FR2880063A1 - Particle filter for motor vehicle, has porous body presenting thermal mass whose value varies along thermal mass longitudinal gradient which is proportional to regeneration temperature longitudinal gradient - Google Patents

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Abstract

The filter (16) has a porous body (22) that is longitudinally intercalated between an inlet side (18) and an outlet side (24) in order to be traversed by an exhaust gas (G). The body is constituted by a longitudinal pile of blocks or fabricated in a single block. The body presents a thermal mass whose value varies along a thermal mass longitudinal gradient which is proportional to regeneration temperature longitudinal gradient.

Description

"Filtre à particules comportant un corps poreux dont la masse"Particulate filter having a porous body whose mass

thermique n'est pas homogène selon la direction longitudinale" L'invention concerne un filtre à particules qui est destiné à 5 être agencé dans une conduite d'échappement de moteur à combustion, notamment de véhicule automobile.  The invention relates to a particulate filter which is intended to be arranged in an exhaust pipe of a combustion engine, in particular of a motor vehicle.

L'invention concerne plus particulièrement un filtre à particules destiné à être agencé dans une conduite d'échappement de moteur à combustion, notamment de véhicule o automobile, comportant: - une face amont d'entrée des gaz d'échappement comportant des particules en suspension; - une face aval de sortie des gaz d'échappement filtrés; - un corps poreux qui est intercalé longitudinalement entre la face d'entrée et la face de sortie de manière à être traversé par les gaz d'échappement, et qui retient des particules contenues dans les gaz d'échappement, le filtre à particules étant susceptible de passer lors d'une phase de régénération, d'un état encrassé dans lequel des particules sont retenues dans le corps poreux, à un état régénéré dans lequel les particules retenues sont éliminées par combustion, la combustion des particules retenues échauffant le corps poreux selon un gradient longitudinal de températures de régénération.  The invention relates more particularly to a particulate filter intended to be arranged in an exhaust pipe of a combustion engine, in particular of an automobile vehicle, comprising: an upstream inlet face of the exhaust gases comprising particles in suspension ; a downstream exhaust face of the filtered exhaust gases; a porous body which is inserted longitudinally between the inlet face and the outlet face so as to be traversed by the exhaust gases, and which retains particles contained in the exhaust gases, the particulate filter being capable of during a regeneration phase, from a fouled state in which particles are retained in the porous body, to a regenerated state in which the retained particles are removed by combustion, the combustion of the retained particles heating the porous body according to a longitudinal gradient of regeneration temperatures.

Les moteurs Diesel et essence émettent des substances polluantes telles que des hydrocarbures imbrûlés, des oxydes d'azote, des oxydes de carbone et, dans le cas des moteurs Diesel, des particules. On sait que l'une des préoccupations majeures des équipementiers et des constructeurs de véhicules automobiles est la réduction de la pollution résultant du fonctionnement de ces moteurs.  Diesel and petrol engines emit polluting substances such as unburnt hydrocarbons, nitrogen oxides, carbon oxides and, in the case of diesel engines, particles. We know that one of the major concerns of equipment manufacturers and motor vehicle manufacturers is the reduction of pollution resulting from the operation of these engines.

Différentes solutions techniques ont donc été envisagées pour tenter de réduire les niveaux de pollution de ces moteurs.  Various technical solutions have therefore been considered in an attempt to reduce the pollution levels of these engines.

Le traitement des particules émises par les moteurs Diesel actuels est possible grâce à l'introduction dans la ligne d'échappement de ces moteurs d'un filtre à particules comme il a déjà été proposé dans l'état de la technique. Ceux-ci sont souvent adaptés pour piéger les particules ou "suies" qui sont contenues en suspension dans les gaz d'échappement de ces moteurs et pour les brûler lors d'une phase de régénération du filtre.  The treatment of particles emitted by current diesel engines is possible by introducing into the exhaust line of these engines a particle filter as it has already been proposed in the state of the art. These are often adapted to trap the particles or "soot" that are contained in suspension in the exhaust gas of these engines and to burn them during a regeneration phase of the filter.

