Brevet FR3042823A1 — publié le 20170428

Dispositif de préchauffage pour le préchauffage de carburant La présente invention concerne un dispositif de préchauffage pour le préchauf- fage de carburant d'un moteur à combustion interne, comprenant un espace de préchauffage qui peut être parcouru ou qui est parcouru par du carburant, un radiateur qui est disposé dans l'espace de préchauffage et qui est exposé au carburant, et au moins un élément chauffant inséré dans le radiateur. En outre, l'invention concerne une installation d'injection de carburant munie d'un tel dis- positif de préchauffage. De tels dispositifs de préchauffage sont utilisés pour préchauffer du carburant dans un véhicule automobile. Ceci est notamment nécessaire pendant les mois d'hiver car sinon le carburant serait trop visqueux. De nos jours de l'éthanol est ajouté aux carburants afin d'introduire une proportion de matières premières régénératives dans les carburants. L'éthanol attaque toutefois les éléments chauffants à CTP (à coefficient de température positif) habituellement utilisés et peut les détruire. Par conséquent, l'élément chauffant doit être étanchéifié vis-à-vis du carburant à l'intérieur du dispositif de préchauffage. À cet effet, l'élément chauffant peut être noyé dans des masses de scellement ou des ad- hésifs résistant à l'éthanol. Toutefois, il se forme de très petites fissures dans de telles masses de scellement ou entre la masse de scellement et le radiateur, à travers lesquelles l'éthanol peut parvenir jusqu'à l'élément chauffant. La présente invention a pour objet de fournir une forme de réalisation améli- orée ou au moins différente d'un dispositif de préchauffage ou d'une installation d'injection de carburant qui se caractérise notamment par une étanchéité fiable de l'élément chauffant vis-à-vis du carburant. 3042823 2 L'invention repose sur l'idée générale de disposer l'élément chauffant dans une cavité qui est étanchéifiée vis-à-vis du carburant par une bague d'étanchéité. Il est judicieux de former le radiateur par au moins deux corps échangeurs de chaleur, de disposer entre une paire de corps échangeurs de chaleur un 5 élément d'étanchéité de forme annulaire qui est pressé par les corps échangeurs de chaleur et qui entoure une cavité étanchéifiée vis-à-vis du carburant, et de disposer l'élément chauffant dans la cavité étanchéifiée. L'élément d'étanchéité de forme annulaire peut produire au niveau des corps échangeurs de chaleur un très bon effet d'étanchéité de sorte que l'élément chauffant soit 10 suffisamment protégé contre le carburant par l'élément d'étanchéité. En outre, on peut utiliser des éléments d'étanchéité économiques de sorte que le dispositif de préchauffage peut être fabriqué de manière économique. Selon une possibilité avantageuse, l'élément d'étanchéité est un joint torique. 15 De tels joints toriques sont utilisés de manière polyvalente et fréquente en tant qu'élément d'étanchéité. De tels éléments d'étanchéité ont fait leur preuve et sont économiques. Par exemple, l'élément d'étanchéité peut présenter du caoutchouc naturel, du caoutchouc artificiel, du caoutchouc dit fluoré ou des matériaux similaires flexibles résistant aux carburants. 20 Une possibilité avantageuse supplémentaire prévoit de disposer l'élément d'étanchéité dans un logement entre les corps échangeurs de chaleur. Grâce au logement, la position de l'élément d'étanchéité est stabilisée de sorte que l'élément d'étanchéité peut entourer la cavité étanchéifiée. 25 Selon une possibilité particulièrement avantageuse, les corps échangeurs de chaleur présentent une plaque de base avec dans chaque cas un côté échan- 3042823 3 geur et un côté de chauffage opposé. De ce fait, le côté échangeur peut être adapté afin de pouvoir particulièrement bien distribuer la chaleur au carburant. Le côté de chauffage peut être adapté de manière à ce que la chaleur puisse être bien introduite par les éléments chauffants sur les corps échangeurs de 5 chaleur. Selon une solution avantageuse, les corps échangeurs de chaleur présente au niveau du côté échangeur de la plaque de base des lamelles ou des broches. Les lamelles ou les broches augmentent la surface du corps échangeur de 10 chaleur de sorte que le contact thermique du corps échangeur de chaleur avec le carburant soit accru et que le transfert thermique soit par conséquent amélioré. Une autre solution avantageuse prévoit de réaliser au niveau du côté de chauf- 15 fage de la plaque de base un bourrelet de support de joint d'étanchéité périphérique de forme annulaire et/ou une rainure