FR2954402A1

FR2954402A1 - Reservoir de stockage pour additif de gaz d'echappement d'un moteur

Info

Publication number: FR2954402A1
Application number: FR0959505A
Authority: FR
Inventors: Ralph Pohlmann
Original assignee: Inergy Automotive Systems Research SA
Current assignee: Plastic Omnium Advanced Innovation and Research SA
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2011-06-24
Anticipated expiration: 2029-12-23
Also published as: FR2954402B1

Abstract

Réservoir pour le stockage d'un additif liquide de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, ledit réservoir comprenant une paroi délimitant un volume interne, un composant électrique situé dans le volume interne et au moins un câble électrique permettant de connecter ledit composant à une source de tension extérieure au réservoir, au moins une partie du composant et au moins une partie du câble électrique étant situés dans un boîtier étanche en matière plastique qui est monté dans une ouverture de la paroi du réservoir ou d'une embase obturant une ouverture plus grande dans la paroi du réservoir.

Description

Réservoir de stockage pour additif de gaz d'échappement d'un moteur La présente demande concerne un réservoir de stockage pour additif de gaz d'échappement d'un moteur. Les législations sur les émissions des véhicules et poids lourds prévoient entre autres une diminution des rejets d'oxydes d'azote NOX dans l'atmosphère. Pour atteindre cet objectif on connaît le procédé SCR (Selective Catalytic Reduction) qui permet la réduction des oxydes d'azote par injection d'un agent réducteur, généralement d'ammoniac, dans la ligne d'échappement. Cet ammoniac peut provenir de la décomposition par thermolyse d'une solution d'un précurseur d'ammoniac dont la concentration peut être celle de l'eutectique. Un tel précurseur d'ammoniac est généralement une solution d'urée. Avec le procédé SCR, les dégagements élevés de NOX produits dans le moteur lors d'une combustion à rendement optimisé sont traités en sortie de moteur dans un catalyseur. Ce traitement requiert l'utilisation de l'agent de réduction à un niveau de concentration précis et dans une qualité extrême. La solution est ainsi précisément dosée et injectée dans le flux de gaz d'échappement où elle est hydrolysée avant de convertir l'oxyde d'azote (NOX) en azote (N2) et en eau (H2O). Pour ce faire, il est nécessaire d'équiper les véhicules d'un réservoir contenant une solution d'additif (urée généralement), ainsi que d'un dispositif pour doser et injecter la quantité d'additif désirée dans la ligne d'échappement. Afin de pouvoir doser correctement la solution d'additif dans les gaz d'échappement, il est connu d'incorporer au réservoir d'additif, des composants électriques tels que jauge de niveau, capteur de température, senseur de qualité, résistance chauffante... Ces composants nécessitent des connexions électriques vers un (ou plusieurs) faisceau(x) électrique(s) ou un (ou plusieurs) autre(s) composant(s) du véhicule ou du système SCR, situé en dehors du réservoir de stockage de l'additif, ce qui pose plusieurs problèmes. Tout d'abord, les solutions d'additif sont généralement corrosives et les matériaux conducteurs usuels n'y résistent pas ou mal. Ensuite, là où les connexions émergent du réservoir, l'étanchéité doit être assurée, ce qui peut également mener à problèmes surtout à long terme. - 2 La demande EP 2071146 propose de résoudre ces problèmes en encapsulant les composants et une partie de leurs connexions électriques dans un boîtier en matière plastique muni d'un raccord d'étanchéité sur lequel on vient fixer (monter en force), une extrémité d'un tube de protection dans lequel sont reçus les câbles électriques et dont l'autre extrémité est montée en force sur un raccord d'étanchéité solidaire d'une embase. Cette manière de faire permet de protéger les câbles et les raccords électriques de la corrosion. Toutefois, elle présente comme inconvénients, le fait qu'elle nécessite deux étanchéités et ce faisant, un double risque de fuites et qu'en outre, en cas de fuites à ces endroits, le câble est exposé à la solution et donc, peut être corrodé. La présente demande vise à fournir à résoudre ces problèmes et à fournir un réservoir de stockage pour additif de gaz d'échappements d'un moteur avec un risque réduit de fuites et de corrosion aux connexions électriques de ses composants.

