WO2020187957A1 - Organe de chauffage pour un dispositif de purification de gaz d'échappement d'un véhicule - Google Patents

Organe de chauffage pour un dispositif de purification de gaz d'échappement d'un véhicule Download PDF

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WO2020187957A1
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heater
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elongated
grid
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Guillaume Aufranc
Christophe Tournier
Xavier Bartolo
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Faurecia Systemes D'echappement
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Definitions

  • TITLE Heater for a gas purification device
  • the present invention relates to a heater for a vehicle exhaust gas purification device.
  • the exhaust lines of vehicles equipped with heat engines typically include catalytic purification units, for example converting NOx, CO and hydrocarbons into N2, C02 and H20.
  • catalytic purification units for example converting NOx, CO and hydrocarbons into N2, C02 and H20.
  • Such organs are only effective when the catalytic material is at a minimum temperature.
  • purification devices have been developed incorporating a heating member mounted opposite the upstream face of a purification member, so as to heat the purification member in an accelerated manner when starting the vehicle.
  • FR 3,065,027 A1 describes such a purification device, in which the heating member is formed by a plurality of intersecting heating wires mounted between a peripheral frame and a central support.
  • the existing heaters are not entirely satisfactory. Indeed, the increase in temperature of the heating grid causes radial thermal expansion which can cause crushing of the strands, which can cause short circuits creating hot spots. Such hot spots cause significant fragility which can cause the heating grid to break.
  • an object of the invention is to increase the durability and performance of such heaters.
  • the invention relates to a heating member for a device for purifying the exhaust gas of a vehicle comprising: an outer peripheral frame, electrically conductive, having a geometric and symmetrical center about an axis, an electrically conductive central support, centered on the geometric center, and a perforated heating grid, centered on the geometric center, the heating grid extending between the central support and the outer peripheral frame, the heating grid being formed of a plurality of strands connected by knots, the strands defining between them openings.
  • the heating member also has one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination (s): - the heating grid has a first face and a second face, the first face and the second face each having at least one flat area, the heating grid being deformed, preferably by stamping, so as to form a relief having a centered annular shape on the geometric center, the relief projecting relative to the flat zone of the first face and defining a hollow relative to the flat zone of the second face;
  • the relief has a height between one fifteenth and one fifth of the radius of the heating grid, preferably between one twelfth and one eighth of the radius of the heating grid and advantageously substantially equal to one tenth of the radius of the heating grid;
  • the heating grid forms two successive annular reliefs in the radial direction, the reliefs having opposite concavities;
  • the heating grid is formed of a plurality of elongated heating elements, the elongated heating elements occupying a respective angular section of the heating grid, and being arranged in zigzag inside this angular section so as to form a succession of strands connected by nodes and being linked by said nodes to the elongate heating elements occupying the adjacent angular sections, and a plurality of outer connection branches connecting the elongated heating elements to the outer peripheral frame, each outer connection branch being suitable for deforming to absorb the radial thermal expansion of the heating grid during operation of the heater;
  • each external connection branch forms a lever arm.
  • each external connection branch comprises a connection portion to a node, an elongated portion and a connection portion to the outer peripheral frame, the connection portions extending substantially radially, the elongated portion extending in a direction of compensation, the compensation direction forming a compensation angle with the radial direction, the compensation angle being between 10 ° and 120 °;
  • the heating member comprises an electrically conductive separation ring centered on the geometric center, the heating grid having a first mesh of strands between the separation ring and the outer peripheral frame and a second mesh of strands between the separation ring and the central support, the heating grid comprising in each mesh of strands, a plurality of elongated heating elements;
  • the heating grid comprises, for the first mesh of strands, a plurality of outer connection branches connecting the elongated heating elements to the outer peripheral frame and a plurality of inner connection branches connecting the elongated heating elements to the separation ring and the grid heater comprising, for the second mesh of strands, a plurality of outer connection branches connecting the elongated heating elements to the separation ring and a plurality of inner connection branches connecting the elongated heating elements to the central support;
  • the number of elongated heating elements per angular sector is greater in the first mesh than in the second mesh;
  • the separation crown has a width strictly greater than twice the width of a strand
  • the heating grid has a structure adapted to avoid contact between the nodes during the operation of the heater
  • the heating grid is adapted to deform along the axis, so as to absorb part of the radial thermal expansion of the heating grid during the operation of the heater;
  • the heater comprises different elements of the strands, adapted to absorb part of the radial thermal expansion of the heating grid during the operation of the heater;
  • connection portion to the outer peripheral frame of an external connection branch extends in the same direction as the connection portion to a node of the neighboring external connection branch.
  • the subject of the invention is also a device for purifying the exhaust gases of an internal combustion engine comprising at least one heater as defined above.
  • the subject of the invention is also a combustion engine exhaust line, comprising a gas purification device as defined above.
  • the subject of the invention is also a vehicle characterized in that it comprises an exhaust line as defined above.
  • FIG. 1 is a simplified schematic representation of a motor vehicle exhaust line incorporating a heater according to the invention
  • FIG 2 is a perspective view of part of an exhaust line purification device of Figure 1, the outer wall of which has been shown partially cut away so as to leave visible the interior the device,
  • Figure 3 is a perspective view of a portion of the heater in a first embodiment of the invention
  • Figure 4 is a plan view of a heater in a second embodiment of the invention.
  • Figure 5 is a plan view of a detail marked V in Figure 4.
  • the exhaust line 1 shown in Figure 1 is intended to be installed on board a vehicle, typically a vehicle equipped with a heat engine 3.
  • This vehicle is typically a motor vehicle, for example a car or a vehicle. truck.
  • the exhaust line 1 comprises a manifold 5 capturing the exhaust gases leaving the combustion chambers of the heat engine 3, and a cannula 7 allowing the release of the exhaust gases into the atmosphere.
  • the exhaust line 1 also comprises a device 9 for purifying the exhaust gases, fluidly interposed between the manifold 5 and the cannula 7, so that the exhaust gases reaching the cannula 7 have been purified by said device. purification 9.
  • This purification device 9 comprises at least one member 10 for purifying the exhaust gases having an upstream face 12 through which the exhaust gases enter the purification member 10, and a downstream face 14 through which the exhaust gases. exhaust exit from the purification unit 10.
  • upstream and downstream are understood in relation to the normal flow direction of the exhaust gases in the exhaust line 1.
  • the purification member 10 is, for example, an SCR catalyst, a three-way catalyst, an oxidation catalyst, an SCRF particulate filter, or a NOx trap. It has an axis of symmetry (not shown).
  • the purification device 9 also comprises a sheath 16 inside which the purification member 10 is placed, and a holding sheet 18 interposed between the purification member 10 and the sheath 16.
  • the purification device 9 further comprises a supply member 20, for supplying the purification member 10 with the exhaust gases coming from the manifold 5, and a collecting member 22, for collecting the exhaust gases purified exiting the purification organ 10 and directing them to the cannula 7.
  • the feed member 20 is typically constituted by an inlet cone or by a mixer. It is fluidly interposed between the manifold 5 and the purification member 10, and includes an exhaust gas inlet 24 fluidly connected to the manifold 5.
  • the collection member 22 is typically constituted by an outlet cone. It is fluidly interposed between the purification member 10 and the cannula 7, and comprises an exhaust gas outlet 26 fluidly connected to the cannula 7.
  • the supply member 20 more particularly comprises a casing 28 of electrically conductive material, delimiting a passage for the exhaust gases, and a heating member 30 housed in the casing 28.
  • the supply member 20 comprises also an electrical supply 32 with a first terminal 33A and a second terminal 33B for supplying the heating member 30 with electricity.
  • the casing 28 is electrically connected to the first terminal 33A of the power supply 32, typically by means of an electrical connection formed by a threaded rod welded to the casing 28. As a variant (not shown), the casing 28 is electrically connected to ground using the same type of electrical connection.
  • the casing 28 has an upstream face 34 through which the exhaust gases enter the supply member 20, and a downstream face 36 through which the exhaust gases leave the member. supply 20.
  • the casing 28 is adapted to guide the gases entering through the upstream face 34 to the downstream face 36.
  • the supply member 20 is arranged relative to the purification member 10 so that the downstream face 36 of the casing 28 substantially coincides with the upstream face 12 of the purification member 10.
  • the casing 28 constitutes a structural part adapted to withstand the mechanical stresses specific to an exhaust line without deforming.
  • the casing 28 is fixed to the sleeve 16, typically by welding, riveting or screwing.
  • the envelope 28 is tubular.
  • the downstream face 36 of the casing 28 is centered on an axis C substantially coincident with the axis of symmetry of the purification member 10.
  • the section of the downstream face 36 is circular.
  • the section of the downstream face 36 is polygonal or substantially elliptical.
  • the heating member 30 is housed in the casing 28 facing the downstream face 36, slightly set back towards the inside of the supply member 20 relative to this downstream face 36
