur au diamètre externe de l'électrode externe 5 de sorte qu'il existe un espace annulaire vide 26 entre l'enveloppe cylindrique et l'électrode externe 5. Le collecteur 4 comprend une paroi radiale 27 assurant l'étanchéité de l'enveloppe 25 située du côté de la conduite d'admission 2. Le collecteur 4 est fermé du côté opposé à la conduite d'admission 2 par une paroi radiale 28 pourvue d'une ouverture centrale dans laquelle débouche une conduite d'évacuation 30.  The collector 4 comprises a cylindrical envelope 25 surrounding the portion of the external electrode 5 situated outside the intake duct 2. The cylindrical envelope 25 extends axially beyond the disc 16. The envelope 25 has a inner diameter greater than the outer diameter of the outer electrode 5 so that there is an empty annular space 26 between the cylindrical shell and the outer electrode 5. The collector 4 comprises a radial wall 27 ensuring the sealing of the envelope 25 located on the side of the inlet pipe 2. The manifold 4 is closed on the opposite side to the intake pipe 2 by a radial wall 28 provided with a central opening into which a discharge pipe 30 opens.

Les gaz d'échappement chargés de particules de suie entrent dans la conduite d'admission 2 par l'orifice d'entrée 15 puis pénètrent dans le passage central 7 de l'électrode externe 5 qui communique avec la conduite d'admission 2. Le disque 16 empêche le passage axial des gaz d'échappement. Les gaz d'échappement sont déviés radialement et traversent l'électrode externe 5 qui est perméable aux gaz. Les gaz d'échappement passent dans l'espace annulaire 26 puis circulent dans le collecteur 4 vers la conduite d'évacuation 30. La conduite d'évacuation 30 peut être reliée à une sortie d'échappement directement ou par l'intermédiaire de différents volumes de catalyseur par exemple du type oxydation/réduction des oxydes d'azote.  The exhaust gas charged with soot particles enters the intake pipe 2 through the inlet orifice 15 and then enters the central passage 7 of the external electrode 5 which communicates with the intake pipe 2. The disc 16 prevents the axial passage of the exhaust gas. The exhaust gas is deflected radially and passes through the outer electrode 5 which is gas permeable. The exhaust gases pass into the annular space 26 and then flow into the manifold 4 towards the exhaust pipe 30. The exhaust pipe 30 can be connected to an exhaust outlet directly or via different volumes. catalyst for example oxidation / reduction of nitrogen oxides.

En passant à travers l'électrode externe 5, les gaz d'échappement chargés de particules sont filtrés mécaniquement. En effet, l'électrode externe 5 est formée par un agglomérat ou un enchevêtrement de fils métalliques qui forment de multiples obstacles capables d'intercepter les particules. Ce processus de filtrage mécanique est intensifié par un filtrage électrostatique résultant des interactions entre l'enchevêtrement de fils métalliques reliés à la masse et ies particules chargées électriquement.  By passing through the external electrode 5, the particulate loaded exhaust gases are mechanically filtered. Indeed, the outer electrode 5 is formed by an agglomerate or entanglement of metal son which form multiple obstacles capable of intercepting the particles. This mechanical filtering process is intensified by electrostatic filtering resulting from the interactions between the entanglement of grounded metal wires and electrically charged particles.

Par ailleurs, la cellule de filtration 1 a également un effet de filtrage électrostatique directe des gaz chargés de particules. L'électrode externe 5 est en effet maintenue à un potentiel nul, l'électrode centrale 18 étant portée à un potentiel positif ou négatif.  Moreover, the filtration cell 1 also has a direct electrostatic filtering effect of the particle-laden gases. The external electrode 5 is in fact maintained at a zero potential, the central electrode 18 being brought to a positive or negative potential.

