FR3115563A1 - Dispositif de chauffage pour un dispositif de purification de gaz d’échappements à encombrement réduit - Google Patents
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Abstract
Dispositif de chauffage pour un dispositif de purification de gaz d’échappements à encombrement réduit Le dispositif (11) de chauffage comporte un élément chauffant (16), perméable aux gaz d’échappement et destiné à être traversé par le gaz d’échappement circulant dans une direction longitudinale (X), l’élément chauffant (16) comportant deux pôles électriques (18), et deux électrodes (20), chacune solidarisée à un pôle électrique (18) respectif, chaque électrode (20) présentant une forme générale allongée le long d’une direction d’allongement respective. Au moins l’une des électrodes (20) présente une direction d’allongement sensiblement parallèle à la direction longitudinale (X). Figure pour l'abrégé : Figure 3
Description
La présente invention concerne un dispositif de chauffage pour un dispositif de purification de gaz d’échappement, notamment pour un moteur thermique. Un tel dispositif de purification est destiné à être agencé dans la ligne d’échappement du moteur thermique.
Par exemple, le moteur thermique équipe un véhicule, notamment un véhicule automobile, un véhicule de transport public ou de transport de fret, un véhicule marin, ou tout autre véhicule envisageable. Le moteur thermique peut également équiper une installation fixe.
Les lignes d’échappement de véhicules équipés de moteurs thermiques comportent habituellement des organes de purification catalytiques, permettant par exemple de convertir les NOx, le CO et les hydrocarbures en N2, CO2et H2O. De tels organes ne sont généralement efficaces que lorsque le matériau catalytique se trouve à une température supérieure à un seuil de température prédéfini.
A cet effet, il a été développé des dispositifs de purification comprenant un organe de chauffage monté en regard de la face amont d’un organe de purification, de manière à accélérer le chauffage de l’organe de purification au démarrage du véhicule.
Ainsi, on connait déjà, dans l’état de la technique, un dispositif de purification de gaz d’échappement, notamment pour un moteur thermique, comportant :
- un boitier s’étendant dans une direction longitudinale,
- un organe de purification logé dans le boitier.
Le dispositif de purification est associé à un dispositif de chauffage comprenant :
- un organe chauffant, agencé dans le boitier, perméable au gaz d’échappement et destiné à être traversé par le gaz d’échappement circulant dans la direction longitudinale, l’organe de chauffage comportant deux pôles électriques,
- deux électrodes, chacune solidarisée à un pôle électrique respectif, chaque électrode présentant une forme générale allongée le long d’un axe d’électrode respectif.
L’invention a notamment pour but de réduire l’encombrement d’un tel dispositif de purification, pour une meilleure intégration de ce dispositif de purification dans son environnement.
A cet effet, l’invention a notamment pour objet un dispositif de chauffage de gaz d’échappement, notamment pour un moteur thermique, comportant :
- un élément chauffant, perméable aux gaz d’échappement et destiné à être traversé par le gaz d’échappement circulant dans une direction longitudinale, l’élément chauffant comportant deux pôles électriques,
- deux électrodes, chacune solidarisée à un pôle électrique respectif, chaque électrode présentant une forme générale allongée le long d’une direction d’allongement respective,
caractérisé en ce qu’au moins l’une des électrodes présente une direction d’allongement sensiblement parallèle à la direction longitudinale.
L’agencement longitudinal d’au moins une électrode permet de diminuer l’encombrement radial du dispositif de chauffage.
Un dispositif de chauffage selon l’invention peut comporter en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes combinaisons techniquement envisageables.
- Les deux électrodes présentent une direction d’allongement sensiblement parallèle à la direction longitudinale.
- Les deux électrodes sont disposées en périphérie de l’élément chauffant.
- L’élément chauffant est une mousse métallique ou une grille métallique.
- L’élément chauffant présente une forme générale délimitée par deux premières parois parallèles entre elles d’une part, deux secondes parois parallèles entre elles d’autre part, et deux parois courbes s’étendant chacune entre l’une respective des premières parois et l’une respective des secondes parois.
