FR3053081A1 - Circuit de depollution a uree comprenant un clapet a double siege assurant selectivement le degazage ou la recirculation de la solution aqueuse d’uree - Google Patents

Circuit de depollution a uree comprenant un clapet a double siege assurant selectivement le degazage ou la recirculation de la solution aqueuse d’uree Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un circuit (1) destiné à transférer, au moyen d'une pompe (2), un premier fluide (3), tel qu'une solution aqueuse d'urée, depuis un réservoir (4) jusqu'à un injecteur (5), ledit circuit (1) contenant également un second fluide (10), tel que l'air, et ledit circuit comprenant, en aval de la pompe (2) et du réservoir (4), une portion de circuit aval (11) qui comporte d'une part une branche principale (11A) qui mène à l'injecteur (5), et d'autre part une branche de dérivation (11B) qui retourne au réservoir (4) et qui est pourvue d'un clapet à double siège (14) conçu pour adopter sélectivement et automatiquement : une configuration de purge permettant de purger le second fluide à travers le clapet (14) hors de la branche principale (11A), une configuration d'alimentation sous pression permettant de diriger le premier fluide (3) vers l'injecteur (5) sous une pression de service prédéterminée (P_thresh), et une configuration de recirculation permettant une recirculation à travers la branche de dérivation (11B), et vers le réservoir (4), du premier fluide (3) issu dudit réservoir (4).

Description

Circuit de dépollution à urée comprenant un clapet à double siège assurant sélectivement le dégazage ou la recirculation de la solution aqueuse d'urée
La présente invention concerne les circuits de transfert de fluide, et plus particulièrement les circuits destinés à injecter dans des gaz d'échappement d'un moteur à combustion, à des fins de dépollution, un fluide contenant un agent réducteur, tel que l'urée.
On connaît déjà des circuits de dépollution à urée qui comprennent un réservoir, contenant une solution aqueuse d'urée (généralement désignée par l'appellation commerciale AdBlue®), une pompe puisant la solution d'urée dans le réservoir, et un circuit qui relie la pompe à un injecteur agencé pour délivrer la solution d'urée sous pression dans la ligne d'échappement du véhicule.
La mise en oeuvre de tels circuits de dépollution à urée peut toutefois se heurter à plusieurs difficultés.
Tout d'abord, la présence d'air dans le circuit, notamment après une phase d'inactivité de la pompe, peut gêner le réamorçage de ladite pompe ainsi que, plus globalement, le bon fonctionnement du circuit. A ce titre, on notera qu'il est difficilement envisageable de purger efficacement l'air du circuit en refoulant ledit air à travers l'injecteur, car on courrait ce faisant le risque de voir la solution d'urée s'écouler à basse pression dans la ligne d'échappement à travers l'injecteur, sans que ladite solution d'urée soit pulvérisée convenablement, ce qui pourrait conduire à la formation de cristaux d'urée qui obstrueraient ladite ligne d'échappement.
En outre, il n'est pas non plus envisageable de laisser en permanence la pompe remplie de solution d'urée, notamment lors de l'arrêt du véhicule par grand froid, car la solution d'urée aqueuse est sensible au gel, si bien qu'un remplissage permanent exposerait la pompe, et plus globalement le circuit, à un risque d'endommagement, voire d'éclatement. C'est pour limiter de tels risques que les circuits de dépollution à urée connus présentent généralement des structures relativement complexes, telle que celle décrite dans le document WO-2014/005750 qui inclut une pluralité de vases d'expansion antigel ainsi qu'au moins deux pompes qui sont associées chacune à un unique sens de fonctionnement et qui sont pourvues chacune à cet effet d'au moins deux clapets anti-retour, de sorte à pouvoir organiser efficacement la gestion des différents fluides dans les différentes phases de fonctionnement, à savoir l'amorçage de la première pompe avec purge d'air à travers la seconde pompe, l'injection de la solution d'urée sous pression par la première pompe, puis la mise au repos du circuit avec vidange par la seconde pompe.
Bien entendu, la complexité de tels circuits tend à rendre lesdits circuits relativement lourds, encombrants, et onéreux, tout en augmentant la probabilité de survenance d'une panne.
Les objets assignés à l'invention visent par conséquent à proposer un nouveau circuit de transfert de fluide, et plus particulièrement un nouveau circuit de dépollution à urée, qui soit plus simple, plus compact, plus robuste, plus fiable et moins onéreux à fabriquer que les circuits connus, tout en conservant, voire en améliorant, les différentes fonctions utiles et l'efficacité des circuits connus.
Les objets assignés à l'invention sont atteints au moyen d'un circuit destiné à transférer, au moyen d'une pompe, un premier fluide, tel qu'une solution aqueuse d'urée, depuis un réservoir jusqu'à un point de destination, tel qu'un injecteur, ledit circuit étant susceptible de contenir, en plus du premier fluide, un second fluide, tel que l'air, dont la densité et la viscosité dynamique sont inférieures à celles du premier fluide, ledit circuit comprenant, en aval de la pompe et du réservoir, une portion de circuit aval qui comporte d'une part une première branche, dite branche principale, qui mène au point de destination, et d'autre part une seconde branche, dite branche de dérivation, qui bifurque de la première branche, au niveau d'une bifurcation située en amont du point de destination, pour retourner au réservoir, ledit circuit étant caractérisé en ce que la branche de dérivation est pourvue d'un clapet à double siège qui comprend un obturateur qui est monté mobile entre un premier siège raccordé à la branche principale et un second siège raccordé au réservoir, ledit clapet à double siège étant agencé pour ajuster la position de l'obturateur en fonction de la traînée exercée par le fluide qui pénètre dans ledit clapet, de sorte à pouvoir adopter sélectivement et automatiquement : - une première configuration, dite « configuration de purge », dans laquelle l'obturateur adopte, sous l'action du second fluide, une position intermédiaire entre le premier siège et le second siège, plaçant ainsi le clapet en configuration ouverte, de sorte à permettre une purge dudit second fluide hors de la branche principale et un retour dudit second fluide vers le réservoir par la branche de dérivation, - une seconde configuration, dite « configuration d'alimentation sous pression », dans laquelle l'obturateur vient se placer au contact étanche du second siège, sous l'action du premier fluide, lorsque ledit premier fluide est entraîné par la pompe selon un régime de fonctionnement dit « régime d'alimentation sous pression », de sorte à diriger le premier fluide vers le point de destination, à travers la branche principale, sous une pression égale ou supérieure à un seuil de pression prédéterminé dit « seuil de pression de service », - et une troisième configuration, dite « configuration de recirculation », dans laquelle l'obturateur adopte, sous l'action du premier fluide, une position intermédiaire entre le premier siège et le second siège, plaçant ainsi le clapet en configuration ouverte, lorsque ledit premier fluide est entraîné par la pompe selon un régime de fonctionnement dit « régime de recirculation », distinct du régime d'alimentation sous pression et conférant audit premier fluide une charge moins élevée que ledit régime d'alimentation sous pression, de sorte à permettre une recirculation au moins partielle à travers la branche de dérivation, et vers le réservoir, dudit premier fluide en provenance dudit réservoir.
En outre, le clapet peut de préférence également adopter sélectivement une quatrième configuration, dite « configuration de dépression », dans laquelle l'obturateur vient se placer au contact étanche du premier siège, lorsque la pompe adopte un régime dit « régime de dépression », selon lequel ladite pompe rappelle vers le réservoir le premier fluide contenu dans la branche principale, de sorte à placer le clapet en configuration fermée pour empêcher l'aspiration de premier fluide et/ou de second fluide à travers la branche de dérivation.
