FR3119865A1 - Organe de chauffage et ligne d’échappement comportant un tel organe - Google Patents
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Abstract
Organe de chauffage et ligne d’échappement comportant un tel organe L’organe de chauffage (21) comprend :- un support (27) délimitant intérieurement une ouverture (29) de passage pour le flux de gaz ;- des renvois (31) isolant électriquement, fixés au support (27) ;- au moins un ruban (33) en un métal réfractaire électriquement conducteur, formant une pluralité de tronçons rectilignes (35) en travers de l’ouverture de passage (29) raccordés les uns aux autres par une pluralité de rebroussements (37) agencés autour des renvois (31). Figure pour l'abrégé : 2
Description
La présente invention concerne en général le chauffage des gaz circulant dans une ligne d’échappement.
Les lignes d’échappement comportent des organes de purification catalytiques, prévus pour purifier les gaz d’échappement avant que ceux-ci soient relargués dans l’atmosphère.
Ces organes de purification ne sont efficaces que quand leur substrat est à une température supérieure à une température critique.
En conséquence, immédiatement après le démarrage du véhicule, l’efficacité des organes de purification catalytiques n’est pas satisfaisante.
A bord de certains véhicules, il est prévu des organes de chauffage permettant d’accélérer la montée en température des organes de purification catalytiques au moment du démarrage.
Ces organes de chauffage sont placés dans des conditions de fonctionnement très sévères. Ils sont exposés à des gaz d’échappement chimiquement agressifs, à haute température, de fort débit, pendant toute la durée de fonctionnement du moteur.
En conséquence, ces organes de chauffage sont dimensionnés de manière à être particulièrement robustes, et sont relativement coûteux.
Dans ce contexte, l’invention vise à proposer une ligne d’échappement de véhicule qui ne présente pas ce défaut, et un organe de chauffage bien adapté pour être intégré dans une telle ligne d’échappement.
Selon un premier aspect, l’invention porte sur un organe de chauffage d’un flux de gaz, l’organe de chauffage comprenant :
- un support formant une bague autour d’un axe central et délimitant intérieurement une ouverture de passage pour le flux de gaz ;
- des renvois isolant électriquement, fixés au support et faisant saillie axialement d’un premier côté du support;
- au moins un ruban en un métal réfractaire électriquement conducteur, prévu pour être raccordé électriquement à un générateur électrique, le ou chaque ruban formant une pluralité de tronçons rectilignes en travers de l’ouverture de passage raccordés les uns aux autres par une pluralité de rebroussements agencés autour des renvois.
- un support formant une bague autour d’un axe central et délimitant intérieurement une ouverture de passage pour le flux de gaz ;
- des renvois isolant électriquement, fixés au support et faisant saillie axialement d’un premier côté du support;
- au moins un ruban en un métal réfractaire électriquement conducteur, prévu pour être raccordé électriquement à un générateur électrique, le ou chaque ruban formant une pluralité de tronçons rectilignes en travers de l’ouverture de passage raccordés les uns aux autres par une pluralité de rebroussements agencés autour des renvois.
De par sa conception, avec un support formant une bague autour d’un axe central et un ruban chauffant monté sur des renvois isolants, l’organe de chauffage est peu coûteux à fabriquer.