L’invention concerne également une ligne d’échappement de moteur thermique, caractérisée en ce qu’elle comporte :
- un dispositif de chauffage tel que défini précédemment, et
- un élément d’entrée pour la connexion du dispositif de chauffage avec une portion amont de la ligne d’échappement.
Une ligne d’échappement selon l’invention peut comporter en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes combinaisons techniquement envisageables.
- La ligne d’échappement comprend un élément de maintien relié à l’élément d’entrée d’une part et relié à un boitier s’étendant dans la direction longitudinale d’autre part, l’élément chauffant étant logé entre l’élément d’entrée et l’élément de maintien.
- L’élément d’entrée et/ou l’élément de maintien comporte au moins un orifice pour le passage d’au moins l’une des bornes présentant une direction d’allongement sensiblement parallèle à la direction longitudinale.
- La ligne d’échappement comprend, pour au moins une électrode présentant une direction d’allongement sensiblement parallèle à la direction longitudinale, un élément respectif de protection de cette électrode, l’élément de protection étant allongé sensiblement parallèlement à l’électrode correspondante, et entourant de préférence au moins partiellement l’électrode correspondante.
L’invention concerne enfin un véhicule, comportant un moteur thermique, caractérisé en ce qu’il comporte une ligne d’échappement telle que définie précédemment.
Différents aspects et avantages de l’invention seront mis en lumière dans la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant aux figures annexées, parmi lesquelles :
On a représenté, sur les figures 1 à 3, un dispositif de purification 10 selon un premier exemple de mode de réalisation, destiné à équiper une ligne d’échappement de moteur thermique.
Le dispositif de purification 10 est agencé dans la ligne d’échappement entre un tronçon amont et un tronçon aval. Les termes « amont » et « aval » sont considérés en fonction du sens de circulation des gaz d’échappement dans la ligne d’échappement.
Le dispositif de purification 10 comporte un boitier 12 s’étendant dans une direction longitudinale X, et délimitant un logement. Le boitier 12 est par exemple réalisé en un matériau métallique.
Le dispositif de purification 10 comporte par ailleurs un élément d’entrée 13 refermant le logement du côté amont. Cet élément d’entrée présente une forme s’élargissant depuis une conduite d’arrivée du tronçon amont jusqu’au boitier 12. L’élément d’entrée 13 présente par exemple une forme générale tronconique, ou toute forme allant en s’élargissant.
Le dispositif de purification 10 comporte un organe de purification 14, logé dans le boitier 12 de sorte que les gaz d’échappement circulant dans le boitier 12 passent à travers cet organe de purification 14. L’organe de purification 14 est un organe de réduction catalytique sélective, de type classique. L’organe de purification 14 présente de préférence une forme générale de révolution autour d’un axe parallèle à la direction longitudinale.
De manière classique, le dispositif de purification 10 comporte un dispositif de chauffage 11, comprenant un élément chauffant 16, agencé à proximité de l’organe de purification 14, de préférence en amont de l’organe de purification 14.
L’élément chauffant 16 est logé dans le boitier 12. L’élément chauffant 16 est destiné à être traversé par les gaz d’échappement circulant dans la direction longitudinale X. Avantageusement, l’élément chauffant 16 présente une forme générale de révolution définie autour d’un axe parallèle à la direction longitudinale X.
Avantageusement, le dispositif de purification 10 comporte un élément 17 de maintien de l’élément chauffant 16 dans le boitier 12. L’élément chauffant 16 est ainsi, dans l’exemple décrit, intercalé longitudinalement entre l’élément d’entrée 13 et l’élément de maintien 17.
De préférence, l’élément d’entrée 13 est solidarisé à l’élément de maintien 17, qui est lui solidarisé au boitier 12. Ainsi, l’élément d’entée 13 est relié au boitier 12 par l’intermédiaire de l’élément de maintien 17.
