FR3122454A1 - Organe de chauffage et système de purification de gaz d’échappement - Google Patents

Organe de chauffage et système de purification de gaz d’échappement Download PDF

Info

Publication number
FR3122454A1
FR3122454A1 FR2104484A FR2104484A FR3122454A1 FR 3122454 A1 FR3122454 A1 FR 3122454A1 FR 2104484 A FR2104484 A FR 2104484A FR 2104484 A FR2104484 A FR 2104484A FR 3122454 A1 FR3122454 A1 FR 3122454A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
downstream
upstream
foam
block
face
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2104484A
Other languages
English (en)
Inventor
Christophe Basso
Yannick FOURCAUDOT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Faurecia Systemes dEchappement SAS
Original Assignee
Faurecia Systemes dEchappement SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Faurecia Systemes dEchappement SAS filed Critical Faurecia Systemes dEchappement SAS
Priority to FR2104484A priority Critical patent/FR3122454A1/fr
Publication of FR3122454A1 publication Critical patent/FR3122454A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • 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
    • F01N3/18—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 characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—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 characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—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
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)

Abstract

Organe de chauffage (31) pour un système de purification de gaz d’échappement d’un véhicule à moteur thermique, comprenant au moins un bloc de mousse amont (32) et un bloc de mousse aval (33), chacun des blocs de mousse amont (32) et aval (33) comportant un pôle d’alimentation (45), un pôle de connexion (46) et un circuit (40) entre le pôle d’alimentation (45) et le pôle de connexion (46), le circuit (40) comprenant des branches (41) séparées les unes des autres par des fentes (43), les pôles de connexion (46) des blocs de mousse amont (32) et aval (33) étant connectés électriquement pour faire passer un courant électrique entre les blocs de mousse amont (32) et aval (33), l’organe de chauffage (31) étant configuré pour qu’une partie essentielle des fentes (43) des blocs de mousse amont (32) et aval (33) ne se superposent pas. Figure de l’abrégé : Figure 2