  • the heating member 30 is at a distance from the downstream face 36 of between 1 and 50 mm.
  • the heating member 30 is thus placed opposite and at a distance from the upstream face 12 of the purification member 10.
  • the heater 30 is substantially planar, that is to say it has an axial thickness less than 20%, and preferably less than 10% of its radial diameter.
  • the heater 30 comprises an outer peripheral frame 40, a central support 42 and a heating grid 44.
  • the heating grid 44 is formed of a plurality of strands 46 connected by nodes 48, the strands 46 delimiting between them openings 50.
  • the heater 30 is made of a conductive material. It is preferably formed in one piece.
  • the heater 30 is connected to the power supply 32, so that the power supply 32 is capable of passing a current through the strands 46.
  • the conductive material is for example chosen from Iron-Chromium-Aluminum
  • the material is Kanthal® A1, Nichrome® 80 or Nikrothal® 80.
  • the heater 30 is typically made by cutting a sheet of conductive material. This cutting is for example carried out by laser, by fine-blanking, by chemical cutting, or by any other means making it possible to create orifices in the plate.
  • the heater 30 is produced by additive manufacturing, in particular by three-dimensional printing.
  • the heating grid 44 of the heater 30 is woven from threads of conductive material.
  • the heater 30 is self-supporting.
  • the outer peripheral frame 40 is electrically conductive.
  • the outer peripheral frame 40 has a geometric center G and is symmetrical about a central axis X.
  • the outer peripheral frame 40 has a closed contour.
  • the term “thickness” of a member is used to refer to the dimension of this member in a direction parallel to the direction of circulation of the flow of exhaust gas through the heating grid 44, that is to say perpendicular. in the plane of the heating member 30, and the term “width” of a member is used to denote the smallest dimension of this next member in the plane of the heating member 30, that is to say in a plane perpendicular to the direction of circulation of the flow of exhaust gas through the heating grid 44.
  • the outer peripheral frame 40 and the central support 42 their width is measured in a radial direction passing through the geometric center G.
  • the outer peripheral frame 40 has for example a width greater than or equal to twice the width of each strand 46.
  • the outer peripheral frame 40 serves as a fixing ring.
  • the outer peripheral frame 40 is welded, brazed or force-fitted into the casing 28 so as to be in contact with the casing 28 at its outer periphery.
  • the outer peripheral frame 40 is substantially at the same electrical potential as the casing 28.
  • the geometric center G is substantially aligned with the C axis, that is to say that the geometric center G is at a distance from the C axis of less than 10 mm, preferably less than 5 mm.
  • the central support 42 is centered on the geometric center G.
  • the central support 42 is symmetrical about the central axis X.
  • the central support 42 is electrically conductive.
  • the central support 42 has for example a width greater than or equal to twice the width of each strand 46.
  • the central support 42 has a diameter less than 20% of the diameter of the outer peripheral frame 40.
  • the central support 42 is, for example, constituted by a washer of conductive material, centered on the geometric center G.
  • the washer is solid, with the exception of a through hole formed in its center.
  • the central support 42 contains cutouts.
  • the central support 42 is electrically connected to the second terminal 33B of the power supply 32 by an electrode 70 extending through the casing 28 while being electrically insulated. of this last.
  • the central support 42 is in particular linked to said electrode 70 by screwing, welding, brazing, or any other suitable means.
  • Electrode 70 is rigidly attached to shell 28.
  • the heating grid 44 is a perforated heating grid.
  • the heating grid 44 has a geometric shape defined around the geometric center G.
  • the heating grid 44 has a circular outer contour.
  • the heating grid 44 extends between the central support 42 and the outer peripheral frame 40.
  • the heating grid 44 is self-supporting.
  • the heating grid 44 is a single material. It is made of a conductive material. In particular, it is integral with the outer peripheral frame 40 and the central support 42.
  • the heating grid 44 has a first face 52 and a second face 54.
  • the first face 52 is for example a downstream face
  • the second face 54 is for example an upstream face.
  • the first face 52 and the second face 54 are parallel to each other.
  • first face 52 and the second face 54 each have at least one flat zone.
  • the strands 46 do not overlap.
  • the heating grid 44 has a thickness, measured between its first face 52 and its second face 54, which is substantially constant, and preferably constant. It advantageously has a thickness substantially equal to the thickness of the outer peripheral frame 40 and that of the central support 42.
  • the heating grid 44 has, for example, a thickness of between 0.05 and 2 mm, preferably between 0.1 and 0.5 mm.
  • the strands 46 have, between the nodes 48, the same width. Note that, on each strand 46, the smallest dimension is thickness, the largest dimension is length, and the third dimension is width.
  • each node 48 has a first dimension, in a first radial direction defined from said geometric center G and separating the node 48 into two parts of equal sections, and a second dimension in a second direction perpendicular to the first radial direction, such as the first dimension and / or the second dimension is greater than twice the width of each strand 46.
  • Each opening 50 is delimited by a contour having no angular point.
  • the cutting of the heating member 30 is made so as to form only curves, without angular point.
  • the openings 50 have the general shape of a quadrilateral, preferably a diamond, having a height defined along a radial direction starting from the geometric center G, and a width following an arc of a circle perpendicular to this radial direction.
  • the width of each opening 50 is greater than its height.
  • the height of each opening 50 is greater than its width.
  • the width and height of each opening are equal.
  • the sensitive curves to which it is necessary to pay attention not to form an angular point, are formed by the rounded corners of the openings 50.
  • first rounded corners the rounded corners defined over the width of each opening are referred to as “first rounded corners”, and the rounded corners defined over the height of each opening are referred to as “second rounded corners”.
  • the radii of curvature in the first and second rounded corners are chosen depending on the appearance chosen for the heating grid 44. For example, these radii of curvature are greater than half the width of each strand 46.
  • the strands 46 all have a constant thickness, over their entire length. This characteristic ensures a homogeneous circulation of the electric current along each strand 46, without creating a hot spot.
  • Each opening 50 has a recess at each of its second rounded corners. This recess results in an inversion of the radius of curvature of the contour of the opening between the interior of the recess and the exterior of the recess. More particularly, the recess is formed by a fillet connecting the contours of two strands 46 delimiting the opening 50, this fillet being tangential to each of these two contours.
  • the heating grid 44 is formed of a plurality of elongated heating elements 56.
  • each elongated heater 56 has a first end 62 and a second end 64 opposite to each other.
  • the first end 62 is linked to the outer peripheral frame 40, and the second end 64 is linked to the central support 42.
  • the first end 62 is electrically connected to the first terminal 33A of the power supply 32, and the second end 64 is electrically connected to the second terminal 33B of the power supply 32. There is therefore, when the power supply 32 is active, an electric potential difference between the first end 62 and the second end 64 of each elongated heating element 56. This electric potential difference is a function of the potential difference between the terminals 33A, 33B of the power supply 32.
  • the elongated heating elements 56 occupy a respective angular section 66 of the heating grid 44 around the geometric center G.
  • This angular section 66 is defined between a first radius 68 and a second radius 70 each extending from the second end 64 to the first end 62.
  • each angular section 66 occupied by an elongated heating element 56 is interposed between a first and a second neighboring angular sections 66 each occupied by a respective elongated heating element 56, the first radius 68 of said angular section 66 coinciding with the second radius 70 of the first neighboring angular section 66, and the second radius 70 of said angular section 66 coinciding with the first radius 68 of the second neighboring angular section 66.
  • Each elongated heating element 56 is formed from the meeting of several of the strands 46 described above and is arranged in zigzag inside the angular section 66 which it occupies so as to form a succession of strands 46 connected by nodes 48
  • the elongated heating elements 56 are linked by said nodes 48 to the elongated heating elements 56 occupying the adjacent angular sections 66.
  • Each strand 46 extends from the first ray 68 to the second ray 70.
  • the strands 46 of an elongated heating element 56 are regularly distributed angularly on the heating grid 44.
  • the distribution of the strands 46 of an elongated heating element 56 is for example at a constant pitch.
  • the distance between two successive strands 46 measured in a radial direction is called “pitch”.
  • the distribution of the strands 46 has a variable pitch.
  • All of the nodes 48 are arranged on a plurality of closed contour L isopotential lines. Two of these lines are shown in Figure 3.
  • the isopotential lines L are substantially centered on the geometric center G.
  • the isopotential lines L all have an increasing mean diameter when the electric potential decreases.
  • the temperature of the heating grid 44 increases.
  • the temperature of the heating grid 44 goes from the ambient temperature in the heating element 30, ie about 30 ° or 50 °, to 1000 ° C.
  • This temperature rise causes a radial thermal expansion of the heating grid 44.
  • the radial thermal expansion for example causes a displacement of the order of 0.5 mm of the nodes 48 in the radial direction.
  • the heating grid 44 has a structure adapted to prevent the aforementioned thermal expansion from causing contact between the nodes 48 during the operation of the heater 30.
  • the heating grid 44 here comprises a plurality of outer connection branches 58 connecting the elongated heating elements 56 to the outer peripheral frame 40.
  • the first end 62 of each elongated heating element 56 is linked to a connection branch. external 58.
  • FIG. 3 ten external connection branches 58 are shown.
  • Each outer connection branch 58 connects a node 48 between two adjacent elongated heating elements 56 to the outer peripheral frame 40.
