FR3119418A1 - Exhaust gas heater - Google Patents

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FR3119418A1
FR3119418A1 FR2101066A FR2101066A FR3119418A1 FR 3119418 A1 FR3119418 A1 FR 3119418A1 FR 2101066 A FR2101066 A FR 2101066A FR 2101066 A FR2101066 A FR 2101066A FR 3119418 A1 FR3119418 A1 FR 3119418A1
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Guillaume Aufranc
Nicolas Vincent
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Faurecia Systemes dEchappement SAS
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    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
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    • F01N2240/16—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an electric heater, i.e. a resistance heater
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

Dispositif de chauffage pour gaz d’échappement L’invention concerne un dispositif de chauffage (1) pour gaz d’échappement comprenant un conduit (2) d’axe (X), de section (S) sensiblement circulaire, et un moyen de chauffage (3) sensiblement plan, disposé sensiblement perpendiculairement à l’axe (X), où le moyen de chauffage (3) comprend une pluralité de plaques (4), sensiblement planes disposées sensiblement perpendiculairement à l’axe (X), chaque plaque (4) comprenant un élément chauffant(5) sensiblement plan, sensiblement en forme de rectangle inscrit dans la section (S), et deux connecteurs, prolongeant l’élément chauffant (5) et où les plaques (4) sont angulairement réparties autour de l’axe (X). Figure pour l'abrégé : Figure 1The invention relates to a heating device (1) for exhaust gases comprising a duct (2) of axis (X), of substantially circular section (S), and a heating means (3) substantially flat, disposed substantially perpendicular to the axis (X), wherein the heating means (3) comprises a plurality of plates (4), substantially flat disposed substantially perpendicular to the axis (X), each plate ( 4) comprising a substantially planar heating element (5), substantially in the shape of a rectangle inscribed in the section (S), and two connectors, extending the heating element (5) and where the plates (4) are angularly distributed around the axis (X). Figure for the abstract: Figure 1

Description

Dispositif de chauffage pour gaz d’échappementExhaust gas heater

L’invention concerne un dispositif de chauffage pour gaz d’échappement. Un tel dispositif de chauffage est classiquement utilisé, dans une ligne d’échappement en sortie d’un moteur thermique, pour réchauffer des gaz d’échappement. Un tel réchauffement est utile, en amont d’un catalyseur, pour augmenter les performances de conversion du catalyseur, dans les phases, typiquement de démarrage moteur, où les gaz d’échappement et le catalyseur ne sont pas encore assez chauds.The invention relates to a heating device for exhaust gases. Such a heating device is conventionally used, in an exhaust line at the outlet of a heat engine, to heat exhaust gases. Such heating is useful, upstream of a catalyst, to increase the conversion performance of the catalyst, in the phases, typically engine starting, when the exhaust gases and the catalyst are not yet hot enough.

Un tel dispositif de chauffage comprend, de manière connue, un conduit, de section sensiblement circulaire, dans lequel circulent les gaz d’échappement, et un moyen de chauffage en forme de disque sensiblement plan, disposé perpendiculairement à l’axe du conduit, en travers de la section.Such a heating device comprises, in known manner, a duct, of substantially circular section, in which the exhaust gases circulate, and a heating means in the form of a substantially planar disc, arranged perpendicular to the axis of the duct, in across the section.

Le moyen de chauffage comprend un matériau perforé et conducteur électrique. Les perforations permettent la circulation des gaz d’échappement au travers du moyen de chauffage. La conduction électrique permet, au moyen de deux électrodes, auxquelles est appliquée une différence de potentiel électrique, de faire circuler un courant dans le moyen de chauffage et ainsi de le chauffer par effet Joule.The heating means comprises a perforated and electrically conductive material. The perforations allow the circulation of the exhaust gases through the heating means. Electric conduction makes it possible, by means of two electrodes, to which an electric potential difference is applied, to circulate a current in the heating means and thus to heat it by Joule effect.

Un mode de réalisation connu d’un moyen de chauffage est la gravure chimique. Cependant cette technologie n’est pas adaptée à une production en grande série. De plus, cette technologie contraint la géométrie du moyen de chauffage : l’épaisseur et la largeur des brins ont des dimensions limitées.A known embodiment of a heating means is chemical etching. However, this technology is not suitable for mass production. In addition, this technology constrains the geometry of the heating medium: the thickness and width of the strands have limited dimensions.

Aussi, un moyen de chauffage offrant plus de liberté de dimensionnement et adapté à une production en grande série est recherché.Also, a heating means offering more freedom of dimensioning and suitable for mass production is sought.

