La réglementation sur les émissions des véhicules automobiles concerne essentiellement quatre polluants qui sont les HC (hydrocarbures imbrûlés), le CO (monoxyde de carbone), les NOx (oxydes d'azote) et les particules solides.

Dans le cas d'un moteur à combustion interne fonctionnant avec un excès d'oxygène (moteur à essence à mélange pauvre ou moteur diesel), la réduction des émissions de HC et de CO est obtenue grâce à un catalyseur d'oxydation fonctionnant à haute température et permettant de les transformer pratiquement entièrement en dioxyde de carbone (CO2).

Les émissions de NOx peuvent tre capturées et stockées dans un piège dit "piège Nox"qui, doit périodiquement tre régénéré par une augmentation temporaire de la richesse du mélange carburé.

Par ailleurs, le traitement des particules engendrées surtout par les moteurs diesel, est également effectué dans un piège devant tre régénéré. La régénération se fait par oxydation des particules (suies) accumulées, à l'aide de l'oxygène présent en excès. La température d'amorçage de la réaction correspondante est relativement élevée (>600°C) de sorte qu'une stratégie d'aide par la commande du moteur (ex : post-injection, injection décalée) est nécessaire pour permettre une régénération quelle que soit la condition de roulage.

Une solution alternative consiste à coupler la stratégie d'aide par la commande du moteur à l'ajout d'additifs catalytiques dans le carburant pour abaisser la température de combustion en deçà de 600°C de l'ordre d'une centaine de degrés. Une autre solution altematve à la précédente consiste à utiliser un filtre à particules imprégné d'une phase catalytique.

Ces processus classiques de traitement des émissions sont complexes et induisent un surcoût important de la ligne d'échappement, leur rendement étant par ailleurs variable en fonction des conditions de roulage du véhicule.

Pour pallier ces inconvénients, il est déjà connu de faire appel à la technologie dite des plasmas non thermiques qui consiste à former des espèces métastables, des radicaux libres et des ions très réactifs par collision entre des molécules de gaz et des

électrons très énergétiques produits par une décharge électrique sans augmentation de la température du milieu gazeux.

La décharge peut tre obtenue en appliquant entre des électrodes une différence de potentiel de plusieurs kilovolts générant ainsi des impulsions électriques d'intensité variable suivant le mode d'excitation (d'une centaine de microampères et quelques centaines d'ampères, par exemple). Les décharges provoquent la formation d'un grand nombre de molécules et d'espèces telles que le NO2, l'ozone (03), des radicaux, des hydrocarbures partiellement oxydés, des espèces carbonées solides activées, comme les suies etc. Ces molécules et espèces plus réactives que les produits bruts émis dans la ligne d'échappement, peuvent tre transformées en espèces non polluantes par un traitement approprié. (exemple : passage sur un catalyseur).

Un réacteur fonctionnant sur la base de cette technologie est décrit par exemple dans le document WO 00/51714. Dans ce cas, le réacteur comprend un corps cylindrique creux en un matériau diélectrique dans lequel sont ménagés des passages pour les gaz à traiter. Ces passages sont prévus dans une zone intermédiaire du corps diélectrique, tandis que les électrodes sont prévues respectivement à la surface périphérique et à la surface d'un alésage axial interne. Cette disposition présente essentiellement l'inconvénient que les électrodes sont très éloignées l'une de l'autre de sorte que la tension à appliquer doit tre très élevée. Par ailleurs, du fait que l'espace entre les électrodes est occupé de façon non uniforme par de la matière céramique et par des canaux par lesquels s'écoulent les gaz traités, les effets stimulants du champ électrique ne peuvent tre uniformes non plus.

Une solution permettant de remédier à cet inconvénient est décrite dans un autre document WO 00/49 278. Dans ce cas, le réacteur comporte une enveloppe cylindrique dans laquelle peuvent circuler axialement les gaz à traiter à travers un réseau de lits superposés d'électrodes filaires, alternativement positives et négatives, la haute tension étant appliquée respectivement aux lits d'électrodes de façon à former entre eux des champs électriques respectifs.

Chaque électrode est passée à travers une série de pions cylindriques alignés axialement, des pions contigus se trouvant dans un mme plan radial étant entretoisés par une grille de support fixée dans l'enveloppe.

