FR3117544A1 - Dispositif de chauffage et moyen de traitement des gaz d’échappement - Google Patents

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Abstract

Dispositif de chauffage et moyen de traitement de s gaz d’échappement Un dispositif de chauffage pour un moyen de traitement (10) des gaz d'échappement présente un composant chauffant (20) électriquement conducteur qui peut être traversé axialement par les gaz d'échappement à chauffer, un cadre support (22) qui est agencé dans une zone périphérique (37) du composant chauffant (20) et sur lequel le composant chauffant (20) est monté du côté du bord, et au moins une électrode (24, 26). Au moins un évidement (38, 40) est réalisé dans le cadre support (22), dans la zone duquel est agencé un élément tampon flexible (30) qui présente une raideur inférieure à celle du cadre support (22). L’électrode (24, 26) est fixée au cadre support (22) par l'intermédiaire de l'élément tampon (30). Un moyen de traitement (10) des gaz d’échappement est en outre décrit. Figure pour l'abrégé : Figure 2

Description

Dispositif de chauffage et moyen de traitement des gaz d’échappement
L’invention se rapporte à un dispositif de chauffage pour un moyen de traitement des gaz d‘échappement, en particulier d’un véhicule automobile, et à un moyen de traitement des gaz d’échappement comprenant un dispositif de chauffage.
Des moyens d’épuration des gaz d’échappement tels que des catalyseurs sont habituellement prévus dans les moyens de traitement des gaz d’échappement de moteurs à combustion interne pour réduire les émissions.
Pour un déroulement optimal d’une oxydation catalytique directement après un démarrage à froid, il est connu de prévoir des dispositifs de chauffage qui chauffent le moyen de traitement des gaz d’échappement même à une température de réaction.
En alternative, il est possible d'utiliser des dispositifs de chauffage séparés qui sont traversés par les gaz d'échappement, qui sont associés au moyen d'épuration des gaz d'échappement et qui sont aménagés de manière à chauffer les gaz d'échappement avant leur passage à travers le moyen d'épuration des gaz d'échappement.
Les dispositifs de chauffage habituels ne sont cependant pas encore adaptés de manière optimale aux charges régnant dans le moyen de traitement des gaz d'échappement. Dans les dispositifs de chauffage actuels, des problèmes surviennent en outre souvent lors du montage, plus précisément lors de l'intégration du dispositif de chauffage dans le canal d'échappement du moyen de traitement des gaz d'échappement. Des déformations du dispositif de chauffage dues à la température peuvent en outre survenir.
Le but de l'invention est de fournir un dispositif de chauffage fiable et autonome pour un moyen de traitement des gaz d'échappement, qui est facile à monter en réduisant ou en éliminant les dommages et qui peut résister aux charges régnant dans le moyen de traitement des gaz d'échappement.
Selon l'invention, le but est atteint par un dispositif de chauffage pour un moyen de traitement des gaz d'échappement, en particulier d'un véhicule automobile, qui présente un composant chauffant électriquement conducteur qui est orienté transversalement à un flux de gaz d'échappement, qui est apte à être fixé dans un canal d'échappement et qui peut être traversé axialement par les gaz d'échappement à chauffer. Le dispositif de chauffage comprend en outre un cadre support qui est agencé dans une zone périphérique du composant chauffant et sur lequel le composant chauffant est monté du côté bord, et au moins une électrode qui est fixée au cadre support. Au moins un évidement est réalisé dans le cadre support, dans la zone duquel est agencé un élément tampon flexible qui présente une raideur inférieure à celle du cadre support. Ladite au moins une électrode est fixée au cadre support par l'intermédiaire de l'élément tampon.
Dans le cadre de l'invention, on entend par sens axial un sens axial par rapport au dispositif de chauffage qui est sensiblement parallèle à un sens d'écoulement principal des gaz d'échappement à traiter.
Dans le cadre de l'invention, on entend par sens transversal un sens orthogonal au sens axial. Le sens transversal inclut donc un sens radial.
Le fond de l'invention est donc constitué d'au moins un élément tampon flexible et d'un ou de plusieurs évidements dans le cadre support. Le cadre support est fixé au canal d'échappement et/ou à au moins une électrode par l’intermédiaire de l'élément tampon. Grâce audit au moins un évidement et à l'élément tampon réalisé ou fixé dans cette zone, le cadre support est nettement plus facilement déformable ou extensible, surtout dans la zone de sa fixation dans le canal d'échappement ou à ladite au moins une électrode, de sorte que des dilatations dues à la température lors du fonctionnement ou du soudage pendant la fabrication peuvent être mieux compensées et qu’ainsi, des déformations incontrôlées du dispositif de chauffage et donc du cadre support en cours de fonctionnement peuvent être évitées.