Pour cela, l’invention a pour objet un dispositif de chauffage pour gaz d’échappement comprenant un conduit d’axe X, de section S sensiblement circulaire, et un moyen de chauffage sensiblement plan, disposé sensiblement perpendiculairement à l’axe X, où le moyen de chauffage comprend une pluralité de plaques, sensiblement planes disposées sensiblement perpendiculairement à l’axe X, chaque plaque comprenant un élément chauffant sensiblement plan, sensiblement en forme de rectangle inscrit dans la section S, et deux connecteurs, prolongeant l’élément chauffant et où les plaques sont angulairement réparties autour de l’axe.For this, the subject of the invention is a heating device for exhaust gases comprising a duct of axis X, of substantially circular section S, and a substantially planar heating means, arranged substantially perpendicular to the axis X, where the heating means comprises a plurality of substantially planar plates arranged substantially perpendicular to the axis X, each plate comprising a substantially planar heating element, substantially in the shape of a rectangle inscribed in the section S, and two connectors, extending the heating element and where the plates are angularly distributed around the axis.

Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont :Particular characteristics or embodiments, which can be used alone or in combination, are:

- le nombre de plaques est compris entre 2 et 8, et préférentiellement égal à 4,- the number of plates is between 2 and 8, and preferably equal to 4,

- les plaques sont angulairement équiréparties autour de l’axe,- the plates are angularly evenly distributed around the axis,

- un connecteur est sensiblement en forme de segment circulaire, délimité par un côté opposé du rectangle et par la périphérie de la section et obture, sur sa surface de segment circulaire, la section,- a connector is substantially in the shape of a circular segment, delimited by an opposite side of the rectangle and by the periphery of the section and closes, on its circular segment surface, the section,

- les plaques sont électriquement connectées en série, en parallèle ou selon toute combinaison de ces deux modes,- the plates are electrically connected in series, in parallel or according to any combination of these two modes,

- une plaque est électriquement isolée d’une plaque voisine, par un espacement, par au moins une entretoise isolante ou par un isolant intercalé entre les deux plaques voisines, ou par un vernis isolant déposé sur l’une au moins des deux plaques voisines,- a plate is electrically insulated from a neighboring plate, by a spacer, by at least one insulating spacer or by an insulator inserted between the two neighboring plates, or by an insulating varnish deposited on at least one of the two neighboring plates,

- un élément chauffant comprend une mousse et/ou une grille formée d’une feuille de métal déployé, d’une feuille de métal perforé et/ou d’une feuille de fils métalliques tissés et/ou tressés.- a heating element comprises a foam and/or a grid formed from an expanded metal sheet, a perforated metal sheet and/or a sheet of woven and/or braided metal wires.

Dans un deuxième aspect, l’invention a pour objet une ligne d’échappement comprenant un tel dispositif de chauffage.In a second aspect, the subject of the invention is an exhaust line comprising such a heating device.

Dans un troisième aspect, l’invention a pour objet un véhicule automobile comprenant une telle ligne d’échappement.In a third aspect, the subject of the invention is a motor vehicle comprising such an exhaust line.

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 :The invention will be better understood on reading the following description, given solely by way of example, and with reference to the appended figures in which:

montre un dispositif de chauffage selon un premier mode de réalisation, shows a heating device according to a first embodiment,

montre une plaque, shows a plate,

illustre un type d’élément chauffant, illustrates a type of heating element,

illustre un autre type d’élément chauffant, illustrates another type of heating element,

illustre un autre type d’élément chauffant, illustrates another type of heating element,

illustre un autre type d’élément chauffant, illustrates another type of heating element,

illustre une connexion en série, illustrates a series connection,

illustre une connexion en parallèle, illustrates a parallel connection,

montre, en vue de face, un mode de réalisation avec 4 plaques, shows, in front view, an embodiment with 4 plates,

montre, en vue perspective éclatée, le mode de réalisation de la figure précédente, shows, in exploded perspective view, the embodiment of the previous figure,

montre, en vue de face, un mode de réalisation d’un élément chauffant, par une plaque de métal perforé et déployé. shows, in front view, an embodiment of a heating element, by a perforated and expanded metal plate.

En référence à la , un dispositif de chauffage 1 comprend un conduit 2, sensiblement cylindrique, d’axe X. En travers de la section S, sensiblement circulaire, du conduit 2, est disposé, sensiblement perpendiculairement à l’axe X, un moyen de chauffage 3. Le moyen de chauffage 3 forme un disque sensiblement plan. Deux électrodes E+, E- alimentent le moyen de chauffage 3 de manière à ce que le moyen de chauffage 3 s’échauffe par effet Joule. Les gaz d’échappement, qui traversent le moyen de chauffage 3 chaud, peuvent ainsi être chauffés et venir réchauffer un organe de purification des gaz d’échappement, positionné en aval du moyen de chauffage 3.With reference to the , a heating device 1 comprises a conduit 2, substantially cylindrical, of axis X. Across the section S, substantially circular, of the conduit 2, is arranged, substantially perpendicular to the axis X, a heating means 3. The heating means 3 forms a substantially planar disk. Two electrodes E+, E- supply the heating means 3 so that the heating means 3 is heated by the Joule effect. The exhaust gases, which pass through the hot heating means 3, can thus be heated and come to heat an exhaust gas purification unit, positioned downstream of the heating means 3.

