FR3014705A1 - Filtre a solution aqueuse avec moyen de chauffage - Google Patents
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Abstract
Un élément filtrant (8) à solution aqueuse d'un système de réduction catalytique sélective de véhicule diesel comprend une couche filtrante (10) et un moyen de chauffage (12).
Description
DP-321100/MA/ND FILTRE A SOLUTION AQUEUSE AVEC MOYEN DE CHAUFFAGE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte aux filtres à solution aqueuse pour les véhicules équipés du système à réduction catalytique sélective et plus particulièrement à l'élément filtrant de ces filtres. lo ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Les législations sur les émissions de véhicules prévoient entre autre une diminution des rejets d'oxyde d'azote NO' dans l'atmosphère. Pour atteindre ces objectifs en perpétuelle évolution, on connaît le procédé de réduction catalytique sélective (SCR). Ce procédé consiste généralement à injecter un additif tel qu'une 15 solution aqueuse à base d'urée dans l'échappement. Cette solution se décompose en ammoniac et en eau sous l'effet de la chaleur. L'ammoniac réagit alors avec les oxydes d'azote résultant de la combustion des hydrocarbures pour former du diazote et de l'eau. Le diazote présente l'avantage d'être inoffensif ; il est présent à 78% dans l'air que nous respirons. Pratiquement, le système SCR comprend 20 entre autre un réservoir de la solution aqueuse à base d'urée, un filtre de la solution aqueuse permettant de filtrer les impuretés de cette solution et un dispositif permettant de doser et d'injecter la quantité voulue dans la ligne d'échappement. La solution aqueuse d'urée généralement utilisée à cette fin est de type solution aqueuse d'urée à 32,5 % communément appelée AUS32. Cette 25 solution aqueuse gelant à -11°C, il est nécessaire de prévoir un dispositif de chauffage pour dégeler au plus vite la solution aqueuse afin d'assurer son injection dans l'échappement des véhicules. Des solutions de chauffage de la solution aqueuse dans le filtre à solution aqueuse sont proposées au travers les publications US2013/0199979A1 et US2010/0200485A1. Ces solutions consistent 30 soient à surmouler dans le corps du filtre à solution aqueuse un élément chauffant (US2010/0200485A1), cette solution ayant un rendement limité puisqu'une partie de la chaleur générée est diffusée vers l'extérieur du filtre à solution aqueuse, soient à introduire dans le filtre à solution aqueuse une résistance chauffante dont la surface d'échange limitée contraint la puissance dissipable pour ne pas excéder 35 60°C de température locale de l'urée.
RESUME DE L'INVENTION La présente invention vise à remédier aux inconvénients des solutions existantes en proposant un élément filtrant d'un filtre à solution aqueuse pour système de réduction catalytique sélective de véhicule diesel comprenant en outre une couche filtrante et un moyen de chauffage. La solution aqueuse peut-être une solution à base d'urée. Le moyen de chauffage peut être intégré à la couche filtrante. Le moyen de chauffage peut-être agencé sur au moins une surface de la couche filtrante comme par exemple la surface amont ou la surface aval. Alternativement, le moyen de chauffage peut-être agencé sur les deux surfaces de la couche filtrante. L'élément filtrant peut occuper un espace annulaire. Le moyen de chauffage peut-être agencé en surface de l'espace annulaire interne ou externe de la couche filtrante. Il peut être également agencé sur les deux surfaces de l'espace annulaire. Le moyen de chauffage peut-être un moyen électrique. Le moyen de chauffage peut comprendre une charge conductrice de courant électrique. Le moyen de chauffage peut comprendre des particules de carbones. Egalement, le moyen de chauffage peut comprendre au moins une piste d'impression à encre conductrice. Le moyen de chauffage peut comprendre des tissus synthétiques à filaments conducteurs. La couche filtrante peut-être un média à base de cellulose. La couche filtrante peut également être un média synthétique.
