Brevet FR2858812A1 — publié le 20050218

Domaine de l'invention La présente invention concerne un réservoir pour un liquide notamment pour un liquide de fonctionnement et/ou un liquide auxiliaire servant au fonctionnement d'un moteur à combustion interne et/ou à des installations associées à celui-ci ou en aval de celui-ci, comportant un orifice de prélèvement à proximité du fond du réservoir et un orifice de ventilation dans la zone supérieure du réservoir. Etat de la technique Comme les valeurs limites des produits polluants devraient diminuer de plus en plus au cours de ces dernières années pour les moteurs à combustion interne de véhicules automobiles, on a développé différents procédés de traitement des gaz d'échappement des moteurs à combustion interne. Pour réduire les composants NOx contenus dans les gaz d'échappement on a notamment développé des catalyseurs réducteurs pour des moteurs diesel qui peuvent se classer habituellement en catalyseurs à réduction catalytique sélective équipés d'un système de dosage d'urée et les catalyseurs accumulateurs. Les catalyseurs à réduction sélective (encore appelés catalyseurs SCR) sont régénérés par une alimentation en urée et/ou en un agent réducteur à base d'ammoniac alors que les catalyseurs accumulateurs sont régénérés par une alimentation et combustion cyclique d'hydrocarbures. Ces hydrocarbures sont habituellement le carburant emporté par le véhicule et alimentant le moteur à combustion interne; en phase de fonctionnement avec un mélange riche, les gaz d'échappement servent à régénérer le catalyseur accumulateur. L'urée ou la solution eau/urée servant au fonctionnement des systèmes de dosage d'urée est habituellement emportée dans un réservoir du véhicule. Comme pour le système de dosage d'urée, la solution eau/urée, habituellement utilisée gèle à des températures inférieures à environ 11 C, en cas d'utilisation dans un véhicule automobile il faut isoler ou chauffer le réservoir pour garantir aux températures basses, un prélèvement fiable à l'état fluide. Dans le cas d'un chauffage de réservoir et prélèvement de la solution eau/urée au fond du réservoir, la couche encore congelée qui se trouve au dessus de la couche liquéfiée peut gêner le remplissage du réservoir car elle forme une couche séparatrice étanche vers le bas. La ventilation de la zone inférieure du réservoir par un orifice de ventilation prévu en partie haute est gênée pour ces raisons. Pour remédier à cette difficulté on peut utiliser une con-duite d'air de dérivation assurant une liaison entre la zone supérieure du réservoir ou son fond et qui contourne le réservoir par l'extérieur. De plus entre la partie de la solution eau/urée déjà décon- gelée et la partie encore congelée et qui s'accroche aux parois latérales du réservoir, pendant la décongélation on peut avoir la formation d'une couche d'air gênant le transport de la chaleur entre la zone inférieure chauffée en direction de la zone supérieure encore congelée de la solution. Le cas échéant cet effet peut provoquer des coupures de l'alimentation de la so- lo lution eau/urée. A l'aide de la figure 2 on décrira ci-après un réservoir pour une solution eau/urée correspondant à l'état actuel de la technique. Dans le réservoir cylindrique ou prismatique 10 on a une solution liquide eau/urée 12 alimentant un système de dosage d'urée (non représenté) par un orifice de prélèvement 14 prévu dans le fond 16 du réservoir. Une con- duite de dérivation 18 relie un orifice de ventilation inférieur 20 du fond 16 du réservoir à un orifice de ventilation supérieur 22 dans la zone supérieure 24 du réservoir 10. De plus dans la zone supérieure 24 du réservoir 10 on a un orifice de ventilation supérieur 26 par lequel de l'air peut pénétrer dans le réservoir 10 lorsque le niveau de la solution eau/urée 12 diminue par fuite du prélèvement. Pendant le fonctionnement hivernal, la température de la solution eau/urée 12 dans le réservoir peut descendre en dessous de 11 C si bien que la solution 12 risque de congeler dans le réservoir 10. Pour éviter cela il est prévu une installation de chauffage 