La différence de potentiel créée entre les électrodes externe 5 et centrale 18 induit la présence d'un champ électrique dans le passage axial 7. Si ce champ électrique possède une intensité suffisante, en particulier au très proche voisinage de l'électrode centrale 18, il se produit une ionisation partielle ou totale des gaz ou du milieu compris entre les électrodes centrale 18 et externe 5. Un milieu gazeux ionisé comprend des électrons libres, des ions positifs et négatifs. Les particules présentes dans le milieu ionisé se combinent avec des électrons ou des ions en formant des particules chargées. De même une avalanche électronique d'une électrode vers l'autre provoque des collisions entre les électrons et les particules qui se combinent pour former des particules chargées négativement.  The potential difference created between the external and central electrodes 18 induces the presence of an electric field in the axial passage 7. If this electric field has a sufficient intensity, in particular in the very near vicinity of the central electrode 18, it partial or complete ionization of the gases or the medium between the central and outer electrodes 18 and 5 occurs. An ionized gaseous medium comprises free electrons, positive and negative ions. Particles in the ionized medium combine with electrons or ions to form charged particles. Likewise, an electronic avalanche from one electrode to the other causes collisions between the electrons and the particles that combine to form negatively charged particles.

La circulation radiale des gaz entraîne les particules chargées vers l'électrode externe 5. Les particules chargées traversant l'électrode externe 5 sont piégées par interception sur l'enchevêtrement de fils métalliques et par des phénomènes d'interaction électrostatique du fait des charges électriques portées par lesdites particules. Les forces de Van der Walls et les forces de capillarité maintiennent les particules fixées sur les fils métalliques même après qu'elles aient cédé leur charge électrique.  The radial circulation of the gases causes the charged particles to the external electrode 5. The charged particles passing through the external electrode 5 are trapped by interception on the entanglement of metal wires and by phenomena of electrostatic interaction due to the electric charges carried. by said particles. Van der Walls forces and capillary forces keep the particles attached to the wires even after they give up their electrical charge.

Différents modes de réalisation de l'isolateur 23 sont illustrés sur les figures 2 à 4. Dans le premier mode de réalisation illustré sur la figure 2, la portion radiale 21 de l'électrode centrale 18 traverse la paroi 31 de la conduite d'admission 2 en étant entourée par une portion de manchon déflecteur 32 qui est constituée par un enfoncement localisé de la paroi 31. Le manchon déflecteur 32 est fermé à son extrémité 33 et permet la fixation et le maintien d'un insert cylindrique isolant 34, réalisé par exemple en céramique, serré au moyen d'une bague extérieure 35. La portion d'électrode 21, qui se présente ici sous la forme d'une tige cylindrique, est insérée à l'intérieur de l'insert isolant 34 et traverse ainsi de façon isolée électriquement, la paroi 31. L'insert cylindrique 34 fait saillie à l'intérieur de la conduite d'admission 2 au-delà de la paroi 31.  Various embodiments of the insulator 23 are illustrated in FIGS. 2 to 4. In the first embodiment illustrated in FIG. 2, the radial portion 21 of the central electrode 18 passes through the wall 31 of the intake duct. 2 being surrounded by a deflector sleeve portion 32 which is constituted by a localized depression of the wall 31. The deflector sleeve 32 is closed at its end 33 and allows the attachment and maintenance of a cylindrical insulating insert 34, made by The electrode portion 21, which is here in the form of a cylindrical rod, is inserted inside the insulating insert 34 and thus passes In an electrically insulated manner, the wall 31. The cylindrical insert 34 projects inside the intake duct 2 beyond the wall 31.

Le manchon déflecteur 32 définit autour de l'insert isolant 34 une chambre 36 ouverte en direction de la conduite d'admission 2. Les gaz d'échappement qui s'écoulent dans la conduite d'admission 2 et qui sont chargés de particules de suie ne pénètrent pratiquement pas dans cette chambre 36 qui constitue une zone morte, de sorte que les particules de suie ne se déposent pratiquement pas sur la surface externe de l'insert isolant 34 qui se trouve en quelque sorte déporté par rapport à l'écoulement des gaz d'échappement. Les quelques décharge de surface qui peuvent encore apparaître maintiennent la surface de l'insert isolant parfaitement propre.  The deflector sleeve 32 defines around the insulating insert 34 a chamber 36 open towards the intake pipe 2. The exhaust gases flowing in the intake pipe 2 and which are loaded with soot particles practically do not penetrate into this chamber 36, which constitutes a dead zone, so that the soot particles are practically not deposited on the outer surface of the insulating insert 34, which is in a way deported with respect to the flow of the exhaust gas. The few surface discharges that can still appear keep the surface of the insulating insert perfectly clean.