Avantageusement, le circuit selon l'invention propose donc une architecture simplifiée, au sein de laquelle un clapet à double siège, qui constitue un composant passif (à ce titre dépourvu notamment d'alimentation électrique), particulièrement simple, robuste, fiable, et peu onéreux, est associé à une pompe et conçu de manière à faire office d'aiguillage automatique, piloté par la traînée qu'exerce le fluide sur l'obturateur dudit clapet, de telle sorte que ledit clapet est capable de diriger le fluide dans la branche et dans la direction adéquates, en fonction d'une part de la nature du fluide (typiquement : air ou solution d'urée) et d'autre part de la charge (c'est-à-dire de l'énergie mécanique, ici dépendante de la pression et du débit) que l'on confère audit fluide.
Plus particulièrement, l'obturateur étant conçu (taré), de par ses dimensions, sa forme et sa densité, pour réagir différemment selon la traînée qu'exerce sur lui le fluide qui se présente à l'entrée du clapet, traînée qui dépend notamment de la vitesse d'écoulement, de la pression dynamique, et de la viscosité dynamique du fluide, la combinaison du clapet à double siège et d'une pompe dont on peut choisir le régime de fonctionnement parmi une pluralité de régimes de fonctionnement possibles, c'est-à-dire dont on peut régler l'intensité de la puissance mécanique (pression, débit) que ladite pompe confère au fluide, permet avantageusement de réaliser sélectivement plusieurs fonctions, à savoir : - une première fonction de purge de l'air (purge du second fluide) qui consiste à expulser l'air hors de la pompe et hors de la première branche, à travers le clapet et la seconde branche, pour faciliter l'amorçage de la pompe puis la montée ultérieure en pression du premier fluide (solution d'urée) dans la première branche, - une seconde fonction de montée en pression, qui permet d'atteindre dans la première branche (branche principale) une pression de service suffisante pour garantir une pulvérisation correcte du premier fluide (la solution d'urée) à travers l'injecte u r, - une troisième fonction de recirculation, qui permet notamment d'éviter le gel du premier fluide du fait du brassage mécanique et/ou du transfert de chaleur produits par la recirculation en circuit fermé du premier fluide (solution d'urée) à travers la pompe, le clapet, la seconde branche (branche de dérivation) et le réservoir, ledit premier fluide (solution d'urée) pouvant avantageusement être utilisé comme fluide caloporteur, - et, de préférence, une quatrième fonction de vidange au cours de laquelle on inverse le sens de fonctionnement de la pompe, afin d'aspirer le premier fluide (solution d'urée) contenu dans la branche principale et l'injecteur, afin de vider au moins partiellement ladite branche principale et ledit injecteur du premier fluide qu'ils contiennent, de manière à assurer une protection du circuit contre le gel.
Avantageusement, l'invention permet donc d'obtenir un circuit très polyvalent, bien que particulièrement simple et compact, au moyen d'une pompe réversible et d'un clapet à double siège qui est placé en dérivation de la branche principale située en aval de ladite pompe et qui est asservi par le régime de fonctionnement de ladite pompe. D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit, ainsi qu'à l'aide des dessins annexés, fournis à titre purement illustratif et non limitatif, parmi lesquels :
La figure 1 illustre une vue schématique d'un circuit selon l'invention.
La figure 2 illustre, selon une vue en perspective éclatée, un exemple de réalisation de bifurcation selon l'invention, pourvue d'un clapet à double siège à bille.
La figure 3 illustre, selon une vue en perspective avec arrachement de matière, la bifurcation et le clapet de la figure 2.
Les figures 4 à 10 illustrent, selon des vues schématiques en coupe longitudinale, le principe de fonctionnement d'un clapet à double siège à bille selon l'invention, dans les différentes configurations possibles.
Les figures 11 à 16 illustrent, selon des vues schématiques en coupe longitudinale, le principe de fonctionnement, dans les différentes configurations possibles, d'une autre variante de clapet à double siège, au sein duquel l'obturateur est suspendu par une membrane élastique. L'invention concerne un circuit 1 destiné à transférer, au moyen d'une pompe 2, un premier fluide 3, tel qu'une solution aqueuse d'urée, depuis un réservoir 4 jusqu'à un point de destination 5, tel qu'un injecteur.
Par commodité, le point de destination pourra être assimilé à un injecteur 5 dans ce qui suit.
Le premier fluide 3 sera de préférence un liquide, sensiblement incompressible, et plus particulièrement une solution aqueuse contenant un agent réducteur, tel que l'urée, destiné à la réduction des oxydes d'azote (NOx). A ce titre, on notera que le circuit 1 pourra de préférence constituer, tel que cela est illustré sur la figure 1, un circuit de dépollution des gaz d'échappement destiné à injecter un premier fluide 3 formé par une solution d'un agent réducteur, tel que l'urée, dans une ligne d'échappement 6 d'un moteur 7 à combustion.
Bien entendu, l'invention est parfaitement applicable à d'autres types de circuits 1 de transfert de fluide 3, et plus particulièrement à tout circuit 1 de fluide dit « automobile », tel que carburant, lubrifiant (huile), liquide de refroidissement, liquide lave-glace, etc.
Par ailleurs, l'invention concerne en tant que tel un moteur 7 équipé d'un tel circuit 1, quelles que soient la nature et la destination dudit moteur 7, par exemple un moteur 7, de préférence un moteur à combustion, et plus spécifiquement un moteur diesel, destiné à entraîner un groupe électrogène ou un véhicule 8 automobile.
Plus globalement, l'invention concernera ainsi un véhicule 8 automobile, notamment un véhicule terrestre à roues motrices, équipé d'un circuit 1 de transfert de fluide 3 embarqué, tel qu'un circuit de dépollution à urée, selon l'une quelconque des formes de réalisation de l'invention.
Le circuit 1 selon l'invention est susceptible de contenir, en plus du premier fluide 3, un second fluide 10 dont la densité est inférieure à la densité du premier fluide 3, et dont, respectivement, la viscosité dynamique est inférieure à la viscosité dynamique dudit premier fluide 3.
Ledit second fluide 10 est de préférence un gaz, compressible, tel que l'air.
Typiquement, ledit second fluide 10 peut correspondre à une vapeur émanant du premier fluide 3 liquide, et/ou à de l'air qui s'introduit dans le circuit 1, à un mélange air/vapeur de premier fluide 3, ou bien encore à un brouillard de premier fluide (c'est-à-dire à de l'air contenant des gouttes de premier fluide 3 en suspension). L'introduction d'air dans le circuit 1 peut notamment survenir lors d'une ouverture dudit circuit, par exemple à l'occasion d'un remplissage, ou bien encore en remplacement normal, progressif et automatique du premier fluide 3 dans le réservoir 4, pour compenser le volume de premier fluide 3 consommé par le circuit 1.
Tel que cela est illustré sur la figure 1, le circuit 1 comprend, en aval de la pompe 2 et du réservoir 4, une portion de circuit aval 11 qui comporte d'une part d'une première branche 11A, dite branche principale, qui mène au point de destination (injecteur) 5, et d'autre part une seconde branche 11B, dite branche de dérivation, qui bifurque de la première branche 11A, au niveau d'une bifurcation 12 située en amont du point de destination 5, pour retourner au réservoir 4.
Par convention, l'amont du circuit correspondra au réservoir 4, et l'aval au point de destination 5, le sens amont-aval correspond alors au sens de transfert normal et fonctionnel du premier fluide (solution d'urée) 3, c'est-à-dire à un sens d'écoulement dans lequel le (ou les) fluide(s) 3, 10 se déplacent, sous l'effet d'entraînement de la pompe 2, depuis le réservoir 4 vers le point de destination 5.
