FR3129978A1 - Self-regulating heating element - Google Patents

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Abstract

Elément chauffant autorégulant L’invention concerne un élément chauffant (1) pour ligne d’échappement, comprenant un corps tubulaire, un disque disposé en travers d’une section de passage du corps, présentant une résistance (Rh) de chauffage de valeur sensiblement constante en fonction de la température et un circuit électrique (6) comprenant une source de tension (7) connectée de manière à alimenter le disque en énergie électrique, où le circuit électrique (6) comprend encore une résistance (Rc) de contrôle, de valeur croissante en fonction de la température. Figure pour l'abrégé : Figure 1The invention relates to a heating element (1) for an exhaust line, comprising a tubular body, a disk arranged across a passage section of the body, having a heating resistance (Rh) of substantially constant value depending on the temperature and an electrical circuit (6) comprising a voltage source (7) connected so as to supply the disk with electrical energy, where the electrical circuit (6) further comprises a control resistor (Rc), of value increasing with temperature. Figure for abstract: Figure 1

Description

Elément chauffant autorégulantSelf-regulating heating element

L’invention concerne un élément chauffant pour ligne d’échappement.The invention relates to a heating element for an exhaust line.

Une ligne d’échappement comprend une canalisation et est en charge du transport des gaz d’échappement depuis la sortie d’un moteur thermique, jusqu’à une canule d’extrémité, débouchant à l’air libre. Une ligne d’échappement est encore en charge de la purification des gaz d’échappement avant leur libération à l’air libre.An exhaust line includes a pipe and is in charge of transporting exhaust gases from the outlet of a heat engine, to an end pipe, emerging into the open air. An exhaust line is still in charge of purifying the exhaust gases before they are released into the open air.

La purification des gaz d’échappement peut être réalisée au moyen d’un catalyseur, disposé en travers de la canalisation. Un tel catalyseur doit avoir atteint ou dépassé une température d’activation afin de pouvoir purifier. Cette température d’activation est maintenue par la chaleur des gaz d’échappement, en régime établi. Cependant au démarrage, tant le catalyseur, que les gaz d’échappement sont froids. Aussi, pour atteindre rapidement la température d’activation, il est connu de disposer un élément chauffant en amont d’un catalyseur, de manière à assurer le chauffage des gaz d’échappement et du catalyseur.The purification of the exhaust gases can be carried out by means of a catalyst, arranged across the pipe. Such a catalyst must have reached or exceeded an activation temperature in order to be able to purify. This activation temperature is maintained by the heat of the exhaust gases, in steady state. However, when starting, both the catalyst and the exhaust gases are cold. Also, to quickly reach the activation temperature, it is known to place a heating element upstream of a catalyst, so as to heat the exhaust gases and the catalyst.

Tel qu’illustré à la , un élément chauffant 1 comprend un corps 2 tubulaire, disposé selon la canalisation, de manière à être traversé par les gaz d’échappement. Il comprend un disque 3, disposé en travers du corps 2 tubulaire. Le disque 3 est perforé afin de permettre le passage des gaz d’échappement au travers de sa section. Il peut s’agir d’une tôle perforée, d’une grille, d’un disque de mousse métallique ou de toute autre réalisation ajourée pour permettre le passage des gaz d’échappement et résistant électriquement pour permettre son chauffage par effet Joule. L’élément chauffant 1 comprend encore, tel qu’illustré à la , un circuit électrique 6 comprenant une source de tension 7. Le circuit électrique 6 est connecté au disque 3 de manière à l’alimenter en énergie électrique. Cette connexion s’effectue avantageusement via au moins deux électrodes 4, 5. Le disque 3 présente une résistance Rh. Aussi, l’application du circuit électrique 6 au disque 3 permet, par effet Joule, de chauffer le disque 3 et ainsi les gaz d’échappement le traversant.As illustrated at , a heating element 1 comprises a tubular body 2, arranged along the pipe, so as to be traversed by the exhaust gases. It comprises a disc 3, arranged across the tubular body 2. The disc 3 is perforated in order to allow the passage of the exhaust gases through its section. It may be a perforated sheet, a grid, a disc of metal foam or any other perforated construction to allow the passage of exhaust gases and electrically resistant to allow its heating by Joule effect. The heating element 1 also comprises, as illustrated in , an electrical circuit 6 comprising a voltage source 7. The electrical circuit 6 is connected to the disc 3 so as to supply it with electrical energy. This connection is advantageously made via at least two electrodes 4, 5. The disc 3 has a resistance Rh. Also, the application of the electric circuit 6 to the disc 3 makes it possible, by Joule effect, to heat the disc 3 and thus the gases exhaust passing through it.

La température du disque 3 et de l’élément chauffant 1 est classiquement régulée en contrôlant la valeur de la tension aux bornes du disque 3. Ceci nécessite un composant électronique de régulation de la tension.The temperature of disc 3 and heating element 1 is conventionally regulated by controlling the value of the voltage across the terminals of disc 3. This requires an electronic voltage regulation component.