Avantageusement, des moyens d’isolation électrique (non représentés) sont agencés entre l’élément chauffant 16 et l’élément d’entrée 13, et/ou entre l’élément chauffant 16 et l’élément de maintien 17.
Avantageusement, l’élément d’entrée 13 et/ou l’élément de maintien 17 présente des dimensions radiales supérieures à celles du boitier 12. En d’autres termes, dans au moins une direction radiale perpendiculaire à la direction longitudinale X, l’élément d’entrée 13 et/ou l’élément de maintien 17 présente une dimension supérieure à celle du boitier 12 prise dans la même direction.
L’élément chauffant 16 est perméable aux gaz d’échappement et destiné à être traversé par les gaz d’échappement circulant dans la direction longitudinale X, de sorte que les gaz d’échappement sont chauffés lors de leur passage au travers de l’élément chauffant 16.
De préférence, l’élément chauffant 16 est réalisé en une mousse métallique. En variante, l’élément chauffant 16 peut être formé par une grille métallique.
L’élément chauffant 16 s’étend sur toute la section de passage du boitier 12, de sorte que les gaz d’échappement circulant dans le boitier 12 traversent nécessairement l’élément chauffant 16. Les gaz d’échappement sont ainsi chauffés de manière uniforme.
L’élément chauffant 16 comporte deux pôles électriques 18, par lesquelles l’élément chauffant 16 est destiné à être alimenté électriquement. A cet effet, chacun de ces pôles électriques 18 est destiné à être connecté à une électrode respective.
Avantageusement, les pôles électriques 18 comprennent des zones renforcées, de densification de matière supérieure au reste de l’élément chauffant 16.
Les pôles électriques 18 sont de préférence agencés en périphérie de l’élément chauffant 16. On définit à cet effet une zone périphérique, longeant le bord de l’élément chauffant 16, un pôle électrique 18 étant considéré en périphérie de l’élément chauffant 16 lorsque la distance entre ce pôle électrique 18 et le bord le plus proche de l’élément chauffant 16 est inférieure ou égale à environ 20 mm.
L’élément chauffant 16 présente par exemple une forme en boustrophédon, c’est-à-dire une forme s’étendant en faisant des aller-retours d’un bord à l’autre de l’élément chauffant, par analogie avec un bœuf marquant les sillons dans un champ, ou par analogie avec une écriture en boustrophédon. La forme en boustrophédon définit un chemin électrique pour le courant électrique. Afin de maximiser ce chemin électrique, les pôles électriques 18 sont agencées aux extrémités de la forme en boustrophédon, comme cela est visible sur la .
Dans l’exemple décrit, l’élément chauffant 16 présente une forme générale délimitée par deux premières parois 16a parallèles entre elles d’une part, deux secondes parois 16b parallèles entre elles d’autre part, et deux parois courbes 16c s’étendant chacune entre l’une respective des premières parois 16a et l’une respective des secondes parois 16b.
La forme en boustrophédon est définie parallèlement aux premières parois 16a, c’est-à-dire que chaque aller-retour est parallèle aux premières parois 16a.
On notera que l’élément chauffant 16 pourrait présenter en variante toute autre forme envisageable. Par exemple, l’élément chauffant 16 pourrait présenter une forme générale classique, cylindrique à base circulaire.
Un autre exemple est représenté sur la . Sur cette , l’élément chauffant 16 présente une forme générale cylindrique à base circulaire, comprenant une extension radiale 19 pour chaque pôle électrique 18.
Cet exemple de la montre en outre un agencement des pôles électriques différent de celui de la .
Sur la , les pôles électriques 18 sont alignés avec un centre de symétrie de l’élément chauffant 16, ce qui n’est pas le cas sur la . Sur la , en considérant un centre O de l’élément chauffant 16, ce centre étant celui de la partie circulaire de cet élément chauffant 16, et en considérant deux lignes passant chacune par un pôle électrique 18 respectif et le centre O, ces lignes forment entre elles un angle non nul, par exemple un angle égal à 90°. Tout angle entre ces lignes est envisageable (même un angle nul, qui correspond au cas de la ), cet angle étant choisi en fonction de l’emplacement souhaité pour les pôles électriques 18.