Différentes stratégies de régénération sont disponibles dans la littérature, faisant référence par exemple à la post-injection de carburant pour atteindre la température de combustion des suies, ou encore par exemple à des moyens Io additionnels de chauffage placés en amont du filtre à particules.  Different regeneration strategies are available in the literature, referring for example to the post-fuel injection to reach the soot combustion temperature, or for example to additional heating means Io placed upstream of the particulate filter.

La phase de régénération débute lorsque le tronçon d'extrémité amont du filtre à particules est chauffé, par les gaz d'échappement, par un système de chauffage, ou par l'oxydation d'éléments réducteurs piégés, au-delà de la température de combustion des suies.  The regeneration phase starts when the upstream end section of the particulate filter is heated, by the exhaust gas, by a heating system, or by the oxidation of trapped reducing elements, beyond the temperature of the combustion of soot.

La combustion des particules retenues localement dans le tronçon d'extrémité amont produit une chaleur dite de combustion. Cette chaleur de combustion participe a élevé la température locale de la face amont du corps poreux jusqu'à une température locale dite de régénération qui est supérieure ou égale à la température de combustion des suies.  The combustion of particles retained locally in the upstream end section produces a so-called combustion heat. This heat of combustion contributes to raising the local temperature of the upstream face of the porous body to a so-called local regeneration temperature which is greater than or equal to the soot combustion temperature.

La somme de la chaleur de régénération, apportée par les gaz d'échappement, par le système de chauffage ou par l'oxydation d'éléments réducteurs, et de la chaleur de combustion est transmise, par exemple par conduction, vers un premier tronçon intermédiaire directement aval du filtre à particules. La température locale du premier tronçon intermédiaire aval du corps poreux dépasse alors la température de combustion des suies, provoquant la combustion des particules localement retenues. Ce nouveau phénomène de combustion des particules apporte une quantité supplémentaire de chaleur de combustion qui élève la température du premier tronçon intermédiaire aval jusqu'à une température locale de régénération qui est supérieure à la température locale de régénération du tronçon d'extrémité amont du filtre à particules.  The sum of the regeneration heat, provided by the exhaust gas, the heating system or the oxidation of reducing elements, and the heat of combustion is transmitted, for example by conduction, to a first intermediate section directly downstream of the particulate filter. The local temperature of the first downstream intermediate portion of the porous body then exceeds the soot combustion temperature, causing the combustion of the locally retained particles. This new particle combustion phenomenon provides an additional amount of heat of combustion which raises the temperature of the first downstream intermediate section to a local regeneration temperature which is greater than the local regeneration temperature of the upstream end section of the filter. particles.

La somme de la chaleur de régénération, de la chaleur de combustion et de la chaleur supplémentaire de combustion est transmise vers un deuxième tronçon intermédiaire aval du filtre à particules. Le phénomène de combustion des particules se reproduit, élevant la température locale du deuxième tronçon intermédiaire aval jusqu'à une température locale de régénération qui est supérieure à la température locale de régénération du to premier tronçon aval.  The sum of the regeneration heat, the heat of combustion and the additional heat of combustion is transmitted to a second intermediate section downstream of the particulate filter. The particle combustion phenomenon is reproduced, raising the local temperature of the second downstream intermediate section to a local regeneration temperature which is higher than the local regeneration temperature of the first downstream section.

Le flux de chaleur se propage ainsi longitudinalement en augmentant continuellement, par exemple par conduction, jusqu'au tronçon d'extrémité aval du corps poreux.  The heat flow thus propagates longitudinally by increasing continuously, for example by conduction, to the downstream end portion of the porous body.

Ainsi, le corps poreux est chauffé selon un gradient longitudinal de températures de régénération. La température de régénération croît donc graduellement, de manière continue, en se déplaçant le long du corps poreux depuis la face amont jusqu'à la face aval du filtre à particules.  Thus, the porous body is heated according to a longitudinal gradient of regeneration temperatures. The regeneration temperature therefore increases gradually, continuously, moving along the porous body from the upstream face to the downstream face of the particulate filter.