L’invention se propose de réaliser un élément chauffant 1 autorégulateur de sa puissance et de sa température. Un tel élément chauffant 1 peut être alimenté directement par une source de tension 7 de valeur constante et permettre de faire l’économie du composant électronique de régulation de la tension.The invention proposes to produce a heating element 1 that self-regulates its power and its temperature. Such a heating element 1 can be supplied directly by a voltage source 7 of constant value and make it possible to save the electronic component for regulating the voltage.

Pour cela, l’invention a pour objet un élément chauffant pour ligne d’échappement, comprenant un corps tubulaire, un disque disposé en travers d’une section de passage du corps, présentant une résistance de chauffage de valeur sensiblement constante en fonction de la température et un circuit électrique comprenant une source de tension connectée de manière à alimenter le disque en énergie électrique, où le circuit électrique comprend encore une résistance de contrôle, de valeur croissante en fonction de la température.For this, the subject of the invention is a heating element for an exhaust line, comprising a tubular body, a disk arranged across a passage section of the body, having a heating resistance of substantially constant value as a function of the temperature and an electrical circuit comprising a voltage source connected so as to supply the disk with electrical energy, where the electrical circuit further comprises a control resistor, of increasing value as a function of temperature.

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:

- la résistance de chauffage et la résistance de contrôle sont connectées en série,- the heating resistor and the control resistor are connected in series,

- la valeur de la résistance de contrôle est négligeable devant la valeur de la résistance de chauffage à froid et est égale à 30 % de la résistance de chauffage à chaud, à une température cible, préférentiellement à 50% et encore plus préférentiellement à 70%,- the value of the control resistor is negligible compared to the value of the cold heating resistor and is equal to 30% of the hot heating resistor, at a target temperature, preferably at 50% and even more preferably at 70% ,

- la résistance de contrôle est disposée à proximité ou dans l’élément chauffant de manière à être soumise à la température des gaz d’échappement,- the control resistor is placed near or in the heating element so as to be subjected to the temperature of the exhaust gases,

- la résistance de chauffage est le disque lui-même, réalisé en un alliage réfractaire tel qu’un acier inoxydable 1.4535, FeCrAl, NiCr, préférentiellement en un alliage chrome de nickel, tel que du NiCr80,- the heating resistor is the disc itself, made of a refractory alloy such as stainless steel 1.4535, FeCrAl, NiCr, preferably of a chromium-nickel alloy, such as NiCr80,

- la résistance de contrôle est réalisée en fer, en iridium, en platine, ou tout autre matériau présentant une résistance croissante en fonction de la température,- the control resistor is made of iron, iridium, platinum, or any other material with increasing resistance as a function of temperature,

- la résistance de contrôle est une partie du disque, réalisée dans un matériau différent,- the control resistor is a part of the disk, made of a different material,

- l’élément chauffant comprend encore une électrode connectant le disque au circuit électrique et la résistance de contrôle est intégrée à l’électrode,- the heating element further comprises an electrode connecting the disk to the electrical circuit and the control resistor is integrated into the electrode,

- la résistance de contrôle comprend un filament, rectiligne ou spiralé, réalisé en platine, en iridium, en fer ou tout autre matériau présentant une résistance croissante en fonction de la température, disposé dans de la poudre d’oxyde de magnésium compressée,- the control resistor comprises a filament, straight or spiral, made of platinum, iridium, iron or any other material with increasing resistance as a function of temperature, placed in compressed magnesium oxide powder,

- la résistance de contrôle comprend un filament, rectiligne ou spiralé, réalisé en platine, en iridium, en fer ou tout autre matériau présentant une résistance croissante en fonction de la température, disposé autour d’un isolant, préférentiellement en alumine.- the control resistor comprises a filament, straight or spiral, made of platinum, iridium, iron or any other material with increasing resistance as a function of temperature, arranged around an insulator, preferably alumina.

Dans un deuxième aspect de l’invention, une ligne d’échappement, comprenant un tel élément chauffant.In a second aspect of the invention, an exhaust line, comprising such a heating element.

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:

La montre un schéma électrique de l’invention, There shows an electrical diagram of the invention,

La montre, en vue perspective, un élément chauffant, There shows, in perspective view, a heating element,

La montre un diagramme figurant les résistances en fonction de la température, There shows a diagram showing the resistances as a function of the temperature,

La montre un diagramme figurant les puissances en fonction de la température, There shows a diagram showing the powers as a function of temperature,

La montre, en vue perspective, un mode de réalisation de la résistance de contrôle, There shows, in perspective view, an embodiment of the control resistor,

La montre, en vue perspective partiellement coupée, le mode de réalisation de la , There shows, in partially cutaway perspective view, the embodiment of the ,

La montre, en vue perspective, un autre mode de réalisation de la résistance de contrôle, There shows, in perspective view, another embodiment of the control resistor,

La montre, en vue perspective partiellement coupée, le mode de réalisation de la , There shows, in partially cutaway perspective view, the embodiment of the ,

La montre, en vue perspective, un autre mode de réalisation de la résistance de contrôle, There shows, in perspective view, another embodiment of the control resistor,

La montre, en vue perspective partiellement coupée, le mode de réalisation de la . There shows, in partially cutaway perspective view, the embodiment of the .