Cette disposition, certes, apporte une meilleure uniformité du champ électrique et rapproche l'une de l'autre des électrodes de polarités opposées avec comme corollaire que la tension peut tre réduite, mais elle est extrmement complexe et fragile de sorte

qu'elle provoque un surcoût de construction important et présente un risque de détérioration au cours de son utilisation.

L'invention a pour but de fournir un réacteur du type général indiqué, mais qui soit débarrassé des inconvénients de la technique antérieure.

L'invention a donc pour objet un réacteur destiné au traitement de flux gazeux par plasma, notamment pour le traitement des gaz d'échappement produits par un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, comportant un corps de réacteur de forme générale allongée, réalisé en un matériau diélectrique et traversé par une pluralité de canaux parallèles s'étendant longitudinalement dans ledit corps, des moyens d'entrée et de sortie pour conduire le flux de gaz à traiter à travers ledit corps et des électrodes destinées à créer dans ledit corps des décharges corona pour y stimuler le traitement dudit flux gazeux caractérisé en ce que chacune desdites électrodes est disposée dans un canal faisant partie de ladite pluralité de canaux et s'étend sur au moins une portion de la longueur du canal correspondant.

Grâce à ces caractéristiques, on obtient un réacteur présentant une structure robuste et compacte dans laquelle on peut engendrer un champ électrique homogène favorisant une répartition uniforme des décharges électriques et permettant un traitement homogène des gaz à traiter. En outre, ('invention permet, sans modifications majeures d'ubliser les ossatures monolithiques ublisées dassiquement dans la technologie du traitement des gaz d'échappement.

Selon d'autres particularités avantageuses de l'invention : -les canaux sont disposés côte à côte dans ledit corps de réacteur selon des plans superposés longitudinaux, lesdites électrodes étant agencées en au moins deux lits d'électrodes parallèles dont l'un comprend des électrodes destinées à tre reliées à l'un des pôles d'une source de haute tension et dont l'autre comprend des électrodes destinées à tre agencées pour tre reliées à l'autre pôle de ladite source de haute tension, lesdits lits d'électrodes étant écartés l'un de l'autre d'une distance prédéterminée ; les extrémités des électrodes d'un mme lit d'électrodes et situées à une mme face frontale dudit corps de réacteur, sont connectées en commun à une barre conductrice de l'électricité et raccordée au pôle correspondant de ladite source de haute tension ; ladite barre de connexion est disposée dans une rainure ménagée dans une face d'extrémité du corps de réacteur,

-ladite rainure recevant ladite barre de connexion est obturée par une matière diélectrique ; l'extrémité de chaque électrode opposée à ladite barre de connexion est noyée dans une matière diélectrique obturant le canal recevant cette électrode à l'extrémité correspondante ; il est prévu au moins trois lits d'électrodes et le ou les lits d'électrodes connecté (s) à l'un des pôles de ladite source de haute tension est/sont disposé (s) entre deux lits d'électrodes connectés à l'autre pôle de ladite source de haute tension ; -les électrodes de deux lits d'électrodes superposés adjacents sont disposées dans des canaux alignés dans des plans perpendiculaires à ces lits d'électrodes ; -les électrodes de deux lits d'électrodes superposés adjacents sont insérées dans des canaux respectifs disposés en quinconce ; -lesdites électrodes sont formées par des tiges, de préférence de section générale circulaire ; -les tiges d'au moins certaines desdites électrodes sont munies d'aspérités ou reliefs ; -les aspérités ou reliefs des électrodes s'étendent selon un profil hélicoïdal le long de celles-à ; -ledit corps de réacteur est réalisé en céramique tel que la cordiérite.

L'invention a également pour objet un filtre à particules caractérisé en ce qu'il comporte un réacteur tel que défini ci-dessus et en ce que les canaux dudit corps de réacteur dépourvus d'électrodes sont altemativement obturés sur l'une ou l'autre face dudit corps.

Dans ce filtre à particules des canaux situés dans deux plans parallèles adjacents dans ledit corps de réacteur peuvent tre obturés respectivement à l'une ou à l'autre face dudit corps. Mais il est également possible de prévoir que des canaux adjacents situés dans un mme plan dudit corps de réacteur sont alternativement obturés à l'une et à l'autre face dudit corps. Par ailleurs, les parois des canaux peuvent tre revtues d'un matériau catalytique.