Le corps poreux doit être conçu pour résister aux chocs thermiques provoqués par l'élévation de température lors de la régénération. Pour augmenter la résistance aux chocs thermiques du corps poreux, il est notamment connu d'augmenter sa masse thermique.  The porous body must be designed to withstand the thermal shock caused by the temperature rise during regeneration. To increase the thermal shock resistance of the porous body, it is known in particular to increase its thermal mass.

De manière connue, les propriétés physiques du corps poreux, telles que sa masse thermique, aussi appelée capacité calorifique, ou sa porosité, sont homogènes tout le long du filtre à particules.  In known manner, the physical properties of the porous body, such as its thermal mass, also called heat capacity, or its porosity, are homogeneous along the particle filter.

La masse thermique globale du corps poreux est donc ajustée en fonction de la température de régénération maximale qui apparaît dans le filtre à particules, c'est-à-dire la température de régénération du tronçon d'extrémité aval du corps poreux.  The overall thermal mass of the porous body is therefore adjusted as a function of the maximum regeneration temperature that appears in the particulate filter, that is to say the regeneration temperature of the downstream end portion of the porous body.

Pour augmenter la masse thermique du corps poreux, on connaît déjà de nombreuses solutions telles que de diminuer la porosité, d'augmenter la densité du corps poreux, de diminuer la taille des pores. Toutefois, tout autre levier permettant de produire une évolution de la masse thermique du filtre à particule dans sa longueur est envisageable.  In order to increase the thermal mass of the porous body, numerous solutions are already known such as reducing the porosity, increasing the density of the porous body, and decreasing the pore size. However, any other lever for producing an evolution of the thermal mass of the particle filter in its length is possible.

Cependant, la capacité du corps poreux à accumuler des 5 particules est proportionnelle à sa porosité.  However, the ability of the porous body to accumulate particles is proportional to its porosity.

En diminuant la porosité tout le long du corps poreux pour ajuster la masse thermique du corps poreux à la température maximale de régénération, on diminue ainsi la capacité d'accumulation.  By decreasing the porosity all along the porous body to adjust the thermal mass of the porous body to the maximum regeneration temperature, thus decreases the capacity of accumulation.

to Afin de résoudre ce problème et d'optimiser la capacité d'accumulation de particules du corps poreux, l'invention propose un filtre à particules du type décrit précédemment, caractérisé en ce que la masse thermique du corps poreux n'est pas homogène selon la direction longitudinale, sa valeur variant selon un gradient longitudinal de masse thermique qui est fonction du gradient longitudinal de températures de régénération.  In order to solve this problem and to optimize the particle accumulation capacity of the porous body, the invention proposes a particulate filter of the type described above, characterized in that the thermal mass of the porous body is not homogeneous according to the longitudinal direction, its value varying according to a longitudinal gradient of thermal mass which is a function of the longitudinal gradient of regeneration temperatures.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le gradient longitudinal de masse thermique est proportionnel au gradient longitudinal de températures de 20 régénération; - la masse thermique du corps poreux augmente graduellement depuis la face amont vers la face aval; - la masse thermique du corps poreux augmente de manière continue le long du corps poreux; - la porosité du corps poreux n'est pas homogène selon la direction longitudinale et sa valeur varie selon un gradient longitudinal de porosité qui est inversement proportionnel au gradient de masse thermique; - la porosité du corps poreux décroît graduellement depuis 30 la face avant jusqu'à la face arrière; - la porosité décroît de manière continue le long du corps poreux; - le corps poreux est réalisé en un unique bloc; - le corps poreux est réalisé par un empilement longitudinal de blocs distincts.  According to other characteristics of the invention: the longitudinal gradient of thermal mass is proportional to the longitudinal gradient of regeneration temperatures; the thermal mass of the porous body increases gradually from the upstream face to the downstream face; the thermal mass of the porous body increases continuously along the porous body; the porosity of the porous body is not homogeneous in the longitudinal direction and its value varies according to a longitudinal gradient of porosity which is inversely proportional to the thermal mass gradient; the porosity of the porous body gradually decreases from the front face to the back face; the porosity decreases continuously along the porous body; the porous body is made in a single block; - The porous body is formed by a longitudinal stack of separate blocks.