  • the outer connection branches 58 are different elements from the strands 46 and are adapted to absorb part of the radial thermal expansion of the heating grid 44 during the operation of the heater 30. .
  • each external connection branch 58 is able to deform to absorb the radial thermal expansion of the heating grid 44 during operation of the heating grid. the heater 30.
  • each outer connection branch 58 forms a lever arm for this purpose.
  • Each outer connection branch 58 comprises a connection portion 72 to a node 48, an elongated portion 74 and a connection portion 76 to the outer peripheral frame 40.
  • the connection portions 72, 76 extend substantially in a radial direction Dr.
  • the elongated portion 74 extends in a direction of compensation D.
  • the direction of compensation D forms a compensation angle ⁇ with the radial direction Dr.
  • the compensation angle a is between 10 ° and 120 °, preferably between 20 ° and 90 °, still more preferably between 40 ° and 70 °, and ideally between 45 ° and 60 °.
  • the connection portion 76 to the outer peripheral frame 40 of an outer connection branch 58 extends in the same radial direction as the connection portion 72 to a node 48 of the neighboring external connection 58.
  • each connection portion 76 to the outer peripheral frame 40, belonging to a first outer connection branch 58 extends in the extension of a connection portion 72 to a node 48 belonging to a second outer connection branch 58 .
  • connection portion 72 to a node 48 of an outer connection branch 58 and the connection portion 76 to the outer peripheral frame 40 of the neighboring outer connection branch 58 are not opposite each other. on the other in order to limit the risk of touching the connection portion 76 of the neighboring external connection branch 58 during the movement of the connection portion 72 at a node 48 towards the external peripheral frame 40.
  • the structure of the outer connection branches 58 is such that the resultant of the expansion forces bends each outer connection branch 58, so as to rotate the elongated portion 74 by an angle less than the compensation angle a.
  • the outer connection branch 58 then acts as a spring and avoids contact between the strands 46 or between the nodes 48.
  • Such external connection branches 58 forming a lever arm provide a certain elasticity at the periphery of the heating grid 44. They make it possible to compensate for radial thermal expansions by ensuring radial flexibility capable of absorbing the expansion at the periphery of the heating grid 44.
  • the heating grid 44 is, moreover, adapted to deform along the X axis, so as to absorb part of the radial thermal expansion of the heating grid 44 during operation of the heating grid. the heater 30.
  • the heating grid 44 here has a relief 80.
  • the heating grid 44 is, in particular, deformed so as to form the relief 80.
  • the relief 80 has an annular shape centered on the geometric center G.
  • the relief 80 protrudes from the flat area of the first face 52 and defines a hollow relative to the flat zone of the second face 54.
  • the relief 80 has a height H, measured in a direction parallel to the X axis, between one fifteenth and one fifth of the radius of the heating grid 44, preferably between one twelfth and one eighth of the radius of the heating grid 44 and advantageously approximately equal to one tenth of the radius of the heating grid 44.
  • the height H of the relief is 5 mm for a heating grid 44 with a radius of 50 mm.
  • Such a relief 80 makes it possible to stiffen the heating grid 44 along the X axis while increasing the radial flexibility of the heating grid 44 so as to compensate for part of the radial thermal expansions.
  • the relief 80 is produced, for example, by stamping the heating grid 44.
  • Such a relief 80 deformed in the axial direction X makes it possible to compensate for radial thermal expansions.
  • the position of the relief 80 makes it possible to control the initiation of thermal expansion by the fold created.
  • the heating grid 44 forms two successive annular reliefs 80 in the radial direction, the reliefs 80 having opposite concavities.
  • the reliefs 80 thus form, together, a corrugation profile.
  • Each relief 80 has for example a height measured in a direction parallel to the X axis, between one fifteenth and one fifth of the radius of the heating grid 44, preferably between one twelfth and one eighth of the radius of the heating grid 44 and advantageously substantially equal to one tenth of the radius of the heating grid 44.
  • the relief 80 and the external connection branches 58 are solutions that can be used independently. Each of these solutions contributes to improving the behavior of the heater 30 by improving the radial flexibility of the heating grid 44 and thus helping to absorb the thermal expansion of the heater 30.
  • the first end 62 is indirectly linked to the outer peripheral frame 40 by the outer connection branch.
  • the first end 62 is directly linked to the outer peripheral frame 40.
  • the electrical supply 32 comprises a source 90 of electrical energy, constituted for example by the electric battery of the vehicle, or by a supercapacitor device.
  • the source of electrical energy 90 is typically adapted to supply a direct or chopped current, at a voltage depending on the vehicle (12, 48 or 400 volts for example).
  • the power supply 32 also includes a controller 93 arranged to control the supply of electrical energy to the heater 30.
  • the controller 93 comprises, for example, an information processing unit formed of a processor and a memory associated with the processor.
  • the controller 93 is produced in the form of programmable logic components, such as FPGAs (Field-Programmable Gâte Array), or in the form of dedicated integrated circuits, such as ASICs (Application-Specific Integrated Circuit).
  • the controller 93 is configured in particular to choose the voltage and the electric current supplied by the power supply 32 to the heater 30, so as to maintain the heating power and / or the electric power consumed within a determined range.
  • Controller 93 controls the heating by Pulse Width Modulation (PWM).
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the power supply 32 also includes a member 94 for acquiring the intensity of the electric current supplying the elongated heating elements 56 and the electric voltage at the terminals of the elongated heating elements 56.
  • This member 94 is of any suitable type.
  • the acquisition unit 94 includes a sensor 95 for measuring electric current and a sensor 97 for measuring electric voltage.
  • the electric current strength and the electric voltage are obtained by calculation, from information retrieved in controller 93.
  • the controller 93 is advantageously configured to control the temperature of the elongated heating elements 56, to monitor the good working condition of the elongated heating elements 56 or of the exterior or interior connection branches, to determine the temperature of the exhaust gases when the heater element 30 is no longer used to heat the purifier 10, and to determine the flow of exhaust gas through the purifier 10, once the heater 30 is no longer used to heat the gas.
  • purification unit 10 the controller 93 is for example configured to implement the control programs described in the document FR 3 065 027 A1.
  • the heating member 100 comprises a separation ring 102 and the heating grid 44 has a first mesh 104 of strands 46 between the separation ring 102 and the outer peripheral frame 40 and a second mesh 106 of strands 46 between the separation ring 102 and the central support 42.
  • the separation ring 102 is electrically conductive.
  • the separation crown 102 is centered on the geometric center G.
  • the separation crown 102 has an outer contour and an inner contour.
  • the term “width” is used to refer to the distance between the outer contour and the inner contour measured perpendicular to the direction of flow of the flow of exhaust gas through the heating grid 44, that is to say in the plane of the heater 30.
  • the separation crown 102 is solid between the outer contour and the inner contour.
  • the separation crown 102 has a width strictly greater than twice the width of a strand 46.
  • the heating grid 44 comprises in each mesh of strands 104, 106, a plurality of elongated heating elements 56 as described for the first embodiment.
  • the grid 44 comprises, for the first mesh of strands 104, a plurality of outer connection branches 108 connecting the heating elements 56 to the outer peripheral frame 40 and a plurality of inner connection branches 110 connecting the heating elements to the separation crown 102.
  • the grid 44 comprises, for the second mesh of strands 106, a plurality of external connection branches 1 12 connecting the heating elements 56 to the separation ring 102 and a plurality of internal connection branches 1 14 connecting the heating elements. 56 to the central support 42.
  • the number of elongated heating elements 56 is greater in the first mesh 104 than in the second mesh 106.
  • the number of angular sections 66 is greater in the first mesh 104 than in the second mesh 106.
  • the number of elongated heating elements 56 per angular sector is greater in the first mesh 104 than in the second mesh 106.
  • the second mesh 106 thus appears denser than the first mesh 104.
  • the second mesh 106 comprises twenty elongated heating elements 56 for 360 ° and the first mesh 104 comprises eighty elongated heating elements 56 for 360 °.
  • the first mesh 104 thus comprises four times more elongated heating elements 56 than the second mesh 106.
  • the first mesh 104 includes twice as many elongated heating elements 56 as the second mesh 106.
  • the first mesh 104 comprises N times more elongated heating elements 56 than the second mesh 106, N being an integer strictly greater than 1.
  • Such a structure allows for several stages of different resistances. This allows the electrical resistance of the heating grid 44 and the exchange surface to be adjusted by varying the diameter of the separation ring 102. In addition, this allows for more design freedom. Finally, the structure improves the mechanical strength of the heating grid 44 by stiffening it.
  • this makes it possible to adjust or adjust the electrical resistance according to the desired supply voltage in order to have good mechanical resistance and a suitable temperature profile.
  • the heater 100 comprises several concentric separation rings 102, the heating grid 44 further defining a different mesh between each separation ring 102.
  • the invention described above it is thus possible to obtain a heating member 30, 100 having good mechanical strength.
  • the mechanical strength obtained or the dissipation of radial thermal expansion makes it possible to avoid the appearance of hot spots which would have the consequence of locally weakening the heater 30, 100, to the point of risking its rupture.
  • the heating grid 44 of the heater 100 according to the second embodiment comprises a relief 80, as described for the first embodiment.
  • the elongated heating elements 56 of the first mesh 104 are connected to the outer peripheral frame 40 and / or the elongated heating elements 56 of the second mesh 106 are connected to the separation ring 102 by outer connection branches. 58 as described for the first embodiment.

