Brevet FR2875748A1 — publié le 20060331

Méthode de remplissage d'un réservoir au moyen d'une cartouche réservoir et cartouche associés L'invention se rapporte au remplissage de réservoirs embarqués sur des véhicules automobiles. De manière générale les véhicules automobiles (voitures, utilitaires légers, motocyclettes, camions, ...) sont équipés de réservoirs destinés à contenir des fluides de natures diverses et variées. On peut ainsi énumérer des réservoirs contenant tout type de produit pouvant être utilisé pour le nettoyage (liquide lave-vitre), la lubrification (huile moteur), le freinage et/ou la suspension (huile hydraulique), le refroidissement (liquide de refroidissement), la dépollution (additif pour régénération du filtre à particules, urée, ...). Pour tous ces fluides dont la durée de vie est souvent inférieure à la durée de vie totale des véhicules, il est nécessaire de refaire les niveaux ou à l'extrême de refaire le plein de l'ensemble de la réserve embarquée. L'opération de remplissage n'est pas aisée et doit tenir compte pour ces fluides de contraintes liées à des remplissages en usine, avec des temps opératoires extrêmement contraignants en termes de débits, de pression et de temps. Les fluides peuvent être incorporés dans le véhicule au cours d'une maintenance tout au long de sa vie, et ce avec d'autres contraintes de remplissage, de dégazage ou de mise à l'air que celles qui existent lors de l'assemblage de ce véhicule sur une ligne de fabrication. D'autre part, l'encombrement disponible sur tout véhicule est bien souvent limité et oblige à aménager des interfaces spécifiques à chaque type de réservoir. Enfin, bon nombre de constructeurs automobiles ne souhaitent pas laisser le soin de l'intervention sur le véhicule à des tiers afin d'empêcher toute maintenance sauvage sur le véhicule ou plus simplement afin de fidéliser l'acheteur du véhicule pour qu'il effectue toute sa maintenance dans un garage spécialisé. La demande de brevet FR 2854355 au nom de la demanderesse décrit des réservoirs à additif liquide conçus pour être montés sur ou à proximité du réservoir à carburant des véhicules à moteur Diesel. Le remplissage de ces réservoirs pose souvent des problèmes de propreté et d'ergonomie de l'opération ainsi que de fiabilité du volume d'additif rechargé dans le réservoir. Des problèmes de même nature se rencontrent avec les autres types de réservoirs embarqués sur les véhicules automobiles. Dans ce contexte, l'invention a pour but de fournir une méthode de remplissage d'un réservoir, qui réduise ou supprime les problèmes liés aux architectures actuelles de réservoirs, notamment les problèmes d'ergonomie, de propreté et de fiabilité du remplissage. A cet effet l'invention concerne une méthode pour le remplissage d'un réservoir destiné à contenir un fluide embarqué sur un véhicule automobile et utilisant une cartouche de réserve pour ledit fluide, selon laquelle É on munit le réservoir d'une canalisation d'alimentation, comprenant un dispositif pour la fixation étanche de la cartouche sur la canalisation, É on munit la cartouche d'un dispositif de verrouillage dont la conception est telle qu'il permet l'écoulement du fluide de la cartouche de réserve dans la canalisation d'alimentation du réservoir uniquement lorsque la cartouche est fixée de manière étanche au dispositif sur la canalisation et empêche ledit écoulement lorsque la cartouche n'est pas fixée de manière étanche au susdit dispositif, É on fixe de manière étanche la cartouche de réserve sur le dispositif de fixation de la canalisation et on déverrouille le dispositif de verrouillage de la 20 cartouche de réserve de telle façon que le fluide puisse s'écouler de la cartouche de réserve dans la canalisation d'alimentation. Par réservoir destiné à contenir un fluide, on entend désigner un réservoir capable de stocker et de distribuer un fluide liquide dans un système embarqué sur un véhicule automobile. Par véhicule automobile, on désigne aussi bien les voitures que les camions et les motocyclettes. Le réservoir est une enceinte fermée. Par enceinte fermée on entend un corps creux, de formes diverses, généralement étanche vis-à-vis de l'extérieur qui peut être équipée de divers accessoires internes ou externes ou encore traversant la paroi de l'enceinte, tels que des clapets, pipettes, séparateurs liquide-vapeur et capacités de dégazage. Le réservoir peut être en toute matière compatible avec le fluide qu'il est susceptible de contenir. Il peut par exemple s'agir d'une matière plastique ou d'un métal. Le réservoir est de préférence