FR2907843A1

FR2907843A1 - Soot particle capturing electrical device for motor vehicle, has inner axial electrodes extending across soot particle agglomeration unit and assembly of radial plates, and passages for exhaust gas arranged in plates around electrodes

Info

Publication number: FR2907843A1
Application number: FR0654553A
Authority: FR
Inventors: Garcia Javier Vazquez
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2006-10-26
Filing date: 2006-10-26
Publication date: 2008-05-02
Anticipated expiration: 2026-10-26
Also published as: FR2907843B1

Abstract

The device has an enclosure (1) delimiting interiorly a passage receiving an exhaust gas after the gas has crossed a soot particle agglomeration unit (7) with inner axial electrodes (13). The electrodes create a radial electric field in a passage, and an assembly of radial plates (11) is arranged transversally in the passage. Each electrode extends across the unit (7) and across the plates (11). Passages for exhaust gas are arranged in the plates around the electrodes.

Description

1 Dispositif électrique de capture de particules de suie de gaz1 Electrical device for capturing gas soot particles

d'échappement de moteur à combustion interne. La présente invention concerne le traitement des gaz d'échappement des moteurs à combustion interne, notamment pour véhicules automobiles, permettant en particulier la captation des particules de suie présentes dans les gaz d'échappement des moteurs de type Diesel ou des moteurs à essence à injection directe. On a déjà préconisé l'utilisation de filtres à particules capables de retenir les particules de suie se trouvant dans les gaz d'échappement. Le brevet US 6 938 409 montre un exemple de tels filtres à particules. Ces filtres induisent cependant une perte de charge importante dans la ligne d'échappement qui se traduit par une augmentation significative de la consommation de carburant. De plus, pour éviter une occlusion complète du filtre et donc de la ligne d'échappement qui entraînerait un arrêt du moteur, il est nécessaire de prévoir des dispositifs et procédures de régénération périodiques du filtre à particules par élimination des particules stockées. Cette régénération nécessite de mettre en place des stratégies spécifiques de contrôle du moteur faisant appel généralement à une injection retardée ou une post-injection. Outre leur complexité, ces stratégies présentent des inconvénients, tels que par exemple une augmentation du taux de dilution du carburant dans l'huile de lubrification du moteur, conduisant à la nécessité de procéder plus souvent à des vidanges d'huile de lubrification. exhaust of internal combustion engine. The present invention relates to the treatment of exhaust gases from internal combustion engines, in particular for motor vehicles, in particular allowing the capture of soot particles present in the exhaust gases of diesel type engines or injection gasoline engines. direct. It has already been advocated the use of particulate filters capable of retaining the soot particles in the exhaust gas. US Pat. No. 6,938,409 shows an example of such particulate filters. These filters, however, induce a significant pressure drop in the exhaust line which results in a significant increase in fuel consumption. In addition, to avoid complete occlusion of the filter and thus of the exhaust line which would cause a stopping of the engine, it is necessary to provide devices and procedures for periodic regeneration of the particle filter by removing the stored particles. This regeneration requires the implementation of specific engine control strategies generally using a delayed injection or post-injection. In addition to their complexity, these strategies have drawbacks, such as, for example, an increase in the rate of dilution of the fuel in the engine lubricating oil, leading to the need for more frequent draining of the lubricating oil.