Description

Organe de chauffage et système de purification de gaz d’échappement
L’invention s’applique au traitement d’un flux de gaz d’échappement d’un moteur thermique pour en réduire la teneur en particules polluantes telles que les oxydes d’azote (NOx), le monoxyde de carbone (CO) et les particules d’hydrocarbure imbrûlées.
En particulier, la présente divulgation se rapporte à un organe de chauffage pour un système de purification de gaz d’échappement d’un moteur thermique. Elle se rapporte également à un système de purification de gaz d’échappement comprenant un tel organe de chauffage.
Pour réduire la teneur en particules polluantes d’un flux de gaz d’échappement émanant d’un moteur thermique, il est connu d’utiliser un système de purification de gaz d’échappement. Sans y être limité, un tel système de purification peut être utilisé dans une ligne d’échappement d’un véhicule. Il est généralement interposé entre un ou plusieurs conduits d’échappement collectant le flux de gaz d’échappement provenant du moteur thermique et une canule d’échappement évacuant le flux de gaz d’échappement à l’atmosphère.
Le système de purification est configuré pour faire passer le flux de gaz d’échappement au travers d’un organe de purification catalytique adapté pour transformer au moins une partie des particules polluantes en composés de moindre nocivité voire inoffensifs, tels que du diazote (N2), du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau (H2O)
Les réactions chimiques impliquées dans la transformation précitée se produisent de manière optimale lorsque l’organe de purification catalytique est à un niveau de température déterminé. Afin d’atteindre le niveau de température déterminé, notamment au démarrage du moteur thermique, le système de purification comprend également un organe de chauffage agencé pour pouvoir chauffer le flux de gaz d’échappement en amont de l’organe de purification catalytique.
Un organe de chauffage connu est notamment décrit dans la demande de brevet FR 20 06874 déposée le 30.06.2020 au nom du demandeur. L’organe de chauffage comprend une mousse présentant une structure adaptée pour permettre un passage du flux de gaz d’échappement entre une face amont orientée vers le conduit d’échappement et une face aval orientée vers l’organe de purification catalytique. La mousse est réalisée en un matériau métallique électriquement résistif et comporte un circuit et des pôles d’alimentation de manière à produire un échauffement lorsqu’un courant électrique la parcourt.
Bien qu’offrant globalement satisfaction, l’organe de chauffage connu peut ne pas présenter une efficacité suffisante pour des applications nécessitant un échauffement rapide et homogène.
Résumé
La présente divulgation vient améliorer la situation.
Il est proposé un organe de chauffage d’un dispositif de chauffage pour un système de purification de gaz d’échappement d’un moteur thermique, l’organe de chauffage étant destiné à être placé dans un flux de gaz d’échappement, et configuré pour chauffer le flux de gaz d’échappement en amont d’un organe de purification catalytique du système de purification de gaz d’échappement,
l’organe de chauffage présentant un axe central et des faces amont et aval opposées, transversales par rapport à l’axe central, l’organe de chauffage comprenant une mousse présentant une structure adaptée pour permettre un passage du flux de gaz d’échappement depuis la face amont vers la face aval, la mousse étant réalisée en un matériau métallique électriquement résistif, l’organe de chauffage comportant au moins deux pôles d’alimentation agencés dans la mousse pour produire un échauffement de la mousse lorsqu’un courant électrique est appliqué entre lesdits pôles d’alimentation,
dans lequel la mousse est répartie en au moins un bloc de mousse amont et un bloc de mousse aval, chacun des blocs de mousse amont et aval présentant un axe de bloc et des faces de bloc amont et aval opposées, transversales par rapport à l’axe de bloc, chacun des blocs de mousse amont et aval présentant une surface de bloc latérale cylindrique selon l’axe de bloc, entre les faces de bloc amont et aval, les axes de bloc étant alignés avec l’axe central et la face de bloc aval du bloc de mousse amont étant en regard de la face de bloc amont du bloc de mousse aval, la face de bloc amont du bloc de mousse amont formant la face amont de l’organe de chauffage et la face de bloc aval du bloc de mousse aval formant la face aval de l’organe de chauffage,
chacun des blocs de mousse amont et aval comportant l’un des pôles d’alimentation, au moins un pôle de connexion et un circuit entre le pôle d’alimentation et le pôle de connexion,
le circuit de chacun des blocs de mousse amont et aval peut comprenant des branches reliées deux à deux par des coudes agencés en alternance de part et d’autre d’un plan longitudinal médian, les branches étant séparées les unes des autres par des fentes borgnes ménagées dans chacun des blocs de mousse amont et aval depuis la surface de bloc latérale en alternance de part et d’autre du plan longitudinal médian,
les pôles de connexion des blocs de mousse amont et aval étant connectés électriquement pour faire passer le courant électrique entre les blocs de mousse amont,
l’organe de chauffage étant configuré pour qu’une partie essentielle, c’est-à-dire au moins 50%, de préférence au moins 75%, notamment au moins 90%, des fentes des blocs de mousse amont et aval ne se superposent pas.
De préférence, 100% des fentes des blocs de mousse amont et aval ne se superposent pas.
Ainsi, l’efficacité de l’organe de chauffage est améliorée non seulement par une juxtaposition de blocs de mousse augmentant la surface d’échange pour obtenir un échauffement plus rapide, mais également par un décalage des fentes améliorant l’homogénéité de l’échauffement.
Les blocs de mousse amont et aval peuvent être identiques et présenter une même orientation en étant décalés angulairement selon l’axe central de sorte que les fentes des blocs de mousse amont et aval soient disposées en quinconce.
En variante, les blocs de mousse amont et aval peuvent être identiques et présenter des orientations opposées de sorte que les fentes des blocs de mousse amont et aval soient disposées en quinconce.
Selon une autre variante, les blocs de mousse amont et aval peuvent être différents et présenter respectivement des agencements de fentes qui ne se superposent pas.