en matière plastique. Par matière plastique, on entend désigner toute matière comprenant au moins un polymère en résine de synthèse. Tous les types de matière plastique peuvent convenir. Des matières plastiques convenant bien appartiennent à la catégorie des matières thermoplastiques. Par matière thermoplastique, on désigne tout polymère thermoplastique, y compris les élastomères thermoplastiques, ainsi que leurs mélanges. On désigne par le terme "polymère" aussi bien les homopolymères que les copolymères (binaires ou ternaires notamment). Des exemples de tels copolymères sont, de manière non limitative: les copolymères à distribution aléatoire, les copolymères séquencés, les copolymères à blocs et les copolymères greffés. Tout type de polymère ou de copolymère thermoplastique dont la température de fusion est inférieure à la température de décomposition conviennent. Les matières thermoplastiques de synthèse qui présentent une plage de fusion étalée sur au moins 10 degrés Celsius conviennent particulièrement bien. Comme exemple de telles matières, on trouve celles qui 15 présentent une polydispersion de leur masse moléculaire. En particulier, on peut utiliser des polyoléfines, des polyhalogénures de vinyle, des polyesters thermoplastiques, des polycétones, des polyamides et leurs copolymères. Un mélange de polymères ou de copolymères peut aussi être utilisé, de même qu'un mélange de matières polymériques avec des charges inorganiques, organiques et/ou naturelles comme, par exemple, mais non limitativement: le carbone, les sels et autres dérivés inorganiques, les fibres naturelles, les fibres de verre et les fibres polymériques. Il est également possible d'utiliser des structures multicouches constituées de couches empilées et solidaires comprenant au moins un des polymères ou copolymères décrits supra. Les polyhalogénures de vinyle et les polyoléfines sont généralement préférés. Un polymère souvent employé est le polyéthylène. D'excellents résultats ont été obtenus avec du polyéthylène haute densité (PERD). Dans la méthode selon l'invention, on réalise le remplissage du réservoir au moyen d'une cartouche de réserve, spécialement étudiée à cet effet. Par cartouche de réserve on désigne une enceinte fermée pouvant contenir un fluide liquide et comprenant des moyens permettant de libérer ce fluide. De manière préférée, cette cartouche comprend une paroi souple en matière plastique. Selon l'invention on munit le réservoir d'une canalisation d'alimentation comprenant un dispositif pour la fixation étanche de la cartouche sur la canalisation et on munit la cartouche d'un dispositif de verrouillage. Le dispositif de verrouillage est apte à coopérer avec le dispositif de fixation sur la canalisation. Selon l'invention, on fixe de manière étanche la cartouche sur le dispositif de fixation de la canalisation et on déverrouille le dispositif de verrouillage de telle façon que le fluide puisse s'écouler de la cartouche dans la canalisation d'alimentation. Le fluide que le réservoir est destiné à contenir peut être utilisé pour le nettoyage, la lubrification, le freinage, la suspension, le refroidissement ou la dépollution notamment. Dans une forme de réalisation particulièrement appropriée, l'invention est utilisée dans le contexte de la dépollution des gaz à l'échappement des véhicules automobiles. Dans ce cas le fluide peut être par exemple un additif utilisé pour la régénération d'un filtre à particules ou peut être injecté dans les gaz d'échappement. Dans ce contexte également, le réservoir est un réservoir destiné à contenir ledit additif Dans ce cadre, l'additif contenu dans le réservoir est une composition, en solution dans un solvant hydrocarboné, d'un catalyseur de combustion à basse température de particules solides carbonées produites par la combustion incomplète d'un hydrocarbure lourd dans un moteur à allumage spontané. Par hydrocarbure lourd, on entend un carburant liquide ou pâteux à température ordinaire dont les molécules comprennent plus de 9 atomes de carbone. Un exemple d'un tel hydrocarbure lourd est une coupe pétrolière appelée gasoil, utilisable dans les moteurs de type Diesel. Des exemples d'additifs liquides qui conviennent sont les sels de fer et de cérium en solution hydrocarbonée. Dans cette réalisation particulière, le réservoir à additif est de préférence destiné à être associé à (c'est-à-dire relié, fixé à) un système à carburant, c'est-à-dire tout dispositif incorporé à un véhicule dont la fonction principale est de stocker, de purifier, de mesurer ou de transporter un carburant destiné