FR3020997B1

FR3020997B1 - Systeme de reservoirs de vehicule automobile

Info

Publication number: FR3020997B1
Application number: FR1554305A
Authority: FR
Inventors: Rainer Haeberer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-05-16
Filing date: 2015-05-13
Publication date: 2019-07-12
Anticipated expiration: 2035-05-13
Also published as: FR3020997A1; DE102014209380A1; DE102014209380B4

Abstract

Système de réservoirs de véhicule automobile comportant un premier volume (1) pour recevoir du carburant et un second volume (2) pour recevoir un agent réducteur, notamment une solution aqueuse d'urée. Le second volume (2) est logé dans le premier volume (1) en étant séparé de celui-ci par une paroi intérieure périphérique (3) du réservoir , formée dans la paroi côté fond t(4) du réservoir et définissant une ouverture (5) de fond du second volume (2) qui est fermée par un couvercle (6).

Description

Domaine de l’invention

La présente invention se rapporte à un système de réservoirs de véhicule automobile comportant un premier volume pour recevoir du carburant et un second volume pour recevoir un agent réducteur, notamment une solution aqueuse d’urée, le second volume étant logé dans le premier volume en étant séparé de celui-ci par une paroi intérieure périphérique du réservoir.

Etat de la technique

Selon le document DE 10 2009 000 094 Al on connaît un système de dosage pour introduire de l’agent réducteur dans la conduite des gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne. Ce système de dosage comporte un réservoir recevant l’agent réducteur. La capacité du réservoir de forme principalement cylindrique, est de Tordre de 2 à 10 litres. Pour réduire le coût de fabrication, le réservoir est un réservoir unique qui peut être intégré dans le réservoir de carburant pour optimiser l’encombrement. Le réservoir d’agent réducteur s’engage à cet effet dans un orifice, côté supérieur, du réservoir de carburant ou dans une partie bombée de la peau extérieure fermée du réservoir de carburant. Ce document propose de former le réservoir d’agent réducteur dans la peau du réservoir de carburant. L’intégration du réservoir d’agent réducteur dans le réservoir de carburant a l’avantage que le carburant réchauffé qui revient au réservoir par le circuit de retour de carburant sert à réchauffer l’agent réducteur. Le réchauffage de l’agent réducteur évite que celui-ci ne gèle aux basses températures extérieures. Généralement, on intègre un élément chauffant dans le réservoir d’agent réducteur, que Ton supprime toutefois si le réservoir d’agent réducteur est intégré dans le réservoir de carburant.

But de l’invention

La présente invention a pour but de développer cet état de la technique et notamment de réaliser un système de réservoirs offrant les avantages de l’intégration du réservoir d’agent technique dans le réservoir de carburant en les utilisant encore mieux. L’invention a également pour but de développer un système de réservoirs qui facilite le service, c’est-à-dire le remplacement de composants défectueux.

Exposé et avantages de l’invention A cet effet, l’invention a pour objet un système de réservoirs du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que la paroi intérieure périphérique du réservoir est formée dans la paroi côté fond du réservoir et elle a une ouverture de fond du second volume qui est fermée par un couvercle.

En d’autres termes, le système de réservoir selon l’invention comprend un premier volume recevant le carburant et un second volume recevant l’agent réducteur qui est notamment une solution aqueuse d’urée. Le second volume est logé dans le premier volume en étant séparé de celui-ci par une paroi intérieure périphérique du réservoir.

Selon l’invention, la paroi périphérique intérieure du réservoir est formée dans la paroi côté fond du réservoir et elle a une ouverture ou orifice côté fond du second volume fermé par un couvercle. La séparation des deux volumes se fait ainsi par une paroi de séparation ou cloison commune. La cloison commune facilite l’échange de chaleur entre le carburant réchauffé d’un côté de la paroi ou cloison vers l’agent réducteur de l’autre côté de la cloison. En outre, la cloison commune garantit la séparation des fluides des deux volumes ce qui supprime les éléments d’étanchéité supplémentaires. Comme la cloison commune est une cloison intérieure périphérique, c’est-à-dire logée en totalité dans le premier volume, elle est noyée par le carburant sur toute sa zone périphérique, ce qui améliore l’échange de chaleur. L’orifice du fond du second volume fermé par le couvercle peut être enlevé car le couvercle est fixé de manière amovible à la paroi du fond du réservoir et cela de manière simple pour remplacer les composants logés dans le second volume recevant l’agent réducteur. Ces composants sont par exemple le filtre, l’élément chauffant ou autre composant. Cela améliore la facilité d’entretien du système de réservoir.