A cet effet, la présente invention concerne un réservoir pour le stockage d'un additif liquide de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, ledit réservoir comprenant une paroi délimitant un volume interne, un composant électrique situé dans le volume interne et au moins un câble électrique permettant de connecter ledit composant à une source de tension extérieure au réservoir, au moins une partie du composant et au moins une partie du câble électrique étant situés dans un boîtier étanche en matière plastique qui est monté dans une ouverture de la paroi du réservoir ou d'une embase obturant une ouverture plus grande dans la paroi du réservoir. L'additif dont il est question dans le cadre de l'invention est de préférence un agent réducteur susceptible de réduire les NOx présents dans les gaz d'échappement des moteurs à combustion interne. Il s'agit avantageusement d'un précurseur d'ammoniac en solution aqueuse. L'invention donne de bons résultats avec les solutions aqueuses d'urée et en particulier, les solutions eutectiques eau/urée telles que les solutions d'AdBlué dont la teneur en urée est comprise entre 31,8 % et 33,2 % en poids et qui contiennent environ 18 % d'ammoniac. L'invention peut également s'appliquer aux mélanges urée/formate d'ammonium également en solution aqueuse, vendus sous la marque Denoxium et qui contiennent environ 13 % d'ammoniac. Ces derniers présentent comme avantage par rapport à l'urée, le fait de ne geler qu'à partir de -35°C (par rapport à -11°C), mais présentent comme inconvénients, des problèmes de corrosion liés à la libération d'acide formique. 2954402 -3 La présente invention peut être appliquée à tout moteur à combustion interne susceptible de générer des NOx dans ses gaz d'échappement. Il peut s'agir d'un moteur avec ou sans ligne de retour carburant (c'est-à-dire une ligne retournant au réservoir à carburant, le surplus de carburant non consommé par le 5 moteur). Elle est avantageusement appliquée à des moteurs diesel et en particulier, aux moteurs diesel de véhicules et de manière particulièrement préférée, aux moteurs diesel de poids lourds. Le système selon l'invention comprend au moins un réservoir destiné au stockage de l'additif. Ce réservoir comprend une paroi qui peut être en une 10 matière quelconque, de préférence ayant une résistance chimique à l'additif concerné. Il s'agit en général de métal ou de matière plastique. Dans le cas de l'urée, les résines polyoléfines, en particulier le polyéthylène (et plus particulièrement, le PEHD ou polyéthylène haute densité), ainsi que les polyacétals et en particulier, le POM (polyoxyméthylène) constituent des 15 matériaux préférés. Ces mêmes matériaux sont également préférés en ce qui concerne le boîtier étanche du réservoir selon l'invention ainsi que l'embase, le cas échéant. Par « boîtier », on entend désigner un corps creux, généralement obtenu par moulage (injection, soufflage ou tout autre procédé permettant la fabrication 20 de corps creux en matériau plastique ou métallique) et dont la forme et la taille sont appropriées pour pouvoir contenir au moins une partie d'un composant électrique et au moins la partie de son ou de ses câble(s) électrique(s) située à l'intérieur du réservoir. Il doit donc pouvoir s'étendre de l'endroit où est localisé le composant jusqu'à l'endroit où le câble émerge du réservoir. Il est étanche 25 c.à.d. qu'il ne comprend aucune ouverture susceptible de laisser pénétrer du liquide dans le boîtier, c.à.d. qu'il ne comprend aucune ouverture dans la zone du boîtier située à l'intérieur du réservoir. Dès lors, si lors de sa fabrication par moulage, une ouverture subsistait dans cette zone, elle doit être obturée, par exemple par soudure. En général toutefois, ce corps creux possède au moins une 30 ouverture de communication située en dehors du réservoir lorsque ledit corps creux est monté sur et dans le réservoir, et ce dans le but de permettre au(x) câble(s) électrique(s) d'être connectés au(x) faisceau(x) ou au(x) composant(s) extérieur(s) au réservoir. L'avantage de cette solution par rapport à celle de l'art antérieur précité (EP 2071146) est donc que même en cas de fuite, celle-ci aura 35 lieu entre le boîtier étanche et l'ouverture dans la paroi/embase du réservoir, et donc, sans exposer le(s) câble(s) électrique(s) à la corrosion. 2954402 -4 Dans une variante de l'invention, le boîtier étanche comprend une partie d'au moins deux composants électriques et une partie de leurs câbles électriques respectifs. La partie du/des composants située dans le boîtier étanche est de préférence 5 celle où le composant est connecté à son ou ses câbles électriques. Lorsque le boîtier ne comprend qu'une partie du composant, l'autre partie du composant peut également être comprise dans un boîtier, étanche ou non selon la fonction/nature du composant, et les deux boîtiers sont alors généralement assemblés/connectés entre eux, de manière étanche ou non.

