FR2961852A1

FR2961852A1 - Dispositif de traitement des gaz d'echappement des moteurs a combustion interne, notamment diesel, comprenant au moins un element filtrant catalytique a plaques minces en metal etire.

Info

Publication number: FR2961852A1
Application number: FR1002684A
Authority: FR
Inventors: Daniel Teboul
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2011-12-30
Also published as: WO2012001296A1

Abstract

Le dispositif de ce piège à particules comprend des éléments filtrant en substrat de métal étiré monolithique contenu dans une enveloppe et intercalée dans le circuit d'échappement. Chaque élément filtrant comprend des parois (24) qui délimitent des passages longitudinaux, les passages d'entrée (26) débouchant à l'avant et les passages de sortie (27) débouchant à l'arrière. L'invention concerne un filtre catalytique en substrat métallique intitulé micro métal étiré qui s'apparente à un filtre à choc. Il est constitué d'une série de lame ou de plaque au dessin spécial qui sont perforés et étiré formant des chicanes au relief saillant placés successivement verticalement ou horizontalement dans un cadre de serrage de façon a faire une masse monolithique de tronçons qui est séparé par un espace libre de transition et formant une chambre de détente pour les gaz d'échappements. Ce système est placé dans le flux des gaz d'échappements la forme de ces plaques perforés provoquent des changements de directions brusque de l'air et des gaz chargés de particules, ce qui par écoulement turbulent projette les particules de suie (grasse) contre les faces intérieure des lames ou des plaques disposé en chicane et introduit dans l'organe de purification catalytique. Le dispositif selon l'invention et particulièrement destiné a la dépollution des moteurs thermiques. Dans le milieu de la dépollution industriel, avantageusement ce dispositif et a associé à des technologies complémentaire de dépollution.

Description

La présente invention se rapporte à un dispositif de traitement d'un milieu gazeux charger de particules dans les gaz d'échappement pour moteurs diesel et équivalents et elle concerne plus particulièrement des dispositifs de filtrage des gaz d'échappement comprenant des éléments filtrants catalytique en micro métal étiré placé successivement de façon a formé un bloc monolithiques qui s'intitule filtre catalytique Une application particulière, mais non exclusive, est la purification des gaz d'échappement d'un moteur Diesel. Les polluants sortant des échappements comprennent : - Des composants carbonés : CO, CO2 ; - Des composés azotés : NO, NO2 (généralement appelés oxydes d'azote NOx) ... ; - Des composés organiques, tels que des hydrocarbures (HC).... ; - Des composés soufrés : SO2, SO3 ; - Des particules organiques ; - Etc. Les émissions de particules organiques sont surtout caractéristiques des moteurs Diesel et se composent d'un matériau carboné (suie), sur lequel sont adsorbées des espèces organiques diverses (SOF : Soluble Organic Fraction).

De très nombreux procédés et dispositifs de traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne ont déjà été proposés par le passé. Il est notamment connu d'utiliser des catalyseurs d'oxydation à support particulaire ou support monolithe, en particulier pour oxyder le CO et les hydrocarbures imbrûlés.

Pour les particules des moteurs Diesel, il existe également des systèmes de piégeage régénérables. Depuis quelque temps, l'intérêt des chercheurs s'oriente surtout vers le problème de limitation de la masse-des matières en particules rejetées dans les gaz d'échappement des moteurs diesel et des autres moteurs à combustion interne.

Dans le cas des moteurs diesel, on consacre couramment une grande somme d'efforts à la mise au point de dispositifs et procédés pratiques et efficaces destinés à réduire les émissions de particules, principalement carbonées et des polluants gazeux rejetées avec les gaz d'échappement. Il est reconnu qu'un procédé permettant d'obtenir ce résultat consiste à monter des filtres appropriés ou autres types de pièges à particules dans le circuit d'échappement d'un moteur ou d'un véhicule. Compte tenu de ce fait, on cherche à trouver les moyens les plus efficaces et les plus pratiques pour recueillir et rejeter les matières en particules du type suie qui sont émises par les moteurs diesel avant que les gaz d'échappement ne soient rejetés dans l'atmosphère. Si aujourd'hui le matériau à base de SIC (carbure de silicium) est le plus fréquemment utilisé, il est à noter que tous les acteurs sont aussi continuellement à la recherche de matériaux alternatifs, plus efficaces et moindre coût. Aussi l'option filtre micro métal étiré monolithique, qui permet une perméabilité plus importante et génère une contre-pression plus faible, et monte en température plus facilement par sa nature métallique et offre un potentiel de développement tout à fait pertinent. Les Principales technologies en matière de dépollution des moteurs thermiques sont : Les épurateurs catalytiques deux voix ils sont composés d'un support en céramique sur lequel est déposé un catalyseur métallique. Celui-ci permet une diminu- tion de la température nécessaire pour l'oxydation du monoxyde de carbone et des composés organiques. Le rendement des épurateurs catalytiques pour les différents polluants dépend beaucoup de la température des gaz d'échappement. Les filtres à particules ils sont destinés à retenir les particules émises par les moteurs diesel. Il existe plusieurs types de filtres disponibles sur le marché.