28 dans le réservoir 10 qui se trouve habituellement dans la zone inférieure 30 du réservoir 10 et comporte par exemple une spire chauffante électrique ou une conduite de chauffage traversée par un fluide chaud par exemple de l'eau de refroidissement ou un autre fluide chauffé par la chaleur dégagée par le moteur. L'installation de chauffage 28 permet de maintenir à l'état liquide la solution 12 dans la zone inférieure 30 du réservoir 10. Elle ne peut toutefois pas éviter que la couche supérieure 32 de la solution 12 reste congelée alors que le niveau de la solution 12 diminue par suite du prélèvement à travers l'orifice de prélèvement 14. Il se forme ainsi une couche d'air 34 entre le niveau supérieur de la solution 12 et la couche congelée 32. Cette couche d'air fonctionne d'une part comme un isolant et gêne le transfert de chaleur entre la solution chauffée et/ou de la couche supérieure gelée 32. De plus la dépression engendrée gêne le transfert de la solution à partir de l'orifice de prélèvement 14. Du fait de la légère dilatation de la solution à l'état congelé, la couche supérieure 32, congelée, se bloque dans le réservoir 10 et demande éventuellement un temps prolongé pour sa disparition. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne un réservoir du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'une géométrie de réservoir ayant une section qui diminue à partir du fond du réservoir vers la zone supérieure. Le réservoir pour les liquides selon l'invention est tel qu'à l'état installé, sa section diminue dans la direction opposée à la direction de la gravité. Cela permet de garantir que pour un milieu congelé dans le réservoir d'alimentation, aux faibles températures, la couche supérieure, gelée ne reste pas accrochée aux parois latérales du réservoir mais tombe ou descend dans les régions inférieures déjà liquéfiées du milieu décongelé et flotte alors sur les parties liquides du milieu. En particulier pour un réservoir destiné à une solution d'urée pour faire fonctionner un système d'épuration de gaz d'échappement d'un véhicule automobile, en mode hivernal on peut ren- contrer des températures très basses pour lesquelles la solution contenue dans le réservoir risque de congeler. Si la solution est décongelée à l'aide d'une installation de chauffage appropriée qui se trouve de manière caractéristique dans la zone inférieure du réservoir, il en résulte que la couche supérieure encore congelée ne risque pas de rester accrochée aux parois latérales du fait de la géométrie du réservoir allant en s'élargissant et qu'à tout instant elle glisse si bien que l'ensemble du milieu se liquéfiait en un temps relativement court. L'installation de chauffage du réservoir peut être par exemple une spire chauffante électrique ou une conduite de chauffage ou un tube traversée par un milieu chaud. Le milieu chaud peut être notamment le liquide de refroidissement du moteur à combustion interne que l'on peut chauffer avec la chaleur dégagée par le fonctionnement du moteur à combustion interne. Le réservoir peut avoir notamment une géométrie en forme de tronc de cône ou de tronc de pyramide avec une zone supérieure aplatie et de préférence une zone inférieure aplatie ou légèrement bombée. Le réservoir peut avoir également d'autres géométries symétriques ou non symétriques avec une réduction de la section vers le haut. De façon avantageuse on réalise le réservoir en matière plastique en particulier à un procédé de moulage par soufflage. Cela per-met de réaliser toutes les formes souhaitées d'une manière simple et économique, et que l'on peut le cas échéant adapter également aux conditions d'utilisation existantes dans un véhicule. De cette manière le réservoir peut être par exemple bombé vers l'intérieur d'un côté ou avoir une paroi latérale essentiellement perpendiculaire alors que les autres cotés peuvent être formés selon l'invention pour avoir globalement une section réduite en remontant. Le réservoir d'alimentation selon l'invention convient notamment comme réservoir de stockage d'urée ou pour une solution d'eau et d'urée. Le réservoir peut faire partie d'un système de réduction sélective catalytique pour nettoyer les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne en particulier d'un véhicule automobile. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'exemples de réalisation préférentiels représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre un réservoir selon l'invention pour des liquides; - la figure 2 montre un réservoir pour des liquides tel que connu selon l'état de la technique. Description des exemples de réalisation La figure 1 montre un mode de réalisation possible d'un ré- servoir 10 selon l'invention représenté en coupe longitudinale schémati- que. Le réservoir 10 présente dans ce cas, à l'état installé, une forme de tronc de cône ou de tronc de pyramide allant en diminuant vers le haut c'est-à-dire dans la direction opposée à la direction de la gravité. Les pa- rois latérales 36 du réservoir 10 peuvent être inclinées d'un angle de quel- ques degrés par rapport à la direction verticale; ces parois n'ontpas nécessairement une inclinaison aussi forte que celle présentée de manière exagérée à la figure 1. Il suffit que quelques degrés pour éviter que la cou- che supérieure 32, gelée de la solution eau/urée 12 ne se coince contre les parois latérales 36 du réservoir 10. Dans le cas du réservoir 10 selon l'invention, on peut supprimer la conduite de dérivation de la figure 2 car en chauffant la solution 12 à l'aide de l'installation de chauffage installée dans la zone inférieure 30 du réservoir on décongèle très rapidement toute la solution 12 car la couche supérieure 32, congelée ne peut pas se sépa- rer de la partie déjà congelée, liquide de la solution et rester accrochée dans la zone supérieure du réservoir. Le prélèvement de la solution 12 par l'orifice de prélèvement 14 du fond 16 du réservoir est ainsi gêné en aucune manière et à aucun moment. La ventilation de l'orifice de ventilation 26 supérieur n'est pas perturbée. L'installation de chauffage 28 peut être par exemple une spire chauffante électrique ou un tube chauffant traversé par un fluide chaud. Ce fluide chaud peut être chauffé par exemple par la chaleur dégagée par le moteur à combustion interne. Le fond 16 du réservoir peut le cas échéant être bombé vers le bas. Des parois latérales 36 peuvent le cas échéant avoir un contour différent de celui représenté par exemple s'il est prévu de s'adapter à des conditions d'installation prédéterminée dans un véhicule. Une paroi latérale 36 peut être bombée vers l'intérieur ou être droite et l'autre paroi latérale 36 est foi 'née avec une inclinaison appropriée pour avoir globalement une géométrie du réservoir 10 qui va en se rétrécissant vers le haut. REVENDICATIONS 1 ) Réservoir pour un liquide notamment pour un liquide de fonctionnement et/ou un liquide auxiliaire servant au fonctionnement d'un moteur à combustion interne et/ou à des installations associées à celui-ci ou en aval de celui-ci, comportant un orifice de prélèvement (14) à proximité du fond (16) du réservoir et un orifice de ventilation (26) dans la zone supérieure (24) du réservoir (10), caractérisé par une géométrie de réservoir ayant une section qui diminue à partir du fond 10 du réservoir (16) vers la zone supérieure (24). 2 ) Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir (10) est équipé d'une installation de chauffage (28). 3 ) Réservoir selon la revendication 1, caractérisé par une géométrie de réservoir de forme tronconique. 4 ) Réservoir selon la revendication 1, caractérisé par une géométrie de réservoir de forme pyramidale. 5 ) Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir (10) est fabriqué en matière plastique mis en foi inc notamment par un procédé de soufflage. 6 ) Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir (10) est destiné à recevoir de l'urée ou une solution (12) d'eau et d'urée. 7 ) Réservoir selon la revendication 6, 35 caractérisé en ce que le réservoir (10) fait partie d'un système de réduction catalytique sélective pour épurer les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne notamment ceux d'un véhicule automobile.