FR2853255A1 - Exhaust gas filtration structure for use in exhaust gas pollution control system, has two filtration blocks, each equipped with two faces that are arranged with respect to one another and joined by linking joint - Google Patents
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Abstract
Description
ii
La présente invention concerne une structure de filtration, notamment un filtre à particules pour les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, du type comprenant: - au moins des premier et second organes de filtration munis respec5 tivement d'une première et d'une seconde faces disposées en regard l'une de l'autre; et - un joint de liaison desdites faces, s'étendant entre lesdites faces. The present invention relates to a filtration structure, in particular a particle filter for the exhaust gases of an internal combustion engine, of the type comprising: - at least first and second filtration members respectively provided with a first and a second face arranged opposite one another; and - a connection joint of said faces, extending between said faces.
De telles structures sont utilisées notamment dans les dispositifs de dépollution des gaz d'échappement de moteurs à combustion interne. Ces 10 dispositifs comportent un pot d'échappement comprenant en série un organe de purification catalytique et un filtre à particules. L'organe de purification catalytique est adapté pour le traitement des émissions polluantes en phase gazeuse, alors que le filtre à particules est adapté pour retenir les particules de suie émises par le moteur. Such structures are used in particular in devices for cleaning up exhaust gases from internal combustion engines. These 10 devices include an exhaust pipe comprising in series a catalytic purification device and a particle filter. The catalytic purification device is adapted for the treatment of polluting emissions in the gas phase, while the particle filter is adapted to retain the soot particles emitted by the engine.
Dans des structures connues du type précité (voir par exemple EP-A1 142 619), les organes de filtration comprennent un ensemble de conduits adjacents d'axes parallèles, séparés par des parois poreuses de filtration. In known structures of the aforementioned type (see for example EP-A1 142 619), the filtration members comprise a set of adjacent conduits with parallel axes, separated by porous filtration walls.
Ces conduits s'étendent entre une face d'admission des gaz d'échappement à filtrer et une face d'évacuation des gaz d'échappement filtrés. Ces 20 conduits sont par ailleurs obturés à l'une ou l'autre de leurs extrémités pour délimiter des chambres d'entrée s'ouvrant sur la face d'admission et des chambres de sortie s'ouvrant suivant la face d'évacuation. These conduits extend between an inlet face for the exhaust gases to be filtered and an outlet face for the filtered exhaust gases. These 20 conduits are moreover closed at one or the other of their ends in order to delimit inlet chambers opening onto the intake face and outlet chambers opening along the discharge face.
Ces structures fonctionnent suivant une succession de phases de filtration et de régénération. Lors des phases de filtration, les particules de 25 suie émises par le moteur se déposent sur les parois des chambres d'entrée. La perte de charge à travers le filtre augmente progressivement. These structures operate according to a succession of filtration and regeneration phases. During the filtration phases, the soot particles emitted by the engine are deposited on the walls of the inlet chambers. The pressure drop across the filter gradually increases.
Au delà d'une valeur prédéterminée de cette perte de charge, une phase de régénération est effectuée. Beyond a predetermined value of this pressure drop, a regeneration phase is carried out.
Lors de la phase de régénération, les particules de suie, composées 30 essentiellement de carbone, sont brûlées sur les parois des chambres d'entrée afin de restituer à la structure ses propriétés originelles. During the regeneration phase, the soot particles, composed essentially of carbon, are burnt on the walls of the inlet chambers in order to restore the structure to its original properties.
Cependant, les particules de suie ne s'accumulent pas de manière homogène dans les organes de filtration. Ainsi, les suies s'accumulent préférentiellement au centre de la structure de filtration et vers la face d'évacuation des gaz d'échappement. Lors des phases de régénération, la combustion des suies provoque une élévation de température dans les zones d'accumulation préférentielles, supérieure à l'élévation de température observée dans les autres zones de la structure. However, the soot particles do not accumulate homogeneously in the filtration devices. Thus, the soot preferably accumulates in the center of the filtration structure and towards the face for discharging the exhaust gases. During the regeneration phases, the combustion of soot causes a rise in temperature in the preferential accumulation zones, greater than the rise in temperature observed in the other zones of the structure.
Les gradients de température au sein de la structure de filtration génèrent des dilatations locales d'amplitudes différentes, et par suite, des contraintes longitudinales et transversales dans et/ou entre les différents organes de filtration. The temperature gradients within the filtration structure generate local expansions of different amplitudes, and consequently, longitudinal and transverse stresses in and / or between the different filtration members.
Ces fortes contraintes thermomécaniques sont à l'origine de fissures dans les organes de filtration et/ou dans les joints de liaison entre ces organes de filtration. These high thermomechanical stresses cause cracks in the filtration elements and / or in the connection joints between these filtration elements.