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Abstract

L'invention concerne un organe de chauffage (30) pour un dispositif de purification de gaz d'échappement d'un véhicule comportant: un cadre périphérique extérieur (40), électriquement conducteur, présentant un centre géométrique (G) et symétrique autour d'un axe (X), un support central (42) électriquement conducteur, centrée sur le centre géométrique (G), et une grille chauffante (44) ajourée, centrée sur le centre géométrique (G), la grille chauffante (44) s'étendant entre le support central (42) et le cadre périphérique extérieur (40), la grille chauffante (44) étant formée d'une pluralité de brins (46) raccordés par des noeuds (48), les brins (46) délimitant entre eux des ouvertures (50).

Description

TITRE : Organe de chauffage pour un dispositif de purification de gaz
d’échappement d’un véhicule
La présente invention concerne un organe de chauffage pour un dispositif de purification de gaz d’échappement d’un véhicule.
Les lignes d’échappement de véhicules équipés de moteurs thermiques comportent typiquement des organes de purification catalytiques, permettant par exemple de convertir les NOx, le CO et les hydrocarbures en N2, C02 et H20. De tels organes ne sont efficaces que lorsque le matériau catalytique se trouve à une température minimum.
A cet effet, il a été développé des dispositifs de purification intégrant un organe de chauffage monté en vis-à-vis de la face amont d’un organe de purification, de sorte à chauffer l’organe de purification de manière accélérée au démarrage du véhicule. FR 3 065 027 A1 décrit un tel dispositif de purification, dans lequel l’organe de chauffage est formé par une pluralité de fils chauffants entrecroisés montés entre un cadre périphérique et un support central.
Les organes de chauffage existant ne donnent toutefois pas entière satisfaction. En effet, l’augmentation de température de la grille chauffante entraîne une dilatation thermique radiale qui peut causer un écrasement des brins, ce qui peut provoquer des courts circuits créant des points chauds. De tels points chauds entraînent une fragilité importante qui peut causer une rupture de la grille chauffante.
Ainsi, un objectif de l’invention est d’augmenter la durabilité et les performances de tels organes de chauffage.
A cet effet, l’invention a pour objet un organe de chauffage pour un dispositif de purification de gaz d’échappement d’un véhicule comportant : un cadre périphérique extérieur, électriquement conducteur, présentant un centre géométrique et symétrique autour d’un axe, un support central électriquement conducteur, centrée sur le centre géométrique, et une grille chauffante ajourée, centrée sur le centre géométrique, la grille chauffante s’étendant entre le support central et le cadre périphérique extérieur, la grille chauffante étant formée d’une pluralité de brins raccordés par des noeuds, les brins délimitant entre eux des ouvertures.
Selon des modes de réalisation particuliers de l’invention, l’organe de chauffage présente également l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) : - la grille chauffante présente une première face et une deuxième face, la première face et la deuxième face présentant chacune au moins une zone plane, la grille chauffante étant déformée, de préférence par emboutissage, de sorte à former un relief présentant une forme annulaire centrée sur le centre géométrique, le relief faisant saillie par rapport à la zone plane de la première face et définissant un creux relativement à la zone plane de la deuxième face ;
- le relief présente une hauteur comprise entre un quinzième et un cinquième du rayon de la grille chauffante, de préférence comprise entre un douzième et un huitième du rayon de la grille chauffante et avantageusement sensiblement égale à un dixième du rayon de la grille chauffante ;
- la grille chauffante forme deux reliefs annulaires successifs selon la direction radiale, les reliefs présentant des concavités opposées ;
- la grille chauffante est formée d’une pluralité d’éléments chauffants allongés, les éléments chauffants allongés occupant une section angulaire respective de la grille chauffante, et étant agencé en zigzag à l’intérieur de cette section angulaire de sorte à former une succession de brins raccordés par des noeuds et étant lié par lesdits noeuds aux éléments chauffants allongés occupant les sections angulaires voisines, et d’une pluralité de branches de connexion extérieure reliant les éléments chauffants allongés au cadre périphérique extérieur, chaque branche de connexion extérieure étant propre à se déformer pour absorber la dilatation thermique radiale de la grille chauffante au cours du fonctionnement de l’organe de chauffage ;
- chaque branche de connexion extérieure forme un bras de levier.
- chaque branche de connexion extérieure comporte une portion de connexion à un nœud, une portion allongée et une portion de connexion au cadre périphérique extérieur, les portions de connexion s’étendant sensiblement radialement, la portion allongée s’étendant selon une direction de compensation, la direction de compensation formant un angle de compensation avec la direction radiale, l’angle de compensation étant compris entre 10° et 120° ;
- l’organe de chauffage comprend une couronne de séparation électriquement conductrice centrée sur le centre géométrique, la grille chauffante présentant un premier maillage de brins entre la couronne de séparation et le cadre périphérique extérieur et un deuxième maillage de brins entre la couronne de séparation et le support central, la grille chauffante comportant dans chaque maillage de brins, une pluralité d’éléments chauffants allongés ; - la grille chauffante comprend, pour le premier maillage de brins, une pluralité de branches de connexions extérieures reliant les éléments chauffants allongés au cadre périphérique extérieur et une pluralité de branches de connexions intérieures reliant les éléments chauffants allongés à la couronne de séparation et la grille chauffante comprenant, pour le deuxième maillage de brins, une pluralité de branches de connexions extérieures reliant les éléments chauffants allongés à la couronne de séparation et une pluralité de branches de connexions intérieures reliant les éléments chauffants allongés au support central ;
- le nombre d’éléments chauffants allongés par secteur angulaire est plus important dans le premier maillage que dans le deuxième maillage ;
- la couronne de séparation présente une largeur strictement supérieure à deux fois la largeur d’un brin ;
- la grille chauffante présente une structure adaptée pour éviter le contact entre les noeuds au cours du fonctionnement de l’organe de chauffage ;
- la grille chauffante est adaptée pour se déformer selon l’axe, de sorte à absorber une partie de la dilatation thermique radiale de la grille chauffante au cours du fonctionnement de l’organe de chauffage ;
- l’organe de chauffage comporte des éléments différents des brins, adaptés pour absorber une partie de la dilatation thermique radiale de la grille chauffante au cours du fonctionnement de l’organe de chauffage ;
- la portion de connexion au cadre périphérique extérieur d’une branche de connexion extérieure s’étend selon la même direction que la portion de connexion à un nœud de la branche de connexion extérieure voisine.
L’invention a également pour objet un dispositif de purification des gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne comprenant au moins un organe de chauffage tel que défini précédemment.
L’invention a également pour objet une ligne d’échappement de moteur à combustion, comprenant un dispositif de purification des gaz tel que défini précédemment.
L’invention a également pour objet un véhicule caractérisé en ce qu’il comporte une ligne d’échappement telle que définie précédemment.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : [Fig 1] la Figure 1 est une représentation schématique simplifiée d’une ligne d’échappement de véhicule automobile intégrant un organe de chauffage selon l’invention,
[Fig 2] la Figure 2 est une vue en perspective d’une partie d’un dispositif de purification de la ligne d’échappement de la Figure 1 , dont la paroi extérieure a été représentée partiellement découpée de sorte à laisser visible l’intérieur du dispositif,
[Fig 3] la figure 3 est une vue en perspective d’une portion de l’organe de chauffage dans un premier mode de réalisation de l’invention,
[Fig 4] la figure 4 est une vue en plan d’un organe de chauffage dans un deuxième mode de réalisation de l’invention, et
[Fig 5] la Figure 5 est une vue en plan d’un détail marqué V de la Figure 4.
La ligne d’échappement 1 représentée sur la figure 1 est destinée à être implantée à bord d’un véhicule, typiquement d’un véhicule équipé d’un moteur thermique 3. Ce véhicule est typiquement un véhicule automobile, par exemple une voiture ou un camion.
Comme visible sur la figure 1 , la ligne d’échappement 1 comprend un collecteur 5 captant les gaz d’échappement sortant des chambres de combustion du moteur thermique 3, et une canule 7 permettant le relargage des gaz d’échappement dans l’atmosphère. La ligne d’échappement 1 comprend également un dispositif 9 de purification des gaz d’échappement, interposé fluidiquement entre le collecteur 5 et la canule 7, de sorte que les gaz d’échappement parvenant à la canule 7 aient été purifiés par ledit dispositif de purification 9.
Ce dispositif de purification 9 comporte au moins un organe 10 de purification des gaz d’échappement ayant une face amont 12 par laquelle les gaz d’échappement pénètrent dans l’organe de purification 10, et une face aval 14 par laquelle les gaz d’échappement sortent de l’organe de purification 10.
Dans la présente description, l’amont et l’aval sont entendus relativement au sens de circulation normal des gaz d’échappement dans la ligne d’échappement 1.
L’organe de purification 10 est par exemple un catalyseur SCR, un catalyseur trois voies, un catalyseur d’oxydation, un filtre à particules SCRF, ou un piège à NOx. Il présente un axe de symétrie (non représenté).