On a prévu également d'utiliser des dispositifs de filtration électrostatiques des particules contenues dans les gaz d'échappement. Ces dispositifs se présentent généralement sous la forme de systèmes ouverts, n'induisant donc pas de perte de charge significative dans la 2907843 2 ligne d'échappement et ne risquant pas de conduire à une occlusion de la ligne d'échappement comme c'est le cas pour les filtres à particules. On connaît par exemple, par la demande de brevet WO 01/19 525, un ensemble de filtrage de gaz d'échappement chargés de 5 particules, comprenant un filtre électrostatique à effet couronne. Le filtre comprend une cage cylindrique à l'intérieur de laquelle s'écoulent les gaz d'échappement en vue de leur filtrage. La cage est pourvue intérieurement d'une électrode centrale alimentée en énergie électrique et adaptée pour provoquer une émission d'électrons. En fonctionnement, 10 les particules véhiculées par les gaz d'échappement se trouvent chargées négativement par les électrons émis par l'électrode centrale. Les particules chargées viennent alors se fixer sur un substrat métallique. Toutefois, le mouvement des particules chargées dans la cage cylindrique comporte une composante essentiellement longitudinale, la 15 mobilité des particules chargées dans la direction transversale ou radiale étant relativement faible. Dès lors, la probabilité de fixation des particules sur le substrat externe est relativement faible et l'efficacité de filtrage réduite. Le brevet US 4 478 613 décrit également un ensemble de filtrage 20 de particules contenues dans les gaz d'échappement au moyen d'un filtre électrostatique avec un cyclone jouant le rôle de séparateur mécanique des particules. Le filtre électrostatique comprend un élément tubulaire ayant une extrémité frontale fermée, à l'intérieur duquel est monté un empilement de disques concentriques par rapport à l'axe du tube. Le 25 tube est maintenu à un potentiel nul, tandis que les disques sont reliés à un potentiel négatif. Les gaz d'échappement pénètrent dans le tube par une ouverture et circulent axialement pour ressortir par une ouverture opposée. Les disques portés à un potentiel négatif constituent une structure émissive permettant de générer un champ électrique entre la 2907843 3 surface intérieure du tube et les disques. Les particules véhiculées par les gaz d'échappement sont alors chargées électriquement et se déplacent radialement sous l'effet du champ électrique pour aller se déposer sur la périphérie interne du tube où elles forment des amas de 5 particules. Ces amas de particules sont détachés par l'écoulement des gaz d'échappement et amenés jusqu'à un séparateur centrifuge. Comme c'était le cas dans le document précédent, le dispositif de filtration électrostatique produit essentiellement un déplacement axial des particules chargées, la composante radiale du mouvement des 10 particules étant relativement faible. Pour pallier cet inconvénient, il est alors nécessaire de fournir une énergie d'alimentation très élevée pour que les particules viennent effectivement se déposer jusqu'à la face interne du tube. Le brevet US 4 871 515 décrit un système de filtration 15 électrostatique comprenant une électrode externe cylindrique et une électrode axiale interne. Les gaz d'échappement s'écoulent axialement à l'intérieur de l'électrode cylindrique et les particules de suie peuvent être déviées sous l'action du champ électrique jusqu'à des zones peu soumises à l'effet de la circulation des gaz d'échappement où les 20 particules chargées peuvent alors se déposer au contact de la face interne de l'électrode cylindrique. En variante, l'électrode cylindrique externe peut être constituée d'un amas de fibres métalliques capables d'être traversées par les gaz. Les particules peuvent alors se déposer au contact des fils métalliques et rester piégées à l'intérieur même de 25 l'électrode externe cylindrique. Dans la demande de brevet français 2 880 062, se trouve décrit un dispositif de capture et d'élimination de particules de suie agglomérées qui comprend un enceinte délimitant intérieurement un conduit pour les gaz d'échappement ayant préalablement traversé un 2907843 4 dispositif d'agglomération de particules. Le dispositif d'agglomération des particules présente une électrode axiale montée à l'intérieur d'une chambre cylindrique ouverte à une extrémité pour l'entrée des gaz d'échappement et fermée à son extrémité opposée. La paroi cylindrique 5 externe de la chambre peut être réalisée sous la forme d'un agglomérat de fibres métalliques capables de laisser passer les gaz d'échappement et d'agglomérer les particules sous la forme d'amas qui sont ensuite véhiculés par les gaz d'échappement jusque dans le dispositif de filtrage électrostatique. Le dispositif de filtrage proprement dit comporte un 10 ensemble de plaques annulaires disposées transversalement afin d'arrêter les particules agglomérées déviées par un champ électrique créé entre une électrode axiale filaire et les plaques transversales. La présente invention a pour objet d'améliorer l'efficacité du filtrage électrostatique sans introduire de perte de charge significative 15 sur la ligne d'échappement. L'invention a également pour objet de faciliter une adaptation de l'écoulement des gaz d'échappement à chaque cas particulier et d'améliorer la stabilité de fonctionnement du filtre électrostatique. Selon un mode de réalisation, un dispositif électrique de capture 20 de particules de suie contenues dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, comprend une enceinte délimitant intérieurement au moins un passage recevant les gaz d'échappement après qu'ils aient traversé un moyen