Bien qu'il ne soit pas exclu que la pompe 2 soit intégrée au réservoir 4, et comprenne par exemple un piston capable de modifier, et plus particulièrement de réduire, le volume dudit réservoir 4 pour propulser le premier fluide 3 hors du réservoir, dans la portion de circuit aval 11, la pompe 2 sera de préférence distincte du réservoir 4, et située entre ledit réservoir 4 et la bifurcation 12, c'est-à-dire en aval du réservoir 4 et en amont à la fois de la bifurcation 12 et du point de destination (injecteur) 5. A ce titre, l'entrée (admission) 2A de la pompe 2 pourra être reliée au réservoir 4 par une portion de circuit amont 13, tandis que la sortie (refoulement) 2B de la pompe sera connectée à la portion de circuit aval 11, en amont de la bifurcation 12 et, a fortiori, en amont de l'injecteur 5.
De préférence, la pompe 2 sera une pompe réversible, pouvant adopter sélectivement deux sens de fonctionnement : un premier sens direct (comme c'est le cas sur les figures 5, 6, 7, 9, 12, 13, 14 et 15), selon laquelle la pompe 2 puise le premier fluide 3 dans le réservoir 4 pour le refouler, le cas échéant avec le second fluide 10, dans la portion de circuit aval 11, et un second sens inverse, opposé au précédent (comme cela est le cas sur les figures 10 et 16), dans lequel la pompe 2 aspire le premier fluide 3 contenu dans la portion de circuit aval 11, et plus particulièrement dans la branche principale 11A, pour rappeler ledit premier fluide 3 vers le réservoir 4 (ce qui permet notamment d'opérer une vidange au moins partielle afin de mettre le circuit 1 hors gel, comme cela sera décrit plus loin).
Le circuit 1 selon l'invention permet ainsi d'utiliser une seule et même pompe 2, unique et réversible, pour assurer les différentes fonctions qui sont assignées au circuit 1 (purge du second fluide, injection du premier fluide sous pression, recirculation du premier fluide 3 en circuit fermé, et/ou vidange du premier fluide en cas de risque de gel). Le circuit 1 peut donc être particulièrement compact, léger et peu onéreux à fabriquer.
La pompe 2 sera de préférence entraînée par un moteur M électrique.
On notera également que la branche principale 11A constitue de préférence une branche ouverte, en ceci qu'elle permet au fluide 3 de sortir du circuit 1, pour être consommé dans un autre circuit (typiquement ici une ligne d'échappement 6), tandis que la branche de dérivation 11B constitue une branche fermée, qui permet au fluide qui la traverse de revenir, sans perte, au réservoir 4.
Selon l'invention, la branche de dérivation 11B est pourvue d'un clapet 14 à double siège.
De préférence, ledit clapet 14 forme le point de départ de la branche de dérivation 11B, et vient à ce titre en prise sur la branche principale 11A immédiatement au niveau de la bifurcation 12.
De préférence, pour collecter plus facilement le second fluide (air) 10, moins dense que le premier fluide 3 (solution aqueuse), la bifurcation 12 est agencée de telle sorte que la branche de dérivation 11B vient en prise, au niveau de ladite bifurcation 12, sur le dessus de la conduite formant la branche principale 11A, si bien que le clapet 14 à double siège forme localement un point haut par rapport à la branche principale 11A. Ainsi, le clapet 14 à double siège se trouve situé à une altitude égale ou supérieure à l'altitude de la bifurcation 12.
Plus globalement, si les impératifs d'intégration du circuit 1 dans le moteur 7 et/ou dans le véhicule 8 le permettent, la bifurcation 12, et par conséquent le clapet 14, pourra idéalement se trouver elle-même au point haut (c'est-à-dire au point d'altitude la plus élevée) de la branche principale 11A, ce qui permettra de collecter automatiquement et d'autant plus facilement le second fluide (air) 10, moins dense que le premier fluide 3.
Tel que cela est visible sur les figures, le clapet 14 à double siège comprend un obturateur 15 qui est monté mobile entre un premier siège 16 raccordé à la branche principale 11A et un second siège 17 raccordé au réservoir 4 (via la branche de dérivation 11B).
En l'espèce, le premier siège 16 forme un siège inférieur, tandis que le second siège, distinct et distant du premier siège 16, forme un siège supérieur situé à une altitude plus élevée que celle du premier siège 16.
Selon l'invention, le clapet 14 à double siège est agencé pour ajuster la position de l'obturateur 15 en fonction de la traînée exercée par le fluide 3, 10 qui pénètre dans ledit clapet 14 (par le premier siège 16), de sorte à pouvoir adopter sélectivement et automatiquement : - une première configuration, dite « configuration de purge », correspondant ici aux figures 5 et 12, dans laquelle l'obturateur 15 adopte, sous l'action du second fluide 10, une position intermédiaire entre le premier siège 16 et le second siège 17, plaçant ainsi le clapet 14 en configuration ouverte, de sorte à permettre une purge dudit second fluide 10 (c'est-à-dire plus particulièrement une purge de l'air) hors de la branche principale 11A et un retour dudit second fluide 10 vers le réservoir 4 par la branche de dérivation 11B, - une seconde configuration, dite « configuration d'alimentation sous pression », correspondant ici aux figures 7 et 14, dans laquelle l'obturateur 15 vient se placer au contact étanche du second siège 17, sous l'action du premier fluide 3, lorsque ledit premier fluide 3 est entraîné par la pompe 2 selon un régime de fonctionnement dit « régime d'alimentation sous pression », de sorte à diriger le premier fluide 3 vers le point de destination 5, à travers la branche principale 11A, sous une pression égale ou supérieure à un seuil de pression prédéterminé dit « seuil de pression de service » P_thresh, - et une troisième configuration, dite « configuration de recirculation », correspondant ici aux figures 9 et 15, dans laquelle l'obturateur 15 adopte, sous l'action du premier fluide 3, une position intermédiaire entre le premier siège 16 et le second siège 17, plaçant ainsi le clapet 14 en configuration ouverte, lorsque ledit premier fluide 3 est entraîné par la pompe 2 selon un régime de fonctionnement dit « régime de recirculation », distinct du régime d'alimentation sous pression et conférant audit premier fluide 3 une charge (c'est-à-dire une puissance mécanique, ici caractérisée par la pression dynamique et le débit) moins élevée que ledit régime d'alimentation sous pression, de sorte à permettre une recirculation au moins partielle à travers la branche de dérivation 11B, et vers le réservoir 4, dudit premier fluide 3 en provenance dudit réservoir 4.
On notera que, au sens de l'invention, la troisième configuration (de recirculation) correspond à un régime permanent, c'est-à-dire qu'elle peut être avantageusement maintenue durablement, aussi longtemps que souhaité, tant que la pompe 2 est actionnée (continûment) selon le régime de recirculation.
Ledit régime de recirculation est en effet choisi de tel sorte que, au regard de la forme, de la dimension, et de la densité de l'obturateur 15, il permet de maintenir, en régime permanent, et pas seulement de façon transitoire, ledit obturateur 15 en position intermédiaire entre les deux sièges 16, 17, la traînée générée par la circulation du premier fluide 3 autour dudit obturateur 15 étant en effet suffisamment élevée pour soulever ledit obturateur 15 du premier siège 16 mais également suffisamment modérée pour éviter que ledit obturateur 15 ne vienne se plaquer contre le second siège 17, si bien que le premier fluide 3 peut maintenir ledit obturateur 15 en "lévitation", et par conséquent circuler librement à travers le clapet 14, aussi longtemps qu'on le souhaite. A ce titre, la densité de l'obturateur 15 sera de préférence strictement supérieure à celle du premier fluide 3 (solution d'urée), de telle sorte que la simple flottaison (force d'Archimède) ne suffise pas à faire remonter l'obturateur 15 au contact étanche du second siège 17 lorsque le clapet 14 se remplit dudit premier fluide 3.