L'invention a encore pour objet un catalyseur caractérisé en ce qu'il comprend un réacteur tel que défini ci-dessus caractérisé en ce que les canaux du corps de réacteur dépourvus d'électrodes sont ouverts sur les deux faces du corps de réacteur.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite

en se référant aux dessins annexés sur lesquels : -la figure 1 est une vue générale extérieure en perspective d'un réacteur selon l'invention avec arrachement partiel ; -la figure 2 une vue en coupe longitudinale partielle d'un corps de réacteur selon l'invention, placé dans l'enveloppe du réacteur représenté sur la figure 1, ce dernier constituant plus particulièrement un filtre à particules à régénération ; -la figure 2a est une vue en perspective et à grande échelle d'un détail d'une électrode du réacteur ; -la figure 3 est une vue en coupe longitudinale partielle du corps de réacteur de la figure 2, la coupe étant prise dans un plan d'électrodes à 90° par rapport à la vue de la figure 2 ; -la figure 4 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 3, d'un corps de réacteur destiné plus particulièrement à tre utilisé comme catalyseur ; -la figure 5 est une vue partielle en perspective d'une extrémité d'un corps de réacteur selon l'invention, pour montrer un exemple de disposition et de forme des canaux ; -les figures 6 et 7 illustrent d'autres dispositions possibles des électrodes dans un corps de réacteur destiné plus particulièrement à tre utilisé comme filtre à particules à régénération ; -les figures 8 et 9 illustrent deux exemples possibles de l'obturation des canaux du corps de réacteur ; et -la figure 10 est un exemple de forme d'impulsion de tension pouvant tre appliquée entre les lits d'électrodes de polarités opposées.

La figure 1 représente une vue extérieure en perspective d'un réacteur selon l'invention, pouvant servir soit comme filtre à particules à régénération soit comme catalyseur. On aperçoit de ce réacteur une enveloppe 1, ici de forme cylindrique et réalisée de préférence en une tôle d'acier, inoxydable ou non, réunie par deux bords le long d'un joint serti 2 par exemple. Cette enveloppe est garnie intérieurement d'un revtement 3 formé d'un isolant tel que de la laine thermique de type INTERAM, par exemple. L'enveloppe 1 est fermée à ses deux extrémités par des brides 4 et 5 pourvues de raccords respectifs 6 et 7 pour le branchement du réacteur dans une ligne d'échappement (non représentée). II est à noter que l'exemple de la figure 1 présente un réacteur de forme générale cylindrique qui n'est pas limitative de l'invention, d'autres

formes générales analogues à celles usuelles pour les réacteurs dans l'industrie automobile, étant envisageables.

On va maintenant se référer aux figures 2,3 et 5 qui représentent l'un des modes de réalisation préférés possibles d'un corps de réacteur 8 selon l'invention, destiné à tre placé dans l'enveloppe 1 du réacteur à l'intérieur du revtement 3 qui en assure ainsi à la fois l'étanchéité, l'isolation thermique et la protection contre les vibrations de la ligne d'échappement. Pour ce qui concerne les figures 2 et 3, il s'agit de vues partielles prises selon des plans de coupe longitudinaux décalés de 90° l'un par rapport à l'autre. Le corps de réacteur 8 ainsi agencé permet de construire un filtre de particules à régénération, comme expliqué plus en détail ci-après.

Le corps de réacteur 8 est formé d'une ossature monolithique 9 de forme générale allongée dans laquelle est aménagée une pluralité de canaux 10 s'étendant tous parallèlement dans la direction longitudinale du corps 8. Dans le mode de réalisation représenté, ces canaux 10 présentent, considéré en section transversale de l'ossature, un réseau en nid d'abeille, la section de chaque canal 10 étant carrée (voir la figure 5).

Cet exemple n'est pas limitatif, d'autres dispositions des canaux les uns par rapport aux autres et d'autres sections de canaux, telles que hexagonales par exemple, étant envisageables.

L'ossature monolithique 9 est réalisée de préférence en une matière présentant une très faible conductivité diélectrique et l'aptitude à travailler à haute température. II s'est avéré qu'une matière céramique, typiquement la cordiérite convient bien à cet effet.

L'ossature 9 peut tre réalisée par tout procédé connu dans la technologie des catalyseurs et/ou filtres à particules. Les parois des canaux 10 peuvent éventuellement tre revtues d'un matériau catalytique.

