FR3098257A3 - Module integre pour la commande et la gestion de liquides a bord d'un vehicule et groupe d'alimentation associe pour la commande, la gestion et l'alimentation en liquides a bord d'un vehicule - Google Patents

Module integre pour la commande et la gestion de liquides a bord d'un vehicule et groupe d'alimentation associe pour la commande, la gestion et l'alimentation en liquides a bord d'un vehicule Download PDF

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Abstract

Module intégré pour la commande et la gestion de liquides à bord d'un véhicule, comprenant : - un élément interne (36) qui comprend des capteurs (40, 56, 60, 64) pour le contrôle des caractéristiques et/ou du niveau du liquide, et au moins une conduite de délivrance/retour du liquide, - un élément externe qui comprend un élément de réchauffage pour le liquide, - dans lequel ledit élément interne (36) et ledit élément externe sont associés de façon amovible l'un à l'autre de façon à pouvoir être, en résultat, séparables l'un de l'autre. Figure pour l’abrégé : Fig. 3

Description

MODULE INTEGRE POUR LA COMMANDE ET LA GESTION DE LIQUIDES A BORD D'UN VEHICULE ET GROUPE D'ALIMENTATION ASSOCIE POUR LA COMMANDE, LA GESTION ET L'ALIMENTATION EN LIQUIDES A BORD D'UN VEHICULE
La présente invention concerne un module intégré pour la commande et la gestion de liquides à bord d'un véhicule et un groupe d'alimentation associé pour la commande, la gestion et l'alimentation en liquides à bord d'un véhicule.
Ces derniers temps se sont trouvés de plus en plus répandus, dans le secteur des moteurs endothermiques pour l'usage automobile, des dispositifs de stockage et de distribution contrôlée de liquides pour optimiser le fonctionnement direct et/ou indirect des propulseurs endothermiques.
En particulier, ces dispositifs prévoient l’injection contrôlée d'eau dans une chambre de combustion (de façon caractéristique, dans les moteurs à combustion interne alimentés, mais pas uniquement, en essence) et l'injection d'une solution d'eau et d'urée pour le traitement des gaz d'échappement dans les moteurs à combustion interne alimentés en gazole.
En particulier, la technologie "d'injection d'eau" prévoit d'injecter de l'eau directement ou indirectement (par l'intermédiaire du conduit d'aspiration) dans une chambre de combustion pour atténuer la tendance à la détonation et pour limiter la température des gaz d'échappement. Également, dans les moteurs à cycle diesel, il peut être injecté de la même façon de l'eau dans la chambre de combustion, mais dans le but de réduire la formation d'oxydes d'azotes.
De plus, dans les moteurs alimentés à cycle diesel, il peut exister l'exigence d'injecter de l'eau déminéralisée mélangée à de l'urée dans le système de traitement des gaz d'échappement en présence d'un système de réduction catalytique sélective à concentration variable.
Par conséquent, toutes ces applications nécessitent un certain volume de liquide, comprenant de l'eau déminéralisée et/ou de l'urée, à bord du véhicule, contenu, de façon caractéristique, dans un réservoir spécial.
Ces liquides, comme on le voit, sont utilisés directement dans la chambre de combustion (eau) ou le long de la ligne d'échappement (mélanges eau-urée).
Les solutions connues prévoient la réalisation de réservoirs de stockage de liquide (eau/urée) qui doivent être munis d'une pluralité d'accessoires tels que des systèmes de filtrage/contrôle du liquide, des systèmes de pompage du liquide, des conduites de délivrance et d'adduction pour réaliser une recirculation des liquides, et des systèmes de réchauffage qui servent à décongeler, le cas échéant, les liquides qui tendent à se solidifier du fait des basses températures. En effet, ces réservoirs de liquides sont habituellement disposés dans la partie inférieure du véhicule, et ne sont en aucune façon logés à l'intérieur de l'habitacle, mais sont au contraire disposés à l'extérieur, et peuvent par conséquent être soumis à des températures qui peuvent atteindre plusieurs degrés en dessous de 273 K.