Pour limiter le risque d'apparition de ces fissures, la demande de brevet EP-A-1 142 619 propose d'utiliser des joints de liaison dont l'épaisseur 15 est choisie dans la plage de 0,3 à 3 mm et dont la conductivité thermique est comprise entre 0,1 et 10 W/m.K. To limit the risk of these cracks appearing, patent application EP-A-1,142,619 proposes to use connection joints whose thickness 15 is chosen in the range from 0.3 to 3 mm and whose thermal conductivity is between 0.1 and 10 W / mK
Les structures actuelles ne donnent pas entière satisfaction. En effet, au-delà d'un certain nombre de phases de régénération, des fissures peuvent apparaître dans le joint de liaison. Ces fissures s'accompagnent d'une 20 perte totale de cohésion de la structure de filtration. Cette perte de cohésion conduit à des fuites et la structure doit être remplacée. The current structures are not entirely satisfactory. Indeed, beyond a certain number of regeneration phases, cracks may appear in the connection joint. These cracks are accompanied by a total loss of cohesion in the filtration structure. This loss of cohesion leads to leaks and the structure must be replaced.
L'invention a pour but principal de remédier à cet inconvénient, c'estàdire de fournir une structure de filtration poreuse pour filtre à particules permettant une utilisation prolongée du filtre. The main object of the invention is to remedy this drawback, that is to say to provide a porous filtration structure for a particle filter allowing prolonged use of the filter.
A cet effet, l'invention a pour objet une structure de filtration du type précité, caractérisée en ce que la première face comprend au moins une première zone d'adhérence forte avec ledit joint et au moins une zone d'adhérence faible ou nulle avec ce joint, lesdites zones comportant respectivement une première région d'adhérence forte avec ledit joint et une région 30 d'adhérence faible ou nulle avec ce joint, lesdites régions étant disposées respectivement en regard d'une première région d'adhérence faible ou nulle de la seconde face avec ledit joint, et d'une région d'adhérence forte de la seconde face avec ledit joint. To this end, the subject of the invention is a filtration structure of the aforementioned type, characterized in that the first face comprises at least one first zone of strong adhesion with said seal and at least one zone of weak or zero adhesion with this joint, said zones respectively comprising a first region of strong adhesion with said joint and a region of weak or zero adhesion with this joint, said regions being disposed respectively opposite a first region of weak or zero adhesion of the second face with said seal, and a region of strong adhesion of the second face with said seal.
La structure de filtration selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes combinaisons techniquement possibles: - la première face comprend en outre une seconde zone d'adhérence 5 forte avec ledit joint comportant une seconde région d'adhérence forte avec ledit joint disposée en regard d'une seconde région d'adhérence faible ou nulle de la seconde face avec ledit joint; - dans au moins une section de la structure de filtration, la région d'adhérence faible ou nulle avec ledit joint de la première face est disposée 10 entre les première et seconde régions d'adhérence forte avec ledit joint de cette première face; - ladite section est une section longitudinale; - ladite section est une section transversale; - un organe de filtration est une brique prismatique dont chacune des 15 faces latérales est en regard d'une face latérale d'un organe de filtration associé, un joint de liaison desdites faces s'étendant entre lesdites faces; et chacune des faces latérales de la brique comprend au moins une zone d'adhérence forte de cette face de la brique avec ledit joint et au moins une zone d'adhérence faible ou nulle de cette face avec ledit joint, lesdites zones 20 comportant respectivement une région d'adhérence forte de cette face de la brique avec ledit joint et une région d'adhérence faible ou nulle de cette face avec ledit joint, les dites régions étant disposées respectivement en regard d'une région d'adhérence faible ou nulle avec ledit joint de la face en regard de l'organe de filtration associé et d'une région d'adhérence forte avec ledit 25 joint de la face en regard de l'organe de filtration associé; - la région d'adhérence forte avec ledit joint de la première face de la brique est disposée à l'opposé d'une région d'adhérence faible ou nulle avec ledit joint d'une seconde face de la même brique; et - chacune des zones d'adhérence faible ou nulle avec ledit joint est 30 couverte d'un revêtement antiadhésif, au moins avant la mise en service de la structure. The filtration structure according to the invention may include one or more of the following characteristics, taken in isolation or according to any technically possible combination: - the first face also comprises a second strong adhesion zone 5 with said seal comprising a second region of strong adhesion with said seal disposed opposite a second region of weak or no adhesion of the second face with said seal; in at least one section of the filtration structure, the region of weak or zero adhesion with said seal on the first face is disposed between the first and second regions of strong adhesion with said seal on this first face; - Said section is a longitudinal section; - Said section is a cross section; a filtration member is a prismatic brick, each of the 15 lateral faces of which is opposite a lateral face of an associated filtration member, a connection joint of said faces extending between said faces; and each of the side faces of the brick comprises at least one zone of strong adhesion of this face of the brick with said joint and at least one zone of weak or zero adhesion of this face with said joint, said zones respectively comprising a region of strong adhesion of this face of the brick with said joint and a region of weak or zero adhesion of this face with said joint, said regions being arranged respectively opposite a region of weak or zero adhesion with said joint seal of the face opposite the associated filter member and a region of strong adhesion with said seal of the face opposite the associated filter member; - The region of strong adhesion with said joint of the first face of the brick is arranged opposite a region of weak or zero adhesion with said joint of a second face of the same brick; and each of the zones of weak or zero adhesion to said joint is covered with a non-stick coating, at least before the structure is put into service.