L'élément tampon est nettement plus facilement déformable et extensible que le cadre support, en particulier dans le sens circonférentiel du cadre support. De cette manière, une dilatation radiale du cadre support, qui entraîne une dilatation dans le sens circonférentiel, peut être facilitée. Ledit au moins un évidement augmente encore la déformabilité ou l'extensibilité du cadre support.
L'élément tampon flexible peut être réalisé de manière à faire partie du cadre support ou sous forme de pièce séparée fixée au cadre support. Si l'élément tampon flexible est une partie du cadre support, c'est-à-dire qu'il est donc intégré au cadre support, la raideur de la partie du cadre support qui constitue l'élément tampon est inférieure à la raideur du reste du cadre support.
L'élément tampon est par exemple réalisé à partir d'une tôle métallique dont la raideur à la flexion est inférieure à celle au moins de la zone du cadre support qui lui est adjacente. Ainsi, l'élément tampon peut être fabriqué en le même matériau que le cadre support.
L'élasticité à la flexion élevée et la raideur à la flexion réduite peuvent être obtenues de manière très simple en ce que la tôle métallique présente une épaisseur de matériau inférieure à celle du cadre support dans la zone adjacente à l'élément tampon. Il n'est donc pas nécessaire de prévoir des matériaux différents pour le cadre support et l'élément tampon, ce qui simplifie la fabrication et réduit le besoin de matériaux différents.
La tôle métallique de l'élément tampon présente par exemple une épaisseur comprise entre 25% et 75% de l'épaisseur de la tôle du cadre support dans la zone du tronçon cylindrique.
La tôle métallique présente par exemple une épaisseur comprise entre 0,5 mm et 2 mm, de préférence de 0,8 mm. Les contraintes dues à la déformation, appliquées sur le cadre support et le composant chauffant sont les plus faibles avec une telle épaisseur de la tôle métallique.
Le composant chauffant peut être une grille chauffante, qui est en particulier réalisée avec une raideur propre et/ou en forme de plaque. Une grille chauffante est facile à fabriquer, étant donné qu’elle peut par exemple être usinée par électrolyse ou découpée à partir d’une tôle métallique. En fonction de la taille des ouvertures, il est possible d'influencer la résistance à l'écoulement des gaz d'échappement causée par le dispositif de chauffage, ainsi que l'intensité du chauffage. Une telle grille de chauffage peut également être facilement montée dans le dispositif de chauffage.
La grille chauffante est en particulier maintenue à l'extérieur sur le cadre support, de préférence dans la zone du bord. Ceci permet d'augmenter la capacité de charge de la grille chauffante.
Selon un aspect, le composant chauffant et le cadre support sont reliés de manière électrique, ladite au moins une électrode étant en particulier reliée de manière électrique au cadre support par l'intermédiaire de l'élément tampon. Le cadre support permet d'obtenir un contact électrique plus étendu et plus uniforme avec le composant chauffant, ce qui conduit à un flux de courant plus uniforme et donc à un chauffage plus uniforme du composant chauffant.
Un autre aspect prévoit que le cadre support présente un tronçon cylindrique qui s'étend axialement et qui présente une surface enveloppante dans laquelle est réalisé l'évidement, une bride annulaire circonférentiellement périphérique étant en particulier agencée à une extrémité frontale du tronçon cylindrique, sur laquelle le composant chauffant est monté. L'élément tampon peut être monté (par exemple assemblé) ou intégré de manière particulièrement simple sur le tronçon cylindrique, étant donné que la surface enveloppante est particulièrement facile à obtenir. Une plus grande zone de contact avec le composant chauffant est réalisée grâce à la bride annulaire, ce qui permet de créer une meilleure fixation du composant chauffant et un flux de courant électrique plus uniforme et plus fiable entre le cadre support et le composant chauffant. En alternative, le composant chauffant peut se fondre d’un seul tenant dans la bride annulaire, c'est-à-dire être d'une seule pièce.
Le cadre support et la bride annulaire peuvent se fondre l'un dans l'autre d’un seul tenant et être fabriqués par exemple par emboutissage, découpage et/ou découpe au laser.
Il peut être prévu que le cadre support est formé par une pluralité de tronçons qui sont agencés dans le sens circonférentiel et espacés les uns des autres par l'évidement, et qui sont couplés mécaniquement et/ou électriquement les uns aux autres par ledit un élément tampon ou lesdits plusieurs éléments tampons. Une déformabilité ou une extensibilité particulièrement élevée du cadre support ou du dispositif de chauffage est ainsi obtenue.
En alternative ou en complément, un ou plusieurs des évidements peuvent ne traverser le cadre support que partiellement dans le sens axial. Cela signifie que les tronçons du cadre support se fondent les uns dans les autres et ne sont donc que partiellement séparés les uns des autres par l'évidement. Ceci permet d'augmenter la capacité de charge du cadre support.
