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Etre
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DANS
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Tre
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SENS
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Tric
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Molecule
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DES
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sulfur
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oxygen
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copper
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ozone
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Physical
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9 cm
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de 0,15 g/l
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de 150 m
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de 0,2 cm
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de 70 cm
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de 60 cm
(1)
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Generic
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hydrocarbons
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metals
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2515257A1
Family ID 1993112
Probable Assignee Daimler Benz Ag
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title PROCEDE DE PROTECTION DE CATALYSEURS DANS UN COURANT DE GAZ
D'ECHAPPEMENT DE MOTEURS A ESSENCE CONTRE UN EMPOISONNEMENT PAR DES
PARTICULES NOCIVES DEPOSEES
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE POUR PROTEGER LES CATALYSEURS, PLACES
DANS LE COURANT DE GAZ D'ECHAPPEMENT D'UN MOTEUR A ESSENCE, CONTRE UN
EMPOISONNEMENT PAR DES PARTICULES NOCIVES, NOTAMMENT PAR DES
PARTICULES DE PLOMB, LE PROCEDE CONSISTANT A CHARGER
ELECTROSTATIQUEMENT DANS LE MEME SENS A LA FOIS LES PARTICULES NOCIVES
ET LA SURFACE DU CATALYSEUR; AINSI LES PARTICULES NOCIVES SONT
ECARTEES DE LA SURFACE DU CATALYSEUR ET ELLES NE PEUVENT PLUS SE
DEPOSER SUR CELLE-CI. POUR LA CHARGE, ON UTILISE UNE HAUTE TENSION
D'ENVIRON 10000 A 40000VOLTS; DE PREFERENCE LES PARTICULES ET LE
CATALYSEUR SONT CHARGES NEGATIVEMENT.
Description
_________________________________________________________________
Pour reduire la teneur en constituants nocifs dans des gaz
d'echappement de moteurs a essence, une solution connue consiste a
soumettre le courant de gaz d'echappement a une post-combustion
catalytique sur des catalyseurs ou bien a regler la composition du
melan- ge air-carburant fourni au moteur a l'aide de capteurs de
mesure, appeles sondes X, qui sont disposes dans le courant de gaz
d'echappement, qui s'etendent egalement sur une zone catalytiquement
active et qui reagissent sur la teneur en oxygen et en hydrocarbons
imbrules.
Lors de l'utilisation de carburants contenant du plomb, ces
catalyseurs sont cependant rendus inactifs au bout d'un temps assez
court par les particules nocives se trouvant dans les gaz
d'echappement, notamment des particules de plomb mais egalement des
particules de sulfur ou de suie La mise au point de catalyseurs
resistant au plomb ou bien la separation des particules de plomb
a-partir du courant de gaz d'echappement a l'aide de filtres n'ont pas
encore ete realisees avec le succes desire Egalement, dans le cas de
filtres intrin- sequement tres bons, des particules deja separees pour
de grandes vitesses des gaz d'echappement et une forte sollicitation
du filtre se detachent a nouveau de la sur- face du filtre et alterent
alors le catalyseur.
L'invention a en consequence pour but de fournir un procede a l'aide
duquel on peut proteger les cataly- seurs se trouvant dans le courant
de gaz d'echappement avant l'empoisonnement par des particules
nocives.
Ce probleme est resolu, conformement au procede de l'invention, par le
fait que les particules nocives et la surface du catalyseur sont
chargees electrostati- quement dans le meme sens par une tension
continue de valeur elevee, la charge des particules nocives etant
effectuee en amont de la surface du catalyseur, en con- siderant la
direction d'ecoulement des gaz d'echappement.
L'invention prevoit egalement de charger les particules nocives et la
surface du catalyseur avec une tension comprise entre 10 000 et 40 000
volts. Selon une autre caracteristique de l'invention, les particules
nocives et la surface du catalyseur sont chargees negativement.
Sous l'effet de la charge electrostatique de meme sens de la surface
du catalyseur et des particules nocives, les particules nocives sont
ainsi eloignees de la surface du catalyseur et elles ne peuvent par
conse- quent plus se deposer sur celle-ci.
La charge des particules nocives est effectuee dans un champ
electrostatique d'une zone de charge placee en amont du catalyseur a
l'aide d'une source de haute tension, d'une maniere analogue a la
charge de particules pour leur separation electrostatique a l'aide
d'un courant continu, comme decrit par exemple dans le livre de Perry
"Chemical Engineers Handbook", Mc Graw-Hill 1973, page 20 -
103 jusqu'a 20 115 La generation du champ electrique ionisant est
effectuee avantageusement entre un fil- electrode dispose
concentriquement dans le tuyau diechap- pement et ce tuyau
d'echappement servant de contre- electrode Le fil-electrode peut etre
pourvu egalement pour augmenter son efficacite, de soies, de pointes
ou de parties semblables Dans le cas de tuyaux d'echappement de grands
diametres, on peut egalement utiliser plusieurs fils-electrodes La
haute tension appliquee au fil-electrode est comprise entre environ 10
et 40 k V En dessous de k V, l'effet obtenu est trop faible et
au-dessus de k V le risque de formation d'etincelles augmente for-
tement La zone de charge doit etre suffisamment longue
15257 pour que toutes les particules soient en majeure partie chargees
sans que cependant il se produise un depot important de particules sur
la paroi du tuyau d'echappe- ment servant de contre-electrode La
longueur de la zone de charge est fonction de la vitesse des gaz, du
poten- tiel applique, du diametre du tuyau d'echappement et de la
mobilite des particules nocives et on peut la calcu- ler en utilisant
les formules connues (par exemple con- formement au livre de Perry
cite precedemment).