L’organe de chauffage peut en outre présenter un ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- les renvois comprennent chacun une broche métallique rigidement fixée au support et une isolation électrique de renvoi s’étendant autour de la broche ;
- l’organe de chauffage comprend au moins deux électrodes électriquement conductrices fixées au support, une isolation d’électrode isolant électriquement au moins une des électrodes du support, des extrémités opposées du ou de chaque ruban étant fixées aux au moins deux électrodes ;
- l’organe de chauffage comprend au moins deux rubans en un métal réfractaire électriquement conducteur, chacun prévu pour être raccordé électriquement au générateur électrique, chaque ruban formant une pluralité de tronçons rectilignes en travers de l’ouverture de passage raccordés les uns aux autres par une pluralité de rebroussements agencés autour des renvois ;
- l’organe de chauffage comprend :
- d’autres renvois isolant électriquement, fixés au support et faisant saillie axialement d’un second côté du support opposé au premier côté ;
- au moins un autre ruban en un métal réfractaire électriquement conducteur, prévu pour être raccordé électriquement au générateur électrique, le ou chaque autre ruban formant une pluralité d’autres tronçons rectilignes en travers de l’ouverture de passage raccordés les uns aux autres par une pluralité d’autres rebroussements agencés autour des autres renvois ;
- d’autres renvois isolant électriquement, fixés au support et faisant saillie axialement d’un second côté du support opposé au premier côté ;
- au moins un autre ruban en un métal réfractaire électriquement conducteur, prévu pour être raccordé électriquement au générateur électrique, le ou chaque autre ruban formant une pluralité d’autres tronçons rectilignes en travers de l’ouverture de passage raccordés les uns aux autres par une pluralité d’autres rebroussements agencés autour des autres renvois ;
- les tronçons rectilignes de l’au moins un ruban sont parallèles les uns aux autres et sont superposés selon une direction de superposition, les autres tronçons rectilignes de l’au moins un autre ruban sont parallèles aux tronçons rectilignes de l’au moins un ruban et sont intercalés entre les tronçons rectilignes de l’au moins un ruban selon la direction de superposition.
Selon un second aspect, l’invention porte sur une ligne d’échappement de véhicule, comprenant :
- un conduit principal de circulation des gaz d’échappement, ayant une extrémité principale amont prévue pour être raccordée fluidiquement à au moins une sortie de gaz d’échappement d’un moteur thermique du véhicule et un organe de purification des gaz d’échappement ;
- un conduit secondaire comprenant une entrée de gaz caloporteur, une extrémité secondaire aval raccordée fluidiquement au conduit principal en amont de l’organe de purification des gaz d’échappement, et un organe de chauffage du gaz caloporteur intercalé entre l’entrée de gaz caloporteur et l’extrémité secondaire aval;
- une source de gaz caloporteur, configurée pour insuffler un flux de gaz caloporteur dans le conduit secondaire par l’entrée de gaz caloporteur.
- un conduit principal de circulation des gaz d’échappement, ayant une extrémité principale amont prévue pour être raccordée fluidiquement à au moins une sortie de gaz d’échappement d’un moteur thermique du véhicule et un organe de purification des gaz d’échappement ;
- un conduit secondaire comprenant une entrée de gaz caloporteur, une extrémité secondaire aval raccordée fluidiquement au conduit principal en amont de l’organe de purification des gaz d’échappement, et un organe de chauffage du gaz caloporteur intercalé entre l’entrée de gaz caloporteur et l’extrémité secondaire aval;
- une source de gaz caloporteur, configurée pour insuffler un flux de gaz caloporteur dans le conduit secondaire par l’entrée de gaz caloporteur.
Ainsi, l’organe de chauffage est placé dans un conduit secondaire, et pas dans le conduit principal de circulation des gaz d’échappement.
Lors du fonctionnement normal du véhicule, les gaz d’échappement circulent seulement dans le conduit principal de circulation, et ne circulent pas dans le conduit secondaire. Seul le gaz caloporteur circule dans le conduit secondaire, et ce seulement quand il est nécessaire de réchauffer l’organe de purification, typiquement au démarrage du moteur.
Quand il est nécessaire de réchauffer l’organe de purification, la source de gaz caloporteur est activée, de même que l’organe de chauffage, et le gaz caloporteur chaud est insufflé dans le conduit principal de manière à réchauffer l’organe de purification.
En conséquence, du fait que l’organe de chauffage n’est jamais exposé aux gaz d’échappement, il peut être conçu différemment des organes de chauffage placés dans le conduit principal de circulation des gaz d’échappement, qui sont exposés à des conditions d’exploitation très sévères.
La conception de l’organe de chauffage dans la ligne d’échappement de l’invention peut être moins robuste, et l’organe de chauffage peut donc être moins coûteux. Cet organe de chauffage n’est pas exposé à des gaz de composition chimique agressive, de débit élevé et à haute température.
La ligne d’échappement peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous :
- la source de gaz caloporteur est une pompe, ou un turbocompresseur électrique, ou un moteur à pistons fonctionnant comme une pompe ;
- le gaz caloporteur est de l’air ;
- l’organe de chauffage présente les caractéristiques ci-dessus.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
La ligne d’échappement 1 représentée sur la est prévue pour être intégrée dans un véhicule, typiquement un véhicule automobile tel qu’une voiture, un autobus, ou un camion.