Selon une caractéristique, le moyen de chauffage 3 comprend une pluralité de plaques 4. On nomme n le cardinal de la pluralité. Chaque plaque 4 est sensiblement plane. Chaque plaque 4 est disposée sensiblement perpendiculairement à l’axe X. Les plaques 4 sont angulairement équiréparties, autour de l’axe X, soit décalées de 180°/n. Deux plaques 4 successives ne sont pas nécessairement décalées de 180°/n, mais d’un multiple de 180°/n, pour peu que chaque orientation i.180°/n, avec i compris entre 1 et n, reçoive une plaque 4 et une seule.According to one characteristic, the heating means 3 comprises a plurality of plates 4. The cardinality of the plurality is called n. Each plate 4 is substantially flat. Each plate 4 is arranged substantially perpendicular to the X axis. The plates 4 are angularly evenly distributed, around the X axis, i.e. offset by 180°/n. Two successive plates 4 are not necessarily offset by 180°/n, but by a multiple of 180°/n, provided that each orientation i.180°/n, with i between 1 and n, receives a plate 4 and only one.

Comme plus particulièrement illustré à la , chaque plaque 4 comprend un élément chauffant 5 sensiblement plan. Un élément chauffant 5 doit être conducteur électrique afin de s’échauffer par effet Joule lorsque disposé entre les deux électrodes E+, E-. Le courant électrique circule toujours par le chemin le moins résistant. La résistance électrique d’un élément chauffant 5 est sensiblement homogène. Aussi, il convient que les distances entre les deux électrodes E+, E- parcourues le long de l’élément chauffant 5, soient identiques. Il s’ensuit qu’un élément chauffant 5 est avantageusement limité par deux bords rectilignes parallèles 10,11 de même longueur, respectivement connectés aux électrodes E+, E-. Afin, de maximiser la surface d’élément chauffant 5 et ainsi maximiser le flux de gaz d’échappement le traversant et s’échauffant, les deux bords 10, 11 sont avantageusement prolongés sensiblement jusqu’à la périphérie de la section S. Aussi, l’élément chauffant est avantageusement découpé en forme d’un rectangle 6, comprenant deux côtés opposés 10, 11, sensiblement inscrit dans la section S.As more particularly illustrated in , each plate 4 comprises a heating element 5 that is substantially planar. A heating element 5 must be electrically conductive in order to heat up by the Joule effect when placed between the two electrodes E+, E-. Electric current always flows through the least resistant path. The electrical resistance of a heating element 5 is substantially homogeneous. Also, the distances between the two electrodes E+, E- traveled along the heating element 5 should be identical. It follows that a heating element 5 is advantageously limited by two straight parallel edges 10,11 of the same length, respectively connected to the electrodes E+, E-. In order to maximize the heating element surface 5 and thus maximize the flow of exhaust gases passing through it and heating up, the two edges 10, 11 are advantageously extended substantially to the periphery of the section S. Also, the heating element is advantageously cut in the shape of a rectangle 6, comprising two opposite sides 10, 11, substantially inscribed in the section S.