S'agissant, dans le mode de réalisation des figures 2 et 3, d'un corps de réacteur 8 pour filtre à particules, les canaux 10 comportent des bouchons 11 a et 11b situés respectivement aux extrémités du corps de réacteur, étant entendu qu'un canal donné, par exemple le canal 10a (figure 3) comporte un bouchon 11a, côté entrée (à gauche sur les figures 2 et 3) du corps de réacteur 8, alors que les canaux voisins du canal 10a, par exemple les canaux 10b, comprennent un bouchon 11b situés du côté sortie du corps de réacteur (à droite sur les figures 2 et 3). De la sorte, sur leur trajet de l'entrée à la sortie du corps de réacteur 8, les gaz à traiter sont contraints à traverser les parois séparant les canaux les uns des autres afin que les particules qu'ils contiennent puissent tre retenues et éliminées par régénération.

Selon une caractéristique importante de l'invention, le réacteur comprend une pluralité de lits d'électrodes 12 et 13, respectivement, trois de ces lits d'électrodes étant visibles sur la figure 3.

Chaque lit d'électrodes 12 et 13 est formé d'une pluralité d'électrodes 14 agencées dans les canaux 10 du support 8, parallèlement les unes aux autres, chaque électrode étant constituée par une tige en un matériau conducteur de l'électricité. Dans le mode de réalisation représenté, le diamètre d'une électrode est choisi de préférence légèrement inférieur à la longueur du côté de la section d'un canal 10 de l'ossature 9, afin de permettre la dilatation thermique de l'électrode.

Les électrodes 14 d'un lit d'électrodes 12 ou 13 sont connectées électriquement les unes aux autres par une barre de connexion transversale 15, respectivement 16 située à l'une de leurs extrémités. Chaque barre de connexion 15 ou 16 peut simplement tre mise en contact avec les électrodes 12 ou 13 respectives ou éventuellement y tre soudée ou brasée. Les barres transversales 15 et 16 sont à leur tour en contact électrique avec des tiges respectives de contact 17, respectivement 18, qui sont situées latéralement par rapport au corps de réacteur 8 et par l'intermédiaire desquelles les lits d'électrodes 12 et 13 sont reliées respectivement au pôle positif 19 et au pôle négatif 20 d'une source de haute tension 21 au moyen de conducteurs électriques appropriés qui n'ont pas été représentés aux dessins.

De la sorte, dans l'exemple représenté, les lits d'électrodes 12 forment des plans d'anode du réacteur, tandis que les lits d'électrodes 13 forment des plans de cathode. On notera que la figure 3 ne fait apparaître que trois plans d'électrodes. Toutefois, on comprendra que ce nombre n'est pas limitatif, un corps de réacteur 8 pouvant comprendre une pluralité de lits d'électrodes, étant entendu qu'un plan de cathode se trouve toujours situé entre deux plans d'anode ou inversement. II est également envisageable de ne prévoir qu'un seul plan anodique coopérant avec un seul plan cathodique. D'une manière générale, le nombre de plans d'électrodes est choisi en fonction de plusieurs critères, tels que par exemple la valeur de la haute tension, la distance que l'on peut prévoir entre deux plans d'électrodes de polarités opposées, distance qui est elle-mme déterminée par le volume du corps de réacteur, etc..

Les barres de connexion transversales 15 et 16 sont logées dans des rainures frontales 22 ménagées dans les faces d'extrémité de l'ossature 9. Après mise en place de chaque lit d'électrodes, ces rainures 22 sont remplies par un bouchonnage 23 en pâte de céramique, comme le sont d'ailleurs, à leur extrémité opposée, les canaux 10 recevant une électrode, grâce à des bouchonnages 24 également en pâte de

céramique. On évite ainsi aux endroits correspondants l'apparition de décharges parasites dues à l'effet de pointe.

De préférence, comme représenté sur la vue de détail de la figure 2a, les électrodes 14 des lits d'électrodes anodiques et/ou cathodiques 12,13 sont pourvues d'aspérités ou de reliefs hélicoïdaux 25 courant sur toute leur longueur. Dans l'exemple représenté, deux de ces aspérités hélicoïdales sont décalées de 180° l'une par rapport à l'autre en considérant la section transversale de l'électrode 14. Ces aspérités sont destinées à favoriser l'effet de pointe dans les zones du corps de réacteur 8 dans lesquelles le traitement des gaz est mis en oeuvre, c'est à dire là où doivent avoir lieu les décharges corona.

La matière dont sont faits les bouchons 11a et 11 b, ainsi que les bouchonnages 23 et 24 présentent de préférence une faible conductivité diélectrique.