Ce véhicule automobile est équipé d’un moteur thermique, de type diesel ou à essence.
La ligne d’échappement 1 comprend un conduit principal 3 de circulation des gaz d’échappement ayant une extrémité principale amont 5 prévue pour être raccordée fluidiquement à au moins une sortie de gaz d’échappement du moteur thermique 7.
L’extrémité principale amont 5 est par exemple un collecteur directement raccordé aux sorties des chambres de combustion du moteur thermique 7.
Dans la présente description, l’amont et l’aval sont entendus relativement au sens de circulation normal du fluide circulant dans le conduit.
Le conduit principal 3 comporte encore au moins un organe 9 de purification des gaz d’échappement.
Typiquement, la ligne d’échappement 1 comprend plusieurs organes de purification des gaz d’échappement, agencés en série ou en parallèle le long du conduit principal 3. Un seul est représenté sur la . L’organe de purification 9 est typiquement un organe catalytique, qui doit atteindre une température critique pour fonctionner avec un bon rendement.
L’organe de purification 9 est par exemple un catalyseur trois voies, un catalyseur d’oxydation diesel, un catalyseur SCR, ou est de tout autre type adapté.
Le conduit principal 3 comporte par exemple un turbo compresseur 11 dont la turbine est intercalée dans le conduit principal 3 entre l’extrémité principale amont 5 et l’organe de purification 9.
Le conduit principal 3 comporte également une canule 13 par l’intermédiaire de laquelle les gaz d’échappement purifiés sont relargués dans l’atmosphère.
D’autres organes tels que des silencieux ou des récupérateurs de chaleur sont intercalés le long du conduit principal, en amont ou en aval de l’organe de purification 9.
La ligne d’échappement 1 comporte un conduit secondaire 15, comprenant une entrée de gaz caloporteur 17 et une extrémité secondaire aval 19 raccordée fluidiquement au conduit principal 3.
L’entrée de gaz caloporteur 17 constitue par exemple une extrémité amont du conduit secondaire 15.
Un organe de chauffage 21 du gaz caloporteur est intercalé entre l’entrée de gaz caloporteur 17 et l’extrémité secondaire aval 19.
L’extrémité secondaire aval 19 est raccordée fluidiquement au conduit principal 3 en amont de l’organe de purification des gaz d’échappement 9.
Typiquement, comme illustré sur la , l’extrémité secondaire aval 19 est raccordée immédiatement en amont de l’organe de purification 9 prévu pour être chauffé par l’organe de chauffage 21.
Elle débouche entre le turbocompresseur 11 et l’organe de purification 9.
Elle est par exemple directement piquée sur le conduit principal 3.
La ligne d’échappement 1 comporte encore une source de gaz caloporteur 23, configurée pour insuffler un flux de gaz caloporteur dans le conduit secondaire 15 par l’entrée de gaz caloporteur 17.
La source de gaz caloporteur 23 est par exemple une pompe, ou un turbocompresseur électrique, ou un moteur à piston fonctionnant comme une pompe.
Le gaz caloporteur est avantageusement de l’air.
Ainsi, l’entrée de gaz caloporteur 17 n’est pas alimentée par le conduit principal 3, directement ou indirectement. Les gaz d’échappement issus du moteur thermique 7 du véhicule ne peuvent pas circuler dans le conduit secondaire 15 de ce fait.
De plus, l’organe de chauffage 21 n’est jamais exposé à un flux de gaz d’échappement.
Avantageusement, une vanne ou un clapet anti-retour 20 est agencé à l’extrémité secondaire aval 19, de manière à bloquer un éventuel reflux de gaz d’échappement depuis le conduit principal 3 dans le conduit secondaire 15 .
La ligne d’échappement 1 décrite ci-dessus fonctionne selon un procédé qui va maintenant être détaillé.
Le procédé comporte une étape de chauffage accéléré de l’organe de purification 9, au cours de laquelle la source de gaz caloporteur 23 insuffle un flux de gaz caloporteur dans le conduit secondaire 15 par l’entrée de gaz caloporteur 17.
