FR3065029A1 - Dispositif de purification de gaz d'echappement, procede de pilotage correspondant - Google Patents

Dispositif de purification de gaz d'echappement, procede de pilotage correspondant Download PDF

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Abstract

Le dispositif de purification de gaz d'échappement d'un véhicule comprend : - un organe (5) de purification des gaz d'échappement ayant une pluralité de canaux (15) longitudinaux de circulation des gaz d'échappement, chaque canal de circulation (15) ayant une section libre ; - un chauffage (7), comprenant une pluralité de fils résistifs (21) électriquement conducteurs engagés longitudinalement chacun dans un ou plusieurs canaux de circulation (15) et une alimentation électrique (23) des fils résistifs (21), le ou les fils résistifs (21) engagés dans un même canal de circulation (15) occupant au total une section inférieure à 25% de la section libre dudit canal de circulation (15).

Description

© N° de publication : 3 065 029 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)
©) N° d’enregistrement national : 17 53056 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE
COURBEVOIE
©) Int Cl8 : F 01 N 3/28 (2017.01), F 01 N 9/00
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
©) Date de dépôt : 07.04.17. ©) Demandeur(s) : FAURECIA SYSTEMES D'ECHAPPE-
(30) Priorité : MENT Société par actions simplifiée — FR.
(72) Inventeur(s) : BARTOLO XAVIER, PIERRE, FRAN-
COIS.
(43) Date de mise à la disposition du public de la
demande : 12.10.18 Bulletin 18/41.
©) Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Se reporter à la fin du
présent fascicule
(© Références à d’autres documents nationaux ©) Titulaire(s) : FAURECIA SYSTEMES D'ECHAPPE-
apparentés : MENT Société par actions simplifiée.
©) Demande(s) d’extension : ©) Mandataire(s) : LAVOIX.
DISPOSITIF DE PURIFICATION DE GAZ D'ECHAPPEMENT, PROCEDE DE PILOTAGE CORRESPONDANT.
FR 3 065 029 - A1
PP Le dispositif de purification de gaz d'échappement d'un véhicule comprend:
- un organe (5) de purification des gaz d'échappement ayant une pluralité de canaux (15) longitudinaux de circulation des gaz d'échappement, chaque canal de circulation (15) ayant une section libre;
- un chauffage (7), comprenant une pluralité de fils résistifs (21) électriquement conducteurs engagés longitudinalement chacun dans un ou plusieurs canaux de circulation (15) et une alimentation électrique (23) des fils résistifs (21 ), le ou les fils résistifs (21) engagés dans un même canal de circulation (15) occupant au total une section inférieure à 25% de la section libre dudit canal de circulation (15).
Figure FR3065029A1_D0001
!~U I -5?-1 -59- i
Figure FR3065029A1_D0002
Dispositif de purification de gaz d’échappement, procédé de pilotage correspondant
L’invention concerne en général les systèmes de chauffage électriques de lignes d’échappement.
Plus précisément, l’invention selon un premier aspect concerne un dispositif de purification de gaz d’échappement pour un véhicule.
DE 10 2008 029 526 décrit un dispositif de purification de gaz d’échappement avec un catalyseur de type SCR, chauffé par des fils résistifs noyés dans le matériau constituant le catalyseur.
Un tel dispositif présente une inertie thermique significative.
Dans ce contexte, l’invention vise à proposer un dispositif de purification de gaz d’échappement équipé d’un chauffage, présentant une inertie thermique plus faible.
A cette fin, l’invention porte sur un dispositif de purification de gaz d’échappement d’un véhicule, le dispositif de purification comprenant :
- un organe de purification des gaz d’échappement ayant une pluralité de canaux longitudinaux de circulation des gaz d’échappement, chaque canal de circulation ayant une section libre;
- un chauffage, comprenant une pluralité de fils résistifs électriquement conducteurs engagés longitudinalement chacun dans un ou plusieurs canaux de circulation et une alimentation électrique des fils résistifs, le ou les fils résistifs engagés dans un même canal de circulation occupant au total une section inférieure à 25% de la section libre dudit canal de circulation.
Du fait que les fils résistif sont engagés dans les canaux de circulation, ils chauffent directement le revêtement de surface de l’organe de purification, qui contient les éléments actifs. Dans le dispositif de purification de DE 10 2008 029 526, les fils résistifs doivent d’abord chauffer le matériau constituant le catalyseur, la chaleur se diffusant ensuite par conduction au revêtement de surface. L’inertie thermique du dispositif de l’invention est donc beaucoup plus faible.
Le dispositif de purification peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- au moins 40% des canaux de circulation sont parcourus par au moins un fil résistif
- chaque fil résistif ne comporte pas de couche électriquement isolante
- chaque fil résistif présente une section inférieure à 0.25 mm2, chaque canal de circulation présentant une section libre inférieure à 10 mm2 ;
- l’organe de purification présente une face amont par laquelle les gaz d’échappement pénètrent dans l’organe de purification et une face aval par laquelle les gaz d’échappement sortent de l’organe de purification, les canaux de circulation s’étendant longitudinalement de la face amont à la face aval, le ou chaque fil résistif étant agencé en créneaux et comprenant une pluralité de tronçons longitudinaux successifs raccordés les uns aux autres par des rebroussements, chaque tronçon longitudinal s’étendant de la face amont à la face aval ;
- deux tronçons successifs d’un même fil résistif sont engagés dans des canaux de circulation différents ;
- chaque canal de circulation contient au plus un seul tronçon ;
- les tronçons d’un même fil résistif sont agencés deux par canal de circulation ;
- un élément de maintien est passé dans le rebroussement raccordant l’un à l’autre les tronçons agencés dans un même canal de circulation ;
- l’alimentation électrique comprend au moins un premier distributeur à un premier potentiel électrique et au moins un second distributeur à un second potentiel électrique, le ou chaque premier distributeur et le ou chaque second distributeur étant monté sur la face amont ou sur la face aval, au moins certains des fils résistifs étant chacun raccordé électriquement par une extrémité amont au ou à un des premiers distributeurs et par une extrémité aval au ou à un des seconds distributeurs ;
- le ou chaque premier distributeur est une barrette et le ou chaque second distributeur est une barrette, la plus grande partie des barrettes s’étendant selon une même direction principale, les fils résistifs raccordés auxdites barrettes étant agencés dans un plan perpendiculaire à la direction principale ;
- les premier et second distributeurs sont des grilles agencées parallèlement à la face amont ou à la face aval ;
- les extrémités des canaux sont renforcées.