En outre, l'obturateur 15 pourra le cas échéant être avantageusement rappelé contre le premier siège 16 sous le seul effet de son propre poids, c'est-à-dire par la seule force de gravité, sans qu'il soit nécessaire de prévoir un organe de rappel élastique supplémentaire du genre ressort.
Dans tous les cas, l'obturateur 15 pourra comprendre un noyau de lestage, par exemple métallique, éventuellement enrobé d'une couche d'enrobage de faible densité, par exemple en matériau polymère.
On notera également que, en configuration de recirculation, le premier fluide 3 issu du réservoir 4 (vio la portion de circuit amont 13) et entraîné par la pompe 2 est de préférence majoritairement (c'est-à-dire à plus de 50 % en volume), voire de préférence sensiblement exclusivement (typiquement à plus de 90 %, voire à 100 %) dirigé à travers la branche de dérivation 11B pour retourner au réservoir 14.
En complément du clapet à double siège 14, et afin de gérer efficacement la transition entre le régime de recirculation d'une part et les régimes de purge et d'alimentation sous pression d'autre part, on pourra avantageusement prévoir sur la branche principale 11, en aval de la bifurcation 12, et tel que cela est illustré sur la figure 1, un clapet anti-retour 20 dont le seuil d'ouverture (pression de tarage, ou charge de tarage) correspondra au seuil de pression de service P_thresh, lui-même supérieur au niveau de pression dynamique (niveau de charge) nécessaire et suffisant pour plaquer l'obturateur 15 contre le second siège 17.
On pourra alors choisir le régime de recirculation (en sens direct) de telle sorte que la charge maximale que ledit régime de recirculation puisse conférer au premier fluide 3 au niveau de la bifurcation 12 reste strictement inférieure au seuil d'ouverture du clapet anti-retour 20, tandis que le régime d'alimentation sous pression (également en sens direct) sera choisi plus intensif que le régime de recirculation, afin de pouvoir conférer au premier fluide une charge qui dépassera tout d'abord le niveau de charge nécessaire pour fermer le clapet à double siège 14 en amenant l'obturateur 15 au contact étanche du second siège 17, puis qui dépassera ensuite le seuil d'ouverture du clapet anti-retour 20, pour permettre le transfert (en totalité) du premier fluide 3 à travers la branche principale 11A, vers le point de destination 5, sous une forte pression (pression de service), typiquement de l'ordre de 5 bar à 10 bar, adaptée à la pulvérisation du premier fluide 3 dans la ligne d'échappement 6 par l'injecteur 5.
De préférence, la portion de la branche principale 11A située en aval du clapet anti-retour 20, et sur laquelle (à l'extrémité aval de laquelle) se situe l'injecteur 5, comprend un accumulateur 21 dans lequel la pompe 2 permet de stocker temporairement une réserve de premier fluide 3 sous pression. Cette réserve, disponible à tout moment, sera utilisée peu à peu, lors des ouvertures successives de l'injecteur 5.
Avantageusement, l'utilisation d'un accumulateur 21 permet de ne solliciter la pompe 2, en régime d'alimentation sous pression, que par intermittence, lorsqu'il est nécessaire de recharger l'accumulateur 21.
En dehors de ces phases de recharge, on pourra opter pour un régime de fonctionnement moins gourmand (régime de recirculation), le clapet 14 à double siège et le clapet anti-retour 20 coopérant alors pour diriger le premier fluide 3 dans la branche de dérivation 11B tel que cela est illustré sur les figures 9 et 15, ou bien même désactiver totalement la pompe 2 et laisser retomber la pression jusqu'au clapet anti-retour 20 (en amont dudit clapet anti-retour 20), et donc notamment dans la bifurcation 12, tel que cela est illustré sur la figure 8.
On pourra ainsi améliorer la durée de vie de la pompe 2 et du circuit 1, et réduire leur consommation d'énergie.
Pour surveiller le processus, et plus particulièrement pour mesurer la pression dans la branche principale 11A, en aval de la bifurcation 12 et du clapet antiretour 20, et en amont de l'injecteur 5, on peut également prévoir un capteur de pression 22, tel que cela est illustré sur la figure 1.
De façon préférentielle, le clapet à double siège 14 peut également adopter, outre les trois configurations mentionnées plus haut, une quatrième configuration, dite « configuration de dépression », dans laquelle l'obturateur 15 vient se placer au contact étanche du premier siège 16, lorsque la pompe 2 adopte un régime dit « régime de dépression », selon lequel ladite pompe 2 rappelle vers le réservoir 4 le premier fluide 3 contenu dans la branche principale 11A, de sorte à placer le clapet à double siège 14 en configuration fermée, tel que cela est illustré sur les figures 10 et 16, pour empêcher l'aspiration de premier fluide 3 et/ou de second fluide 10 à travers la branche de dérivation 11B.
En faisant obstacle au retour vers la pompe 2 du premier fluide 3 (solution d'urée), et surtout du second fluide 10 (air), présents dans la branche de dérivation 11B (ou en provenance du réservoir 4 via ladite branche de dérivation 11B), le clapet à double siège 14 en configuration de dépression permet à la pompe 2, lorsqu'elle est actionnée dans le sens inverse, de mettre en dépression sa sortie 2B, et par conséquent de mettre en dépression la branche principale 11A, et ainsi d'aspirer efficacement au moins une partie du premier fluide 3 contenu dans ladite branche principale 11A, et de renvoyer ledit premier fluide 3 au réservoir 4 à travers la portion de circuit amont 13.
Une telle configuration de dépression permet avantageusement de vidanger la branche principale 11A de son premier fluide 3, lors de l'arrêt du véhicule par temps froid, afin d'éviter qu'un gel du premier fluide 3 n'endommage le circuit 1.
On notera que, de préférence, le clapet anti-retour 20 est piloté, en ceci qu'il est possible de forcer son ouverture sur commande, par exemple par un signal électrique, alors même que la pompe 2 est arrêtée ou actionnée dans le sens inverse et que la pression en amont dudit clapet anti-retour 20 est, en conséquence, inférieure au seuil d'ouverture dudit clapet (seuil de pression de service P thresh).
En forçant alors l'ouverture du clapet anti-retour 20, on garantit l'efficacité de la vidange anti-gel, car on permet à l'accumulateur 21, et plus globalement à toute la partie de la branche principale 11A située en aval dudit clapet anti-retour 20 et placée initialement sous pression de service, de se décharger vers l'amont, à travers la pompe 2 et jusqu'au réservoir 4.
Selon une variante préférentielle de réalisation, qui correspond aux figures 2 à 10, le clapet à double siège 14 est formé par un clapet à bille, qui comprend un canal 23 qui relie le premier siège 16, placé en position inférieure, au second siège, placé en position supérieure 17 (c'est-à-dire à une altitude plus élevée que celle du premier siège 16), ainsi qu'un obturateur 15 formé par une bille 24, dont le diamètre est inférieur à la section de passage (section transverse) du canal 23, dont la densité est supérieure à la densité du premier fluide 3, et qui est placée dans le canal 23 de sorte à pouvoir se déplacer librement dans ledit canal 23 depuis le premier siège 16 jusqu'au second siège 17 et inversement.
La densité de la bille 24 supérieure à la densité du premier fluide 3 évite que ladite bille 24 ne vienne obturer le second siège 17 du seul fait de la flottaison, lorsque le canal 23 se remplit du premier fluide 3, ce qui rend possible l'existence d'un régime de recirculation.