Ce flux de gaz caloporteur est réchauffé par l’organe de chauffage 21.
Le flux de gaz caloporteur chaud est ensuite insufflé dans le conduit principal 3 en amont de l’organe de purification 9.
Il s’écoule le long du conduit principal 3 et traverse l’organe de purification 9 en réchauffant celui-ci.
Cette étape de réchauffage accéléré intervient typiquement au moment du démarrage du moteur thermique 7, quand l’organe de purification 9 est à une température insuffisante pour que les gaz d’échappement issus du moteur thermique 7 soient pleinement purifiés.
Cette étape de réchauffage accéléré est effectuée avant le démarrage du moteur thermique 7 et/ou immédiatement après le démarrage du moteur thermique 7.
Le procédé comporte également une étape de fonctionnement normal, au cours de laquelle des gaz d’échappement issus du moteur thermique 7 circulent dans le conduit principal 3, la source de gaz caloporteur 23 étant à l’arrêt.
Au cours de cette phase, le flux de gaz caloporteur circulant dans le conduit secondaire 15 est sensiblement nul. L’organe de chauffage 21 est à l’arrêt.
Cette phase de fonctionnement normale intervient quand le moteur thermique 7 est en fonctionnement, et que l’organe de purification 9 est à une température supérieure à la température critique, c’est-à-dire suffisante pour que les performances de purification des gaz d’échappement soient satisfaisantes.
Durant la phase de fonctionnement normal, les gaz d’échappement ne circulent pas dans le conduit secondaire 15.
L’organe de chauffage 21 agencé dans le conduit secondaire 15 est avantageusement du type représenté sur les figures 2 à 5.
Cet organe de chauffage 21 est prévu pour être raccordé à un générateur électrique 25. Ce générateur électrique 25 est par exemple la batterie de stockage d’électricité du véhicule.
L’organe de chauffage 21 comporte un support 27 formant une bague autour d’un axe central C, et délimitant intérieurement une ouverture 29 de passage pour le flux de gaz.
La bague 27 présente une forme générale correspondant à la forme de la portion de conduit dans laquelle est implanté l’organe de chauffage 21.
Ainsi, si cet organe de chauffage est implanté dans une portion de conduit de section circulaire, la bague 27 a une forme générale circulaire.
Si la portion de conduit est de section ovale, la bague 27 a une forme ovale.
Le bord extérieur de la bague 27 est typiquement séparé de la portion de conduit par un interstice de faible largeur.
La bague 27 est rigidement fixée à la portion de conduit, par tous moyens adaptés.
Par exemple, une nappe d’un matériau fibreux est placée dans l’interstice entre la bague et la portion de conduit et maintient la bague 27 en position par pression.
En variante, il n’y a pas d’interstice entre la bague 27 et la portion de conduit. Le bord extérieur de la bague est directement en contact avec la portion de conduit. La bague est soudée ou sertie sur celle-ci.
La bague 27 est typiquement à contour fermé.
L’ouverture 29 présente la même forme générale que la bague. Elle est par exemple circulaire ou ovale.
Le support 27 est en un matériau isolant électriquement, par exemple en une céramique ou en mica. La céramique est par exemple de l’alumine ou de la cordiérite. En variante, le support 27 est en un métal de type acier inoxydable.
L’organe de chauffage 21 comprend encore des renvois 31 isolant électriquement, fixés au support 27 et faisant saillie axialement d’un premier côté du support 27.
L’organe de chauffage 21 comprend également au moins un ruban 33 en un métal réfractaire, électriquement conducteur, raccordé électriquement au générateur électrique 25.
Le ou chaque ruban 33 forme une pluralité de tronçons rectilignes 35 en travers de l’ouverture de passage 29, raccordés les uns aux autres par une pluralité de rebroussement 37 agencés autour des renvois 31.
En d’autres termes, le ou chaque ruban 33 est agencé de manière à circuler en S autour des renvois 31.
Comme visible sur la , la bague 27 présente une tranche 39 délimitant la bague 27 axialement d’un premier côté, et une autre tranche 41 délimitant la bague 27 axialement d’un autre côté opposé à la tranche 39.
Chaque tranche 39, 41 a typiquement une forme annulaire et s’étend dans un plan perpendiculaire à l’axe C.