Le terme " brique prismatique " désigne un ensemble comportant une face d'entrée, une face de sortie et au moins trois faces latérales qui relient la face d'entrée à la face de sortie Des exemples de mise en oeuvre de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés sur lesquels: - la Figure 1 est une vue en perspective d'une première structure de filtration selon l'invention; - la Figure 2 est une vue partielle en coupe suivant la ligne 11-Il de la structure de filtration de la Figure 1; - la Figure 3 est une vue partielle en perspective éclatée de la structure de filtration de la Figure 1; - la Figure 4 est une vue analogue à la Figure 2, après plusieurs cycles de régénération de la structure de filtration; - la Figure 5 est une vue analogue à la Figure 3 d'une variante de la 15 première structure de filtration selon l'invention; et - la Figure 6 est une vue analogue à la Figure 2 d'une seconde structure de filtration selon l'invention. The term "prismatic brick" designates an assembly comprising an entry face, an exit face and at least three lateral faces which connect the entry face to the exit face. Examples of implementation of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a perspective view of a first filtration structure according to the invention; - Figure 2 is a partial sectional view along line 11-II of the filtration structure of Figure 1; - Figure 3 is a partial exploded perspective view of the filtration structure of Figure 1; - Figure 4 is a view similar to Figure 2, after several regeneration cycles of the filtration structure; - Figure 5 is a view similar to Figure 3 of a variant of the first filtration structure according to the invention; and - Figure 6 is a view similar to Figure 2 of a second filtration structure according to the invention.
Le filtre à particules 11 représenté sur la Figure 1 est disposé dans une ligne 13 d'échappement des gaz d'un moteur diesel de véhicule auto20 mobile, représentée partiellement. The particulate filter 11 shown in Figure 1 is arranged in a gas exhaust line 13 of a diesel engine of a mobile auto20 vehicle, shown partially.
Cette ligne d'échappement 13 se prolonge au-delà des extrémités du filtre à particules 11 et délimite un passage de circulation des gaz d'échappement. This exhaust line 13 extends beyond the ends of the particle filter 11 and delimits a passage for circulation of the exhaust gases.
Le filtre à particules 11 s'étend suivant une direction X-X' longitudi25 nale de circulation des gaz d'échappement. Il comprend une pluralité de blocs 15 de filtration reliés entre eux par des joints de liaison 17. The particulate filter 11 extends in a direction X-X 'longitudi25 nal exhaust gas circulation. It comprises a plurality of filtration blocks 15 connected to each other by connection seals 17.
Chaque bloc de filtration 15 est de forme sensiblement parallélépipédique rectangle allongé suivant la direction longitudinale X-X'. Each filtration block 15 is of substantially rectangular parallelepipedal shape elongated in the longitudinal direction XX ′.
Comme illustré sur la Figure 2, chaque bloc de filtration 15A, 15B 30 comporte une structure de filtration 19 poreuse, une face 21 d'admission des gaz d'échappement à filtrer, une face 23 d'évacuation des gaz d'échappement filtrés, et au moins quatre faces latérales 24. As illustrated in FIG. 2, each filtration block 15A, 15B 30 comprises a porous filtration structure 19, a face 21 for admitting the exhaust gases to be filtered, a face 23 for discharging the filtered exhaust gases, and at least four side faces 24.
La structure de filtration poreuse 19 est réalisée en un matériau de filtration constitué d'une structure monolithique, notamment en céramique (cordiérite ou carbure de silicium). The porous filtration structure 19 is made of a filtration material consisting of a monolithic structure, in particular ceramic (cordierite or silicon carbide).
Cette structure 19 possède une porosité suffisante pour permettre le 5 passage des gaz d'échappement. Cependant, comme connu en soi, le diamètre des pores est choisi suffisamment petit pour assurer une retenue des particules de suie. This structure 19 has sufficient porosity to allow the passage of exhaust gases. However, as known per se, the diameter of the pores is chosen to be small enough to ensure retention of the soot particles.