Comme indiqué plus haut, la bille 24 pourra à cet effet être lestée par un noyau dense, de préférence métallique
Ainsi, la bille 24 pourra par exemple être formée exclusivement d'un matériau métallique inoxydable, tel qu'un acier inoxydable, par exemple austénitique.
En variante, la bille 24 pourra comprendre un noyau dense, de préférence métallique, par exemple en acier, enrobé d'une couche de matériau polymère.
Le matériau polymère d'enrobage pourra être rigide, et par exemple être formé par du PolyAmide, du PolyPropylène ou du PolyEthylène, ou bien encore souple, et formé par un matériau élastomère (caoutchouc), de type EPDM, HNBR, NBR (caoutchouc nitrile-butadiène), etc.
Un avantage d'un enrobage élastomère est d'améliorer l'étanchéité de la bille au contact des sièges 16, 17, en particulier si lesdits sièges sont formés dans un matériau rigide, quasiment indéformable sous la seule pression de la bille 24.
De préférence, la bille sera totalement libre de se déplacer entre les sièges 16, 17, sous la seule action combinée de la gravité d'une part, qui tend à rappeler la bille 24 contre le premier siège 16, et de la traînée du fluide 3, 10 d'autre part, qui tend à repousser la bille 24 vers le second siège 17, le clapet 14 étant alors dépourvu de ressort de rappel qui pré-contraindrait ladite bille 24 vers une position déterminée (et notamment contre le premier siège 16). Le clapet 14 présente ainsi une structure particulièrement simple, au fonctionnement très fiable.
De préférence, tant par commodité de fabrication que pour optimiser l'efficacité du rappel de la bille 24 vers le premier siège 16 par la gravité ainsi que l'équilibrage de la bille en configuration de recirculation, le canal 23 s'étend sensiblement, voire exactement, verticalement, et de façon particulièrement préférentielle selon un axe central rectiligne (ici vertical).
Egalement par simplicité de fabrication et par souci d'efficacité de fonctionnement, les sièges 16,17 et la section de passage du canal 23 présenteront de préférence une forme de révolution, de base circulaire.
De préférence, tel que cela est bien visible sur les figures 2 à 10, le premier siège 16 et/ou le second siège 17 présente une forme tronconique, qui s'évase (c'est-à-dire qui s'ouvre en s'élargissant) sur le canal 23, de sorte à faciliter le centrage et la mise au contact étanche (au premier fluide 3, et au second fluide 10), selon un contact annulaire, de la bille 24 contre le siège 16,17 concerné.
Selon une variante préférentielle de réalisation, illustrée sur les figures 2 et 3, le clapet à double siège 14 comprend un corps de clapet 25 formant une chemise 25A cylindrique, dans laquelle sont empilés successivement une première rondelle 26 formant le premier siège 16, une entretoise 28 tubulaire qui vient en appui sur la première rondelle 26 et qui délimite latéralement le canal 23, une seconde rondelle 27 formant le second siège 17 et qui vient en appui contre l'entretoise 28, et un embout tubulaire 29 qui est fixé sur le corps de clapet 25 et qui vient en appui contre la seconde rondelle 27.
Avantageusement, une telle structure modulaire, obtenue en empilant sensiblement coaxialement dans la chemise 25A délimitée par le corps de clapet 25 les éléments constitutifs du clapet 14 (rondelles 26, 27, entretoise 28 et embout 29), lesquels présentent de préférence une forme de révolution, facilite l'assemblage du clapet 14 et sa réalisation à moindre coût.
On notera en particulier que, avantageusement, la première rondelle 26 et la seconde rondelle 27 présenteront de préférence une structure annulaire de révolution, traversée par un passage central permettant l'écoulement du fluide, ledit passage central présentant de préférence une portion tronconique 26T, 27T, de type fraisure, qui va en s'élargissant sur le canal 23, pour recevoir la bille 24.
Lesdites première et seconde rondelles 26, 27 pourront être formées par des pièces identiques, ce qui permet de standardiser leur production.
Selon une variante possible de réalisation, chaque rondelle 26, 27 pourra présenter une unique forme tronconique évasée (fraisure) 26T, 27T formant siège 16, 17 sur une seule de ses faces, l'autre face étant de préférence plane. On pourra alors utiliser des rondelles 26, 27 identiques, simplement en veillant à les orienter différemment au sein de l'empilement, le siège 16 unique de l'une 26 faisant face au siège 17 unique de l'autre 27, tel que cela est illustré sur les figures 2 et 3.
Selon une autre variante de réalisation, chaque rondelle pourra présenter sur chacune de ses deux faces (inférieures et supérieures) normales à l'axe de l'empilement une forme tronconique évasée (fraisure) 26T, 27T apte à former un siège 16, 17, c'est-à-dire que la rondelle 26, 27 possédera un passage central biconique (sensiblement en forme de sablier) offrant un double siège, si bien que ladite rondelle 26, 27 pourra être utilisée indifféremment dans un sens ou dans l'autre, ce qui évitera tout risque d'inversion lors de l'assemblage.
Le corps de clapet 25 peut avantageusement être intégré d'un seul tenant à l'élément matérialisant la bifurcation 12.
Ainsi, si l'élément matérialisant la bifurcation 12 se présente sous forme d'un raccord en « T », la branche principale 11A pourra former la branche sensiblement horizontale, ici inférieure, dudit «T », tandis que le corps de clapet 25 formera la branche verticale, ici supérieure, dudit raccord en « T », sécante à la branche principale 11A.
En outre, selon une variante possible d'agencement particulièrement compacte et solide, le corps de clapet 25, et plus globalement l'élément matérialisant la bifurcation 12, pourra être fixé voire intégré au carter de la pompe 2, directement à la sortie 2B de ladite pompe.
La phase de purge du second fluide (air), notamment lors de l'amorçage de la pompe 2, s'en trouvera accélérée et facilitée. L'embout 29 tubulaire pourra comporter un mamelon 29A, c'est-à-dire une extrémité mâle permettant de raccorder le clapet 14, par le second siège 17, à un conduit, le cas échéant à un tuyau flexible, formant la suite de la branche de dérivation 11B conduisant au réservoir 4.
Avantageusement, l'embout tubulaire 29 sera fixé au corps du clapet 25, de manière à venir prendre en sandwich et comprimer axialement (ici sensiblement verticalement) les rondelles 26, 27 contre les chants de l'entretoise 28, et contre le fond 25B du corps de clapet, lequel fond 25B forme un épaulement qui entoure ici un orifice d'entrée 32 qui met en communication le clapet 14, par le premier siège 16, avec la branche principale 11A.
La fixation de l'embout tubulaire 29 sur le corps de clapet 25 pourra être obtenue par exemple par vissage ou, tel que cela est illustré sur les figures 2 et 3 par emmanchement, et plus particulièrement par encliquetage au moyen d'un bourrelet de retenue 30 (ici annulaire) qui coopère avec un évidement correspondant (ici une gorge 31) creusé dans la paroi latérale interne de la chemise 25A que délimite le corps de clapet 25.
Avantageusement, la compression axiale produite par l'embout 29 permet de garantir, de manière reproductible, que l'empilement constitutif du clapet 14 est parfaitement maintenu et stable.
Pour faciliter cette compression axiale tout en évitant la détérioration des pièces, mais également pour améliorer l'étanchéité du contact entre l'obturateur 15 et les sièges 16,17, lesdits sièges 16,17, et plus particulièrement les rondelles 26, 27, pourront avantageusement être garnis ou revêtus d'un matériau élastomère (notamment si l'obturateur 15 lui-même n'est pas revêtu d'une couche élastomère).