Il convient de noter que prolonger latéralement l’élément chauffant 5 au-delà des deux autres côtés 14, 15 est peu intéressant en ce que ces surfaces prolongées 16, nécessitant un chemin plus long entre les électrodes E+, E- que la distance entre les deux bords 10,11, ne seraient pas parcourues par le courant et ne seraient pas chauffées. Ceci aurait pour effet contre-productif d’augmenter la densité de courant sur les brins les plus courts et de surchauffer ces brins en réduisant l’efficacité de transfert de chaleur de l’élément chauffant 5 aux gaz d’échappement. La présence d’élément chauffant dans ces surfaces prolongées 16 conduirait au contraire à des pertes de charges préjudiciables en termes de circulation des gaz d’échappement. Aussi, il n’est pas envisageable qu’un élément chauffant 5 occupe toute la section S du conduit 2. Cependant, l’absence d’élément chauffant dans ces surfaces prolongées 16 constitue une fuite par lequel des gaz d’échappement peuvent traverser la plaque 4 sans être chauffé. Ceci est compensé par la présence de plusieurs plaques 4. L’équirépartition angulaire des plaques 4 compense cette fuite, en ce que l’ensemble des n plaques 4 obture la section S du conduit 2, comme plus particulièrement illustré par la , où toute partie de la section S est couverte par au moins une plaque 4.It should be noted that extending the heating element 5 laterally beyond the two other sides 14, 15 is of little interest in that these extended surfaces 16, requiring a longer path between the electrodes E+, E- than the distance between the two edges 10.11, would not be traversed by the current and would not be heated. This would have the counter-productive effect of increasing the current density on the shortest strands and of overheating these strands by reducing the heat transfer efficiency of the heating element 5 to the exhaust gases. The presence of a heating element in these extended surfaces 16 would, on the contrary, lead to pressure drops that are detrimental in terms of circulation of the exhaust gases. Also, it is not possible for a heating element 5 to occupy the entire section S of the duct 2. However, the absence of a heating element in these extended surfaces 16 constitutes a leak through which exhaust gases can pass through the plate 4 without being heated. This is compensated by the presence of several plates 4. The angular equal distribution of the plates 4 compensates for this leak, in that all of the n plates 4 close off the section S of the duct 2, as more particularly illustrated by the , where any part of section S is covered by at least one plate 4.

En plus de l’élément chauffant 5 rectangulaire, une plaque 4 comprend encore deux connecteurs 7, 8. Chaque connecteur 7, 8 présente une forme de segment circulaire 9, délimité par un des côtés 10, 11 opposés du rectangle 6 de l’élément chauffant 5 et par l’arc circulaire de la périphérie de la section S que ledit côté 10,11 intersecte. Ainsi, une plaque 4 présente une forme sensiblement oblongue comprenant un rectangle 6 et deux segments circulaires 9 accolés aux côtés opposés 10, 11.In addition to the rectangular heating element 5, a plate 4 also comprises two connectors 7, 8. Each connector 7, 8 has the shape of a circular segment 9, delimited by one of the opposite sides 10, 11 of the rectangle 6 of the heating element. heater 5 and by the circular arc of the periphery of the section S that said side 10.11 intersects. Thus, a plate 4 has a substantially oblong shape comprising a rectangle 6 and two circular segments 9 joined to opposite sides 10, 11.

Le nombre n de plaques 4 est un compromis entre une augmentation de la couverture de la section S qui s’améliore lorsque n augmente et une réduction de la perte de charge occasionnée aux gaz d’échappement qui s’améliore lorsque n diminue.The number n of plates 4 is a compromise between an increase in the coverage of the section S which improves when n increases and a reduction in the pressure drop caused to the exhaust gases which improves when n decreases.

Aussi, selon une autre caractéristique, le nombre n de plaques 4 est compris entre 2 et 8. Il est préférentiellement égal à 4, tel qu’illustré aux figures 9 et 10.Also, according to another characteristic, the number n of plates 4 is between 2 and 8. It is preferably equal to 4, as illustrated in Figures 9 and 10.

Afin d’apporter de l’énergie électrique, le dispositif de chauffage 1 comprend encore deux électrodes E+, E-. Avantageusement, ces deux électrodes E+, E- sont disposées en périphérie de la section S. Selon une autre caractéristique, pour chaque plaque 4, un premier connecteur 7 est électriquement connecté à une première électrode E+ ou E-, et un deuxième connecteur 8 est connecté à une deuxième électrode E- ou E+, différente de la première électrode. Les deux électrodes E+, E- étant à des potentiels électriques différents, l’élément chauffant 5 étant conducteur, un courant s’établit entre le premier connecteur 7 et le deuxième connecteur 8. La résistance électrique de l’élément chauffant 5 permet alors l’échauffement par effet Joule de l’élément chauffant 5.In order to provide electrical energy, the heating device 1 further comprises two electrodes E+, E-. Advantageously, these two electrodes E+, E- are arranged on the periphery of section S. According to another characteristic, for each plate 4, a first connector 7 is electrically connected to a first electrode E+ or E-, and a second connector 8 is connected to a second electrode E- or E+, different from the first electrode. The two electrodes E+, E- being at different electrical potentials, the heating element 5 being conductive, a current is established between the first connector 7 and the second connector 8. The electrical resistance of the heating element 5 then allows the heating by Joule effect of the heating element 5.

Selon une autre caractéristique, plus particulièrement illustrée à la , un élément chauffant 5 comprend une pluralité de conducteurs électriques 12, sensiblement de même longueur, connectant un connecteur 7 à l’autre 8, disposés parallèlement à un axe médian M du rectangle 6.According to another characteristic, more particularly illustrated in , a heating element 5 comprises a plurality of electrical conductors 12, substantially of the same length, connecting one connector 7 to the other 8, arranged parallel to a median axis M of rectangle 6.