La structure poreuse 19 comporte un ensemble de conduits adjacents d'axe parallèle à la direction longitudinale X-X'. Ces conduits sont séparés 10 par des parois 25 poreuses de filtration. Dans l'exemple illustré sur la Figure 1, ces parois 25 sont d'épaisseur constante et s'étendent longitudinalement dans la structure de filtration 19, de la face d'admission 21 à la face d'évacuation 23. The porous structure 19 comprises a set of adjacent conduits with an axis parallel to the longitudinal direction XX ′. These conduits are separated 10 by porous filtration walls 25. In the example illustrated in FIG. 1, these walls 25 are of constant thickness and extend longitudinally in the filtration structure 19, from the inlet face 21 to the outlet face 23.
Les conduits sont répartis en un premier groupe de conduits d'entrée 15 27 et un second groupe de conduits de sortie 29. Les conduits d'entrée 27 et les conduits de sortie 29 sont disposés tête-bêche. The conduits are divided into a first group of inlet conduits 27 and a second group of outlet conduits 29. The inlet conduits 27 and the outlet conduits 29 are arranged head to tail.
Les conduits d'entrée 27 sont obturés au niveau de la face d'évacuation 23 du bloc de filtration 15A, 15B et sont ouverts à leur autre extrémité. The inlet conduits 27 are closed at the discharge face 23 of the filter unit 15A, 15B and are open at their other end.
Au contraire, les conduits de sortie 29 sont obturés au niveau de la face d'admission 21 du bloc de filtration 15A, 15B et débouchent suivant sa face d'évacuation 23. On the contrary, the outlet conduits 29 are closed at the inlet face 21 of the filter unit 15A, 15B and open out along its discharge face 23.
Dans l'exemple illustré Figure 1, les conduits d'entrée 27 et de sortie 29 ont des sections constantes suivant toute leur longueur. In the example illustrated in Figure 1, the inlet 27 and outlet 29 conduits have constant sections along their entire length.
Comme représenté sur la Figure 1, les faces latérales 24 du bloc de filtration situées en regard d'un autre bloc de filtration sont planes. Les faces latérales 31 situées en regard de la ligne d'échappement 13 sont de forme adaptée pour assurer le contact avec la paroi intérieure cylindrique de cette ligne 13. As shown in Figure 1, the side faces 24 of the filter unit located opposite another filter unit are flat. The lateral faces 31 situated opposite the exhaust line 13 are of a shape adapted to ensure contact with the cylindrical inner wall of this line 13.
Comme illustré sur les Figures 2 et 3, chacune des faces planes 24 situées en regard d'un autre bloc de filtration comprend au moins une zone 33 fermement solidaire du joint 17, et au moins une zone 35, qui lors de la fabrication de la structure 19, est couverte d'un revêtement antiadhésif. Ce revêtement est par exemple à base de papier, de polytétrafluoroéthylène, ou de nitrure de bore. As illustrated in FIGS. 2 and 3, each of the planar faces 24 situated opposite another filtration unit comprises at least one zone 33 firmly secured to the seal 17, and at least one zone 35, which during the manufacture of the structure 19, is covered with a non-stick coating. This coating is for example based on paper, polytetrafluoroethylene, or boron nitride.
Ainsi, la zone 33 constitue une région d'adhérence forte avec le joint 17, tandis que la zone 35 constitue une région d'adhérence faible ou nulle avec le joint 17. Thus, the zone 33 constitutes a region of strong adhesion with the joint 17, while the zone 35 constitutes a region of weak or zero adhesion with the joint 17.
L'adhérence entre le joint de liaison 17 et les faces planes 24 des blocs de filtration 15 dans les zones 33 d'adhérence forte est au moins 10 fois supérieure à celle des zones 35 d'adhérence faible ou nulle, cette adhérence étant comprise entre 0 et 50 MPa. The adhesion between the connection joint 17 and the flat faces 24 of the filter blocks 15 in the zones 33 of strong adhesion is at least 10 times greater than that of the zones 35 of weak or zero adhesion, this adhesion being between 0 and 50 MPa.
Par exemple, la disposition des zones 33 et des zones 35 sur les faces planes 24 des blocs de filtration 15 est illustrée sur les Figures 2 et 3. For example, the arrangement of zones 33 and zones 35 on the flat faces 24 of the filter blocks 15 is illustrated in FIGS. 2 and 3.