Selon une variante de réalisation particulièrement préférentielle, la première rondelle 26 qui forme le premier siège 16, et/ou respectivement la seconde rondelle 27 qui forme le second siège 17, est formée d'un seul tenant en élastomère.
Avantageusement, lorsque le siège 16, 17 est revêtu d'une couche d'élastomère, voire constitué dans un matériau élastomère, il n'est pas nécessaire de prévoir un élément d'étanchéité additionnel, tel qu'un joint, ce qui simplifie la fabrication du clapet 14.
Dans le cas contraire, on pourrait toutefois envisager de garnir le siège 16, 17 d'un joint distinct, tel qu'un joint torique, ou bien de recourir à un obturateur 15 lui-même recouvert d'une couche élastomère, tel que cela a été évoqué plus haut.
Selon une variante possible de réalisation, qui correspond aux figures 11 à 16, le clapet à double siège 14 comprend un corps de clapet 25 délimitant une chambre 40, et l'obturateur 15 est porté par une membrane élastique 41 qui divise la chambre 40 en une première cavité 42 dans laquelle débouche le premier siège 16 et une seconde cavité 43 dans laquelle débouche le second siège 17. L'obturateur 15 est alors traversé par au moins un orifice de passage 44, qui est agencé de telle sorte que le premier fluide 3 et/ou le second fluide 10 peut circuler depuis le premier siège 16, situé dans la première cavité 42, jusqu'au second siège 17, situé dans la seconde cavité 43, ou inversement, en empruntant ledit orifice de passage 44, seulement lorsque l'obturateur 15 se trouve en position intermédiaire, à distance de chacun des deux sièges 16, 17 (figures 12, 13 et 15), mais pas lorsque l'obturateur 15 se trouve en appui étanche contre l'un ou l'autre desdits sièges 16,17 (figures 11,14 et 16). A cet effet, le ou les orifices de passage 44 seront préférentiellement agencés de sorte à mettre en communication, de préférence en communication directe et permanente, la première cavité 42 avec la seconde cavité 43, tandis que l'obturateur 15 présentera au moins une portion pleine qui, lorsque ledit obturateur 15 est au contact étanche d'un siège 16, 17, sépare ledit siège 16, 17 de la cavité 42, 43 qui lui correspond, de sorte à empêcher le fluide 3, 10 présent dans ladite cavité 42,43 de gagner et traverser ledit siège 16,17.
Selon une possibilité préférentielle d'agencement, correspondant aux figures 11 à 16, l'obturateur 15 peut avantageusement être formé par un disque plat, rigide, agencé pour venir recouvrir alternativement le premier siège 16 et le second siège 17 qui font saillie respectivement dans la première cavité 42 et dans la seconde cavité 43.
Le diamètre de l'obturateur 15 est alors de préférence supérieur au diamètre desdits sièges, tandis qu'un, et de préférence plusieurs, orifices de passage 44 sont percés à travers l'épaisseur dudit obturateur 15, en périphérie de ce dernier, dans une portion de l'obturateur située radialement au-delà des parois des sièges 16, 17, c'est-à-dire au-delà de la portion pleine de l'obturateur 15 qui sert à obturer le siège 16,17 concerné lorsque l'obturateur est au contact étanche dudit siège 16,17.
De la sorte, lorsque l'obturateur repose en appui sur un siège 16, 17, les première et seconde cavités 42, 43 communiquent entre elles par l'intermédiaire des orifices de passage 44, mais pas avec le siège 16, 17 concerné, qui est recouvert et fermé par la portion pleine de l'obturateur 15, et ainsi séparé, par l'obturateur 15, de la cavité 42, 43 qui lui correspond. Le clapet 14 est alors en position fermée. A l'inverse, lorsque l'obturateur 15 est décollé des deux sièges 16, 17, le fluide 3, 10 peut librement circuler d'un siège 16 à l'autre 17, par l'intermédiaire successivement de la première cavité 42, de l'orifice de passage 44 puis de la seconde cavité 43. Le clapet 14 est alors en position ouverte.
On notera que le ou les orifices de passage 44 forment de préférence les seules voies de communication entre les deux cavités 42,43.
La membrane élastique 41 est avantageusement réalisée en élastomère, et forme une cloison déformable entre la première et la seconde cavité 42, 43, cloison qui est avantageusement étanche au premier fluide 3 et au second fluide 10, en-dehors des orifices de passage 44.
Ladite membrane 41 fait également office de guide et de ressort de suspension pour le déplacement de l'obturateur 15 et le positionnement correct dudit obturateur 15 sur les sièges 16,17. A ce titre, la membrane 41 sera de préférence agencée de manière à exercer au repos sur l'obturateur 15 qu'elle porte une légère précontrainte qui tend à rappeler automatiquement ledit obturateur 15 contre le premier siège 16 (inférieur), tout en étant suffisamment modérée pour permettre au premier fluide 3 comme au second fluide 10 de soulever l'obturateur 15 pour le décoller du premier siège 16 dans les configurations de purge (figures 12 et 13) ou de recirculation (figure 15), et de plaquer ledit obturateur 15 contre le second siège 17 (supérieur) en configuration d'alimentation sous pression (figure 14).
Bien entendu, le ou les orifices de passage 44 seront dimensionnés, au regard notamment des dimensions et de la densité de l'obturateur 15, ainsi que des caractéristiques mécaniques de la membrane 41, de sorte à générer l'apparition d'une force de traînée adéquate, adaptée à la configuration de fonctionnement considérée, lorsque le fluide 3,10 qui émerge du premier siège 16 percute l'obturateur 15 et tend à s'écouler à travers lesdits orifices de passage 44, en repoussant ainsi ledit obturateur vers le second siège 17.
Le fonctionnement du circuit 1 va maintenant être décrit plus en détail. A ce titre, il est remarquable que l'invention concerne également en tant que tel un procédé au cours duquel on met en œuvre tout ou partie des opérations, et donc des configurations de fonctionnement, du clapet 14 et du circuit 1 selon l'invention, ainsi que l'utilisation, aux fins précitées, d'un clapet à double siège 14 au sein d'un circuit 1.
Initialement, la pompe 2 est inactive (et désamorcée), suite à un arrêt prolongé du véhicule 8.
La pompe 2 et/ou la branche principale 11A, de même que, éventuellement, la portion de circuit amont 13, contiennent alors du second fluide (air) 10.
Le clapet à double siège 14 se trouve en position de repos, fermée, l'obturateur 15 reposant sur le premier siège 16 (figures 4 et 11).
Afin d'amorcer la pompe 2, on actionne alors ladite pompe 2 dans le sens direct, selon un premier régime de fonctionnement dit « régime de purge », de manière à comprimer et expulser le second fluide (air) hors de la portion amont du circuit 13, et hors de la pompe 2, et à repousser ainsi ledit second fluide 10 (air) jusqu'à la bifurcation 12.
On notera que le second fluide 10 (air), du fait de sa faible densité (inférieure à celle du premier fluide 3), tend naturellement à gagner les points hauts du circuit 1 et à s'y accumuler. Le fait de placer le clapet 14 à double siège au-dessus de la branche principale 11A, c'est-à-dire en un point localement haut de la bifurcation 12, voire le fait de placer plus globalement la bifurcation 12 (et donc le clapet 14) en un point haut de la portion de circuit aval 11, facilite donc la collecte dudit second fluide 10 (air) par la branche de dérivation 11B.
Le second fluide (air) 10, même faiblement comprimé, se présente au premier siège 16 et soulève l'obturateur 15, décollant ainsi ledit obturateur 15 dudit premier siège 16 de manière suffisante pour permettre au premier fluide (air) 10 de s'échapper à travers le clapet à double siège 14, et de gagner la branche de dérivation 11B pour rejoindre le réservoir 4 (figures 5 et 12).