D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui suit pour la s compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés parmi lesquels: - la figure 1 représente schématiquement un conduit d'échappement dans lequel est agencé un filtre à particules selon l'invention; to - la figure 2 est un graphique comportant deux courbes qui représentent respectivement la porosité locale et la masse thermique locale d'un tronçon du corps poreux en fonction de la distance longitudinale dudit tronçon par rapport à la face d'entrée du filtre à particules.  Other characteristics and advantages will become apparent upon reading the detailed description which follows for the understanding of which reference will be made to the appended drawings in which: FIG. 1 schematically represents an exhaust duct in which a filter is arranged; with particles according to the invention; FIG. 2 is a graph comprising two curves which respectively represent the local porosity and the local thermal mass of a section of the porous body as a function of the longitudinal distance of said section relative to the inlet face of the particle filter.

On adoptera dans la suite de la description une direction d'écoulement des fluides d'amont vers l'aval qui est orientée longitudinalement de la gauche vers la droite en se reportant à la figure 1.  A direction of flow of the upstream to downstream fluids which is oriented longitudinally from left to right will be adopted in the remainder of the description with reference to FIG.

On a représenté à la figure 1 un conduit d'échappement 10 d'un moteur à combustion 12, par exemple d'un moteur Diesel de véhicule automobile. Le conduit d'échappement 12 est destiné à conduire les gaz d'échappement "G" produits par le moteur 12 jusqu'à l'atmosphère par l'intermédiaire d'une extrémité d'évacuation 14.  FIG. 1 shows an exhaust duct 10 of a combustion engine 12, for example a diesel engine of a motor vehicle. The exhaust duct 12 is intended to drive the exhaust gas "G" produced by the engine 12 to the atmosphere via a discharge end 14.

Un filtre à particules 16 est agencé dans la conduite d'évacuation 10. II comporte une face amont 18 d'entrée des gaz d'échappement "G" et une face aval 20 de sortie des gaz d'échappement "G".  A particulate filter 16 is arranged in the exhaust pipe 10. It has an upstream exhaust gas inlet face 18 "G" and a downstream exhaust gas exit face 20 "G".

Un corps poreux 22 est intercalé longitudinalement entre la 30 face d'entrée 18 et la face de sortie 24 de manière à être traversé par les gaz d'échappement "G".  A porous body 22 is inserted longitudinally between the inlet face 18 and the outlet face 24 so as to be traversed by the exhaust gas "G".

Le corps poreux 22 peut être réalisé par un empilement longitudinal de plusieurs blocs ou il peut être réalisé en un unique bloc, par exemple en céramique, en métal ou en matériau composite.  The porous body 22 can be made by a longitudinal stack of several blocks or it can be made in a single block, for example ceramic, metal or composite material.

Le corps poreux 22 est destiné à retenir des particules "P", ou des suies, qui sont contenues en suspension dans les gaz d'échappement "G" à leur sortie du moteur 12. Après leur passage à travers le corps poreux 22, les gaz d'échappement "G" ainsi filtrés sont ensuite rejetés dans l'atmosphère par le conduit d'échappement 10 via l'extrémité d'évacuation 14.  The porous body 22 is intended to retain particles "P", or soot, which are contained in suspension in the exhaust gas "G" at their output from the engine 12. After passing through the porous body 22, the exhaust gases "G" thus filtered are then released into the atmosphere via the exhaust duct 10 via the discharge end 14.