Claims (11)

Elément chauffant (1) pour ligne d’échappement, comprenant un corps (2) tubulaire, un disque (3) disposé en travers d’une section de passage du corps (2), présentant une résistance (Rh) de chauffage de valeur sensiblement constante en fonction de la température et un circuit électrique (6) comprenant une source de tension (7) connectée de manière à alimenter le disque (3) en énergie électrique, caractérisé en ce qu e le circuit électrique (6) comprend encore une résistance (Rc) de contrôle, de valeur croissante en fonction de la température.Heating element (1) for an exhaust line, comprising a tubular body (2), a disc (3) arranged across a passage section of the body (2), having a heating resistance (Rh) of a value approximately constant as a function of temperature and an electric circuit (6) comprising a voltage source (7) connected so as to supply the disc (3) with electric energy, characterized in that the electric circuit (6) further comprises a resistor (Rc) of control, of increasing value according to the temperature. Elément chauffant (1) selon la revendication précédente, où la résistance (Rh) de chauffage et la résistance (Rc) de contrôle sont connectées en série . Heating element (1) according to the preceding claim, wherein the heating resistor (Rh) and the control resistor (Rc) are connected in series . Elément chauffant (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où la valeur de la résistance (Rc) de contrôle est négligeable devant la valeur de la résistance (Rh) de chauffage à froid et est égale à 30 % de la résistance (Rh) de chauffage à chaud, à une température cible, préférentiellement à 50% et encore plus préférentiellement à 70%.Heating element (1) according to any one of the preceding claims, in which the value of the control resistance (Rc) is negligible compared to the value of the cold heating resistance (Rh) and is equal to 30% of the resistance ( Rh) hot heating, at a target temperature, preferably at 50% and even more preferably at 70%. Elément chauffant (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où la résistance (Rc) de contrôle est disposée à proximité ou dans l’élément chauffant (1), de manière à être soumise à la température des gaz d’échappement.Heating element (1) according to any one of the preceding claims, in which the control resistor (Rc) is arranged near or in the heating element (1), so as to be subjected to the temperature of the exhaust gases. Elément chauffant (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où la résistance (Rh) de chauffage est le disque (3) lui-même, réalisé en un alliage réfractaire tel qu’un acier inoxydable 1.4535, FeCrAl, NiCr ou, préférentiellement en un alliage chrome de nickel, tel du NiCr80.Heating element (1) according to any one of the preceding claims, in which the heating resistor (Rh) is the disk (3) itself, made of a refractory alloy such as stainless steel 1.4535, FeCrAl, NiCr or, preferably in a chromium-nickel alloy, such as NiCr80. Elément chauffant (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où la résistance (Rc) de contrôle est réalisée en fer, en iridium, en platine ou tout autre matériau présentant une résistance croissante en fonction de la température.Heating element (1) according to any one of the preceding claims, in which the control resistor (Rc) is made of iron, iridium, platinum or any other material exhibiting an increasing resistance as a function of temperature. Elément chauffant (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, où la résistance (Rc) de contrôle est une partie du disque (3), réalisée dans un matériau différent . Heating element (1) according to any one of the preceding claims, in which the control resistor (Rc) is a part of the disc (3), made of a different material . Elément chauffant (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant encore une électrode (4, 5) connectant le disque (3) au circuit électrique (6) et où la résistance (Rc) de contrôle est intégrée à l’électrode (4, 5).Heating element (1) according to any one of the preceding claims, further comprising an electrode (4, 5) connecting the disc (3) to the electric circuit (6) and where the control resistor (Rc) is integrated into the electrode (4, 5). Elément chauffant (1) selon la revendication8, où la résistance (Rc) de contrôle comprend un filament (8), rectiligne ou spiralé, réalisé en platine, en iridium, en fer ou tout autre matériau présentant une résistance croissante en fonction de la température, disposé dans de la poudre (9) d’oxyde de magnésium compressée.Heating element (1) according to claim 8, wherein the control resistor (Rc) comprises a filament (8), straight or spiral, made of platinum, iridium, iron or any other material having an increasing resistance as a function of temperature , arranged in the powder (9) of compressed magnesium oxide. Elément chauffant (1) selon la revendication 8, où la résistance (Rc) de contrôle comprend un filament (8), rectiligne ou spiralé, réalisé en platine, en iridium, en fer ou tout autre matériau présentant une résistance croissante en fonction de la température, disposé autour d’un isolant (10), préférentiellement en alumine.Heating element (1) according to claim 8, wherein the control resistor (Rc) comprises a filament (8), straight or spiral, made of platinum, iridium, iron or any other material having an increasing resistance as a function of the temperature, arranged around an insulator (10), preferably made of alumina. Ligne d’échappement, caractérisée en ce qu’elle comprend un élément chauffant (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes . Exhaust line, characterized in that it comprises a heating element (1) according to any one of the preceding claims .
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