Les filtres consommables ils sont constitués de fibres. Les particules sont retenues dans le volume du filtre. Ils permettent de retenir de 80 à 90% des particules. Pour éviter leur dégradation, la température des gaz d'échappement ne doit pas dépasser une température dépendant de la nature des fibres. Ils sont progressive-ment colmatés par les particules retenues et doivent être remplacés après un cer- tain temps de fonctionnement du moteur. Les filtres régénérables le média filtrant est constitué soit d'une céramique (généralement cordiérite ou carbure de silicium) poreuse soit de fibres céramiques ou métalliques. Ces matériaux résistent à des températures suffisamment élevées pour pouvoir être régénérés par combustion des particules de carbone.

Les filtres en céramiques avec catalyseur déposé ils sont fabriqués avec une céramique poreuse au coeur de laquelle un catalyseur est déposé permettant la combustion des particules de carbones pour des températures des gaz d'échappement d'au moins 350°C environ dépendant de la technologie utilisée. Les filtres en céramiques avec catalyseur ajouté au carburant le catalyseur est ajouté au carburant sous forme liquide soit directement sur le véhicule par l'intermédiaire d'une pompe doseuse lors de chaque remplissage du réservoir soit directement dans la cuve servant à faire les pleins. Les catalyseurs utilisés sont à base de cérium, fer, strontium ou platine. Ils permettent l'abaissement vers 300 à 400°C, dépendant de la nature du catalyseur et de la température nécessaire pour brûler les particules de carbone.

Le couplage d'un filtre et d'un épurateur catalytique un tel système se compose d'un épurateur catalytique suivi d'un filtre à particules. L'épurateur permet l'oxydation du CO, des composés organiques ainsi que d'une partie du monoxyde d'azote. Le dioxyde d'azote formé va permettre l'oxydation des particules de carbone retenues dans le filtre à particules. Un tel dispositif permet d'obtenir une bonne efficacité vis-à-vis des particules et du monoxyde de carbone mais entraîne une augmentation des émissions de dioxyde d'azote. Les électrofiltres on trouve également sur le marché des filtres à particules fonctionnant sur le principe de l'électrofiltre. Les gaz et les particules circulent entre deux électrodes entre lesquelles est maintenue une différence de potentiel élevée.

Sous l'effet de celles-ci, les particules s'agglomèrent, se chargent négativement et sont attirées par l'électrode positive sur laquelle elles viennent se coller. Certains types d'électrofiltres utilisent également des dispositifs additionnels pour retenir les particules agglomérées (cyclone ou filtre). Ces filtres ont une efficacité pouvant dépasser les 90%. La saturation du filtre n'entraîne pas de perte de charge.

Ces filtres doivent être nettoyés régulièrement pour conserver leur efficacité La solution ultime est la catalyse dite 4 voies qui élimine 4 polluant NOX.HC.CO et particules simultanément. L'invention vise à améliorer les dispositifs de traitement connus, notamment en ce qui concerne leur efficacité.