Lorsque le corps poreux 22 est dans un état encrassé, io voire obstrué, par l'accumulation de particules "P", l'écoulement des gaz d'échappement "G" dans la conduite d'échappement 10 subit des pertes de charge. Le fonctionnement du moteur 12 risque alors d'en être affecté.  When the porous body 22 is in a fouled state, or even obstructed, by the accumulation of particles "P", the flow of the exhaust gas "G" in the exhaust pipe 10 undergoes pressure drops. The operation of the motor 12 may then be affected.

II est donc connu de faire subir une phase de régénération au filtre à particules 16 pour éliminer les particules retenues. Lors de cette phase de régénération, le filtre à particules 16 passe de l'état encrassé dans lequel des particules "P" sont retenues dans le corps poreux 22, à un état régénéré dans lequel les particules retenues sont éliminées par combustion.  It is therefore known to subject a regeneration phase to the particulate filter 16 to remove the retained particles. During this regeneration phase, the particulate filter 16 moves from the fouled state in which particles "P" are retained in the porous body 22, to a regenerated state in which the retained particles are removed by combustion.

La combustion des particules "P" est par exemple déclenchée spontanément lorsque le corps poreux 22 est échauffé au-delà de la température de combustion des suies Tc, par exemple au-delà de 600 C. Ainsi, les gaz d'échappement "G" peuvent par exemple être chauffés en aval du filtre à particules 16. Le corps poreux 22 est échauffé par conduction lors du contact avec les gaz d'échappement "G".  The combustion of the particles "P" is for example spontaneously triggered when the porous body 22 is heated beyond the combustion temperature of the soot Tc, for example beyond 600 C. Thus, the exhaust gas "G" can for example be heated downstream of the particulate filter 16. The porous body 22 is heated by conduction on contact with the exhaust gas "G".

La face d'entrée 18 du filtre à particules 16 étant la première à entrer en contact avec les gaz d'échappement "G", c'est par cette face que la phase de régénération s'amorce.  The inlet face 18 of the particulate filter 16 being the first to come into contact with the exhaust gas "G", it is through this face that the regeneration phase begins.

Comme expliqué précédemment, la combustion des particules "P" retenues échauffe le corps poreux 22 selon un gradient "GTR" longitudinal de températures de régénération. La température de régénération croît ici de manière continue depuis la face d'entrée 18 jusqu'à la face de sortie 20.  As explained above, the combustion of the "P" particles retained heats the porous body 22 according to a longitudinal "GTR" gradient of regeneration temperatures. The regeneration temperature here increases continuously from the inlet face 18 to the outlet face 20.

Afin d'améliorer la capacité du filtre à particules 16 à retenir et/ou accumuler les particules "P" sans réduire sa durée de vie, le corps poreux 22 selon l'invention a des propriétés physiques qui ne sont pas homogènes selon la direction longitudinale.  In order to improve the ability of the particulate filter 16 to retain and / or accumulate the "P" particles without reducing its life, the porous body 22 according to the invention has physical properties that are not homogeneous in the longitudinal direction. .

Ainsi, la masse thermique du corps poreux 22 n'est pas homogène selon la direction longitudinale. Comme représenté à la figure 2, la valeur de la masse thermique varie selon un gradient "GMT" longitudinal de masse thermique qui est proportionnel au gradient longitudinal de températures de régénération "GTR". Dans l'exemple représenté à la figure 2, le gradient de masse thermique "GMT" est linéaire, l'invention s'applique toutefois à des gradients "GMT" qui ont d'autres formes, tels que des gradients paraboliques.  Thus, the thermal mass of the porous body 22 is not homogeneous in the longitudinal direction. As shown in FIG. 2, the value of the thermal mass varies according to a longitudinal "GMT" gradient of thermal mass which is proportional to the longitudinal gradient of regeneration temperatures "GTR". In the example shown in Figure 2, the thermal mass gradient "GMT" is linear, the invention however applies to gradients "GMT" that have other forms, such as parabolic gradients.

ls Dans le graphique représenté à la figure 2, l'abscisse correspond à la distance longitudinale entre un point quelconque du corps poreux 22 et la face d'entrée 18. L'ordonnée représente la valeur de la masse thermique dudit point.  In the graph shown in FIG. 2, the abscissa corresponds to the longitudinal distance between any point of the porous body 22 and the inlet face 18. The ordinate represents the value of the thermal mass of said point.

