FR2915185A1 - Module pour reservoir a uree. - Google Patents

Abstract

La présente invention se rapporte à un module (1) pour réservoir (37) à urée (40) d'un véhicule automobile, comprenant un compartiment (2) étanche, des moyens de connexion électrique (8, 9) fixés dans le compartiment, des moyens de chauffage électrique (28) logés dans le compartiment et étant conçus de manière à pouvoir chauffer une paroi (21) solidaire du compartiment et disposée au contact d'une quantité d'urée stockée dans le réservoir, une première canalisation (11) solidaire du compartiment présentant une première extrémité débouchant à proximité de la paroi pouvant être chauffée et une seconde extrémité apte à être connectée à des moyens d'aspiration, et une seconde canalisation (19) solidaire du compartiment permettant le retour de l'urée dans le réservoir.

Description

La présente invention se rapporte notamment à un module pour réservoir à

urée d'un véhicule automobile. Les normes visant à limiter les émissions de polluants générés par les véhicules automobiles sont de plus en plus contraignantes, et obligent sans cesse les constructeurs automobiles à faire évoluer leurs technologies pour s'y conformer. Selon que le carburant utilisé à bord du véhicule est de l'essence ou du gasoil, les polluants visés sont respectivement, d'une part, les hydrocarbures imbrûlés et le monoxyde de carbone, et d'autre part, les particules et les oxydes d'azote. Dans le cas du gasoil, il est connu d'équiper le véhicule d'un pot catalytique de réduction des oxydes d'azote par additivation à l'urée. Avec la réglementation dite Euro 4 , certains constructeurs de poids lourds ont développé ce système d'additivation qui permet de traiter les oxydes d'azote émis par le moteur. Une autre stratégie utilisée consiste en un taux d'EGR (taux de recirculation des gaz d'échappement) important associé à des contrôles de l'injection et de la combustion plus complexes. Avec la réglementation Euro 5 , cette dernière stratégie est plus difficile à mettre en oeuvre alors que le post-traitement reste néanmoins une solution performante, compte tenu des exigences de coût de revient, de fiabilité et de sûreté de fonctionnement. Pour cela, le véhicule est généralement équipé d'un réservoir à urée, duquel il peut être prélevé une quantité d'urée souhaitée qui est envoyée en amont du pot catalytique de réduction des oxydes d'azote où elle est pulvérisée dans les gaz à raison d'environ 4% du gasoil injecté dans le moteur. Plus précisément, l'urée stockée dans son réservoir est dissoute à raison de 30% dans de l'eau, et l'additif ainsi constitué est connu sous l'appellation Ad Blue . Cet additif possède un point de congélation situé aux :30 environs de -11 C. Par conséquent, un problème majeur rencontré par la stratégie de réduction des oxydes d'azote par additivation à l'urée réside dans le fait que, lorsque la température extérieure est basse, l'additif Ad blue peut être congelé lors de la mise en route du moteur, ce qui en interdit tout prélèvement :35 tant qu'il n'a pas retrouvé son état liquide. Cette étape durant laquelle les émissions d'oxydes d'azote ne sont pas traitées peut durer de 15 à 20 minutes, et correspond à la période de temps nécessaire pour qu'une partie du liquide prélevée dans le circuit de refroidissement du moteur du véhicule et circulant dans un serpentin plongé dans le réservoir d'urée ne provoque le réchauffement de l'additif.