Les solutions connues présentent certains inconvénients et désavantages.
En particulier, les systèmes connus comportent un corps unique qui comprend tous les accessoires nécessaires au pompage et au traitement du liquide, ce corps étant fixé sur le réservoir de façon à produire en résultat une liaison vis-à-vis des fluides avec ce dernier.
Ces solutions connues sont relativement complexes, et nécessitent des réalisations spécifiques pour chaque réservoir de liquide auquel les dispositifs doivent être associés.
De plus, la réunion de tous les accessoires dans un dispositif unique rend également compliqués l'assemblage et le démontage de celui-ci, par exemple pour effectuer des interventions de maintenance/réparation.
Par conséquent, il s'est fait jour dans la technique l'exigence de résoudre les inconvénients et les limitations mentionnés en référence à la technique antérieure.
Cette exigence est satisfaite par un module intégré pour la commande et la gestion de liquides à bord d'un véhicule selon la revendication 1, et par un groupe d'alimentation associé pour la commande, la gestion et l'alimentation en liquides à bord d'un véhicule selon la revendication 16.
D'autres modes de réalisation de la présente invention sont décrits dans les revendications dépendantes.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à partir de la description qui suit de ses exemples de réalisation préférés, et non limitatifs, dans lesquels :
la figure 1a représente une vue schématique globale d'un groupe d'alimentation pour la commande, la gestion et l'alimentation en liquides à bord d'un véhicule, selon un mode de réalisation de la présente invention ;
la figure 1b représente une vue schématique globale d'un groupe d'alimentation pour la commande, la gestion et l'alimentation en liquides à bord d'un véhicule, selon un autre mode de réalisation de la présente invention ;
la figure 2 représente une vue en perspective d'un module intégré comprenant un élément interne et un élément externe selon un mode de réalisation possible de la présente invention ;
la figure 3 représente une vue en perspective d'un élément d'un module intégré selon la présente invention.
Les éléments ou parties d'éléments communs aux modes de réalisation décrits dans ce qui suit seront indiqués par les mêmes numéros de référence.
Description détaillée
Si l'on se réfère aux figures mentionnées ci-dessus, en 4 est globalement indiqué un groupe d'alimentation pour la commande, la gestion et l'alimentation en liquides à bord d'un véhicule.
Il doit tout d'abord être précisé que le terme véhicule doit être compris au sens large ; en d'autres termes, la présente invention trouve une application aisée dans tout type de véhicule muni d'un moteur à combustion interne 8, alimenté par n'importe quel type de carburant.
Le groupe d'alimentation 4 comprend un réservoir de liquide 12, un module intégré 16 pour la commande et la gestion dudit liquide à bord d'un véhicule, et au moins une pompe de délivrance 20 pour le liquide.
Le réservoir de liquide 12 peut avoir une forme et des dimensions quelconques, et peut être réalisé soit en matériaux métalliques, soit, de préférence, en matériaux polymères.
Le module intégré 16 est associé de façon étanche audit réservoir de liquide 12, comme cela sera mieux décrit dans ce qui suit.
La pompe de délivrance au nombre d'au moins une 20 dudit liquide est munie d'une conduite de délivrance 24 du liquide vers un système d'alimentation 28 du moteur à combustion interne 8 et/ou vers un système de traitement des gaz d'échappement 32 du moteur à combustion interne 8. La conduite de délivrance peut elle-même être munie d'une soupape de pression maximale de délivrance 26. Le système d'alimentation 28 sera lui-même muni d'injecteurs 29 configurés de façon à injecter le liquide directement dans la chambre de combustion (injection directe) ou dans une pré-chambre (injection indirecte). Le système de traitement des gaz d'échappement 32 du moteur à combustion interne 8 pourra, par exemple, être muni d'un injecteur 33 configuré de façon à injecter le liquide le long du système d'échappement.
De façon caractéristique, il est utilisé comme liquide de l'eau déminéralisé pour l'injection dans le système d'alimentation 28, tandis qu'il est utilisé un mélange d'eau et d'urée pour l'injection dans le système de traitement des gaz d'échappement 32 du moteur à combustion interne 8.
