FR3125846A1 - Dispositif de chauffage électrique pour ligne d’échappement - Google Patents

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Marion Gonzalez
Guillaume Aufranc
Sylvain Dhondt
Jaroslaw JAWORSKI
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Abstract

Dispositif de chauffage électrique pour ligne d’échappement Dispositif de chauffage (1) pour ligne d’échappement, comprenant un élément chauffant (2) métallique, sensiblement plan, ajouré, limité par une forme sensiblement identique à une section (S) de passage de la ligne d’échappement, disposée en travers de la section (S), et au moins une galette (5, 6), sensiblement plane, ajourée, rigide, limitée par une forme sensiblement identique à la section (S) et conformée pour supporter l’élément chauffant (2). Figure pour l'abrégé : Figure 1

Description

Dispositif de chauffage électrique pour ligne d’échappement
L’invention concerne un dispositif de chauffage électrique pour ligne d’échappement.
Afin de post-traiter les gaz d’échappement, il est connu d’utiliser un catalyseur pour convertir les gaz d’échappement polluants en gaz moins nocifs pour l’homme et l’environnement. Un tel catalyseur nécessite, pour être pleinement opérationnel, d’atteindre ou dépasser une température opérationnelle élevée, ou température d’amorçage, typiquement de l’ordre de 300 à 400 °C pour un catalyseur trois voies et de l’ordre de 200 à 250 °C pour un catalyseur de réduction sélective des oxydes d’azote. Cette température d’amorçage n’est pas atteinte au démarrage du moteur, même pour un catalyseur disposé au plus près du moteur.
Aussi, il est connu d’utiliser un dispositif de chauffage, classiquement électrique, disposé à l’amont du catalyseur afin de préchauffer, avant le démarrage du moteur, ou de chauffer, après le démarrage du moteur, le catalyseur, directement par conduction ou indirectement par convection via les gaz d’échappement le traversant, de manière à ce que le catalyseur atteigne le plus vite possible sa température d’amorçage.
Au sein d’un dispositif de chauffage, le chauffage est classiquement obtenu, par effet Joule, en faisant circuler un courant électrique au travers d’un élément chauffant métallique disposé en travers de la ligne d’échappement.
Afin d’obtenir une montée en température rapide, il est utilisé un élément chauffant métallique, présentant avantageusement une inertie thermique la plus faible possible. Afin d’atteindre une montée en température rapide, il convient d’augmenter la résistance de l’élément chauffant. Il convient encore que l’élément chauffant soit le plus aéré possible afin de laisser circuler le gaz d’échappement et de ne causer qu’une contre-pression la plus faible possible. Pour ces trois raisons, l’élément chauffant est le plus allégé possible en matière. Pour cela, il est possible de multiplier les perforations ajourant l’élément chauffant et d’augmenter leur taille. L’augmentation de taille trouve sa limite lorsque les gaz d’échappement ne sont plus assez chauffés au passage au travers de l’élément chauffant. L’augmentation du nombre de perforations trouve sa limite en une largeur des pistes électriques. Aussi, l’épaisseur de l’élément chauffant est elle aussi réduite au minimum. Il s’ensuit un allégement de l’élément chauffant. Un inconvénient de cet allégement est qu’un tel élément chauffant présente des modes vibratoires de basse fréquence, sensiblement inférieurs à 150 Hz pour un diamètre supérieur à 140 mm. Ceci tend à fragiliser ledit élément chauffant. Les calculs font apparaître la nécessité d’un mode vibratoire au moins égal à 250 Hz pour des applications aux véhicules commerciaux et 200 Hz pour des véhicules légers.
Aussi, l’invention propose des solutions en vue de rigidifier l’élément chauffant, tout en supportant les contraintes d’une ligne d’échappement, chimiques : acide ou basique, urée ou ammoniac, particules, thermiques : température pouvant atteindre 700 °C pour les véhicules commerciaux et 1050 °C pour les véhicules légers, mécaniques : fréquence vibratoire supérieure à 250 Hz, des vibrations présentant des accélérations pouvant atteindre 10 à 15 G, électriques : les éléments rigidifiant extérieurs à l’élément chauffant doivent être diélectriques ou galvaniquement isolés relativement à l’élément chauffant.
Pour cela, l’invention a pour objet un dispositif de chauffage pour ligne d’échappement, comprenant un élément chauffant, sensiblement plan, ajouré, limité par une forme sensiblement identique à une section de passage de la ligne d’échappement, disposé en travers de la section et au moins une galette, sensiblement plane, ajourée, rigide, limitée par une forme sensiblement identique à la section (S) et conformée pour supporter l’élément chauffant.
Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont :
- une galette est accolée à l’élément chauffant,
- ladite au moins une galette comprend une première galette, disposée d’un côté de l’élément chauffant et une deuxième galette, disposée de l’autre côté de l’élément chauffant,
- une galette présente une forme réticulée, préférentiellement avec une maille carrée, ronde, triangulaire ou hexagonale,
- une galette présente une forme rayonnante comprenant au moins une première nervure selon un contour fermé sensiblement parallèle à la section et au moins deux deuxièmes nervures rectilignes radiales partielles ou complètes,
- l’élément chauffant présente des nœuds radiaux où l’élément chauffant est moins ajouré, et lesdites au moins deux deuxièmes nervures d’au moins une des galettes sont superposées avec les nœuds,
- le nombre desdites au moins deux deuxièmes nervures des deux galettes est un sous-multiple, préférentiellement la moitié, du nombre de nœuds et lesdites au moins deux deuxièmes nervures d’une galette sont décalées relativement auxdites au moins deux deuxièmes branches de l’autre galette,
- l’élément chauffant comprend encore au moins une zone annulaire, de forme sensiblement homothétique à la section, non ajourée,
- une desdites au moins une première nervure est sensiblement superposée avec ladite au moins une zone,
- une galette est fixée avec l’élément chauffant via au moins une entretoise de fixation, préférentiellement fixée dans ladite au moins une zone.
Dans un deuxième aspect de l’invention, une ligne d’échappement comprenant au moins un tel dispositif de chauffage.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d’exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles :
montre, en vue perspective, un mode de réalisation d’un dispositif de chauffage,
montre, en vue éclatée, le dispositif de chauffage de la ,
montre un mode d’assemblage élément chauffant/galettes, en vue éclatée à gauche et en vue assemblée à droite,
montre un élément chauffant à 24 secteurs,
montre un détail de la ,
montre un élément chauffant à 18 secteurs,
montre un détail de la ,
montre un mode de superposition des galettes,
montre, en vue perspective, un dispositif de chauffage selon un autre mode de réalisation,
montre un détail du mode de réalisation de la ,
montre une entretoise de fixation.