Selon un premier mode de réalisation, les fentes de chacun des blocs de mousse amont et aval sont symétriques par rapport à un plan de symétrie longitudinal perpendiculaire au plan longitudinal médian.
En variante, les fentes de chacun des blocs de mousse sont asymétriques par rapport à un plan de symétrie longitudinal perpendiculaire au plan longitudinal médian.
Les pôles d’alimentation peuvent être agencés à distance de l’axe central en étant décalés angulairement selon l’axe central.
Les pôles de connexion peuvent être agencés dans un plan bissecteur d’un secteur angulaire formé par les pôles d’alimentation avec l’axe central, à une distance maximale des pôles d’alimentation.
Les pôles de connexion peuvent être alignés selon une direction de connexion parallèle à l’axe central.
L’organe de chauffage peut comprendre en outre un connecteur en matériau électriquement conducteur s’étendant entre les pôles de connexion des blocs de mousse amont et aval.
L’organe de chauffage peut comporter un dispositif de solidarisation adapté pour solidariser les blocs de mousse amont et aval l’un à l’autre.
L’organe de chauffage peut comporter une couche électriquement isolante interposée entre la face de bloc aval du bloc de mousse amont et la face de bloc amont du bloc de mousse aval. En particulier, la couche électriquement isolante peut être constituée d’une pluralité d’éléments d’isolation réalisés en matériau électriquement isolant et répartis entre la face de bloc aval du bloc de mousse amont et la face de bloc amont du bloc de mousse aval.
Selon des dispositions particulières, la couche électriquement isolante peut être configurée pour former le dispositif de solidarisation.
Les pôles d’alimentation et de connexion de chacun des blocs de mousse amont et aval peuvent être agencés sur la surface de bloc latérale.
Les branches peuvent être parallèles les unes aux autres.
Le pôle de connexion et le pôle d’alimentation de chacun des blocs de mousse amont et aval peuvent être agencés à des extrémités libres respectives de deux branches terminales.
Selon des dispositions particulières, l’organe de chauffage peut être mis en œuvre dans un dispositif de chauffage pour un système de purification de gaz d’échappement d’un moteur thermique, comprenant :
- un boitier présentant un axe de boîtier et des ouvertures amont et aval à distance l’une de l’autre selon l’axe de boîtier, le boîtier étant configuré pour recevoir l’organe de chauffage avec l’axe central aligné avec l’axe de boîtier, la face amont en regard de l’ouverture amont et la face aval en regard de l’ouverture aval,
- au moins deux électrodes connectées respectivement aux pôles d’alimentation de l’organe de chauffage et configurées pour être connectées à une source d’alimentation en courant électrique.
Lorsque chacun des blocs de mousse amont et aval présente une surface de bloc latérale sur laquelle les pôles d’alimentation et de connexion sont agencés, le boîtier peut présenter une surface de boîtier intérieure en regard des surfaces de bloc latérales des blocs de mousse amont et aval de l’organe de chauffage, et une surface de boîtier extérieure opposée à la surface de boîtier intérieure, la surface de boîtier intérieure étant isolée électriquement des surfaces de bloc latérales, le boîtier comportant au moins deux trous de connexion configurés pour permettre un passage des électrodes depuis la surface de boîtier extérieure jusque dans les pôles d’alimentation de l’organe de chauffage, les trous de connexion étant décalés angulairement selon l’axe de boîtier.
Selon un autre aspect, il est proposé un système de purification de gaz d’échappement d’un moteur thermique, comprenant :
- une enveloppe configurée pour être traversée par un flux de gaz d’échappement ,
- un organe de chauffage tel que défini précédemment placé dans l’enveloppe pour être traversé par le flux de gaz d’échappement depuis la face amont vers la face aval,
- un organe de purification catalytique placé dans l’enveloppe en regard de la face aval de l’organe de chauffage et configuré pour traiter le flux de gaz d’échappement,
- une source d’alimentation connectée respectivement aux pôles d’alimentation de l’organe de chauffage.
La présente divulgation concerne également une ligne d’échappement d’un véhicule à moteur thermique comprenant :
- au moins un conduit d’échappement configuré pour collecter un flux de gaz d’échappement provenant du moteur thermique,
- un système de purification de gaz d’échappement tel que défini précédemment, l’enveloppe étant solidarisée au conduit d’échappement de telle manière que la face amont de l’organe de chauffage reçoive le flux de gaz d’échappement, et
- une canule d’échappement solidarisée à l’enveloppe du système de purification de gaz d’échappement pour évacuer le flux de gaz d’échappement traité par l’organe de purification catalytique.
La présente divulgation concerne également un véhicule à moteur thermique comprenant une ligne d’échappement telle que définie précédemment.
D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après d’un mode de réalisation particulier de l’invention donné à titre d’exemple non limitatif, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
– la montre schématiquement une ligne d’échappement d’un véhicule à moteur thermique comprenant un système de purification d’un flux de gaz d’échappement, le système de purification comprenant un dispositif de chauffage configuré pour chauffer le flux de gaz d’échappement en amont d’un organe de purification catalytique configuré pour réduire une teneur du flux de gaz d’échappement en particules polluantes,
– la montre une vue en perspective selon une première orientation d’un organe de chauffage du dispositif de chauffage de la , l’organe de chauffage comprenant des blocs de mousse amont et aval configurés pour permettre un passage du flux de gaz d’échappement et pour produire un échauffement lorsqu’ils sont parcourus par un courant électrique, les blocs de mousse amont et aval comportant respectivement deux pôles d’alimentation décalés angulairement,
– la montre une vue en perspective selon une deuxième orientation, opposée à la première orientation, de l’organe de chauffage de la , les blocs de mousse amont et aval comportant respectivement des pôles de connexion alignés selon une direction de connexion et reliés par un connecteur, chacun des blocs de mousse amont et aval comprenant un circuit entre le pôle d’alimentation et le pôle de connexion,