L'élément tampon peut ponter l'évidement et faire saillie, dans le sens circonférentiel, d'un bord délimitant l'évidement. Si l'élément tampon est réalisé sous forme de pièce séparée, il peut être fixé à la surface enveloppante. Le pontage permet d'augmenter la capacité de charge du cadre support tout en assurant la déformabilité ou l'extensibilité dans la zone de l'élément tampon.
En particulier, l'élément tampon réalisé sous forme de pièce séparée est fixé à la surface enveloppante par coopération de formes, par exemple par accrochage ou enclenchement, par coopération de forces, par exemple par un assemblage par rivets ou par vis, et/ou par coopération de matières, par exemple par soudage, collage ou brasage.
L'élément tampon peut reposer radialement à l'extérieur du cadre support tout en étant fixé à la surface enveloppante. Ainsi, l'élément tampon peut être monté (par exemple assemblé) particulièrement facilement sur le cadre support.
Dans un mode de réalisation, l'élément tampon présente un tronçon flexible coudé ou ondulé, au niveau duquel l'élément tampon est expansible dans le sens circonférentiel du cadre support et/ou dans le sens radial du cadre support. L'élément tampon peut également être expansible dans le sens tangentiel du cadre support. Le terme "expansion" ou "expansible" comprend ici une expansion élastique et/ou thermique. La structure tampon ainsi réalisée dans le tronçon flexible permet d’assurer un amortissement particulièrement efficace des déformations circonférentielles et/ou radiales du cadre support. De telles déformations peuvent par exemple être provoquées par des contraintes dues à l'écoulement des gaz d'échappement à travers le dispositif de chauffage.
La structure tampon ressemble par exemple à une structure de tôle ondulée et/ou à une structure de cercles concentriques et/ou à une structure ondulée. En alternative ou en complément, la structure tampon peut ressembler à la structure d'un accordéon. Une telle structure est très facile à fabriquer. Les structures tampon décrites peuvent par exemple être fabriquées par rainurage et/ou estampage.
Toutes les structures tampon possibles sont basées sur le fait que la raideur de l'élément tampon est réduite par rapport au cadre support ou au reste du cadre support en raison de la réalisation de certaines structures.
En particulier pour un élément tampon intégré dans le cadre support, il s’impose de modifier la structure et/ou la forme et/ou les dimensions du cadre support, de préférence la structure et/ou la forme et/ou les dimensions de la surface enveloppante du cadre support dans la zone de l'évidement, de sorte que la raideur de l'élément tampon est réduite par rapport au reste du cadre support. La modification de la structure et/ou de la forme et/ou des dimensions du cadre support peut par exemple être obtenue par certains procédés d'usinage. Un procédé d'usinage possible est le formage, tel que le découpage, le rainurage ou l'estampage. Un autre exemple de procédé d'usinage possible est le formage primaire, comme par exemple le pliage. Il est possible de mettre en œuvre un ou plusieurs procédés d'usinage pour fabriquer l'élément tampon.
Un autre mode de réalisation prévoit que le dispositif de chauffage comporte une électrode supplémentaire, l'électrode supplémentaire étant en contact avec le composant chauffant dans une zone centrale. Un évidement supplémentaire est en outre agencé dans le cadre support, lequel est associé à l’électrode supplémentaire et est ponté par un élément de stabilisation réalisé sous forme de pièce séparée, qui présente une raideur à la flexion au moins équivalente à celle de la zone adjacente du cadre support et par l'intermédiaire duquel l’électrode supplémentaire est fixée au cadre support. Par conséquent, aucun élément tampon flexible couplant l’électrode supplémentaire mécaniquement au cadre support n'est prévu ici. Dans une telle configuration, il s'est avéré, de manière surprenante, que les contraintes générées par les déformations ou les dilatations, dues en particulier à la température, sur le cadre support et le composant chauffant sont nettement réduites.
L'élément de stabilisation peut être réalisé de manière similaire à l'élément tampon et/ou être fixé de manière similaire ou identique au cadre support. L’élément de stabilisation séparé peut ainsi être facilement fabriqué et monté au cadre support, à savoir par les procédés mentionnés ci-dessus.
Une autre fonction de l'élément de stabilisation séparé et/ou de l'élément tampon est de permettre la compensation des tolérances de l'électrode dans le sens axial par rapport à l'électrode. Si, dans une première étape, l'élément de stabilisation séparé et/ou l'élément tampon sont par exemple reliés à l'électrode correspondante par coopération de matières, il est néanmoins possible de positionner le cadre support en particulier axialement par rapport à l'électrode (radialement par rapport au dispositif de chauffage), à laquelle le composant chauffant est relié dans une étape ultérieure. L'élément de stabilisation séparé ainsi que l'élément ou les éléments tampons le permettent en raison du jeu entre eux et le cadre support. Le jeu est alors compensé par la mobilité notamment axiale, par rapport à l'électrode, ou radiale, par rapport au dispositif de chauffage, des éléments tampons. Ce n'est qu'après le positionnement correct du cadre support par rapport aux électrodes que l'élément de stabilisation séparé et/ou l'élément tampon sont reliés de manière solidaire au cadre support. Un pliage ou une déformation, en particulier axial(e), du composant chauffant est ainsi évité(e), et des tensions mécaniques sont induites le moins possible dans le dispositif.