Claims (11)

  1. Dispositif de chauffage (1) pour ligne d’échappement, comprenant un élément chauffant (2) métallique, sensiblement plan, ajouré, limité par une forme sensiblement identique à une section (S) de passage de la ligne d’échappement, disposé en travers de la section (S), caractérisé en ce qu’il comprend encore au moins une galette (5, 6), sensiblement plane, ajourée, rigide, limitée par une forme sensiblement identique à la section (S) et conformée pour supporter l’élément chauffant (2).
  2. Dispositif de chauffage (1) selon la revendication précédente, où une galette (5, 6) est accolée à l’élément chauffant (2).
  3. Dispositif de chauffage (1) selon la revendication précédente, où ladite au moins une galette (5, 6) comprend une première galette (5), disposée d’un côté de l’élément chauffant (2) et une deuxième galette (6), disposée de l’autre côté de l’élément chauffant (2).
  4. Dispositif de chauffage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où une galette (5, 6) présente une forme réticulée, préférentiellement avec une maille carrée, ronde, triangulaire ou hexagonale.
  5. Dispositif de chauffage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où une galette (5, 6) présente une forme rayonnante comprenant au moins une première nervure (7) selon un contour fermé sensiblement parallèle à la section (S) et au moins deux deuxièmes nervures (8) rectilignes radiales partielles ou complètes.
  6. Dispositif de chauffage (1) selon la revendication précédente, où l’élément chauffant (2) présente des nœuds (11) radiaux où l’élément chauffant (2) est moins ajouré, où lesdites au moins deux deuxièmes nervures (8) d’au moins une des galettes (5, 6) sont superposées avec les nœuds (11).
  7. Dispositif de chauffage (1) selon la revendication précédente, où le nombre desdites au moins deux deuxièmes nervures (8) des deux galettes (5, 6) est un sous-multiple, préférentiellement la moitié, du nombre de nœud (11) et lesdites au moins deux deuxièmes nervures (8) d’une galette (5) sont décalées relativement auxdites au moins deux deuxièmes branches (8) de l’autre galette (6).
  8. Dispositif de chauffage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où l’élément chauffant (2) comprend encore au moins une zone (12) annulaire, de forme sensiblement homothétique à la section (S), non ajourée.
  9. Dispositif de chauffage (1) selon la revendication précédente, où une desdites au moins une première nervure (7) est sensiblement superposée avec ladite au moins une zone (12).
  10. Dispositif de chauffage (1) selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, où une galette (5, 6) est fixée avec l’élément chauffant (2) via au moins une entretoise de fixation (13), préférentiellement fixée dans ladite au moins une zone (12).
  11. Ligne d’échappement caractérisée en ce qu’elle comprend au moins un dispositif de chauffage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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