10 Selon l'invention, la paroi du réservoir comprend au moins une ouverture et soit le corps creux est directement monté dans (émerge de) cette ouverture, soit il est monté dans (émerge de) une ouverture pratiquée dans une embase qui obture de manière étanche une ouverture plus grande dans la paroi du réservoir. Cette dernière variante est préférée.

15 Par «embase», on entend désigner une platine ou une pièce aplatie (c.à.d. dont l'épaisseur est nettement plus faible (par exemple : d'au moins un facteur 5, voire 10) que ses autres dimensions et qui est substantiellement plane) destinée à obturer une ouverture dans sa paroi, de préférence dans sa partie supérieure ou inférieure. A noter que dans cette dernière variante, l'embase peut s'étendre à 20 l'intérieur du réservoir par une enceinte ou partie creuse qui communique avec le réservoir par au moins un orifice à travers lequel l'additif peut circuler, et qui peut faire office de bac de réserve. Par «paroi inférieure», on entend en fait désigner la moitié inférieure du réservoir lorsqu'il est monté sur le véhicule (qu'il soit ou non moulé d'un seul 25 tenant ou à partir de deux feuilles ou découpes de paraison). L'embase selon cette variante de l'invention est, en particulier, bien adaptée au support d'accessoires qui traversent la paroi du corps creux et/ou sont disposés à l'intérieur de celui-ci. Elle présente un périmètre refermé sur lui-même, de forme quelconque. Le plus souvent, son périmètre a une forme 30 circulaire. De préférence, le composant électrique dont au moins une partie est comprise dans le réservoir selon l'invention est choisi parmi les éléments suivants: une jauge de niveau; un capteur de température; un capteur de qualité; un capteur de pression; un régulateur de pression, un élément chauffant. Ces éléments 35 peuvent être intégrés dans le bac de réserve du réservoir. 2954402 -5 Généralement, le bac de réserve intègre au moins un capteur de température et une jauge de niveau. Dès lors, dans une variante préférée de l'invention, le boîtier étanche comprend au moins une partie d'un capteur de température et d'une jauge de niveau et il est monté en partie dans/sur le bac de réserve du réservoir.

5 Le montage du boîtier dans l'ouverture de la paroi du réservoir ou de l'embase, le cas échéant, est de préférence réalisé par soudure ou par fixation mécanique par exemple à l'aide d'un mécanisme en baïonnette. La fixation par soudure est facile à utiliser en pratique. Pour ce faire, ledit boîtier est de préférence muni d'au moins une pièce de raccord qui est soit d'un seul tenant avec lui, soit 10 constitué d'une pièce séparée qui lui est solidarisée (par soudure, fixation mécanique par exemple par une pièce de bridage, collage...). De préférence, cette pièce est soit fixée mécaniquement (par bridage par exemple) soit soudée sur la surface extérieure de la paroi du réservoir ou de l'embase, le cas échéant. Si une fixation mécanique est choisie, il est préférable de munir le boîtier, à l'endroit de 15 son insertion dans l'orifice de la paroi ou de l'embase, d'au moins un relief creux (rainure) de sorte à pouvoir y apposer un joint d'étanchéité. La combinaison rainure/joint torique est facile à réaliser en pratique dans le cas d'une fixation mécanique. Pour faciliter le montage du boîtier creux dans le réservoir, il est avantageux 20 que celui-ci dispose d'une certaine flexibilité, en particulier lorsqu'il est encombrant et/ou comprend plusieurs composants électriques et une partie de leurs câbles respectifs. Cette flexibilité peut être atteinte grâce au chois du matériau, de l'épaisseur de la paroi du boîtier et/ou de sa forme. Dans une variante avantageuse de l'invention, au moins une partie du boîtier est munie d'une convolution c.à.d. 25 d'un relief en forme de soufflet (accordéon), de S, Z, W ... qui a pour effet d'induire une mobilité respective des deux parties du boîtier situées de part et d'autre dudit relief. Alternativement, au moins une partie du boîtier peut avoir une paroi de moindre épaisseur, ce qui a un effet similaire à une convolution. A noter que les deux alternatives (convolution et réduction d'épaisseur) peuvent être 30 combinées. La présente invention est illustrée de manière non limitative par les figures 1 et 2 qui en illustrent respectivement une variante avec boîtier à convolution en accordéon et une variante avec boîtier à convolution en Z. On peut voir sur ces figures, une embase (1), destinée à obturer une 35 ouverture de relativement grande dimension dans la paroi d'un réservoir à additif (non illustré), et comprenant une ouverture (2) de plus petite dimension dans (à 2954402 -6 travers) laquelle est montée un boîtier (3) muni d'un raccord (4) soudé sur ladite embase et d'une rigole comprenant un joint torique (5). Ce boîtier contient et protège de manière étanche, des câbles électriques (6, 6', 7, 7') et respectivement un capteur de température (8) et une partie d'une jauge de niveau (9) alimentés 5 en courant électrique par ces câbles. Le bouchon (11) permet à la fois le guidage du flotteur (9') et la protection/étanchéité de la carte électronique (9") de la jauge de niveau grâce à la participation d'un deuxième joint torique (5'). La détection de la présence du flotteur par la carte électronique est réalisée sans contact (par activation magnétique ou optique).