On notera qu'il est préférable que les parois métalliques et en particulier la paroi 31 soient polies afin d'offrir une probabilité minimale de développement de décharges parasites par des effets de pointe qui seraient dus aux rugosités de surface.  Note that it is preferable that the metal walls and in particular the wall 31 are polished to provide a minimum probability of development of parasitic discharges by peak effects that would be due to surface roughness.

La figure 3 illustre une variante de réalisation dans laquelle les mêmes éléments portent les mêmes références. Une zone morte 36 est également réalisée au moyen d'un manchon déflecteur 32 qui se présente cette fois sous la forme d'une pièce en saillie solidaire de l'élément de paroi 31 et dirigée vers l'intérieur de la conduite d'admission 2.  FIG. 3 illustrates an alternative embodiment in which the same elements bear the same references. A dead zone 36 is also produced by means of a deflector sleeve 32 which is this time in the form of a projecting piece integral with the wall element 31 and directed towards the inside of the intake duct 2 .

Sur la figure 4, on a illustré une variante d'exécution à partir du mode de réalisation de la figure 3, les mêmes éléments portant les mêmes références. Dans cette variante, une conduite d'arrivée d'air sous pression 37 traverse la paroi 31 et le manchon déflecteur 32 de façon à déboucher dans la zone morte 36. L'injection d'un faible débit d'air propre dans la chambre 36 formée par le manchon déflecteur 32 permet d'éviter encore mieux toute pénétration du flux de gaz d'échappement chargés de particules de suie dans la zone morte à l'endroit du passage de l'électrode 21 à travers la paroi 31.  In Figure 4, there is illustrated an alternative embodiment from the embodiment of Figure 3, the same elements bearing the same references. In this variant, a pressurized air inlet duct 37 passes through the wall 31 and the deflector sleeve 32 so as to open into the dead zone 36. The injection of a small clean air flow into the chamber 36 formed by the deflector sleeve 32 further avoids any penetration of the flow of exhaust gas loaded with soot particles into the dead zone at the location of the passage of the electrode 21 through the wall 31.

L'électrode centrale 19 est de préférence réalisée sous la forme d'une tige conductrice de très faible diamètre, par exemple compris entre 0,1 mm et 1 mm. Une telle électrode filaire 19 est illustrée en particulier sur la figure 5 qui montre la fixation de l'extrémité aval de l'électrode 19 sur la paroi métallique du disque 16 déjà illustré sur la figure 1. Dans ce mode de réalisation, on a prévu, comme dans les modes de réalisation des figures 2 à 4, un manchon déflecteur 32 qui définit une zone morte 36 autour de l'insert isolant 34 réalisé par exemple en céramique. La fixation de l'extrémité de l'électrode filaire 19 qui traverse l'insert isolant 34 est faite au moyen d'une bille métallique 38 qui vient prendre appui sur l'extrémité de l'insert isolant 34, la bille 38 étant d'un diamètre supérieur au diamètre interne de l'insert isolant 34.  The central electrode 19 is preferably made in the form of a conducting rod of very small diameter, for example between 0.1 mm and 1 mm. Such a wire electrode 19 is illustrated in particular in FIG. 5 which shows the attachment of the downstream end of the electrode 19 to the metal wall of the disk 16 already illustrated in FIG. 1. In this embodiment, provision is made for , as in the embodiments of Figures 2 to 4, a deflector sleeve 32 which defines a dead zone 36 around the insulating insert 34 made for example of ceramic. Fixing the end of the wire electrode 19 which passes through the insulating insert 34 is made by means of a metal ball 38 which bears on the end of the insulating insert 34, the ball 38 being a diameter greater than the internal diameter of the insulating insert 34.