Elle vise également à réaliser un dispositif de traitement qui soit compact et fabriquer. Elle propose, à cet effet, un dispositif de traitement d'un milieu gazeux chargé de particules, ayant au moins un filtre micro métal étiré monolithique comportant : - Une enveloppe longitudinale; - Un passage longitudinal pour les gaz, s'étendant dans l'enveloppe et dont les deux extrémités opposées sont adjacentes à l'entrée et à la sortie des gaz du filtre micro métal étiré monolithique, respectivement. - La structure collectrice s'étendant longitudinalement entre le passage et l'enveloppe et comportant une pluralité de cavités formant des logements 35 de piégeage des particules contenues dans le milieu gazeux ; Caractérisé en ce que L'invention consiste à remplacer les éléments filtrants en céramique par des éléments en micro métal étiré monolithique à parois perforé ayant une structure et une configuration nouvelles pour arrêter efficacement les particules émises par les moteurs diesel. Ces éléments sont agencés pour former des unités compactes à haute efficacité ayant une surface filtrante extrêmement grande pour leur volume. Ils peuvent être nettoyés en chauffant la structure de micro métal étiré monolithique ou des parties de cette structure à la température d'incinération des particules recueillies, les particules étant ainsi éliminées par combustion. L'inven- tion a pour objet plusieurs agencements différents de constructions d'éléments filtrants micro métal étiré monolithique à parois perforé et plusieurs procédés de fabrication de ces éléments. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, - la Fig. 1 est une vue en perspective d'une partie d'un châssis de véhicule comprenant un moteur diesel et un circuit d'échappement équipé de pièges à particules d'échappement suivant l'invention; - la Fig.2, la Fig.2a et la Fig.2b est une vue en perspective et en coupe montrant la construction des éléments filtrants micro métal étiré monolithique utilisés dans les pièges à particules de l'agencement de la Fig. 1; - la Fig. 3 est une vue partielle en perspective d'un châssis de véhicule sur lequel est montée une variante de réalisation du piège à particules d'échappement suivant l'invention pour moteur diesel, - la Fig. 4 est une vue partielle en coupe illustrant la construction d'un élément filtrant micro métal étiré monolithique plissé utilisé dans le dispositif de piège à particules de la Fig. 3, - les Fig. 5a à k, m, n, et p sont des coupes schématiques partielles qui il-lustrent un certain nombre de configurations de parois et de passages pouvant être adoptées pour les éléments filtrants micro métal étiré monolithique du type général représenté sur la Fig.2. La Fig. 1 montre un châssis de véhicule 10 comprenant un châssis proprement dit Il sur lequel est monté un moteur diesel 12 du type en V comportant lui-même deux rangées de cylindres- dont chacune porte un collecteur d'échappe- ment 14 intercalé dans un circuit d'échappement, le collecteur de droite étant le seul visible sur le dessin.

Chaque collecteur d'échappement est relié par l'intermédiaire d'un tuyau d'échappement 15 à un piège 16 à particules d'échappement monté dans le châssis du véhicule par des moyens non représentés et qui est adapté pour recueillir les particules contenues dans les gaz d'échappement et qui sont envoyées aux pièges par les cylindres de la rangée de cylindres correspondante. Les sorties des pièges 16 sont reliées par un tube 18 en Y à un pot d'échappement ou silencieux 19 qui, à son tour, est relié à l'arrière du véhicule par un tuyau de sortie 20 servant à rejeter les gaz d'échappement dans l'atmosphère. Chacun des pièges 16 à particules comprend une enveloppe qui peut avoir n'importe quelle forme et n'importe quelle configuration appropriées pour cet usage. Exemple : rond, ovale, carré, rectangulaire, losange. Dans l'enveloppe est logé un élément filtrant micro métal étiré monolithique à haut rendement et nettoyable par incinération ou régénération, qui peut présenter l'une quelconque de plusieurs configurations possibles, comme, par exemple, celle de l'élément 22 représenté sur la Fig.2 et Fig.2a. L'élément filtrant 22 est réalisé sous la forme d'un élément micro métal étiré monolithique comportant une paroi extérieure cylindrique 23 enveloppante entretoisée intérieurement par un grand nombre de plaques ou parois intérieures minces perforés 24 qui se croisent mutuellement. Les parois intérieures délimitent intérieurement deux groupes de passages parallè- les qui comprennent respectivement des passages d'entrée 26 et des passages de sortie 27 dont chacun s'étend de l'une à l'autre des extrémités opposées de l'élément 22. Les passages d'entrée 26 s'ouvrent sur l'extrémité d'entrée 28 de l'élément et sont formés à l'extrémité de sortie 30 de celui-ci tandis que les passages de sortie 27 sont fermés à l'extrémité d'entrée 28 de l'élément et ouverts à l'extré- mité de sortie 30 de cet élément. Dans la forme de réalisation de la Fig.2, les pas-sages ont une section carrée, bien que, ainsi qu'on le décrira plus complètement dans la suite, on puisse également utiliser de nombreuses autres configurations. Par ailleurs, les passages d'entrée et les passages de sortie sont groupés en rangées verticales ou en rangées horizontales (vue en coupe) Fig.2b, les passages d'entrée alternant avec les passages de sortie suivant une disposition en quinconce. Il est donc visible que chaque portion de paroi intérieure de l'élément se trouve interposée entre un passage d'entrée et un passage de sortie en chaque point de sa surface sauf aux endroits où elle rencontre une autre paroi comme cela se produit aux angles des passages. Par exemple, sauf aux points de rencontre aux angles, les passages d'entrée sont isolés les uns des autres par des passages de sortie interposés et inversement.