En alternative, il est possible de ne pas prévoir d'évidement dans la zone de l’électrode supplémentaire, et l'élément de stabilisation peut faire partie du cadre support, de sorte que l’électrode supplémentaire est directement fixée au cadre support. Une réduction du nombre de pièces est réalisée grâce à l’élément de stabilisation intégré dans le cadre support, ce qui permet de réduire les coûts de fabrication. Une adaptation constructive du cadre support dans la zone de l'élément de stabilisation intégré permet en même temps d'augmenter le couple résistant. En d'autres termes, la raideur à la flexion de l'élément de stabilisation peut ainsi être augmentée.
Selon une autre alternative, il est possible de ne pas prévoir d'évidement dans la zone de l'électrode supplémentaire, ni d'élément de stabilisation, de sorte que l'électrode supplémentaire est directement fixée au cadre support. Cela permet également d'économiser des composants.
L’électrode supplémentaire peut donc s'étendre jusque dans une zone centrale du dispositif de chauffage et/ou l’électrode supplémentaire peut s'étendre jusque dans une zone de bord du dispositif de chauffage. L'entrée ou la sortie centrale du courant et la sortie ou l'entrée du courant côté bord permettent d'uniformiser le flux de courant sur la section d'écoulement, ce qui permet d'obtenir un chauffage plus uniforme des gaz d'échappement.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de chauffage comporte un élément de fixation réalisé pour la fixation du cadre support à une paroi de canal d'échappement. Un évidement supplémentaire est en outre agencé dans le cadre support, lequel est associé à l'élément de fixation et dans la zone duquel est agencé un élément tampon flexible supplémentaire par l'intermédiaire duquel l'élément de fixation est fixé au cadre support. Grâce à l’élément tampon supplémentaire, le cadre support est plus facilement déformable dans la zone de sa fixation à la paroi du canal d'échappement, et la fixation conduit moins de forces dans le cadre support.
L'élément tampon flexible supplémentaire peut être réalisé de manière à faire partie du cadre support ou sous forme de pièce séparée.
L’élément tampon supplémentaire est en particulier identique à l'élément tampon associé à l'électrode. Ainsi, il n'est pas nécessaire de fabriquer des éléments tampons différents, ce qui permet d’assurer une fabrication plus efficace et moins coûteuse.
Selon l'invention, le but est en outre atteint par un moyen de traitement des gaz d'échappement pour un véhicule automobile, qui comprend un boîtier délimitant le canal d'échappement qui est traversé par les gaz d'échappement, et un dispositif de chauffage électrique selon l'invention, qui s'étend transversalement à travers le canal d'échappement et peut être traversé par les gaz d'échappement. L'élément tampon permet au cadre support et au composant chauffant de se déformer par rapport au boîtier.
Il peut être prévu que le cadre support est fixé au boîtier par l'intermédiaire dudit au moins un élément tampon et/ou de l'élément de stabilisation ainsi que par l'intermédiaire de ladite au moins une électrode et/ou de l'élément de fixation. Cela assure un maintien fiable du dispositif de chauffage dans le canal d'échappement. Les éléments tampons et l'élément de stabilisation ont donc une double fonction.
Les avantages et propriétés décrits du moyen de traitement des gaz d'échappement selon l'invention s'appliquent de la même façon au dispositif de chauffage et vice versa.
D'autres avantages et propriétés de l'invention ressortiront de la description qui suit et des dessins, auxquels il est fait référence et qui montrent :
la schématiquement un moyen de traitement des gaz d'échappement selon l'invention avec un dispositif de chauffage selon l'invention,
la une vue de dessus dans le sens d'écoulement principal du dispositif de chauffage selon l'invention de la ,
la une vue en perspective du dispositif de chauffage selon l'invention de la ,
la une vue en perspective d'un autre mode de réalisation du dispositif de chauffage selon l'invention, et
la une vue en perspective d'un autre mode de réalisation du dispositif de chauffage selon l'invention.
Bien que les figures 2 à 4 montrent des éléments tampons réalisés sous forme de pièces séparées, l'invention décrite dans le présent document ne doit pas être limitée à ce mode de réalisation. Comme décrit ci-dessus, l'élément tampon peut, selon l'invention, être réalisé sous forme de pièce intégrée dans le cadre support ou sous forme de pièce séparée.