Comme représenté sur la Figure 2, la première face plane 24A du premier bloc de filtration 15A comprend successivement, suivant la direction longitudinale X-X', une première zone 33A d'adhérence forte avec le joint 15 17, une zone 35A d'adhérence faible ou nulle avec le joint 17 et une seconde zone 33C d'adhérence forte avec le joint 17. As shown in FIG. 2, the first planar face 24A of the first filtration block 15A successively comprises, in the longitudinal direction X-X ', a first zone 33A of strong adhesion with the seal 15 17, a zone 35A of adhesion weak or zero with the seal 17 and a second zone 33C of strong adhesion with the seal 17.
Le second bloc de filtration 15B comprend une seconde face 24B, en regard de la première face 24A. The second filtration block 15B comprises a second face 24B, facing the first face 24A.
Cette seconde face 24B comporte successivement suivant la direc20 tion XX', une première zone 35B d'adhérence faible ou nulle en regard de la première zone 33A d'adhérence forte de la première face 24A, une zone 33B d'adhérence forte, en regard de la zone 35B d'adhérence faible ou nulle de la première face 24A, et une seconde zone 35C d'adhérence faible ou nulle en regard de la seconde zone 33C d'adhérence forte de la première 25 face 24A. This second face 24B successively comprises in the direction XX ′, a first zone 35B of weak or no adhesion opposite the first zone 33A of strong adhesion of the first face 24A, a zone 33B of strong adhesion, opposite of the zone 35B of weak or zero adhesion of the first face 24A, and a second zone 35C of weak or zero adhesion opposite the second zone 33C of strong adhesion of the first face 24A.
Dans l'exemple illustré sur la Figure 3, cette disposition relative des zones 33 d'adhérence forte et des zones 35 d'adhérence faible ou nulle est commune à toutes les faces planes 24 d'un même bloc de filtration 15. In the example illustrated in FIG. 3, this relative arrangement of the zones 33 of strong adhesion and of the zones 35 of weak or zero adhesion is common to all the flat faces 24 of the same filtration block 15.
Le joint de liaison 17 est disposé entre les faces planes 24 des blocs 30 de filtration 15. Ce joint de liaison 17 est réalisé à base de ciment céramique, généralement constitué de silice et/ou de carbure de silicium et/ou de nitrure d'aluminium. Après frittage, ce ciment a un module d'élasticité d'environ 5000 MPa. Ce ciment solidarise les blocs de filtration entre eux. The connection joint 17 is disposed between the planar faces 24 of the filtration blocks 30. This connection joint 17 is made on the basis of ceramic cement, generally consisting of silica and / or silicon carbide and / or nitride of aluminum. After sintering, this cement has a modulus of elasticity of around 5000 MPa. This cement fixes the filter blocks together.
Pour le montage de la structure 19, un premier étage de filtration est constitué par assemblage deux à deux suivant des surfaces verticales de blocs de filtration 15 à l'aide du joint de liaison 17. For the mounting of the structure 19, a first filtration stage is formed by assembling two by two along vertical surfaces of the filtration blocks 15 using the connection joint 17.
On réalise ensuite un deuxième étage de filtration suivant le même procédé. A second filtration stage is then carried out according to the same process.
Dans le cas o le joint de liaison est constitué d'un ciment très rigide, et quel que soit l'agencement des zones 33 et 35 sur les diverses faces des blocs 15, avant l'assemblage des premier et second étages de filtration entre eux suivant des surfaces horizontales, des protections (par exemple ca10 ches en carton) sont disposées entre les surfaces horizontales des briques pour couvrir les arêtes adjacentes à des zones d'adhérence faible ou nulle des surfaces verticales. Ainsi, la formation par le joint de liaison de ponts horizontaux d'adhérence forte entre les zones d'adhérence faible ou nulle des surfaces verticales est évitée. In the case where the connecting joint consists of a very rigid cement, and whatever the arrangement of the zones 33 and 35 on the various faces of the blocks 15, before the first and second filtration stages are assembled together along horizontal surfaces, protections (for example cardboard boxes) are arranged between the horizontal surfaces of the bricks to cover the edges adjacent to zones of weak or zero adhesion of the vertical surfaces. Thus, the formation by the connecting joint of horizontal bridges of strong adhesion between the zones of weak or zero adhesion of the vertical surfaces is avoided.
Le fonctionnement de la première structure de filtration selon l'invention va maintenant être décrit. The operation of the first filtration structure according to the invention will now be described.