La construction de l'élément micro métal étiré monolithique est telle que les parois intérieures 24 soient perforées de manière à laisser passer les gaz d'échappement des passages d'entrée aux passages de sortie à travers les parois. La perforation des parois est déterminée de façon à filtrer une partie importante des particules de matières présentes dans les gaz d'échappement des moteurs die-sel. Actuellement, des essais ont montré que l'on obtient un filtrage efficace avec une structure de paroi micro métal étiré ayant des perforations moyenne d'environ 10%, avec une dimension moyenne d'ouverture de 200 microns à 2000 microns, Ce résultat est obtenu dans une structure micro métal étiré monolithique présentant des passages ronds, carrés, losanges, hexagonaux d'environ 0,05 millimètre de côté avec une épaisseur de parois d'environ 0,5 millimètre entre les pas-sages. Compte tenu du fait que la totalité de la surface du cloisonnement intérieur qui sépare les passages d'entrée des passages de sortie constitue une surface filtrante active, on peut calculer que ce cloisonnement fournit plus de 5 cm' de sur- face de paroi filtrante par cm3 de la structure filtrante monolithique. On obtient donc ainsi un filtre ne représentant qu'un très faible étranglement de section et possédant une grande surface filtrante dans un dispositif de très petites dimensions. Naturellement, en augmentant la perforation des ouvertures moyennes des parois au-delà des 10% des échantillons d'essais initiaux, on peut s'attendre à ré- duire encore la résistance à l'écoulement des gaz à travers l'élément filtrant, du moins jusqu'à ce que les surfaces des passages d'entrée et de sortie deviennent des facteurs limitatifs du débit gazeux. Pour concevoir l'invention de ce filtre catalytique en substrat métallique intitulé micro métal étiré qui s'apparente à un filtre à choc, qui consiste par la mis en oeuvre d'une série de lames treillis ou de plaques rigide au dessin spécial qui sont perforés et étirés formant des chicanes au relief saillant installés successive-ment verticalement ou horizontalement, de façon à ne pas se plaqués entre elles ce qui auraient le désavantage d'obstruer le passage des gaz, le tout insérer dans un cadre de serrage de façon a faire une masse monolithique de tronçons qui sont séparé par un espace libre de transition et formant une chambre de détente pour les gaz, dans les quels on peut installer des systèmes de régénérations qui permettent les brulage des particules Ce système est placé dans le flux des gaz d'échappements la forme de ces plaques perforés provoquent des changements de directions brusque de l'air et des gaz chargés de particules, ce qui par écoulement turbulent projette les particules de suie (grasse) contre les faces intérieure des lames ou des plaques disposé en chicane qui sont introduit dans l'organe de purification catalytique. Pour mettre en oeuvre les filtres à particules il faut resserrer la taille des mailles perforées de façon a provoqué un peu plus de contre pression ce qui a pour avantage d'augmenter la température. Pour mettre en oeuvre des catalyseurs d'oxydations, il faut augmenter la taille des perforations de façon à éviter les contre-pressions et les imprégner d'une solution catalytique à base de platine, palladium, rhodium. Dans le fonctionnement d'un moteur qui comprend dans son circuit d'échappement un ou plusieurs des éléments filtrants compacts et à haut rende-ment pour particules de gaz d'échappement du type décrit plus haut, les gaz d'échappement sont envoyés du moteur à chaque piège 16 à particules, dans le-quel ils pénètrent dans l'élément filtrant par les extrémités ouvertes des passages d'entrées au droit de l'extrémité d'entrée 28 de l'élément. Les gaz arrivants se ré- partissent sur toute la longueur des passages d'entrée, d'où ils passent à travers toutes les parois perforées délimitant les divers passages pour pénétrer dans les passages de sortie adjacents. Les particules carbonées contenues dans les gaz d'échappement des moteurs diesel sont en grande partie retenues et recueillies par choc sur les surfaces internes des parois des passages d'entrée lorsque les gaz d'échappement traversent ces parois. Les particules recueillies forment sur les surfaces des parois un gâteau qui s'accumule jusqu'à ce que, finalement, il atteigne une épaisseur qui commence à gêner le passage des gaz à travers les parois. Les gaz épurés qui traversent les parois pour atteindre les passages de sortie poursuivent leur trajet vers les extré- mités ouvertes situées à l'extrémité de sortie de l'élément et poursuivent ensuite leur trajet à travers le reste du circuit d'échappement jusqu'à ce qu'ils soient rejetés dans l'atmosphère. Lors du fonctionnement d'un moteur équipé d'un filtre d'échappement du type décrit, les particules recueillies atteignent périodiquement un niveau au-delà duquel l'étranglement de l'écoulement gazeux devient excessif. A ce stade, ou avant que ce stade n'ait été atteint, il est nécessaire soit: de régénérer par post-combustion par oxydation catalytique par injection additif par nettoyage pour que le moteur du véhicule puisse continuer à fonctionner avec son rendement normal. Bien que l'élément micro métal étiré monolithique compact à haut rendement suivant l'invention puisse être utiilisé de n'importe quelle façon voulue, on estime que le nettoyage de l'élément s'effectue dans les meilleures conditions par chauf- fage de l'élément à une température à laquelle les particules recueillies sont incinérées par réaction avec l'oxygène contenu dans le flux de gaz d'échappement. Cette incinération peut être obtenue en chauffant les gaz d'échappement, par le passage forcer dans le milieu gazeux pénétrant dans le dispositif de traitement et associe a une résistance électrique adapter a brulé les particules déposer sur sa structure une tel structure filtrante permet d'amener le milieu gazeux a la température de fonctionnement du catalyseur d'oxydation mais surtout elle permet de réaliser un dispositif particulièrement compact en provocant la combustion des particules retenue dans le filtre.