La illustre schématiquement un moyen de traitement 10 des gaz d'échappement comprenant un dispositif de chauffage 12 et un catalyseur 14.
Le dispositif de chauffage 12 et le catalyseur 14 sont agencés dans un conduit du moyen de traitement 10 des gaz d'échappement, qui conduit les gaz d'échappement et constitue un boîtier 16, de sorte que le dispositif de chauffage 12 et le catalyseur 14 sont tous deux traversés par des gaz d'échappement.
Le sens d'écoulement principal 18 des gaz d'échappement est représenté de manière simplifiée par une flèche.
Le dispositif de chauffage 12 est agencé en amont du catalyseur 14, de sorte que le dispositif de chauffage 12 peut chauffer les gaz d'échappement avant leur passage à travers le catalyseur 14. L'oxydation catalytique, en particulier directement après un démarrage à froid, est ainsi améliorée, et les émissions sont réduites, étant donné que le catalyseur 14 est rapidement chauffé.
La montre le dispositif de chauffage 12 de manière plus détaillée.
Le dispositif de chauffage 12 se compose d'un composant chauffant 20, d'un cadre support 22, d'une première électrode 24, d'une deuxième électrode 26 et d'un élément de fixation 28, ceci ne devant pas être considéré comme limitatif.
Le composant chauffant 20 est fabriqué en un matériau électriquement conducteur et est réalisé sous forme de grille chauffante à raideur propre dans le présent mode de réalisation.
La grille chauffante peut par exemple être fabriquée à partir d'une tôle métallique.
Le cadre support 22 peut également être fabriqué en un matériau électriquement conducteur, tel que le métal.
Le dispositif de chauffage 12 comprend en outre un premier élément tampon 30 et un deuxième élément tampon 32 qui sont respectivement agencés mécaniquement entre la première électrode 24 ou l'élément de fixation 28 et le cadre support 22, ainsi qu'un élément de stabilisation 34 qui est agencé mécaniquement entre la deuxième électrode 26 et le cadre support 22.
Les électrodes 24, 26 et l'élément de fixation 28 s'étendent à travers une paroi de canal d'échappement 36 du boîtier 16 et sont chacun fixés à l'élément tampon 30, 32 ou à l'élément de stabilisation 34 associé et sont ainsi fixés indirectement au cadre support 22.
La fixation des éléments tampons 30, 32 et de l'élément de stabilisation 34 au cadre support 22 est expliquée ci-après.
Le cadre support 22 se compose d'un tronçon cylindrique 50 s'étendant axialement et d'une bride annulaire circonférentiellement périphérique 52. La bride annulaire 52 est agencée à une extrémité frontale du tronçon cylindrique 50 et s'étend radialement vers l'extérieur à partir de celui-ci.
Le tronçon cylindrique 50 et la bride annulaire 52 peuvent se fondre d’un seul tenant l'un dans l'autre.
Le tronçon cylindrique 50 et la bride annulaire 52 sont des zones du cadre support 22 qui peuvent être fabriquées par exemple en plusieurs étapes d'usinage, telles que l'emboutissage, le découpage et/ou la découpe au laser ou similaire.
Des évidements, à savoir un premier évidement 38, un deuxième évidement 40 et un troisième évidement 42 qui peuvent s'étendre sur toute la longueur axiale du tronçon cylindrique 50 ou seulement sur une longueur partielle sont présents dans le tronçon cylindrique 50. Si les tronçons s'étendent sur toute la longueur axiale du tronçon 50, le tronçon cylindrique 50 n'est plus constitué que de fragments espacés les uns des autres dans le sens circonférentiel.
Les éléments tampons 30, 32 et l'élément de stabilisation 34 s'étendent dans le sens circonférentiel au-delà de leur évidement 38, 42 ou 40 associé, à savoir sur le bord adjacent 39, 41, 43, où ils sont fixés au tronçon cylindrique 50, par exemple par soudage, brasage, collage ou par une fixation mécanique, par exemple par rivetage, vissage ou tout autre assemblage par coopération de formes. Ainsi, les éléments tampons 30, 32 et l'élément de stabilisation 34 pontent les évidements correspondants 38, 40, 42 et ferment pour ainsi dire le tronçon cylindrique 50 dans le sens circonférentiel.
Le but des éléments tampons 30, 32 est d'agir en quelque sorte par effet de ressort entre le cadre support 22 et l'électrode 24 et l'élément de fixation 28.
Ainsi, moins de tensions sont introduites dans le cadre support 22.
Les éléments tampons 30, 32 ont donc une raideur à la flexion inférieure à celle de la zone du cadre support 22 adjacent, plus précisément du tronçon cylindrique 50.