On peut encore améliorer le montage en disposant à l'intérieur de l'insert isolant 34, un tube 39 électriquement conducteur comme illustré sur la figure 6. Le tube 39 qui recouvre toute la surface interne de l'insert isolant 34 dépasse au-delà de l'extrémité libre de l'insert 34. De cette manière les décharges électriques sont arrêtées par le tube conducteur 39 sur lequel aucune décharge couronne ne peut prendre naissance. La fixation de l'électrode filaire 19 ainsi que la structure du manchon déflecteur 32 est la même que dans le mode de réalisation de la figure 5.  The assembly can be further improved by placing an electrically conductive tube 39 as shown in FIG. 6 inside the insulating insert 34. The tube 39 which covers the entire inner surface of the insulating insert 34 protrudes beyond of the free end of the insert 34. In this way the electric discharges are stopped by the conductive tube 39 on which no crown discharge can originate. The fixing of the wire electrode 19 as well as the structure of the deflector sleeve 32 is the same as in the embodiment of FIG. 5.

La figure 7 illustre un ensemble de filtration 40 qui comprend un distributeur 41 relié à une entrée commune 42 qui véhicule les gaz d'échappement chargés en particules de suie. Le distributeur 41 présente une pluralité de sorties 43, ici au nombre de quatre. Chaque sortie 43 est reliée à l'entrée d'une cellule de filtration 1 du type illustré sur la figure 1. Un collecteur général 44 est relié aux sorties des différentes cellules de filtration 1. L'ensemble comprend également une unité de commande non illustrée sur la figure comprenant des moyens d'alimentation en énergie électrique pour alimenter les différentes cellules de filtration 1.  Figure 7 illustrates a filtration assembly 40 which includes a distributor 41 connected to a common inlet 42 which carries the exhaust gas loaded with soot particles. The distributor 41 has a plurality of outputs 43, here four in number. Each outlet 43 is connected to the inlet of a filtration cell 1 of the type illustrated in FIG. 1. A general collector 44 is connected to the outlets of the different filtration cells 1. The assembly also comprises a control unit, not illustrated. in the figure comprising power supply means for supplying the different filtering cells 1.

Cet ensemble de filtration illustré de façon schématique sur la figure 7 peut être réalisé par exemple en regroupant plusieurs cellules élémentaires de filtration en une matrice de filtration 45 telle qu'illustrée sur la figure 8, les différentes cellules, ici au nombre de dix, étant arrangées en deux rangées parallèles de cinq cellules. Dans ce mode de réalisation, les différentes cellules de filtration se présentent sous la forme de tubes cylindriques 46 ouverts à leurs deux extrémités et maintenus à chacune de leurs extrémités par un flasque 47, 48. Les deux flasques 47, 48 sont convenablement perforés au droit des extrémités des cellules cylindriques 46. En variante, il est possible de n'utiliser qu'un seul flasque 47 ou 48, les cellules cylindriques étant maintenues à leur autre extrémité par des dispositifs de guidage non illustrés sur la figure. Les extrémités des différente électrodes filaires 19 sont maintenues, dans l'exemple illustré sur la figure 8, par un cadre rigide unique 49. Le cadre 49 est réalisé en un matériau conducteur d'électricité et est relié à la haute tension de façon à jouer le rôle d'alimentation commune pour l'ensemble des électrodes 19 d'une même matrice 45. Le cadre 49 peut être monté en avant du flasque 48 situé en amont de l'écoulement, à l'aide de ses quatre extrémités 56.  This filtration assembly illustrated schematically in FIG. 7 can be made for example by grouping several elementary filtration cells into a filtration matrix 45 as illustrated in FIG. 8, the various cells, here ten in number, being arranged in two parallel rows of five cells. In this embodiment, the different filtering cells are in the form of cylindrical tubes 46 open at both ends and held at each of their ends by a flange 47, 48. The two flanges 47, 48 are suitably perforated at the right. As a variant, it is possible to use only one flange 47 or 48, the cylindrical cells being held at their other end by guiding devices not shown in the figure. The ends of the various wire electrodes 19 are maintained, in the example illustrated in FIG. 8, by a single rigid frame 49. The frame 49 is made of an electrically conductive material and is connected to the high voltage so as to play the common feeding role for all the electrodes 19 of the same matrix 45. The frame 49 can be mounted forward of the flange 48 located upstream of the flow, with its four ends 56.