d'agglomération des particules. Au moins une électrode axiale interne est montée dans 25 l'enceinte pour créer un champ électrique radial dans le passage. Plusieurs plaques radiales sont disposées transversalement dans le passage. Chaque électrode axiale s'étend à travers le moyen d'agglomération de particules et à travers l'ensemble de plaques radiales. Electrostatic filtration devices for the particles contained in the exhaust gases have also been planned. These devices are generally in the form of open systems, thus not inducing significant pressure drop in the exhaust line and not likely to lead to an occlusion of the exhaust line as it is the case for particulate filters. For example, patent application WO 01/19525 discloses an exhaust filter assembly charged with particles comprising a corona electrostatic filter. The filter comprises a cylindrical cage inside which the exhaust gases flow in order to filter them. The cage is provided internally with a central electrode supplied with electrical energy and adapted to cause an emission of electrons. In operation, the particles carried by the exhaust gases are negatively charged by the electrons emitted by the central electrode. The charged particles then become fixed on a metal substrate. However, the movement of the charged particles in the cylindrical cage has an essentially longitudinal component, the mobility of the charged particles in the transverse or radial direction being relatively small. Therefore, the probability of fixing the particles on the external substrate is relatively low and the filtering efficiency reduced. US Patent 4,478,613 also discloses a filter assembly 20 of particles contained in the exhaust gas by means of an electrostatic filter with a cyclone acting as a mechanical particle separator. The electrostatic filter comprises a tubular element having a closed end end, inside which is mounted a stack of disks concentric with respect to the axis of the tube. The tube is maintained at zero potential, while the discs are connected to a negative potential. The exhaust gases enter the tube through an opening and flow axially to exit through an opposite opening. Discs carried at a negative potential constitute an emissive structure for generating an electric field between the inner surface of the tube and the discs. The particles conveyed by the exhaust gases are then electrically charged and move radially under the effect of the electric field to deposit on the inner periphery of the tube where they form clusters of particles. These clusters of particles are detached by the flow of the exhaust gas and fed to a centrifugal separator. As was the case in the previous document, the electrostatic filtration device essentially produces an axial displacement of the charged particles, the radial component of the movement of the particles being relatively small. To overcome this disadvantage, it is then necessary to provide a very high power supply so that the particles are actually deposited to the inner face of the tube. U.S. Patent 4,871,515 discloses an electrostatic filtration system comprising a cylindrical outer electrode and an inner axial electrode. The exhaust gases flow axially into the interior of the cylindrical electrode and the soot particles can be deflected under the action of the electric field to areas not very subject to the effect of the circulation of the gases. where the charged particles can then be deposited in contact with the inner face of the cylindrical electrode. Alternatively, the outer cylindrical electrode may consist of a cluster of metal fibers capable of being traversed by the gases. The particles can then be deposited in contact with the metal wires and remain trapped inside the cylindrical outer electrode. In the French patent application 2,880,062, there is described a device for capturing and removing agglomerated soot particles which comprises an enclosure internally defining a conduit for the exhaust gas having previously passed through an agglomeration device. of particles. The particle sintering device has an axial electrode mounted within a cylindrical chamber open at one end for the entry of the exhaust gas and closed at its opposite end. The outer cylindrical wall 5 of the chamber can be made in the form of an agglomerate of metal fibers capable of passing the exhaust gases and of agglomerating the particles in the form of clusters which are then conveyed by the exhaust gases. exhaust into the electrostatic filtering device. The filtering device itself comprises a set of annular plates arranged transversely in order to stop the agglomerated particles deviated by an electric field created between a wire axial electrode and the transverse plates. The object of the present invention is to improve the efficiency of the electrostatic filtering without introducing a significant loss of load on the exhaust line. The invention also aims to facilitate an adaptation of the flow of exhaust gas to each particular case and improve the operating stability of the electrostatic filter. According to one embodiment, an electrical device 20 for capturing soot particles contained in the exhaust gas of an internal combustion engine of a motor vehicle comprises an enclosure internally defining at least one passage receiving the exhaust gases after that they passed through a means of agglomeration of the particles. At least one inner axial electrode is mounted in the enclosure to create a radial electric field in the passageway. Several radial plates are arranged transversely in the passage. Each axial electrode extends through the particle agglomeration means and through the set of radial plates.