à l'alimentation d'un moteur thermique. Il comprend au moins un réservoir à carburant et une tubulure de remplissage de ce réservoir en carburant. La fixation du réservoir à additif peut se faire par au moins un moyen de solidarisation mécanique permettant la liaison du réservoir à additif avec le système à carburant, de préférence sur la tubulure de remplissage. Des exemples de tels moyens de solidarisation sont, de manière non limitative: le soudage, le boulonnage, le serrage, le collage, l'enclipsage et la fixation par bride mécanique. Le soudage et la fixation par bride ont donné de bons résultats. Dans le cas où le réservoir à additif est fixé à la tubulure de remplissage, il est généralement situé hors du volume du réservoir principal à carburant, c'est-à-dire qu'il constitue un réservoir séparé du réservoir à carburant auquel il n'est relié que par une ou plusieurs canalisations. La liaison par une ou plusieurs canalisations est telle qu'elle permet de remplir le réservoir à additif via la tubulure de remplissage du réservoir principal à carburant. Selon une première forme de réalisation du réservoir, le réservoir à additif peut remplacer une capacité de dégazage montée sur le haut de la tubulure de remplissage du réservoir principal à carburant. Une telle capacité se rencontre fréquemment dans les systèmes à carburant et peut être montée sur le haut d'une tubulure de remplissage. Elle a généralement pour but de séparer, de retenir et de renvoyer vers le réservoir à carburant les entraînements de carburant liquide qui s'échappent avec les gaz lors du remplissage du réservoir à carburant. Dans cette forme de réalisation, la capacité de dégazage est déplacée vers un autre endroit du voisinage du réservoir à carburant. Elle peut aussi être supprimée et sa fonction assurée par l'addition sur le réservoir d'un clapet spécial qui assure la même fonction de piégeage des entraînements de carburant liquide dans le flux de gaz s'échappant du réservoir à carburant. Selon une deuxième forme de réalisation du réservoir à additif, ce réservoir peut être disposé côte à côte d'une capacité de dégazage montée sur le haut de la tubulure de remplissage du réservoir principal à carburant. Généralement, dans cette forme de réalisation, les moyens de solidarisation de la capacité à la tubulure sont semblables à ceux du réservoir à additif et de la tubulure. Des moyens de solidarisation supplémentaires du réservoir à additif à la capacité de dégazage peuvent aussi être ajoutés dans le but de rigidifier l'ensemble tubulureréservoir à additif-capacité de dégazage. Selon une troisième forme de réalisation du réservoir à additif, ce réservoir 35 peut être disposé dans n'importe quelle partie du véhicule (par exemple dans ou sur le réservoir principal à carburant), mais il est relié à la tubulure de remplissage par au moins une canalisation de forme et de taille adaptée à la géométrie de l'environnement et au débit souhaité. Dans l'une ou l'autre des diverses formes de réalisation du réservoir à additif décrites ci-dessus, ce dernier peut avantageusement être associé à un dispositif de dosage dont une sortie communique avec le réservoir principal à carburant. Un tel dispositif peut consister en divers systèmes de dosage, bien connus par eux-mêmes. Des exemples de tels systèmes sont, de manière non limitative: une électrovanne, dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par le calculateur de gestion du moteur du véhicule, insérée dans un conduit quittant le fond du réservoir et permettant de doser l'écoulement naturel par gravité d'une certaine quantité d'additif ou une pompe doseuse, actionnée par un moteur électrique commandé par le même calculateur, qui débite un flux d'additif en direction d'un injecteur situé sur une paroi du réservoir principal. De préférence, le système de dosage consiste en une pompe à seringue telle que décrite dans la demande FR 0320880.8 au nom de la demanderesse et dont le contenu est incorporé par référence dans la présente demande. Le système de dosage peut être soit situé directement sur le réservoir à additif, de préférence dans sa partie inférieure, soit être fixé sur une platine porte-accessoires fixée sur le réservoir à carburant, soit encore sur tout autre élément du système à carburant destiné à alimenter le moteur en ledit carburant et ce au moyen d'un clipage, d'une soudure, ou d'un collage du corps. Par exemple, cette fixation peut se faire sous la capacité de la tubulure de remplissage, sur la paroi de la tubulure en position haute (à proximité de la tête), sur la paroi du