– la montre une vue en perspective éclatée de l’organe de chauffage des figures 2 et 3, illustrant un matériau de solidarisation isolant électriquement appliqué en des emplacements discrets pour solidariser les blocs de mousse amont et aval,
– la montre une vue de dessus de l’organe de chauffage du dispositif de chauffage des figures 2 et 3, illustrant les circuits des blocs de mousse amont et aval décalés angulairement,
– la montre une vue en perspective du dispositif de chauffage du système de purification de la , le dispositif de chauffage comprenant un boîtier recevant l’organe de chauffage et deux électrodes décalées angulairement et connectées aux pôles d’alimentation des blocs de mousse amont et aval au travers du boîtier,
– la montre une vue en éclaté du dispositif de chauffage de la .
La représente une ligne d’échappement 2 d’un véhicule à moteur thermique 1. La ligne d’échappement 2 comprend un conduit d’échappement 3 configuré pour collecter un flux de gaz d’échappement à partir des gaz d’échappement provenant des chambres de combustion du moteur thermique 1. En variante, plusieurs conduits d’échappement 3 pourraient être prévus. La ligne d’échappement 2 comprend également une canule d’échappement 4 configurée pour évacuer le flux de gaz d’échappement à l’atmosphère.
Pour réduire une teneur en particules polluantes du flux de gaz d’échappement, et en particulier la teneur en oxydes d’azote (NOx), en monoxyde de carbone (CO) et en particules d’hydrocarbure imbrûlées, la ligne d’échappement 2 est équipée d’un système de purification 10 interposé entre le conduit d’échappement 3 et la canule d’échappement 4.
Le système de purification 10 comprend une enveloppe 11 solidarisée d’une part au conduit d’échappement 3 et d’autre part à la canule d’échappement 4 et configurée pour être traversée par le flux de gaz d’échappement. En particulier, l’enveloppe 11 présente une surface interne 12 cylindrique selon un axe longitudinal L, de section de préférence circulaire, entre des extrémités amont 13 et aval 14 délimitant un logement 15. Les extrémités amont 13 et aval 14 sont solidarisées, de toute manière appropriée, respectivement au conduit d’échappement 3 et à la canule d’échappement 4 de telle manière que le flux de gaz d’échappement s’écoule dans l’enveloppe 11 depuis l’extrémité amont 13 vers l’extrémité aval 14 selon l’axe longitudinal L.
Le système de purification 10 comprend également un organe de purification catalytique 20 adapté pour traiter le flux de gaz d’échappement en transformant au moins une partie des particules polluantes en composés de moindre nocivité voire inoffensifs, tels que du diazote (N2), du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau (H2O). L’organe de purification catalytique 20 peut notamment comprendre un ou plusieurs des catalyseurs suivants : un catalyseur SCR, un catalyseur trois voies, un catalyseur d’oxydation et un piège à oxydes d’azote (NOx). L’organe de purification catalytique 20 est conformé et placé dans le logement 15 de l’enveloppe 11 de manière à pouvoir être traversé par tout ou partie, de préférence au moins une partie essentielle, c’est-à-dire plus de 50%, en particulier plus de 75%, du flux de gaz d’échappement. En particulier, l’organe de purification catalytique 20 est centré sur l’axe longitudinal L et occupe une partie essentielle, c’est-à-dire plus de 50%, en particulier plus de 75%, d’une section transversale du logement 15 de l’enveloppe 11.
La transformation des particules polluantes en composés de moindre nocivité voire inoffensifs implique des réactions chimiques qui ne se produisent de manière optimale que lorsque l’organe de purification catalytique 20 atteint un niveau de température déterminé. Dans certaines situations et en particulier au démarrage du moteur thermique 1, il peut être nécessaire de chauffer l’organe de purification catalytique 20 pour qu’il atteigne le niveau de température déterminé.
Le système de purification 10 comprend alors un dispositif de chauffage 30 placé dans le logement 15 de l’enveloppe 11 en amont de l’organe de purification catalytique 20. Comme il apparaîtra de la suite de la description, le dispositif de chauffage 30 comprend un organe de chauffage 31 placé dans le flux de gaz d’échappement pour l’échauffer. En particulier, l’organe de chauffage 31 est configuré pour être traversé par le flux de gaz d’échappement et pour s’échauffer par effet Joule lorsqu’il est parcouru par un courant électrique. Le système de purification 10 comprend alors également une source d’alimentation 25 configurée pour alimenter l’organe de chauffage 31 en courant électrique.
Sur les figures 2 à 5, l’organe de chauffage 31 comprend un bloc de mousse amont 32 et un bloc de mousse aval 33.
Dans le mode de réalisation représenté, sans y être limité, les blocs de mousse amont 32 et aval 33 sont identiques.
Chacun des blocs de mousse amont 32 et aval 33 est de forme cylindrique selon un axe de bloc B, de section circulaire. Il présente des faces de bloc amont 34 et aval 35 opposées, transversales par rapport à l’axe de bloc B, et une surface de bloc latérale 36, cylindrique selon l’axe de bloc B, s’étendant entre les faces de bloc amont 34 et aval 35. Les blocs de mousse amont 32 et aval 33 présentent une épaisseur selon l’axe de bloc B réduite par rapport à une dimension transversale, ici un diamètre, selon une direction perpendiculaire à l’axe de bloc B.
Chacun des blocs de mousse amont 32 et aval 33 comprend une mousse présentant une structure adaptée pour permettre un passage du flux de gaz d’échappement depuis la face amont 34 vers la face aval 35. La mousse est réalisée en un matériau métallique électriquement résistif pour produire un échauffement lorsqu’un courant électrique lui est appliqué.
Chacun des blocs de mousse amont 32 et aval 33 comporte un circuit 40 définissant un parcours pour le courant électrique entre un pôle d’alimentation 45 et un pôle de connexion 46. Comme représenté en particulier sur la , le circuit 40 de chacun des blocs de mousse amont 32 et aval 33 comprend des branches 41 parallèles les unes aux autres et reliées deux à deux par des coudes 42 agencés en alternance de part et d’autre d’un plan longitudinal médian Pm. Les branches 41 sont obtenues en ménageant des fentes 43 borgnes, de préférence à équidistance les unes des autres, dans chacun des blocs de mousse amont 32 et aval 33 depuis la surface de bloc latérale 36 en alternance de part et d’autre du plan longitudinal médian Pm. Dans le mode de réalisation représenté, les fentes 43 de chacun des blocs de mousse amont 32 et aval 33 sont symétriques par rapport à un plan de symétrie longitudinal perpendiculaire au plan longitudinal médian Pm et contenant l’axe de bloc B. En particulier, l’une des fentes 43 est située dans le plan de symétrie longitudinal et trois fentes 43 sont situées de part et d’autre du plan de symétrie longitudinal en étant symétriques deux à deux par rapport au plan de symétrie longitudinal.