Le dispositif de purification 9 comprend également un fourreau 16 à l’intérieur duquel est placé l’organe de purification 10, et une nappe de maintien 18 interposée entre l’organe de purification 10 et le fourreau 16. Le dispositif de purification 9 comprend encore un organe d’alimentation 20, pour l’alimentation de l’organe de purification 10 avec les gaz d’échappement provenant du collecteur 5, et un organe de collecte 22, pour collecter les gaz d’échappement purifiés sortant de l’organe de purification 10 et les diriger vers la canule 7.
L’organe d’alimentation 20 est typiquement constitué par un cône d’entrée ou par un mélangeur. Il est interposé fluidiquement entre le collecteur 5 et l’organe de purification 10, et comprend une entrée de gaz d’échappement 24 raccordée fluidiquement au collecteur 5.
L’organe de collecte 22 est typiquement constitué par un cône de sortie. Il est interposé fluidiquement entre l’organe de purification 10 et la canule 7, et comprend une sortie de gaz d’échappement 26 raccordée fluidiquement à la canule 7.
L’organe d’alimentation 20, comprend plus particulièrement une enveloppe 28 en matériau électriquement conducteur, délimitant un passage pour les gaz d’échappement, et un organe de chauffage 30 logé dans l’enveloppe 28. L’organe d’alimentation 20 comprend également une alimentation électrique 32 avec une première borne 33A et une deuxième borne 33B pour l’alimentation de l’organe de chauffage 30 en électricité.
L’enveloppe 28 est raccordée électriquement à la première borne 33A de l’alimentation électrique 32, typiquement au moyen d’une connexion électrique formée par une tige filetée soudée sur l’enveloppe 28. En variante (non représentée), l’enveloppe 28 est raccordée électriquement à la masse au moyen du même type de connexion électrique.
Comme visible sur la Figure 1 , l’enveloppe 28 présente une face amont 34 par laquelle les gaz d’échappement pénètrent dans l’organe d’alimentation 20, et une face aval 36 par laquelle les gaz d’échappement sortent de l’organe d’alimentation 20. L’enveloppe 28 est adaptée pour guider jusqu’à la face aval 36 les gaz pénétrant par la face amont 34. L’organe d’alimentation 20 est disposé relativement à l’organe de purification 10 de sorte que la face aval 36 de l’enveloppe 28 coïncide sensiblement avec la face amont 12 de l’organe de purification 10.
L’enveloppe 28 constitue une pièce structurelle adaptée pour subir les contraintes mécaniques propres à une ligne d’échappement sans se déformer.
L’enveloppe 28 est fixée au fourreau 16, typiquement par soudure, rivetage ou vissage.
L’enveloppe 28 est tubulaire. La face aval 36 de l’enveloppe 28 est centrée sur un axe C sensiblement confondu avec l’axe de symétrie de l’organe de purification 10. Ici, la section de la face aval 36 est circulaire. En variante, la section de la face aval 36 est polygonale ou sensiblement elliptique.
Comme visible sur la Figure 2, l’organe de chauffage 30 est logé dans l’enveloppe 28 en regard de la face aval 36, en léger retrait vers l’intérieur de l’organe d’alimentation 20 par rapport à cette face aval 36. Par « en léger retrait », on comprend que l’organe de chauffage 30 est à une distance de la face aval 36 comprise entre 1 et 50 mm. L’organe de chauffage 30 est ainsi placé en regard et à distance de la face amont 12 de l’organe de purification 10.
L’organe de chauffage 30 est sensiblement plan, c’est-à-dire qu’il présente une épaisseur axiale inférieure à 20%, et de préférence inférieure à 10% de son diamètre radial.
En référence à la Figure 3, l’organe de chauffage 30 comprend un cadre périphérique extérieur 40, un support central 42 et une grille chauffante 44. La grille chauffante 44 est formée d’une pluralité de brins 46 raccordés par des noeuds 48, les brins 46 délimitant entre eux des ouvertures 50.
L’organe de chauffage 30 est réalisé en un matériau conducteur. Il est de préférence formé d’une pièce.
L’organe de chauffage 30 est connecté à l’alimentation électrique 32, de sorte que l’alimentation électrique 32 est susceptible de faire parcourir un courant dans les brins 46.
Le matériau conducteur est par exemple choisi parmi le Fer-Chrome-Aluminium
(FeCrAI) et ses alliages, le Nickel-Chrome (NiCr) et ses alliages, l’acier inoxydable, l’Inconel® ou le carbure de silicium. Par exemple, le matériau est du Kanthal® A1 , du Nichrome® 80 ou du Nikrothal® 80.
L’organe de chauffage 30 est typiquement réalisé par découpage d’une feuille de matériau conducteur. Ce découpage est par exemple réalisé par laser, par découpage fin (« fine-blanking »), par découpe chimique, ou par tout autre moyen permettant de créer des orifices dans la plaque.
En variante, l’organe de chauffage 30 est réalisé par fabrication additive, notamment par impression tridimensionnelle.
En variante, la grille chauffante 44 de l’organe de chauffage 30 est tissée à partir de fils de matériau conducteur.
L’organe de chauffage 30 est autoportant.
Le cadre périphérique extérieur 40 est électriquement conducteur. Le cadre périphérique extérieur 40 présente un centre géométrique G et est symétrique autour d’un axe central X. Le cadre périphérique extérieur 40 est à contour fermé.
Dans la suite, on appelle « épaisseur » d’un organe, la dimension de cet organe suivant une direction parallèle à la direction de circulation du flux de gaz d’échappement à travers la grille chauffante 44, c’est-à-dire perpendiculaire au plan de l’organe de chauffage 30, et on appelle « largeur » d’un organe, la plus petite dimension de cet organe suivant dans le plan de l’organe de chauffage 30, c’est-à-dire dans un plan perpendiculaire à la direction de circulation du flux de gaz d’échappement à travers la grille chauffante 44. Pour le cadre périphérique extérieur 40 et le support central 42, leur largeur est mesurée suivant une direction radiale passant par le centre géométrique G.
Le cadre périphérique extérieur 40 présente par exemple une largeur supérieure ou égale au double de la largeur de chaque brin 46.
Le cadre périphérique extérieur 40 sert de couronne de fixation. Le cadre périphérique extérieur 40 est soudé, brasé ou emmanché en force dans l’enveloppe 28 de sorte à être en contact avec l’enveloppe 28 à sa périphérie extérieure. Ainsi, le cadre périphérique extérieur 40 est sensiblement au même potentiel électrique que l’enveloppe 28.
Le centre géométrique G est sensiblement aligné avec l’axe C, c’est-à-dire que le centre géométrique G est à une distance de l’axe C inférieure à 10 mm, avantageusement inférieure à 5 mm.
Le support central 42 est centré sur le centre géométrique G. Avantageusement, le support central 42 est symétrique autour de l’axe central X.
Le support central 42 est électriquement conducteur.
Le support central 42 présente par exemple une largeur supérieure ou égale au double de la largeur de chaque brin 46.
Le support central 42 présente un diamètre inférieur à 20% du diamètre du cadre périphérique extérieur 40.
Le support central 42 est, par exemple, constitué par une rondelle en matériau conducteur, centrée sur le centre géométrique G. La rondelle est pleine, à l’exception d’un orifice traversant formé en son centre. En variante, le support central 42 contient des découpes.
Comme visible sur la Figure 2, le support central 42, non visible sur la figure 2, est raccordé électriquement à la deuxième borne 33B de l’alimentation électrique 32 par une électrode 70 s’étendant à travers l’enveloppe 28 en étant isolée électriquement de cette dernière. Le support central 42 est en particulier lié à ladite électrode 70 par vissage, soudage, brasage, ou tout autre moyen adapté.
L’électrode 70 est rigidement fixée à l’enveloppe 28.
De retour à la Figure 3, la grille chauffante 44 est une grille chauffante ajourée. La grille chauffante 44 présente une forme géométrique définie autour du centre géométrique G. Par exemple, la grille chauffante 44 présente un contour extérieur circulaire.
La grille chauffante 44 s’étend entre le support central 42 et le cadre périphérique extérieur 40.
La grille chauffante 44 est autoportante.
La grille chauffante 44 est monomatière. Elle est réalisée en un matériau conducteur. Elle est en particulier venue de matière avec le cadre périphérique extérieur 40 et le support central 42.
La grille chauffante 44 présente une première face 52 et une deuxième face 54. La première face 52 est par exemple une face avale, la deuxième face 54 est par exemple une face amont. La première face 52 et la deuxième face 54 sont parallèles l’une à l’autre.
Avantageusement, la première face 52 et la deuxième face 54 présentent chacune au moins une zone plane.
Avantageusement, les brins 46 ne se chevauchent pas. Ainsi, la grille chauffante 44 présente une épaisseur, mesurée entre sa première face 52 et sa deuxième face 54, sensiblement constante, et de préférence constante. Elle a avantageusement une épaisseur sensiblement égale à l’épaisseur du cadre périphérique extérieur 40 et à celle du support central 42.
La grille chauffante 44 présente par exemple une épaisseur comprise entre 0,05 et 2 mm, de préférence entre 0,1 et 0,5 mm.
Les brins 46 présentent, entre les noeuds 48, une même largeur. On notera que, sur chaque brin 46, la plus petite dimension est l’épaisseur, la plus grande dimension est la longueur, et la troisième dimension est la largeur.
Avantageusement, chaque nœud 48 présente une première dimension, dans une première direction radiale définie depuis ledit centre géométrique G et séparant le nœud 48 en deux parties de sections égales, et une seconde dimension dans une seconde direction perpendiculaire à la première direction radiale, telles que la première dimension et/ou la second dimension est supérieure au double de la largeur de chaque brin 46.