Avantageusement, cette matière est la mme que celle de l'ossature 9, ce qui évite les problèmes de dilatation thermique.

La source de haute tension 21 peut tre conçue pour fournir une tension continue appliquée en permanence entre les lits d'électrodes anodiques et cathodiques 12 et 13. Cependant, il s'est avéré que le traitement des gaz peut tre favorisé et l'énergie transférée peut tre augmentée, si la haute tension issue de la source 21 est de type impulsionnel, les impulsions ayant de préférence un front de montée raide. A titre d'exemple, on peut utiliser une impulsion dont la pente peut tre de quelques kV/nanoseconde par exemple. est représenté à la figure 10. Par rapport à une alimentation appliquée en continu, une source impulsionnelle permet de rendre optimale l'énergie injectée dans le réacteur en autorisant des niveaux de tension de crte supérieurs à la tension continue de claquage inhérente à l'ossature 9. Typiquement, la source impuisionnelle fournit une tension minimale de 10 à 40 kV, un front de montée des impulsions inférieur à 10 ns, une largeur d'impulsion aussi faible que possible (inférieure à quelques centaines de ns), et une fréquence de répétition de 1 Hz à 1 kHz, toutes ces valeurs n'étant données qu'à titre d'exemple. La puissance de la source 21 sera choisie en fonction du nombre de décharges à établir entre les lits d'électrodes 12 et 13, du nombre d'électrodes prévues dans chaque lit, de l'espacement entre les lits d'électrodes 12 et 13 des caractéristiques du diélectrique dont est faite l'ossature 9 et du coefficient diélectrique du milieu gazeux circulant dans le filtre.

La figure 4 représente par une vue analogue à celle de la figure 3, un exemple de réacteur servant de catalyseur. Dans ce cas, les canaux dépourvus des lits d'électrodes 12 et 13 sont ouverts d'une extrémité à l'autre du corps de réacteur 8 de

sorte que les gaz à traiter traversent sans entrave l'ensemble du réacteur En revanche, les canaux garnis d'électrodes sont bouchés à chaque extrémité comme cela a été décrit à propos du mode de réalisation des figures 2,3 et 5.

Dans les modes de réalisation des figures 2,3 et 5 d'une part et de la figure 4 d'autre part, il est supposé que dans chaque lit d'électrodes 12 et 13, des électrodes sont prévues dans tous les canaux adjacents 10 situés dans un mme plan de l'ossature monolithique 9. Cette disposition permet d'obtenir une densité maximale de décharges corona dans le corps de réacteur 8, mais elle nécessite une puissance électrique importante.

La variante de l'invention qui est représentée sur la figure 6, consiste à réduire le nombre d'électrodes par lit d'électrodes, en ne prévoyant une électrode qu'une fois sur deux dans les canaux adjacents prévus pour recevoir les lits d'électrodes 12 et 13 respectivement anodiques et cathodiques. Dans ces conditions, la densité des décharges corona est évidemment moindre, mais dans certains cas de figure, ceci peut tre suffisant pour assurer un traitement satisfaisant des gaz traversant le réacteur. La ligne brisée LB sur la figure symbolise une décharge.

Dans la variante de la figure 7, la densité des décharges corona peut tre augmentée par rapport à cette pouvant tre assurée dans l'agencement de la figure 6, en prévoyant dans deux lits adjacents d'électrodes 12 et 13 respectivement anodique et cathodique des électrodes dans un canal sur deux, cependant que les électrodes sont disposées en quinconce dans les deux lits. Dans cet agencement, des décharges corona peuvent s'établir selon deux chemins préférentiels par exemple entre deux électrodes du lit 12 et une seule électrode du lit 13. Des décharges corona de cette nature sont symbolisées par les lignes brisées LB1 et LB2.

Sur les figures 6 à 9 on voit que dans le cadre d'un réacteur utilisé en tant que filtre à particules, deux façons sont possibles permettant d'obturer les canaux à l'une de leurs extrémités. Sur les figures 6,7 et 8, il est supposé que les canaux situés dans un mme plan du corps de réacteur 8 sont obturés par des bouchons 11 a et 11b situés alternativement à une face du corps et à l'autre face (ceci est également le cas dans le mode de réalisation des figures 2 et 3.

En revanche, dans la variante de la figure 9, les canaux 10 d'un mme plan P1 du corps de réacteur 8 sont tous obturés du mme côté de celui-ci, alors que ceux situés dans un plan adjacent P2 le sont du côté opposé.