On constate que la masse thermique du corps poreux 22 est ici minimale au niveau de la face d'entrée 18 et elle croît de manière continue jusqu'à une valeur maximale qui est située au niveau de la face de sortie 20.  It can be seen that the thermal mass of the porous body 22 is minimal here at the inlet face 18 and increases continuously to a maximum value which is situated at the outlet face 20.

Ce gradient de masse thermique "GMT" permet d'apporter de nombreux avantages au filtre à particules 16. Ainsi, la face d'entrée 18 du corps poreux 22 a une inertie thermique inférieure à celle de la face de sortie 20. La face d'entrée 18 est ainsi susceptible d'atteindre rapidement la température de combustion des suies ou de tout autres éléments piégé dans le filtre à particules. L'amorçage de la phase de régénération est donc aussi rapide.  This thermal mass gradient "GMT" makes it possible to bring numerous advantages to the particulate filter 16. Thus, the inlet face 18 of the porous body 22 has a thermal inertia lower than that of the outlet face 20. inlet 18 is thus likely to quickly reach the combustion temperature of soot or any other elements trapped in the particulate filter. The initiation of the regeneration phase is therefore also fast.

La masse thermique élevée de la face de sortie 20 permet en revanche d'absorber la chaleur provoquée par la phase de régénération sans provoquer de dégradations du corps poreux 22 telles que des fissures ou des fusions.  The high thermal mass of the outlet face 20, on the other hand, makes it possible to absorb the heat caused by the regeneration phase without causing degradations of the porous body 22 such as cracks or fusions.

Selon un autre aspect de l'invention, la valeur locale de la masse thermique du corps poreux 22 est déterminée notamment par sa porosité locale. La porosité du corps poreux 22 dépend notamment du diamètre moyen des pores et de la densité de pores. La masse thermique locale du corps poreux est inversement proportionnelle à sa porosité locale.  According to another aspect of the invention, the local value of the thermal mass of the porous body 22 is determined in particular by its local porosity. The porosity of the porous body 22 depends in particular on the average pore diameter and the pore density. The local thermal mass of the porous body is inversely proportional to its local porosity.

Dans l'exemple représenté à la figure 2, la valeur de la porosité dans le corps poreux 22 varie selon un gradient "GP" longitudinal de porosité qui est inversement proportionnel au to gradient de masse thermique "GMT".  In the example shown in FIG. 2, the value of the porosity in the porous body 22 varies according to a longitudinal "GP" gradient of porosity which is inversely proportional to the "GMT" thermal mass gradient.

En se reportant à la figure 2, on constate que la porosité du corps poreux 22 est ici maximale au niveau de la face d'entrée 18 et elle décroît de manière continue jusqu'à une valeur minimale qui est située au niveau de la face de sortie 20.  With reference to FIG. 2, it can be seen that the porosity of the porous body 22 is maximum here at the inlet face 18 and it decreases continuously to a minimum value which is situated at the level of the exit 20.

La quantité de particules "P" que le corps poreux est susceptible de retenir est proportionnelle à la densité de pores de diamètre légèrement inférieur au diamètre moyen des particules "P". Ainsi, en concevant le corps poreux 22 de manière adaptée à la température locale de régénération, la densité moyenne de porosité est améliorée par rapport à un corps poreux qui présente une porosité uniforme sur toute sa longueur selon l'état de la technique. La capacité du filtre à particules 16 à retenir les particules "P" est donc améliorée par rapport à l'état de la technique.  The amount of "P" particles that the porous body is likely to retain is proportional to the pore density of a diameter slightly smaller than the average particle diameter "P". Thus, by designing the porous body 22 in a manner adapted to the local regeneration temperature, the average density of porosity is improved with respect to a porous body which has uniform porosity over its entire length according to the state of the art. The capacity of the particulate filter 16 to retain the particles "P" is thus improved compared to the state of the art.