Chaque ouverture 50 est délimitée par un contour dépourvu de point angulaire. A cet effet, le découpage de l’organe de chauffage 30 est réalisé de manière à ne former que des courbes, sans point angulaire. Les ouvertures 50 présentent une forme générale de quadrilatère, de préférence de losange, présentant une hauteur définie le long d’une direction radiale partant du centre géométrique G, et une largeur suivant un arc de cercle perpendiculaire à cette direction radiale. Par exemple, la largeur de chaque ouverture 50 est supérieure à sa hauteur. En variante, la hauteur de chaque ouverture 50 est supérieure à sa largeur. Dans une autre variante, la largeur et la hauteur de chaque ouverture sont égales.
Dans l’exemple décrit, les courbes sensibles, auxquelles il est nécessaire de prêter attention à ne pas former de point angulaire, sont formés par les coins arrondis des ouvertures 50.
Dans la description qui suit, les coins arrondis définis sur la largeur de chaque ouverture sont dits « premiers coins arrondis», et les coins arrondis définis sur la hauteur de chaque ouverture sont dits « seconds coins arrondis». Les rayons de courbure dans les premier et second coins arrondis sont choisis en fonction de l’aspect choisi pour la grille chauffante 44. Par exemple, ces rayons de courbure sont supérieurs à la moitié de la largeur de chaque brin 46.
Avantageusement, les brins 46 présentent tous une épaisseur constante, sur toute leur longueur. Cette caractéristique assure une circulation homogène du courant électrique le long de chaque brin 46, sans création de point chaud.
Chaque ouverture 50 présente un renfoncement au niveau de chacun de ses seconds coins arrondis. Ce renfoncement se traduit par une inversion du rayon de courbure du contour de l’ouverture entre l’intérieur du renfoncement et l’extérieur du renfoncement. Plus particulièrement, le renfoncement est formé par un congé raccordant les contours de deux brins 46 délimitant l’ouverture 50, ce congé étant tangentiel à chacun de ces deux contours.
Plus particulièrement, la grille chauffante 44 est formée d’une pluralité d’éléments chauffants allongés 56.
Sur la figure 3, vingt éléments chauffants allongés 56 sont représentés.
Comme visible sur la Figure 3, chaque élément chauffant allongé 56 a une première extrémité 62 et une seconde extrémité 64 opposées l’une à l’autre. La première extrémité 62 est liée au cadre périphérique extérieur 40, et la seconde extrémité 64 est liée au support central 42.
La première extrémité 62 est raccordée électriquement à la première borne 33A de l’alimentation électrique 32, et la seconde extrémité 64 est raccordée électriquement à la deuxième borne 33B de l’alimentation électrique 32. Il existe par conséquent, lorsque l’alimentation électrique 32 est active, une différence de potentiel électrique entre la première extrémité 62 et la deuxième extrémité 64 de chaque élément chauffant allongé 56. Cette différence de potentiel électrique est fonction de la différence de potentiel entre les bornes 33A, 33B de l’alimentation électrique 32.
Les éléments chauffants allongés 56 occupent une section angulaire 66 respective de la grille chauffante 44 autour du centre géométrique G. Cette section angulaire 66 est définie entre un premier rayon 68 et un deuxième rayon 70 s’étendant chacun depuis la deuxième extrémité 64 jusqu’à la première extrémité 62.
Les sections angulaires 66 occupées par les éléments chauffants allongés 56 se jouxtent les uns aux autres. Ainsi, chaque section angulaire 66 occupée par un élément chauffant allongé 56 est interposé entre une première et une deuxième sections angulaires 66 voisines occupées chacune par un élément chauffant allongé 56 respectif, le premier rayon 68 de ladite section angulaire 66 se confondant avec le deuxième rayon 70 de la première section angulaire 66 voisin, et le deuxième rayon 70 de ladite section angulaire 66 se confondant avec le premier rayon 68 de la deuxième section angulaire 66 voisine.
Chaque élément chauffant allongé 56 est formé de la réunion de plusieurs des brins 46 décrits plus haut et est agencé en zigzag à l’intérieur de la section angulaire 66 qu’il occupe de sorte à former une succession de brins 46 raccordés par des noeuds 48. Les éléments chauffants allongés 56 sont liés par lesdits noeuds 48 aux éléments chauffants allongés 56 occupant les sections angulaires 66 voisines.
Chaque brin 46 s’étend du premier rayon 68 jusqu’au deuxième rayon 70.
Avantageusement, les brins 46 d’un élément chauffant allongé 56 sont régulièrement répartis angulairement sur la grille chauffante 44. En outre, la répartition des brins 46 d’un élément chauffant allongé 56 est par exemple à pas constant. On appelle « pas » la distance entre deux brins 46 successifs mesurés selon une direction radiale. En variante, la répartition des brins 46 est à pas variable.
Tous les noeuds 48 sont agencés sur une pluralité de lignes d’isopotentiel L à contour fermé. Deux de ces lignes sont matérialisées sur la Figure 3. Les lignes d’isopotentiel L sont sensiblement centrées sur le centre géométrique G.
Tous les noeuds 48 à un même potentiel électrique sont placés sur une même ligne d’isopotentiel L. Il est possible que certaines lignes d’isopotentiel L soient confondues.
Ici, les lignes d’isopotentiel L présentent toutes un diamètre moyen croissant quand le potentiel électrique décroît. Au cours du fonctionnement de l’organe de chauffage 30, la température de la grille chauffante 44 augmente. Par exemple, la température de la grille chauffante 44 passe de la température ambiante dans l’organe de chauffage 30, soit environ 30° ou 50°, à 1000°C. Cette élévation de température entraîne une dilatation thermique radiale de la grille chauffante 44. La dilatation thermique radiale entraîne par exemple un déplacement de l’ordre de 0,5 mm des noeuds 48 dans la direction radiale.
La grille chauffante 44 présente une structure adaptée pour éviter que la dilatation thermique précitée n’entraîne un contact entre les noeuds 48 au cours du fonctionnement de l’organe de chauffage 30.
A cet effet, la grille chauffante 44 comporte ici une pluralité de branches de connexion extérieure 58 reliant les éléments chauffants allongés 56 au cadre périphérique extérieur 40. En particulier, la première extrémité 62 de chaque élément chauffant allongé 56 est liée à une branche de connexion extérieure 58. Sur la figure 3, dix branches de connexion extérieure 58 sont représentée.
Chaque branche de connexion extérieure 58 relie un nœud 48 entre deux éléments chauffants allongés 56 voisins au cadre périphérique extérieur 40.
Les branches de connexion extérieures 58, telles que représentées sur la figure 3, sont des éléments différents des brins 46 et sont adaptées pour absorber une partie de la dilatation thermique radiale de la grille chauffante 44 au cours du fonctionnement de l’organe de chauffage 30.
A cet effet, selon un premier mode de réalisation de l’invention et tel que représenté sur la figure 3, chaque branche de connexion extérieure 58 est propre à se déformer pour absorber la dilatation thermique radiale de la grille chauffante 44 au cours du fonctionnement de l’organe de chauffage 30.
Dans l’exemple représenté sur la figure 3, chaque branche de connexion extérieure 58 forme à cet effet un bras de levier.
Chaque branche de connexion extérieure 58 comporte une portion de connexion 72 à un nœud 48, une portion allongée 74 et une portion de connexion 76 au cadre périphérique extérieur 40. Les portions de connexion 72, 76 s’étendent sensiblement selon une direction radiale Dr. La portion allongée 74 s’étend selon une direction de compensation D. La direction de compensation D forme un angle de compensation a avec la direction radiale Dr.
L’angle de compensation a est compris entre 10° et 120°, de préférence entre 20° et 90°, encore préférentiellement entre 40° et 70°, et idéalement entre 45° et 60°. Dans l’exemple représenté sur la figure 3, la portion de connexion 76 au cadre périphérique extérieur 40 d’une branche de connexion extérieure 58 s’étend selon la même direction radiale que la portion de connexion 72 à un nœud 48 de la branche de connexion extérieure 58 voisine. Autrement dit, chaque portion de connexion 76 au cadre périphérique extérieur 40, appartenant à une première branche de connexion extérieure 58, s’étend dans le prolongement d’une portion de connexion 72 à un nœud 48 appartenant à une deuxième branche de connexion extérieure 58.
En variante et de préférence, la portion de connexion 72 à un nœud 48 d’une branche de connexion extérieure 58 et la portion de connexion 76 au cadre périphérique extérieur 40 de la branche de connexion extérieure 58 voisine ne sont pas en face l’une de l’autre afin de limiter le risque de toucher la portion de connexion 76 de la branche de connexion extérieure voisine 58 lors du déplacement de la portion de connexion 72 à un nœud 48 vers le cadre périphérique extérieur 40.
La structure des branches de connexion extérieure 58 est telle que la résultante des efforts de dilatation plie chaque branche de connexion extérieure 58, de sorte à faire pivoter la portion allongée 74 d’un angle inférieur à l’angle de compensation a. La branche de connexion extérieure 58 agit alors comme un ressort et évite le contact entre les brins 46 ou entre les nœuds 48.
De telles branches de connexion extérieure 58 formant bras de levier assurent une certaine élasticité à la périphérie de la grille chauffante 44. Elles permettent de compenser des dilatations thermiques radiales en assurant une souplesse radiale propre à absorber la dilatation en périphérie de la grille chauffante 44.
De plus, de telles branches de connexion extérieure 58 sont faciles à fabriquer au moment de la réalisation de la grille chauffante 44 car elles peuvent être inclues dans le motif de découpage.
Dans le mode de réalisation de la figure 3, la grille chauffante 44 est, en outre, adaptée pour se déformer selon l’axe X, de sorte à absorber une partie de la dilatation thermique radiale de la grille chauffante 44 au cours du fonctionnement de l’organe de chauffage 30.
A cet effet, la grille chauffante 44 présente ici un relief 80.