Le cadre 49 présente des entretoises de rigidification 51 ainsi que des branches 52 à l'extrémité desquelles se trouvent fixées les électrodes 19 respectives.  The frame 49 has stiffening struts 51 and branches 52 at the end of which are fixed the respective electrodes 19.

Sur la figure 9 se trouve illustré un autre mode de réalisation dans lequel une matrice 53 de cellules élémentaires de filtration, également au nombre de dix, sont disposées selon trois rangées au lieu des deux rangées de la matrice 45 de la figure 8. Dans ce mode de réalisation, le cadre 54 est fixé uniquement par trois points de fixation 55. Le cadre 54 présente une forme générale de rectangle et comporte en outre un montant central 54a de façon à permettre la fixation des extrémités de chacune des électrodes 19 des différentes cellules de filtration de la matrice 53. On observera sur la figure le bâti externe 56 du système de filtration à l'intérieur duquel est montée la matrice 53 constituée par les différentes cellules de filtration.  FIG. 9 illustrates another embodiment in which a matrix 53 of elementary filtration cells, also ten in number, are arranged in three rows instead of the two rows of the matrix 45 of FIG. embodiment, the frame 54 is fixed only by three attachment points 55. The frame 54 has a general rectangle shape and further comprises a central upright 54a so as to allow the attachment of the ends of each of the electrodes 19 of the different cells filtering the matrix 53. In the figure will be seen the outer frame 56 of the filtration system inside which is mounted the matrix 53 constituted by the different filter cells.

Les figures 10 et 11 illustrent un mode de réalisation de la fixation des extrémités des électrodes 19 dans le cas de la variante de la figure 8. On retrouve sur les figures 10 et 11 les mêmes pièces que sur la figure 8 et qui portent les mêmes références. Afin de rattraper la dilatation thermique des électrodes 19, les branches 52 solidaires du cadre 49 sont réalisées sous la forme de lames élastiques ou souples et sont capables de fléchir sur de faibles distances sans occasionner de décentrage important de l'électrode. La fixation de l'extrémité de l'électrode 19 se fait par exemple comme illustré sur la figure 5 au moyen d'une bille métallique 38.  FIGS. 10 and 11 illustrate an embodiment of the fixing of the ends of the electrodes 19 in the case of the variant of FIG. 8. FIGS. 10 and 11 show the same parts as in FIG. references. In order to compensate for the thermal expansion of the electrodes 19, the branches 52 secured to the frame 49 are made in the form of resilient or flexible blades and are capable of bending at short distances without causing significant decentering of the electrode. Fixing the end of the electrode 19 is for example as illustrated in Figure 5 by means of a metal ball 38.

Dans la variante des figures 12 et 13, les électrodes 19 sont fixées sur une branche rigide 53 du cadre 49. Le rattrapage de la dilatation thermique des électrodes 19 est obtenu en montant les billes 38 sur des ressorts individuels 54.  In the variant of FIGS. 12 and 13, the electrodes 19 are fixed on a rigid branch 53 of the frame 49. The thermal expansion of the electrodes 19 is obtained by mounting the balls 38 on individual springs 54.