2907843 5 Les passages pour les gaz d'échappement sont de préférence pratiqués dans les plaques radiales, autour des électrodes axiales. Selon un aspect important de l'invention, les bords des plaques radiales sont de section spécifique, arrondie, carrée ou effilée formant 5 un angle aigu. Dans certains modes de réalisation, les bords des plaques radiales peuvent être recourbés en direction amont de l'écoulement des gaz. En choisissant ainsi la forme des bords des passages pratiqués dans les plaques, on peut agir à volonté sur la stabilité de la décharge 10 électrique ou faire varier le profil de vitesse de l'écoulement des gaz traversant les passages des plaques radiales. Avantageusement, la section des bords d'une plaque radiale est de forme différente de la section des bords d'une plaque radiale adjacente.The passages for the exhaust gas are preferably made in the radial plates around the axial electrodes. According to an important aspect of the invention, the edges of the radial plates are of specific section, rounded, square or tapered forming an acute angle. In some embodiments, the edges of the radial plates may bend upstream of the gas flow. By thus choosing the shape of the edges of the passages made in the plates, it is possible to act at will on the stability of the electric discharge or to vary the velocity profile of the flow of the gases passing through the passages of the radial plates. Advantageously, the section of the edges of a radial plate is of different shape from the section of the edges of an adjacent radial plate.