réservoir ou dans le module de puisage du carburant. Dans une autre forme de réalisation particulière, le réservoir est destiné à contenir de l'urée. En effet, avec l'entrée en vigueur de normes strictes sur les émissions à l'échappement pour certains types de véhicules automobiles (par exemple les poids lourds), des dispositifs de dépollution des oxydes d'azote (NOx) doivent être mis en place. Une solution pour réduire les émissions de NOx à la valeur requise consiste à réaliser une réaction de catalyse sélective avec de l'urée. Pour ce faire, il est nécessaire d'équiper les véhicules d'un réservoir contenant une solution d'urée, ainsi que d'un dispositif pour doser la quantité d'urée à injecter dans la ligne d'échappement des véhicules automobiles. L'invention concerne également un réservoir dont le remplissage est réalisé par une méthode du type de celle décrite ci-dessus et qui est monté sur un véhicule automobile. Ce réservoir comprend une canalisation d'alimentation munie d'un dispositif pour la fixation étanche d'une cartouche de réserve d'un fluide, ledit dispositif étant destiné à coopérer avec un dispositif de verrouillage complémentaire sur ladite cartouche. Le réservoir comprend avantageusement un dispositif de mise à l'air libre (par exemple un clapet) ainsi qu'une canalisation de dégazage de ce réservoir. Il peut également comprendre une canalisation de remplissage d'additif. La canalisation de dégazage et la canalisation de remplissage aboutissent de préférence toutes les deux dans un dispositif équipant le haut de tubulure de remplissage du réservoir principal à carburant, à côté d'un orifice de guidage pour un pistolet distributeur de carburant. Un bouchon commun aux extrémités de ces deux canalisations peut aussi assurer la fermeture plus ou moins étanche de ces canalisations, en dehors des périodes de remplissage de ce réservoir à additif. Dans le cas où le réservoir comprend une tubulure de dégazage et un dispositif de mise à l'air, l'un ou l'autre de ceux-ci est de préférence muni d'un système de sécurité en pression et en dépression. Ce système a notamment pour but de permettre l'évacuation de l'air présent dans le réservoir durant le remplissage (sécurité en pression) et de remplacer le volume de fluide progressivement consommé durant le fonctionnement du véhicule par de l'air (sécurité en dépression). Avantageusement ce système comporte un clapet qui ne s'ouvre qu'au-delà d'un seuil de pression donné (par exemple supérieur à 120 mbar) et ce pour éviter les fuites d'additif et les ingressions non souhaitées de liquide, poussières, . Le réservoir peut également comprendre un dispositif de sécurité empêchant un accès à la canalisation d'alimentation du réservoir. Enfin le réservoir à additif peut être muni de moyens pour indiquer visuellement un état de trop-plein à un opérateur, en fin de processus d'appoint d'additif par la canalisation de remplissage. Ces moyens peuvent consister, par exemple, en un flotteur placé dans la canalisation de dégazage (le cas échéant) et qui remonte vers l'orifice supérieur de cette canalisation, dès que le réservoir est rempli en additif et menace de déborder par cette canalisation. Par ailleurs, si le réservoir à additif est visible de l'utilisateur (c'est-à-dire de la personne qui le remplit), ledit réservoir peut être transparent ou translucide et/ou comporter un système de barre de niveau. L'invention porte aussi sur une cartouche de réserve munie d'un dispositif de verrouillage pour la fixation étanche sur une canalisation d'alimentation d'un réservoir et apte à coopérer avec un dispositif complémentaire sur cette tubulure. Les figures qui suivent sont données dans le but d'illustrer l'invention, sans 5 vouloir toutefois en restreindre la portée. On a représenté sur la figure 1 une cartouche de réserve (18) qui est fixée sur une interface de remplissage d'un réservoir à additif (non représenté) et qui contient un fluide dont on doit remplir le réservoir à additif. Le remplissage s'effectue directement par la trappe à carburant. Sur les figures 2 et 3 est schématisée la trappe de remplissage (4) en carburant d'un réservoir à carburant pour véhicule automobile. On a également représenté l'ouverture (3) destinée à recevoir le bec d'un pistolet à carburant ainsi que l'interface de remplissage (5) du réservoir à additif L'accès à l'interface (5) est masqué par un bouchon (1) dont l'enlèvement n'est possible qu'au moyen d'un outil spécifique. Le témoin lumineux (2) (par exemple une diode) permet de visualiser le niveau de remplissage du réservoir à additif. A