Les plaques en micro métal étiré sont imprégner de catalyseur à base de platine, rhodium, palladium suivant les gaz à traités. La fixation de ses plaques métalliques sont placés dans un anneau cylindrique en céramique isolante de différent diamètre et épaisseur de façon a assuré la continuité électrique une fois la température d'incinération désirée pendant le fonctionnement du moteur, ceci s'effectuant naturellement par des procédés appropriés de chauffage et de réglage des températures de combustion. En variante, pour le nettoyage des éléments filtrants en micro métal étiré, et après plusieurs heures ou kilomètres de fonctionnement on peut retirer ces éléments du circuit d'échappement et les placer dans une solution de détergeant.

Pour résister aux températures et contraintes de fonctionnement et d'incinération que les éléments filtrants micro métal étiré monolithique ont à subir dans les conditions indiquées, ces éléments doivent nécessairement être faits d'une matière métallique approprié qui peut être acier au carbone, acier inox, acier inox réfractaire, acier inox inconel, cuivre, laiton, titan et autre alliage, bien qu'un grand nombre de ces matières puissent être appropriées. Le Demandeur considère à présent comme préférable de former les éléments métalliques à l'aide de matières et de procédés qui ont été mis au point pour la fabrication des éléments pour convertisseurs catalytiques et équivalents. une série préférée de phases d'un procédé de fabrication appliqué à la formation d'éléments micro métal étiré monolithique de plaques dans les passages sont plus ouvert ou plus grands dans leur champs destiner a être utiliser dans les convertisseurs catalytiques et autres dispositifs de façon à ce qui provoque moins de contre pression dans la ligne d'échappement Après exécution de ces phases de fabrication, on transforme la structure en plaques superposé de façon à faire un ensemble monolithique en un élément filtrant. Description de la fabrication du micro métal étiré et procédures de pro- duction de la matière première Fig. 6 le produit le métal étiré (ou micro métal étiré) est une structure métallique obtenue par procédée de déployage, appliqué à une tôle dans laquelle des ouvertures sont créées par cisaillage et étirement du métal. Fig. 6a la combinaison des différents paramètres : forme et dimensions du couteau, réglage de la profondeur de pénétration de l'outil dans la tôle, avance de la tôle entre chaque cycle, donne naissance à une grille spécifique composée d'éléments répétitifs dont l'unité est appelé maille. Chaque maille est délimitée par des noeuds. Définition géométrique de la maille, on définit la maille par : la longue diagonale (LD) Fig. 6b entraxe mesuré dans le sens de cisaillage du métal, la courte diagonale (CD) Fig. 6c, entraxe mesuré dans le sens de l'étirement du métal, la largeur de lanière (av) Fig. 6d, dimension correspondant à l'avance de la tôle entre chaque cycle. - l'épaisseur (sp) Fig. 6e mesure qui correspond à l'épaisseur de la tôle de ces paramètres de fabrication découlent des caractéristiques complémentaires, utiles au prescripteur pour le choix du produit et de sa mise en oeuvre : - l'épaisseur apparente : Épaisseur hors tout du métal étiré (cette caractéristique d'encombrement est utile pour définir le cadre éventuel ...) Pour des besoins particuliers, il est possible d'aplatir le métal étiré pour ramener son épaisseur finale à celle de la matière première.