Le module intégré 16 pour la commande et la gestion de liquides à bord d'un véhicule comprend un élément interne 36 qui comprend des capteurs 40 pour le contrôle des caractéristiques et/ou du niveau du liquide, et un élément externe 44 qui comprend un élément de réchauffage 48 pour le liquide.
De préférence, l'élément interne 36 comprend au moins partiellement au moins une conduite de délivrance/retour 24 du liquide, ou se raccorde à celle-ci.
En particulier, ledit élément interne 36 comprend les raccordements hydrauliques nécessaires pour délivrer le liquide à la pompe, et également, éventuellement, pour réintroduire le liquide dans le réservoir de liquide 12.
De façon avantageuse, l'élément interne 36 et l'élément externe 44 sont associés l'un à l'autre de façon amovible, de façon à être, en résultat, séparables l'un de l'autre.
Par exemple, les éléments interne et externe 36, 44 sont reliés l'un à l'autre à l'aide de moyens de liaison amovibles, tels que des vis, des boulons, et analogues.
De préférence, entre lesdits éléments interne et externe 36, 44 est disposé un joint d'étanchéité hydraulique 52.
Comme indiqué ci-dessus, le module interne 36 comprend les capteurs 40 pour le contrôle des caractéristiques du liquide.
Selon un mode de réalisation, lesdits capteurs 40 comprennent au moins un capteur de qualité 56 du liquide, et/ou au moins un capteur de niveau 60 du liquide et/ou au moins un capteur de température 64 du liquide.
Selon un mode de réalisation, l’élément interne 36 comprend également une cartouche filtrante 68 (antibactérienne dans le cas de l'utilisation d'eau), installée en amont de l'aspiration, pour retenir les impuretés éventuellement présentes à l'intérieur du réservoir de liquide 12. La cartouche filtrante 68 est de préférence amovible de façon individuelle pour le remplacement ou pour les travaux de maintenance ordinaire devant être effectués durant les révisions.
A la différence des applications qui prévoient l'utilisation de mélanges eau-urée, dans le cas de l'utilisation d'eau seule comme liquide, il est ajouté à l'intérieur dudit élément interne 36, en plus des composants mentionnés ci-dessus, deux zones de contrôle de bio-contamination 72, respectivement de type actif et passif.
L’élément externe 44 est disposé de façon à entourer au moins partiellement l'élément interne 36.
Selon un mode de réalisation, l’élément externe 44 a une configuration cylindrique, et est disposé de façon coaxiale par rapport à l'élément interne 36.
L’élément externe 44 peut comprendre une ouverture frontale 74 pour l'aspiration du liquide.
De préférence, ledit élément externe est constitué uniquement par l'élément de réchauffage 48, par exemple sous la forme d'une couronne de réchauffage qui entoure l'élément interne 36.
L’élément externe 44 est constitué par une couronne circulaire externe à l'intérieur de laquelle est inséré l'élément interne 36, lesquels sont reliés entre eux, de préférence, à l'aide de vis. L'étanchéité hydraulique entre ces deux éléments est garantie par un joint en caoutchouc circulaire.
L’élément externe 44 peut comprendre, comme élément de réchauffage 48, un élément de réchauffage électrique rigide, constitué par exemple par des pastilles à coefficient de température positif, qui s'étend sur la quasi-totalité de la circonférence ; il peut en outre être réalisé, comme on l'a vu, une seule ouverture sur la partie antérieure pour garantir le passage du liquide vers l'intérieur, où est présente l'aspiration.
Le dispositif de réchauffage 48 peut comprendre une thermo-résistance électrique ; d'une autre façon, ou de plus, ledit dispositif de réchauffage 48 peut également comprendre un échangeur de chaleur liquide-liquide.
L’élément de réchauffage 48 peut délivrer une puissance modulable, qui peut être plus élevée dans le cas de l'utilisation d'eau, et plus faible dans le cas de mélanges eau-urée, nécessaire pour garantir la décongélation d'un volume de liquide suffisant pour démarrer le système.