A titre d'exemple, le gradient longitudinal de températures de régénération "GTR" a été fixé comme étant croissant le long du corps poreux 22. On comprendra cependant que cet exemple est non limitatif et que le gradient de température de régénération "GTR" peut prendre d'autres formes par exemple en fonction du système de chauffage utilisé. La forme du gradient de masse thermique "GMT" et du gradient de porosité "GP" dépend alors de la forme dudit gradient de température de régénération "GTR", comme décrit précédemment et les gradients de masse thermique "GMT" et de porosité "GP" ne sont donc pas forcément linéaires.  By way of example, the longitudinal gradient of regeneration temperatures "GTR" has been set as increasing along the porous body 22. However, it will be understood that this example is not limiting and that the regeneration temperature gradient "GTR" can take other forms for example depending on the heating system used. The shape of the thermal mass gradient "GMT" and the porosity gradient "GP" then depends on the shape of said regeneration temperature gradient "GTR", as previously described and the thermal mass gradients "GMT" and porosity "GP "are not necessarily linear.

Le gradient de masse thermique "GMT" du corps poreux 22 pourra aussi être déterminé en fonction d'un gradient d'une propriété influençant la masse thermique du corps poreux 22 autre que la porosité.  The "GMT" thermal mass gradient of the porous body 22 may also be determined as a function of a gradient of a property influencing the thermal mass of the porous body 22 other than the porosity.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Filtre à particules (16) destiné à être agencé dans une conduite d'échappement (10) de moteur à combustion (12), notamment de véhicule automobile, comportant s - une face amont (18) d'entrée des gaz d'échappement (G) comportant des particules (P) en suspension; - une face aval (20) de sortie des gaz d'échappement (G) filtrés; - un corps poreux (22) qui est intercalé longitudinalement entre la face d'entrée (18) et la face de sortie (20) de manière à être traversé par les gaz d'échappement (G), et qui retient des particules (P) contenues dans les gaz d'échappement (G) ; le filtre à particules (16) étant susceptible de passer lors d'une phase de régénération, d'un état encrassé dans lequel des particules (P) sont retenues dans le corps poreux (22), à un état régénéré dans lequel les particules (P) retenues sont éliminées par combustion, la combustion des particules (P) retenues échauffant le corps poreux (22) selon un gradient longitudinal de températures de régénération (GTR), caractérisé en ce que la masse thermique du corps poreux (22) n'est pas homogène selon la direction longitudinale, sa valeur variant selon un gradient longitudinal de masse thermique (GMT) qui est proportionnel au gradient longitudinal de températures de régénération (GTR).  Particle filter (16) intended to be arranged in an exhaust pipe (10) of a combustion engine (12), in particular a motor vehicle, comprising s - an upstream face (18) for entering the exhaust gases. exhaust (G) comprising particles (P) in suspension; - a downstream face (20) of exhaust gas outlet (G) filtered; - a porous body (22) which is inserted longitudinally between the inlet face (18) and the outlet face (20) so as to be traversed by the exhaust gas (G), and which retains particles (P ) contained in the exhaust gas (G); the particulate filter (16) being capable of passing during a regeneration phase, from a fouled state in which particles (P) are retained in the porous body (22), to a regenerated state in which the particles ( P) are removed by combustion, the combustion of the retained particles (P) heating the porous body (22) according to a longitudinal gradient of regeneration temperatures (GTR), characterized in that the thermal mass of the porous body (22) is is not homogeneous in the longitudinal direction, its value varying according to a longitudinal gradient of thermal mass (GMT) which is proportional to the longitudinal gradient of regeneration temperatures (GTR). 2. Filtre à particules (16) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le gradient longitudinal de masse thermique (GMT) est proportionnel au gradient longitudinal de températures de régénération (GTR).  2. Particle filter (16) according to the preceding claim, characterized in that the longitudinal gradient of thermal mass (GMT) is proportional to the longitudinal gradient of regeneration temperatures (GTR). 