Chacun des blocs de mousse amont 32 et aval 33 comporte alors deux branches 41 terminales opposées, s’étendant chacune depuis l’un des coudes jusqu’à une extrémité libre 44. Le pôle d’alimentation 45 et le pôle de connexion 46 de chacun des blocs de mousse amont 32 et aval 33 sont agencés aux extrémités libres 44 respectives de deux branches 41 terminales, sur la surface de bloc latérale 36. Dans le mode de réalisation représenté, chacun des blocs de mousse amont 32 et aval 33 comporte un nombre pair de branches 41 de sorte que les pôles d’alimentation 45 et de connexion 46 de chacun des blocs de mousse amont 32 et aval 33 sont agencés d’un même côté du plan longitudinal médian Pm. En variante, chacun des blocs de mousse amont 32 et aval 33 pourrait comporter un nombre impair de branches 41 de sorte que les pôles d’alimentation 45 et de connexion 46 de chacun des blocs de mousse amont 32 et aval 33 soient agencés de part et d’autre du plan longitudinal médian Pm.
A titre d’exemple non limitatif, un mode de réalisation particulièrement approprié pour chacun des blocs de mousse amont 32 et aval 33 est décrit dans la demande de brevet FR 20 06874 précitée.
Pour former l’organe de chauffage 31, la face de bloc aval 35 du bloc de mousse amont 32 est placée en regard de la face de bloc amont 34 du bloc de mousse aval 33, de telle manière que :
- les axes de bloc B sont alignés pour former un axe central C de l’organe de chauffage 31, et
- une partie essentielle, c’est-à-dire au moins 50%, de préférence au moins 75%, notamment au moins 90%, des fentes 43 des blocs de mousse amont 32 et aval 33 ne se superposent pas.
Dans le mode de réalisation représenté, les blocs de mousse amont 32 et aval 33 sont identiques et présentent des orientations opposées de sorte que les fentes 43 des blocs de mousse amont 32 et aval 33 soient disposées en quinconce. En particulier, les blocs de mousse amont 32 et aval 33 sont agencés de telle manière que :
- les pôles d’alimentation 45 sont décalés angulairement l’un par rapport à l’autre selon l’axe central C,
- les pôles de connexion 46 sont alignés selon une direction de connexion D parallèle à l’axe central C.
Les circuits 40 des blocs de mousse amont 32 et aval 33 sont alors décalés angulairement l’un par rapport à l’autre selon l’axe central C. En variante, un décalage angulaire des circuits 40 pourrait être obtenu avec un seul des pôles d’alimentation 45 et de connexion 46 de chacun des blocs de mousse amont 32 et aval 33 agencé à distance du plan longitudinal médian Pm.
La non-superposition d’une partie essentielle des fentes 43 des blocs de mousse amont 32 et aval 33 pourrait être obtenue de toute autre manière appropriée, par exemple avec des blocs de mousse amont 32 et aval 33 identiques et présentant la même orientation mais en étant décalés angulairement selon l’axe central C, ou avec des blocs de mousse amont 32 et aval 33 différents et présentant respectivement des agencements de fentes 43 qui ne se superposent pas. En outre, les fentes 43 de chacun des blocs de mousse amont 32 et aval 33 pourraient être asymétriques par rapport au plan de symétrie longitudinal de sorte que la superposition des blocs de mousse amont 32 et aval 33 conduise à un décalage entre les fentes 43 des blocs de mousse amont 32 et aval 33. Bien que décrit avec un décalage angulaire entre les fentes 43, le décalage pourrait être transversal, c’est-à-dire perpendiculairement à l’axe central C.
L’organe de chauffage 31 comporte une couche électriquement isolante interposée entre la face de bloc aval 35 du bloc de mousse amont 32 et la face de bloc amont 34 du bloc de mousse aval 33. Dans le mode de réalisation représenté, la couche électriquement isolante est constituée d’une pluralité d’éléments d’isolation 50 réalisés en matériau électriquement isolant et agencés pour minimiser, de préférence à moins de 10%, l’obstruction du passage de flux de gaz d’échappement au travers de l’organe de chauffage 31. Pour ce faire, les éléments d’isolation 50 sont répartis en des emplacements discrets, c’est-à-dire espacés les uns des autres, entre la face de bloc aval 35 du bloc de mousse amont 32 et la face de bloc amont 34 du bloc de mousse aval 33.Les emplacements sont, de préférence, prévus aux extrémités des fentes 43.
En variante, la couche électriquement isolante pourrait être réalisée de toute autre manière appropriée, par exemple, sous la forme d’une grille en matériau électriquement isolant, un connecteur en matériau électriquement isolant ou autre.
Pour solidariser les blocs de mousse amont 32 et aval 33 l’un à l’autre, un dispositif de solidarisation est prévu. Dans le mode de réalisation représenté, sans y être limité, la couche électriquement isolante est également configurée pour former le dispositif de solidarisation. Le matériau des éléments d’isolation 50 est choisi à cette autre fin. Il peut notamment s’agir d’un ciment, une substance adhésive, une céramique ou autre Les pôles de connexion 46 des blocs de mousse amont 32 et aval 33 alignés peuvent aisément être électriquement connectés l’un à l’autre. Pour ce faire, un connecteur 55 sous la forme d’une plaque en matériau électriquement conducteur est prévue entre les pôles de connexion 46 pour faire passer le courant électrique depuis l’un des pôles d’alimentation 45, le long du circuit 40 de l’un des blocs de mousse amont 32 et aval 33 puis, via le connecteur 55, le long du circuit 40 de l’autre des blocs de mousse amont 32 et aval 33 jusqu’à l’autre pôle d’alimentation 45. Dans le mode de réalisation représenté, la direction de connexion D appartient à un plan bissecteur Pb d’un secteur angulaire formé entre les pôles d’alimentation 45 et l’axe central C, et les pôles de connexion 46 sont agencés dans ce plan bissecteur Pb à une distance maximale des pôles d’alimentation 45. En variante, tout autre agencement de la direction de connexion D pourrait être prévue, les circuits 40 étant adaptés en conséquence. Les pôles de connexion 46 pourraient également ne pas être alignés parallèlement à l’axe central C.