Selon une autre caractéristique, plus particulièrement illustrée à la , l’élément chauffant 5 est réalisé au moyen d’une feuille de métal perforée et déployée. Le métal résiduel forme des conducteurs. Les perforations, élargies par le déploiement, permettent le passage des gaz d’échappement au travers de l’élément chauffant 5.According to another characteristic, more particularly illustrated in , the heating element 5 is produced by means of a perforated and expanded sheet of metal. The residual metal forms conductors. The perforations, widened by the deployment, allow the passage of exhaust gases through the heating element 5.

Selon une autre caractéristique, un connecteur 7, 8 connecte électriquement tous les conducteurs électriques 12 longitudinaux (selon l’axe médian M) d’un élément chauffant 5. Pour cela, selon les modes de réalisation de l’élément chauffant 5, un connecteur 7, 8 ou l’élément chauffant 5 lui-même le long de son bord 10, 11, comprend au moins un moyen de connexion transversal (perpendiculaire à l’axe M) parallèle au bord 10, 11 connectant tous les conducteurs électriques 12. Ainsi, un connecteur 7, 8 peut être une pièce métallique connectée électriquement à l’élément chauffant 5 le long de son bord 10,11.According to another characteristic, a connector 7, 8 electrically connects all the longitudinal electrical conductors 12 (along the median axis M) of a heating element 5. For this, according to the embodiments of the heating element 5, a connector 7, 8 or the heating element 5 itself along its edge 10, 11, comprises at least one transverse connection means (perpendicular to the axis M) parallel to the edge 10, 11 connecting all the electrical conductors 12. Thus, a connector 7, 8 can be a metal part electrically connected to the heating element 5 along its edge 10,11.

Afin d’éviter une fuite des gaz d’échappement dans une partie de la plaque 4 non chauffée, un connecteur 7, 8 est fermé. Ainsi, un connecteur 7, 8 obture, sur sa surface de segment circulaire 9, la section S. Ainsi, une superposition, d’une pluralité de plaques 4, obture totalement la section S.In order to prevent exhaust gases from leaking into an unheated part of the plate 4, a connector 7, 8 is closed. Thus, a connector 7, 8 closes, on its circular segment surface 9, the section S. Thus, a superposition, of a plurality of plates 4, completely closes the section S.

Le connecteur 7, 8 a une fonction électrique de distribution du potentiel d’une électrode E+, E- à l’élément chauffant 5. Il fait encore fonction de support de l’élément chauffant 5 et le cas échéant de tendeur pour l’élément chauffant 5. Il peut encore contribuer ou assurer la fixation de la plaque 4 au conduit 2.The connector 7, 8 has an electrical function of distributing the potential of an electrode E+, E- to the heating element 5. heater 5. It can still contribute or ensure the fixing of the plate 4 to the conduit 2.

Plusieurs modes de réalisation peuvent être envisagés pour les connecteurs 7, 8 et leur fixation/connexion avec l’élément chauffant 5. Un connecteur 7, 8 peut comprendre au moins une pièce métallique, par exemple en acier inoxydable, en forme de segment circulaire 9. Cette ou ces pièces peuvent être assemblées avec l’élément chauffant 5 par tout moyen. Selon un premier moyen, la pièce est vissée, rivetée et/ou soudée avec l’élément chauffant 5, métallique aussi. Selon un autre moyen, deux pièces peuvent encore être assemblées en enserrant l’élément chauffant 5 entre elles, en sandwich. De tels assemblages, assurent le contact électrique et le support mécanique. Selon encore un autre moyen, un connecteur 7, 8 est relié à l’élément chauffant par un ressort spiral, du type reliure de cahier, « cousant » le connecteur 7, 8 à l’élément chauffant 5. Ce dernier moyen, crée avantageusement une articulation entre connecteur 7, 8 et élément chauffant 5.Several embodiments can be envisaged for the connectors 7, 8 and their fixing/connection with the heating element 5. A connector 7, 8 can comprise at least one metal part, for example stainless steel, in the shape of a circular segment 9 This or these parts can be assembled with the heating element 5 by any means. According to a first means, the part is screwed, riveted and/or welded with the heating element 5, also metallic. According to another means, two parts can still be assembled by enclosing the heating element 5 between them, in a sandwich. Such assemblies provide electrical contact and mechanical support. According to yet another means, a connector 7, 8 is connected to the heating element by a spiral spring, of the notebook binding type, "sewing" the connector 7, 8 to the heating element 5. This last means advantageously creates a joint between connector 7, 8 and heating element 5.