Avantageusement, les renvois 31 sont fixés à la tranche 39.
Les renvois 31 comprennent avantageusement chacun une broche métallique 43 rigidement fixée au support 27, et une isolation électrique de renvoi 45 s’étendant autour de la broche 43.
Une extrémité 47 de la broche métallique 43 est engagée en force dans un orifice 49 ménagé dans la tranche 39 du support 27 ( ).
L’isolation électrique de renvoi 45 comprend un tube 51 enfilé autour de la broche 43 et deux rondelles 53 enfilées elles aussi autour de la broche 43 et placées de part et d’autre du tube 51. Le tube 51 et les rondelles 53 sont dans un matériau électriquement isolant, tel que l’alumine, le verre etc.
En variante, le tube 51 et les rondelles 53 sont remplacés par un pièce en forme de diabolo.
Comme visible sur la , chaque rebroussement 37 s’enroule autour du tube 51, et passe entre les deux rondelles 53.
Ce rebroussement 37 à une forme de U.
Le ruban 33 est un élément chauffant. Il chauffe le gaz de manière résistive, par effet Joule. Il est par exemple en un alliage métallique tel que le FeCrAl ou le NiCr.
Il présente par exemple une longueur comprise entre 0.5 et 2 m, préférentiellement autour d’1 m, une largeur comprise entre 3 et 50 mm, de préférence entre 10 et 40 mm, préférentiellement proche de 30 mm et une épaisseur comprise entre 0.05 et 1 mm, préférentiellement proche de 0.1 mm.
Il est de largeur et d’épaisseur sensiblement constantes.
L’organe de chauffage 21 comprend en outre au moins deux électrodes 55 électriquement conductrices, fixées au support 27 et raccordées électriquement au générateur 25. Il comprend également une isolation d’électrodes 57 isolant électriquement chaque électrode 55 du support 27.
En variante, l’isolation d’électrodes 57 isole électriquement une seule électrode 55 du support 27. L’autre électrode 55 est électriquement reliée au support 27 et à la portion de conduit, celle-ci étant utilisée comme pôle négatif relié au générateur 25.
Des extrémités opposées 59, 61 du ou de chaque ruban 33 sont fixées aux au moins deux électrodes 55. Elles sont directement connectées électriquement auxdites électrodes 55.
Les électrodes 55 comportent des tronçons axiaux 62 respectifs traversant le support 27 de part en part.
Les tronçons axiaux 62 sont chacun reçu dans un passage 63, ménagé à travers le support 27. Le passage 63 débouche au niveau de la tranche 39 et au niveau de l’autre tranche 41.
Une extrémité libre 65 de chaque tronçon axial 62 fait saillie axialement du premier côté du support 27. Les extrémités 59, 61 du ruban 33 sont fixées sur les extrémités libres 65.
Dans l’exemple représenté, un tube métallique électriquement conducteur, non référencé, permet la fixation des extrémités du ruban sur les extrémités libres 65.
L’isolation d’électrode 57 comporte un tube 67 enfilé sur le tronçon axial 62 et interposé entre ce tronçon axial 62 et la surface interne du passage 63. Il comporte également deux rondelles 69 enfilées sur le tronçon axial 62 et placées de part et d’autre du support 27, contre les tranches 39, 41.
Le tube 67 et les rondelles 69 sont dans un matériau électriquement isolant, par exemple en une céramique telle que l’alumine, ou en verre.
L’organe de chauffage 21 comprend par exemple une paire d’électrodes 55 pour chaque ruban 33 disposé du premier côté du support 27.
Les électrodes 55 sont par exemple raccordées électriquement aux deux bornes du générateur électrique 25.
Alternativement, l’une des électrodes 55 est raccordée électriquement au générateur électrique 25 et l’autre électrode 55 est raccordée à la masse.
Dans l’exemple de réalisation des figures 2 à 5, l’organe chauffant 21 comporte un seul ruban 33 du premier côté du support 27. Il comporte une seule paire d’électrode 55.
Les électrodes 55, comme visibles sur la , sont disposés en deux points sensiblement opposés l’un à l’autre le long de la périphérie du support 27. On entend par là qu’ils sont disposés sensiblement de manière symétrique l’un de l’autre par rapport à l’axe central C.