La présente invention vise à remédier à ce problème, et consiste pour cela en un module pour réservoir à urée d'un véhicule automobile, ledit module comprenant au moins un compartiment étanche comportant des moyens de fixation destinés à coopérer avec des moyens de fixation complémentaires présentés par le réservoir, des moyens de connexion électrique fixés de manière étanche dans le compartiment, des moyens de chauffage électrique logés dans le compartiment et reliés auxdits moyens de connexion électrique par l'intermédiaire de premiers éléments électriquement conducteurs, ces moyens de chauffage électrique étant conçus de manière à pouvoir chauffer au moins une paroi solidaire du compartiment disposée au contact d'une quantité d'urée stockée dans le réservoir, une première canalisation solidaire du compartiment présentant, d'une part, une première extrémité débouchant à proximité de la paroi pouvant être chauffée, et d'autre part, une seconde extrémité apte à être connectée à des moyens d'aspiration, et une seconde canalisation solidaire du compartiment permettant le retour de l'urée dans le réservoir. Ainsi, les moyens de chauffage électriques équipant ce module peuvent être actionnés dès la mise en route du moteur du véhicule. Ceci permet le cas échéant de décongeler l'urée dans le réservoir immédiatement, de sorte que la stratégie de réduction des oxydes d'azote par additivation à :25 l'urée peut être activée dès les tous premiers instants. Par ailleurs, la volonté de regrouper les principales fonctionnalités nécessaires à la mise en oeuvre de la stratégie d'additivation à l'urée au sein d'un module est particulièrement avantageuse puisqu'elle simplifie en définitive les étapes d'assemblage, d'incorporation et de fixation de celles-ci dans le 30 réservoir à urée. En effet, il est alors possible de réaliser ce module en grande série par assemblage au préalable des différentes pièces constitutives, puis d'incorporer chaque module ainsi réalisé dans son réservoir correspondant, et enfin de le fixer aisément à l'endroit souhaité par coopération des moyens de 35 fixation présentés par le module avec ceux du réservoir associé.

De plus, il est possible de concevoir plusieurs gammes de modules dans lesquelles seules les dimensions du compartiment varient de manière à s'adapter aux différents types de réservoirs existants, les éléments constitutifs demeurant par ailleurs inchangés.

Préférentiellement, le module comprend un circuit de chauffage solidaire du compartiment et conçu de manière à être parcouru par un liquide de refroidissement prélevé du circuit de refroidissement du moteur du véhicule. Ainsi, les constructeurs auront le choix, soit de ne pas incorporer un tel circuit de chauffage et d'utiliser uniquement les moyens de chauffage électriques pour décongeler l'urée et la maintenir à température, soit de n'utiliser ces derniers que pour assurer la décongélation immédiate de l'urée, le liquide de refroidissement prélevé dans le circuit de refroidissement du moteur prenant ensuite le relais. Avantageusement, les moyens de chauffage électriques sont conçus sous la forme d'au moins une plaque résistive chauffante régulée en température. Cette dernière est de préférence placée au contact de la paroi pouvant être chauffée. Cette plaque résistive chauffante pourra être préférentiellement du type CTP qui présente l'avantage d'être autorégulée en température.

Préférentiellement encore, le circuit de chauffage est équipé d'un organe de régulation du débit du liquide de refroidissement. Il sera ainsi possible d'empêcher toute circulation de fluide de refroidissement dans le circuit de chauffage lorsque l'urée n'aura pas besoin d'être décongelée. Selon une première variante de réalisation préférée de l'invention, l'organe de régulation est constitué par une électrovanne logée dans le compartiment et connectée aux moyens de connexion électrique par l'intermédiaire de deuxièmes éléments électriquement conducteurs. Selon une seconde variante de réalisation préférée de l'invention, l'organe de régulation est réalisé à partir d'un organe thermosensible. Ce dernier est de préférence constitué par une cartouche en cire. Avantageusement, le module comprend au moins une jauge de niveau. Cette dernière est de préférence constituée par un capteur de pression hydrostatique logé dans le compartiment et relié aux moyens de connexion électrique par l'intermédiaire de troisièmes éléments électriquement conducteurs.

Avantageusement encore, le module comprend au moins un capteur de température logé dans le compartiment et relié aux moyens de connexion électrique par l'intermédiaire de quatrièmes éléments électriquement conducteurs.

Préférentiellement, le module comprend une carte de commande électronique logée dans le compartiment et connectée aux moyens de connexion électrique. Cette carte de commande pourra par exemple, en fonction des données recueillies par le capteur de température et la jauge de niveau, déterminer la période de temps nécessaire durant laquelle les moyens de chauffage électriques devront être activés pour permettre une mise en oeuvre rapide de la stratégie d'additivation à l'urée, et elle sera alors reliée aux éléments électriquement conducteurs. Selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention, la première canalisation est logée dans le compartiment.