Selon une autre caractéristique, les n plaques 4 sont électriquement connectées en série, tel qu’illustré à la . Alternativement, les n plaques 4 sont électriquement connectées en parallèle, tel qu’illustré à la . Il est encore possible de panacher les deux modes série et parallèle, avec certaines plaques 4 connectées en série et d’autres connectées en parallèle (non illustré).According to another characteristic, the n plates 4 are electrically connected in series, as illustrated in . Alternatively, the n plates 4 are electrically connected in parallel, as shown in . It is still possible to mix the two serial and parallel modes, with certain plates 4 connected in series and others connected in parallel (not illustrated).

Selon une autre caractéristique, afin d’éviter tout court-circuit en dehors des points de connexion aux électrodes E+, E-, deux plaques 4 voisines sont avantageusement électriquement isolée l’une de l’autre. Une telle isolation, peut être réalisée par tout moyen.According to another characteristic, in order to avoid any short-circuit outside the connection points to the electrodes E+, E-, two neighboring plates 4 are advantageously electrically isolated from each other. Such insulation can be achieved by any means.

Il est ainsi possible d’isoler par une couche d’air en espaçant les deux plaques 4 voisines. Alternativement ou complémentairement, l’isolation peut être réalisée/renforcée par une ou plusieurs entretoises, tels des séparateurs en céramique, disposés entre et clipsés respectivement avec au moins une des deux plaques 4 voisines. Il est encore possible d’intercaler une feuille isolante entre les deux plaques, pour peu que cette feuille soit perforée pour laisser passer les gaz d’échappement. Alternativement ou complémentairement un isolant intercalé peut être réalisé au moyen d’un vernis isolant, déposé sur l’une, l’autre ou les deux plaques 4 voisines.It is thus possible to insulate by a layer of air by spacing the two neighboring plates 4. Alternatively or additionally, the insulation can be produced/reinforced by one or more spacers, such as ceramic separators, arranged between and clipped respectively with at least one of the two neighboring plates 4. It is still possible to insert an insulating sheet between the two plates, provided that this sheet is perforated to let the exhaust gases pass. Alternatively or additionally, an interposed insulator can be produced by means of an insulating varnish, deposited on one, the other or the two neighboring plates 4.

Une des visées de l’invention est une réalisation simple réalisable en grande série. Aussi, selon une autre caractéristique, un élément chauffant 5 présentant les différentes caractéristiques précédemment décrites est avantageusement réalisé selon un mode industriel simple.One of the aims of the invention is a simple realization that can be produced in large series. Also, according to another characteristic, a heating element 5 having the various characteristics previously described is advantageously produced according to a simple industrial mode.

Selon un premier moyen, un élément chauffant comprend une mousse métallique.According to a first means, a heating element comprises a metallic foam.

Selon un autre moyen, un élément chauffant 5 comprend une grille. Selon une caractéristique, illustrée à la , une grille est formée d‘une feuille de métal déployé. Une feuille de métal déployé, comprend généralement une direction privilégiée, correspondant à l’axe de travail de l’outil plan de matriçage, dans laquelle la feuille présente des bandes continues, sensiblement rectilignes, de matière métallique. Cette direction peut être disposée perpendiculairement aux deux côtés 10, 11, afin que les bandes continues de matière forment les conducteurs électriques 12. Alternativement, tel qu’illustré par la , cette direction peut être disposée parallèlement aux deux côtés 10, 11. Cette disposition est avantageuse en ce qu’elle offre une résistance au passage du courant améliorant l’effet chauffant par effet Joule.According to another means, a heating element 5 comprises a grid. According to one characteristic, illustrated in , a grid is formed from a sheet of expanded metal. A sheet of expanded metal generally comprises a preferred direction, corresponding to the working axis of the flat die-stamping tool, in which the sheet has continuous strips, substantially rectilinear, of metallic material. This direction can be arranged perpendicular to the two sides 10, 11, so that the continuous strips of material form the electrical conductors 12. Alternatively, as illustrated by the , this direction can be arranged parallel to the two sides 10, 11. This arrangement is advantageous in that it provides resistance to the flow of current improving the heating effect by Joule effect.