Selon un mode de réalisation, l’élément externe 44 est configuré de façon à délimiter avec l'élément interne 36 un volume de collecte 76 du liquide, sensiblement cylindrique et susceptible de contenir au moins partiellement ledit liquide ; de préférence, ledit volume de collecte 76 renferme les capteurs 40 pour le contrôle des caractéristiques et/ou du niveau du liquide.
De préférence, ledit volume de collecte 76 a une configuration circulaire délimitée extérieurement par une paroi latérale 80 de l'élément externe 44, et intérieurement par une base 50 du module intégré 16.
Cette configuration présente un double avantage : d'une part, il est créé une sorte de fosse pour recueillir une partie de liquide à analyser à l'aide des capteurs, et d'autre part, il est créé un volume de liquide pouvant être facilement et rapidement chauffé à l'aide du dispositif de réchauffage 48 qui l'entoure. Par conséquent, même en cas de gel du liquide, provoqué par exemple par une longue exposition en inactivité à des basses températures, il est possible de restaurer le liquide, et, par conséquent, la fonctionnalité du module et de l'injection de liquide, en des temps extrêmement courts.
L’élément externe 44 est de préférence muni de moyens de liaison amovibles pour sa fixation amovible au réservoir de liquide 12.
L’élément externe 44 est muni d'un joint d'étanchéité pour la fixation étanche sur ledit réservoir qui peut lui être associé.
D'une autre façon, la fixation de l'élément externe 44 au réservoir de liquide 12 peut être effectuée à l'aide d'une technologie de soudure à lame chaude.
Comme on peut l'apprécier à partir de ce qui est décrit ici, la présente invention permet de remédier aux inconvénients présents dans la technique antérieure.
L'avantage de cette solution est qu'elle comporte un module constitué de deux éléments : un élément interne et un élément externe. L’élément interne, qui contient des capteurs, une zone de filtrage (et une zone pour le contrôle antibactérien dans le cas de l'eau), est démontable, et peut être utilisé individuellement sur des réservoirs de dimensions plus petites et qui ne nécessitent pas l'utilisation de l'élément externe.
L’élément externe, à l'intérieur duquel est monté l'élément interne, est constitué par un élément de réchauffage électrique. Le module ainsi complet peut être monté sur des réservoirs dans lesquels est nécessaire un réchauffage du liquide ou du mélange, avec pour avantage d'avoir une dimension standard qui permet une interchangeabilité avec les différents systèmes actuellement dans le commerce.
Un autre avantage est d'avoir les deux éléments interne et externe qui sont reliés l'un à l'autre à l'aide de vis ou de moyens de liaison amovibles analogues, de façon à assurer leur retrait séparé lorsque c'est nécessaire, par exemple pour la maintenance du système.
La solution peut être appliquée à tous les réservoirs qui comportent une interface de dimensions adéquates employés pour l'injection d'eau dans un moteur à combustion interne et pour l'injection de mélanges d'urée dans la ligne d'échappement des moteurs diesel.
Les dimensions de ce module (interne + externe) garantissent l'interchangeabilité avec les différents systèmes (eau ou mélanges eau-urée) actuellement dans le commerce qui nécessitent un module intégré avec les caractéristiques décrites ci-dessus.
L’élément interne de ce système, du fait de ses dimensions réduites et de sa compacité, peut également être utilisé de manière indépendante sur des réservoirs de dimensions plus petites ou avec des formes plus complexes qui ne prévoient pas l'utilisation d'un élément de réchauffage.
L'homme de l'art, dans le but de satisfaire à des exigences contingentes et spécifiques, pourra apporter de nombreuses modifications et variantes aux modules décrits ci-dessus, toutes étant, du reste, incluses à l'intérieur de l'étendue de l'applicabilité de l'invention définie par les revendications qui suivent.