Le système de réservoir selon l’invention peut se fabriquer par un procédé de formage/soufflage de matière plastique ou encore d’injection de matière plastique. Plusieurs pièces sont de préférence soudées ou vissées les unes aux autres. Le soudage a l’avantage de rendre inutile tout joint supplémentaire dans la zone de jonction.

Le second volume recevant l’agent réducteur a de préférence une capacité de deux à quinze litres.

Suivant une autre caractéristique préférentielle, le second volume est installé de manière excentrée dans le premier volume de sorte que le premier volume est subdivisé par le second volume en des volumes partiels de tailles différentes. La subdivision en des volumes de tailles différentes a l’avantage de pouvoir diriger le carburant réchauffé de retour, de manière ciblée vers le petit volume partiel. Ainsi, le carburant réchauffé se mélange moins avec le carburant qui se trouve déjà dans le premier volume et permet d’échanger plus de chaleur avec l’agent réducteur du second volume. Ces parties de volume de capacités différentes sont, de préférence, reliées par au moins un intervalle subsistant entre la paroi intérieure périphérique du réservoir et sa paroi extérieure. La liaison des parties de volume garantit l’échange de carburant, mais la dimension de l’intervalle est néanmoins choisie suffisamment petite pour freiner cet échange.

Selon un développement préférentiel de l’invention, la paroi périphérique intérieure du réservoir a au moins une excroissance qui s’étend à l’intérieur du premier volume. Cette excroissance peut assurer plusieurs fonctions. De manière préférentielle, on a plusieurs excroissances de formes différentes. De préférence, l’excroissance augmente la surface de la paroi intérieure du réservoir. L’excroissance peut occuper toute la périphérie de la paroi intérieure du réservoir. Par exemple, la paroi intérieure du réservoir peut avoir une forme ondulée. L’augmentation de la surface de la paroi intérieure du réservoir améliore l’échange de chaleur entre le carburant et l’agent réducteur.

Suivant une autre caractéristique préférentielle, il est prévu au moins une excroissance qui donne à la paroi intérieure du réservoir une certaine élasticité de sorte que si l’agent réducteur gèle, la paroi intérieure du réservoir peut céder sous la poussée de la glace.

De plus, il est prévu une excroissance de la paroi intérieure du réservoir qui pénètre dans la petite partie du premier volume. Comme il s’agit de préférence de la partie de volume qui reçoit de ma- nière ciblée le carburant réchauffé provenant du retour de carburant, cette excroissance augmente d’autant la surface de transmission de chaleur (surface de conduction de chaleur).

De façon préférentielle, l’excroissance qui s’étend dans la petite partie du premier volume pour la paroi intérieure du réservoir rejoint la paroi côté fond et constitue un logement recevant l’élément de filtre. Le logement est ainsi accessible par l’ouverture du fond ce qui simplifie l’échange de l’élément de filtre. L’élément de filtre est de préférence de forme annulaire. Dans ce cas, le logement recevant l’élément de filtre a pratiquement une forme cylindrique. L’élément de filtre est de préférence appliqué directement contre la paroi intérieure du réservoir, au moins dans la région de l’excroissance, garantissant un échange optimum de chaleur par la paroi intérieure du réservoir évitant que l’agent réducteur dans le filtre ne risque pas de geler ou encore que l’agent réducteur déjà gelé dégèle rapidement.

Selon un développement de l’invention, l’élément de filtre est appliqué contre la paroi intérieure du réservoir et sous précontrainte produite par un adaptateur relié de manière amovible au couvercle. L’adaptateur ainsi relié de manière amovible au couvercle simplifie le cas échéant le remplacement de l’élément de filtre car il n’est pas nécessaire d’enlever tout le couvercle, mais uniquement l’adaptateur ou de le détacher. De plus, l’adaptateur permet d’exercer une précontrainte sur l’élément de filtre qui produit en même temps la force assurant l’étanchéité et évitant la migration de liquide sous l’élément de filtre. De façon avantageuse, au moins un joint est prévu entre l’élément de filtre et la paroi intérieure du réservoir et/ou entre l’élément de filtre et l’adaptateur, ce qui améliore d’autant l’étanchéité.

Pour détacher l’adaptateur par rapport au couvercle si cela est nécessaire, il est proposé de relier l’adaptateur de manière mécanique, de préférence par des vis au couvercle. Pour réaliser l’étanchéité de la liaison, au moins un joint d’étanchéité est interposé entre l’adaptateur et le couvercle. Le joint est réalisé et disposé pour s’appuyer dans l’intervalle radial ou axial entre l’adaptateur et le couvercle.