L’organe de chauffage 31 présente alors une face amont 31a formée par la face de bloc amont 34 du bloc de mousse amont 32, et une face aval 31b formée par la face de bloc aval 35 du bloc de mousse aval 33, les faces amont 31a et aval 31b de l’organe de chauffage 31 étant opposées et transversales par rapport à l’axe central C.
L’invention a été décrite en relation avec un organe de chauffage 31 constituée de deux blocs de mousse identiques, l’un amont 32 et l’autre aval 33. Elle n’est toutefois pas limitée à un telle mode de réalisation. En particulier, il pourrait être prévu toute autre répartition en plus de deux blocs de mousse d’une mousse réalisée en un matériau métallique électriquement résistif, et dont la structure est adaptée pour permettre un passage du flux de gaz d’échappement depuis la face amont 31a vers la face aval 31b de l’organe de chauffage 31. Dans ce cas, les blocs de mousse dont les axes de blocs B sont alignés forment successivement deux à deux un bloc de mousse amont 32 et un bloc de mousse aval 33. Ou bien, des blocs de mousse intermédiaires liés les uns aux autres par des pôles de connexion 46 et parcourus chacun par un circuit 40 sont interposés entre deux blocs de mousse extrêmes formant les blocs de mousse amont 32 et aval 33. Par ailleurs, les blocs de mousse amont 32 et aval 33 pourraient présenter toute autre configuration de leur circuit 40 et tout autre agencement de leurs pôles d’alimentation 45 et de connexion 46 pour que l’organe de chauffage 31 présente deux ou plus de deux pôles d’alimentation 45 et les circuits 40 présentent un décalage angulaire par rapport à l’axe central.
Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 6 et 7, outre l’organe de chauffage 31, le dispositif de chauffage 30 comprend un boitier 60 présentant un axe de boîtier A et des ouvertures amont 61 et aval 62 à distance l’une de l’autre selon l’axe de boîtier A.
Le boîtier 60 comprend une paroi latérale 63 cylindrique autour de l’axe de boîtier A configurée pour recevoir coaxialement l’organe de chauffage 31 avec la face amont 31a en regard de l’ouverture amont 61 et la face aval 31b en regard de l’ouverture aval 62.
La paroi latérale 63 peut être réalisée en un matériau métallique, le boîtier 60 comprenant en outre un organe d’isolation 64 en matériau électriquement isolant interposé entre l’organe de chauffage 31 et la paroi latérale 63. Dans le mode de réalisation représenté, l’organe d’isolation 64 est annulaire selon l’axe de boîtier A et réalisé en deux parties conformées pour enserrer l’organe de chauffage 31. En variante, l’organe d’isolation 64 pourrait être réalisé en une seule pièce conformée pour enserrer l’organe de chauffage 31. L’organe d’isolation 64 présente une surface de boîtier intérieure 60a disposée en regard des surfaces de bloc latérales 36 des blocs de mousse amont 32 et aval 33 de l’organe de chauffage 31, et des épaulements radiaux 66 s’étendant vers l’axe de boîtier A à distance l’un de l’autre selon l’axe de boîtier A pour retenir l’organe de chauffage 31 dans l’organe d’isolation 64 selon l’axe de boîtier A.
Dans le mode de réalisation représenté, le boîtier 60 comprend également un ou plusieurs organes de maintien 67 configurés pour maintenir l’organe de chauffage 31 dans la paroi latérale 63. Les organes de maintien 67 se présentent sous la forme de butées axiales annulaires selon l’axe de boîtier A configurées pour être solidarisées par tout moyen approprié à la paroi latérale 63, à distance l’une de l’autre selon l’axe de boîtier B, de part et d’autre de l’organe de chauffage 31. Sur la , l’une des butées axiales comporte une jupe axiale 68 configurée pour être emmanchée sur l’organe d’isolation 64 monté sur l’organe de chauffage 31. Les organes de maintien 67 peuvent par exemple être soudés à la paroi latérale 63 au travers d’orifices de soudage 69 prévus dans la paroi latérale.
Des trous de connexion 70 sont ménagés dans le boîtier 60 pour permettre un passage d’électrodes 71 depuis une surface de boîtier extérieure 60b, opposée à la surface de boîtier intérieure 60a, jusque dans les pôles d’alimentation 45 de l’organe de chauffage 31. Dans le mode de réalisation représenté, les trous de connexion 70 s’étendent depuis la surface de boîtier extérieure 60b portée par la paroi latérale 63 jusque dans la surface de boîtier intérieure 60a portée par l’organe d’isolation 64. Les trous de connexion 70 sont décalés angulairement selon l’axe de boîtier A pour être placés en correspondance avec les pôles d’alimentation 45 de l’organe de chauffage 31. Des ouvertures correspondantes peuvent être prévues dans les organes de maintien 67 et, en particulier, dans la jupe axiale 68 de la butée axiale 67.
Le dispositif de chauffage 30 comprend enfin deux électrodes 71 connectées respectivement aux pôles d’alimentation 45 de l’organe de chauffage 31 au travers des trous de connexion 70.
Le dispositif de chauffage 30 est monté dans l’enveloppe 11 du système de purification 10 avec la face amont 31a de l’organe de chauffage 31 en regard du conduit d’échappement 3 pour recevoir le flux de gaz d’échappement, et la face aval 31b de l’organe de chauffage 31 en regard de l’organe de purification catalytique 20.
Les électrodes 71 sont connectées à la source d’alimentation 25 pour alimenter l’organe de chauffage 31 en courant électrique et produire l’échauffement par effet Joule.
Au démarrage du moteur thermique mais également dans toute autre situation nécessitant où cela est nécessaire, le flux de gaz d’échappement provenant du conduit d’échappement 3 traverse l’organe de chauffage 31 alimenté en courant électrique depuis la face amont 31a vers la face aval 31b pour être chauffé au niveau de température déterminé avant de passer dans l’organe de purification catalytique 20 où il est traité pour en réduire la teneur en particules polluantes. Le flux de gaz d’échappement ainsi traité peut être évacué à l’atmosphère par la canule d’échappement 4.
Bien que décrit en relation avec la ligne d’échappement d’un véhicule, le système de purification 10 et l’organe de chauffage 31 pourraient être mis en œuvre dans toute autre application qu’un véhicule et, en particulier, avec un moteur thermique d’une installation stationnaire.