Selon un autre moyen, illustré aux figures 4-6, une grille est formée d’une feuille de métal perforé. Une telle feuille de métal perforé présente typiquement au moins une direction dans laquelle la feuille présente des bandes continues, sensiblement rectilignes, de matière métallique. Cette direction peut, comme précédemment être disposée perpendiculairement au deux côtés 10, 11, afin que les bandes continues de matière forme les conducteurs électriques 12 ou avantageusement parallèlement aux deux côtés afin d’augmenter l’effet chauffant. Il peut être utilisé des motifs à périodicité linéaire, comme à la , offrant une seule direction privilégiée, des motifs à périodicité hexagonale, comme aux figures 4-5, offrant trois directions privilégiées ou encore des motifs à périodicité quadrangulaire (non illustré), offrant deux directions privilégiées au choix.According to another means, illustrated in Figures 4-6, a grid is formed from a sheet of perforated metal. Such a sheet of perforated metal typically has at least one direction in which the sheet has continuous, substantially rectilinear bands of metallic material. This direction can, as previously, be arranged perpendicular to the two sides 10, 11, so that the continuous strips of material form the electrical conductors 12 or advantageously parallel to the two sides in order to increase the heating effect. It can be used patterns with linear periodicity, as at the , offering a single preferred direction, patterns with hexagonal periodicity, as in FIGS. 4-5, offering three preferred directions or alternatively patterns with quadrangular periodicity (not shown), offering two preferred directions to choose from.

Selon un autre moyen, illustré à la , une grille est formée d’une feuille de fils tissés ou tressés. Une telle feuille tissée ou tressée présente typiquement un motif quadrangulaire avec des fils de trame et de chaîne. Ces deux types forment deux directions privilégiées, dans laquelle la feuille présente des bandes continues, de matière métallique. Cette direction est disposée perpendiculairement ou parallèlement aux deux côtés 10, 11, afin que les bandes continues de matière forment les conducteurs électriques 12.According to another means, illustrated in , a grid is formed from a sheet of woven or braided wires. Such a woven or braided sheet typically has a quadrangular pattern with weft and warp threads. These two types form two preferred directions, in which the sheet has continuous bands of metallic material. This direction is arranged perpendicular or parallel to the two sides 10, 11, so that the continuous strips of material form the electrical conductors 12.

Dans tous les cas, la direction privilégiée de conduction, aligne les conducteurs électriques 12 avec l’axe médian M joignant les deux connecteurs 7, 8.In all cases, the preferred conduction direction aligns the electrical conductors 12 with the central axis M joining the two connectors 7, 8.

Il a été vu que le courant, dans un matériau homogène, suit, à iso-section, les lignes les plus courtes. Aussi, le courant parcourt l’élément chauffant 5 selon la direction M, en suivant les conducteurs électriques 12 longitudinaux. Afin d’éviter tout risque de court-circuit, il convient que tout conducteur transverse 13, reliant les conducteurs électriques 12 longitudinaux soit perpendiculaires aux conducteurs électriques 12 et à la direction privilégiée de conduction, afin de ne pas offrir à la circulation du courant des raccourcis, qui éviteraient de chauffer certaines zones de l’élément chauffant 5 et nuirait à son homogénéité thermique.It has been seen that the current, in a homogeneous material, follows, at iso-section, the shortest lines. Also, the current flows through the heating element 5 in the direction M, following the electrical conductors 12 longitudinal. In order to avoid any risk of short-circuit, any transverse conductor 13, connecting the longitudinal electrical conductors 12 should be perpendicular to the electrical conductors 12 and to the preferred direction of conduction, so as not to offer the flow of current shortcuts, which would avoid heating certain zones of the heating element 5 and would harm its thermal homogeneity.

Une autre alternative, est que tous les éléments transverses 13 soient isolants. Ceci est peu envisageable pour une réalisation déployée ou perforée, et donc monobloc. Cependant, dans le cas d’une feuille tissée ou tressée, il est possible de réaliser un tissage ou un tressage avec des fils conducteurs électriques 12 (tels des fils de chaîne) et des fils transverses 13 (tels des fils de trame) isolants. Des fils isolants peuvent être réalisés dans un matériau isolant ou de manière classique dans un matériau conducteur enrobé d’une gaine isolante.Another alternative is for all the transverse elements 13 to be insulating. This is hardly conceivable for a deployed or perforated embodiment, and therefore one-piece. However, in the case of a woven or braided sheet, it is possible to achieve weaving or braiding with electrically conductive son 12 (such as warp son) and transverse son 13 (such as weft son) insulating. Insulating wires can be made from an insulating material or conventionally from a conductive material coated with an insulating sheath.

L’invention concerne encore une ligne d’échappement comprenant un tel dispositif de chauffage 1.The invention also relates to an exhaust line comprising such a heating device 1.

L’invention concerne encore un véhicule automobile comprenant une telle ligne d’échappement.The invention also relates to a motor vehicle comprising such an exhaust line.

L’invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et la description précédente. Celle-ci doit être considérée comme illustrative et donnée à titre d’exemple et non comme limitant l’invention à cette seule description. De nombreuses variantes de réalisation sont possibles.The invention has been illustrated and described in detail in the drawings and the foregoing description. This must be considered as illustrative and given by way of example and not as limiting the invention to this description alone. Many variant embodiments are possible.