De façon avantageuse, la paroi intérieure du réservoir forme un enfoncement dans la paroi intérieure du réservoir dans la région de l’excroissance formant le logement de l’élément de filtre. Le carburant s’accumule dans cet enfoncement de sorte que même si le niveau de carburant est bas, le carburant assurera une certaine fonction de protection. De manière préférentielle, l’enfoncement a une zone de fond qui pénètre dans l’extrémité de l’élément de filtre de forme annulaire à l’opposé de l’adaptateur. Ainsi la position de l’élément de filtre est bloquée dans la direction radiale. En même temps, on augmente la surface de contact entre l’élément de filtre et la paroi intérieure du réservoir, ce qui se répercute avantageusement sur l’échange de chaleur à obtenir.

Selon un développement, l’élément chauffant pour réchauffer l’agent réducteur se trouve dans le second volume. Dans les zones climatiques froides l’élément chauffant doit assurer notamment que l’agent réducteur ne gèle pas ou encore qu’il dégèle rapidement. Le risque de gel est également accentué dans certaines zones climatiques, par exemple si le véhicule est utilisé souvent en circulation urbaine, car alors la pression d’injection du carburant est trop basse de sorte que le carburant qui retourne dans le système de réservoir par le retour de carburant ne sera pas suffisamment réchauffé. De plus, un niveau de remplissage de carburant dans le système de réservoir se répercute de manière défavorable.

De manière préférentielle, l’élément chauffant logé dans l’adaptateur ou sur celui-ci garantit ainsi que l’agent réducteur qui est dans l’élément de filtre ne gèlera pas ou qu’il dégèlera rapidement. De plus, la fixation amovible de l’adaptateur au couvercle permet un entretien et un remplacement simples de l’élément chauffant.

De façon préférentielle, le couvercle ou l’adaptateur comportent un orifice d’aspiration pour prélever l’agent réducteur. L’orifice d’aspiration débouche en outre, de manière préférentielle, dans la chambre d’aspiration entourée par l’élément de filtre. L’élément de filtre garantit ainsi qu’aucune particule de saleté n’arrive dans la chambre d’aspiration ou dans l’orifice d’aspiration.

Suivant une autre caractéristique préférentielle, la chambre d’aspiration est délimitée en haut par la zone de fond de l’enfoncement qui pénètre dans l’élément de filtre et qui fait partie de la paroi intérieure du réservoir de sorte que le carburant réchauffé accumulé dans l’enfoncement évite le gel de l’agent réducteur dans la chambre d’aspiration ou permet de dégeler rapidement cet agent réducteur, s’il est déjà gelé. En variante ou en complément, l’adaptateur peut comporter un élément chauffant pour accélérer l’éventuel processus de dégel.

Les réalisations développées ci-dessus montrent que l’excroissance de la paroi intérieure du réservoir qui vient dans la petite partie du premier volume offre un grand nombre d’avantages, notamment pour protéger des zones ou des composants particulièrement critiques, tels que par exemple la zone de l’orifice d’aspiration et/ou de l’élément de filtre. De plus, le système de réservoir selon l’invention est particulièrement facile d’entretien car l’orifice du fond permet un accès facile à des composants nécessitant de fréquents entretiens et permettant le cas échéant de les remplacer rapidement et simplement.

Pour le remplissage et/ou l’évacuation d’air du volume recevant l’agent réducteur, il est proposé que la paroi périphérique intérieure à son extrémité à l’opposé de l’orifice côté fond rejoint la paroi extérieure du réservoir munie d’au moins un orifice. Le remplissage et/ou l’évacuation d’air du second volume se fait ainsi de manière préférentielle par le haut.

Dessins

La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l’aide d’un exemple de réalisation d’un système de réservoirs, représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe schématique longitudinale du système de réservoir selon l’invention, - la figure 2 est une section schématique du système de réservoir de la figure 1 et - la figure 3 est un détail à échelle agrandie de la région de l’excroissance de la paroi intérieure du réservoir servant à séparer deux volumes selon la figure 1.