Selon un second mode de réalisation préféré de l'invention, la première canalisation est disposée à l'extérieur du compartiment. Avantageusement, le compartiment se décompose en une partie centrale allongée se terminant, d'une part, en une première extrémité réalisée sous la forme d'une platine de servitude dans laquelle sont fixés les moyens de connexion électrique, et sur laquelle peuvent aussi être avantageusement regroupées toutes les connexions hydrauliques, et d'autre part, en une seconde extrémité opposée fixée dans la paroi pouvant être chauffée équipant une chambre d'alimentation en urée. Ainsi, il suffira en pratique de faire varier la longueur du compartiment pour réaliser les différentes gammes de modules pouvant s'adapter aux différents types de réservoirs à urée proposés par les constructeurs. Avantageusement encore, la première extrémité de la première canalisation débouche dans la chambre d'alimentation.

Avantageusement encore, la chambre d'alimentation comporte des ouvertures latérales recouvertes par des moyens de filtrage internes. La présente invention se rapporte également, d'une part, à un réservoir à urée comprenant au moins un module selon l'invention, et d'autre part, à un véhicule automobile comprenant au moins un tel réservoir à urée.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée qui est exposée ci-dessous en regard du dessin annexé dans lequel : La figure 1 est vue en coupe longitudinale d'un module selon le 5 premier mode de réalisation préféré de l'invention ; La figure 2 est vue en coupe longitudinale d'un module selon le second mode de réalisation préféré de l'invention. Dans la description détaillée qui va suivre des figures définies ci-dessus, les mêmes éléments ou les éléments remplissant des fonctions 10 identiques pourront conserver les mêmes références de manière à simplifier la compréhension de l'invention. Un module 1 selon le premier mode de réalisation préféré de l'invention, tel que représenté à la figure 1, est constitué à partir d'un compartiment 2 réalisé en matériau thermoplastique présentant une partie 15 centrale 3 sensiblement cylindrique se terminant, d'une part, en une extrémité supérieure formant un orifice central 4 d'une platine de servitude 5, et d'autre part, en une extrémité inférieure 6 ouverte. Des moyens de connexion électrique, réalisés sous la forme d'un (ou de plusieurs) connecteur 8 en matériau thermoplastique muni de 20 plusieurs broches 9 de connexion, sont fixés de manière étanche dans l'orifice central 4 de la platine de servitude 5. Par ailleurs, ce connecteur 8 est conçu de façon à présenter, dans le prolongement de la partie centrale 3, un embout 10 dans lequel est insérée et fixée de manière étanche une première canalisation comprenant 25 un conduit 11 en acier inoxydable autour duquel est disposé un fil résistif chauffant 12. La platine de servitude 5 est agencée de façon à présenter, autour de l'orifice central 4, d'une part, un premier embout 1 3 et un deuxième embout 14 orientés vers l'extérieur dans lesquels sont 30 respectivement glissées et fixées les deux extrémités 1 5, 16 d'un circuit de chauffage 1 7 réalisé sous la forme d'un serpentin, et d'autre part, un troisième embout 1 8 dans lequel est insérée une seconde canalisation 1 9. L'extrémité inférieure 6 du compartiment 2 est fixée de manière étanche, par exemple au moyen de vis (non représentées) et d'un joint 35 circulaire 20, dans une paroi 21 supérieure horizontale d'une chambre d'alimentation 22 sensiblement cylindrique réalisée en acier inoxydable. Le conduit 11 traverse cette paroi 21 de manière étanche, et y est fixée par soudure, de façon à ce que l'extrémité basse du conduit 1 1 soit logée dans cette chambre d'alimentation 22, sensiblement au voisinage de la paroi 21. Le circuit de chauffage 17 formant serpentin, qui est disposé autour de la partie centrale 3 du compartiment 2, passe lui aussi au travers de la paroi 21 de manière à présenter un tronçon 23 logé dans la chambre d'alimentation 22. Ce circuit de chauffage 17 ressort en partie basse par un orifice ménagé dans la paroi latérale 24 de la chambre d'alimentation 22, qui présente par ailleurs des ouvertures latérales 25 recouvertes par un filtre 26 cylindrique interne. Un organe de régulation, réalisé sous la forme d'une électrovanne 27, est logé dans le compartiment 2, et permet de réguler le débit du circuit de chauffage 17. Des moyens de chauffage électriques sont conçus sous la forme d'une plaque 28 résistive chauffante régulée en température, du type CTP.