la figure 4 on a détaillé l'interface de remplissage (5). Celle-ci est composée du bouchon (1) et du témoin lumineux (2) muni d'une connexion électrique (8). L'interface (5) comprend également un clapet (6) de mise à l'air permettant au réservoir à additif de respirer lors du pompage de l'additif hors du réservoir. En outre un logement (7) est prévu pour l'élément de connexion de la cartouche de réserve (18). Est également schématisé le conduit (9) qui relie l'interface (5) au réservoir à additif Le conduit (9) sert également au dégazage. La figure 5 représente une vue de l'intérieur de l'interface (5) dans laquelle on observe un flotteur (10) qui permet d'obturer l'accès à l'interface lorsqu'au terme du remplissage du réservoir à additif, le niveau de remplissage maximum est atteint. Les figures 6 à 8 montrent l'élément de connexion de la cartouche de réserve (18). L'élément de connexion comprend une extrémité (11) composée d'un connecteur (12) muni d'ailettes (13). Celles-ci garantissent le maintien du connecteur sur l'interface (5) pendant l'opération de remplissage du réservoir à additif. A cet effet, le haut de l'interface (5) est muni d'un pas de vis (non représenté) dans lequel les ailettes peuvent se mouvoir. La vue éclatée reprise à la figure 8 détaille les composants de l'extrémité (11). 35 En opérant une rotation d'un quart de tour du connecteur (12) lors de la fixation de l'extrémité (11) à l'interface (5), l'élément mobile (14) se déplace dans le pas de vis compris dans l'interface (5) de façon à permettre l'écoulement de l'additif de la cartouche de réserve (18) vers le réservoir à additif. - 10 - REVENDICATIONS 1. Méthode pour le remplissage d'un réservoir destiné à contenir un fluide embarqué sur un véhicule automobile et utilisant une cartouche de réserve pour ledit fluide, selon laquelle É on munit le réservoir d'une canalisation d'alimentation, comprenant un dispositif pour la fixation étanche de la cartouche sur la canalisation, É on munit la cartouche d'un dispositif de verrouillage dont la conception est telle qu'il permet l'écoulement du fluide de la cartouche de réserve dans la canalisation d'alimentation du réservoir uniquement lorsque la cartouche est fixée de manière étanche au dispositif sur la canalisation et empêche ledit écoulement lorsque la cartouche n'est pas fixée de manière étanche au susdit dispositif, É on fixe de manière étanche la cartouche de réserve sur le dispositif de fixation de la canalisation et on déverrouille le dispositif de verrouillage de la cartouche de réserve de telle façon que le fluide puisse s'écouler de la cartouche de réserve dans la canalisation d'alimentation. 2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que le fluide peut être utilisé pour le nettoyage, la lubrification, le freinage, la suspension, le refroidissement ou la dépollution. 3. Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que fluide est un additif utilisé pour la régénération d'un filtre à particules. 4. Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que le fluide est de l'urée. 5. Réservoir dont le remplissage est réalisé par une méthode selon l'une quelconque des revendications précédentes et comprenant une canalisation d'alimentation munie d'un dispositif pour la fixation étanche d'une cartouche de réserve d'un fluide, ledit dispositif étant destiné à coopérer avec un dispositif de verrouillage complémentaire sur ladite cartouche. 6. Réservoir selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une tubulure de dégazage et un dispositif de mise à l'air. 7. Réservoir selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de mise à l'air libre ou la tubulure de dégazage comprend un système de sécurité en pression et en dépression. 8. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de sécurité empêchant un accès à la canalisation d'alimentation du réservoir. 9. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de visualisation qui indique lorsque le niveau de remplissage maximum du réservoir est atteint. 10. Cartouche de réserve munie d'un dispositif de verrouillage pour la fixation étanche sur une canalisation d'alimentation d'un réservoir, apte à coopérer avec un dispositif complémentaire sur ladite canalisation et dont la conception est telle qu'il permet l'écoulement du fluide de la cartouche de réserve dans la canalisation d'alimentation du réservoir uniquement lorsque la cartouche est fixée de manière étanche au dispositif sur la canalisation et empêche ledit écoulement lorsque la cartouche n'est pas fixée de manière étanche au susdit dispositif.