Description détaillée de modes de réalisation

La figure 1 montre un système de réservoir comportant un premier volume 1 pour recevoir du carburant et un second volume 2 pour recevoir un agent réducteur. Le second volume 2 est logé complètement dans le premier volume 1 ; la paroi intérieure périphérique 3 du réservoir sépare l’un de l’autre les deux volumes 1, 2. En logeant le second volume 2 dans le premier volume 1 on subdivise le premier volume 1 en deux parties de volume 1.1, 1.2 reliées des deux côtés du volume 2 entre la paroi intérieure de réservoir 3 et la paroi extérieure de réservoir 8 par l’intervalle 7 ainsi formé (voir figure 2). La disposition du second volume 2 dans le premier volume 1 est excentrée de sorte que la partie de volume 1.1 est significativement plus petite que la partie de volume 1.2. Un ajutage 26 permet de renvoyer du carburant réchauffé provenant du retour de carburant dans la petite partie de volume 1.1.

Comme les deux parties de volume 1.1, 1.2 sont reliées par l’intervalle 7, le niveau de carburant est le même dans les deux parties de volume 1.1, 1.2. Mais, pour un même niveau, la partie de volume 1.1 contient beaucoup moins de carburant que la partie de volume 1.2 de sorte que le carburant réchauffé arrivant par l’ajutage 26 dans la partie de volume 1.1 est moins fortement mélangé et ainsi ce carburant sera moins refroidi. Le carburant contenu dans la partie de volume 1.1 peut ainsi servir à réchauffer l’agent réducteur du volume 2 pour éviter qu’aux basses températures extérieures cet agent réducteur ne gèle ou pour qu’il dégèle plus rapidement. La paroi intérieure de réservoir 3 constitue ainsi une surface de transmission de chaleur.

Pour optimiser le transfert de chaleur, la paroi intérieure de réservoir 3 comporte des excroissances 9, 10 qui s’étendent dans le volume 1. L’excroissance 10 périphérique augmente la surface de transmission de chaleur. En outre, elle donne une certaine souplesse à la paroi intérieure 3 au cas où l’agent réducteur du volume 2 gelait et exercerait une poussée sur la paroi 3. Mais l’excroissance 9, en revanche, n’est pas périphérique ; elle s’étend uniquement dans la petite partie de volume 1.1, c’est-à-dire dans la « zone plus chaude » du premier volume 1. L’excroissance 9 forme un logement 11 recevant un élément filtre 12 de forme annulaire. L’élément de filtre 12 de forme annulaire reçoit un adaptateur 13 fixé par des vis 16 au couvercle 6 pour fermer l’ouverture 5 côté fond (voir figure 3). L’ouverture 5 du fond est définie par la paroi intérieure 3 du réservoir qui rejoint dans la zone de l’ouverture 5, la paroi de fond 4 du réservoir. L’adaptateur 13 porte un élément d’étanchéité 17 de forme annulaire qui réalise l’étanchéité de l’intervalle radial entre l’adaptateur 13 et le couvercle 6.

La représentation à échelle agrandie de la figure 3 montre en outre que l’adaptateur 13 est réalisé sous la forme d’un corps creux et constitue un orifice d’aspiration 21 débouchant dans une chambre d’aspiration 22 délimitée par l’élément de filtre 12. De plus, l’adaptateur 13 a un contour extérieur étagé pour former des épaulements annulaires qui servent de surface d’appui. L’adaptateur 13 s’appuie contre le couvercle 6 par un premier épaulement annulaire. Un second épaule-ment annulaire sert d’appui à l’élément de filtre 12 de forme annulaire et entre cet élément de filtre 12 et l’adaptateur, on a un premier joint 15. Un autre joint 14 est prévu sur la surface frontale opposée de l’élément de filtre 12 de forme annulaire pour réaliser l’étanchéité entre cet élément de filtre 12 et la paroi intérieure 3 du réservoir. Pour augmenter l’étanchéité, l’élément de filtre 12 est précontraint axialement par l’adaptateur 13 en direction de la paroi intérieure 3 du réservoir.

La paroi intérieure 3 du réservoir a un enfoncement 18 dans la région de l’élément de filtre 12 avec une zone de fond 19 dont la paroi frontale pénètre dans l’élément de filtre 12 de forme annulaire. On réalise ainsi le blocage radial de la position de l’élément de filtre 12. L’enfoncement 18 sert en même temps de collecteur pour le carburant réchauffé, pour que même si le niveau de carburant est bas, on puisse traiter l’agent réducteur gelé dans la région de l’élément de filtre 12 ou de la chambre d’aspiration 22 et faciliter son dégel rapide. Comme dans l’exemple de réalisation de la figure 3, on peut prévoir en outre un élément chauffant 20 qui est dans ce cas, intégré dans l’adaptateur 13.