Les deux électrodes 55 divisent donc le support 27 en deux demi-support, comme visible sur la .
Environ la moitié des renvois 31 sont agencés sur l’un des demi-supports, et l’autre moitié des renvois 31 sont agencés sur l’autre demi-support.
Un tel agencement permet de disposer les tronçons rectilignes 35 du ruban 33 parallèlement les uns aux autres. Ces tronçons rectilignes 35 sont superposés suivant une direction de superposition S matérialisée sur la . Typiquement, les tronçons rectilignes 35 sont régulièrement espacés les uns des autres le long de la direction de superposition.
Les tronçons rectilignes 35 s’étendent sur toute la largeur de l’ouverture de passage 29.
Ainsi, les renvois 31 et le ruban 33 sont entièrement situés du premier côté axial du support 27.
Avantageusement, l’organe de chauffage 21 comprend d’autres renvois 71, isolant électriquement, fixés au support 27 et faisant saillie axialement du second côté axial du support 27.
Il comprend dans ce cas au moins un autre ruban 73 en un métal réfractaire électriquement conducteur, raccordé électriquement au générateur électrique 25.
Le ou chaque autre ruban 73 forme une pluralité d’autres tronçons rectilignes 75 en travers de l’ouverture de passage 29, raccordés les uns aux autres par une pluralité d’autres rebroussement 77 agencés autour des autres renvois 71.
Les autres renvois 71 sont rigidement fixés à la tranche 41 du support 27 tourné du second côté.
Les autres renvois 71 sont du même type que les renvois 31 et ne seront donc pas décrits en détails ici. Ils sont montés de la même façon que les renvois 31 sur le support 27.
L’autre ruban 73 est du même type que le ruban 33. Il est agencé de la même façon que le ruban 33, en S. Ses extrémités sont raccordées aux électrodes 55. Plus précisément, comme visible sur la , ses extrémités sont chacune raccordée à une partie 79 du tronçon axial 62 d’une des électrodes. Cette partie 79 est située du second côté du support 27.
Les autres tronçons rectilignes 75 sont eux aussi parallèles les uns aux autres et superposés selon la direction de superposition S.
Avantageusement, et comme visible sur la , les autres tronçons rectilignes 75 sont parallèles aux tronçons rectilignes 35 et sont intercalés entre les tronçons rectilignes 35 selon la direction de superposition S.
Ceci permet un meilleur contact entre le flux de gaz circulant à travers l’ouverture 29 et les rubans 33, 73, et donc un meilleur transfert de chaleur.
Dans une variante de réalisation, l’organe de chauffage 21 comprend au moins deux rubans 33 en un métal réfractaire et électriquement conducteur, chacun raccordé électriquement au générateur électrique 25.
Chaque ruban 33 forme une pluralité de tronçons rectilignes 35 en travers de l’ouverture de passage 29, raccordés les uns aux autres par une pluralité de rebroussement 37 agencés autour des renvois 31.
Typiquement, l’organe de chauffage comprend dans ce cas entre deux et dix rubans 33, en fonction de la taille du support 27.
Tous les rubans 33 sont situés du premier côté axial du support 27.
Du second côté axial, l’organe de chauffage 21 peut comprendre un seul autre ruban, ou zéro autre ruban, ou entre deux et dix autres rubans.
Typiquement, l’organe de chauffage 21 comprend alors une paire d’électrodes 55 pour chaque ruban 33.
Les électrodes 55 et les renvois 31 sont agencés de telle sorte que les tronçons rectilignes 35 de tous les rubans 33 soient tous parallèles les uns aux autres et superposés suivant la direction de superposition S.
Dans l’exemple représenté sur la , l’organe de chauffage 21 comprend deux rubans 33.
La paire d’électrodes 81, 83 est associée au premier ruban 33. La paire d’électrodes 85, 87 est associée au second ruban 33.
Les tronçons rectilignes 35 du premier ruban 33 sont agencés en regard de la moitié supérieure de l’ouverture de passage 29, et les tronçons rectilignes 35 du second ruban 33 en regard de la moitié inférieur de l’ouverture de passage 29.
Quand l’organe de chauffage comporte plus de deux rubans 33, par exemple trois rubans 33 ou plus de trois rubans 33, l’agencement des tronçons rectilignes 35 est sensiblement similaire.