Le taux d'ouverture (ou pourcentage de vide) si on veut un fort taux d'ouverture, on choisira une grande dimension (CD) Fig. 6f par rapport à une dimension (LD) donnée et une petite lanière. Inversement, si on recherche un faible pourcentage de vide, on retiendra un produit avec une lanière large propor- tionnellement aux dimensions de la maille. _ Bien que la description donnée ci-dessus ait montré le meilleur mode actuellement connu de mise en oeuvre de fabrication du micro métal étiré par la description d'une forme de réalisation préférée, il va de soi qu'il est possible d'apporter diverses modifications à la structure et au procédé de fabrication tout en restant dans le cadre des principes inventifs, de la présente invention.' Par exem- pie, les Fig. 3 et 4 montrent la structure d'une variante de réalisation d'un élément filtrant en micro métal étiré pour échappement de moteur diesel et son application dans le circuit d'échappement d'un véhicule. La Fig. 3 montre des parties d'un châssis de véhicule 32 qui comprend un châssis proprement dit 33 dans lequel est monté un moteur diesel 34 du type en V.

Le moteur comprend deux rangées de cylindres qui débitent des gaz d'échappement 35, seul le collecteur de la rangée de cylindres de droite étant représenté. Le long du côté droit du moteur, est monté un piège 37 à particules d'échappement qui comprend une enveloppe de forme cubique ou d'une autre configuration mu-nie d'entrées avant et arrière qui sont elles-mêmes reliées aux tuyaux d'échappe- ment 38, 39 correspondants respectivement au collecteur d'échappement de gauche et au collecteur d'échappement de droite. Une sortie d'échappement ménagée à la base de l'enveloppe est reliée à un tuyau de sortie 44 qui envoie les gaz d'échappement épurés à un pot d'échappement, non représenté et, de là, dans l'atmosphère.

Fig.4 dans l'enveloppe du piège 37 à particules est disposé un élément filtrant 45 pour particules d'échappement, du type micro métal étiré plissé et présentant la forme représentée sur la .Fig.4. Dans ce cas, l'élément 45 est constitué par un filtre micro métal étiré d'une autre configuration à flux laminaire. La construction de ce type de filtre comprend un ensemble de parois plissés en micro métal étiré d'un seul tenant ayant plusieurs couches superposées de passages longitudinaux 46 et de passages transversaux 48, les différents passages étant séparés les uns des autres par des parois ou cloisons intérieures perforés 49. Dans la construction représentée, les passages longitudinaux 46 sont utilisés comme passages intérieurs d'entrée tandis que les passages latéraux 48 sont utilisés comme passages de sortie extérieure et disposés verticalement lorsque le filtre micro métal étiré plissé est monté dans le piège 37 à particules. Il ressort de l'examen de la Fig.4 que les cloisons 49 se trouvent entre les couches de passages longitudinaux 46 et de passages de sortie transversaux 48 et constituent de cette façon des parois filtrantes dont les surfaces intérieures servent à recueillir les par- ticules des gaz qui passent des passages d'entrée aux passages de sortie en traversant ces parois. Lorsqu'on utilise cette forme d'élément micro métal étiré plissé pour la filtration de la façon connue, il n'y a que la moitié environ des parois intérieures qui soit utilisée comme surface filtrante. La dimension de l'élément filtrant doit donc être environ deux fois plus grande que celle de la première forme de réalisation décrite pour donner la même surface de filtration et une valeur équiva- lente de section libre de passage à travers les parois percé.

Lorsque l'élément 45 est monté dans l'enveloppe du piège 37 à particules, l'extrémité supérieure des passages de sortie transversaux 48, qui sont maintenant orientés verticalement, sont fermés de sorte que l'écoulement gazeux qui quitte les passages doit s'écouler par les extrémités inférieures ouvertes pour gagner le tuyau d'échappement 44. Le flux pénétrant dans les passages d'entrée 50 entre par les deux extrémités ouvertes en arrivant de la rangée de cylindres de gauche par le tuyau d'échappement et de la rangée de cylindres de droite par le tuyau d'échappement 39. Le gaz pénètre par les deux extrémités dans les passages d'entrée et est filtré à travers les cloisons 49, pour passer dans les passages d'échappement 48 et s'échapper par les extrémités ouvertes inférieures vers le tuyau d'échappement 44. Bien entendu, on pourrait également utiliser éventuellement d'autres arrangements pour intercaler l'élément filtrant décrit dans un piège à particules et, par ailleurs on pourrait utiliser une autre disposition des éléments filtrants dans les pièces à particules sans pour cela sortir du cadre de l'invention.