10 Le boîtier (3) comprend une convolution (3') en forme d'accordéon dans la variante de la figure 1 et en forme de Z dans la variante de la figure 2, cette dernière présentant en outre une épaisseur de paroi réduite par rapport au restant du boîtier. Dans les deux variantes, le boîtier (3) est monté dans/sur un bac de réserve 15 (10) destiné à l'alimentation d'une pompe à additif (non représentée), le capteur de température (8) étant fixé dans ledit bac (10), par introduction dans un logement/support (8') spécialement conçu à cet effet et solidaire du bac de réserve (10). Dans sa partie émergeant de l'embase (1), le boîtier (3) comprend des 20 ouvertures de communication (12) pour laisser sortie le câbles (6, 6', 7, 7') et permettre de les connecter à une source de tension (non représentée).

Claims

REVENDICATIONS1. - Réservoir pour le stockage d'un additif liquide de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, ledit réservoir comprenant une paroi délimitant un volume interne, un composant électrique (8, 9) situé dans le volume interne et au moins un câble électrique (6, 6', 7, 7') permettant de connecter ledit composant (8, 9) à une source de tension extérieure au réservoir, au moins une partie du composant (8, 9) et au moins une partie du câble électrique (6, 6', 7, 7') étant situés dans un boîtier (3) étanche en matière plastique qui est monté dans une ouverture (2) de la paroi du réservoir ou d'une embase (1) obturant une ouverture plus grande dans la paroi du réservoir.
2. - Réservoir selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'additif liquide est une solution aqueuse d'urée.
3. - Réservoir selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi du réservoir et le boîtier étanche (3) sont en 15 polyéthylène haute densité ou en polyoxyméthylène.
4. - Réservoir selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (3) possède une ouverture de communication (12) située en dehors du réservoir par laquelle le câble électrique peut s'échapper afin de pouvoir être connecté à la source de tension. 20
5. - Réservoir selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (3) comprend une partie d'au moins deux composants électriques (8, 9) et une partie de leurs câbles électriques respectifs (6, 6', 7, 7').
6. - Réservoir selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il 25 comprend un bac de réserve (10), en ce que le boîtier (3) comprend au moins une partie d'un capteur de température (8) et d'une une jauge de niveau (9) et en ce qu'il est monté en partie dans/sur le bac de réserve (10).
7. - Réservoir selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le boîtier est muni d'au moins une pièce de raccord qui est soit soudée sur la surface 30 extérieure de la paroi du réservoir ou de l'embase, soit fixée mécaniquement, par bridage.-8
8. - Réservoir selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la fixation a lieu par bridage et en ce que le raccord est muni d'une rainure comprenant un joint torique.
9. - Réservoir selon l'une quelconque des revendications précédents, 5 caractérisé en ce qu'au moins une partie du boîtier est munie d'une convolution.
10. - Réservoir selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une partie du boîtier a une paroi de moindre épaisseur comparée au restant dudit boîtier.