Les tronçons rectilignes de tous les rubans 33 sont superposés en une pile suivant la direction de superposition S.
Les tronçons rectilignes 35 d’un premier ruban 33 sont tous situés à une extrémité de la pile. Les tronçons rectilignes 35 d’un second ruban 33 sont groupés à la suite de ceux du premier ruban dans la pile. On trouve ensuite, dans la pile, les tronçons rectilignes du troisième ruban, et ainsi de suite.
L’organe de chauffage 21 peut présenter de multiples variantes.
Sur les figures 2 à 6, l’organe de chauffage comporte au moins un ruban du premier côté axial du support 27 et au moins un ruban 33 du second côté axial du support 27.
En variante, l’organe de chauffage ne comporte pas de ruban du second côté axial du support 27.
Les renvois 31 ne sont pas nécessairement constitués chacun d’une broche métallique et d’une isolation électrique. En variante, chaque renvoi 31 est venu de matière avec le support 27. Par exemple, chaque renvoi 31 estmoulé ou produit avec le support 27 dans un matériau isolant tel que de l’alumine ou de la cordiérite.
L’organe de chauffage décrit ci-dessus présente de multiples avantages.
Sa structure est simple, et il est constitué d’éléments peu coûteux. Il est donc économique à fabriquer.
Notamment, la structure des renvois rend ces éléments faciles à assembler au support.
Le fait de pouvoir placer plusieurs rubans du premier côté du support permet de limiter la longueur de chaque ruban. Ceci est particulièrement intéressant dans le cas où le support est de grande section, pour s’adapter à un conduit secondaire de grande taille.
Le fait de pouvoir disposer un ou plusieurs rubans de chaque côté du support permet d’augmenter la puissance de chauffe.
Le fait que les tronçons rectilignes des rubans situés des deux côtés opposés du support soient intercalés les uns par rapport aux autres suivant la direction de superposition, permet d’obtenir de meilleurs échanges thermiques entre le gaz et les rubans chauffants.
La ligne d’échappement décrite ci-dessus présente également de multiples avantages.
Comme indiqué plus haut, le fait de placer l’organe de chauffage dans un conduit secondaire, distinct du conduit principal de circulation des gaz d’échappement, fait que cet organe de chauffage n’est pas exposé à la circulation permanente des gaz d’échappement quand le moteur thermique du véhicule est en fonctionnement. Seul le gaz caloporteur circule dans le conduit secondaire, et uniquement pendant les périodes où un chauffage accéléré de l’organe de purification des gaz d’échappement est nécessaire.
La structure de l’organe de chauffage peut ainsi être simplifiée.
La source de gaz caloporteur peut être réalisée de manière très commode, en utilisant une pompe, un turbo compresseur électrique ou un moteur à piston fonctionnant comme une pompe.
Utiliser de l’air comme gaz caloporteur est particulièrement commode, puisque ce gaz peut être prélevé dans l’atmosphère autour du véhicule.
Selon une variante de réalisation non couverte par la revendication 1, l’organe de chauffage 21 peut être du type illustré sur la . L’organe de chauffage 21 comporte une électrode centrale 89 et une pluralité de disques chauffants 91 montés parallèlement les uns aux autres autour de l’électrode centrale 89. Les disques chauffants 91 sont électriquement en contact par leur périphérie avec la paroi du conduit secondaire 15. Tous les disques chauffants 91 sont percés d’une pluralité d’ouvertures permettant le passage de gaz caloporteur.
Selon une autre variante de réalisation non couverte par la revendication 1, représentée sur la , l’organe de chauffage 21 comprend un support en forme d’antenne de télévision 93 et au moins un ruban électriquement conducteur 95.
Le support 93 comporte quatre bras 97, le long desquels sont formées deux séries de barreaux 99. Les deux séries de barreaux 99 s’étendent dans des directions opposées à partir de chaque bras 97. Les bras 97 sont placés à 90° les uns des autres autour d’un noyau central 101. Le noyau central 101 est monté autour d’une électrode 103. Chaque ruban 95 est agencé en spirale, les spires concentriques de la spirale étant maintenues écartées par l’une des séries de barreaux 99. L’une des extrémités de la bande 95 est raccordée électriquement à l’électrode 103, et l’autre à l’enveloppe délimitant le conduit secondaire 15.