15 Les passages pratiqués dans les plaques radiales peuvent être de forme générale circulaire, en étoile ou polyédrique ou présenter des dents en saillie. La surface latérale d'une ou de plusieurs plaques radiales peut comporter des excroissances en saillie capables d'attirer les lignes de 20 champ électrique sur le côté des plaques transversales plutôt que sur les bords des passages. Des moyens d'alimentation des électrodes en courant électrique continu, alternatif ou à impulsions sont également prévus. Les électrodes axiales peuvent être alimentées avec une polarité 25 positive ou négative De préférence cependant, les électrodes axiales sont alimentées avec une polarité négative qui permet d'obtenir une meilleure efficacité de chargement en particules et une meilleure stabilité électrique.The passages in the radial plates may be generally circular, star-shaped, or polyhedral in shape or may have protruding teeth. The lateral surface of one or more radial plates may have protruding protrusions capable of attracting the electric field lines on the side of the transverse plates rather than the edges of the passages. Means for supplying the electrodes with direct, alternating or pulsed electric current are also provided. Axial electrodes can be fed with a positive or negative polarity. Preferably, however, the axial electrodes are fed with a negative polarity which makes it possible to obtain a better particle loading efficiency and a better electrical stability.

2907843 6 Par exemple, le dispositif comprend en outre des moyens d'élimination des particules par effet joule. On peut également supprimer le dispositif d'agglomération. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de quelques 5 modes de réalisation décrits à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 illustre un exemple de réalisation schématisé montrant la structure interne du dispositif ; - la figure 2 est une vue en coupe schématique d'un mode de 10 réalisation illustrant plus particulièrement la forme des bords des passages pratiqués dans les plaques transversales ; - la figure 3 montre schématiquement une autre forme pouvant être adoptée pour le bord d'un passage dans une plaque transversale ; et - les figures 4 et 5 illustrent deux exemples de section des 15 passages pratiqués dans les plaques transversales. Tel qu'illustré sur la figure 1, le dispositif représenté schématiquement comprend une enceinte 1 dont les arêtes 2 ont été schématisées, les parois latérales n'étant pas représentées. L'enceinte présente une paroi frontale d'entrée 3 directement raccordée à une 20 conduite d'échappement 4, elle-même raccordée au collecteur d'échappement d'un moteur non représenté. Le moteur pourra par exemple être un moteur à combustion interne du type Diesel. L'écoulement des gaz d'échappement est symbolisé par les flèches 5. A l'opposé de la plaque d'entrée 3, l'enceinte 1 est directement 25 raccordée à une conduite d'évacuation 6 des gaz d'échappement filtrés. A l'intérieur de l'enceinte 1 et directement fixé sur la plaque d'entrée frontale 3, est monté un moyen d'agglomération 7 pour les particules de suie contenues dans les gaz d'échappement 5. Le moyen d'agglomération 7 comprend, dans l'exemple illustré sur la figure 1, six cellules de 2907843 7 d'agglomération 8 disposées de manière sensiblement parallèle à l'intérieur de l'enceinte 1 et légèrement écartées les unes des autres. Chaque cellule d'agglomération ou de filtration 8 présente une forme générale cylindrique ouverte du côté de la plaque d'entrée 3 et obturée à 5 l'opposé par un bouchon d'obturation 9. La paroi externe cylindrique de chacune des cellules d'agglomération 8 est poreuse et réalisée par exemple sous la forme d'un amas de fibres métalliques enchevêtrées 10 (voir figure 2). Les gaz d'échappement qui pénètrent à l'intérieur de chacune des 10 cellules d'agglomération 8 ressortent de celles-ci par leur paroi cylindrique poreuse 10 et se retrouvent à l'intérieur de l'enceinte 1. Une pluralité de plaques radiales 11 est montée à l'intérieur de l'enceinte 1 en aval du moyen d'agglomération 7. Les différentes plaques radiales 11 sont écartées les unes des autres avec des écartements qui peuvent 15 être égaux ou différents, comme représenté sur la figure 2 où les écartements sont notés dl et d2 à titre d'exemple. Les différentes plaques radiales 11 présentent des passages 12 pour l'écoulement des gaz d'échappement provenant du moyen d'agglomération 7 et se dirigeant vers la conduite d'évacuation 6.For example, the device further comprises means for removing particles by Joule effect. It is also possible to remove the agglomeration device. The present invention will be better understood by studying a few embodiments described by way of non-limiting examples and illustrated by the appended drawings, in which: FIG. 1 illustrates a schematic embodiment showing the internal structure of the device ; FIG. 2 is a diagrammatic sectional view of an embodiment illustrating more particularly the shape of the edges of the passages made in the transverse plates; - Figure 3 shows schematically another shape that can be adopted for the edge of a passage in a transverse plate; and FIGS. 4 and 5 illustrate two cross-section examples of the passages in the transverse plates. As illustrated in Figure 1, the device shown schematically comprises an enclosure 1, the edges 2 have been schematized, the side walls are not shown. The enclosure has an inlet end wall 3 directly connected to an exhaust pipe 4, itself connected to the exhaust manifold of a motor, not shown. The engine may for example be an internal combustion engine of the Diesel type. The flow of the exhaust gas is symbolized by the arrows 5. Opposite the inlet plate 3, the chamber 1 is directly connected to a drain line 6 of the filtered exhaust gas. Inside the enclosure 1 and directly fixed to the front inlet plate 3 is mounted an agglomeration means 7 for the soot particles contained in the exhaust gas 5. The agglomeration means 7 comprises , in the example illustrated in FIG. 1, six agglomeration cells 8 arranged substantially parallel to the inside of the enclosure 1 and slightly spaced apart from each other. Each agglomeration or filtration cell 8 has a generally cylindrical open shape on the inlet plate 3 side and closed on the opposite side by a closure plug 9. The cylindrical outer wall of each of the sintering cells 8 is porous and made for example in the form of a cluster of entangled metal fibers 10 (see FIG. 2). The exhaust gas entering each of the sintering cells 8 emerges therefrom through its porous cylindrical wall 10 and is found inside the enclosure 1. A plurality of radial plates 11 is mounted inside the enclosure 1 downstream of the agglomeration means 7. The different radial plates 11 are spaced from each other with spacings which may be equal or different, as shown in FIG. spacings are noted dl and d2 as an example. The various radial plates 11 have passages 12 for the flow of the exhaust gases from the agglomeration means 7 and going towards the evacuation pipe 6.