Un filtre à solution aqueuse peut comprendre l'élément filtrant tel que décrit dans la présente invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels : - La figure 1 est une représentation de l'élément filtrant plissé. - La figure 2 est une représentation agrandie de la portion de l'élément filtrant de la figure 1 comme indiqué par les lignes 2-2 suivant un mode de réalisation particulier. - La figure 3 est une représentation agrandie de la portion de l'élément filtrant de la figure 2 comme indiqué par les lignes 3-3. - La figure 4 est une représentation agrandie de la portion de l'élément filtrant de la figure 1 comme indiqué par les lignes 2-2 suivant un autre mode de réalisation particulier. - La figure 5 est une représentation d'une portion de l'élément filtrant suivant un autre mode de réalisation particulier. - La figure 6 est une représentation d'une portion de l'élément filtrant suivant un autre mode de réalisation particulier. - La figure 7 est une représentation schématique d'un filtre à solution aqueuse à l'état liquide. - La figure 8 est une représentation schématique d'un filtre à solution aqueuse à l'état solide. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES Les filtres 30 à solution aqueuse pour système de réduction catalytique sélective de véhicule diesel comprennent entre autre un boîtier 40 de filtre et un élément filtrant 8. L'élément filtrant 8 est idéalement composé d'une couche filtrante 10. Selon la figure 1, l'élément filtrant 8 est avantageusement composé d'une couche filtrante 10 plissée formant un espace annulaire 24. La couche filtrante 10, de préférence plissée et de forme annulaire forme ainsi une surface annulaire interne 20 et une surface annulaire externe 22. Selon la figure 2 on distinguera également dans les plis de la couche filtrante une surface amont 16 et une surface aval 18 se trouvant chacune de part et d'autre de la couche filtrante 10. Les surfaces de la couche filtrante 10 s'identifient comme une surface amont16 ou une surface aval 18 par le sens d'écoulement de la solution aqueuse. On notera que la couche filtrante 10 peut être plissée aussi bien de façon transversale que de façon longitudinale. Bien que le plissage présente l'avantage d'augmenter la surface de l'élément filtrant 8 et donc l'efficacité de filtration de la solution aqueuse, un élément filtrant 8 non plissé peut également convenir pour la mise en oeuvre de la présente invention. Dans un premier mode de réalisation, un moyen de chauffage 12 est totalement intégré dans la couche filtrante 10. La couche filtrante 10 est composée de préférence d'un média à base de cellulose et d'une charge conductrice par exemple de carbone, c'est à dire entremêlé avec des fibres de carbone ou chargé de particules de carbone, le carbone étant un conducteur de courant électrique. Alternativement, la charge de carbone peut être remplacée par des pistes d'impression à encre conductrice. La propriété de conducteur électrique du carbone et des pistes d'impression à encre conductrice permet de libérer de la chaleur au travers de ces éléments par effet Joules. La couche filtrante peut-être également composée d'un média synthétique. Un autre mode de réalisation peut être illustré selon la figure 2 et la figure 3. Dans ce cas, la couche filtrante 10 peut-être recouverte par le moyen de chauffage 12 sur ces deux faces, à savoir sur sa surface amont 16 et sa surface aval 18. On citera comme exemple de moyen de chauffage 12 des tissus synthétiques intégrant des fibres conductrices ou encore les matériaux composites conducteurs souples tissés. De cette façon, le moyen de chauffages 12 situé sur la surface amont 16 et sur la surface aval 18 de la couche filtrante présente une grande surface et donc permet un chauffage très rapide de la solution aqueuse, permettant ainsi une fonte rapide de cette solution aqueuse lorsque celle-ci se trouve dans un état solide suite à une température ambiante basse. On nommera par exemple une température de gel d'environ -11°C pour les solutions aqueuses à base d'urée à 32% (AUS32) et une température de gel d'environ -30°C pour les solutions aqueuses à base d'urée combinée avec du formate d'ammonium (Denoxium®). Une alternative à ce mode de réalisation, est de couvrir la couche filtrante 10 par le moyen de chauffage 12 uniquement sur sa surface amont 16 ou sur sa surface aval 18. Ce mode de réalisation est illustré par la figure 4 selon laquelle le moyen de chauffage 12 est agencé en surface aval 18 de la couche filtrante 10. Un autre mode de réalisation est illustré par la figure 5. Dans ce cas, le moyen de chauffage 12 est agencé en surface de l'espace annulaire externe 22 de la couche filtrante 10. Alternativement, selon la figure 6, le moyen de chauffage 12 est agencé en surface de l'espace annulaire interne 20 de la couche filtrante 10.
Une autre variante consiste à agencer le moyen de chauffage 12 en surface de l'espace annulaire externe 22 et en surface de l'espace annulaire interne 20 de la couche filtrante 10. De cette façon, le moyen de chauffages 12 situé en surface de l'espace annulaire interne 20 de la couche filtrante 10 et en surface de l'espace annulaire externe 22, présente une grande surface et donc permet un chauffage très rapide de la solution aqueuse, permettant ainsi une fonte rapide de cette solution aqueuse lorsque celle-ci se trouve dans un état solide suite à une température ambiante basse.