Abstraction faite des variantes de disposition des passages dans les éléments filtrants micro métal étiré, par exemple des variantes représentées sur les Fig. 2 et 4, il est également évident que l'on peut utiliser des passages ayant des configurations différentes dans les différents types généraux d'éléments. Par exemple, les Fig. 5a à 5k, 5 m, 5n et 5p illustrent un certain nombre des nombreu- ses modifications qu'il est possible d'apporter à la configuration des passages utilisés dans les filtres micro métal étiré monolithique du type général représenté sur la Fig.2, c'est-à-dire des éléments monolithiques qui présentent des passages parallèles obturés partiellement alternativement à une extrémité et à l'autre La Fig. 5a, par exemple est une vue en coupe schématique d'une partie d'un élément analogue à celui de la Fig.2, dans laquelle les parois 24a sont disposées en quinconce. Les passages d'entrée 26a sont ombrés pour indiquer qu'ils sont fermés à leur extrémité de sortie tandis que les passages de sortie 27a sont clairs pour montrer qu'ils sont ouverts à leur extrémité de sortie. Cette vue montre clairement l'avantage de cet arrangement, qui consiste en ce que toutes les parois intérieures sont interposées entre des passages d'entrée et des passages de sortie, sauf à leurs points de contact avec d'autres parois, aux angles des passages à section carrée. De cette façon, avec cette disposition à parois parallèles, une proportion de près de 100 % de la surface des parois constitué une surface filtrante. On obtient des résultats analogues dans toutes les autres formes de réali- sation représentées sur les Fig. 5b à 5k, 5m, 5n et 5p; toutefois, certaines différen- ces sont apparentes. Les Fig. 5b à 5e sont analogues à la Fig. 5a en ce sens que les passages d'entrée et de sortie qui sont parallèles et adjacents sont de section équivalente et sont délimités par des parois planes qui se coupent. Les passages de la Fig. 5b sont de section rectangulaire tandis que ceux des Fig. 5c, 5d et 5e présentent différentes formes triangulaires. La Fig. 5f montre des passages en forme de losange. Tous les agencements qui ont été décrits jusqu'à présent ont en commun l'avantage que la totalité de la surface des parois- intérieures forme une surface filtrante effective entre les passages d'entrée et les passages de sortie, les passages d'entrée et les passages de sortie étant tous de même surface de section. Toutefois) il est évident qu'étant donné qu'en fonctionnement, l'accumulation de particules formant un gâteau sur les surfaces des parois des passages d'entrée a pour résultat de réduire finalement la section effective d'écoulement de ces passages, on peut avoir avantage à réaliser des dispositions dans lesquelles les sections des passages d'entrée sont plus grandes que celles des passages de sortie adjacente. Les disposi- tions qui seront décrites ci-après comportent ce perfectionnement tout en conservant l'avantage consistant en ce que toutes les parois intérieures sont interposées entre des passages d'entrée et des passages de sortie sauf à leurs points de contact mutuel et que, de ce fait, la totalité de la surface des parois intérieures forme une surface filtrante effective.

Ce perfectionnement est illustré tout d'abord par les Fig. 5h, 5i et 5j dans lesquelles des parois intérieures planes sont agencées pour former différents dessins polygonaux. Sur la Fig. 5h, les passages d'entrée 27h sont définis par des sections présentées sous la forme d'hexagones équilatéraux qui bordent des passages de sortie 27h ayant des sections qui sont des triangles équilatéraux. Sur les Fig. 5i et 5j, les dessins sont différents, avec différentes configurations de passages d'entrée à section hexagonale non équilatérale adjacents à des passages de sortie correspondants à section triangulaire. Chacune des dispositions représentées sur les Fig. 5h, 5i, 5j, 5k, 5m, 5n et 5p et qui a été décrite comme présentant des sections de passages d'entrée plus grandes que les sections correspondantes des passages de sortie conserve encore l'avantage consistant en ce que la surface des lanières intérieures est pratiquement entièrement efficace pour le filtrage puisque tous ces arrangements conservent l'avantage fondamental consistant en ce que les parois séparent les passages d'entrée des passages de sortie sauf à leurs points de contact. Toutefois, il va de soi que les agencements de passages à section polygonale ou autre ne présentent pas tous l'avantage mentionné ci-dessus. Par exemple, il est possible de former un motif de passages parallèles à section hexagonale qui, lorsqu'ils sont disposés en passages d'entrée alternant avec des passages de sortie, présentent des parties importantes de section de parois qui ne sont pas en contact et qui séparent deux passages d'entrée ou deux passages de sortie. Cette surface de lanière n'est pas efficace pour le filtrage. Ceci serait également le cas avec de nombreux autres motifs qui pourraient être proposés et convenir pour la mise en oeuvre des catalyseurs. Néanmoins, les motifs décrits plus haut ne doivent être considérés que comme représentatifs de ceux qui apportent les avantages recherchés et leur énumération n'exclut pas qu'il existe d'autres motifs entrant dans le domaine de l'in- vention. 20 25 30