Cette plaque 28 est déposée sur la paroi 21 puis fixée dans celle-ci de façon à être logée dans le compartiment 2. De la même façon, un capteur de température 29 et une jauge de niveau 30, réalisée sous la forme d'un capteur de pression hydrostatique, sont disposés dans le compartiment 2, sur la paroi 21, de part et d'autre de Ila plaque 28. La plaque 28, l'électrovanne 27, la jauge de niveau 30 et le capteur de température 29 sont respectivement connectés à un carte de commande 31 électronique par l'intermédiaire de premiers, deuxièmes, troisièmes et quatrièmes éléments électriquement conducteurs 32 à 35. La carte de commande 31 est elle-même connectée aux broches 9 du connecteur 8. De plus, le fil résistif chauffant 12 est également raccordé à la carte de commande 31 au moyen de cinquièmes éléments électriquement conducteurs 36. :30 Un module 1 ainsi assemblé peut alors être aisément introduit et fixé dans un réservoir 37 à urée destiné à équiper un véhicule automobile. Pour cela, il suffit de ménager des moyens de fixations 38 dans la platine de servitude 5 aptes à coopérer avec des moyens de fixation complémentaires 39 présentés par le réservoir 37. En l'espèce, une telle :35 fixation sera par exemple effectuée par vissage 1 /4 de tour de la platine de servitude 5.

Lorsque le réservoir 37 est rempli d'urée 40, ou plus exactement d'un mélange d'urée et d'eau de façon à constituer un additif dénommé Ad Blue , l'urée 40 peut pénétrer dans la chambre d'alimentation 22 par passage au travers des ouvertures latérales 25. Le circuit de chauffage 17 se trouve plongé dans l'urée 40, alors que tous les autres composants sont protégés de cette dernière par le compartiment 2. Il suffit alors de connecter le conduit 11 à une pompe (non représentée), le premier embout 13 et le deuxième embout 14 au circuit de refroidissement du moteur du véhicule (non représentés), et les broches 9 à une source d'énergie électrique (non représentée) pour que le module 1 soit prêt à fonctionner. Ainsi, dans le cas où les conditions extérieures sont telles que l'urée 40 est congelée dans le réservoir 37, la plaque 28 est activée dès la mise en route du moteur du véhicule.

Ce faisant, la plaque 28 provoque le réchauffement de la paroi 21, et donc de l'urée 40 congelée située dans la chambre d'alimentation 22. De l'urée 40 à l'état liquide disposée autour de l'extrémité basse du conduit 11 peut alors très rapidement être aspirée par ce dernier sous l'effet de la pompe. La stratégie de réduction des oxydes d'azote émis par le moteur par additivation à l'urée est ainsi mise en oeuvre dès les tous premiers instants. L'urée résiduelle pourra être reversée dans le réservoir 37 par le biais de la seconde canalisation 19, puis être réutilisée une fois filtrée par le filtre 26 disposé dans la chambre d'alimentation 22. En fonction des données recueillies par l'intermédiaire du capteur de température 29 et de la jauge de niveau 30, et une fois que le liquide de refroidissement prélevé dans le circuit de refroidissement du moteur et circulant: dans le circuit de chauffage 17 atteint une température suffisamment élevée pour provoquer la décongélation de l'urée 40, la carte de commande 3'1 peut cesser d'alimenter la plaque 28 en énergie électrique. Le circuit de chauffage 17 prend ainsi le relais jusqu'à l'extinction du moteur si les conditions extérieures le nécessitent. Néanmoins, si la température extérieure augmente de telle façon que l'urée 40 retrouve naturellement son état liquide, la carte de commande 31 peut provoquer la fermeture de l'électrovanne 27 afin d'éviter toute circulation inutile de liquide de refroidissement dans le circuit de chauffage 17. A l'inverse, l'ouverture de l'électrovanne 27 pourra bien évidemment être commandée par la carte de commande 31 si besoin est. Un module 101 selon le second mode de réalisation préféré de l'invention est représenté à la figure 2.

Le module 101 diffère principalement du module 1 par le fait que le conduit 111 relié à la pompe est disposé dans l'embout 110 à l'extérieur du compartiment 2, et non plus à l'intérieur comme l'étaient le conduit 1 1 et l'embout 10. Le conduit 111 peut être réalisé en matière plastique, et est glissé dans un fourreau 112 résistif chauffant connecté à une source d'énergie électrique (non représentée) par l'intermédiaire de fils électriquement conducteurs 136. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des exemples particuliers de réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.