Claims (11)

REVENDICATIONS 1. Système de filtration électrostatique des particules de suie contenues dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, du type comprenant au moins une cellule élémentaire de filtration (1) traversée par les gaz d'échappement et comportant une électrode centrale (19) à haute tension maintenue entre au moins deux éléments de paroi de la cellule, caractérisé par le fait qu'à au moins l'une de ses extrémités, l'électrode centrale traverse un élément de paroi en étant entourée par une portion de manchon déflecteur (32) dont la surface interne est écartée de l'électrode (19, 21).  1. System for the electrostatic filtration of soot particles contained in the exhaust gas of an internal combustion engine, of the type comprising at least one elementary filtration cell (1) traversed by the exhaust gas and comprising a central electrode (19) high voltage held between at least two wall elements of the cell, characterized in that at least one of its ends, the central electrode passes through a wall element surrounded by a portion of deflector sleeve (32) whose inner surface is spaced from the electrode (19, 21). 2. Système selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la portion de manchon déflecteur est réalisée sous la forme d'un enfoncement localisé de l'élément de paroi.  2. System according to claim 1 characterized in that the deflector sleeve portion is formed in the form of a localized depression of the wall element. 3. Système selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la portion de manchon déflecteur est réalisée sous la forme d'une pièce en saillie solidaire de l'élément de paroi.  3. System according to claim 1 characterized in that the deflector sleeve portion is formed in the form of a projecting piece integral with the wall element. 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait qu'une conduite d'amenée d'air (37) débouche dans la portion de manchon déflecteur (32).  4. System according to any one of the preceding claims characterized in that an air supply line (37) opens into the deflector sleeve portion (32). 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que l'extrémité de l'électrode traverse l'élément de paroi à l'intérieur d'un insert cylindrique isolant (34) dont la surface extérieure est écartée du manchon déflecteur (32).  5. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the end of the electrode passes through the wall element inside a cylindrical insulating insert (34) whose outer surface is spaced from the sleeve. deflector (32). 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que l'extrémité de l'électrode centrale (19) est du type filaire et traverse l'élément de paroi à l'intérieur d'un insert cylindrique isolant (34) revêtu intérieurement d'un tube conducteur (39), l'électrode étant écartée de la surface interne du tube conducteur et ledit tube dépassant au delà de l'extrémité libre de l'insert.  6. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the end of the central electrode (19) is of the wire type and passes through the wall element inside a cylindrical insulating insert (34). ) coated internally with a conductive tube (39), the electrode being spaced from the inner surface of the conductive tube and said tube protruding beyond the free end of the insert. 7. Système selon la revendication 6 caractérisé par le fait que l'extrémité de l'électrode est maintenue en butée sur l'insert du côté de l'élément de paroi opposé au manchon déflecteur, au moyen d'un organe de retenue, par exemple une boule métallique (38).  7. System according to claim 6 characterized in that the end of the electrode is held in abutment on the insert on the side of the wall element opposite to the deflector sleeve, by means of a retaining member, by example a metal ball (38). 8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que l'une au moins des extrémités de l'électrode est maintenue par l'intermédiaire d'un organe élastique (52, 54) capable de rattraper les variations dimensionnelles dues aux dilatations thermiques.  8. System according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the ends of the electrode is held by means of an elastic member (52, 54) capable of catching the dimensional variations due to thermal expansion. 9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant plusieurs cellules élémentaires de filtration montées en parallèle sur le flux des gaz d'échappement, caractérisé par le fait que les extrémités de l'ensemble des électrodes des différentes cellules élémentaires sont maintenues par un cadre unique (49).  9. System according to any one of the preceding claims comprising a plurality of elementary filtration cells connected in parallel to the flow of the exhaust gas, characterized in that the ends of the set of electrodes of the different elementary cells are maintained by a single frame (49). 10. Système selon la revendication 9 caractérisé par le fait que le cadre comprend des branches (52, 53) placées en regard des différentes cellules élémentaires.  10. System according to claim 9 characterized in that the frame comprises branches (52, 53) placed opposite different elementary cells. 11. Système selon l'une des revendications 9 ou 10 caractérisé par le fait que les différentes cellules élémentaires sont fixées par leurs extrémités frontales sur au moins un flasque de montage (47, 48).  11. System according to one of claims 9 or 10 characterized in that the different elementary cells are fixed by their front ends on at least one mounting flange (47, 48).
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