- chaque fil résistif comporte une couche électriquement isolante ou une couche de protection contre la corrosion ;
- les deux tronçons agencés dans un même canal sont successifs ;
- l’élément de maintien est électriquement non conducteur ou est passé dans des rebroussements équipotentiels ;
- chaque barrette formant un des premiers distributeurs est raccordée en au moins un point d’alimentation à une source d’énergie électrique au premier potentiel, la section conductrice de ladite barrette décroissant à partir du ou de chaque point d’alimentation ;
- chaque barrette formant un des seconds distributeurs est raccordée à un élément au second potentiel électrique en au moins un point de contact, la section conductrice de ladite barrette décroissant à partir du ou de chaque point de contact.
Selon un second aspect, l’invention porte sur une ligne d’échappement de véhicule équipée d’un dispositif de purification de gaz d’échappement ayant les caractéristiques cidessus.
Selon un troisième aspect, l’invention porte sur un procédé de pilotage d’un dispositif ayant les caractéristiques ci-dessus, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- acquérir l’intensité du courant électrique alimentant les fils résistifs et la tension électrique aux bornes des fils résistifs ;
- déterminer la température des fils résistifs en utilisant l’intensité électrique et la tension électrique acquises.
Selon un quatrième aspect, l’invention porte sur un autre procédé de pilotage d’un dispositif ayant les caractéristiques ci-dessus, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- alimenter électriquement les fils résistifs ;
- acquérir l’intensité du courant électrique alimentant les fils résistifs et la tension électrique aux bornes des fils résistifs, quand le dispositif est à une température déterminée connue ;
- évaluer la résistance électrique des fils résistifs en utilisant l’intensité électrique et la tension électrique acquises ;
- détecter un endommagement éventuel des fils résistifs en utilisant la résistance électrique évaluée.
Selon un cinquième aspect, l’invention porte sur un procédé de pilotage d’un dispositif ayant les caractéristiques ci-dessus, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- alimenter électriquement les fils résistifs ;
- acquérir l’intensité du courant électrique alimentant les fils résistifs et la tension électrique aux bornes des fils résistifs, dans des conditions où les fils résistifs génèrent une quantité de chaleur négligeable ;
- déterminer la température des gaz d’échappement en utilisant l’intensité électrique et la tension électrique acquises.
Selon un sixième aspect, l’invention porte sur un procédé de pilotage d’un dispositif ayant les caractéristiques ci-dessus, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- alimenter électriquement les fils résistifs ;
- acquérir l’intensité du courant électrique alimentant les fils résistifs et la tension électrique aux bornes des fils résistifs ;
- déterminer la température des fils résistifs en utilisant l’intensité électrique et la tension électrique acquises ;
- déterminer une température théorique des fils résistifs, qui serait atteinte en l’absence de circulation des gaz d’échappement ;
- déterminer le débit de gaz d’échappement en utilisant la température des fils résistifs préalablement déterminée et la température théorique des fils résistifs préalablement déterminée.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
- la figure 1 est une représentation en section, simplifiée, d’un dispositif de purification conforme à l’invention ;
- la figure 2 est une vue montrant l’agencement des fils résistifs conducteurs pour un premier mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2, montrant l’agencement des fils résistifs pour un second mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 4 est une vue schématique en perspective, éclatée, montrant un premier mode de réalisation de l’alimentation électrique des fils résistifs, seules deux barrettes étant représentées ;
- la figure 5 est une autre vue en perspective montrant l’alimentation électrique selon le premier mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 6 est une vue schématique, de face, de la face amont de l’organe de purification équipé de l’alimentation électrique des figures 4 et 5 ;
- la figure 7 est une vue en perspective similaire à celle de la figure 5, pour un second mode de réalisation de l’alimentation électrique ; et
- les figures 8 à 11 sont des diagrammes d’étape illustrant différents procédés de pilotage du dispositif de purification de l’invention.
Le dispositif de purification 1 représenté sur la figure 1 est destiné à être implanté dans la ligne d’échappement 3 d’un véhicule.
Ce véhicule est typiquement équipé d’un moteur thermique. Le véhicule est de préférence un véhicule automobile, par exemple un camion ou une voiture.
Le dispositif de purification 1 est raccordé fluidiquement vers l’amont au collecteur (non représenté) de la ligne d’échappement, qui capte les gaz sortant des chambres de combustion du moteur.
Le dispositif de purification 1 est raccordé fluidiquement vers l’aval à une canule (non représentée) par laquelle les gaz d’échappement purifiés sont relargués dans l’atmosphère.
Comme visible sur la figure 1, le dispositif de purification 1 comprend au moins un organe 5 de purification des gaz d’échappement et un chauffage 7.
Le chauffage 7 est prévu pour chauffer l’organe de purification 5.
L’organe de purification 5 est de tout type : catalyseur SCR, catalyseur 3 voies (TWC), DOC (Diesel Oxydation Catalyst, ou Catalyseur d’Oxydation Diesel), absorbeur NOx ou NSC (NOx Storage Catalyst), etc.
Dans l’exemple de réalisation représenté, le dispositif de purification 1 comporte en outre un autre organe de purification 9, placé en aval de l’organe de purification 5. Seul l’organe de purification 5 est chauffé directement.
Dans la présente demande de brevet, l’amont et l’aval sont entendus relativement au sens de circulation normale des gaz d’échappement dans la ligne d’échappement.
L’autre organe de purification 9 est typiquement du même type que l’organe de purification 5.
En variante, l’autre organe de purification 9 est d’un type différent : il a par exemple une impégnation (couche active superficielle différente, une CPSI (Cells Per Square Inch/nombre de canaux par unité de surface) différente, etc. Typiquement, l’organe de purification 5 et l’autre organe de purification 9 sont prévus pour traiter le même polluant.
L’organe de purification 5, du fait qu’il est chauffé, atteint rapidement sa température minimale de fonctionnement au démarrage du véhicule. L’autre organe de purification 9, non chauffé, est d’un volume plus important. Il est chauffé seulement par la chaleur cédée par les gaz d’échappement. Il atteint donc plus lentement que l’organe de purification 5 sa température minimale de fonctionnement.
Ainsi, après le démarrage de véhicule, dans une première phase, l’organe de purification 5 assure la dépollution des gaz d’échappement. L’autre organe de purification 9 prend le relais, une fois qu’il atteint sa température minimale de fonctionnement.
Dans l’exemple de réalisation de la figure 1, l’organe de purification 5 est placé à l’intérieur d’un conduit 11, avec interposition d’une nappe de maintien 13 entre l’organe de purification 5 et le conduit 11. L’autre organe de purification 9 est monté de la même façon.
L’organe de purification 5 comporte une pluralité de canaux longitudinaux de circulation des gaz d’échappement 15, visibles plus nettement sur la figure 2.
L’organe de purification 5 comporte un grand nombre de canaux longitudinaux 15, typiquement de 1500 à 10000, de préférence de 1800 à 4000.
L’organe de purification 5 présente une face amont 17 par laquelle les gaz d’échappement pénètrent dans l’organe de purification 5, et une face aval 19 par laquelle les gaz d’échappement sortent de l’organe de purification 5. Les canaux 15 s’étendent longitudinalement de la face amont 17 à la face aval 19, c’est-à-dire sur toute la longueur longitudinale de l’organe de purification 5.
Chaque canal 15 est libre sur toute sa longueur, c’est-à-dire n’est pas fermé par une cloison interne.
Le chauffage 7 comprend une pluralité de fils résistifs 21 électriquement conducteurs, engagés longitudinalement chacun dans un ou plusieurs canaux de circulation 15, et une alimentation électrique 23 des fils résistifs 21.
Les fils résistifs 21 sont engagés dans les canaux de circulation 15 au sens où ils sont agencés à l’intérieur des canaux 15, dans la section libre de chaque canal 15. Ils ne sont pas agencés dans le matériau solide constituant l’organe de purification 5.
Chaque canal de circulation 15 présente une section libre donnée. Cette section libre est typiquement inférieure à 10 mm2, de préférence inférieure à 5 mm2, et encore plus préférentiellement inférieure à 2,5 mm2.
Le ou les fils résistifs 21 engagés dans un même canal de circulation 15 occupent au total une section inférieure à 25% de la section libre dudit canal de circulation, de préférence inférieure à 15%, et encore de préférence inférieure à 5% de la section libre.
On entend par là que la section du fil résistif, ou la somme des sections des fils résistifs engagés dans un canal de circulation donné, est inférieure à 25%, ou 15% ou 5% de la section libre dudit canal.
Pour ce faire, chaque fil résistif 21 présente avantageusement une section inférieure à 0,25 mm2, typiquement compris entre 0,002 mm2 et 0,05 mm2.
Au moins 40% des canaux de circulation 15 sont parcourus par au moins un fil résistif 21, de préférence au moins 60%, encore de préférence au moins 80%, et encore plus de préférence au moins 90%.
Ainsi, le principe de l’invention est de répartir un grand nombre de fils résistifs de petites sections dans la plus grande partie des canaux de l’organe de purification.
Un premier avantage est que l’utilisation de fils de petites sections permet d’obtenir une grande surface de chauffage. Ce résultat est obtenu sans augmenter la contrepression pour les gaz passants à travers l’organe de purification 5, puisque la section du ou des fils résistifs au sein d’un canal donné reste beaucoup plus faible que la section libre du canal.
De plus, le fait que les fils soient répartis dans un grand nombre de canaux, permet un chauffage uniforme de l’organe de purification 5, c’est-à-dire réparti sensiblement dans toute la masse de l’organe de purification 5.
Le fait de disposer les fils à l’intérieur des canaux fait que ces fils résistifs vont chauffer directement la couche superficielle de chaque canal (washcoat), qui contient le matériau catalytique. Ceci est d’autant plus vrai que les fils sont agencés de manière à chauffer essentiellement de manière radiative.
A cette fin, les fils résistifs 21 sont en un matériau choisi parmi le FeCrAI et ses alliages, le NiCr et ses alliages, l’acier inoxydable ou l’inconel. Ainsi, les fils sont dans un matériau résistant à des températures élevées et à l’oxydation dans un environnement contenant des gaz d’échappement. Par exemple, les fils résistifs 21 sont en Kanthal®A1, en Nichrotal®, en encore Nichrome 80.
Les fils résistifs sont parcourus par un courant électrique choisi pour porter les fils à une température comprise entre 300°C et 1300°C, <é préférence compris entre 500 et 1000°C.
Selon la température atteinte par les fils chauffant, le matériau constituant l’organe de purification est chauffée de manière essentiellement radiative (haute température, par exemple à une température supérieure 800°C), ou à linverse essentiellement convective (basse température, par exemple à une température inférieure à 500°C).
Typiquement, chaque fil résistif 21 ne comporte pas de couche électriquement isolante ou de couche de protection contre la corrosion.
En variante, chaque fil résistif 21 comporte une couche électriquement isolante et/ou une couche de protection contre la corrosion.
Comme visible sur les figures 1 à 3, chaque fil résistif 21 est agencé en créneaux, et comprend une pluralité de tronçons longitudinaux 25 successifs raccordés les uns aux autres par des rebroussements 27. Chaque fil 21 est ainsi plié en accordéon, les rebroussements ayant chacun une forme de U.
Chaque tronçon longitudinal 25 s’étend de la face amont 17 à la face aval 19 de l’organe de purification 5, et est engagé dans un des canaux de circulation 15.
Selon un premier mode de réalisation de l’invention illustré sur la figure 2, deux tronçons 25 successifs d’un même fil résistif 21 sont engagés dans des canaux 15 différents.
Chaque canal 15 contient au plus un seul tronçon 25.
Selon le second mode de réalisation de l’invention, illustré sur la figure 3, les tronçons longitudinaux 25 d’un même fil résistif 21 sont agencés deux par canal 15. Les deux tronçons 25 agencés dans un même canal 15 sont typiquement des tronçons successifs le long du fil 21.
Dans ce mode de réalisation, le rebroussement 27 raccordant l’un à l’autre les deux tronçons longitudinaux 25 logés dans le même canal 15 fait saillie hors du canal 15. Dans l’exemple représenté, ce rebroussement fait saillie par rapport à la face aval 19 de l’organe de purification 5.
Pour bloquer ce rebroussement 27 en position et empêcher qu’il puisse rentrer à l’intérieur du canal 15, un élément de maintien 29 est passé dans ledit rebroussement 17.
En revanche, le rebroussement 27 raccordant l’un à l’autre deux tronçons longitudinaux 21 successifs situés dans des canaux 15 différents est à cheval sur l’extrémité de la cloison 31 séparant les deux canaux 15 l’un de l’autre. Il ne peut donc pas être rétracté vers l’intérieur d’un des canaux 15.
L’élément de maintien 29 passe typiquement dans plusieurs rebroussements 27, appartenant tous au même fil résistif 21 ou appartenant à différents fils résistifs 21.
L’élément de maintien 29 est par exemple un fil, comme représenté sur la figure 3, ou une baguette rigide, ou un treillis ou de tout autre type adapté.
L’élément de maintien 29 est électriquement non conducteur, ou est passé dans des rebroussements 27 équipotentiels.
Les rebroussements 27 sont dit équipotentiels s’ils sont tous au même potentiel électrique.
Comme illustré sur la figure 3, les extrémités longitudinales des canaux 15 sont renforcées.
Plus précisément, les cloisons 31 séparant les canaux 15 les uns des autres présentent des extrémités longitudinales qui sont revêtues d’un matériau 35 permettant de les préserver de l’érosion ou de l’usure causée par le frottement des rebroussements 27 chevauchant ces cloisons.
Typiquement, les extrémités longitudinales de toutes les cloisons 31 sont revêtues du revêtement de protection 35. Ces cloisons sont protégées de préférence au niveau de leurs deux extrémités longitudinales, à savoir au niveau de la face amont 17 et de la face aval 19.
Le revêtement de protection 35 s’étend longitudinalement sur quelques millimètres, par exemple sur 1 à 5 mm.
Le revêtement de protection 35 est typiquement une résine de composition choisie pour être résistante aux températures auxquelles est exposé l’organe de purification.
Par exemple, le revêtement de protection 35 est obtenu en plongeant la face amont 17 et/ou la face aval 19 de l’organe de purification 5 dans un bain de résine liquide, sur une profondeur de quelques millimètres.
La résine est ensuite polymérisée.
La surface externe totale des fils résistifs est déterminée en fonction de la température de fonctionnement nominale des fils résistifs, du nombre de canaux parcourus par chaque fil résistif, de la géométrie des canaux et notamment leurs longueurs et leurs sections libres, du nombre total de canaux, de l’émissivité des fils résistifs, et de la puissance électrique totale nominale. La surface externe totale requise détermine le diamètre du fil résistif. La tension électrique de l’alimentation électrique va influer sur la longueur totale de chaque fil résistif, prise entre un point d’alimentation du fil raccordé à une source d’énergie électrique et un autre point du fil raccordé à la masse. Cette longueur va déterminer le nombre de canaux parcourus par chaque fil résistif.
Par exemple, pour le chauffage d’un catalyseur de type 400CPSI, d’un diamètre de 4 pouces et d’une longueur longitudinale de 20 mm, avec une alimentation électrique d’une puissance de 5 kilowatts sous 48 volts, en utilisant des fils de nichrome 80 chauffés à 1000°C, on utilise des fils d’un diamètre d’enviion 0,01 mm. Chaque fil, pris entre le point d’alimentation et le point raccordé à la masse, a une longueur d’environ 50 cm et parcourt donc entre 20 et 30 canaux.
L’alimentation électrique 23 comprend au moins un premier distributeur 37 à un premier potentiel électrique, comme visible sur les figures 2 à 6, et au moins un second distributeur 39 à un second potentiel électrique. Le ou chaque premier distributeur 37 et le ou chaque second distributeur 39 sont montés sur la face amont 17 de l’organe de purification dans l’exemple représenté sur les figures 2 à 6.
En variante, le ou chaque premier distributeur 37 et le ou chaque second distributeur 39 sont montés sur la face aval 19.
Au moins certains des fils résistifs 21 sont raccordés électriquement par une extrémité amont 41 au ou à un des premiers distributeurs 37 et par une extrémité aval 43 au ou à un des seconds distributeurs 39.
Typiquement, chaque fil résistif 21 est raccordé par son extrémité amont 41 au ou à l’un des premiers distributeurs, et par son extrémité aval 43 au ou à un des seconds distributeurs.
Le ou chaque premier distributeur 37 est typiquement raccordé électriquement à une source d’énergie électrique, qui est par exemple la batterie électrique du véhicule. En variante, c’est une autre source d’énergie.
La source d’énergie électrique fournit typiquement un courant continu ou haché, sous une tension dépendant du véhicule (12, 48 ou 400 volts par exemple).
Le ou chaque second distributeur 39 est typiquement raccordé électriquement directement à la masse, ou est confondu avec la masse.
Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 2 à 6, le ou chaque premier distributeur 37 est une barrette et le ou chaque second distributeur 39 est une barrette.
Dans ce cas, l’alimentation électrique comporte typiquement plusieurs barrettes formant premier distributeur 37 et plusieurs barrettes formant second distributeur 39. Les barrettes s’étendent selon une même direction principale, et sont donc parallèles les unes aux autres.
Comme visible sur les figures, les barrettes, suivant une direction transversale perpendiculaire à la direction longitudinale et à la direction principale, sont régulièrement espacées les unes des autres.
Les barrettes formant premier distributeur 37 et les barrettes formant second distributeur 39 alternent transversalement, c’est-à-dire que chaque formant premier distributeur est disposé entre deux barrettes formant second distributeur, et inversement chaque barrette formant second distributeur est disposé entre deux barrettes formant premier distributeur.
Dans ce cas, les fils résistifs 21 raccordés auxdites barrettes sont agencées chacune dans un plan perpendiculaire à la direction principale.
Typiquement, l’extrémité amont 41 de chaque fil résistif est raccordée à une barrette 37 formant premier distributeur, et son extrémité aval 43 est raccordée à une barrette formant second distributeur voisine 39 de ladite barrette formant premier distributeur 37.
Chaque barrette est fixée à l’organe de purification 5 par tout moyen adapté : par collage, brasage, fixation mécanique, ou tout autre méthode. En variante, ce sont les fils résistifs 21 qui maintiennent les premier et second distributeurs 37, 39 en place. Dans ce cas, il est nécessaire de créer une tension suffisante dans les fils résistifs 21 au moment de leur assemblage à travers l’organe de purification 5.
Les premier et second distributeurs 37, 39 sont en un matériau conducteur et présentent une forme choisie de manière à ne pas consommer par effet joule une fraction significative de l’énergie électrique fournie. En variante, les premier et second distributeurs 37, 39 sont utilisés comme source de chaleur complémentaire, et dissipent par effet joule une fraction de l’énergie électrique fournie.
Dans l’exemple représenté sur les figures 4 et 5, chaque premier distributeur 37 est raccordé électriquement à la source d’énergie électrique par ses deux extrémités opposées, via une ou plusieurs pistes électriques 45. De même, chaque second distributeur 39 est raccordé par ses deux extrémités à la masse, via une ou plusieurs pistes électriques 47.
Chaque barrette formant un premier distributeur 37 présente une section conductrice qui décroît à partir du ou de chaque point d’alimentation.
Dans l’exemple représenté, sur les figures 4 et 5, la section conductrice de chaque barrette formant premier distributeur 37 décroît à partir de ses deux extrémités opposées, et est minimum au centre de la barrette.
De même, la section conductrice de chaque barrette formant second distributeur 39 décroît à partir du ou de chaque point de contact.
Dans l’exemple représenté sur les figures 4 et 5, la section conductrice de chaque barrette formant second distributeur 39 décroît à partir de ses deux extrémités opposées, et est donc minimum au centre de la barrette.
Les extrémités 41 et 43 de chaque fil résistif 21 sont fixées aux premier et second distributeurs 37, 39 par tous moyens adaptés. Dans l’exemple représenté sur les figures 4 et 5, les extrémités 41 et 43 sont insérées en force dans des fentes 49 découpées dans les premier et second distributeurs 37, 39. En variante, les extrémités 41 et 43 sont fixées par soudage ou brasage sur les premier et second distributeurs 37, 39. Selon une autre variante, les extrémités 41 et 43 de chaque fil ne sont pas rigidement fixées, mais sont simplement en contact mécaniquement avec les premier et second distributeurs 37, 39.
Le sens de circulation du courant électrique dans l’alimentation 7 et dans les fils résistifs 21 est représenté par des flèches sur la figure 6. Le courant électrique est amené par les premiers distributeurs 37, et transmis aux fils 21 par les extrémités amont 41 des fils résistifs. Le courant électrique parcourt ensuite chaque fil résistif 21 sur toute sa longueur, jusqu’à l’extrémité aval 43. L’extrémité aval 43 transmet le courant électrique dans le second distributeur 39, celui-ci évacuant le courant électrique jusqu’à la masse.
Dans l’agencement décrit plus haut, à savoir avec chaque fil résistif disposé dans un plan perpendiculaire à la direction principale, les lignes équipotentielles E sont des lignes parallèles à la direction principale. Certaines de ces lignes E sont matérialisées sur la figure 6.
Chaque ligne relie des points appartenant à des fils agencés entre la même paire de premier et second distributeurs 37, 39. Ces points sont situés, le long de chaque fil, à la même distance du premier distributeur 37 et à la même distance du second distributeur 39. Ils sont donc au même potentiel électrique.
En variante, comme illustré sur la figure 7, les premier et second distributeurs 37, sont des grilles. Typiquement, l’alimentation électrique 23 comporte alors un seul premier distributeur 37 et un seul second distributeur 39. Les grilles sont disposées l’une et l’autre parallèlement et en regard soit de la face amont 17 soit de la face aval 19. Elles sont donc perpendiculaires à la direction longitudinale.
L’extrémité amont 41 de chaque fil résistif 21 est raccordée par tout moyen adapté à la grille 51 formant premier distributeur, et l’extrémité aval 43 est raccordée par tout moyen adapté à la grille 53 formant second distributeur.
Selon un autre mode de réalisation non représenté, les barrettes formant les premier et second distributeurs ne sont pas en un matériau plein, mais sont des grilles chacune disposée dans un plan contenant la direction longitudinale et la direction principale.
II est à noter que, de manière à ajuster la quantité de chaleur dégagée ou les caractéristiques électriques des fils résistifs à la géométrie de certaines zones de l’organe de purification 5, il est possible d’utiliser dans lesdites zones des fils résistifs ayant des caractéristiques différentes de celles des fils résistifs utilisés dans les autres zones.
Par exemple, ces fils résistifs peuvent présenter une section différente et/ou être dans un matériau différent.
II est à noter que chaque fil résistif 21 peut être constitué de plusieurs segments solidarisés les uns aux autres. Par exemple, chaque segment peut correspondre à un ou plusieurs tronçons longitudinaux du fil.
Inversement, plusieurs fils résistifs peuvent être venus de matière, ou être solidaire les uns des autres. Par exemple, un fil résistif 21 raccordant une barrette formant premier distributeur à une barrette formant un second distributeur peut être venu de matière avec un autre fil résistif raccordant ladite barrette formant second distributeur à une autre barrette formant premier distributeur.
Le dispositif de purification 1 comporte avantageusement un contrôleur 55, configuré pour piloter le chauffage 7. Le contrôleur 55 est configuré notamment pour choisir la tension et le courant électrique fournis par la source de courant électrique 38 aux fils résistifs, de manière à maintenir la puissance de chauffage et/ou la puissance électrique consommée dans une fourchette déterminée.
Typiquement, le contrôleur 55 contrôle le chauffage par modulation de largeur d’impulsion (PWM puise width modulation en anglais).
Le contrôleur 55 est typiquement une unité de traitement d’informations formée d’un processeur et d’une mémoire associée au processeur. En variante, le contrôleur 55 est réalisé sous forme de composants logiques programmables tels que les FPGA (Field
Programmable Gâte Array) ou de circuits intégrés dédiés tels que les ASIC (ApplicationSpecific Integrated Circuit).
Le dispositif 1 comporte encore un organe d’acquisition de l’intensité du courant électrique alimentant les fils résistifs 21 et de la tension électrique aux bornes des fils résistifs 21.
Cet organe est de tout type adapté.
Par exemple, cet organe comporte un capteur 57 de mesure de courant électrique et un capteur 59 de mesure de la tension électrique. En variante, l’intensité du courant électrique et la tension électrique sont obtenues par calcul, à partir d’informations récupérées dans le contrôleur 55.
Le contrôleur 55 est avantageusement configuré pour mettre en œuvre un procédé comprenant les étapes suivantes ;
- acquérir l’intensité du courant électrique alimentant les fils résistifs 21 et la tension électrique aux bornes des fils résistifs 21 ;
- déterminer la température des fils résistifs 21 en utilisant l’intensité électrique et la tension électrique acquises.
Ces étapes correspondent aux étapes S10 et S12 représentées sur la figure 8. L’étape S10 est effectuée par exemple à l’aide des capteurs 57 et 59.
L’étape S12 comporte une sous-étape S14 de détermination de la résistance électrique des fils résistifs 21.
La résistance électrique est déterminée en faisant le rapport entre la tension électrique acquises et l’intensité électrique acquise.
L’étape S12 comporte encore une sous-étape S16 de détermination de la température des fils résistifs 21 en utilisant la résistance électrique préalablement déterminée à l’étape S14.
En effet, la résistance électrique des fils résistifs 21 varie en fonction de la température desdits fils résistifs 21. La connaissance de la résistance électrique permet donc de déduire la température des fils résistifs.
L’étape S12 est réalisée par le contrôleur 55, en utilisant tout moyen adapté tel que des courbes, des tabulations, ou des formules mathématiques déterminées, lesdites courbes, tabulations ou formules mathématiques étant enregistrées dans la mémoire du contrôleur 55.
Ce procédé est typiquement mis en œuvre pendant que le chauffage 7 est en fonctionnement à sa puissance nominale, et chauffe l’organe de purification 5.
En plus, ou à la place du procédé ci-dessus, le contrôleur 55 est configuré pour mettre en œuvre un procédé comprenant les étapes suivantes, et qui est représenté sur la figure 9 :
- alimenter électriquement les fils résistifs 21 (étape S18) ;
- acquérir l’intensité du courant électrique alimentant les fils résistifs 21 et la tension électrique aux bornes des fils résistifs 21, quand le dispositif 1 est à une température déterminée connue (étape S20) ;
- évaluer la résistance électrique des fils résistifs 21 en utilisant l’intensité électrique et la tension électrique acquises (étape S22) ;
- détecter un endommagement éventuel des fils résistifs 21 en utilisant la résistance électrique évaluée (étape S24).
Ce procédé est mis en œuvre par exemple avant le démarrage du véhicule, quand le moteur est froid. Le dispositif est alors à la température ambiante. Cette température ambiante est mesurée par une sonde de température du véhicule, et peut être récupérée par le contrôleur 55 dans le calculateur au bord du véhicule.
Avantageusement, on acquiert l’intensité et la tension électrique dans des conditions où les fils résistifs ne génèrent pas de chaleur, ou génèrent une quantité de chaleur pratiquement négligeable.
Par exemple, au cours de l’étape S18, les fils résistifs 21 sont alimentés électriquement avec une puissance électrique inférieure à 10% d’une puissance électrique nominale de fonctionnement du dispositif, de préférence inférieure à 5 % de la puissance nominale, encore de préférence inférieure à 1% de la puissance électrique nominale.
En variante, les fils résistifs 21 sont alimentés électriquement à une puissance élevée, mais l’intensité et la tension électrique sont acquises juste après démarrage de l’alimentation électrique, dans les quelques millisecondes initiales.
L’étape S20 est effectuée par exemple à l’aide des capteurs 57 et 59.
A l’étape S22, la résistance électrique des fils résistifs est évaluée en faisant le rapport entre la tension électrique et l’intensité électrique préalablement acquises.
L’étape S24 comprend une sous-étape S26 de comparaison de la résistance électrique préalablement calculée avec une résistance électrique théorique des fils résistifs. La résistance électrique théorique est une valeur prédéterminée pour la température déterminée considérée, enregistrée dans la mémoire du contrôleur 55, ou modélisée par le contrôleur 55 en fonction de paramètres de fonctionnement.
De préférence, la température déterminée considérée est basse, typiquement inférieure à 40°G
Au cours de la sous-étape de comparaison S26, on effectue par exemple la différence entre la résistance électrique évaluée et la résistance électrique théorique, ou le rapport entre la résistance électrique évaluée et la résistance électrique théorique.
L’étape S24 comporte encore une sous-étape S28 de diagnostic quant à l’endommagement éventuel des fils résistifs. Si la résistance électrique préalablement évaluée s’écarte trop de la résistance électrique théorique, il est conclu qu’un ou plusieurs fils résistifs 21 sont endommagés. Au contraire, si la résistance électrique évaluée et la résistance électrique théorique sont proches l’une de l’autre, il est conclu que les fils résistifs ne sont pas endommagés. Par exemple, une différence entre la résistance électrique évaluée et la résistance électrique théorique supérieure à 10% de la valeur de la résistance électrique théorique pour la température considérée sera considérée comme signifiant qu’un ou plusieurs fils résistifs sont endommagés. De manière similaire, un rapport entre la résistance électrique évaluée et la résistance électrique théorique inférieure à 0,9 ou supérieure à 1,1 sera considéré comme signifiant qu’un ou plusieurs fils résistifs sont endommagés.
Les étapes S22 et S24 sont typiquement des étapes de calcul, effectuées par le contrôleur 55.
En plus ou à la place des procédés décrits ci-dessus, le contrôleur 55 est avantageusement configuré pour mettre en œuvre un procédé qui va être décrit cidessous, et qui est représenté schématiquement sur la figure 10.
Ce procédé comprend au moins les étapes suivantes :
- alimenter électriquement les fils résistifs 21 (étape S30) ;
- acquérir l’intensité du courant électrique alimentant les fils résistifs 21 et la tension électrique aux bornes des fils résistifs 21, dans des conditions où les fils résistifs 21 génèrent une quantité de chaleur négligeable (étape S32) ;
- déterminer la température des gaz d’échappement en utilisant l’intensité électrique et la tension électrique acquise (étape S34).
Typiquement, le présent procédé vise à déterminer la température des gaz d’échappement quand le chauffage n’est plus utilisé pour chauffer l’organe de purification 5, mais que des gaz d’échappement circulent à travers le dispositif de purification 4. Ceci est le cas notamment quand le dispositif de purification atteint sa température de fonctionnement minimum, et que les gaz d’échappement suffisent à maintenir le dispositif de purification chaud.
La valeur de la puissance électrique alimentant les fils résistifs 21 à l’étape S30 est choisie par exemple inférieure à 10% d’une puissance électrique nominale de fonctionnement du dispositif, de préférence inférieure à 5 % de la puissance nominale, encore de préférence inférieure à 1% de la puissance électrique nominale. Ces fils résistifs sont alors à la température des gaz d’échappement.
A l’étape S32, l’intensité du courant et la tension électrique aux bornes des fils résistifs 21 sont acquises comme décrits plus haut, par exemple en utilisant les sondes 57, 59 ou en calculant directement le courant et la tension à partir de grandeurs disponibles dans le contrôleur 55.
L’étape S34 comporte une sous étape S36 au cours de laquelle la résistance électrique des fils résistifs est évaluée, typiquement en faisant le rapport entre la tension électrique acquise et l’intensité électrique acquise.
L’étape S34 comporte encore une sous étape S38, au cours de laquelle la température des fils résistifs est évaluée en fonction de la résistance électrique préalablement calculée. Cette température est évaluée comme décrit plus haut, à partir de formules mathématiques, de courbes ou de tabulations disponibles dans la mémoire du contrôleur 55.
La température ainsi évaluée correspond à la température des gaz d’échappement, du fait que les fils résistifs génèrent une quantité de chaleur nulle ou négligeable.
En plus ou à la place d’un des procédés décrits ci-dessus, le contrôleur 55 est avantageusement configuré pour mettre en œuvre le procédé ci-dessous, représenté sur la figure 11.
Le procédé comprend les étapes suivantes :
- alimenter électriquement les fils résistifs 21 (étape S40) ;
- acquérir l’intensité du courant électrique alimentant les fils résistifs 21 et la tension électrique aux bornes des fils résistifs 21 (étape S42) ;
- déterminer la température des fils résistifs 21 en utilisant l’intensité électrique et la tension électrique acquises (étape S44) ;
- déterminer une température théorique des fils résistifs 21, qui serait atteinte en l’absence de circulation des gaz d’échappement (étape S46) ;
- déterminer le débit de gaz d’échappement en utilisant la température des fils résistifs 21 préalablement déterminée et la température théorique des fils résistifs préalablement déterminée (étape S48).
Ainsi, le procédé permet de déterminer le débit de gaz d’échappement à travers l’organe de purification une fois que le dispositif de chauffage n’est plus utilisé pour chauffer l’organe de purification. Ceci est le cas normalement quand le dispositif de purification atteint sa température minimale de fonctionnement et que la chaleur apportée par les gaz d’échappement est suffisante pour le maintenir en température. Le procédé est exécuté pendant que le moteur fonctionne et que des gaz d’échappement circulent à travers le dispositif de purification.
Les étapes S40, S42 et S44 sont similaires aux étapes S30, S32 et S34.
Les fils électriques sont alimentés avec une puissance électrique choisie suffisamment forte pour élever légèrement la température des fils résistifs 21, qui est donc légèrement supérieure à la température des gaz d’échappement.
A l’étape S46, la température théorique déterminée correspond à la température théorique que devrait avoir les fils résistifs en l’absence de circulation des gaz d’échappement, compte tenu de la puissance électrique alimentant les fils résistifs.
L’étape S46 est effectuée en utilisant des formules mathématiques, des courbes ou des tables stockées dans la mémoire du contrôleur 55.
A l’étape S48, le débit de gaz d’échappement est déterminé par calcul, en effectuant un bilan énergétique au niveau des fils résistifs. En effet, la différence entre la température théorique et la température préalablement déterminée s’explique essentiellement par l’énergie calorifique cédée aux gaz d’échappement par les fils résistifs, essentiellement par convection. La quantité d’énergie cédée est fonction à la fois du débit massique de gaz d’échappement et de la température des gaz d’échappement. L’étape S48 comporte ainsi une sous-étape S52 d’acquisition de la température des gaz d’échappement et une sous-étape S54 de détermination du débit de gaz d’échappement en fonction de la température des fils résistifs préalablement déterminée à l’étape S44, et de la température théorique des fils résistifs déterminée à l’étape S46. La sous-étape S54 est effectuée par calcul ou à l’aide de tables ou de courbes stockées dans la mémoire du contrôleur 55.
Comme indiqué plus haut, l’invention vise aussi l’un des procédés décrits cidessus et représentés sur les figures 8, 9, 10 et 11. Ces procédés sont prévus pour être mis en œuvre avec un dispositif de purification tel que décrit plus haut.

Claims (19)

  1. REVENDICATIONS
    1. -Dispositif de purification de gaz d’échappement d’un véhicule, le dispositif de purification (1) comprenant :
    - un organe (5) de purification des gaz d’échappement ayant une pluralité de canaux (15) longitudinaux de circulation des gaz d’échappement, chaque canal de circulation (15) ayant une section libre;
    - un chauffage (7), comprenant une pluralité de fils résistifs (21) électriquement conducteurs engagés longitudinalement chacun dans un ou plusieurs canaux de circulation (15) et une alimentation électrique (23) des fils résistifs (21), le ou les fils résistifs (21) engagés dans un même canal de circulation (15) occupant au total une section inférieure à 25% de la section libre dudit canal de circulation (15).
  2. 2. - Dispositif selon la revendication 1, dans lequel au moins 40% des canaux de circulation (15) sont parcourus par au moins un fil résistif (21).
  3. 3. - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque fil résistif (15) ne comporte pas de couche électriquement isolante.
  4. 4. - Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédente, dans lequel chaque fil résistif (21) présente une section inférieure à 0.25 mm2, chaque canal de circulation (15) présentant une section libre inférieure à 10 mm2.
  5. 5. - Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédente, dans lequel l’organe de purification (5) présente une face amont (17) par laquelle les gaz d’échappement pénètrent dans l’organe de purification (5) et une face aval (19) par laquelle les gaz d’échappement sortent de l’organe de purification (5), les canaux de circulation (15) s’étendant longitudinalement de la face amont (17) à la face aval (19), le ou chaque fil résistif (21) étant agencé en créneaux et comprenant une pluralité de tronçons longitudinaux (25) successifs raccordés les uns aux autres par des rebroussements (27), chaque tronçon longitudinal (25) s’étendant de la face amont (17) à la face aval (19).
  6. 6. - Dispositif selon la revendication 5, dans lequel deux tronçons (25) successifs d’un même fil résistif (21) sont engagés dans des canaux de circulation (15) différents.
  7. 7. - Dispositif selon la revendication 5 ou 6, dans lequel chaque canal de circulation (15) contient au plus un seul tronçon (15).
  8. 8. - Dispositif selon la revendication 5, dans lequel les tronçons (25) d’un même fil résistif (21) sont agencés deux par canal de circulation (15).
  9. 9. - Dispositif selon la revendication 8, dans lequel un élément de maintien (29) est passé dans le rebroussement (27) raccordant l’un à l’autre les tronçons (25) agencés dans un même canal de circulation (15).
  10. 10. - Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédente, dans lequel l’alimentation électrique (7) comprend au moins un premier distributeur (37) à un premier potentiel électrique (38) et au moins un second distributeur (39) à un second potentiel électrique, le ou chaque premier distributeur (37) et le ou chaque second distributeur (39) étant monté sur la face amont (17) ou sur la face aval (19), au moins certains des fils résistifs (21) étant chacun raccordé électriquement par une extrémité amont (41) au ou à un des premiers distributeurs (37) et par une extrémité aval (43) au ou à un des seconds distributeurs (39).
  11. 11. - Dispositif selon la revendication 10, dans lequel le ou chaque premier distributeur (37) est une barrette et le ou chaque second distributeur (39) est une barrette, la plus grande partie des barrettes s’étendant selon une même direction principale, les fils résistifs (21) raccordés auxdites barrettes étant agencés dans un plan perpendiculaire à la direction principale.
  12. 12. - Dispositif selon la revendication 10, dans lequel les premier et second distributeurs (37, 39) sont des grilles agencées parallèlement à la face amont (17) ou à la face aval (19).
  13. 13. - Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédente, dans lequel les extrémités des canaux (15) sont renforcées.
  14. 14. - Ligne d’échappement de véhicule équipée d’un dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  15. 15. - Procédé de pilotage d’un dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, le procédé comprenant les étapes suivantes :
    - acquérir l’intensité du courant électrique alimentant les fils résistifs (21) et la tension électrique aux bornes des fils résistifs (21);
    - déterminer la température des fils résistifs (21) en utilisant l’intensité électrique et la tension électrique acquises.
  16. 16. - Procédé de pilotage d’un dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, le procédé comprenant les étapes suivantes :
    - alimenter électriquement les fils résistifs (21);
    - acquérir l’intensité du courant électrique alimentant les fils résistifs (21) et la tension électrique aux bornes des fils résistifs (21), quand le dispositif est à une température déterminée connue;
    - évaluer la résistance électrique des fils résistifs (21) en utilisant l’intensité électrique et la tension électrique acquises ;
    - détecter un endommagement éventuel des fils résistifs (21) en utilisant la résistance électrique évaluée.
  17. 17, - Procédé de pilotage d’un dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, le procédé comprenant les étapes suivantes :
    - alimenter électriquement les fils résistifs (21);
    - acquérir l’intensité du courant électrique alimentant les fils résistifs (21) et la tension 5 électrique aux bornes des fils résistifs (21), dans des conditions où les fils résistifs (21) génèrent une quantité de chaleur négligeable;
    - déterminer la température des gaz d’échappement en utilisant l’intensité électrique et la tension électrique acquises.
  18. 18. - Procédé de pilotage d’un dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, 10 le procédé comprenant les étapes suivantes :
    - alimenter électriquement les fils résistifs (21);
    - acquérir l’intensité du courant électrique alimentant les fils résistifs (21) et la tension électrique aux bornes des fils résistifs (21);
    - déterminer la température des fils résistifs (21) en utilisant l’intensité électrique et la 15 tension électrique acquises ;
    - déterminer une température théorique des fils résistifs (21), qui serait atteinte en l’absence de circulation des gaz d’échappement;
    - déterminer le débit de gaz d’échappement en utilisant la température des fils résistifs (21) préalablement déterminée et la température théorique des fils résistifs (21)
  19. 20 préalablement déterminée.
    1/7
    -55- -57- -59-
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11208934B2 (en) 2019-02-25 2021-12-28 Cummins Emission Solutions Inc. Systems and methods for mixing exhaust gas and reductant
FR3094040B1 (fr) 2019-03-20 2021-03-19 Faurecia Systemes Dechappement Organe de chauffage pour un dispositif de purification de gaz d’échappement d’un véhicule
EP3772575B1 (fr) 2019-08-06 2022-03-16 HIDRIA d.o.o. Dispositif de purification de gaz d'échappement et son procédé de fabrication
FR3107728A1 (fr) * 2020-02-28 2021-09-03 Faurecia Systemes D'echappement Dispositif de purification de gaz d’échappement à chauffage optimisé
US20220082042A1 (en) * 2020-09-17 2022-03-17 Advanced Technology Emission Solutions Inc. Apparatus and method for gaseous emissions treatment with resistive heating

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3613744A1 (de) * 1986-04-23 1987-10-29 Steuler Industriewerke Gmbh Festkoerperkatalysatoren mit drahtfoermigen sonden
EP0286932A2 (fr) * 1987-04-11 1988-10-19 FEV Motorentechnik GmbH & Co. KG Dispositif de filtrage des particules de suie de l'échappement d'un moteur à combustion
DE4209213A1 (de) * 1992-03-21 1993-09-23 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Filteranordnung zum entfernen von russpartikeln aus abgasen einer verbrennungskraftmaschine
EP3151633A2 (fr) * 2015-09-29 2017-04-05 Advanced Technology Emission Solutions Inc. Appareil et procédé de traitement d'émissions gazeuses avec chauffage par induction dirigée

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4276066A (en) * 1980-02-25 1981-06-30 General Motors Corporation Monolith diesel exhaust filter with self-regeneration
US4373330A (en) * 1981-06-29 1983-02-15 General Motors Corporation Diesel engine dual path exhaust cleaner and burner system
US4512786A (en) * 1982-04-21 1985-04-23 Mazda Motor Corporation Exhaust gas purifying device
DE3830977A1 (de) * 1988-09-12 1990-03-15 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Filteranordnung zum entfernen von russpartikeln aus abgasen einer verbrennungskraftmaschine
CN2728599Y (zh) * 2004-10-14 2005-09-28 平原滤清器有限公司 一种陶瓷纤维缠绕滤芯
DE102008029526A1 (de) 2008-06-21 2009-01-22 Daimler Ag Abgasbehandlungseinrichtung und Verfahren zum Behandeln von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine
WO2010096916A1 (fr) * 2009-02-27 2010-09-02 Andre Boulet Structure de type contacteur fluidique à passages parallèles
DE102011088879A1 (de) * 2011-12-16 2013-06-20 Robert Bosch Gmbh Filtereinrichtung mit einer Heizung zum Erwärmen von Medium

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3613744A1 (de) * 1986-04-23 1987-10-29 Steuler Industriewerke Gmbh Festkoerperkatalysatoren mit drahtfoermigen sonden
EP0286932A2 (fr) * 1987-04-11 1988-10-19 FEV Motorentechnik GmbH & Co. KG Dispositif de filtrage des particules de suie de l'échappement d'un moteur à combustion
DE4209213A1 (de) * 1992-03-21 1993-09-23 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Filteranordnung zum entfernen von russpartikeln aus abgasen einer verbrennungskraftmaschine
EP3151633A2 (fr) * 2015-09-29 2017-04-05 Advanced Technology Emission Solutions Inc. Appareil et procédé de traitement d'émissions gazeuses avec chauffage par induction dirigée

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