3. Filtre à particules (16) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la masse thermique du corps poreux (22) augmente graduellement depuis la face amont (18) vers la face aval (20).  3. Particle filter (16) according to any one of the preceding claims, characterized in that the thermal mass of the porous body (22) increases gradually from the upstream face (18) to the downstream face (20). 4. Filtre à particules (16) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la masse thermique du corps poreux (22) augmente de manière continue le long du corps poreux (22).  4. Particle filter (16) according to the preceding claim, characterized in that the thermal mass of the porous body (22) increases continuously along the porous body (22). 5. Filtre à particules (16) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la porosité du corps poreux (22) n'est pas homogène selon la direction longitudinale et sa valeur varie selon un gradient longitudinal de porosité (GP) qui est inversement proportionnel au gradient de masse thermique (GMT).  5. Particle filter (16) according to any one of the preceding claims, characterized in that the porosity of the porous body (22) is not homogeneous in the longitudinal direction and its value varies according to a longitudinal gradient of porosity (GP ) which is inversely proportional to the thermal mass gradient (GMT). 6. Filtre à particules (16) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la porosité du corps poreux (22) décroît graduellement depuis la face avant jusqu'à la face arrière.  6. Particulate filter (16) according to the preceding claim, characterized in that the porosity of the porous body (22) decreases gradually from the front to the rear face. 7. Filtre à particules (16) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la porosité décroît de manière continue le long du corps poreux (22).  7. Particle filter (16) according to the preceding claim, characterized in that the porosity decreases continuously along the porous body (22). 8. Filtre à particules selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps poreux (22) est réalisé en un unique bloc.  8. Particle filter according to any one of the preceding claims, characterized in that the porous body (22) is made in a single block. 9. Filtre à particules selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le corps poreux (22) est réalisé par un empilement longitudinal de blocs distincts.  9. Particle filter according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the porous body (22) is formed by a longitudinal stack of separate blocks.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0050340A2 (en) * 1980-10-17 1982-04-28 Bridgestone Tire Company Limited Exhaust filter device for collecting particulates in engine exhaust gases and method for its manufacture
GB2210564A (en) * 1987-10-06 1989-06-14 Camadale Heating & Ventilation Exhaust filters for internal combustion engines
JP2000154712A (en) * 1998-11-19 2000-06-06 Denso Corp Engine-exhaust emission control device
JP2002058939A (en) * 2000-08-15 2002-02-26 Hino Motors Ltd Exhausted gas cleaner
WO2002040837A1 (en) * 2000-11-18 2002-05-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method and device for aftertreatment of exhaust gases from combustion engines
WO2004104386A2 (en) * 2003-05-23 2004-12-02 N.V. Bekaert S.A. Diesel soot particulate filter medium

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0050340A2 (en) * 1980-10-17 1982-04-28 Bridgestone Tire Company Limited Exhaust filter device for collecting particulates in engine exhaust gases and method for its manufacture
GB2210564A (en) * 1987-10-06 1989-06-14 Camadale Heating & Ventilation Exhaust filters for internal combustion engines
JP2000154712A (en) * 1998-11-19 2000-06-06 Denso Corp Engine-exhaust emission control device
JP2002058939A (en) * 2000-08-15 2002-02-26 Hino Motors Ltd Exhausted gas cleaner
WO2002040837A1 (en) * 2000-11-18 2002-05-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method and device for aftertreatment of exhaust gases from combustion engines
WO2004104386A2 (en) * 2003-05-23 2004-12-02 N.V. Bekaert S.A. Diesel soot particulate filter medium

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 09 13 October 2000 (2000-10-13) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2002, no. 06 4 June 2002 (2002-06-04) *

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