Il est bien évident que la combinatoire des différents modes de réalisation exposés ci-dessus permet également de mettre en oeuvre l'invention qui consiste dans ce cas à intégrer des moyens de chauffage à l'élément filtrant 8 du filtre à solution aqueuse. Conformément à la figure 7, un filtre à solution aqueuse 30 peut comprendre l'élément filtrant 8 pourvu du moyen de chauffage 12 par exemple intégré à la couche filtrante 10. Le filtre à solution aqueuse 30 comprend de préférence un moyen de signalisation 32 d'un changement de phase de la solution aqueuse comprenant entre autre un interrupteur 34 de type mécanique déclenchant un signal électrique lors d'un changement de phase de l'état liquide à l'état solide de la solution aqueuse. L'interrupteur 34 mécanique comprend deux contacts électriques 36 et 38. Le moyen de signalisation 32 déclenche le signal électrique se situant à l'intérieur d'un boîtier 40 du filtre à solution aqueuse 30. Le boîtier 40 est constitué de deux demi-boîtes 42 et 44 réalisées soit par un système d'injection de matières plastiques, soit par un système d'emboutissage de matière métallique.
Les deux parties correspondent pour l'une au fond du boitier 44 et l'autre à la partie supérieure du boitier 42. Le moyen de signalisation 32 comprend également une membrane 46 qui se situe de préférence dans la partie correspondante au fond du boîtier 44, en dessous de l'élément filtrant 8. La membrane 46 est fixée et retenue à ses extrémités par un système de pincement lors de la fermeture des deux demi-boîtes 42 et 44 par différents moyens d'assemblage étanche. Ces moyens d'assemblage étanches pour les matières plastiques peuvent être soit la méthode de soudure à chaud, soient les trois méthodes de soudure par vibration (soudage par ultrasons, soudure par vibrations ou bien la combinaison des deux méthodes ultrasons et vibrations). La membrane 46 comprend le premier contact électrique 36 de l'interrupteur 34 mécanique collé sur la membrane et orienté vers le fond du boîtier 44. Le deuxième contact électrique 38 de l'interrupteur 34 mécanique est collé au fond de boîtier en vis-à-vis du premier contact électrique 36 de l'interrupteur 34 mécanique. Selon la figure 8, lors du passage de la phase liquide à la phase solide de la solution aqueuse, le volume de la solution aqueuse augmente et déforme la membrane 46 qui vient par exemple faire toucher les deux contacts 36 et 38 de l'interrupteur 34 mécanique. Il y a donc fermeture de l'interrupteur 34 mécanique du moyen de signalisation 32 déclenchant ainsi le signal électrique du moyen de signalisation 32 pouvant servir par exemple à l'activation du moyen de chauffage 12 de la solution aqueuse. Le passage de l'état solide à l'état liquide de la solution aqueuse peut également de préférence mettre à contribution le moyen de signalisation 32 par l'ouverture de l'interrupteur 34. Dans ce cas le signal électrique est coupé ; le moyen de chauffage 12 de la solution aqueuse est donc stoppé. Il est évident qu'un autre agencement de l'interrupteur 34 mécanique puisse entrainer une ouverture de l'interrupteur 34 mécanique lors du passage de l'état liquide à l'état solide de la solution aqueuse et également puisse entrainer une fermeture de l'interrupteur 34 mécanique lors du passage de l'état solide à l'état liquide de la solution aqueuse. D'autres dispositifs de signalisation sont décrits dans la demande déposée ce jour sous le titre `dispositif de déclenchement d'un signal électrique pour solution aqueuse'
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Elément filtrant (8) à solution aqueuse, telle que l'urée, d'un système de réduction catalytique sélective de véhicule diesel comprenant une couche filtrante (10) et un moyen de chauffage (12).
- 2. Elément filtrant selon la revendication 1 selon lequel le moyen de chauffage (12) est intégré à la couche filtrante (10).
- 3. Elément filtrant (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes selon lequel le moyen de chauffage (12) est agencé sur au moins une surface (16, 18) de la couche filtrante (10).
- 4. Elément filtrant (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes selon lequel l'élément filtrant (8) occupe un espace annulaire (24), le moyen de chauffage (12) étant agencé sur au moins une surface de l'espace annulaire (20, 22) de la couche filtrante (10).
- 5. Elément filtrant (8) selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes selon lequel le moyen de chauffage (12) comprend une charge conductrice de courant électrique.
- 6. Elément filtrant (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes selon lequel le moyen de chauffage (12) comprend au moins une piste 25 d'impression à encre conductrice.
- 7. Elément filtrant (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes selon lequel le moyen de chauffage (12) comprend des tissus synthétiques à filaments conducteurs électriques. 30
- 8. Elément filtrant (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes selon lequel la couche filtrante (10) est un média à base de cellulose.
- 9. Elément filtrant (8) selon l'une quelconque des revendications de 1 à 7 selon lequel la couche filtrante (10) est un média synthétique.
- 10. Filtre (30) à solution aqueuse comprenant un élément filtrant (8) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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Legal Events
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Owner name: DELPHI TECHNOLOGIES IP LIMITED, BB Effective date: 20200504 |
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