Claims (9)
- Organe de chauffage d’un flux de gaz, l’organe de chauffage (21) comprenant :
- un support (27) formant une bague autour d’un axe central (C) et délimitant intérieurement une ouverture (29) de passage pour le flux de gaz ;
- des renvois (31) isolant électriquement, fixés au support (27) et faisant saillie axialement d’un premier côté du support (27) ;
- au moins un ruban (33) en un métal réfractaire électriquement conducteur, prévu pour être raccordé électriquement à un générateur électrique (25), le ou chaque ruban (33) formant une pluralité de tronçons rectilignes (35) en travers de l’ouverture de passage (29) raccordés les uns aux autres par une pluralité de rebroussements (37) agencés autour des renvois (31). - Organe de chauffage selon la revendication 1, dans lequel les renvois (31) comprennent chacun une broche métallique (43) rigidement fixée au support (27) et une isolation électrique de renvoi (45) s’étendant autour de la broche (43).
- Organe de chauffage selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’organe de chauffage (21) comprend au moins deux électrodes (55) électriquement conductrices fixées au support (27), une isolation d’électrode (57) isolant électriquement au moins une des électrodes (55) du support (27), des extrémités opposées du ou de chaque ruban (33) étant fixées aux au moins deux électrodes (55).
- Organe de chauffage selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’organe de chauffage (21) comprend au moins deux rubans (33) en un métal réfractaire électriquement conducteur, chacun prévu pour être raccordé électriquement au générateur électrique (25), chaque ruban (33) formant une pluralité de tronçons rectilignes (35) en travers de l’ouverture de passage (29) raccordés les uns aux autres par une pluralité de rebroussements (37) agencés autour des renvois (31).
- Organe de chauffage selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’organe de chauffage (21) comprend :
- d’autres renvois (71) isolant électriquement, fixés au support (27) et faisant saillie axialement d’un second côté du support (23) opposé au premier côté ;
- au moins un autre ruban (73) en un métal réfractaire électriquement conducteur, prévu pour être raccordé électriquement au générateur électrique (25), le ou chaque autre ruban (73) formant une pluralité d’autres tronçons rectilignes (75) en travers de l’ouverture de passage (29) raccordés les uns aux autres par une pluralité d’autres rebroussements (77) agencés autour des autres renvois (71). - Organe de chauffage selon la revendication 5, dans lequel les tronçons rectilignes (35) de l’au moins un ruban (33) sont parallèles les uns aux autres et sont superposés selon une direction de superposition (S), les autres tronçons rectilignes (75) de l’au moins un autre ruban (73) sont parallèles aux tronçons rectilignes (35) de l’au moins un ruban (33) et sont intercalés entre les tronçons rectilignes (35) de l’au moins un ruban (33) selon la direction de superposition (S).
- Ligne d’échappement de véhicule, la ligne d’échappement (1) comprenant :
- un conduit principal (3) de circulation des gaz d’échappement, ayant une extrémité principale amont (5) prévue pour être raccordée fluidiquement à au moins une sortie de gaz d’échappement d’un moteur thermique (7) du véhicule et un organe (9) de purification des gaz d’échappement ;
- un conduit secondaire (15) comprenant une entrée de gaz caloporteur (17), une extrémité secondaire aval (19) raccordée fluidiquement au conduit principal (3) en amont de l’organe de purification des gaz d’échappement (9), et un organe de chauffage du gaz caloporteur (21) intercalé entre l’entrée de gaz caloporteur (17) et l’extrémité secondaire aval (19), l’organe de chauffage (21) étant selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 ;
- une source de gaz caloporteur (23), configurée pour insuffler un flux de gaz caloporteur dans le conduit secondaire (15) par l’entrée de gaz caloporteur (17). - Ligne d’échappement selon la revendication 7, dans laquelle la source de gaz caloporteur (23) est une pompe, ou un turbocompresseur électrique, ou un moteur à pistons fonctionnant comme une pompe.
- Ligne d’échappement selon la revendication 7 ou 8, dans laquelle le gaz caloporteur est de l’air.
.
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