Claims (13)

  1. Organe de chauffage (31) d’un dispositif de chauffage (30) pour un système de purification (10) de gaz d’échappement d’un moteur thermique (1), l’organe de chauffage (31) étant destiné à être placé dans un flux de gaz d’échappement, et configuré pour chauffer le flux de gaz d’échappement en amont d’un organe de purification catalytique (20) du système de purification (10) de gaz d’échappement,
    l’organe de chauffage (31) présentant un axe central (C) et des faces amont (31a) et aval (31b) opposées, transversales par rapport à l’axe central (C), l’organe de chauffage (31) comprenant une mousse présentant une structure adaptée pour permettre un passage du flux de gaz d’échappement depuis la face amont (31a) vers la face aval (31b), la mousse étant réalisée en un matériau métallique électriquement résistif, l’organe de chauffage (31) comportant au moins deux pôles d’alimentation (45) agencés dans la mousse pour produire un échauffement de la mousse lorsqu’un courant électrique est appliqué entre lesdits pôles d’alimentation (45),
    l’organe de chauffage (31) étant caractérisé en ce que la mousse est répartie en au moins un bloc de mousse amont (32) et un bloc de mousse aval (33), chacun des blocs de mousse amont (32) et aval (33) présentant un axe de bloc (B) et des faces de bloc amont (34) et aval (35) opposées, transversales par rapport à l’axe de bloc (B), chacun des blocs de mousse amont (32) et aval (33) présentant une surface de bloc latérale (36) cylindrique selon l’axe de bloc (B) entre les faces de bloc amont (34) et aval (35), les axes de bloc (B) étant alignés avec l’axe central (C) et la face de bloc aval (35) du bloc de mousse amont (32) étant en regard de la face de bloc amont (34) du bloc de mousse aval (33), la face de bloc amont (34) du bloc de mousse amont (32) formant la face amont (31a) de l’organe de chauffage (31) et la face de bloc aval (35) du bloc de mousse aval (33) formant la face aval (31b) de l’organe de chauffage (31),
    chacun des blocs de mousse amont (32) et aval (33) comportant l’un des pôles d’alimentation (45), au moins un pôle de connexion (46) et un circuit (40) entre le pôle d’alimentation (45) et le pôle de connexion (46),
    le circuit (40) de chacun des blocs de mousse amont (32) et aval (33) comprenant des branches (41) reliées deux à deux par des coudes (42) agencés en alternance de part et d’autre d’un plan longitudinal médian (Pm), les branches (41) étant séparées les unes des autres par des fentes (43) borgnes ménagées dans chacun des blocs de mousse amont (32) et aval (33) depuis la surface de bloc latérale (36) en alternance de part et d’autre du plan longitudinal médian (Pm),
    les pôles de connexion (46) des blocs de mousse amont (32) et aval (33) étant connectés électriquement pour faire passer le courant électrique entre les blocs de mousse amont (32) et aval (33),
    l’organe de chauffage (31) étant configuré pour qu’une partie essentielle des fentes (43) des blocs de mousse amont (32) et aval (33) ne se superposent pas.
  2. Organe de chauffage (31) selon la revendication 1, dans lequel les blocs de mousse amont (32) et aval (33) sont identiques et présentent une même orientation en étant décalés angulairement selon l’axe central (C) de sorte que les fentes (43) des blocs de mousse amont (32) et aval (33) soient disposées en quinconce.
  3. Organe de chauffage (31) selon la revendication 1, dans lequel les blocs de mousse amont (32) et aval (33) sont identiques et présentent des orientations opposées de sorte que les fentes (43) des blocs de mousse amont (32) et aval (33) soient disposées en quinconce.
  4. Organe de chauffage (31) selon la revendication 1, dans lequel les blocs de mousse amont (32) et aval (33) sont différents et présentent respectivement des agencements de fentes (43) qui ne se superposent pas.
  5. Organe de chauffage (31) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les pôles de connexion (46) sont agencés dans un plan bissecteur (Pb) d’un secteur angulaire formé par les pôles d’alimentation (45) avec l’axe central (C), à une distance maximale des pôles d’alimentation (45).
  6. Organe de chauffage (31) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les pôles de connexion (46) sont alignés selon une direction de connexion (D) parallèle à l’axe central (C).
  7. Organe de chauffage (31) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant en outre un connecteur (55) en matériau électriquement conducteur s’étendant entre les pôles de connexion (46) des blocs de mousse amont (32) et aval (33).
  8. Organe de chauffage (31) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comportant un dispositif de solidarisation adapté pour solidariser les blocs de mousse amont (32) et aval (33) l’un à l’autre.
  9. Organe de chauffage (31) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comportant une couche électriquement isolante interposée entre la face de bloc aval (35) du bloc de mousse amont (32) et la face de bloc amont (34) du bloc de mousse aval (33).
  10. Organe de chauffage (31) selon la revendication 9, dans lequel la couche électriquement isolante est constituée d’une pluralité d’éléments d’isolation (50) réalisés en matériau électriquement isolant et répartis entre la face de bloc aval (35) du bloc de mousse amont (32) et la face de bloc amont (34) du bloc de mousse aval (33).
  11. Organe de chauffage (31) selon l’une quelconque des revendications 9 et 10 lorsqu’elle dépend de la revendication 8, dans lequel la couche électriquement isolante est configurée pour former le dispositif de solidarisation.
  12. Organe de chauffage (31) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel les pôles d’alimentation (45) et de connexion (46) de chacun des blocs de mousse amont (32) et aval (33) sont agencés sur la surface de bloc latérale (36).
  13. Système de purification (10) de gaz d’échappement d’un moteur thermique (1), comprenant :
    - une enveloppe (11) configurée pour être traversée par un flux de gaz d’échappement ,
    - un organe de chauffage (31) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12 placé dans l’enveloppe (11) pour être traversé par le flux de gaz d’échappement depuis la face amont (31a) vers la face aval (31b),
    - un organe de purification catalytique (20) placé dans l’enveloppe (11) en regard de la face aval (31b) de l’organe de chauffage (31) et configuré pour traiter le flux de gaz d’échappement,
    - une source d’alimentation (25) connectée respectivement aux pôles d’alimentation (45) de l’organe de chauffage (31).
FR2104484A 2021-04-29 2021-04-29 Organe de chauffage et système de purification de gaz d’échappement Pending FR3122454A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2104484A FR3122454A1 (fr) 2021-04-29 2021-04-29 Organe de chauffage et système de purification de gaz d’échappement

