Brevet FR2549149A1 — publié le 19850118

La présente invention se rapporte à un dispositif de chauffage pour chauffer un -mélange air/combustible qui doit être fourni à un moteur à combustion interne. Jusqu'à présent, divers types de dispositifs ont déjà été proposés pour chauffer un mélange air/combustible destiné à être fourni à un moteur à combustion interne, afin de favoriser l'évaporation du combustible, comme décrit, par exemple, dans la publication demande de brevet japonais publiée N 14 1392/1981 et certains de ces dispositifs 10 ont fait l'objet d'applications pratiques. Un exemple typique de ces dispositifs de chauffage déjà connus comprend une structure étanche à double tube constituée par un tube extérieur de forme générale cylindrique et un tube intérieur à peu près polygonal, une pluralité 15 de thermistances possédant un coefficient de température positif (que l'on appellera thermistances P T C dans la suite) disposées dans l'espace compris entre les tubes respectivement exterieur et intérieur et en contact avec les faces plates du tube intérieur polygonal, un élément élastique tendu entre le tube extérieur et les thermistances P.T C de manière à presser élastiquement les thermistances P.T C respectives contre les faces plates du tube intérieur et à être en même temps pressées contre le tube extérieur par la force de réaction, et des moyens pour connecter élec25 triquement l'élément élastique au tube extérieur Toutefois, ce dispositif de chauffage connu est très difficile à assembler, en particulier en ce qui concerne le montage des thermistances P T C avec l'élément élastique tenu correctement sur ces thermistances, parce que la surface de paroi du tube 30 extérieur -est courbe tandis que les thermistances P T C possèdent une forme plate Il en résulte qu'il est fréquent qu'on n'obtienne pas la répartition uniforme attendue de la force élastique sur toute la circonférence, ce qui se traduit par un état de contact à plat entre chaque thermistance P T C et le tube intérieur moins bon et qu'une mauvaise transmission de la chaleur au tube intérieur, ce qui réduit indé- sirablement le rendement du chauffage. Un principal but de l'invention est donc de fournir un dispositif de chauffage perfectionné de manière à permettre un assemblage facile des éléments tubulaires tout en atteignant un plus grand rendement de chauffage, et en évitant ainsi les problèmes de la technique intérieure qui ont été décrits plus haut. A cet effet, l'invention, a pour objet un dispositif de chauffage, adapté pour être monté dans le passage 10 d'admission de mélange d'un moteur à combustion interne, qui comprend une structure à double tube étanche, comprenant un tube extérieur de forme générale cylindrique et un tube intérieur métallique à peu près polygonal; plusieurs thermistances ayant un coefficient de température positif qui 15 sont placées dans l'espace compris entre le tube intérieur et le tube extérieur et maintenues en contact avec les surfaces de faces plates correspondantes du tube intérieur; une électrode ayant une forme tubulaire polygonale à peu près conforme à celle du tube intérieur et entourant ce tube 20 intérieur tout en entrant en contact avec la surface interne du tube extérieur; et un élément élastique disposé entre l'électrode et les thermistances de manière à presser élastiquement les tharmistances sur les surfaces de faces plates du tube intérieur en même temps qu'il est pressé élastique25 ment contre l'électrode par la force de réaction. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre de modes de réalisation préférés représentés, aux dessins annexés, et donnés uniquement à titre d'exemple Sur ces dessins: 30 La Fig 1 est une vue en coupe verticale d'une forme de réalisation du dispositif de chauffage selon l'invention dans l'état monté sur un moteur à combustion interne; La Fig 2 est une vue en coupe d'un élément de chauffage tubulaire du dispositif de chauffage selon 11 in35 venton; vention; La Fig 3 est une vue agrandie de l'élément de chauffage représenté sur la Fig, 2 La Fig 4 est une vue en perspective d'une partie essentielle de l'élément de chauffage tubulaire; La Fig 5 est une vue en perspective, avec arrachements partiels d'un organe élastique qui forme l'un des constituants de l'élément de chauffage tubulaire; La Fig 6 est une vue en perspective d'une plaque 10 électrode qui forme un autre constituant de l'élément de chauffage tubulaire; La Fig 7 est une vue en coupe verticale d'une deuxième forme de réalisation du dispositif de chauffage selon l'invention, dans l'état monté sur un moteur à combustion interne; La Fig 8 est une vue en perspective éclatée de l'élément de chauffage tubulaire incorporé dans la forme de réalisation représentée sur la Fig, 7; La Fig 9 est une vue en coupe verticale d'un exem20 ple de dispositif de chauffage classique; et La Fig 10 est une vue en coupe du dispositif de -chauffage classique représenté sur le Fig 9. Les Fig 9 et 10 montrent un exemple d'un dispositif de chauffage pour moteurs à combustion interne déjà con25 nu Ce dispositif de chauffage comprend une structure étanche à deux tubes, composée d'un tube extérieur 6 de forme générale cylindrique et d'un tube intérieur 7 de forme à peu près polygonale un certain nombre de thermistances P T C 8, 8 disposées dans l'espace compris entre le tube intérieur et 30 le tube extérieur et maintenues en contact avec les faces plates du tube intérieur, et un élément élastique 10 qui est tendu entre le tube extérieur 5 et les thermistances P T C. 8, 8 pour appliquer ces dernières en contact élastique avec les faces plates du tube intérieur, qui est pressé contre la 35 paroi du tube extérieur 6 par la force de réaction, et qui est connecté électriquement au tube extérieur 6 L'alimentation en énergie électrique du tube extérieur 6 s'effectue par des bornes 21 fixées à une collerette du tube extérieur 6, par exemple par un rivetage 20 Sur la Fig 9,-les références 4 et 14 désignent respectivement un élément isolant thermique et une garniture isolante électrique. Ainsi qu'on l'a déjà indiqué plus haut, on éprouve des difficultés pour l'assemblage de ces dispositifs de chauffage connus en particulier pour le montage de l'élément élastique 10, en raison du fait que, l'élément élastique 10 presse d'un côté plusieurs thermistances P T C en même temps que de l'autre côté, il agit sur la paroi courbe du tube extérieur 6, de sorte que, fréquemment, il ne parvient pas à établir une répartition uniforme de la force de compression élastique dans la direction circonférentielle En conséquence, le contact de surfaces entre chaque thermis15 1 tance P T C 8 et le tube intérieur 7 est fréquemment détérioré, ce qui nuit-à la transmission de la chaleur entre la thermistance P T C 8 et le tube intérieur 7, et se traduit par un faible rendement de chauffage. Ce problème peut être résolu par un traitement et 20 une finition de haute précision de l'élément élastique 10 mais une telle mesure impose diverses restrictions à la production de l'élément élastique 10 et à d'autres éléments, ce qui a pour effet, non seulement de nuire à la cadence de production mais également d'augmenter le prix de revient de 25 fabrication. Le dispositif de chauffage selon l'invention est exempt de ces problèmes, ainsi que ceci ressortira de la description donnée ci-après. Les Fig 1 à 6 représentent une première forme de 30 réalisation du dispositif de chauffage selon l'invention. La Fig 1 montre un carburateur 1 de moteur à combustion interne comportant une tubulure d'air la qui s'étend à peu près verticalement et est reliée à un collecteur d'admission 2 dans lequel est formé un passage d'entrée du mé3 lange ayant une aire de section plus grande que celle de la tubulure d'air la Un élément de chauffage tubulaire 3 est logé dans l'extrémité ouverte du passage d'admission du mélange du collecteur d'admission 2, à proximité du carburateur 1 Plus précisément, l'élément de chauffage tubulaire 3 comprend une collerette noyée dans un organe thermiquement isolant 4 qui, à son tour, est serré entre une bride du carburateur 1 et une bride du collecteur d'admission 2, en même temps que des joints plats 5, 5 