Sitôt que la portion amont du circuit 13 est purgée du second fluide (air) 10, et donc remplie du premier fluide (solution d'urée) en provenance du réservoir 4, le premier fluide remplit la pompe 2 qui se trouve ainsi amorcée.
Le régime de purge se poursuit de manière à amener progressivement le premier fluide 3 (solution d'urée) jusqu'à la bifurcation 12 et au clapet à double siège 14, ce qui achève de chasser le second fluide 10 (air) à travers ledit clapet 14, sous la poussée du premier fluide 3 (solution d'urée).
Lorsque le premier fluide 3 (solution d'urée) atteint le clapet à double siège 14, il remplit progressivement ce dernier, remplaçant peu à peu le second fluide 10 (air) qui s'échappe par le second siège 17 encore ouvert (figures 6 et 13).
Le régime d'alimentation sous pression est alors engagé.
Ce régime permet à la pompe 2 de conférer au premier fluide 3, toujours dans le sens direct, une charge (pression et/ou débit) au moins égale, et de préférence supérieure, à la charge conférée par le mode de purge.
Pour passer du régime de purge au régime d'alimentation sous pression, on pourra par exemple au moins maintenir, et de préférence augmenter, l'intensité du courant électrique qui alimente le moteur électrique M de la pompe 2. L'engagement du régime d'alimentation sous pression, et plus particulièrement le passage du régime de purge au régime d'alimentation sous pression confère suffisamment de charge (de puissance mécanique, c'est-à-dire de pression et/ou de débit) au premier fluide 3 (solution d'urée) pour entraîner dynamiquement l'obturateur 15 vers le second siège (figure 6) jusqu'à amener et presser ledit obturateur 15 au contact étanche du second siège 17, fermant ainsi l'accès à la branche de dérivation 11B (figures 7 et 14).
La charge conférée au premier fluide 3 (solution d'urée) par le régime d'alimentation en pression est suffisante non seulement pour maintenir l'obturateur 15 plaqué contre le second siège 17, afin de diriger (en totalité) le premier fluide 3 vers la branche principale 11A, l'accumulateur 21 et l'injecteur 5, mais également pour porter ledit premier fluide 3 contenu dans la branche principale 11A à une pression supérieure au seuil d'ouverture P_thresh du clapet anti-retour 20.
Le régime d'alimentation sous pression se poursuit (est maintenu) jusqu'à ce que l'on atteigne un remplissage de l'accumulateur 21 qui soit suffisant.
La pompe 2 peut alors être arrêtée.
La pression en amont de la bifurcation 12 retombe, passant ainsi sous le seuil d'ouverture P_thresh et provoquant ainsi la fermeture du clapet anti-retour 20, ainsi que la redescente de l'obturateur 15, sous l'effet de son poids, jusqu'au premier siège 16 (figure 8).
La portion de la branche principale 11B située en aval du clapet antiretour 20 reste avantageusement sous pression de service, grâce à l'accumulateur 21 qui délivre le premier fluide 3 (solution d'urée) vers l'aval à l'injecteur 5, au gré des besoins.
La pompe 2 reste avantageusement amorcée, et disponible pour un nouveau cycle de recharge de l'accumulateur 21.
Ainsi, lorsque la quantité de premier fluide 3 stockée dans l'accumulateur 21 descend sous un seuil d'alerte prédéterminé, on réactive la pompe 2 selon le régime d'alimentation sous pression, ce qui a pour effet de faire remonter quasi immédiatement l'obturateur 15 contre le second siège 17 (figures 6 puis 7, et figure 14), de refaire passer la pression du premier fluide 3 au-delà du seuil d'ouverture P_thresh du clapet anti-retour, et ainsi de recharger l'accumulateur 21.
Comme indiqué plus haut, la présence d'un accumulateur 21 permet de ne faire fonctionner la pompe 2 que de manière intermittente, chaque cycle de régime d'alimentation sous pression n'étant enclenché que lorsqu'une recharge de l'accumulateur 21 est nécessaire, et étant suivi d'un cycle de repos (arrêt de la pompe 2), ce qui permet d'économiser de l'énergie et de réduire l'usure de la pompe 2.
En dehors des phases d'alimentation sous pression, le circuit 1 selon l'invention peut avantageusement être utilisé en mode de recirculation, par exemple afin d'éviter le gel du premier fluide 3 dans le réservoir 4, la pompe 2, la portion amont de circuit 13, le clapet 14 à double siège ou la branche de dérivation 11B.
Un tel mode de recirculation à visée anti-gel pourra par exemple consister à faire circuler en boucle fermée un volume de premier fluide 3 qui aura été préalablement réchauffé, par exemple au niveau de la pompe 2 ou de la portion amont 13 du circuit, par un moyen quelconque (tel qu'une résistance chauffante).
Pour mettre en oeuvre le mode de recirculation, on active la pompe 2 dans le sens direct selon un régime (permanent) de dérivation qui confère au premier fluide 3 issu du réservoir 4 et passant par la pompe 2 une charge qui est strictement inférieure au seuil d'ouverture P_thresh du clapet anti-retour 20, mais qui est néanmoins juste nécessaire et suffisante pour créer une traînée qui soulève l'obturateur 15 du premier siège 16 sans pour autant plaquer ledit obturateur 15 contre le second siège 17, de sorte à maintenir ledit obturateur 15 en lévitation dans une position intermédiaire, à distance des deux sièges 16, 17 (figures 9 et 15), et à assurer ainsi une circulation continue du premier fluide 3 autour dudit obturateur 15, à travers le clapet 14 puis à travers la branche de dérivation 11B et jusqu'au réservoir 4 où ledit premier fluide 3 retourne ainsi en boucle fermée.
De telles phases de recirculation pourront par exemple durer au moins 2 s (deux secondes), voire davantage, par exemple au moins 5 s, au moins 10 s, au moins 30 s, voire typiquement entre 60 s et 300 s (notamment dans le cas d'une recirculation de premier fluide 3 préalablement réchauffé).
Lors de l'arrêt (stationnement) du véhicule 8, et en particulier lorsqu'il existe un risque de voir geler le premier fluide 3, il est possible de vidanger au moins partiellement le circuit 1, et notamment la branche principale 11A.
On notera que le réservoir 4 ne nécessite pas d'être vidangé, puisque celui-ci est en partie protégé du fait de l'existence d'un volume compressible de second fluide 10 qui permet d'accommoder l'expansion du premier fluide 3 dans ledit réservoir 4.
Pour procéder à la vidange, au moins partielle, de la branche principale 11A, on peut tout d'abord arrêter la pompe 2, et forcer l'ouverture du clapet antiretour 20, grâce par exemple à une consigne de pilotage électrique, de sorte à permettre à l'accumulateur 21 de se décharger vers l'amont, à travers la pompe 2 et jusqu'au réservoir 4.
Afin d'assister la vidange de l'accumulateur 21 et de la branche principale 11A, on peut ensuite, ou même simultanément à l'ouverture forcée du clapet antiretour 20, enclencher la pompe 2 dans le sens inverse, selon le régime de dépression, afin de créer au niveau de la sortie 2B de la pompe une (légère) dépression permettant d'aspirer le premier fluide 3 contenu dans la portion de circuit aval 11 et de renvoyer ledit premier fluide 3 dans le réservoir 4, via la portion de circuit amont 13.