Le dispositif de chauffage 11 comporte deux électrodes 20, chacune destinée à être connectés à un élément de connectique électrique respectif. A cet effet, chaque électrode 20 présente par exemple une extrémité filetée 21.
Chaque électrode 20 est solidarisée à l’un respectif des pôles électriques 18,
Chaque électrode 20 présente classiquement une forme générale allongée dans une direction d’allongement. Par « forme générale allongée dans une direction d’allongement », on entend que la plus grande dimension de l’électrode 20 est définie dans la direction d’allongement.
Conformément à l’invention, au moins l’une des électrodes 20 est allongée parallèlement à la direction longitudinale X, c’est-à-dire que sa direction d’allongement est parallèle à la direction longitudinale X.
De préférence, conformément au mode de réalisation décrit, au moins l’une des électrodes 20, est allongée sensiblement parallèlement à la direction longitudinale X.
Avantageusement, les deux électrodes 20 sont allongées sensiblement parallèlement à la direction longitudinale X, c’est-à-dire que leurs directions d’allongement sont sensiblement parallèles entre elles et sensiblement parallèles à la direction longitudinale X.
Par « sensiblement parallèlement », on entend un décalage angulaire de plus ou moins 20° par rapport à la direction longitudinal X, et de préférence plus ou moins 10°.
Conformément au mode de réalisation décrit en référence aux figures 1 à 3, les électrodes 20 s’étendent depuis l’élément chauffant 16 en direction de l’élément d’entrée 13. L’élément d’entrée 13 comporte alors, pour chaque électrode 20 s’étendant parallèlement à la direction longitudinale X, un orifice 22 de passage de l’électrode 20 correspondante. Chacune de ces électrodes 20 est ainsi accessible depuis l’extérieur du logement, à travers l’orifice de passage 22 correspondant.
Avantageusement, le dispositif de purification 10 comporte des éléments 23 de protection des électrodes 20. Chaque élément de protection 23 est solidarisé à l’élément d’entrée 13 et/ou à l’élément de maintien 17, et s’étend parallèlement à l’électrode 20 correspondante. De préférence, chaque élément de protection 23 entoure au moins partiellement l’électrode 20 correspondante.
On a représenté, sur la , le dispositif de purification 10 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Sur cette figure, les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation sont désignés par des références identiques.
Conformément à ce second mode de réalisation, les électrodes 20 s’étendent depuis l’élément chauffant 16 en direction de l’élément de maintien 17. L’élément de maintien 17 comporte alors, pour chaque électrode 20 s’étendant parallèlement à la direction longitudinale X, un orifice 24 de passage de l’électrode 20 correspondante. Chacune de ces électrodes 20 est ainsi accessible depuis l’extérieur du logement, à travers l’orifice de passage 24 correspondant.
Il est à noter que, l’élément de maintien 17 présentant des dimensions radiales supérieures à celles du boitier 12, les électrodes 20 s’étendent en dehors du logement délimité par le boitier 12.
On notera que l’invention permet clairement de réduire les dimensions radiales du dispositif de purification 10.
On notera également que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits, mais pourrait présenter diverses variantes sans sortir du cadre des revendications.
Par exemple, conformément à une variante non représentée, l’une des électrodes 20 s’étend depuis l’élément chauffant 16 en direction de l’élément d’entrée 13, et traverse donc un orifice de passage 22 ménagé dans l’élément d’entrée 13, et l’autre électrode 20 s’étend depuis l’élément chauffant 16 en direction de l’élément de maintien 17, et traverse donc un orifice 24 de passage ménagé dans l’élément de maintien 17.