1 : dispositif de chauffage,1: heating device,

2 : conduit,2: led,

3 : moyen de chauffage,3: heating medium,

4 : plaque,4: plate,

5 : élément chauffant,5: heating element,

6 : rectangle,6: rectangle,

7, 8 : connecteur,7, 8: connector,

9 : segment circulaire,9: circular segment,

10, 11, 14, 15 : côté du rectangle,10, 11, 14, 15: side of the rectangle,

12 : conducteur électrique longitudinal,12: longitudinal electrical conductor,

13 : élément transverse,13: transverse element,

16 : surface prolongée,16: extended surface,

E+, E- : électrode,E+, E-: electrode,

M : axe médian du rectangle,M: median axis of the rectangle,

n : nombre de plaques,n: number of plates,

S : section du conduit,S: duct section,

X : axe du conduit.X: axis of the duct.

Claims (9)

Revendication 1] Dispositif de chauffage (1) pour gaz d’échappement comprenant un conduit (2) d’axe (X), de section (S) sensiblement circulaire, et un moyen de chauffage (3) sensiblement plan, disposé sensiblement perpendiculairement à l’axe (X), caractérisé en ce que le moyen de chauffage (3) comprend une pluralité de plaques (4), sensiblement planes disposées sensiblement perpendiculairement à l’axe (X), chaque plaque (4) comprenant un élément chauffant (5) sensiblement plan, sensiblement en forme de rectangle (6) inscrit dans la section (S), et deux connecteurs (7, 8), prolongeant l’élément chauffant (5) et en ce que les plaques (4) sont angulairement réparties autour de l’axe (X).Claim 1] Heating device (1) for exhaust gases comprising a conduit (2) of axis (X), of substantially circular section (S), and a heating means (3) substantially planar, arranged substantially perpendicular to the axis (X), characterized in that the heating means (3) comprises a plurality of substantially planar plates (4) arranged substantially perpendicular to the axis (X), each plate (4) comprising a heating element ( 5) substantially flat, substantially in the shape of a rectangle (6) inscribed in the section (S), and two connectors (7, 8), extending the heating element (5) and in that the plates (4) are angularly distributed around the (X) axis. Dispositif de chauffage (1) selon la revendication précédente, où le nombre de plaques (4) est compris entre 2 et 8, et préférentiellement égal à 4.Heating device (1) according to the preceding claim, in which the number of plates (4) is between 2 and 8, and preferably equal to 4. Dispositif de chauffage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où les plaques (4) sont angulairement équiréparties autour de l’axe (X).Heating device (1) according to any one of the preceding claims, in which the plates (4) are angularly equally distributed around the axis (X). Dispositif de chauffage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où un connecteur (7, 8) est sensiblement en forme de segment circulaire (9), délimité par un côté (10, 11) opposé du rectangle (6) et par la périphérie de la section (S) et obture, sur sa surface de segment circulaire (9), la section (S).Heating device (1) according to any one of the preceding claims, in which a connector (7, 8) is substantially in the form of a circular segment (9), bounded by an opposite side (10, 11) of the rectangle (6) and by the periphery of the section (S) and closes, on its circular segment surface (9), the section (S). Dispositif de chauffage (1) selon la revendication précédente, où les n plaques (4) sont connectées en série, en parallèle ou selon toute combinaison de ces deux modes . Heating device (1) according to the preceding claim, in which the n plates (4) are connected in series, in parallel or according to any combination of these two modes . Dispositif de chauffage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où une plaque (4) est électriquement isolée d’une plaque (4) voisine, par un espacement, par au moins une entretoise isolante ou par un isolant intercalé entre les deux plaques (4) voisines, ou par un vernis isolant déposé sur l’une au moins des deux plaques (4) voisines.Heating device (1) according to any one of the preceding claims, in which a plate (4) is electrically insulated from a neighboring plate (4), by a spacing, by at least one insulating spacer or by an insulator inserted between the two adjacent plates (4), or by an insulating varnish deposited on at least one of the two adjacent plates (4). Dispositif de chauffage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où un élément chauffant (5) comprend une mousse et/ou une grille formée d’une feuille de métal déployé, d’une feuille de métal perforé et/ou d’une feuille de fils métalliques tissés et/ou tressés.A heater (1) according to any preceding claim, wherein a heating element (5) comprises a foam and/or a grid formed from expanded metal sheet, perforated metal sheet and/or a sheet of woven and/or braided metal wires. Ligne d’échappement caractérisée en ce qu’elle comprend un dispositif de chauffage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes.Exhaust line characterized in that it comprises a heating device (1) according to any one of the preceding claims. Véhicule automobile caractérisé en ce qu’il comprend une ligne d’échappement selon la revendication précédente. Motor vehicle characterized in that it comprises an exhaust line according to the preceding claim .
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