placés sur ses faces supérieure et inférieure, ainsi qu'on le voit le plus clairement sur la Fig 1. L'élément de chauffage tubulaire 3 est composé d'un tube extérieur 6 muni d'une bride et d'un tube intérieur polygonal 7 métallique et muni d'une bride, ces tubes étant assemblés l'un à l'autre avec interposition d'une plaque 13 isolante de l'électricité entre les deux brides, de manière 15 à former une structure à tube double L'espace entre le tube extérieur et le tube intérieur de la structure à tube double renferme un certain nombre de thermistances P T C 8,8, une plaque électrode 9 et un organe élastique 10 La garniture électriquement isolante 14 qui a été mentionnée plus haut, est disposée à l'extrémité de sortie du mélange de la structure à tube double, entre les parois opposées du tube extérieur et du tube intérieur, de sorte que l'élément de chauffage tubulaire 3 possède une structure étanche. Chacune des thermistances P T C 8,8 a une forme tubulaire aplatie, dont les deux faces constituent des électrodes, dont l'une est en contact avec la surface externe plate correspondante du tube intérieur polygonal 7. Ainsi que cela ressort clairement des Fig 2, 3 et 6, la plaque d'électrode 9 possède une forme tubulaire polygonale conforme à celle du tube intérieur 7 et peut être mise en contact par ses arêtes avec la surface interne du tube extérieur 6 La plaque électrode 9 est munie, à sa partie terminale axiale, d'une borne 11 destinée à tre connectée à des fils conducteurs extérieurs de manière que les fils conducteurs puissent être amenés à l'extérieur de l'élément de chauffage tubulaire 3 lorsque cet élément est assemblé dans son état final comme représenté sur la Fig 4. L'organe élastique 10 peut posséder toute forme ou construction désirée, pourvu qu'il puisse être placé entre les thermistances P T C 8,8 et la plaque électrode 9, paral5 lèlement à celle-ci, de manière à écarter élastiquement la plaque électrode 9 et les thermistances P T C 8 radialement l'une de l'autre Une forme particulière de l'organe élastique 10 est représentée à titre d'exemple sur la Fig 5. Cet organe élastique 10 a une forme tubulaire polygonale qui 10 correspond à la forme du tube intérieur 7, avec des languettes de pression 10 a découpées dans chaque face plate de sa paroi et soulevées radialement vers l'intérieur Lorsque l'organe est assemblé, les languettes de pression sont élasquement en contact avec les thermistances P T C de manière 15 à les repousser radialement vers l'intérieur tandis que les surfaces extérieures des faces plates de la paroi prennent leur réaction sur les surfaces internes des faces plates de la plaque électrode 9 de manière à tendre à repousser cette dernière radialement vers l'extérieur. L'élément de chauffage tubulaire 3 peut être assemblé très aisément de la façon suivante Après avoir assemblé les tubes extérieur 6 et intérieur 7 l'un à l'autre, on place la plaque d'électrode 9 entre ces tubes, après quoi on insère l'organe élastique 10 Ensuite, on place les thermistances 25 P T C une à une dans les positions correctes entre le tube intérieur 7 et l'organe élastique 10. La plaque électrode 9 utilisée dans la forme de réalisation représentée ne doit pas toujours avoir une forme continue ou sans fin dans la direction circonférentielle. 30 En effet, la plaque électrode 9 peut être formée en pliant une feuille selon une forme polygonale de telle manière que les extrémités opposées de la feuille butent l'une contre l'autre dans la direction circonférentielle sans fixation. En variante, la plaque électrode 9 peut être composée de 35 deux ou plus de deux segments de feuille pliés qui sont assemblés les uns aux autres dans une position telle que leurs bords adjacents butent l'un contre l'autre La plaque électrode 9 qui présente une ou plusieurs discontinuités dans la direction circonférentielle facilite considérablement le montage de la plaque électrode dans la structure du tube intérieur. Il est également possible de réaliser la plaque électrode 9 de manière qu'elle tende à s'écarter radialement vers l'extérieur après son montage dans le tube extérieur 6. Avec une telle construction, il est possible de stabiliser la plaque électrode 9 après son montage dans le tube exté10 rieur 6 et de garantir ainsi l'obtention d'un bon contact électrique entre la plaque électrode 9 et le tube extérieur 6. Ainsi qu'on l'a expliqué plus haut, la borne 11 est formée d'une seule pièce avec la plaque d'électrode 9 15 dans une position qui correspond à la position de la collerette du tube extérieur 6 Cette construction améliore la fiabilité de la connexion électrique, comparativement au dispositif de chauffage connu dans lequel les bornes sont rivetées sur une saillie formée sur le tube extérieur 6. 20 Ainsi qu'on peut le voir sur les Fig 4 et 6, la borne 11 est constituée par un élément plat qui est replié partiellement pour former un orifice d'entrée d'air 12, de sorte qu'on peut assurer l'entrée d'une petite quantité d'air, qui est nécessaire pour prévenir la dégradation de la force diélectrique des thermistances P T C lors de l'utilisation sous enceinte étanche sans exiger la formation d'un passage d'air spécial. Ainsi qu'on l'a déjà décrit, la première forme de réalisation du dispositif de chauffage utilise une pla30 que électrode 9 ayant une forme tubulaire polygonale qui est conforme à celle du tube intérieur 7 etest placée dans l'espace compris entre les tubes extérieur et intérieur 6, 7, en contact avec la surface interne du tube extérieur 6. De cette façon, l'organe élastique 10 peut être placé entre les surfaces parallèles de la plaque électrode 9 et des thermistances P T C 8 pour exercer une force élastique stable et circonférentiellement uniforme, et tendre à écar- -ter radialement la plaque électrode 9 des thermistances P T C. De cette façon, les thermistances P TC 8 sont maintenues en contact stable et plat avec les surfaces externes des faces plates du tube intérieur 7, ainsi qu'avec les surfaces des faces plates de la plaque électrode 9. Par ailleurs, la plaque électrode 9, qui exerce par elle même une force élastique, coopère avec l'organe élastique 10 pour presser les thermistances P T C 8 en contact avec le tube intérieur 7, en absorbant ainsi convenablement 10 les éventuels écarts dimensionnels et de montage La nature élastique de la plaque électrode 9 a également pour effet d'éliminer le risque de rupture des thermistances P T C qui pourrait se présenter autrement, sous l'effet d'une force excessive produite par l'organe élastique, ainsi que la pro15 duction d'un contact médiocre qui pourrait résulter de l'insuffisance de la force produite par l'organe élastique De cette façon, certaines limitations à la fabrication du dispositif de chauffage sont réduites, ce qui permet une production aisée et peu coûteuse du dispositif de chauffage. 20 Il convient également de remarquer que l'utilisation de la plaque électrode qui peut être directement munie d'une connexion extérieure, peut efficacement améliorer la fiabilité de la connexion électrique. Les Fig 7 et 8 montrent une deuxième forme de réa25 lisation du dispositif de chauffage selon l'invention On se reportera tout d'abord à la Fig 7 sur laquelle est représenté un carburateur 1 de moteur à combustion interne comportant une tubulure d'entrée d'air la qui s'étend à peu près verticalement et est reliée à un collecteur d'admission 30 2 dans lequel est formé un passage d'entrée de mélange ayant une aire de section légèrement plus grande que celle de la tubulure d'air la Un élément de chauffage tubulaire 103 est logé dans l'extrémité ouverte du passage d'entrée de mélange du collecteur d'admission 2 qui est adjacente au car35 burateur 1 Plus précisément, l'élément de chauffage tubulaire 103 comporte une collerette noyée dans un élément isolant thermique 4 qui est à son tour serré entre une bride du carburateur 1 et une bride du collecteur d'admission 2, des joints 5, 5 étant placés sur ses faces respectivement supérieure et inférieure. L'unité de chauffage tubulaire 103 est composé d'un tube extérieur 106 muni d'une collerette et d'un tube intérieur métallique polygonal 107 muni d'une collerette, qui sont assemblés l'un à l'autre avec interposition entre les deux collerettes d'une plaque 13, isolante de l'électricité 10 de manière à former une structure à double tube L'espace entre les tubes extérieur et intérieur de la structure à double tube contient un certain nombre de thermistances P.T C 108, 108, une plaque électrode 109 et un élément élastique 110 La garniture isolante de l'électricicité 14 15 mentionnée plus haut est disposée à l'extrémité de sortie du mélange de la structure à double tube, entre les parois opposées du tube extérieur et du tube intérieur, cequi donne à l'élément de chauffage tubulaire 103 une structure étanche. Chacune des thermistances P T C 108, 108 a une 20 forme tubulaire aplatie dont les deux faces constituent des électrodes, l'une de ces électrodes étant en contact avec la surface externe de la face plate corres Dondantedu tube intérieur polygonal 107. Ainsi que le ressort clairement de la Fig 8, la 25 plaque électrode 109 a une forme tubulaire polygonale qui est conforme à celle du tube intérieur 107 Dans cette forme de réalisation, la plaque électrode 109 est fendue verticalement en deux segments dont les bords opposés sont juxtaposés l'un contre l'autre, de sorte que les arêtes de la plaque sont en contact avec la surface interne du tube extétérieur 106. La plaque électrode 109 est en contact avec le tube extérieur 106 de manière à connecter électriquement les bornes des thermistances P T C 108, 108 à ce tube extérieur 106, de sorte que les thermistances P T C 108, 108 peuvent être alimentées en énergie electrique par l'intermédiaire de bornes 106 a et 107 a qui sont d'une seule pièce respecti- -vement avec le tube extérieur 106 et avec le tube intérieur 107. L'organe élastique 110 peut posseder toute forme et construction désirées, pourvu qu'il puisse,être placé entre les thermistances P T C 108, 108 et la plaque électrode 109 parallèlement à ces éléments et à cette plaque, de manière à tendre élastiquement à écarter radialement la plaque électrode 109 des thermistances P T C 108, 108 Dans cette forme de réalisation, l'organe élastique 110 est fendu 10 verticalement en deux segments qui, lorsqu'ils sont rapprochés, donnent une forme tubulaire polygonale qui correspond à la forme du tube intérieur 107, des languettes de pression a étant découpées dans chaque segment plat de la paroi de cet organe et étant repoussées radialement vers l'inté15 rieur par rapport aux deux segments Une fois assemblé, les languettes de pression sont en contact élastique avec les thermistances P T,C et repoussent élastiquement ces thermistances radialement vers l'intérieur tandis que les surfaces externes des faces plates de la paroi sont appuyées en ré20 action contre les surfaces internes plates de la plaque électrode 109 de manière à repousser cette plaque radialement vers l'extérieur, L'élément de chauffage tubulaire 103 peut être assemblé très facilement de la façon suivante Apres avoir 25 assemblé les tubes intérieur et extérieur 106 et 107 l'un à l'autre, on place la plaque électrode 109 entre ces tubes, après quoi on insère l'organe élastique 110 Ensuite, on place les thermistances P T C 108 une à une dans leur position correcte entre le tube intérieur 107 et l'élément 30 élastique 110. Il est clair que l'organe élastique 110 et la plaque électrode 109 peuvent facilement être mises en place dans le tube extérieur 106 et correctement positionnées dans celui-ci, grâce à leur construction fendue. 35 tl En outre, étant donné que la plaque électrode 109 et l'organe élastique 110 sont réalisés de manière à tendre à revenir élastiquement radialement vers l'extérieur après avoir été montés dans le tube extérieur 106, il est possible de stabiliser la plaque électrode 109 après son montage dans le tube extérieur 106, ce qui assure un bon contact électrique entre la plaque 109, l'organe élastique 110 et le tube extérieur 106. Il convient également de remarquer que, dans cette 10 forme de réalisation on obtient une répartition circonférentiellement uniforme de la force élastique grâce à l'adoption de la construction fendue de l'organe élastique 110. Ainsi qu'on l'a déjà décrit, la deuxième forme de réalisation du dispositif de chauffage utilise une plaque 15 électrode 109 ayant une forme tubulaire polygonale qui est conforme à celle du tube intérieur 107 et qui est placée dans l'espace compris entre les tubes extérieur et intérieur 106, 107, en contact avec la surface interne du tube extérieur 106 De cette façon, l'organe élastique 110 peut être 20 placé entre les surfaces parallèles de la plaque électrode 109 et des thermistances P T C 108 de manière à exercer une force élastique stable et circonférentiellement uniforme pour tendre à écarter radialement la plaque électrode 109 des thermistances P T C Ainsi, les thermistances P T C. sont maintenues en contact plat et stable avec les surfaces internes des faces plates du tube intérieur 107, ainsi qu'avec les surfaces des faces plates de la plaque électrode 109, ce qui garantit une connexion électrique stable et fiable. La deuxième forme de réalisation apporte un avan30 tage supplémentaire consistant en ce que l'organe élastique et /ou la plaque électrode 109 qui ont une structure de type fendu, composée de deux segments, peuvent être facilement fabriqués au moyen d'une presse ordinaire, et permettent d'utiliser un outil simple, ce qui permet de réduire le prix 35 de revient de fabrication et également de fabriquer ces éléments en grande série avec une précision dimensionnelle acceptable. REVENDICATIONS 1 Dispositif de chauffage adapté pour être monté dans le passage d'entrée du mélange d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend: une structure étanche à double tube comprenant un tube extérieur ( 6, 106) de forme générale cylindrique et un tube intérieur ( 7, 107) de forme sensiblement polygonale; un certain nombre de thermistances ( 8, 108) ayant un coefficient de température positif, placées dans l'espace compris entre le tube intérieur et le tube extérieur et maintenue en contact 10 avec des surfaces de faces plates correspondantes du tube intérieur ( 7, 107); une électrode ( 9, 109) ayant une forme tubulaire polygonale à peu près conforme à celle du tube intérieur et entourant ce tube intérieur tout en entrant en contact avec la surface interne du tube extérieur ( 6, 106); 15 et un organe élastique ( 10, 110) disposé entre l'électrode et les thermistances-( 8,108), de manière à presser élastiquement ces dernières contre les surfaces de faces plates du tube intérieur ( 7, 107) en même temps qu'il est pressé élastiquement contre l'électrode par la force de réaction. 20 2 Dispositif de chauffage électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode est constituée par une matière en feuille pliée en une forme tubulaire polygonale, dont les bords opposés sont en butée l'un contre l'autre, de manière à présenter une tendance à 25 se dilater radialement vers l'extérieur pour établir un contact élastique avec le tube extérieur ( 6, 106). 3 Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode ( 9, 109) est formé par plusieurs segments obtenus par pliage à partir de feuilles plates et assemblés dans une position telle que leurs bords opposés butent les uns contre les autres de manière à présenter une tendance à se dilater radialement vers l'extirieur pour établir un contact élastique avec le tube extérieur. 4 Dispositif de chauffage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'électrode ( 9) est munie d'une borne ( 11, 12) servant à la connecter à des fils con5 ducteurs, et comportant un orifice d'entrée d'air ( 12) à travers lequel l'espace compris entre le tube intérieur ( 7) et le tube extérieur ( 6) est en communication avec l'air ambiant. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, 10 caractérisé en ce que ledit organe élastique ( 10, 110) a une forme cylindrique polygonale et entre en contact avec la surface interne de l'électrode ( 9, 109). 6 Dispositif de chauffage selon la revendication , caractérisé en ce qu'au moins l'un des deux éléments constitués par l'organe élastique ( 10, 110) et l'électrode ( 9, 109) est fendu verticalement en deux segments.