Conformément à une autre variante non représentée, la direction d’allongement de l’une des électrodes 20 s’étend dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale X, cette direction d’allongement étant par exemple perpendiculaire à la direction longitudinale X. Dans ce cas, l’autre électrode 20 s’étend bien entendu parallèlement à la direction longitudinale X. Cette électrode 20 parallèle à la direction longitudinale X peut traverser l’élément d’entrée 13 ou en variante l’élément de maintien 17.
Claims (10)
- Dispositif (10) de chauffage de gaz d’échappement, notamment pour un moteur thermique, comportant :
- un élément chauffant (16), perméable aux gaz d’échappement et destiné à être traversé par le gaz d’échappement circulant dans une direction longitudinale (X), l’élément chauffant (16) comportant deux pôles électriques (18),
- deux électrodes (20), chacune solidarisée à un pôle électrique (18) respectif, chaque électrode (20) présentant une forme générale allongée le long d’une direction d’allongement respective,
caractérisé en ce qu’au moins l’une des électrodes (20) présente une direction d’allongement sensiblement parallèle à la direction longitudinale (X). - Dispositif de chauffage (11) selon la revendication 1, dans lequel les deux électrodes (20) présentent une direction d’allongement sensiblement parallèle à la direction longitudinale (X).
- Dispositif de chauffage (11) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les deux électrodes (20) sont disposées en périphérie de l’élément chauffant (16).
- Dispositif de chauffage (11) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément chauffant (16) est une mousse métallique ou une grille métallique.
- Dispositif de chauffage (11) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’élément chauffant (16) présente une forme générale délimitée par deux premières parois (16a) parallèles entre elles d’une part, deux secondes parois (16b) parallèles entre elles d’autre part, et deux parois courbes (16c) s’étendant chacune entre l’une respective des premières parois (16a) et l’une respective des secondes parois (16b).
- Ligne d’échappement de moteur thermique, caractérisée en ce qu’elle comporte :
- un dispositif de chauffage (11) selon l’une quelconque des revendications précédentes, et
- un élément d’entrée (13) pour la connexion du dispositif de chauffage (11) avec une portion amont de la ligne d’échappement. - Ligne d’échappement selon la revendication 6, comprenant un élément de maintien (17) relié à l’élément d’entrée (13) d’une part et relié à un boitier (12) s’étendant dans la direction longitudinale (X) d’autre part, l’élément chauffant (16) étant logé entre l’élément d’entrée (13) et l’élément de maintien (17).
- Ligne d’échappement selon la revendication 7, dans lequel l’élément d’entrée (13) et/ou l’élément de maintien (17) comporte au moins un orifice (22, 24) pour le passage d’au moins l’une (20) des électrodes présentant une direction d’allongement sensiblement parallèle à la direction longitudinale (X).
- Ligne d’échappement selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, comprenant, pour au moins une électrode (20) présentant une direction d’allongement sensiblement parallèle à la direction longitudinale (X), un élément (23) respectif de protection de cette électrode (20), l’élément de protection (23) étant allongé sensiblement parallèlement à l’électrode (20) correspondante, et entourant de préférence au moins partiellement l’électrode (20) correspondante.
- Véhicule, comportant un moteur thermique, caractérisé en ce qu’il comporte une ligne d’échappement selon l’une quelconque des revendications 6 à 9.
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Citations (4)
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| US5672324A (en) * | 1995-02-17 | 1997-09-30 | Nippon Soken, Inc. | Electrically heatable honeycomb body of a catalytic converter equipped in an exhaust system of an internal combustion engine |
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Family Cites Families (4)
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| DE19533088A1 (de) * | 1995-09-07 | 1997-03-13 | Emitec Emissionstechnologie | Elektrische isolierende Durchführung mit einer Elektrokorrosionsschutzeinrichtung |
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| JP7031618B2 (ja) * | 2019-01-17 | 2022-03-08 | トヨタ自動車株式会社 | 電気加熱式触媒の異常検出装置 |
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Patent Citations (4)
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