Lors d'une phase de filtration (Figure 1), les gaz d'échappement chargés de particules sont guidés jusqu'aux faces d'entrée 21 des blocs de filtration 15 par la ligne d'échappement 13. Comme indiqué par des flèches 20 sur la Figure 2, ils pénètrent ensuite dans les conduits d'entrée 27, et passent à travers les parois 25 de la structure poreuse 19. Lors de ce passage, les suies se déposent sur les parois 25 des conduits d'entrée 27. Ces suies se déposent préférentiellement au centre du filtre à particules 11 et vers la face d'évacuation 23 des blocs de filtration 15 (à droite sur le dessin). During a filtration phase (Figure 1), the exhaust gas loaded with particles is guided to the inlet faces 21 of the filter blocks 15 by the exhaust line 13. As indicated by arrows 20 on Figure 2, they then enter the inlet conduits 27, and pass through the walls 25 of the porous structure 19. During this passage, the soot is deposited on the walls 25 of the inlet conduit 27. These soot are preferably deposited in the center of the particle filter 11 and towards the discharge face 23 of the filter blocks 15 (on the right in the drawing).
Les gaz d'échappement filtrés s'échappent par les conduits d'évacuation 29 et sont guidés vers la sortie du pot d'échappement. The filtered exhaust gases escape through the exhaust pipes 29 and are guided towards the outlet of the exhaust pipe.
Lorsque le véhicule a parcouru 500 km environ, la perte de charge à travers le filtre 11 augmente de manière significative. Une phase de régénération est alors effectuée. When the vehicle has traveled approximately 500 km, the pressure drop across the filter 11 increases significantly. A regeneration phase is then carried out.
Dans cette phase, les suies sont oxydées par élévation de la température du filtre 11. Cette oxydation est exothermique. La répartition inhomogène des suies dans le filtre 11 provoque un gradient de température entre les zones de forte accumulation des suies et des zones de faible accumulation des suies. In this phase, the soot is oxidized by raising the temperature of the filter 11. This oxidation is exothermic. The inhomogeneous distribution of the soot in the filter 11 causes a temperature gradient between the zones of strong accumulation of soot and zones of weak accumulation of soot.
Par ailleurs, les blocs de filtration et les joints se dilatent sous l'effet de la température. L'amplitude locale de cette dilatation dépend de la tempé5 rature. In addition, the filter blocks and the seals expand under the effect of temperature. The local magnitude of this expansion depends on the temperature.
Ces variations d'amplitude de dilatation, sous l'effet des gradients de température, génèrent de fortes contraintes thermomécaniques. La Demanderesse pense que le système suivant la présente invention peut, grâce à la présence de zones d'adhérence faible ou nulle, relâcher les contraintes sans 10 création de fissures dans un organe de filtration ou dans le joint de liaison. These variations in expansion amplitude, under the effect of temperature gradients, generate strong thermomechanical stresses. We believe that the system according to the present invention can, thanks to the presence of zones of weak or zero adhesion, release the stresses without creating cracks in a filtering member or in the connection joint.
Par ailleurs, les zones d'adhérence faible ou nulle et celles d'adhérence forte sont agencées de telle sorte que, si les contraintes thermomécaniques sont trop fortes pour la structure, la fissuration se fait dans des zones privilégiées 41. Furthermore, the zones of weak or zero adhesion and those of strong adhesion are arranged in such a way that, if the thermomechanical stresses are too strong for the structure, cracking takes place in privileged zones 41.
Ainsi, comme illustré sur la Figure 4, la propagation des fissures 41 dans les joints 17 est guidée le long des zones 35 d'adhérence faible ou nulle du joint 17 sur les faces planes 24 des blocs de filtration 15. Ainsi, les fissures 41 entre le premier bloc de filtration 15A et le second bloc de filtration 15B sont localisées suivant la première zone 35B d'adhérence faible ou 20 nulle de la seconde face 24B, puis entre l'extrémité droite de cette zone 35B et l'extrémité gauche de la zone 35A d'adhérence faible ou nulle de la première face et suivant cette dernière zone 35A d'adhérence faible ou nulle. Thus, as illustrated in FIG. 4, the propagation of the cracks 41 in the seals 17 is guided along the zones 35 of weak or no adhesion of the seal 17 on the flat faces 24 of the filtration blocks 15. Thus, the cracks 41 between the first filtration block 15A and the second filtration block 15B are located according to the first zone 35B of weak or no adhesion of the second face 24B, then between the right end of this zone 35B and the left end of the zone 35A of weak or zero adhesion of the first face and following this latter zone 35A of weak or zero adhesion.
Même si le joint 17 est totalement fissuré dans ces zones 35A et 35B, une première portion 43A de joint 17 reste solidaire du premier bloc de filtra25 tion 15A suivant la première zone 33A d'adhérence forte de la première face 24A. Une deuxième portion 43B de joint 17 de forme complémentaire à la première portion 43A reste solidaire du second bloc de filtration 15B suivant la zone d'adhérence forte 33B de la deuxième face 24B. Even if the seal 17 is completely cracked in these areas 35A and 35B, a first portion 43A of the seal 17 remains integral with the first filtration block 15A following the first area 33A of strong adhesion of the first face 24A. A second portion 43B of seal 17 of shape complementary to the first portion 43A remains integral with the second filtration block 15B along the strong adhesion zone 33B of the second face 24B.