20 Une pluralité d'électrodes axiales 13 s'étend à l'intérieur de l'enceinte 1. Chaque électrode axiale 13 de type filaire s'étend à travers une des cellules d'agglomération 8 du moyen d'agglomération 7 et traverse ensuite les passages 12 des différentes plaques radiales 11, lesdits passages 12 étant alignés axialement. Une même électrode axiale 25 filaire 13 traverse ainsi à la fois une cellule d'agglomération 8 et l'ensemble des plaques radiales 11. Une telle structure simplifie considérablement la fabrication et le fonctionnement du dispositif.A plurality of axial electrodes 13 extend inside the enclosure 1. Each wire-like axial electrode 13 extends through one of the agglomeration cells 8 of the agglomeration means 7 and then passes through the passages 12 of the various radial plates 11, said passages 12 being aligned axially. The same axial wire electrode 13 thus passes through both an agglomeration cell 8 and all of the radial plates 11. Such a structure considerably simplifies the manufacture and operation of the device.

2907843 8 Dans l'exemple illustré sur la figure 1, le dispositif comprend six cellules d'agglomération 8 regroupées par trois dans deux ensembles superposés. Chacune des plaques radiales 11 présente donc six passages 12 disposés également par groupe de trois et tous alignés par rapport à 5 la cellule d'agglomération correspondante 8 Dans l'exemple illustré sur la figure 1, les passages 12 sont de section circulaire, d'un diamètre légèrement supérieur à celui des cellules d'agglomération 8. Entre les électrodes axiales filaires 13, disposées 10 longitudinalement à l'intérieur de l'enceinte 1, les différentes plaques 11, disposées transversalement dans l'enceinte 1 avec les passages circulaires 12 concentriques aux électrodes filaires 13 et les parois cylindriques 10 des cellules d'agglomération 8, il est possible d'appliquer une différence de potentiel ionisant le milieu gazeux et 15 générant un champ électrique entre les différentes électrodes 13 et les plaques 11. Les particules de suie véhiculées par les gaz d'échappement et déjà agglomérées à la suite de leur passage à travers les électrodes cylindriques externes 10 des cellules d'agglomération 8, sont chargées électriquement et séparées du flux gazeux pour venir se plaquer sur les 20 faces radiales des plaques transversales 11 qui jouent le rôle d'éléments collecteurs des particules. Pour obtenir un tel champ électrique, on relie les différentes électrodes 13 à un potentiel positif, négatif ou nul, tandis que les plaques 11 ainsi que les électrodes externes 10 sont reliées à un 25 potentiel différent. L'alimentation des électrodes filaires 13 se fait de préférence à haute tension et peut être réalisée en mode continu avec une régulation en courant ou en tension. Une alimentation avec polarité négative des électrodes 13 est préférée, car elle procure une meilleure 2907843 9 efficacité de chargement des particules et permet l'obtention d'une meilleure stabilité électrique. On peut alimenter les électrodes 13 en courant continu pendant une période de temps relativement longue. Toutefois, au bout d'un 5 certain temps, les particules ayant adhéré sur la surface des plaques transversales 11 perdent leurs charges et récupèrent des charges de signe contraire, ce qui peut les amener à être ré-entraînées dans le flux des gaz d'échappement. Pour éviter cet effet, il est donc préférable d'appliquer le courant ou la tension électrique sous forme alternative, ce 10 qui empêche aux particules ayant adhéré à la surface des plaques 11 de récupérer assez de charges pour vaincre les forces d'adhésion et revenir dans l'écoulement gazeux. On notera cependant qu'une alimentation alternative à la fréquence appropriée est plus difficile à réaliser qu'une alimentation en continu et augmente donc le coût du dispositif. On peut 15 envisager, pour diminuer la consommation électrique, une alimentation en mode impulsionnel consistant à provoquer des impulsions de haute tension négatives et/ou positives sur les électrodes 13 ou les plaques 11. Dans le mode de réalisation illustré à titre d'exemple sur la figure 1, la séparation électrostatique des particules par les plaques 20 transversales 11 est améliorée grâce à l'existence du moyen d'agglomération 7 des particules placé en amont. Les particules véhiculées par les gaz d'échappement 5 sont en effet tout d'abord agglomérées par leur passage à travers les électrodes cylindriques 10 des cellules d'agglomération 8. Les particules ainsi agglomérées sont plus 25 facilement séparées de l'écoulement gazeux lors de leur traversée des passages 12 pratiqués dans les plaques transversales 11 où elles sont soumises à l'action du champ électrique. En effet, les particules agglomérées, de taille supérieure, sont plus facilement chargées 2907843 10 électriquement et deviennent donc plus sensibles aux effets du champ électrique généré. La forme et la configuration spécifiques des passages 12 est importante et permet d'adapter aisément le dispositif à chaque cas de 5 fonctionnement particulier. Sur la figure 2, on a représenté des plaques 11 a présentant des passages à bords arrondis 12a ainsi que des plaques llb présentant des passages à bords de section effilée 12b formant un angle aigu. Le bord arrondi 12a présente l'avantage de minimiser les possibilités de 10 claquage électrique et permet d'augmenter la stabilité électrique du système. On pourrait envisager de remplacer ces bords arrondis par des bords droits en section, les passages 12 étant alors de forme strictement cylindrique. Une telle réalisation est moins onéreuse mais présente l'inconvénient d'une stabilité électrique inférieure.In the example illustrated in FIG. 1, the device comprises six agglomeration cells 8 grouped by three in two superimposed assemblies. Each of the radial plates 11 thus has six passages 12 also arranged in groups of three and all aligned with respect to the corresponding agglomeration cell 8 In the example illustrated in FIG. 1, the passages 12 are of circular section, a diameter slightly greater than that of the sintering cells 8. Between the axial filar electrodes 13, arranged longitudinally inside the enclosure 1, the various plates 11, arranged transversely in the chamber 1 with the circular passages 12 concentric to the wired electrodes 13 and the cylindrical walls 10 of the agglomeration cells 8, it is possible to apply a potential difference ionizing the gaseous medium and generating an electric field between the various electrodes 13 and the plates 11. The particles of soot conveyed by the exhaust gases and already agglomerated as a result of their passage through the cylindrical electrodes The outer cells 10 of the sintering cells 8 are electrically charged and separated from the gas stream to press against the radial faces of the transverse plates 11 which act as collector elements for the particles. To obtain such an electric field, the different electrodes 13 are connected to a positive, negative or zero potential, while the plates 11 as well as the external electrodes 10 are connected to a different potential. The supply of the wired electrodes 13 is preferably at high voltage and can be carried out in continuous mode with regulation in current or voltage. A negative polarity feed of the electrodes 13 is preferred because it provides better particle loading efficiency and allows for better electrical stability. The electrodes 13 can be supplied with DC power for a relatively long period of time. However, after a certain time, the adhered particles on the surface of the transverse plates 11 lose their charges and recover charges of opposite sign, which can cause them to be re-entrained in the flow of the gases. exhaust. To avoid this effect, it is therefore preferable to apply AC current or voltage in an alternative form, which prevents particles adhering to the surface of plates 11 from recovering enough charges to overcome adhesion forces and return in the gas flow. Note, however, that an AC power at the appropriate frequency is more difficult to achieve than a continuous supply and therefore increases the cost of the device. In order to reduce the power consumption, it is possible to envisage a pulsed mode supply consisting of causing negative and / or positive high voltage pulses on the electrodes 13 or the plates 11. In the embodiment illustrated by way of example on 1, the electrostatic separation of the particles by the transverse plates 11 is improved thanks to the existence of the agglomeration means 7 of the particles placed upstream. The particles carried by the exhaust gases 5 are in fact first agglomerated by passing them through the cylindrical electrodes 10 of the agglomeration cells 8. The particles thus agglomerated are more easily separated from the gas flow when their passage through the passages 12 made in the transverse plates 11 where they are subjected to the action of the electric field. In fact, agglomerated particles of larger size are more easily electrically charged and thus become more sensitive to the effects of the generated electric field. The specific shape and configuration of the passages 12 is important and allows the device to be easily adapted to each particular operating case. FIG. 2 shows plates 11a having rounded-edge passages 12a and plates 11b having tapered-edge edges 12b forming an acute angle. The rounded edge 12a has the advantage of minimizing the possibilities of electrical breakdown and makes it possible to increase the electrical stability of the system. One could consider replacing these rounded edges with straight edges in section, the passages 12 then being strictly cylindrical. Such an embodiment is less expensive but has the disadvantage of a lower electrical stability.