Les éléments tampons sont généralement fabriqués à partir d'une bande de tôle dont l'épaisseur de matériau est inférieure à celle du cadre support 22 dans la zone du tronçon cylindrique 50, qui est généralement également réalisé à partir d’une tôle, ce qui ne doit cependant pas être compris de manière restrictive.
Les éléments tampons 30, 32 ont par exemple une épaisseur de matériau comprise entre 0,5 mm et 2,0 mm, de préférence de 0,8 mm.
Pour la création d’une flexibilité suffisamment élevée, les éléments tampons 30, 32 présentent un tronçon flexible 48, coudé ou ondulé, grâce auquel un tampon est possible pour des dilatations dans le sens radial et circonférentiel.
Contrairement aux éléments tampons 30, 32, l'élément de stabilisation 34 présente une flexibilité identique ou inférieure à celle du tronçon cylindrique 50, c'est-à-dire que l'élément de stabilisation est réalisé soit dans le même matériau et avec la même épaisseur de matériau que le tronçon cylindrique 50, soit même en un matériau encore plus stable. En résumé, l'élément de stabilisation 34 présente donc une raideur à la flexion au moins égale, en particulier supérieure à celle du cadre support 22 dans la zone du tronçon cylindrique 50.
Les éléments tampons 30, 32 et l'élément de stabilisation 34 peuvent en plus également être fixés à la bride annulaire 52, notamment par soudage ou brasage.
La première électrode 24 est par conséquent reliée électriquement et mécaniquement au cadre support 22 par le premier élément tampon 30. Cela signifie que le premier élément tampon 30 est réalisé de manière à être électriquement conducteur.
Le cadre support 22 peut être composé de plusieurs pièces, c'est-à-dire que la bride annulaire 52 est une pièce qui est séparée des fragments espacés dans le sens circonférentiel ou du tronçon cylindrique 50 continue dans le sens circonférentiel, mais qui est fixée à ceux-ci, ou la bride annulaire 52 peut se fondre d’un seul tenant dans le tronçon cylindrique 50 ou ses fragments.
Les deux électrodes 24, 26 et l'élément de fixation 28 sont de préférence également fixés du côté boîtier, en particulier dans la zone de la paroi de canal d’échappement 36, de sorte que, d'une part, peu de tension est introduite dans le cadre support 22 par l'intermédiaire des éléments tampons 30, 32, que ce soit lors du montage ou pendant le fonctionnement en raison de dilatations thermiques.
Comme il a été constaté lors d’essais, il est avantageux qu'une électrode, ici la deuxième électrode 26, soit toutefois fixée au cadre support 22 par l'intermédiaire de l'élément de stabilisation 34, c'est-à-dire qu'ici, il n'y a pas ou peu de compensation des dilatations thermiques.
L'élément de fixation 28 est isolé électriquement par rapport au boîtier 16 ou par rapport à l'élément tampon 32, de sorte qu'aucun flux de courant ne peut avoir lieu entre l'élément tampon 32 et le boîtier 16 par l’intermédiaire de l'élément de fixation 28.
La deuxième électrode 26 est bien entendu également isolée électriquement par rapport au cadre support 22.
Par conséquent, la deuxième électrode 26 s'étend à travers le boîtier 16 et l'élément de stabilisation associé 34 dans une zone centrale 44 du dispositif de chauffage 12, où elle est reliée électriquement et mécaniquement au composant chauffant 20.
En alternative, il est également possible de se passer de l'élément de stabilisation 34, la deuxième électrode 26 étant alors directement fixée au cadre support 22.
Comme il est visible dans la vue de dessus de la , une fente 46 peut être prévue entre la bride annulaire 52 et le boîtier 16. Cette fente 46 peut d'une part compenser des imprécisions de fabrication et d'autre part éviter des interactions électriques.
La fente 46 est facultativement remplie d'un matériau de remplissage, par exemple d'une isolation électrique.
L'isolation électrique peut comprendre un mat isolant.
En alternative ou en complément, l'isolation électrique peut comprendre un matériau de remplissage isolant et à haute résistance à la chaleur.
Le matériau de remplissage peut permettre un certain mouvement du cadre support 22, induit par exemple par une déformation due au soudage, et/ou des contraintes thermiques.
Le fonctionnement du dispositif de chauffage selon l'invention est expliqué ci-après.
En particulier lors d'un démarrage à froid, le courant circule via la deuxième électrode 26 dans la zone centrale 44 du composant chauffant 20 et ensuite radialement en suivant le tracé du composant chauffant 20 vers le cadre support 22 et dans le premier élément tampon 30 vers la première électrode 24.
En alternative, le flux de courant peut bien sûr aussi être inversé.
Par conséquent, le composant chauffant 20 s'échauffe et chauffe ainsi les gaz d'échappement qui traversent le dispositif de chauffage 12 et atteignent ensuite le catalyseur 14 à l'état chauffé et chauffent également ce dernier afin d'augmenter ses propriétés de d’épuration des gaz d'échappement.