La coopération entre ces première et deuxième portions 43A et 43B 30 de joint 17 empêche le mouvement longitudinal relatif du premier bloc de filtration 15A par rapport au second bloc de filtration 15B vers les faces d'évacuation 23 des blocs de filtration 15A et 15B. The cooperation between these first and second portions 43A and 43B of seal 17 prevents the relative longitudinal movement of the first filter block 15A relative to the second filter block 15B towards the discharge faces 23 of the filter blocks 15A and 15B.
Par ailleurs, la propagation des fissures 41 est guidée entre l'extrémité droite de la zone 35A d'adhérence faible ou nulle de la première face 24A jusqu'à l'extrémité gauche de la seconde zone 35C d'adhérence faible ou nulle de la seconde face 24B et suivant cette seconde zone 35C. Furthermore, the propagation of the cracks 41 is guided between the right end of the area 35A of weak or no adhesion of the first face 24A to the left end of the second area 35C of weak or zero adhesion of the second face 24B and following this second zone 35C.
Même si le joint est totalement fissuré dans ces zones 35B et 35C, le premier bloc de filtration 15A reste solidaire d'une troisième portion 43C de joint 17 en regard de la seconde zone 33C d'adhérence forte de la première face 24A. Cette troisième portion 43C est de forme complémentaire à la deuxième portion 43B de joint 17. Even if the seal is completely cracked in these areas 35B and 35C, the first filtration block 15A remains integral with a third portion 43C of seal 17 opposite the second area 33C of strong adhesion of the first face 24A. This third portion 43C is of complementary shape to the second portion 43B of seal 17.
Cette troisième portion 43C coopère avec la deuxième portion 43B pour empêcher le déplacement relatif du premier bloc 15A par rapport au second bloc 15B suivant la direction longitudinale X-X' vers les faces d'admission 21 des blocs de filtration 15A et 15B. This third portion 43C cooperates with the second portion 43B to prevent the relative displacement of the first block 15A relative to the second block 15B in the longitudinal direction X-X 'towards the intake faces 21 of the filtration blocks 15A and 15B.
Dans ce filtre à particules, le relâchement des contraintes thermomé15 caniques est donc assuré, selon leur intensité, par la structure elle-même (en cas de présence de zones d'adhérence nulle), et par la formation de fissures 41 dont la propagation est maîtrisée. In this particle filter, the relaxation of the thermomechanical stresses is therefore ensured, according to their intensity, by the structure itself (in the presence of zones of zero adhesion), and by the formation of cracks 41 whose propagation is control.
Par ailleurs, la propagation de ces fissures 41 dans les joints 17 est guidée pour empêcher le déplacement relatif des blocs de filtration 15 les 20 uns par rapport aux autres et préserver ainsi l'étanchéité du filtre à particules 11 par rapport aux suies. Furthermore, the propagation of these cracks 41 in the seals 17 is guided to prevent the relative displacement of the filter blocks 15 relative to each other and thus preserve the seal of the particle filter 11 relative to the soot.
Dans la variante illustrée sur la Figure 5, à la différence de la structure illustrée sur la Figure 3, des zones 33 d'adhérence forte avec le joint 17 et des zones 35 d'adhérence faible ou nulle avec le joint 17, sur chacune 25 des faces planes 24 des blocs de filtration 15, sont disposées successivement en alternance suivant d'une part, des directions parallèles à la direction longitudinale X-X' et suivant d'autre part, des directions parallèles aux directions transversales Y-Y' et Z-Z' perpendiculaires à la direction longitudinale X-X'. Les zones 33 et les zones 35 forment ainsi une structure en damier sur 30 chaque face 24 de chaque bloc 15. In the variant illustrated in FIG. 5, unlike the structure illustrated in FIG. 3, zones 33 of strong adhesion with the joint 17 and zones 35 of weak or zero adhesion with the joint 17, on each 25 planar faces 24 of the filter blocks 15, are arranged successively alternately along, on the one hand, directions parallel to the longitudinal direction XX 'and, on the other hand, directions parallel to the transverse directions YY' and ZZ 'perpendicular to the longitudinal direction XX '. The zones 33 and the zones 35 thus form a checkerboard structure on each face 24 of each block 15.