15 Les bords 12b, de section effilée, formant un angle aigu, permettent d'obtenir une déformation des lignes de champ électrique en direction de la section effilée, c'est-à-dire vers une zone à faible vitesse d'écoulement des gaz d'échappement. Dans le mode de réalisation de la figure 2, on a prévu d'intercaler une plaque llb présentant un passage à 20 bord effilé 12b entre deux plaques 1 l a présentant un rebord arrondi 12a. De plus, le rayon rl du passage 12a est inférieur au rayon r2 du passage 12b. De cette manière, les plaques 1 la à rebords arrondis 12a définissent le profil de vitesse d'écoulement des gaz d'échappement, 25 tandis que les plaques llb à rebords effilés attirent les lignes de champ électrique, entraînant les particules chargées vers des zones situées entre les plaques respectives 1la et llb où l'écoulement du gaz d'échappement présente une vitesse inférieure. On obtient ainsi une diminution des risques de réentraînement mécanique des particules 2907843 11 après qu'elles soient venues se plaquer sur les surfaces radiales des différentes plaques lia et llb. Pour améliorer encore le dépôt des particules chargées dans les zones de faible vitesse d'écoulement, on peut prévoir avantageusement 5 des excroissances en saillie 14 placées sur les surfaces radiales des plaques transversales respectives Il a, llb. Ces excroissances 14 permettent d'attirer également les lignes de champ électrique vers les faces radiales des plaques transversales Il plutôt que sur le rebord des passages 12. De cette manière, les particules se déposent en plus grande 10 quantité dans les zones situées entre les plaques 11 respectives où la vitesse d'écoulement des gaz d'échappement est la plus faible, c'est-à-dire dans les zones éloignées des passages 12 axiaux. On peut également utiliser en association avec des plaques 11 a et/ou 1 lb, des plaques llc comportant un passage 12c formé par des 15 bords recourbés en direction amont par rapport à l'écoulement 5 des gaz d'échappement au travers du dispositif, comme illustré sur la figure 3. Une telle structure favorise l'écoulement des gaz d'échappement dans l'espace entre les différentes plaques radiales. Le captage des particules les plus petites se trouve facilité.The edges 12b, of tapered section, forming an acute angle, make it possible to obtain a deformation of the electric field lines in the direction of the tapered section, that is to say towards a zone with a low speed of gas flow. exhaust. In the embodiment of Figure 2, there is provided to insert a plate 11b having a tapered edge passage 12b between two plates 11a having a rounded flange 12a. In addition, the radius r1 of the passage 12a is smaller than the radius r2 of the passage 12b. In this manner, the rounded flange plates 12a define the exhaust gas velocity profile, while the tapered flange plates 11b attract the electric field lines, driving the charged particles to between the respective plates 11a and 11b where the flow of the exhaust gas has a lower speed. This reduces the risk of mechanical retraining of the particles after they have pressed against the radial surfaces of the various plates 11a and 11b. To further improve the deposition of the charged particles in the low flow velocity regions, projecting protuberances 14 placed on the radial surfaces of the respective transverse plates 11a, 11b can be advantageously provided. These protuberances 14 also make it possible to attract the electric field lines towards the radial faces of the transverse plates 11 rather than on the rim of the passages 12. In this way, the particles are deposited in greater quantity in the zones situated between the plates. 11 where the flow velocity of the exhaust gas is lowest, that is to say in the areas remote from the axial passages 12. It is also possible to use, in association with plates 11a and / or 1b, plates 11c having a passage 12c formed by curved edges in the upstream direction with respect to the flow of the exhaust gases through the device. as illustrated in Figure 3. Such a structure promotes the flow of exhaust gas in the space between the different radial plates. The capture of the smallest particles is facilitated.