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2104484A FR3122454A1 (fr) 2021-04-29 2021-04-29 Organe de chauffage et système de purification de gaz d’échappement
FR2104484 2021-04-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3122454A1 true FR3122454A1 (fr) 2022-11-04

Family

ID=76283995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2104484A Pending FR3122454A1 (fr) 2021-04-29 2021-04-29 Organe de chauffage et système de purification de gaz d’échappement

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3122454A1 (fr)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09317440A (ja) * 1996-05-24 1997-12-09 Nippon Soken Inc 内燃機関の排気微粒子浄化装置
US5749223A (en) * 1996-03-06 1998-05-12 General Motors Corporation Exhaust management system
US20190316507A1 (en) * 2018-04-11 2019-10-17 Faurecia Systemes D'echappement Exhaust line, exhaust gas purification device, and purification device manufacturing process
FR3096075A1 (fr) * 2019-05-17 2020-11-20 Faurecia Systemes D'echappement Dispositif de purification des gaz d’échappement d’un véhicule, procédé de fabrication, ligne d’échappement et véhicule correspondants

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5749223A (en) * 1996-03-06 1998-05-12 General Motors Corporation Exhaust management system
JPH09317440A (ja) * 1996-05-24 1997-12-09 Nippon Soken Inc 内燃機関の排気微粒子浄化装置
US20190316507A1 (en) * 2018-04-11 2019-10-17 Faurecia Systemes D'echappement Exhaust line, exhaust gas purification device, and purification device manufacturing process
FR3096075A1 (fr) * 2019-05-17 2020-11-20 Faurecia Systemes D'echappement Dispositif de purification des gaz d’échappement d’un véhicule, procédé de fabrication, ligne d’échappement et véhicule correspondants

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR3080148A1 (fr) Ligne d'echappement, dispositif de purification des gaz d'echappement et procede de fabrication du dispositif de purification
WO2020234180A1 (fr) Dispositif de purification des gaz d'échappement d'un véhicule, procédé de fabrication, ligne d'échappement et véhicule correspondants
FR3077330A1 (fr) Organe de chauffage a manipulation facilitee pour dispositif de purification des gaz d'echappement d'un vehicule
US20020038536A1 (en) Filter device
FR2837660A1 (fr) Reacteur a plasma, procede pour sa fabrication et appareil de commande des emissions d'un vehicule
FR3085429A1 (fr) Dispositif perfectionne de chauffage de gaz d'echappement, notamment pour un vehicule automobile
JPH0791971B2 (ja) 電気により加熱できるハニカム状の本体
FR3111944A1 (fr) Dispositif de chauffage, dispositif de purification, ligne d’échappement, procédé de fabrication du dispositif de chauffage
JP2004511710A (ja) ２つの異なるコーティングを備えた加熱可能なハニカム体
JP2022123833A (ja) 排ガス後処理装置における電気加熱板用ホルダ
FR3122454A1 (fr) Organe de chauffage et système de purification de gaz d’échappement
FR3007068A3 (fr) Cone plat d'entree de pot catalytique
EP1232332B1 (fr) Dispositif de refroidissement selectif de gaz d'echappement du moteur d'un vehicule automobile
JPWO2012025982A1 (ja) 電気加熱式触媒
EP1478455B1 (fr) Reacteur pour le traitement par plasma d'un flux gazeux, notamment des gaz d'echappement produit par le moteur a combustion interne d'un vehicule automobile.
WO2015036409A1 (fr) Module et dispositif thermo électrique, notamment destinés à générer un courant électrique dans un véhicule automobile
FR3119865A1 (fr) Organe de chauffage et ligne d’échappement comportant un tel organe
JP2022123834A (ja) 排ガス後処理装置における電気加熱素子用ホルダ
US20140033688A1 (en) Electrically heated catalyst
EP0817905A1 (fr) Precipitateur pour combustion a l'echappement de moteurs diesel ou essence, et procede associe
EP3267006A1 (fr) Circuit d'échappement comportant une turbine et un dispositif de traitement des gaz d'échappement formant un module rigide
JPH05288036A (ja) 加熱式ハニカム構造体
FR3125846A1 (fr) Dispositif de chauffage électrique pour ligne d’échappement
EP1575694A1 (fr) Dispositif de traitement de gaz par catalyse, notamment pour une hotte de filtration de fumees de cuisson
FR2679602A1 (fr) Pot catalytique a support de catalyseurs en feuilles.

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20221104

RX Complete rejection

Effective date: 20230823