On place immediatement en arriere de la zone de charge le catalyseur,
auquel on applique la meme tension qu'au fil-electrode Le catalyseur
doit alors 6 tre isole par rapport au tuyau d'echappement agissant
comme contre- electrode Le catalyseur peut etre pourvu d'une alimen-
tation separee en tension mais il est cependant particu- lierement
simple de relier le fil-electrode au catalyseur.
Pour qutun champ electrique puisse stetablir sur la sur- face du
catalyseur, celui-ci doit 8 tre mis en place sous la forme d'une
couche mince sur un support electriquement conducteur, par exemple un
treillis en acier ou bien une structure en forme de nid d'abeilles en
acier, ou bien il doit posseder par lui-meme une conductivite elec-
tric suffisante, ce resultat pouvant etre obtenu le cas echeant par
incorporation de matieres electriquement conductrices, comme des
metals nobles, du copper, de ltaluminium, etc, a la masse du
catalyseur.
Apres que les particules nocives chargees, qui peuvent non seulement
contenir du plomb mais egalement du sulfur ou qui peuvent etre formees
par de la suie, sont passees sur le catalyseur, qui est charge dans le
meme sens, elles subissent une precipitation electrostatique dans une
autre zone du conduit d'echappement Sous l'effet des secousses se
produisant en cours de marche, les particules ayant precipite sont
graduellement detachees de la paroi du tuyau d'echappement et elles
parviennent avec le courant de gaz d'echappement a l'air libre de
sorte qu'on emp 8 che une obstruction du conduit dtechappe- ment.
Du fait que la charge electrostatique des par- ticules est fonction de
la temperature, la zone de charge est avantageusement disposee en un
endroit du conduit d'echappement o la temperature des gaz
d'echappement ne depasse pas 8000 C et o les gaz d'echappement sont
ega- lement encore suffisamment chauds pour reagir sur le catalyseur
ou sur la sonde A De preference, les parti- cules sont chargees
negativement car, dans le cas d'une charge negative, on obtient des
potentiels plus eleves.
Une formation d'ozone pouvant se produire dans ce cas a
additionnellement une influence efficace sur l'odeur et la composition
des gaz d'echappement Avec le procede conforme a l'invention, on peut
obtenir que pratiquement aucune particule nocive ne se depose plus sur
la surface du catalyseur et que la duree de service des catalyseurs
soit considerablement allongee.
Exemple:
On fait passer dans un tuyau d'echappement de
9 cm de diametre interieur un courant de gaz d'echappe- ment sortant a
une temperature de 4500 C d'un moteur a combustion interne dans lequel
on a consomme de l'essence ayant une teneur en plomb de 0,15 g/l On a
fait passer un courant de gaz d'echappement d'un volume de 150 m 3/h,
ce qui correspond a une vitesse de marche d'environ
100 lkm/h pour une categorie moyenne de voitures de tou- risme Dans le
tuyau d'echappement, on a dispose un fil de 0,2 cm de diametre tendu
au centre du tuyau d'echap- pement sur une longueur de 70 cm On a
applique au fil une tension continue de -13 k V le tuyau d'echappement
ayant un potentiel de O V On a donne a la zone de charge une longueur
de 60 cm Immediatement en arriere de la zone de charge, on a dispose
le catalyseur de gaz d'echappement, se composant d'une couche
catalytiquement active deposee sur une structure en acier en forme de
nid d'abeilles On a isole electriquement le catalyseur de la paroi du
tuyau d'echappement et on l'a relie elec- triquement au fil
d'alimentation en tension.
Alors que sans l'application d'une tension le catalyseur devient
inactif au bout d'environ 10 heures, on a constate que, lors de
l'application d'une tension, il ne se produisait aucune reduction
d'efficacite encore au bout de 30 heures, a la suite de quoi
l'experience a ete interrompue pour des raisons de temps. r.
6 2515257
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Procede pour proteger des catalyseurs places dans un courant de gaz
d'echappement de moteurs a essence contre un empoisonnement par des
particules nocives deposees, caracterise en ce que les particules
nocives et la surface du catalyseur sont chargees electrostatiquement
dans le meme sens par une tension continue de valeur elevee, la charge
des particules nocives etant effectuee en amont de la surface du cata-
lyseur, en considerant la direction d'ecoulement des -gaz
d'echappement.
2 Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que les
particules nocives et la surface du cata- lyseur sont chargees avec
une tension comprise entre environ 10 000 et 40 000 volts.
3 Procede selon l'une des revendications 1 ou 2, caracterise en ce que
les particules nocives et la surface du catalyseur sont chargees
negativement.
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