20 La section des passages 12 peut être circulaire, comme illustré sur la figure 1. On peut également utiliser des profils de passages 12 différents, comme illustré sur les figures 4 et 5 à titre d'exemple, montrant un profil en étoile à cinq branches ou un profil dentelé. Des profils différents, par exemple polyédriques, pourraient également être 25 envisagés. Grâce à de tels profils en section, on obtient un effet analogue à celui obtenu au moyen des passages 12b de forme effilée à angle aigu. Un tel dispositif fonctionne de la manière suivante. L'écoulement des gaz d'échappement 5 chargés en particules de suie 2907843 12 pénètre tout d'abord dans le moyen d'agglomération 7. Les particules électriquement chargées s'agglomèrent en amas de taille plus importante en traversant l'électrode poreuse 10 des différentes cellules d'agglomération 8. Les gaz d'échappement chargés de particules ainsi 5 agglomérées se retrouvent à l'intérieur de l'enceinte 1 en amont de la première plaque 11 faisant face à la plaque d'entrée 3 qui délimite le dispositif. Les gaz d'échappement sont alors amenés à s'écouler, sans perte de charge majeure, au travers des différents passages 12. Grâce au champ électrique à haute tension régnant entre les électrodes filaires 10 axiales 13 et les bords des passages 12 pratiqués dans les plaques transversales 11, les agglomérats de particules se charge électriquement et sont amenés à se déplacer radialement dans les zones se trouvant entre les différentes plaques radiales 11 par effet du champ électrique. Les particules agglomérées viennent alors se plaquer sur les surfaces 15 radiales des différentes plaques transversales 11. Ce plaquage est encore amélioré si les plaques présentent sur leurs surfaces des excroissances, telles que les excroissances en saillie 14. Au fur et à mesure de leur progression à l'intérieur de l'enceinte 1, les gaz d'échappement se séparent des particules qui viennent se plaquer sur les plaques 20 transversales 11. A la sortie du dispositif, les gaz d'échappement sont dénués de particules. L'élimination des particules séparées du flux gazeux peut ensuite être réalisée par effet Joule en faisant monter en température les particules de suie. A cet effet, des résistances chauffantes, non illustrées 25 sur les figures, peuvent être incorporées à la surface ou à proximité de la surface des plaques transversales 11 ou dans l'espace situé entre ces plaques, afin de faire monter la température jusqu'à obtenir la combustion des dépôts de particules.The section of the passages 12 may be circular, as illustrated in FIG. 1. Different channel profiles 12 may also be used, as illustrated in FIGS. 4 and 5 by way of example, showing a five-star star profile. or a serrated profile. Different profiles, for example polyhedral, could also be envisaged. With such sectional profiles, an effect similar to that obtained by means of the tapered passages 12b acute angle. Such a device operates in the following manner. The flow of the soot-laden particulate exhaust gases first enters the agglomeration means 7. The electrically charged particles agglomerate into larger clusters by passing through the porous electrode 10. 8. The exhaust gas charged with particles thus agglomerated are found inside the chamber 1 upstream of the first plate 11 facing the inlet plate 3 which defines the device. The exhaust gases are then allowed to flow, without major pressure loss, through the various passages 12. Due to the high voltage electric field prevailing between the axial wire electrodes 13 and the edges of the passages 12 made in the transverse plates 11, the particle agglomerates are electrically charged and are caused to move radially in the areas between the different radial plates 11 by effect of the electric field. The agglomerated particles then come to press against the radial surfaces of the various transverse plates 11. This plating is further improved if the plates have on their surfaces growths, such as projections protruding 14. As they progress to inside the enclosure 1, the exhaust gases separate from the particles which are pressed against the transverse plates 11. At the outlet of the device, the exhaust gases are devoid of particles. The removal of the separated particles from the gas stream can then be carried out by the Joule effect by raising the soot particles to a temperature. For this purpose, heating resistors, not shown in the figures, may be incorporated in or near the surface of the transverse plates 11 or in the space between these plates, in order to raise the temperature to to obtain the combustion of the deposits of particles.

2907843 13 On peut éventuellement prévoir des agents catalyseurs sur la surface des plaques transversales 11, afin de réduire la température nécessaire pour la combustion des particules. Le dispositif conforme à la présente invention permet ainsi 5 d'obtenir un filtrage efficace des particules contenues dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion de type Diesel ou d'un moteur à combustion homogène ou encore d'un moteur à essence à injection directe. 10Catalysts may optionally be provided on the surface of the transverse plates 11 in order to reduce the temperature necessary for the combustion of the particles. The device according to the present invention thus makes it possible to obtain efficient filtering of the particles contained in the exhaust gases of a diesel-type combustion engine or of a homogeneous combustion engine or else of a gasoline engine. direct injection. 10

Claims

1-electrical device for capturing soot particles contained in the exhaust gas of an internal combustion engine of a motor vehicle, comprising an enclosure (1) internally defining at least one passage receiving the exhaust gases after they have passed through a means (7) for agglomerating the particles, with at least one internal axial electrode (13) adapted to create a radial electric field in the passage and a set of radial plates (11) arranged transversely in the passage, characterized by the fact that each axial electrode (13) extends through the particle agglomeration means (7) and through the set of radial plates (11), the passages (12) for the exhaust gases being practiced in the radial plates (11), around the axial electrodes (13).

2-Device according to claim 1 wherein the edges of the radial plates are of rounded section (12a), square or tapered (12b) forming an acute angle.

3-Device according to claim 1 wherein the edges (12b) of the radial plates are bent in the upstream direction of the gas flow.

4-Device according to one of claims 1 to 3 wherein the section of the edges of a radial plate is of different shape of the edge section of an adjacent radial plate.

5-Device according to one of claims 1 to 4 wherein the passages are generally circular, star, polyhedral or serrated.

6-Device according to one of the preceding claims wherein the lateral surface of one or more radial plates has projections protruding (14). 2907843 15

7-Device according to one of the preceding claims comprising means for supplying electrodes in direct current, alternating current or pulse, with positive and / or negative polarities. 5

8-Device according to one of the preceding claims comprising means for removing particles by joule effect.

9- Device according to one of the preceding claims wherein the sintering device has been removed.

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