Lors du chauffage, des contraintes thermiques sont générées dans le composant chauffant 20 et dans le cadre support 22, lesquelles sont réduites par les éléments tampons 30, 32, de sorte que les contraintes dans le dispositif de chauffage 12 sont évitées ou réduites par rapport aux modes de réalisation précédents, dans lesquels un couplage rigide entre les électrodes, les éléments de fixation et le boîtier était réalisé.
Les éléments tampons 30, 32 sont également avantageux lors du montage, lorsque des opérations de soudage sont réalisées qui entraînent un fort échauffement par tronçons et donc des contraintes dans le cadre support 22.
La représente un deuxième mode de réalisation du dispositif de chauffage 12 qui est quasiment identique au premier mode de réalisation selon les figures 2 et 3.
Dans le premier mode de réalisation, les évidements 38, 40, 42, dans le sens axial, ne s'étendaient pas complètement sur tout le tronçon cylindrique 50 jusqu'à la bride annulaire 52, de sorte qu'il y avait encore pour ainsi dire des barrettes et que la bride annulaire 52 était fermée dans le sens circonférentiel.
Dans le mode de réalisation selon la , les évidements 38, 40, 42 s'étendent cependant sur toute la longueur axiale du tronçon cylindrique, de sorte que celui-ci, comme expliqué précédemment, n'est en fait composé que de fragments qui sont toutefois complétés mécaniquement par les éléments tampons 30, 32 et l'élément de stabilisation 34 pour former un anneau.
Dans la variante selon la , l'élément de stabilisation 34 est remplacé par un élément tampon supplémentaire 58, qui est réalisé plus flexible que le tronçon cylindrique adjacent. Le remplacement de l'élément de stabilisation 34 par un élément tampon supplémentaire 58 n'est toutefois qu'une option.
Dans les modes de réalisation représentés, les éléments tampons 30, 32 et 58 sont chacun fixés à une surface enveloppante extérieure 56 du tronçon cylindrique adjacent 50, c'est-à-dire dans une zone de chevauchement. En variante, ils pourraient toutefois aussi être fixés sur une face interne du tronçon cylindrique 50.
La représente un autre mode de réalisation du dispositif de chauffage 12, qui est très similaire au premier mode de réalisation selon la .
La différence réside dans le fait que les éléments tampons flexibles 30, 32 sont réalisés de manière à faire partie du cadre support 22. Cela signifie que les éléments tampons 30, 32 sont intégrés dans le cadre support 22 et se fondent d'un seul tenant dans le tronçon cylindrique 50 du cadre support 22.
Les premier et troisième évidements 38, 42 prévus dans le cadre support 22, qui étaient auparavant pontés par les éléments tampons 30, 32 réalisés séparément, sont maintenant supprimés, l'élément de fixation 28 et la première électrode 24 étant fixés directement au cadre support 22.
La raideur des parties du cadre support 22 qui constituent les éléments tampons 30, 32 est inférieure à la raideur du reste du cadre support 22. Les éléments tampons 30, 32 ont en particulier une raideur à la flexion inférieure à celle du tronçon cylindrique 50 adjacent.
Les éléments tampons 30, 32 sont réalisés par une forme spéciale du cadre support 22, des évidements 60 étant prévus à cet effet dans le cadre support 22 dans la zone des éléments tampons 30, 32. La raideur à la flexion des éléments tampons 30, 32 est ainsi réduite.
Les évidements 60 peuvent être réalisés par formage primaire, par exemple par découpage.
Par ailleurs, de manière semblable au mode de réalisation selon la , le tronçon cylindrique 50 se fond d’un seul tenant dans la bride annulaire 52. En alternative, il est cependant également envisageable que le tronçon cylindrique 50 est réalisé séparément de la bride annulaire 52, c'est-à-dire de manière similaire au mode de réalisation selon la .
L'élément de stabilisation 34 est en outre également réalisé de manière à faire partie du cadre support 22. Cela signifie que l'élément de stabilisation 34 est intégré dans le cadre support 22, l'élément de stabilisation 34 se fondant d'un seul tenant dans le tronçon cylindrique 50 du cadre support 22.
Le deuxième évidement 40 prévu dans le cadre support 22, qui était ponté par l'élément de stabilisation 34 réalisé séparément dans le mode de réalisation de la , est alors également supprimé, la deuxième électrode 26 étant fixée directement au cadre support 22.