Par ailleurs, les zones 33 d'adhérence forte avec le joint 17 et les zones 35 d'adhérence faible ou nulle avec le joint 17 d'une face 24 d'un bloc 15 sont situées respectivement en regard de zones 35 d'adhérence faible ou nulle avec le joint 17 et de zones 33 d'adhérence forte avec le joint 17 d'une face 24 d'un autre bloc 15. Furthermore, the zones 33 of strong adhesion with the seal 17 and the zones 35 of weak or zero adhesion with the seal 17 of a face 24 of a block 15 are located respectively opposite zones 35 of weak adhesion or zero with the seal 17 and zones 33 of strong adhesion with the seal 17 of a face 24 of another block 15.
Dans cette structure, le déplacement relatif des blocs d'une part, suivant la direction longitudinale X-X' et d'autre part, suivant les directions transversales Y-Y' et Z-Z' est ainsi évité. In this structure, the relative displacement of the blocks on the one hand, in the longitudinal direction X-X 'and on the other hand, in the transverse directions Y-Y' and Z-Z 'is thus avoided.
Dans la variante illustrée sur la Figure 6, le bloc de filtration central 15C comprend successivement suivant la direction X-X', sur une première face 24D, une seule zone 33D d'adhérence forte avec le joint 17 et une seule zone 35D d'adhérence faible avec le joint 17. Il comprend par ailleurs, 10 sur une seconde face 24E opposée à la première face 24D, une seconde zone 35E d'adhérence faible ou nulle à l'opposé de la première zone 33D d'adhérence forte avec le joint 17, et une seconde zone 33E d'adhérence forte avec le joint 17 à l'opposé de la première zone 35D d'adhérence faible ou nulle avec le joint 17. Les blocs de filtration 15D et 15E situés en regard 15 des première et seconde faces 24D et 24E comprennent des zones d'adhérence forte et des zones d'adhérence faible en regard, respectivement, des zones d'adhérence faible 35D, 35E et des zones d'adhérence forte 33D, 33E des première et seconde faces 24D et 24E du bloc de filtration central 15C. In the variant illustrated in FIG. 6, the central filtration block 15C successively comprises, in the direction X-X ', on a first face 24D, a single zone 33D of strong adhesion with the seal 17 and a single zone 35D of weak adhesion with the gasket 17. It also comprises, 10 on a second face 24E opposite the first face 24D, a second zone 35E of weak or zero adhesion opposite the first zone 33D of strong adhesion with the seal 17, and a second zone 33E of strong adhesion with the seal 17 opposite the first zone 35D of weak or zero adhesion with the seal 17. The filter blocks 15D and 15E located opposite 15 of the first and second faces 24D and 24E comprise zones of strong adhesion and zones of weak adhesion opposite, respectively, zones of weak adhesion 35D, 35E and zones of strong adhesion 33D, 33E of the first and second faces 24D and 24E of the central filter block 15C.
Dans cet exemple, si le joint 17 se fissure, le déplacement longitudinal relatif du bloc de filtration central 15C vers les faces d'évacuation 23 est empêché par la disposition relative des zones d'adhérence forte et des zones d'adhérence faible sur sa première face 24E. De même, le déplacement longitudinal relatif de ce bloc 15C vers les faces d'admission 21 est empê25 ché par la répartition des zones d'adhérence forte et des zones d'adhérence faible ou nulle sur sa seconde face 24E. In this example, if the seal 17 cracks, the relative longitudinal displacement of the central filter block 15C towards the discharge faces 23 is prevented by the relative arrangement of the zones of strong adhesion and zones of weak adhesion on its first face 24E. Likewise, the relative longitudinal movement of this block 15C towards the intake faces 21 is prevented by the distribution of the areas of strong adhesion and of the areas of weak or zero adhesion on its second face 24E.
En variante, une partie d'une zone d'adhérence forte d'une face d'un bloc peut être disposée en regard d'une partie d'une zone d'adhérence forte d'un bloc en regard. De même, une partie d'une zone d'adhérence faible ou 30 nulle d'une face d'un bloc peut être disposée en regard d'une partie d'une zone d'adhérence faible ou nulle d'un bloc en regard. As a variant, part of a zone of strong adhesion of one face of a block can be arranged facing a part of a zone of strong adhesion of a block opposite. Likewise, a part of a zone of weak or zero adhesion of one face of a block can be arranged facing a part of a zone of weak or zero adhesion of a block opposite.
Grâce à l'invention qui vient d'être décrite, il est possible de disposer d'une structure de filtration qui peut endurer une multitude de phases de ré- il génération tout en préservant sa cohésion mécanique et son étanchéité par rapport aux suies. Thanks to the invention which has just been described, it is possible to have a filtration structure which can endure a multitude of re-generation phases while preserving its mechanical cohesion and its tightness with respect to soot.
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