Claims (16)

  1. Module intégré (16) pour la commande et la gestion de liquides à bord d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend :
    - un élément interne (36) qui comprend des capteurs (40) pour le contrôle des caractéristiques et/ou du niveau du liquide, et au moins partiellement une conduite de délivrance/retour (24) du liquide,
    - un élément externe (44) qui comprend un élément de réchauffage (48) pour le liquide,
    - et en ce que ledit élément interne (36) et ledit élément externe (44) sont associés l'un à l'autre de façon amovible, de façon à pouvoir être, en résultat, séparables l'un de l'autre.
  2. Module intégré (16) pour la commande et la gestion de liquides à bord d'un véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments interne et externe (36, 44) sont reliés l'un à l'autre à l'aide de moyens de liaison amovibles.
  3. Module intégré (16) pour la commande et la gestion de liquides à bord d'un véhicule selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de liaison amovibles comprennent des vis, des boulons, et analogues.
  4. Module intégré (16) pour la commande et la gestion de liquides à bord d'un véhicule selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'entre lesdits éléments interne et externe (36, 44) est disposé un joint d'étanchéité (52).
  5. Module intégré (16) pour la commande et la gestion de liquides à bord d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les capteurs (40) pour le contrôle des caractéristiques du liquide comprennent au moins un capteur de qualité (56) du liquide, et/ou au moins un capteur de niveau (60) du liquide et/ou au moins un capteur de température (64) du liquide.
  6. Module intégré (16) pour la commande et la gestion de liquides à bord d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément externe (44) est disposé de façon à entourer au moins partiellement l'élément interne (36).
  7. Module intégré (16) pour la commande et la gestion de liquides à bord d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément externe (44) a une configuration cylindrique et est disposé de façon coaxiale par rapport à l'élément interne (36).
  8. Module intégré (16) pour la commande et la gestion de liquides à bord d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément externe (44) comprend une ouverture frontale pour l'aspiration du liquide.
  9. Module intégré (16) pour la commande et la gestion de liquides à bord d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit élément externe (44) est constitué exclusivement par une couronne de réchauffage qui entoure l'élément interne (36).
  10. Module intégré (16) pour la commande et la gestion de liquides à bord d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'élément externe (44) est configuré de façon à délimiter avec l'élément interne (36) un volume de collecte (76) de liquide sensiblement cylindrique, susceptible de contenir au moins partiellement ledit liquide, ledit volume de collecte (76) renfermant les capteurs (40) pour le contrôle des caractéristiques et/ou du niveau du liquide.
  11. Module intégré (16) pour la commande et la gestion de liquides à bord d'un véhicule selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit volume de collecte (76) a une configuration circulaire délimitée extérieurement par une paroi latérale (80) de l’élément externe (44), et intérieurement par une base (50) du module intégré (16).
  12. Module intégré (16) pour la commande et la gestion de liquides à bord d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le dispositif de réchauffage (48) comprend une thermo-résistance électrique.
  13. Module intégré (16) pour la commande et la gestion de liquides à bord d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que ledit dispositif de réchauffage (48) comprend un échangeur de chaleur liquide-liquide.
  14. Module intégré (16) pour la commande et la gestion de liquides à bord d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'élément externe (44) est muni de moyens de liaison amovibles pour sa fixation amovible au réservoir de liquide (12).
  15. Module intégré (16) pour la commande et la gestion de liquides à bord d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l'élément externe (44) est muni d'un joint d'étanchéité pour la fixation étanche sur ledit réservoir de liquide qui peut lui être associé (12).
  16. Groupe d'alimentation (4) pour la commande et la gestion de liquides et l'alimentation en liquides à bord d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend :
    - un réservoir de liquide (12),
    - un module intégré (16) selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, ledit module intégré (16) étant associé de façon étanche audit réservoir de liquide (12),
    - au moins une pompe de délivrance (20) dudit liquide, munie d'une conduite de délivrance (24) vers un système d'alimentation (28) d'un moteur à combustion interne et/ou vers un système de traitement des gaz d'échappement (32) d'un moteur à combustion interne (8).
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