Contrairement aux éléments tampons 30, 32, l'élément de stabilisation 34 présente une flexibilité identique ou inférieure à celle du tronçon cylindrique 50. Cela signifie que l'élément de stabilisation 34 présente une raideur à la flexion au moins égale, voire supérieure, à celle du cadre support 22 dans la zone du tronçon cylindrique 50. Dans le présent exemple de réalisation, ceci est obtenu par la forme de l'élément de stabilisation 34 qui, comme dans le mode de réalisation de la , présente un couple résistant plus élevé par rapport au tronçon cylindrique 50.
En résumé, le mode de réalisation de la présente l'avantage de réduire le nombre de pièces, ce qui permet de réduire les coûts de fabrication.

Claims (12)

  1. Dispositif de chauffage pour un moyen de traitement (10) des gaz d'échappement, en particulier d'un véhicule automobile, présentant
    un composant chauffant (20) électriquement conducteur qui est orienté transversalement à un flux de gaz d'échappement, qui est apte à être fixé dans un canal d'échappement et qui peut être traversé axialement par les gaz d'échappement à chauffer,
    un cadre support (22) qui est agencé dans une zone périphérique (37) du composant chauffant (20) et sur lequel le composant chauffant (20) est monté du côté bord,
    au moins une électrode (24, 26) qui est fixée au cadre support (22),
    au moins un évidement (38, 40) étant réalisé dans le cadre support (22), dans la zone duquel est agencé un élément tampon flexible (30 ; 58) qui présente une raideur inférieure à celle du cadre support (22), et
    ladite au moins une électrode (24, 26) étant fixée au cadre support (22) par l'intermédiaire de l'élément tampon (30 ; 58).
  2. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément tampon flexible (30 ; 58) est réalisé de manière à faire partie du cadre support (22) ou sous forme de pièce séparée fixée au cadre support (22).
  3. Dispositif de chauffage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément tampon (30 ; 58) est réalisé à partir d'une tôle métallique dont la raideur à la flexion est inférieure à celle au moins de la zone du cadre support (22) qui lui est adjacente.
  4. Dispositif de chauffage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composant chauffant (20) est une grille chauffante qui est en particulier réalisée avec une raideur propre et/ou en forme de plaque.
  5. Dispositif de chauffage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composant chauffant (20) et le cadre support (22) sont reliés de manière électrique, ladite au moins une électrode (24, 26) étant en particulier reliée de manière électrique au cadre support (22) par l'intermédiaire de l'élément tampon (30 ; 58).
  6. Dispositif de chauffage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cadre support (22) présente un tronçon cylindrique (50) qui s'étend axialement et qui présente une surface enveloppante (56) dans laquelle est réalisé l'évidement (38, 40), une bride annulaire (52) circonférentiellement périphérique étant en particulier agencée à une extrémité frontale du tronçon cylindrique (50), sur laquelle le composant chauffant (20) est monté.
  7. Dispositif de chauffage selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément tampon (30 ; 58) ponte l'évidement (38, 40) et fait saillie, dans le sens circonférentiel, d'un bord (39, 41) délimitant l'évidement (38, 40).
  8. Dispositif de chauffage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément tampon (30 ; 58) présente un tronçon flexible (48) coudé ou ondulé, au niveau duquel l'élément tampon (30 ; 58) est expansible dans le sens circonférentiel du cadre support (22) et/ou dans le sens radial du cadre support (22).
  9. Dispositif de chauffage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage (12) présente une électrode supplémentaire (26), l'électrode supplémentaire (26) étant en contact avec le composant chauffant (20) dans une zone centrale (44), et en ce qu’un évidement supplémentaire est agencé dans le cadre support (22), lequel est associé à l’électrode supplémentaire (26) et est ponté par un élément de stabilisation (34) réalisé sous forme de pièce séparée qui présente une raideur à la flexion au moins équivalente à celle de la zone adjacente du cadre support (22) et par l'intermédiaire duquel l’électrode supplémentaire (26) est fixée au cadre support (22).
  10. Dispositif de chauffage selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage (12) présente un élément de fixation (28) réalisé pour la fixation du cadre support (22) à une paroi de canal d'échappement (36), et en ce qu’un évidement supplémentaire (42) est agencé dans le cadre support (22), lequel est associé à l'élément de fixation (28) et dans la zone duquel est agencé un élément tampon flexible (32) supplémentaire par l'intermédiaire duquel l'élément de fixation (28) est fixé au cadre support (22).
  11. Dispositif de chauffage selon la revendication 10, caractérisé en ce que l’élément tampon flexible supplémentaire (32) est réalisé de manière à faire partie du cadre support (22) ou sous forme de pièce séparée.
  12. Moyen de traitement des gaz d’échappement pour un véhicule automobile, comprenant
    un boîtier (16) qui délimite le canal d’échappement qui est traversé par les gaz d’échappement, et
    un dispositif de chauffage électrique (12) selon l’une des revendications précédentes, qui s’étend transversalement à travers le canal d’échappement et peut être traversé par des gaz d’échappement.
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