Le remplissage du volume 2 avec de l’agent réducteur se fait dans le système de réservoir représenté par l’orifice 24 réalisé dans la paroi extérieure 23 du réservoir. Un ajutage peut être installé dans l’orifice pour faciliter le branchement de la conduite d’agent réducteur.

La paroi extérieure 23 du réservoir comporte en outre un orifice 25 permettant d’évacuer l’air du volume 2.

Le système de réservoirs représenté est fabriqué avantageusement par un procédé de soufflage de matière plastique ou encore par injection de matière plastique. Plusieurs pièces seront alors de préférence reliées par des soudures. Le cordon de soudure 27 nécessaire à cet effet, comme l’indique la figure 1, se situe dans la zone périphérique de la paroi extérieure 8 du réservoir.

NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Premier volume recevant le carburant 1.1 Partie de volume 1.2 Partie de volume 2 Second volume recevant un agent réducteur 3 Paroi intérieure du réservoir 7 Intervalle 8 Paroi extérieure du réservoir 9, 10 Excroissances 11 Logement 12 Elément de filtre 13 Adaptateur 14, 15 Joint 16 Vis 17 Joint annulaire 18 Enfoncement 20 Elément chauffant 22 Chambre d’aspiration 23 Paroi extérieure du réservoir 24, 25 Orifices 26 Ajutage 27 Cordon de soudure

Claims

REVENDICATIONS 1°) Système de réservoirs de véhicule automobile comportant un premier volume (1) pour recevoir du carburant et un second volume (2) pour recevoir un agent réducteur, notamment une solution aqueuse d’urée, le second volume (2) logé dans le premier volume (1) étant séparé de celui-ci par une paroi intérieure périphérique (3) du réservoir, système caractérisé en ce que la paroi intérieure périphérique (3) du réservoir est formée dans la paroi côté fond (4) du réservoir et elle a une ouverture (5) de fond du second volume (2) qui est fermée par un couvercle (6).
2°) Système de réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second volume (2) est logé de manière excentrée dans le premier volume (1) pour que le premier volume (1) soit subdivisé par le second volume (2) en des parties de volume (1.1, 1.2) de tailles différentes reliées de préférences par au moins un intervalle (7) entre la paroi intérieure périphérique et la paroi extérieure périphérique (8) du réservoir.
3°) Système de réservoir selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi intérieure périphérique (3) du réservoir présente une première excroissance (9, 10) qui s’étend dans le premier volume (1) de préférence dans la petite partie (1.1) du premier volume (1).
4°) Système de réservoir selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’excroissance (9) rejoint la paroi côté fond (4) du réservoir et forme un logement (11) recevant un élément de filtre (12) de préférence annulaire.
5°) Système de réservoir selon la revendication 4, caractérisé en ce que l’élément de filtre (12) est appliqué contre la paroi intérieure (3) du réservoir sous précontrainte produite par un adaptateur (13) relié de manière amovible au couvercle (6), et de préférence au moins un joint d’étanchéité (14, 15) est prévu entre l’élément de filtre (12) et la paroi intérieure (3) du réservoir et/ou l’élément de filtre (12) et l’adaptateur (13).
6°) Système de réservoir selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’adaptateur (13) est fixé mécaniquement de préférence par des vis (16) au couvercle (6) et/ou un joint (17) est interposé entre l’adaptateur (3) et le couvercle (6).
7°) Système de réservoir selon l’une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la paroi intérieure (3) du réservoir forme un enfoncement (18) dans la région de l’excroissance (9), et de préférence l’enfoncement (18) a une zone de fond (19) qui pénètre dans l’extrémité de l’élément de filtre (12) de forme annulaire qui est à l’opposé de l’adaptateur (13).
8°) Système de réservoir selon la revendication 5, caractérisé en ce que un élément chauffant (20) assure le chauffage de l’agent réducteur dans le second volume (2) et cet élément chauffant (20) est de préférence dans ou sur l’adaptateur (13).
9°) Système de réservoir selon la revendication 5, caractérisé en ce que un orifice d’aspiration (21) est réalisé dans le couvercle (6) ou dans l’adaptateur (13) qui débouche de préférence dans une chambre d’aspiration (22) entourée par l’élément de filtre (12).
10°) Système de réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’extrémité opposée à l’orifice (5) de la paroi intérieure périphérique (3) du réservoir, rejoint la paroi extérieure (23) du réservoir dans laquelle il y a au moins un orifice (24, 25) pour remplir et/ou évacuer l’air du second volume (2).