de support de joint d'étanchéité périphérique de forme annulaire qui est réalisée de manière à bloquer vers l'intérieur un glissement de l'élément d'étanchéité. De cette manière, la position de l'élément d'étanchéité peut être encore mieux stabilisée. Le 20 risque d'un glissement de l'élément d'étanchéité et par conséquent d'une fuite éventuelle est par conséquent réduit. Dans la description et dans les revendications annexées, le terme "de forme annulaire" signifie que l'élément correspondant est fermé en soi. Il peut par 25 exemple être ovale ou circulaire. D'autres formes fermées en soi mais s'écartant de la forme ovale ou circulaire sont également possibles. Une possibilité particulièrement avantageuse prévoit de disposer l'élément chauffant à l'intérieur d'une région entourée par le bourrelet de support de joint d'étanchéité et de disposer le joint d'étanchéité à l'extérieur de la région en- tourée par le bourrelet de support de joint d'étanchéité. De ce fait, le joint 3042823 4 d'étanchéité est supporté vers l'intérieur contre un glissement par le bourrelet de support de joint d'étanchéité. Par conséquent, on évite ainsi un glissement de l'élément d'étanchéité vers l'intérieur. 5 Une autre solution particulièrement avantageuse prévoit de disposer l'élément chauffant à l'intérieur d'une région entourée par la rainure de support de joint d'étanchéité et de faire s'étendre l'élément d'étanchéité à l'intérieur de la rainure de support de joint d'étanchéité. Du fait que l'élément d'étanchéité s'étend dans la rainure de support de joint d'étanchéité, la position de l'élément 10 d'étanchéité est stabilisée par la rainure de support de joint d'étanchéité. Un glissement de l'élément d'étanchéité hors de la rainure est improbable. Selon une variante avantageuse, l'élément chauffant est collé avec au moins l'un des corps échangeurs de chaleur. Grâce au collage de l'élément chauffant 15 avec au moins l'un des corps échangeurs de chaleur, la position de l'élément chauffant est stabilisée. En outre, par le choix d'un adhésif approprié, le transfert thermique entre l'élément chauffant et le corps échangeur de chaleur peut de ce fait être également amélioré. 20 Selon une variante avantageuse supplémentaire, le dispositif de préchauffage présente au moins deux éléments de ressort avec lesquels les corps échangeurs de chaleur sont serrés l'un contre l'autre. De ce fait, l'élément d'étanchéité est pressé entre les deux corps échangeurs de chaleur. Ainsi, on peut obtenir un excellent effet d'étanchéité afin d'étanchéifier la cavité 25 étanchéifiée par rapport au carburant. Selon une possibilité particulièrement avantageuse, les éléments de ressort présentent à chaque fois un premier bras de ressort et un deuxième bras de ressort qui sont opposés l'un à l'autre dans une direction de ressort et en ce 30 que les éléments de ressort viennent en prise avec les bras de ressort à chaque fois autour d'une paire de corps échangeurs de chaleur dans une régi- 3042823 5 on de bord de telle sorte que les bras de ressort serrent l'un contre l'autre les échangeurs de chaleur. De tels éléments de ressort peuvent être placés de manière compacte contre les corps échangeurs de chaleur de sorte que les éléments de ressort ne nécessitent que peu d'espace d'installation. 5 Selon une possibilité avantageuse, chaque paire de corps échangeurs de chaleur présente au moins deux éléments de ressort qui viennent en prise avec les corps échangeurs de chaleur au niveau d'extrémités opposées des corps échangeurs de chaleur. De ce fait, on peut obtenir un pressage uniforme de 10 l'élément d'étanchéité entre les deux corps échangeurs de chaleur. Selon une possibilité avantageuse supplémentaire, les corps échangeurs de chaleur sont disposés de telle sorte que les côtés de chauffage des corps échangeurs de chaleur soient tournés l'un vers l'autre. De ce fait, un élément 15 chauffant disposé entre deux corps échangeurs de chaleur peut chauffer les deux corps échangeurs de chaleur de sorte que la chaleur d'un élément chauffant puisse être distribuée au carburant par le biais des deux corps échangeurs de chaleur. 20 Selon une solution avantageuse, les deux corps échangeurs de chaleur d'une paire de corps échangeurs de chaleur sont supportés l'un contre l'autre exclusivement indirectement. Cela signifie que les corps échangeurs de chaleur ne sont pas directement placés l'un contre l'autre. Par exemple, les corps échangeurs de chaleur sont supportés l'un contre l'autre par l'élément d'étanchéité. 25 En variante ou en plus, les corps échangeurs de chaleur peuvent aussi être supportés l'un contre l'autre en plus par l'élément chauffant. Selon une autre solution avantageuse, les éléments de ressort sont réalisés sous forme de pinces par le biais desquelles les corps échangeurs de chaleur 30 sont retenus l'un contre l'autre. De ce fait, deux corps échangeurs de chaleur forment à chaque fois une unité stable. 3042823 6 En outre, l'objet susmentionné est réalisé par une installation d'injection de carburant avec un dispositif de préchauffage selon la description précédente, l'installation d'injection de carburant présentant une conduite de carburant et le 5 dispositif de préchauffage étant disposé dans la conduite de carburant de telle sorte que le dispositif de préchauffage puisse chauffer du carburant qui s'écoule à travers la conduite de carburant. Ainsi, les avantages du dispositif de préchauffage s'étendent à l'installation d'injection de carburant et l'on se référera à sa description précédente à cet égard. 10 D'autres caractéristiques et avantages importants de l'invention résultent des dessins et de la description associée des figures à l'aide des dessins. Il s'entend que les caractéristiques susmentionnées et qui seront expliquées 15 davantage ci-dessous peuvent être utilisées non seulement dans la combinaison respectivement indiquée mais également dans d'autres combinaisons ou individuellement sans sortir du cadre de la présente invention. Des exemples de réalisation préférés de l'invention sont illustrés dans les des- 20 sins et seront expliqués plus en détail dans la description suivante, des nu- méros de référence identiques se rapportant à des composants identiques ou similaires ou de fonctions identiques. Dans les dessins schématiques, 25 la figure 1 illustre une représentation en coupe en perspective à travers un dispositif de préchauffage selon l'invention, la figure 2 illustre une représentation en perspective d'un radiateur, et 3042 823 7 la figure 3 illustre une représentation en coupe à travers le radiateur de la figure 2. Une forme de réalisation du dispositif de préchauffage 10 illustrée dans les fi- 5 gures 1 à 3 présente un boîtier 12 qui entoure un espace de préchauffage 14. L'espace de préchauffage 14 peut être parcouru ou est parcouru par du carburant. Pour cela, le boîtier 12 présente une entrée 16 et une sortie 18. Dans l'espace de préchauffage 14 est disposé un radiateur 20 de telle sorte que le radiateur 20 soit exposé au carburant et que par contact, la chaleur pro- 10 venant du radiateur 20 puisse être transmise au carburant. Le radiateur 20 présente de préférence deux corps échangeurs de chaleur 22 entre lesquels est disposé au moins un élément chauffant 24. En outre, un élément d'étanchéité 26 est disposé entre les corps échangeurs de chaleur 22, lequel entoure et étanchéifie une cavité 28. Les corps échangeurs de chaleur 22 sont 15 maintenus ensemble par des éléments de ressort 30. Dans la forme de réalisation illustrée dans les figures 1 à 3 du dispositif de préchauffage 10, seulement un radiateur 20 est illustré. Il s'entend que dans un espace de préchauffage 14, on peut aussi disposer plusieurs radiateurs 20 de 20 ce type. L'élément chauffant 24 est un élément chauffant électrique. Cela signifie que l'on utilise une résistance électrique au niveau de laquelle de l'énergie électrique est transformée en chaleur. On utilise une thermistance CTP (à coef- 25 ficient de température positif). De telles thermistances peuvent être attaquées par l'éthanol provenant du carburant et ne doivent donc pas venir en contact avec le carburant. Les corps échangeurs de chaleur 22 présentent dans chaque cas une plaque 30 de base 32. Les plaques de base 32 présentent un côté de chauffage plat 34 et un côté échangeur 36. 3042823 8 Les corps échangeurs de chaleur 22 sont disposés à chaque fois avec les côtés de chauffage 34 l'un vers l'autre de telle sorte que l'élément chauffant 24 s'applique contre les côtés de chauffage 34. Un logement 35 pour l'élément 5 d'étanchéité 26 est réalisé à chaque fois sur les côtés de chauffage 34. Le logement 35 peut par exemple être formé par un bourrelet de support de joint d'étanchéité périphérique 38. Le logement 35 est alors formé par le bourrelet de support de joint d'étanchéité 38 et la surface du côté de chauffage 34 à l'extérieur du bourrelet de support de joint d'étanchéité 38. Ainsi, l'élément 10 d'étanchéité 26 est supporté vers l'intérieur par le bourrelet de support de joint d'étanchéité 38. En variante ou en plus du bourrelet de support de joint d'étanchéité 38, une rainure de support de joint d'étanchéité peut également être réalisée, dans 15 laquelle est disposé l'élément d'étanchéité 26. Du fait que les corps échangeurs de chaleur 22 sont disposés l'un vers l'autre avec leurs côtés de chauffage respectifs 34, l'élément d'étanchéité 26 qui est formé entre les deux corps échangeurs de chaleur 22 est situé dans les deux 20 logements 35 des deux corps échangeurs de chaleur 22. De cette manière, l'orientation des deux corps échangeurs de chaleur 22 est déterminée indirectement par le biais des logements 35 pour l'élément d'étanchéité et l'élément d'étanchéité 26. 25 À l'opposé des côtés de chauffage respectifs 34, les corps échangeurs de chaleur 22 présentent à chaque fois le côté échangeur 36. Le côté échangeur 36 est réalisé de telle sorte que la surface du côté échangeur 36 soit agrandie et que par conséquent le contact thermique avec le carburant soit accru. Ceci 30 peut par exemple être réalisé comme illustré dans la figure 1 par des lamelles 40. En variante ou en plus, des broches 42 telles qu'illustrées par exemple 3042823 9 dans les figures 2 et 3, peuvent également être réalisées sur le côté échangeur 36. Entre les deux corps échangeurs de chaleur 22 est formée, par le biais de 5 l'élément d'étanchéité 26, une cavité étanchéifiée 28 dans laquelle est disposé l'élément chauffant 24. De préférence, l'élément chauffant 24 est en contact avec les deux côtés de chauffage 34 des corps échangeurs de chaleur 22. L'élément d'étanchéité 26 est de préférence réalisé sous forme de joint torique. 10 De préférence, l'élément d'étanchéité 26 se compose de caoutchouc ou de caoutchouc fluoré. En particulier, le matériau de l'élément d'étanchéité 26 est résistant vis-à-vis des constituants du carburant utilisé. Afin d'améliorer le transfert thermique entre l'élément chauffant 24 et les corps 15 échangeurs de chaleur 22, l'élément chauffant 24 peut être collé à au moins l'un des deux corps échangeurs de chaleur. En variante ou en plus, on peut également utiliser des pâtes thermoconductrices. Du fait du contact thermique entre l'élément chauffant 24 et les côtés de chauf- 20 fage 34, le transfert thermique s'effectue depuis l'élément chauffant 24 par le biais des corps échangeurs de chaleur 22 au carburant à chauffer qui se trouve dans l'espace de préchauffage 14. Le contact électrique de l'élément chauffant 24 peut par exemple être assuré 25 par le biais des corps échangeurs de chaleur respectifs 22 qui sont fabriqués de préférence en métal ou en alliage métallique. Ainsi, aucun contact supplémentaire ne doit être guidé et étanchéifié dans la cavité 28. Les corps échangeurs de chaleur 22 s'appuient l'un contre l'autre au moins par 30 le biais de l'élément d'étanchéité 26. En outre, les corps échangeurs de cha- leur 22 peuvent également être supportés l'un contre l'autre par le biais de 3042823 10 l'élément chauffant 24. Un support direct des corps échangeurs de chaleur 22 l'un contre l'autre n'est de préférence pas prévu. Les éléments de ressort 30 retiennent ensemble les corps échangeurs de cha- 5 leur 22. De préférence, chaque radiateur 20, c'est-à-dire à chaque fois deux corps échangeurs de chaleur 22 et deux éléments de ressort 30 sont prévus. Les éléments de ressort 30 exercent une pression de l'élément d'étanchéité 26 entre les corps échangeurs de chaleur 22. De ce fait, un excellent effet d'étanchéité de l'élément d'étanchéité 26 par rapport aux corps échangeurs de 10 chaleur 22 peut être obtenu. Les éléments de ressort 30 sont de préférence réalisés sous forme de pinces et viennent en prise autour des corps échangeurs de chaleur 22 à chaque fois dans la région des bords. De préférence, à chaque fois deux pinces disposées 15 en regard l'une de l'autre sont prévues pour les radiateurs 20 de telle sorte qu'un pressage uniforme de l'élément d'étanchéité 26 entre les corps échangeurs de chaleur 22 soit possible. Les éléments de ressort présentent chacun un premier bras de ressort 44 et un 20 deuxième bras de ressort 46 qui sont opposés l'un à l'autre dans la direction du ressort. Entre le premier bras de ressort 44 et le deuxième bras de ressort 46 sont enserrées les régions de bord des deux corps échangeurs de chaleur 22. De ce fait, les bras de ressort 44, 46 exercent une force sur les corps échangeurs de chaleur 22 qui comprime les corps échangeurs de chaleur et par 25 conséquent presse l'élément d'étanchéité 26 entre les corps échangeurs de chaleur 22. En variante ou en complément, des éléments de coffrage 48 peuvent être prévus, lesquels s'appliquent dans une région de bord des corps échangeurs 30 de chaleur 22 contre le côté échangeur 36 des corps échangeurs de chaleur 22. Dans un tel cas, les bras de ressort 44 et 46 des éléments de ressort 30 vi- 3042823 11 enflent en prise avec les éléments de coffrage 48 et pressent l'un contre l'autre les corps échangeurs de chaleur 22 par le biais des éléments de coffrage 48. De préférence, les éléments de coffrage 48 sont fabriqués en un matériau électriquement isolant. Ainsi, les deux corps échangeurs de chaleur 22 peuvent 5 être isolés l'un par rapport à l'autre. REVENDICATIONS1. Dispositif de préchauffage pour le préchauffage de carburant d'un moteur à combustion interne, comprenant un espace de préchauffage (14) qui peut être parcouru ou qui est parcouru par du carburant, un radiateur (20) qui est disposé dans l'espace de préchauffage (14) et qui est exposé au carburant, et au moins un élément chauffant (24) inséré dans le radiateur (20), caractérisé en ce que - le radiateur (20) est formé par au moins deux corps échangeurs de chaleur (22), - un élément d'étanchéité de forme annulaire (26) est disposé entre une paire de corps échangeurs de chaleur (22), lequel est pressé par les corps échan- geurs de chaleur (22) et entoure une cavité (28) étanchéifiée vis-à-vis du car- burant, et - l'élément chauffant (24) est disposé dans la cavité étanchéifiée (28). 2. Dispositif de préchauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité (26) est un joint torique. 3. Dispositif de préchauffage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité (26) est disposé dans un logement (35) entre les corps échangeurs de chaleur (22). 4. Dispositif de préchauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que 3042 823 13 les corps échangeurs de chaleur (22) présentent une plaque de base (32) ayant à chaque fois un côté échangeur (36) et un côté de chauffage opposé (34). 5. Dispositif de préchauffage selon la revendication 4, 5 caractérisé en ce que les corps échangeurs de chaleur (22) présentent, au niveau du côté échangeur (36) de la plaque de base (32), des lamelles (40) ou des broches (42). 6. Dispositif de préchauffage selon la revendication 4 ou 5, 10 caractérisé en ce qu'un bourrelet de support de joint d'étanchéité (38) périphérique de forme annulaire et/ou une rainure de support de joint d'étanchéité périphérique de forme annulaire est/sont réalisé(e) (s) au niveau du côté de chauffage (34) de la plaque de base (32), lequel ou laquelle est réalisé(e) de telle sorte qu'un glis- 15 sement de l'élément d'étanchéité (26) vers l'intérieur soit bloqué. 7. Dispositif de préchauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément de chauffage (24) est collé à au moins l'un des corps échangeurs de 20 chaleur (22). 8. Dispositif de préchauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément chauffant (24) est mis en contact électriquement par le biais des 25 corps échangeurs de chaleur respectifs (22). 9. Dispositif de préchauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif de préchauffage (10) présente au moins deux éléments de ressort (30) avec lesquels les corps échangeurs de chaleur (22) sont serrés l'un contre l'autre. 3042823 14 10. Dispositif de préchauffage selon la revendication 9, caractérisé en ce que - les éléments de ressort (30) présentent à chaque fois un premier bras de 5 res-sort (44) et un deuxième bras de ressort (46) qui sont opposés l'un à l'autre dans une direction de ressort, et - en ce que les éléments de ressort (30) viennent en prise avec les bras de res-sort (44, 46) à chaque fois autour d'une paire de corps échangeurs de chaleur (22) dans une région de bord de telle sorte que les bras de ressort (44, 46) 10 serrent l'un contre l'autre les corps échangeurs de chaleur (22). 11. Dispositif de préchauffage selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que au moins deux éléments de ressort (30) sont prévus pour chaque paire de 15 corps échangeurs de chaleur (22), lesquels viennent en prise au niveau d'extrémités opposées des corps échangeurs de chaleur (22) avec les corps échangeurs de chaleur (22). 12. Installation d'injection de carburant comprenant un dispositif de préchauffa- 20 ge selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans laquelle l'installati- on d'injection de carburant présente une conduite de carburant et dans laquelle le dispositif de préchauffage (10) est disposé dans la conduite de carburant de telle sorte que le dispositif de préchauffage (10) puisse chauffer du carburant qui s'écoule à travers la conduite de carburant. 25