Claims (18)

REVENDICATIONS

1.- Module (1 ; 101) pour réservoir (37) à urée (40) d'un véhicule automobile, ledit module comprenant au moins un compartiment (2) étanche comportant des moyens de fixation (38) destinés à coopérer avec des moyens de fixation complémentaires (39) présentés par le réservoir, des moyens de connexion électrique (8, 9) fixés de manière étanche dans le compartiment, des moyens de chauffage électrique (28) logés dans le compartiment et reliés auxdits moyens de connexion électrique par l'intermédiaire de premiers éléments électriquement conducteurs (32), ces moyens de chauffage électrique étant conçus de manière à pouvoir chauffer au moins une paroi (21) solidaire du compartiment disposée au contact d'une quantité d'urée stockée dans le réservoir, une première canalisation (11 ; 111) solidaire du compartiment présentant, d'une part, une première extrémité débouchant à proximité de la paroi pouvant être chauffée, et d'autre part, une seconde extrémité apte à être connectée à des moyens d'aspiration, et une seconde canalisation (19) solidaire du compartiment permettant le retour de l'urée dans le réservoir.

2.- Module (1 ; 101) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de chauffage électriques sont conçus sous la forme d'au moins une plaque (28) résistive chauffante régulée en température.

3.- Module (1 ; 101) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de chauffage (17) solidaire du compartiment (2) et conçu de manière à être parcouru par un liquide de refroidissement prélevé du circuit de refroidissement du moteur du véhicule.

4.- Module (1 ; 101) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit de chauffage (17) est équipé d'un organe de régulation (27) du débit du liquide de refroidissement.

5.- Module (1 ; 101) selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe de régulation est constitué par une électrovanne (27) logée dans le compartiment (2) et connectée aux moyens de connexion électrique (8, 9) par l'intermédiaire de deuxièmes éléments électriquement conducteurs (33).

6.- Module selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe de régulation est réalisé à partir d'un organe thermosensible.

7.- Module selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe thermosensible est constitué par une cartouche en cire.

8.- Module (1 ; 101) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une jauge de niveau (30).

9.- Module (1 ; 101) selon la revendication 8, caractérisé en ce que la jauge de niveau (30) est constituée par un capteur de pression hydrostatique logé dans le compartiment (2) et relié aux moyens de connexion électrique (8, 9) par l'intermédiaire de troisièmes éléments électriquement conducteurs (34).

10.- Module (1 ; 101) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un capteur de température (29) logé dans le compartiment (2) et relié aux moyens de connexion électrique (8, 9) par l'intermédiaire de quatrièmes éléments électriquement conducteurs (35).

11.- Module (1 ; 101) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend une carte de commande (31) électronique logée dans le compartiment (2) et connectée aux moyens de connexion électrique (8, 9) et aux éléments électriquement conducteurs (32 à 35).

12.- Module (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la première canalisation (11) est logée dans le 20 compartiment (2).

13.- Module (101) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la première canalisation (111) est disposée à l'extérieur du compartiment (2).

14.- Module(1 ; 101) selon la revendication 1, caractérisé en ce que 25 le compartiment (2) se décompose en une partie centrale (3) allongée se terminant, d'une part, en une première extrémité réalisée sous la forme d'une platine de servitude (5) dans laquelle sont fixés les moyens de connexion électrique (8, 9), et d'autre part, en une seconde extrémité (6) opposée fixée dans la paroi (21) pouvant être chauffée équipant une chambre d'alimentation 30 (22) en urée (40).

15.- Module (1 ; 101) selon la revendication 14, caractérisé en ce que la première extrémité de la première canalisation (11 ; 111) débouche dans la chambre d'alimentation (22).

16.- Module (1 ; 101) selon l'une quelconque des revendications 14 35 ou 15, caractérisé en ce que la chambre d'alimentation (22) comporte des ouvertures latérales (25) recouvertes par des moyens de filtrage internes (26).

17.- Réservoir (37) à urée (40) comprenant au moins un module (1 ; 101) selon l'une quelconque des revendications 1 à 16.

18. Véhicule automobile comprenant au moins un réservoir (37) à urée (40) selon la revendication 17.5