Ce faisant, sous l'effet de la dépression, l'obturateur 15 vient avantageusement se plaquer automatiquement sur le premier siège 16 (figures 10 et 16), de sorte à empêcher le second fluide 10 (air) et le cas échéant le premier fluide 3 (solution d'urée) présents dans la branche de dérivation 11B de regagner la branche principale 11A, ce qui permet de concentrer l'effort d'aspiration sur la branche principale 11A, et ainsi d'éviter que la vidange de ladite branche principale 11A ne soit perturbée par l'intrusion de fluide 3, 10 en provenance de la branche de dérivation 11B.
Lors du prochain démarrage du véhicule 8, il est possible de réamorcer la pompe 2, de purger le second fluide 10 (air) et de recharger de nouveau l'accumulateur 21 comme indiqué plus haut.
Avantageusement, l'invention permet donc de réaliser, au moyen d'un circuit 1 simple, et grâce à un clapet à double siège 14 qui est automatiquement piloté, par le niveau de charge déterminé par le régime de fonctionnement choisi pour la pompe 2, selon trois positions fonctionnelles (fermé sur le premier siège 16, fermé sur le second siège 17, et ouvert en position intermédiaire), toutes les opérations utiles au bon fonctionnement dudit circuit 1 (purge d'air, injection sous pression, recirculation et vidange anti-gel).
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux seules variantes de réalisation décrites, l'homme du métier étant notamment à même d'isoler ou de combiner librement l'une ou l'autre des caractéristiques susmentionnées, ou de leur substituer des équivalents.

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS
    1. Circuit (1) destiné à transférer, au moyen d'une pompe (2), un premier fluide (3), tel qu'une solution aqueuse d'urée, depuis un réservoir (4) jusqu'à un point de destination (5), tel qu'un injecteur, ledit circuit (1) étant susceptible de contenir, en plus du premier fluide (3), un second fluide (10), tel que l'air, dont la densité et la viscosité dynamique sont inférieures à celles du premier fluide (3), ledit circuit comprenant, en aval de la pompe (2) et du réservoir (4), une portion de circuit aval (11) qui comporte d'une part d'une première branche (11A), dite branche principale, qui mène au point de destination (5), et d'autre part une seconde branche (11B), dite branche de dérivation, qui bifurque de la première branche (11A), au niveau d'une bifurcation (12) située en amont du point de destination (5), pour retourner au réservoir (4), ledit circuit étant caractérisé en ce que la branche de dérivation (11B) est pourvue d'un clapet à double siège (14) qui comprend un obturateur (15) qui est monté mobile entre un premier siège (16) raccordé à la branche principale (11A) et un second siège (17) raccordé au réservoir (4), ledit clapet à double siège (14) étant agencé pour ajuster la position de l'obturateur (15) en fonction de la traînée exercée par le fluide qui pénètre dans ledit clapet (14), de sorte à pouvoir adopter sélectivement et automatiquement : une première configuration, dite « configuration de purge », dans laquelle l'obturateur (15) adopte, sous l'action du second fluide, une position intermédiaire entre le premier siège (16) et le second siège (17), plaçant ainsi le clapet (14) en configuration ouverte, de sorte à permettre une purge dudit second fluide (10) hors de la branche principale (11A) et un retour dudit second fluide (10) vers le réservoir (4) par la branche de dérivation (11B), une seconde configuration, dite « configuration d'alimentation sous pression », dans laquelle l'obturateur (15) vient se placer au contact étanche du second siège (17), sous l'action du premier fluide (3), lorsque ledit premier fluide (3) est entraîné par la pompe (2) selon un régime de fonctionnement dit « régime d'alimentation sous pression », de sorte à diriger le premier fluide (3) vers le point de destination (5), à travers la branche principale (11A), sous une pression égale ou supérieure à un seuil de pression prédéterminé dit « seuil de pression de service » (P thresh), - et une troisième configuration, dite « configuration de recirculation », dans laquelle l'obturateur (15) adopte, sous l'action du premier fluide (3) , une position intermédiaire entre le premier siège (16) et le second siège (17), plaçant ainsi le clapet (14) en configuration ouverte, lorsque ledit premier fluide (3) est entraîné par la pompe (2) selon un régime de fonctionnement dit « régime de recirculation », distinct du régime d'alimentation sous pression et conférant audit premier fluide (3) une charge moins élevée que ledit régime d'alimentation sous pression, de sorte à permettre une recirculation au moins partielle à travers la branche de dérivation (11B), et vers le réservoir (4), dudit premier fluide (3) en provenance dudit réservoir (4) .
  2. 2. Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que le clapet à double siège (14) peut également adopter une quatrième configuration, dite « configuration de dépression », dans laquelle l'obturateur (15) vient se placer au contact étanche du premier siège (16), lorsque la pompe (2) adopte un régime dit « régime de dépression », selon lequel ladite pompe (2) rappelle vers le réservoir (4) le premier fluide (3) contenu dans la branche principale (11A), de sorte à placer le clapet à double siège (14) en configuration fermée pour empêcher l'aspiration de premier fluide (3) et/ou de second fluide (10) à travers la branche de dérivation (11B).
  3. 3. Circuit selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le clapet à double siège (14) est formé par un clapet à bille, qui comprend un canal (23) qui relie le premier siège (16), placé en position inférieure, au second siège (17), placé en position supérieure, ainsi qu'un obturateur (15) formé par une bille (24), dont le diamètre est inférieur à la section de passage du canal (23), dont la densité est supérieure à celle du premier fluide (3), et qui est placée dans le canal (23) de sorte à pouvoir se déplacer librement dans ledit canal (23) depuis le premier siège (16) jusqu'au second siège (17) et inversement.
  4. 4. Circuit selon la revendication 3 caractérisé en ce que le clapet à double siège (14) comprend un corps de clapet (25) formant une chemise (25A) cylindrique, dans laquelle sont empilés successivement une première rondelle (26) formant le premier siège (16), une entretoise (28) tubulaire qui vient en appui sur la première rondelle (26) et qui délimite latéralement le canal (23), une seconde rondelle (27) formant le second siège (17) et qui vient en appui contre l'entretoise (28), et un embout (29) tubulaire qui est fixé sur le corps de clapet (25) qui vient en appui contre la seconde rondelle (26).
  5. 5. Circuit selon la revendication 4 caractérisé en ce que la première rondelle (26) qui forme le premier siège (16), et/ou la seconde rondelle (27) qui forme le second siège (17), est formée d'un seul tenant en élastomère.
  6. 6. Circuit selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le clapet à double siège (14) comprend un corps de clapet (25) délimitant une chambre (40), en ce que l'obturateur (15) est porté par une membrane (41) élastique qui divise la chambre (40) en une première cavité (42) dans laquelle débouche le premier siège (16) et une seconde cavité (43) dans laquelle débouche le second siège (17), et en ce que l'obturateur (15) est traversé par au moins un orifice de passage (44), qui est agencé de telle sorte que le premier fluide (3) et/ou le second fluide (10) peut circuler depuis le premier siège (16), situé dans la première cavité (42), jusqu'au second siège (17) , situé dans la seconde cavité (43), ou inversement, en empruntant ledit orifice de passage (44), seulement lorsque l'obturateur (15) se trouve en position intermédiaire, à distance de chacun des deux sièges (16, 17), mais pas lorsque l'obturateur (15) se trouve en appui étanche contre l'un ou l'autre desdits sièges (16,17).
  7. 7. Circuit (1) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il constitue un circuit de dépollution des gaz d'échappement destiné à injecter un premier fluide (3) formé par une solution d'un agent réducteur, tel que l'urée, dans une ligne d'échappement (6).
  8. 8. Véhicule automobile (8) équipé d'un circuit (1) de transfert de fluide, tel qu'un circuit de dépollution à urée, selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
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