Claims

REVENDICATIONS1 - Dispositif de traitement des gaz d'échappement des moteurs à combustion interne, notamment diesel, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément filtrant catalytique, pour filtrer les particules des gaz d'échappement, chaque élément filtrant catalytique comprenant une pluralité de plaques minces en métal étiré disposées successivement de façon à former un bloc monolithique présentant une structure de cloisonnement formée de parois intérieures perforés capables_ defiltrer, les gaz qui.délimi-- tent une pluralité de passages parallèles, (26)-(27) qui s'étendent jusqu' aux extrémités opposées de l'élément, ces passages comprenant un premier groupe qui est constitué par des passages d'entrée (26) ouverts partielle-ment à une première extrémité (28) de l'élément et fermés partiellement à l'autre extrémité (30) de l'élément et un deuxième groupe constitué par des passages de sortie (27) fermés partiellement à ladite première extrémité (28) de l'élément et ouverts partiellement à l'autre extrémité (30) de cet élément, les passages d'entrée et les passages de sortie étant agencés de manière que chaque partie de chaque paroi intérieure (24) de l'élément qui n'est pas en contact avec une autre paroi, soit interposée entre un passage d'entrée (26) et un passage de sortie (27) et forme une surface filtrante pour l'écoulement du gaz entre eux, la perforation des parois présentant une dimension d'ouverture capable d'arrêter une importante proportion des parti-cules présentes dans les gaz d'échappement d'un moteur diesel que l'on fait passer à travers l'élément.
2 - Dispositif de traitement selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque élément filtrant catalytique s'apparente à un filtre à choc, chaque plaque mince en métal étiré présentant des perforations et formant des chicanes au relief saillant, les plaques étant empilées soit horizontale-ment, soit verticalement dans un cadre de serrage, de façon à former un tronçon monolithique, deux tronçons successifs étant séparés par un espace libre de transition, formant une chambre détente pour les' gaz d'échappement.
3- Dispositif de traitement selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que lorsque l'élément filtrant est placé dans le flux des gaz d'échappement, la forme de ces plaques minces perforées provoque des changements de directions brusque des gaz d'échappement chargés de par- ticules, ce qui par écoulement turbulent projette les particules de suie (grasse) contre les faces intérieures des plaques où elles s'accumulent.
4- Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que lorsque les gaz traversent les parois intérieures de l'élément filtrant, les particules recueillies forment sur ces parois intérieures, un gâteau de suie qui s'accumule et gêne le passage des gaz d'échappement à travers ces parois pour atteindre la sortie, nécessitant une régénération de l'élément filtrant à partir d'une certaine épaisseur du gâteau.
5- Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comporte un filtre à particules dont les plaques minces présentent des perforations suffisamment réduites pour générer une contrepression, ces plaques étant imprégnées de catalyseur à base de platine, palladium, rhodium.
6- Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comporte un catalyseur d'oxydation, dont les plaques minces présentent des perforations suffisamment grandes pour éviter les contre-pressions ces plaques étant imprégnées de catalyseur à base de platine, palladium, rhodium.
7- Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6 caractérisé en ce que l'élément filtrant catalytique est associé à une résistance électrique adaptée à élever la température des gaz d'échappement et à bruler les particules accumulées sur les parois intérieures de l'élément filtrant.
8- Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comporte au moins une enveloppe longitudinale de logement du ou des éléments filtrants catalytiques.
9- Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il comporte un électrofiltre
10- Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce qu'il comporte un élément filtrant catalytique apte à transformer les Nox en gaz non polluant.
11- Utilisation d'un dispositif de traitement selon l'une quelconque 5 des revendications 1 à 10 pour le traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne.