WO2003093659A1 - Procede de nettoyage de la face amont d'un filtre a particules - Google Patents

Procede de nettoyage de la face amont d'un filtre a particules Download PDF

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WO2003093659A1
WO2003093659A1 PCT/FR2003/001291 FR0301291W WO03093659A1 WO 2003093659 A1 WO2003093659 A1 WO 2003093659A1 FR 0301291 W FR0301291 W FR 0301291W WO 03093659 A1 WO03093659 A1 WO 03093659A1
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particle filter
liquid
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PCT/FR2003/001291
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Benoît Poutot
Sylvain Pellissard
Jean-Philippe Zilliox
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Faurecia Systemes D'echappement
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Definitions

  • the present invention relates to a method for cleaning the upstream face of a particulate filter of an exhaust line of a heat engine, the filter being arranged in an envelope having an exhaust gas outlet, the method comprising a step of circulating a cleaning flow through the particle filter from its downstream face to its upstream face by considering the direction of flow of the exhaust gases in the filter.
  • Such a particulate filter is received inside a metal casing having an inlet for introducing the exhaust gases and an outlet for discharging the exhaust gases.
  • the particulate filter is formed from a filtration substrate such as silicon carbide or cordierite.
  • a filtration substrate such as silicon carbide or cordierite.
  • this substrate is delimited a succession of adjacent parallel channels, the channels being closed alternately at one or the other of their ends.
  • the gases thus circulate through the side walls separating two adjacent channels.
  • Particle filters are also known which are formed from a metallic, braided or sintered type substrate, as well as fiber-based substrates, for example fibers of the ceramic or cellulose type.
  • the particle filter When the engine is running, the particle filter retains soot particles on its upstream surface by considering the direction of flow of the exhaust gases in the exhaust line. The soot particles gradually accumulate on this upstream face, thus filling the filter.
  • metallic additives making it possible to lower the combustion temperature of the soot.
  • non-combustible residues accumulate on the upstream face of the particulate filter.
  • These non-combustible residues are mainly composed of oxides, sulfates, and phosphates of cerium, zinc, iron and calcium originating in particular from the oils and fuel used in the engine as well as the metallic additives present in this fuel.
  • a nozzle delivering a water jet of small section is introduced inside the envelope facing the downstream surface of the particle filter considering the direction d gas flow.
  • the nozzle is moved perpendicular to the downstream end surface of the particulate filter, along a rosette path in order to cover the entire surface of the filter.
  • the water jet applied to the downstream surface of the particle filter is implemented after the particle filter has been removed from the vehicle and regenerated. It is understood, by the implementation of the method, that the detachment of non-combustible residues accumulated on the upstream surface of the particulate filter is delicate and sometimes imperfect.
  • the object of the invention is to propose a method for cleaning a particulate filter which does not have the drawbacks mentioned above and which, in particular, allows rapid and efficient cleaning of the filter.
  • the subject of the invention is a method of cleaning the upstream face of a particulate filter of an exhaust line of a heat engine, characterized in that it comprises, before said step of putting in circulation of a cleaning flow through the particle filter, a step of immersion by immersion of the particle filter in a soaking solution, in the absence of ultrasonic vibrations.
  • it comprises one or more of the following characteristics:
  • the soaking step has a duration of between 1 and 6 hours;
  • the soaking solution consists of an aqueous medium;
  • the temperature of the soaking solution is less than 70 ° C, more particularly less than 50 ° C and preferably less than 25 ° C;
  • the pH of the soaking solution is between 4 and 8;
  • the soaking solution comprises at least one surfactant
  • a shutter is attached to a reduced part of the upstream face of the particle filter
  • the cleaning flow is a liquid flow whose flow is greater than 50 l / min;
  • the pressure of the liquid upstream of the downstream surface of the particulate filter is between 2 and 25 bars;
  • the liquid has a temperature between 20 ° C and 70 ° C;
  • the liquid is water;
  • Said cleaning flow is brought into contact with the downstream face of the filter under a pressure greater than ambient pressure, and the cleaning flow circulated through the particle filter consists of a mixture of liquid and gas;
  • the liquid consists essentially of water.
  • the gas consists essentially of air;
  • the ratio of the volume of liquid to the volume of gas in the mixture is between 1/5 and 1/10;
  • the mixture is created before circulation through the particle filter by injection of gas bubbles in a flow of liquid, the bubbles having a diameter between 0.1 mm and 0.6 mm;
  • the pressure of the mixture upstream of the downstream surface of the particle filter is between 1 bar and 24 bars, and preferably between 2 bars and 10 bars; -
  • the mixture has a temperature between 10 ° C and 30 ° C;
  • the cleaning flow circulated through the particle filter has a flow rate greater than 100 l / min:
  • the cleaning flow circulated through the particle filter at a flow rate between 200 l / min and 600 l / min;
  • the dry gas flow has a flow rate greater than 3,000 l / min and a static pressure greater than 2 bars.
  • the gas flow is distributed over most of the downstream surface of the particle filter
  • the invention includes an additional step of reprocessing the effluents, recovered after cleaning of the upstream face, by separation of the toxic compounds which are present there, the step of reprocessing comprising one or more of the following operations: precipitation of the toxic compounds by variation of the pH, separation of the toxic compounds by liquid / solid separation and neutralization of the pH of the effluents before discharge.
  • the invention also relates to a device suitable for implementing the cleaning method of the invention.
  • the device comprises one or more of the following characteristics: - the device includes in particular:
  • It also includes means for reprocessing effluents, recovered after cleaning the upstream face, by separation of the toxic compounds which are present there, said reprocessing means being able to carry out one or more of the following operations: precipitation of the compounds toxic by variation of pH, separation of toxic compounds by liquid / solid separation and neutralization of the pH of effluents before discharge.
  • FIG. 1 is a schematic view of a soot regeneration equipment on the upstream face of a particulate filter shown in section;
  • FIG. 2 is a schematic view of an initial soaking equipment of a particulate filter
  • FIG. 3 is a schematic view of an installation for cleaning the upstream face of a particulate filter shown in section during a first cleaning phase
  • Figure 4 is a view identical to that of Figure 3 during a second cleaning phase
  • FIG. 5 is a schematic view of an alternative embodiment of a cleaning installation of the upstream face of a particulate filter shown in section during a first cleaning phase;
  • Figure 6 is a view identical to that of Figure 5 during a second cleaning phase.
  • a particulate filter 10 of a motor vehicle disposed inside a metal casing 12.
  • the filter 10 and its casing 12 have been previously removed from the exhaust line in which they are normally installed.
  • the particulate filter 10 consists of a porous substrate in which adjacent parallel channels are delimited alternately closed on one side and the other.
  • the length of the particulate filter 10 is for example 254 mm and its diameter of 144 mm. Its volume is 4.1 I for a mass of 3,300 g.
  • the particulate filter 10 has an upstream face 14 by considering the normal direction of flow of the gases in the exhaust line.
  • the upstream face 14 designates the upstream end surface of the filter and the surface of the channels opening onto this surface or more generally any surface of the filter capable of retaining soot or ash.
  • the upstream face 14 of the particle filter is accessible through an open end 16 of the casing 12. This open end 16 has a section substantially identical to that of the particle filter 14.
  • the upstream face 14 of the particulate filter is loaded with non-combustible residues, the filter of which must be removed during the cleaning operation.
  • unburnt soot during an earlier regeneration phase may also be present on the upstream face of the filter.
  • the mass of ash that is to say non-combustible residues on the upstream face of the filter, before cleaning, is at least 100 g for a filter having traveled at least 50,000 km.
  • the filter 10 has a downstream face 18 opposite the upstream face 14, considering the normal direction of flow of the exhaust gases in the exhaust line.
  • the casing 12 comprises, opposite the downstream face 18 of the particle filter, a converging section 19 from the downstream face 18 of the particle filter to an outlet 20 normally used for discharging the exhaust gases from the particle filter.
  • the outlet 20 has a section corresponding substantially to that of the pipes constituting the exhaust line.
  • This comprises a heat-insulating tube 21 comprising at one end an air intake inlet fitted with a fan 22.
  • a burner 23 is arranged along the tube 21 in order to create a flame inside this to heat the injected air.
  • an opening 24 is adapted to allow connection of the casing 12 of the particle filter from its open end 16.
  • the upstream face 14 of the particle filter is exposed facing the inside of the tube 21.
  • the air taken outside by the fan 22 is introduced inside the tube and is caused to circulate through the particle filter after have been heated in contact with the flame produced by the burner 23.
  • a flow of hot air is established through the filter from its upstream face 14 to its downstream face 18.
  • This flow of hot air is evacuated by the outlet 20 of the filter.
  • the fan 22 is suitable for an air flow of the order of 250 kg / h with a pressure between 1 and 2 bars.
  • the burner 23 is dimensioned so that the temperature of the gases on the upstream face of the particle filter is at most 850 ° C, more particularly at most 750 ° C and preferably at most 600 ° C.
  • the flow of hot air through the particulate filter is maintained for a period of between 2 and 20 minutes, preferably 5 to 10 minutes.
  • the circulation of hot air through the filter increases the temperature of the soot present on the upstream face, causing it to burn.
  • the envelope 12 containing the particle filter 10 is removed from the tube 21.
  • the envelope 12 and the particle filter 10 are then immersed in a tank 25 filled with a soaking solution 26.
  • the tank 25 is devoid of means for producing ultrasound in the soaking solution 26.
  • the particulate filter 10 is kept submerged.
  • This phase has a duration advantageously between one and six hours and, preferably substantially equal to three hours.
  • the solution 26 is kept without movement and the particle filter is not moved in the tank.
  • the soaking solution 26 consists for example exclusively of water.
  • the temperature of this solution is for example room temperature.
  • the temperature of the solution is less than 70 ° C. It is more particularly at most 50 ° C. and preferably at most 25 ° C.
  • Adjuvants are advantageously added to the aqueous solution 26 in order to bring the pH of the solution to a range between (4) and (8).
  • the solution comprises surfactants such as polyphosphates and / or crown ethers.
  • the particulate filter 10 is freed from the non-combustible residues deposited on its upstream face in the installation 27 illustrated in FIG. 3.
  • the installation, intended for cleaning the particle filter 10 comprises means 28 for supplying cleaning fluid.
  • These include a tank 29 consisting for example of a tank containing water.
  • Means 29A for heating water of any suitable type are installed in the tank 29.
  • the outlet of the tank 29 is connected to a pump 30 advantageously consisting of a piston pump.
  • the outlet of the pump is connected to a sleeve 32 adapted to convey the flow of cleaning liquid from the reservoir 29 to the outlet 20 of the particle filter.
  • the sleeve 32 has, at its end, a connector 34 allowing the direct and sealed connection of the sleeve to the outlet 20 of the particle filter.
  • the sleeve 32 and its connector 34 have a section substantially identical to that of the outlet 20.
  • a stop valve 36 is provided at the outlet of the pump 30.
  • Air inlet means 38 under pressure are also connected to the sleeve 32, downstream of the valve 36.
  • These means 38 comprise an air compressor 40 whose outlet is connected to an air tank 42 at variable pressure, this pressure being between 2 and 6 bars.
  • a pressure regulator 44 is interposed between the outlet of the compressor and the inlet of the tank 42.
  • the outlet of the tank 42 is connected to the sleeve 32 through a stop valve 46.
  • valves 36 and 46 are connected to control means in order to alternately connect the sleeve 32 to the water supply means 28 or to the air supply means 38.
  • the outlet 20 of the filter is connected to the sleeve 32, as illustrated in FIG. 3.
  • a flow of cleaning liquid, and advantageously d water is then circulated through the particle filter 10 from its downstream surface 18 to its upstream surface 14.
  • the flow of liquid is circulated through the filter with a flow rate greater than 50 liters / minute, the pump 30 being adapted for such a de- bit.
  • this flow rate is between 200 liters / minute and
  • 600 liters / minute It is preferably substantially equal to 300 liters / minute.
  • the liquid flow is distributed over most of the downstream surface 18 of the particle filter, the volume between the downstream face 18 and the outlet 20 of the filter being completely filled with liquid.
  • the pressure of the liquid, upstream of the downstream surface 18 of the particle filter, is advantageously between 2 and 25 bars.
  • the pump 30 is adapted to impose such a pressure.
  • the liquid used for sweeping the particle filter is water, this water being advantageously heated to a temperature between 20 ° C and 70 ° C.
  • the water comes from the tank 29 equipped with the heating means 29A.
  • the water can come from a running water supply network and in particular from a mixer ensuring a mixture of hot and cold water from two separate water supply networks at temperatures different.
  • a first step of circulating the cleaning liquid is carried out while the upstream face 14 of the particle filter is left free. This first step lasts for example 20 seconds. During this stage, the flow of liquid is permanently maintained with a flow rate and a pressure as indicated above.
  • the circulation of the flow of cleaning liquid is interrupted by means of the valve 36 illustrated in FIG. 3.
  • the valve 46 is then opened.
  • an air flow is established through the particle filter 10 from its downstream surface 18 to its upstream surface 14.
  • This second step lasts for example 5 seconds and ensures water evacuation retained in this filter.
  • the pressurized air inlet means 38 are adapted to provide an air flow having a flow rate between 50 liters / second and 300 liters / second and preferably substantially equal to 150 liters / second.
  • the pressure upstream of the downstream surface 18 of the particle filter is between 2 and 10 bars.
  • a succession of stages for sweeping the water and air filter is then implemented.
  • a step of sweeping with water and a step of sweeping with air form a cleaning cycle.
  • a cycle of the cleaning process according to the invention advantageously lasts from 30 seconds to 50 seconds and preferably 40 seconds.
  • a cleaning cycle is repeated between 1 and 10 times and preferably about 5 times.
  • an additional cleaning step as illustrated in FIG. 4 is implemented. During this step, the liquid or gas flows are maintained under the same conditions as above.
  • a shutter 50 consisting for example of a flat disc, is fitted against part of the upstream surface 14 of the particle filter. This shutter 50 is carried for example by a crosspiece 52 allowing the flow of flows on either side of the shutter.
  • the shutter 50 is placed only in the extension of the outlet 20 through which the cleaning flows are introduced.
  • the shutter is advantageously attached to the central part of the upstream surface 14 of the particle filter.
  • This additional step lasts for example 20 seconds.
  • the particle filter is reassembled on the vehicle.
  • the circulation of water and possibly air with a high flow rate and pressure through the particulate filter causes a detachment and an evacuation of non-combustible residues deposited on the upstream surface 14 of the particulate filter.
  • this stall takes place primarily as an extension of the outlet 20 through which the cleaning liquid is introduced.
  • the presence of the shutter 50 causes a priority flow of the liquid at the periphery of the central region of the filter aligned with the outlet 20.
  • the regions of the upstream surface 14 of the shutter 50 not covered particulate filter priority is then given to non-combustible residues, most of the liquid flow passing through these regions of the upstream surface.
  • This additional step is preferably implemented. However, it can be deleted. It can be seen that, during these various stages, after the filter has been initially soaked, the high flow rate of liquid established through the particulate filter associated with a high pressure thereof ensures takeoff and satisfactory removal of the residues. In addition, the temperature above the ambient temperature of the liquid promotes this separation.
  • a variant of a cleaning installation for a particulate filter is illustrated in Figures 5 and 6.
  • the reservoir 29 ensuring the supply of cleaning liquid consists for example of a tank containing water.
  • the pump 30 advantageously consists of a volumetric pump.
  • the pump outlet is connected to a pipe in which a liquid / gas mixer 60 is integrated.
  • the pump provides a pressure between 0 and 24 bars at the inlet of mixer 60.
  • the mixer 60 has fins adapted to distribute gas bubbles homogeneously in the liquid flow.
  • a nozzle Upstream of the fins of the mixer 60 there is a nozzle for supplying compressed air with a variable pressure from 0 to 6 bars and rather equal to 2 bars.
  • a first air supply means 62 such as a pressurized air distribution network is connected to the supply nozzle.
  • the network is fitted with a pressure regulator 64 and a pilot-operated valve 66.
  • the action of the mixer 60 consists in integrating the air injected into the water by creating "micro-bubbles".
  • the diameter of these bubbles is of the order of
  • the outlet of the mixer is connected to the sleeve 34 adapted to convey the cleaning mixture from the mixer 60 to the outlet 20 of the particle filter.
  • valves 66 and 36 are connected to a control unit adapted so that the valves are permanently in the same state.
  • the valve 46 is also connected to the control unit. The latter ensures that the valve 46, on the one hand, and the valves 66, 36, on the other hand, are in different states.
  • the outlet 20 of the filter is connected to the sleeve 34, as illustrated in FIG. 5.
  • a flow of a cleaning mixture is then circulated through the particle filter 10 from its downstream surface 18 to its upstream surface 14.
  • the valve 46 is closed while the valves 66 and 36 are open.
  • the mixture is circulated through the filter with a flow rate of the mixture greater than 100 liters / minute, the pump 30 and the first air supply means 32 are suitable for such a flow rate.
  • this flow rate is between 200 liters / minute and 600 liters / minute. It is preferably substantially equal to 300 liters / minute.
  • the mixture is distributed over most of the downstream surface 18 of the particle filter, the volume between the downstream face 18 and the outlet 20 of the filter being completely filled with the mixture.
  • the pressure of the mixture, upstream of the downstream surface 18 of the particle filter is advantageously between 1 bar and 24 bar. This is preferably substantially between 2 bars and 10 bars.
  • the pump 30 and the first air supply means 32 are adapted to impose such a pressure.
  • the proportion of gas in the liquid by volume is between 1/5 and 1/10.
  • the liquid used in the mixture for sweeping the particulate filter is water, this water being maintained at a temperature between- be 10 ° C and 30 ° C. Preferably, this temperature is substantially equal to 20 ° C.
  • a first step of circulating the cleaning mixture is carried out while the upstream face 14 of the particle filter is left free. This first step lasts for example 10 seconds. During this stage, the mixture flow is permanently maintained with a flow rate and a pressure as indicated above.
  • the mixture consisting of water charged with air passes through the porous channels of the filter structure of the particulate filter.
  • the mixture undergoes, during the passage through the porous structure, a pressure drop leading to a reduction in its pressure.
  • the air bubbles contained in the mixture then undergo a progressive expansion which causes an increase in their volume. Indeed, for each bubble, the product of the pressure by the volume being constant by nature, the volume increases when the pressure drops.
  • the pressure of the mixture is substantially equal to atmospheric pressure.
  • a cycle of the cleaning process according to the invention advantageously lasts from 5 seconds to 15 seconds and preferably 10 seconds.
  • an additional cleaning step as illustrated in FIG. 6 is implemented. During this step, the mixture flow is maintained under the same conditions as previously with, however, a shutter 50 attached against a central part of the upstream surface 14 of the particle filter. This additional step lasts for example 10 seconds.
  • the circulation of the flow of cleaning liquid is interrupted by means of the valves 66 and 36.
  • the valve 46 is open. From the air supply means 38, a flow dry air is established through the particulate filter 10 from its downstream surface 18 to its upstream surface 14 as in the previous embodiment.
  • the blowing means 38 are adapted to provide an air flow having a flow rate between 50 liters / second and 300 liters / second and preferably substantially equal to 150 liters / second.
  • the pressure upstream of the downstream surface 18 of the particle filter is between 0 and 10 bars, and is advantageously equal to substantially 2 bars.
  • the particle filter is dried, for example by circulating a flow of hot air there, then reassembled on the vehicle.
  • the circulation of water added with air with a high flow rate and pressure through the particulate filter causes a detachment and an evacuation of non-combustible residues deposited on the upstream face 14 of the particulate filter.
  • this stall takes place primarily as an extension of the outlet 20 through which the cleaning liquid is introduced.
  • the presence of the shutter 50 causes a priority flow of the mixture at the periphery of the central region of the filter aligned with the outlet 20.
  • the regions of the upstream surface 14 of the particulate filter not covered by the shutter 50 are therefore firstly freed of non-combustible residues, most of the liquid flow passing through these regions of the upstream surface.
  • This additional step is preferably implemented. However, it can be deleted.
  • the high flow rate of the mixture established through the particulate filter associated with a high pressure thereof ensures takeoff and satisfactory removal of the residues.
  • the alternation of the cycles of water loaded with air and with air alone favors the separation. It is noted that the initial soaking phase of the particulate filter allows, during the circulation of the cleaning flow, easier removal of the residues carried by the downstream face of the particulate filter.
  • the effluents recovered after cleaning the upstream face 14 are first of all subjected to a first liquid / solid separation (filtration, decantation, centrifugation). This operation makes it possible to concentrate the toxic compounds present in the effluents from 1 to 2 g / l up to 20 g / l.
  • a clear aqueous cleaning solution is recovered on the one hand and substantially free of toxic compound which can be reused for cleaning the particle filter 10 and on the other hand a settling suspension, concentrated in toxic compounds.
  • the pH is increased (for example to a value of 10 by adding quicklime CaO).
  • the precipitate obtained which contains the toxic compounds can then be eliminated during a second liquid / solid separation.
  • This recovered solid can be sent to landfill.
  • the remaining liquid is either treated before discharge to the sewer (the pH is then adjusted to a value between 7 and 9) or recycled, for example by reintroduction at the level of the first liquid / solid separation.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de nettoyage de la face amont (14) d'un filtre à particules (10) d'une ligne d'échappement d'un moteur thermique. Le procédé comporte une étape de mise en circulation d'un flux de nettoyage au travers du filtre à particules (10) de sa face aval (18) vers sa face amont (14) en considérant le sens d'écoulement des gaz d'échappement dans le filtre. Il comporte, avant ladite étape de mise en circulation d'un flux de nettoyage au travers du filtre à particules (10), une étape de trempage par immersion du filtre à particules (10) dans une solution de trempage (26), en l'absence de vibrations ultrasonores.

Description

Procédé de nettoyage de la face amont d'un filtre à particules
La présente invention concerne un procédé de nettoyage de la face amont d'un filtre à particules d'une ligne d'échappement d'un moteur thermique le filtre étant disposé dans une enveloppe présentant une sortie des gaz d'échappement, le procédé comportant une étape de mise en circulation d'un flux de nettoyage au travers du filtre à particules de sa face aval vers sa face amont en considérant le sens d'écoulement des gaz d'échappement dans le filtre.
De nos jours, il est connu dans les véhicules automobiles à moteur thermique, et notamment dans les véhicules à moteur Diesel, de prévoir un filtre à particules dans la ligne d'échappement.
Un tel filtre à particules est reçu à l'intérieur d'une enveloppe métallique présentant une entrée d'introduction des gaz d'échappement et une sortie d'évacuation des gaz d'échappement.
Le filtre à particules est formé d'un substrat de filtration tel que du carbure de silicium ou de la cordiérite. Dans ce substrat est délimitée une succession de canaux parallèles adjacents, les canaux étant obturés alternativement à l'une ou l'autre des leurs extrémités. Les gaz circulent ainsi au travers des parois latérales séparant deux canaux adjacents. On connaît également des filtres à particules formés de substrat de type métallique, tressé ou fritte, ainsi que des substrats à base fibres par exemple des fibres de type céramique ou cellulose.
Lors du fonctionnement du moteur, le filtre à particules retient des particules de suies sur sa surface amont en considérant le sens d'écoulement des gaz d'échappement dans la ligne d'échappement. Les particules de suies s'accumulent progressivement sur cette face amont, provoquant ainsi un remplissage du filtre. Afin d'éliminer les suies et de garantir un fonctionnement optimal du moteur, il est connu de régénérer le filtre, ceci à intervalles réguliers. A cet effet, on provoque une combustion des suies déposées sur la face amont du filtre à particules. Afin de favoriser la combustion des suies sur le filtre à particules, il est connu d'ajouter, dans le combustible alimentant le moteur, des additifs métalliques permettant d'abaisser la température de combustion des suies. A l'issue de régénérations successives du filtre à particules, des résidus non combustibles s'accumulent sur la face amont du filtre à particules. Ces résidus non combustibles sont composés majoritairement d'oxydes, de sulfates, et de phosphates de cérium, de zinc, de fer et de calcium prove- nant notamment des huiles et carburant utilisés dans le moteur ainsi que des additifs métalliques présents dans ce carburant.
Afin de conserver les performances du moteur et de restaurer la capacité de filtration du filtre à particules, il est nécessaire de procéder à un nettoyage mécanique périodique du filtre à particules. A cet effet, il est connu de démonter le filtre à particules et son enveloppe de la ligne d'échappement et de procéder au nettoyage du filtre.
Suivant un procédé connu, une buse délivrant un jet d'eau de faible section, celle-ci étant de quelques millimètres, est introduite à l'intérieur de l'enveloppe en regard de la surface aval du filtre à particules en considérant le sens d'écoulement des gaz. Sous la commande de moyens de déplacement automatiques, la buse est déplacée perpendiculairement à la surface d'extrémité aval du filtre à particules, suivant une trajectoire en rosace afin de couvrir toute la surface du filtre.
Le jet d'eau appliqué sur la surface aval du filtre à particules est mis en œuvre après que le filtre à particules a été démonté du véhicule et régénéré. On conçoit, par la mise en œuvre du procédé, que le décollement des résidus non combustibles accumulés sur la surface amont du filtre à particules est délicat et parfois imparfait.
L'invention a pour but de proposer un procédé de nettoyage d'un filtre à particules ne présentant pas les inconvénients mentionnés ci-dessus et qui, en particulier, permet un nettoyage rapide et efficace du filtre.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de nettoyage de la face amont d'un filtre à particules d'une ligne d'échappement d'un moteur thermique, caractérisé en ce qu'il comporte, avant ladite étape de mise en circula- tion d'un flux de nettoyage au travers du filtre à particules, une étape de trempage par immersion du filtre à particules dans une solution de trempage, en l'absence de vibrations ultrasonores. Suivant des modes particuliers de mise en œuvre du procédé, celui-ci comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- l'étape de trempage a une durée comprise entre 1 et 6 heures ;
- la solution de trempage est constituée d'un milieu aqueux ; - la température de la solution de trempage est inférieure à 70°C, plus particulièrement inférieure à 50°C et de préférence inférieure à 25°C ;
- le pH de la solution de trempage est compris entre 4 et 8 ;
- la solution de trempage comporte au moins un agent tensio-actif ;
- le flux de nettoyage mis en circulation au travers du filtre à particules est réparti sur l'essentiel de la surface aval du filtre à particules ;
- pendant une partie de ladite étape de mise en circulation du flux de nettoyage au travers du filtre à particules, un obturateur est rapporté sur une partie réduite de la face amont du filtre à particules ;
- le flux de nettoyage est un flux de liquide dont le débit est supérieur à 50 l/min ;
- la pression du liquide en amont de la surface aval du filtre à particules est comprise entre 2 et 25 bars ;
- le liquide a une température comprise entre 20°C et 70°C ;
- le liquide est de l'eau ; - ledit flux de nettoyage est mis en contact de la face aval du filtre sous une pression supérieure à la pression ambiante, et le flux de nettoyage mis en circulation au travers du filtre à particules est constitué d'un mélange de liquide et de gaz ;
- le liquide est constitué essentiellement d'eau. - le gaz est constitué essentiellement d'air ;
- le rapport du volume de liquide au volume de gaz dans le mélange est compris entre 1/5 et 1/10 ;
- le mélange est créé avant mise en circulation au travers du filtre à particules par injection de bulles de gaz dans un flux de liquide, les bulles ayant un diamètre compris entre 0,1 mm et 0,6 mm ;
- la pression du mélange en amont de la surface aval du filtre à particules est comprise entre 1 bar et 24 bars, et de préférence entre 2 bars et 10 bars ; - le mélange a une température comprise entre 10°C et 30°C ;
- le flux de nettoyage mis en circulation au travers du filtre à particules a un débit supérieur à 100 l/min :
- le flux de nettoyage mis en circulation au travers du filtre à particules a un débit compris entre 200 l/min et 600 l/min ;
- il comporte, après ladite étape de mise en circulation du flux de nettoyage au travers du filtre à particules, une étape de mise en circulation d'un flux gazeux sec au travers du filtre à particules, de sa surface aval vers sa surface amont ; - lors de l'étape de mise en circulation d'un flux gazeux sec au travers du filtre à particules, le flux gazeux sec a un débit supérieur à 3 000 l/min et une pression statique supérieure à 2 bars.
- lors de l'étape de mise en circulation d'un flux gazeux sec au travers du filtre à particules, le flux gazeux est réparti sur l'essentiel de la surface aval du filtre à particules ;
- il comporte une succession d'alternances d'étapes de mise en circulation d'un flux de nettoyage au travers du filtre à particules et d'étapes de mise en circulation d'un flux gazeux sec au travers du filtre à particules, de sa surface aval vers sa surface amont ; - on introduit le flux de nettoyage dans ladite enveloppe par une manche connectée à la sortie des gaz d'échappement de l'enveloppe, et la section de la manche est sensiblement égale à la section de la sortie des gaz d'échappement de l'enveloppe ; et
- il comporte une étape supplémentaire de retraitement des effluents, récupérés après nettoyage de la face amont, par séparation des composés toxiques qui y sont présents, l'étape de retraitement comportant l'une ou plusieurs des opérations suivantes : précipitation des composés toxiques par variation du pH, séparation des composés toxiques par séparation liquide / solide et neutralisation du pH des effluents avant rejet. L'invention a également pour objet un dispositif apte à la mise en œuvre du procédé de nettoyage de l'invention.
Suivant des modes particuliers de réalisation, le dispositif comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le dispositif comprend notamment :
. des moyens de trempage du filtre à particules dans une solution de trempage en l'absence de vibrations ultrasonores ;
. des moyens de mise en circulation d'un flux de nettoyage au travers du filtre à particules de sa face aval vers sa face amont en considérant le sens d'écoulement des gaz d'échappement dans le filtre ; et
- il comporte en outre des moyens de retraitement des effluents, récupérés après nettoyage de la face amont, par séparation des composés toxiques qui y sont présents, lesdits moyens de retraitement étant aptes à effectuer l'une ou plusieurs des opérations suivantes : précipitation des composés toxiques par variation du pH, séparation des composés toxiques par séparation liquide / solide et neutralisation du pH des effluents avant rejet.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'un équipement de régénération des suies sur la face amont d'un filtre à particules représenté en coupe ;
- la figure 2 est une vue schématique d'un équipement de trempage initial d'un filtre à particules ;
- la figure 3 est une vue schématique d'une installation de nettoyage de la face amont d'un filtre à particules représenté en coupe lors d'une première phase de nettoyage ;
- la figure 4 est une vue identique à celle de la figure 3 lors d'une deuxième phase de nettoyage ;
- la figure 5 est une vue schématique d'une variante de réalisation d'une installation de nettoyage de la face amont d'un filtre à particules représenté en coupe lors d'une première phase de nettoyage ; et
- la figure 6 est une vue identique à celle de la figure 5 lors d'une deuxième phase de nettoyage.
Sur les figures est représenté un filtre à particules 10 de véhicule automobile disposé à l'intérieur d'une enveloppe métallique 12. Le filtre 10 et son enveloppe 12 ont été préalablement démontés de la ligne d'échappement dans laquelle ils sont normalement installés.
Le filtre à particules 10 est constitué d'un substrat poreux dans lequel sont délimités des canaux parallèles adjacents obturés alternativement d'un côté et de l'autre.
La longueur du filtre à particules 10 est par exemple de 254 mm et son diamètre de 144 mm. Son volume est de 4,1 I pour une masse de 3 300 g.
Avec un tel filtre, lorsque celui-ci est propre, la contre-pression mesu- rée pour une vitesse du flux égale à 12,7 m/s est de 10 kPa.
Les valeurs numériques données dans la suite de la description correspondent à un tel filtre.
Elles sont applicables pour des filtres ayant des caractéristiques adaptées pour traiter un débit de gaz d'échappement de 25 à 700 kg/heure. Le filtre à particules 10 présente une face amont 14 en considérant le sens d'écoulement normal des gaz dans la ligne d'échappement. La face amont 14 désigne la surface d'extrémité amont du filtre et la surface des canaux débouchant sur cette surface ou plus généralement toute surface du filtre susceptible de retenir des suies ou des cendres. La face amont 14 du filtre à particules est accessible au travers d'une extrémité ouverte 16 de l'enveloppe 12. Cette extrémité ouverte 16 présente une section sensiblement identique à celle du filtre à particules 14. Lorsque le filtre à particules est monté sur une ligne d'échappement, l'enveloppe 12 est prolongée en amont de son extrémité 16 par l'enveloppe d'un organe de purification cata- lytique.
Après une utilisation prolongée du véhicule, la face amont 14 du filtre à particules est chargée de résidus non combustibles, dont le filtre doit être débarrassé lors de l'opération de nettoyage. En outre, des suies non brûlées lors d'une phase antérieure de régénération peuvent également être présen- tes sur la face amont du filtre.
La masse de cendres, c'est-à-dire de résidus non combustibles sur la face amont du filtre, avant nettoyage, est d'au moins 100 g pour un filtre ayant parcouru au moins 50 000 km. Le filtre 10 présente une face aval 18 opposée à la face amont 14, en considérant le sens d'écoulement normal des gaz d'échappement dans la ligne d'échappement.
L'enveloppe 12 comporte, en regard de la face aval 18 du filtre à par- ticules, un tronçon convergent 19 depuis la face aval 18 du filtre à particules jusqu'à une sortie 20 servant normalement à l'évacuation des gaz d'échappement issu du filtre à particules.
La sortie 20 a une section correspondant sensiblement à celle des conduites constituant la ligne d'échappement. Avant de procéder au nettoyage proprement dit du filtre, consistant en l'évacuation des résidus non combustibles, les suies non brûlées lors d'une phase antérieure de régénération doivent être éliminées de la surface amont 14 du filtre après que celui a été démonté.
A cet effet, l'équipement de régénération illustré sur la figure 1 est utilisé.
Celui-ci comporte un tube calorifuge 21 comportant à un bout une entrée d'admission d'air équipée d'un ventilateur 22. En outre, un brûleur 23 est disposé le long du tube 21 afin de créer une flamme à l'intérieur de celui- ci pour chauffer l'air injecté. A l'autre bout du tube 21 se trouve une ouverture 24. Cette ouverture est adaptée pour permettre une connexion de l'enveloppe 12 du filtre à particules depuis son extrémité ouverte 16. Ainsi, la face amont 14 du filtre à particules se trouve exposée en regard de l'intérieur du tube 21.
Pour la régénération des suies sur la face amont 14 du filtre à particu- les, l'air prélevé à l'extérieur par le ventilateur 22 est introduit à l'intérieur du tube et se trouve amené à circuler au travers du filtre à particules après avoir été chauffé au contact de la flamme produite par le brûleur 23. Ainsi, un flux d'air chaud est établi à travers le filtre de sa face amont 14 vers sa face aval 18. Ce flux d'air chaud est évacué par la sortie 20 du filtre. Le ventilateur 22 est adapté pour un débit d'air de l'ordre de 250 kg/h avec une pression comprise entre 1 et 2 bars. Le brûleur 23 est dimensionné pour que la température des gaz sur la face amont du filtre à particules soit d'au plus 850°C, plus particulièrement d'au plus 750°C et de préférence d'au plus 600°C.
Le flux d'air chaud au travers du filtre à particules est entretenu pendant une durée comprise entre 2 et 20 minutes, de préférence 5 à 10 minu- tes.
La circulation d'air chaud au travers du filtre augmente la température des suies présentes sur la face amont, provoquant une combustion de celles-ci.
Après combustion complète des suies, l'enveloppe 12 contenant le filtre à particules 10 est démontée du tube 21.
L'enveloppe 12 et le filtre à particules 10 sont ensuite immergés dans un bac 25 rempli d'une solution de trempage 26. Le bac 25 est dépourvu de moyen de production d'ultrasons dans la solution de trempage 26.
Pendant toute la phase de trempage, le filtre à particules 10 est main- tenu immergé. Cette phase a une durée avantageusement comprise entre une et six heures et, de préférence sensiblement égale à trois heures.
Lors de la phase de trempage, la solution 26 est maintenue sans mouvement et le filtre à particules n'est pas déplacé dans la cuve.
La solution de trempage 26 est constituée par exemple exclusivement d'eau.
La température de cette solution est par exemple la température ambiante. Toutefois, avantageusement, la température de la solution est inférieure à 70°C. Elle est plus particulièrement d'au plus 50°C et de préférence d'au plus 25°C. Des adjuvants sont avantageusement ajoutés dans la solution aqueuse 26 afin de porter le pH de la solution dans une plage comprise entre (4) et (8).
De préférence, la solution comporte des agents tensio-actifs tels que des polyphosphates et/ou des éthers couronnes. Après trempage, le filtre à particules 10 est débarrassé des résidus non combustibles déposés sur sa face amont dans l'installation 27 illustrée sur la figure 3. L'installation, destinée au nettoyage du filtre à particules 10, comporte des moyens d'alimentation 28 en fluide de nettoyage. Ceux-ci comprennent un réservoir 29 constitué par exemple d'une citerne contenant de l'eau. Des moyens 29A de chauffage de l'eau de tout type adapté sont installés dans la citerne 29. La sortie de la citerne 29 est reliée à une pompe 30 constituée avantageusement d'une pompe à pistons. La sortie de la pompe est reliée à une manche 32 adaptée pour acheminer le flux de liquide de nettoyage issu du réservoir 29 jusqu'à la sortie 20 du filtre à particules. La manche 32 comporte, à son extrémité, un raccord 34 permettant la connexion directe et étanche de la manche à la sortie 20 du filtre à particules.
La manche 32 et son raccord 34 ont une section sensiblement identique à celle de la sortie 20.
En outre, une vanne d'arrêt 36 est prévue en sortie de la pompe 30.
Des moyens d'arrivée d'air 38 sous pression sont en outre connectés à la manche 32, en aval de la vanne 36.
Ces moyens 38 comportent un compresseur d'air 40 dont la sortie est reliée à une citerne d'air 42 à pression variable, cette pression étant comprise entre 2 et 6 bars.
Un régulateur de pression 44 est interposé entre la sortie du com- presseur et l'entrée de la citerne 42.
La sortie de la citerne 42 est reliée à la manche 32 au travers d'une vanne d'arrêt 46.
Les vannes 36 et 46 sont reliées à des moyens de commande afin de connecter alternativement la manche 32 au moyen d'alimentation en eau 28 ou au moyen d'alimentation en air 38.
A l'issue des phases de régénération et de trempage effectuées sur les équipements des figures 1 et 2, la sortie 20 du filtre est reliée à la manche 32, comme illustré sur la figure 3. Un flux de liquide de nettoyage, et avantageusement d'eau, est alors mis en circulation au travers du filtre à particules 10 de sa surface aval 18 vers sa surface amont 14.
Le flux de liquide est mis en circulation au travers du filtre avec un débit supérieur à 50 litres/minute, la pompe 30 étant adaptée pour un tel dé- bit. Avantageusement, ce débit est compris entre 200 litres/minute et
600 litres/minutes. Il est de préférence sensiblement égal à 300 litres/minute.
Le flux de liquide est réparti sur l'essentiel de la surface aval 18 du filtre à particules, le volume compris entre la face aval 18 et la sortie 20 du filtre étant intégralement rempli de liquide.
Lors de la mise en circulation du flux de liquide, la pression du liquide, en amont de la surface aval 18 du filtre à particules, est comprise avantageusement entre 2 et 25 bars. La pompe 30 est adaptée pour imposer une telle pression. Le liquide utilisé pour le balayage du filtre à particules est de l'eau, cette eau étant chauffée avantageusement à une température comprise entre 20°C et 70°C.
Dans le mode de réalisation illustré, l'eau est issue du réservoir 29 équipé des moyens de chauffage 29A. Toutefois, l'eau peut être issue d'un réseau d'alimentation en eau courante et en particulier d'un mélangeur assurant un mélange d'eau chaude et d'eau froide issues de deux réseaux d'alimentation distincts en eau à des températures différentes.
Une première étape de mise en circulation du liquide de nettoyage est effectuée alors que la face amont 14 du filtre à particules est laissée libre. Cette première étape dure par exemple 20 secondes. Au cours de cette étape, le flux de liquide est maintenu en permanence avec un débit et une pression tels qu'indiqués ci-dessus.
Avantageusement, au cours de cette étape, la circulation du flux de liquide de nettoyage est interrompue au moyen de la vanne 36 illustrée sur la figure 3. La vanne 46 est alors ouverte. A partir des moyens d'alimentation en air 38, un flux d'air est établi au travers du filtre à particules 10 de sa surface aval 18 vers sa surface amont 14. Cette deuxième étape dure par exemple 5 secondes et assure une évacuation des eaux retenues dans ce filtre. Les moyens d'arrivée d'air sous pression 38 sont adaptés pour fournir un flux d'air ayant un débit compris entre 50 litres/seconde et 300 litres/seconde et de préférence sensiblement égal à 150 litres/seconde. La pression en amont de la surface aval 18 du filtre à particules est comprise entre 2 et 10 bars.
Une succession d'étapes de balayage du filtre à l'eau et à l'air est alors mise en œuvre. Une étape de balayage à l'eau et une étape de ba- layage à l'air forment un cycle de nettoyage.
Un cycle du procédé de nettoyage selon l'invention dure avantageusement de 30 secondes à 50 secondes et de préférence 40 secondes.
Avantageusement, pour le nettoyage d'un même filtre, un cycle de nettoyage est répété entre 1 et 10 fois et de préférence environ 5 fois. Avantageusement, une étape supplémentaire de nettoyage telle qu'illustrée sur la figure 4 est mise en œuvre. Lors de cette étape, les flux de liquide ou de gaz sont maintenus dans les mêmes conditions que précédemment. Toutefois, un obturateur 50, constitué par exemple d'un disque plat, est rapporté contre une partie de la surface amont 14 du filtre à particu- les. Cet obturateur 50 est porté par exemple par une traverse 52 permettant l'écoulement des flux de part et d'autre de l'obturateur.
Avantageusement, l'obturateur 50 est placé seulement dans le prolongement de la sortie 20 au travers de laquelle sont introduits les flux de nettoyage. En particulier, l'obturateur est rapporté avantageusement dans la partie centrale de la surface amont 14 du filtre à particules.
Cette étape supplémentaire dure par exemple 20 secondes.
A l'issue des différentes étapes de nettoyage, le filtre à particules est remonté sur le véhicule.
On conçoit que la circulation d'eau et éventuellement d'air avec un débit et une pression élevés au travers du filtre à particules provoque un décrochage et une évacuation des résidus non combustibles déposés sur la surface amont 14 du filtre à particules. En particulier, ce décrochage s'effectue prioritairement dans le prolongement de la sortie 20 par laquelle le liquide de nettoyage est introduit. Lors de l'étape supplémentaire illustrée sur la figure 4, la présence de l'obturateur 50 provoque un écoulement prioritaire du liquide à la périphérie de la région centrale du filtre alignée avec la sortie 20. Ainsi, les régions de la surface amont 14 du filtre à particules non couvertes de l'obturateur 50 sont alors prioritairement débarrassées des résidus non combustibles, l'essentiel du flux de liquide traversant ces régions de la surface amont.
Cette étape supplémentaire est de préférence mise en œuvre. Toutefois, celle-ci peut être supprimée. On constate que, lors de ces différentes étapes, après que le filtre a été initialement trempé, le débit élevé de liquide établi au travers du filtre à particules associé à une pression élevée de celui-ci assure un décollage et une évacuation satisfaisante des résidus. De plus, la température supérieure à la température ambiante du liquide favorise ce décrochement. Une variante d'une installation de nettoyage d'un filtre à particules est illustré sur les figures 5 et 6.
Dans ce mode de réalisation de l'installation, les éléments identiques ou analogues à ceux de l'installation des figures 3 et 4 sont désignés par les mêmes numéros de référence. Seuls les éléments supplémentaires seront décrits.
Dans ce mode de réalisation, le réservoir 29 assurant l'alimentation en liquide de nettoyage est constitué par exemple d'une citerne contenant de l'eau. La pompe 30 est constituée avantageusement d'une pompe volu- métrique. La sortie de la pompe est reliée à une conduite dans laquelle est intégré un mélangeur liquide/gaz 60. La pompe assure une pression comprise entre 0 et 24 bars à l'entrée du mélangeur 60.
Le mélangeur 60 comporte des ailettes adaptées pour répartir de manière homogène des bulles de gaz dans le flux de liquide.
En amont des ailettes du mélangeur 60 est disposé un piquage d'ali- mentation en air comprimé avec une pression variable de 0 à 6 bars et plutôt égale à 2 bars. Un premier moyen 62 d'alimentation en air tel qu'un réseau de distribution d'air sous pression est relié au piquage d'alimentation. Le réseau est muni d'un régulateur de pression 64 et d'une vanne pilotée 66.
L'action du mélangeur 60 consiste à intégrer l'air injecté dans l'eau en créant des "micro-bulles". Le diamètre de ces bulles est de l'ordre de
0,19 mm pour un débit de 40 m3/h et de 0,47 mm pour un débit de 15 m3/h, pour des pressions de liquide et de gaz égales respectivement à 2 bars et
2 bars. La sortie du mélangeur est reliée à la manche 34 adaptée pour acheminer le mélange de nettoyage issu du mélangeur 60 jusqu'à la sortie 20 du filtre à particules.
Les vannes 66 et 36 sont reliées à une unité de pilotage adaptée pour que les vannes soient en permanence dans un même état.
La vanne 46 est reliée également à l'unité de pilotage. Cette dernière assure que la vanne 46, d'une part, et les vannes 66, 36, d'autre part, soient dans des états différents.
A l'issue des phases de régénération et de trempage, la sortie 20 du filtre est reliée à la manche 34, comme illustré sur la figure 5. Un flux d'un mélange de nettoyage, constitué avantageusement d'eau et d'air, est alors mis en circulation au travers du filtre à particules 10 de sa surface aval 18 vers sa surface amont 14. Pour ce faire, la vanne 46 est fermée alors que les vannes 66 et 36 sont ouvertes. Le mélange est mis en circulation au travers du filtre avec un débit du mélange supérieur à 100 litres/minute, la pompe 30 et les premiers moyens 32 d'alimentation en air sont adaptés pour un tel débit. Avantageusement, ce débit est compris entre 200 litres/minute et 600 litres/minute. Il est de préférence sensiblement égal à 300 litres/minute. Le mélange est réparti sur l'essentiel de la surface aval 18 du filtre à particules, le volume compris entre la face aval 18 et la sortie 20 du filtre étant intégralement rempli du mélange.
Lors de la mise en circulation du flux de liquide, la pression du mélange, en amont de la surface aval 18 du filtre à particules, est comprise avantageusement entre 1 bar et 24 bars. Celle-ci est de préférence sensiblement comprise entre 2 bars et 10 bars. La pompe 30 et les premiers moyens 32 d'alimentation en air sont adaptés pour imposer une telle pression.
Dans le mélange, la proportion de gaz dans le liquide en volume est comprise entre 1/5 et 1/10.
Le liquide utilisé dans le mélange pour le balayage du filtre à particules est de l'eau, cette eau étant maintenue à une température comprise en- tre 10°C et 30°C. De préférence, cette température est sensiblement égale à 20°C.
Une première étape de mise en circulation du mélange de nettoyage est effectuée alors que la face amont 14 du filtre à particules est laissée li- bre. Cette première étape dure par exemple 10 secondes. Au cours de cette étape, le flux de mélange est maintenu en permanence avec un débit et une pression tels qu'indiqués ci-dessus.
Au cours de cette étape de nettoyage, le mélange constitué de l'eau chargée d'air traverse les canaux poreux de la structure filtrante du filtre à particules. Le mélange subit, lors du passage au travers de la structure poreuse, une perte de charge conduisant à une diminution de sa pression. Les bulles d'air contenues dans le mélange subissent alors une détente progressive qui provoque une augmentation de leur volume. En effet, pour chaque bulle, le produit de la pression par le volume étant constant par nature, le volume augmente lorsque la pression baisse. Après traversée de la structure poreuse, c'est-à-dire sensiblement au passage de la surface amont du filtre, la pression du mélange est sensiblement égale à la pression atmosphérique.
Sous l'action de l'expansion des bulles d'air, les cendres brûlées sur la face amont du filtre se trouvent décollées par une action mécanique. Cette action des bulles dont le volume augmente, combinée à l'action de la circulation du flux liquide, conduit à un nettoyage progressif de la face amont du filtre.
Un cycle du procédé de nettoyage selon l'invention dure avantageusement de 5 secondes à 15 secondes et de préférence 10 secondes. Avantageusement, une étape supplémentaire de nettoyage telle qu'illustrée sur la figure 6 est mise en œuvre. Lors de cette étape, le flux de mélange est maintenu dans les mêmes conditions que précédemment avec toutefois, un obturateur 50 rapporté contre une partie centrale de la surface amont 14 du filtre à particules. Cette étape supplémentaire dure par exemple 10 secondes.
Avantageusement, à l'issue de ces étapes, la circulation du flux de liquide de nettoyage est interrompue au moyen des vannes 66 et 36. La vanne 46 est ouverte. A partir des moyens d'alimentation en air 38, un flux d'air sec est établi au travers du filtre à particules 10 de sa surface aval 18 vers sa surface amont 14 comme dans le mode de réalisation précédent.
Les moyens de soufflage 38 sont adaptés pour fournir un flux d'air ayant un débit compris entre 50 litres/seconde et 300 litres/seconde et de préférence sensiblement égal à 150 litres/seconde. La pression en amont de la surface aval 18 du filtre à particules est comprise entre 0 et 10 bars, et est avantageusement égale à sensiblement 2 bars.
Ces phases de nettoyage successives consistant en le passage d'air avec des bulles et en le soufflage d'air seul sont répétées entre 5 et 15 fois et plutôt 10 fois.
A l'issue des différentes étapes de nettoyage, le filtre à particules est séché, par exemple en y faisant circuler un flux d'air chaud, puis remonté sur le véhicule.
On conçoit que la circulation d'eau additionné d'air avec un débit et une pression élevés au travers du filtre à particules provoque un décrochage et une évacuation des résidus non combustibles déposés sur la face amont 14 du filtre à particules. En particulier, ce décrochage s'effectue prioritairement dans le prolongement de la sortie 20 par laquelle le liquide de nettoyage est introduit. Lors de l'étape supplémentaire illustrée sur la figure 6, la présence de l'obturateur 50 provoque un écoulement prioritaire du mélange à la périphérie de la région centrale du filtre alignée avec la sortie 20. Ainsi, les régions de la surface amont 14 du filtre à particules non couvertes de l'obturateur 50 sont alors prioritairement débarrassées des résidus non combustibles, l'es- sentiel du flux de liquide traversant ces régions de la surface amont.
Cette étape supplémentaire est de préférence mise en œuvre. Toutefois, celle-ci peut être supprimée.
On constate que, lors de ces différentes étapes, le débit élevé du mélange établi au travers du filtre à particules associé à une pression élevée de celui-ci assure un décollage et une évacuation satisfaisante des résidus. De plus, l'alternance des cycles eau chargée en air et d'air seul favorise le décrochement. On constate que la phase initiale de trempage du filtre à particules permet, lors de la circulation du flux de nettoyage, un décrochage plus facile des résidus portés par la face aval du filtre à particules.
Du fait de la toxicité des composés qui y sont présents (comme par exemple des sulfates de zinc, des oxydes ou oxysulfates de chrome, des phosphates ou oxysulfates de zinc, de chrome ou de nickel, des oydes ou oxysulfates de cérium et / ou de fer...), il est nécessaire de prévoir le retraitement des effluents récupérés après nettoyage de la face amont 14. Ce retraitement permet de minimiser à la fois les rejets de composés toxiques dans l'environnement ainsi que la quantité de liquide utilisée lors des opérations de nettoyage.
Les effluents récupérés après nettoyage de la face amont 14 sont tout d'abord soumis à une première séparation liquide / solide (filtration, décantation, centrifugation). Cette opération permet de concentrer les composés toxiques présents dans les effluents de 1 à 2 g/l jusqu'à 20g/l.
Après cette opération, on récupère d'une part une solution aqueuse de nettoyage limpide et substantiellement exempte de composé toxique qui peut être réutilisée pour le nettoyage du filtre à particules 10 et d'autre part une suspension de débourbage, concentrée en composés toxiques. Pour précipiter les derniers composés toxiques présents dans la suspension, le pH est augmenté (par exemple jusqu'à une valeur de 10 par ajout de chaux vive CaO). Le précipité obtenu qui contient les composés toxiques peut alors être éliminé lors d'une seconde séparation liquide / solide. Ce solide récupéré peut être expédié en décharge. Le liquide restant est soit traité avant rejet aux égouts (le pH est alors ajusté à une valeur comprise entre 7 et 9) soit recyclé, par exemple par réintroduction au niveau de la première séparation liquide / solide.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Procédé de nettoyage de la face amont (14) d'un filtre à particules
(10) d'une ligne d'échappement d'un moteur thermique, le filtre (10) étant disposé dans une enveloppe (12) présentant une sortie (22) des gaz d'échappement, le procédé comportant une étape de mise en circulation d'un flux de nettoyage au travers du filtre à particules (10) de sa face aval
(18) vers sa face amont (14) en considérant le sens d'écoulement des gaz d'échappement dans le filtre, caractérisé en ce qu'il comporte, avant ladite étape de mise en circulation d'un flux de nettoyage au travers du filtre à par- ticules (10), une étape de trempage par immersion du filtre à particules (10) dans une solution de trempage (26), en l'absence de vibrations ultrasonores.
2.- Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'étape de trempage a une durée comprise entre 1 et 6 heures.
3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la solution de trempage (26) est constituée d'un milieu aqueux.
4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température de la solution de trempage (26) est inférieure à 70°C, plus particulièrement inférieure à 50°C et de préférence inférieure à 25°C.
5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pH de la solution de trempage est compris entre 4 et 8.
6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la solution de trempage (26) comporte au moins un agent tensio-actif.
7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le flux de nettoyage mis en circulation au travers du filtre à particules (10) est réparti sur l'essentiel de la surface aval (18) du filtre à particules.
8.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, pendant une partie de ladite étape de mise en circulation du flux de nettoyage au travers du filtre à particules (10), un obturateur (50) est rapporté sur une partie réduite de la face amont (14) du filtre à particules (10).
9.- Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le flux de nettoyage est un flux de liquide dont le débit est supérieur à 50 l/min.
10.- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la pression du liquide en amont de la surface aval (18) du filtre à particules (10) est comprise entre 2 et 25 bars.
11.- Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que le liquide a une température comprise entre 20°C et 70°C.
12.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 11 , caractérisé en ce que le liquide est de l'eau.
13.- Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que ledit flux de nettoyage est mis en contact de la face aval (18) du filtre sous une pression supérieure à la pression ambiante, et en ce que le flux de nettoyage mis en circulation au travers du filtre à particules (10) est constitué d'un mélange de liquide et de gaz.
14.- Procédé de nettoyage selon la revendication 13, caractérisé en ce que le liquide est constitué essentiellement d'eau.
15.- Procédé de nettoyage selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que le gaz est constitué essentiellement d'air.
16.- Procédé de nettoyage selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que le rapport du volume de liquide au volume de gaz dans le mélange est compris entre 1/5 et 1/10.
17.- Procédé de nettoyage selon l'une quelconque des revendications
13 à 16, caractérisé en ce que le mélange est créé avant mise en circulation au travers du filtre à particules (10) par injection de bulles de gaz dans un flux de liquide, les bulles ayant un diamètre compris entre 0,1 mm et
0,6 mm.
18.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 17, caractérisé en ce que la pression du mélange en amont de la surface aval (18) du filtre à particules (10) est comprise entre 1 bar et 24 bars, et de préfé- rence entre 2 bars et 10 bars.
19.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 18, caractérisé en ce que le mélange a une température comprise entre 10°C et 30°C.
20.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 19, caractérisé en ce que le flux de nettoyage mis en circulation au travers du filtre à particules (10) a un débit supérieur à 100 l/min.
21.- Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que le flux de nettoyage mis en circulation au travers du filtre à particules (10) a un débit compris entre 200 l/min et 600 l/min.
22.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 21 , caractérisé en ce qu'il comporte, après ladite étape de mise en circulation du flux de nettoyage au travers du filtre à particules (10), une étape de mise en circulation d'un flux gazeux sec au travers du filtre à particules (10), de sa surface aval (18) vers sa surface amont (14).
23.- Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que, lors de l'étape de mise en circulation d'un flux gazeux sec au travers du filtre à particules (10), le flux gazeux sec a un débit supérieur à 3 000 l/min et une pres- sion statique supérieure à 2 bars.
24.- Procédé selon la revendication 22 ou 23, caractérisé en ce que, lors de l'étape de mise en circulation d'un flux gazeux sec au travers du filtre à particules (10), le flux gazeux est réparti sur l'essentiel de la surface aval (18) du filtre à particules (10).
25.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 22 à 24, caractérisé en ce qu'il comporte une succession d'alternances d'étapes de mise en circulation d'un flux de nettoyage au travers du filtre à particules (10) et d'étapes de mise en circulation d'un flux gazeux sec au travers du filtre à particules (10), de sa surface aval (18) vers sa surface amont (14).
26.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on introduit le flux de nettoyage dans ladite enveloppe (12) par une manche (32) connectée à la sortie (22) des gaz d'échappement de l'enveloppe, et en ce que la section de la manche (32) est sensiblement égale à la section de la sortie (22) des gaz d'échappement de l'en- veloppe.
27.- Procédé de nettoyage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape supplémentaire de retraitement des effluents, récupérés après nettoyage de la face amont (14), par séparation des composés toxiques qui y sont présents, l'étape de retraitement comportant l'une ou plusieurs des opérations suivantes : précipitation des composés toxiques par variation du pH, séparation des composés toxiques par séparation liquide / solide et neutralisation du pH des effluents avant rejet.
28.- Dispositif de nettoyage de la face amont (14) d'un filtre à particules (10) d'une ligne d'échappement d'un moteur thermique, le filtre (10) étant disposé dans une enveloppe (12), le dispositif comprenant notamment :
- des moyens (25) de trempage du filtre à particules (10) dans une so- lution de trempage (26) en l'absence de vibrations ultrasonores
- des moyens de mise en circulation d'un flux de nettoyage au travers du filtre à particules (10) de sa face aval (18) vers sa face amont (14) en considérant le sens d'écoulement des gaz d'échappement dans le filtre,
29.- Dispositif de nettoyage selon la revendication 28, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de retraitement des effluents, récupérés après nettoyage de la face amont (14), par séparation des composés toxiques qui y sont présents, lesdits moyens de retraitement étant aptes à effectuer l'une ou plusieurs des opérations suivantes : précipitation des composés toxiques par variation du pH, séparation des composés toxiques par séparation liquide / solide et neutralisation du pH des effluents avant rejet.
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