La grille chauffante 44 est, en particulier, déformée de sorte à former le relief 80. Le relief 80 présente une forme annulaire centrée sur le centre géométrique G. Le relief 80 fait saillie par rapport à la zone plane de la première face 52 et définit un creux relativement à la zone plane de la deuxième face 54. Le relief 80 présente une hauteur H, mesurée selon une direction parallèle à l’axe X, comprise entre un quinzième et un cinquième du rayon de la grille chauffante 44, de préférence entre un douzième et un huitième du rayon de la grille chauffante 44 et avantageusement environ égale à un dixième du rayon de la grille chauffante 44.
Par exemple, la hauteur H du relief est de 5 mm pour une grille chauffante 44 de rayon 50 mm.
Ainsi, la tenue mécanique de la grille chauffante 44 est améliorée. Un tel relief 80 permet de rigidifier la grille chauffante 44 selon l’axe X tout en augmentant la souplesse radiale de la grille chauffante 44 de sorte à compenser une partie des dilatations thermiques radiales.
Le relief 80 est réalisé, par exemple, par emboutissage de la grille chauffante 44.
Un tel relief 80 déformé dans la direction axiale X permet de compenser des dilatations thermiques radiales.
La position du relief 80 permet de contrôler l’amorçage de la dilatation thermique par le pli créé.
Dans une variante non représentée, la grille chauffante 44 forme deux reliefs 80 annulaires successifs selon la direction radiale, les reliefs 80 présentant des concavités opposées. Les reliefs 80 forment ainsi, ensemble, un profil d’ondulation. Chaque relief 80 présente par exemple une hauteur mesurée selon une direction parallèle à l’axe X, comprise entre un quinzième et un cinquième du rayon de la grille chauffante 44, de préférence entre un douzième et un huitième du rayon de la grille chauffante 44 et avantageusement sensiblement égale à un dixième du rayon de la grille chauffante 44.
Il convient de noter que le relief 80 et les branches de connexions extérieures 58 sont des solutions utilisables indépendamment. Chacune de ces solutions contribue à améliorer la tenue de l’organe de chauffage 30 en améliorant la souplesse radiale de la grille chauffante 44 et en contribuant ainsi à absorber la dilatation thermique de l’organe de chauffage 30.
Dans l’exemple de la figure 3, la première extrémité 62 est liée indirectement au cadre périphérique extérieur 40 par la branche de connexion extérieure.
Dans une variante non représentée, la première extrémité 62 est liée directement au cadre périphérique extérieur 40.
De retour à la Figure 1 , l’alimentation électrique 32 comprend une source 90 d’énergie électrique, constituée par exemple par la batterie électrique du véhicule, ou par un dispositif supercondensateur. La source d’énergie électrique 90 est typiquement adaptée pour fournir un courant continu ou haché, sous une tension dépendant du véhicule (12, 48 ou 400 volts par exemple).
L’alimentation électrique 32 comprend également un contrôleur 93 agencé pour piloter l’alimentation de l’organe de chauffage 30 en énergie électrique.
Le contrôleur 93 comprend par exemple une unité de traitement de l’information formée d’un processeur et d’une mémoire associée au processeur. En variante, le contrôleur 93 est réalisé sous forme de composants logiques programmables, tels que des FPGA (Field-Programmable Gâte Array), ou sous la forme de circuits intégrés dédiés, tels que des ASIC (Application-Specific Integrated Circuit).
Le contrôleur 93 est configuré notamment pour choisir la tension et le courant électrique fournis par l’alimentation électrique 32 à l’organe de chauffage 30, de manière à maintenir la puissance de chauffage et/ou la puissance électrique consommée dans une fourchette déterminée.
Typiquement, le contrôleur 93 contrôle le chauffage par modulation de largeur d’impulsion (PWM, Puise Width Modulation en anglais).
L’alimentation électrique 32 comporte encore un organe 94 d’acquisition de l’intensité du courant électrique alimentant les éléments chauffants allongés 56 et de la tension électrique aux bornes des éléments chauffants allongés 56.
Cet organe 94 est de tout type adapté.
Par exemple, l’organe d’acquisition 94 comporte un capteur 95 de mesure de courant électrique et un capteur 97 de mesure de la tension électrique. En variante, l’intensité du courant électrique et la tension électrique sont obtenues par calcul, à partir d’information récupérée dans le contrôleur 93.
Le contrôleur 93 est avantageusement configuré pour contrôler la température des éléments chauffants allongés 56, surveiller le bon état de fonctionnement des éléments chauffants allongés 56 ou des branches de connexions extérieur ou intérieure, déterminer la température des gaz d’échappement lorsque l’organe de chauffage 30 n’est plus utilisé pour chauffer l’organe de purification 10, et déterminer le débit de gaz d’échappement à travers l’organe de purification 10, une fois que l’organe de chauffage 30 n’est plus utilisé pour chauffer l’organe de purification 10. A cet effet, le contrôleur 93 est par exemple configuré pour mettre en oeuvre les programmes de contrôle décrits dans le document FR 3 065 027 A1.
En référence aux figures 4 et 5, un deuxième organe de chauffage 100 est représenté. Seules les différences avec l’organe de chauffage 30 précédemment décrits sont énoncées. Dans ce mode de réalisation, l’organe de chauffage 100 comprend une couronne de séparation 102 et la grille chauffante 44 présente un premier maillage 104 de brins 46 entre la couronne de séparation 102 et le cadre périphérique extérieur 40 et un deuxième maillage 106 de brins 46 entre la couronne de séparation 102 et le support central 42.
La couronne de séparation 102 est électriquement conductrice. La couronne de séparation 102 est centrée sur le centre géométrique G.
La couronne de séparation 102 présente un contour extérieur et un contour intérieur. On appelle « largeur », la distance entre le contour extérieur et le contour intérieur mesurée perpendiculairement à la direction de circulation du flux de gaz d’échappement à travers la grille chauffante 44, c’est-à-dire dans le plan de l’organe de chauffage 30.
La couronne de séparation 102 est pleine entre le contour extérieur et le contour intérieur.
La couronne de séparation 102 présente une largeur strictement supérieure à deux fois la largeur d’un brin 46.
La grille chauffante 44 comporte dans, chaque maillage de brins 104, 106, une pluralité d’éléments chauffants allongés 56 tels que décrit pour le premier mode de réalisation.
De plus, la grille 44 comprend, pour le premier maillage de brins 104, une pluralité de branches de connexion extérieure 108 reliant les éléments chauffant 56 au cadre périphérique extérieur 40 et une pluralité de branches de connexion intérieures 1 10 reliant les éléments chauffants à la couronne de séparation 102.
En outre, la grille 44 comprend, pour le deuxième maillage de brins 106, une pluralité de branches de connexion extérieure 1 12 reliant les éléments chauffant 56 à la couronne de séparation 102 et une pluralité de branches de connexion intérieures 1 14 reliant les éléments chauffant 56 au support central 42.
Le nombre d’éléments chauffants allongés 56 est plus important dans le premier maillage 104 que dans le deuxième maillage 106. Le nombre de sections angulaires 66 est plus important dans le premier maillage 104 que dans le deuxième maillage 106.
Le nombre d’éléments chauffants allongés 56 par secteur angulaire est plus important dans le premier maillage 104 que dans le deuxième maillage 106.
Le deuxième maillage 106 apparaît ainsi plus dense que le premier maillage 104.
Dans l’exemple représenté sur la figure 4, le deuxième maillage 106 comprend vingt éléments chauffants allongés 56 pour 360° et le premier maillage 104 comprend quatre-vingts éléments chauffants allongés 56 pour 360°. Le premier maillage 104 comprend ainsi quatre fois plus d’éléments chauffants allongés 56 que le deuxième maillage 106.
En variante (non représentée), le premier maillage 104 comprend deux fois plus d’éléments chauffants allongés 56 que le deuxième maillage 106.
En variante encore, le premier maillage 104 comprend N fois plus d’éléments chauffants allongés 56 que le deuxième maillage 106, N étant un entier strictement supérieur à 1.
Une telle structure permet d’avoir plusieurs étages de résistances différentes. Ceci permet d’ajuster la résistance électrique de la grille chauffante 44 et la surface d’échange en faisant varier le diamètre de la couronne de séparation 102. En outre, ceci permet d’avoir davantage de libertés de conception. Enfin, la structure permet d’améliorer la tenue mécanique de la grille chauffante 44 en la rigidifiant.
En particulier, ceci permet d’ajuster ou de régler la résistance électrique selon la tension d’alimentation souhaitée pour avoir une bonne résistance mécanique et un profil de température adapté.
Dans une variante, l’organe de chauffage 100 comprend plusieurs couronnes de séparation 102 concentriques, la grille chauffante 44 définissant en outre, un maillage différent entre chaque couronne de séparation 102.
Grâce à l’invention décrite ci-dessus, il est ainsi possible d’obtenir un organe de chauffage 30, 100 présentant une bonne tenue mécanique. De plus, la résistance mécanique obtenue ou la dissipation de la dilatation thermique radiale permettent d’éviter l’apparition de points chauds qui auraient pour conséquence d’affaiblir localement l’organe de chauffage 30, 100, au point de risquer sa rupture.
Les différentes solutions décrites pour apporter une meilleure tenue à l’organe de chauffage 30, 100 sont compatibles et peuvent être utilisées ensemble ou indépendamment.
Dans un mode de réalisation non représenté, la grille chauffante 44 de l’organe de chauffage 100 selon le deuxième mode de réalisation comporte un relief 80, tel que décrit pour le premier mode de réalisation.
Dans un mode de réalisation non représenté, les éléments chauffants allongés 56 du premier maillage 104 sont raccordées au cadre périphérique extérieur 40 et/ou les éléments chauffants allongés 56 du deuxième maillage 106 sont raccordées à la couronne de séparation 102 par des branches de connexion extérieures 58 telles que décrites pour le premier mode de réalisation.

Claims

REVENDICATIONS
1. Organe de chauffage (30, 100) pour un dispositif (9) de purification de gaz d’échappement d’un véhicule comportant : un cadre périphérique extérieur (40), électriquement conducteur, présentant un centre géométrique (G) et symétrique autour d’un axe (X), un support central (42) électriquement conducteur, centrée sur le centre géométrique (G), et une grille chauffante (44) ajourée, centrée sur le centre géométrique (G), la grille chauffante (44) s’étendant entre le support central (42) et le cadre périphérique extérieur (40), la grille chauffante (44) étant formée d’une pluralité de brins (46) raccordés par des noeuds (48), les brins (46) délimitant entre eux des ouvertures (50).
2. Organe de chauffage (30, 100) selon la revendication 1 , dans lequel la grille chauffante (44) présente une première face (52) et une deuxième face (54), la première face (52) et la deuxième face (54) présentant chacune au moins une zone plane, la grille chauffante (44) étant déformée, de préférence par emboutissage, de sorte à former un relief (80) présentant une forme annulaire centrée sur le centre géométrique (G), le relief (80) faisant saillie par rapport à la zone plane de la première face (52) et définissant un creux relativement à la zone plane de la deuxième face (54).
3. Organe de chauffage (30, 100) selon la revendication 2, dans lequel le relief (80) présente une hauteur (H) comprise entre un quinzième et un cinquième du rayon de la grille chauffante (44), de préférence comprise entre un douzième et un huitième du rayon de la grille chauffante (44) et avantageusement sensiblement égale à un dixième du rayon de la grille chauffante (44).
4. Organe de chauffage (30, 100) selon les revendications 2 ou 3 dans lequel, la grille chauffante (44) forme deux reliefs (80) annulaires successifs selon la direction radiale, les reliefs (80) présentant des concavités opposées.
5. Organe de chauffage (30, 100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la grille chauffante (44) est formée d’une pluralité d’éléments chauffants allongés (56), les éléments chauffants allongés (56) occupant une section angulaire (66) respective de la grille chauffante (44), et étant agencé en zigzag à l’intérieur de cette section angulaire (66) de sorte à former une succession de brins (46) raccordés par des noeuds (48) et étant lié par lesdits noeuds (48) aux éléments chauffants allongés (56) occupant les sections angulaires (66) voisines, et d’une pluralité de branches de connexion extérieure (58) reliant les éléments chauffants allongés (56) au cadre périphérique extérieur (40), chaque branche de connexion extérieure (58) étant propre à se déformer pour absorber la dilatation thermique radiale de la grille chauffante (44) au cours du fonctionnement de l’organe de chauffage (30; 100).
6. Organe de chauffage (30, 100) selon la revendication 5 dans lequel chaque branche de connexion extérieure (58) forme un bras de levier.
7. Organe de chauffage (30, 100) selon la revendication 5 ou 6 dans lequel chaque branche de connexion extérieure (58) comporte une portion de connexion (72) à un nœud (48), une portion allongée (74) et une portion de connexion (76) au cadre périphérique extérieur (40), les portions de connexion (72, 76) s’étendant sensiblement radialement, la portion allongée (74) s’étendant selon une direction de compensation (D), la direction de compensation formant un angle de compensation (a) avec la direction radiale, l’angle de compensation (a) étant compris entre 10° et 120°.
8. Organe de chauffage (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’organe de chauffage (100) comprend une couronne de séparation (102) électriquement conductrice centrée sur le centre géométrique (G), la grille chauffante (44) présentant un premier maillage (104) de brins (46) entre la couronne de séparation (102) et le cadre périphérique extérieur (40) et un deuxième maillage (106) de brins (46) entre la couronne de séparation (102) et le support central (42), la grille chauffante (44) comportant dans chaque maillage (104, 106) de brins (46), une pluralité d’éléments chauffants allongés (56).
9. Organe de chauffage (100) selon la revendication 8 dans lequel la grille chauffante (44) comprend, pour le premier maillage (104) de brins (46), une pluralité de branches de connexions extérieures (108) reliant les éléments chauffants allongés (56) au cadre périphérique extérieur (40) et une pluralité de branches de connexions intérieures (1 10) reliant les éléments chauffants allongés (56) à la couronne de séparation (102) et la grille chauffante (44) comprenant, pour le deuxième maillage (106) de brins (46), une pluralité de branches de connexions extérieures (1 12) reliant les éléments chauffants allongés (56) à la couronne de séparation (102) et une pluralité de branches de connexions intérieures (1 14) reliant les éléments chauffants allongés (56) au support central (42).
10. Organe de chauffage (100) selon la revendication 8 ou 9 dans lequel le nombre d’éléments chauffants allongés (56) par secteur angulaire est plus important dans le premier maillage (104) que dans le deuxième maillage (106).
11. Organe de chauffage (30, 100) selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, dans lequel la couronne de séparation (102) présente une largeur strictement supérieure à deux fois la largeur d’un brin (46).
12. Dispositif (9) de purification des gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne comprenant au moins un organe de chauffage (30,100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 1 1.
13. Ligne d’échappement (1 ) de moteur à combustion interne comprenant au moins un dispositif de purification (9) selon la revendication 12.
14. Véhicule automobile comprenant une ligne d’échappement (1 ) selon la revendication 13.
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US17/439,027 US11674420B2 (en) 2019-03-20 2020-03-18 Heating member for a vehicle exhaust gas purification device
KR1020217030017A KR20210126119A (ko) 2019-03-20 2020-03-18 차량 배기 가스 정화 장치를 위한 가열 부재
EP20710551.1A EP3942164A1 (fr) 2019-03-20 2020-03-18 Organe de chauffage pour un dispositif de purification de gaz d'échappement d'un véhicule
CN202080022685.3A CN113614340B (zh) 2019-03-20 2020-03-18 用于车辆废气净化装置的加热构件

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3125846A1 (fr) * 2021-08-02 2023-02-03 Faurecia Systemes D'echappement Dispositif de chauffage électrique pour ligne d’échappement

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3120095A1 (fr) * 2021-02-25 2022-08-26 Faurecia Systemes D'echappement Organe de chauffage, procédé de fabrication, système de purification de gaz d’échappement, ligne d’échappement et véhicule
FR3129179A1 (fr) * 2021-11-17 2023-05-19 Faurecia Systemes D'echappement Elément chauffant pour ligne d’échappement

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58124012A (ja) * 1982-01-19 1983-07-23 Toyota Motor Corp 排気パテイキユレ−トトラツプ
DE102014111310A1 (de) * 2014-08-07 2016-02-11 Denso Corporation Abgasmischer mit integrierter Heizeinrichtung
US20180291787A1 (en) * 2017-04-07 2018-10-11 Faurecia Systemes D'echappement Exhaust gas purification device and corresponding control process

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2990797B2 (ja) * 1990-11-30 1999-12-13 株式会社デンソー ハニカムヒータ
JP3130354B2 (ja) * 1991-12-21 2001-01-31 トヨタ自動車株式会社 電気加熱式触媒装置
JPH07171928A (ja) 1993-01-20 1995-07-11 Kikuchi Sangyo Kk エマルジョン樹脂系及びセメント系コテ塗化粧シート
JP3345222B2 (ja) * 1995-07-21 2002-11-18 日本碍子株式会社 通電発熱用ハニカム体およびハニカムユニット
DE10111310A1 (de) 2001-03-09 2002-09-12 Walter Billig Verfahren zum Darstellen, insbesondere von Zeitabläufen
DE102007025417A1 (de) * 2007-05-31 2008-12-04 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Elektrisch beheizbare Wabenkörper-Anordnung mit Stützstiften
FR3065029B1 (fr) * 2017-04-07 2019-06-21 Faurecia Systemes D'echappement Dispositif de purification de gaz d'echappement, procede de pilotage correspondant
FR3077330B1 (fr) * 2018-02-01 2020-03-13 Faurecia Systemes D'echappement Organe de chauffage a manipulation facilitee pour dispositif de purification des gaz d'echappement d'un vehicule
DE102019131556A1 (de) * 2019-11-22 2021-05-27 Eberspächer Exhaust Technology GmbH Abgasheizer
FR3111944B1 (fr) * 2020-06-30 2023-03-24 Faurecia Systemes Dechappement Dispositif de chauffage, dispositif de purification, ligne d’échappement, procédé de fabrication du dispositif de chauffage

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58124012A (ja) * 1982-01-19 1983-07-23 Toyota Motor Corp 排気パテイキユレ−トトラツプ
DE102014111310A1 (de) * 2014-08-07 2016-02-11 Denso Corporation Abgasmischer mit integrierter Heizeinrichtung
US20180291787A1 (en) * 2017-04-07 2018-10-11 Faurecia Systemes D'echappement Exhaust gas purification device and corresponding control process
FR3065027A1 (fr) 2017-04-07 2018-10-12 Faurecia Systemes D'echappement Dispositif de purification des gaz d'echappement d'un vehicule et procede de pilotage correspondant

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3125846A1 (fr) * 2021-08-02 2023-02-03 Faurecia Systemes D'echappement Dispositif de chauffage électrique pour ligne d’échappement

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