Brevet FR2920319A3 — publié le 20090306

FR 2920319 A3 20090306 FR 0757349 A 20070904 -1- SYSTEME DE FILTRATION DE GAZ TOXIQUES EMIS PAR UN RESERVOIR ADDITIONNEL DE VEHICULE AUTOMOBILE. DESCRIPTION 10 DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte au domaine de la filtration de vapeurs toxiques, qui peuvent également être nauséabonds, et qui sont présentes dans des réservoirs additionnels permettant de stocker des produits qui ont une forte volatilité. Dans la 15 plupart des cas, une forte évolution de la pression régnant à l'intérieur n'est pas possible. On peut ainsi citer l'exemple des réservoirs d'urée. En effet, la plupart des réservoirs additionnels, comportent un évent de manière à libérer dans l'atmosphère une partie des gaz présents dans le réservoir. De tels gaz sont généralement recrachés dans l'atmosphère par des véhicules automobiles. 20 L'invention vise plus particulièrement un système de filtration pour éviter que des gaz toxiques ne soient recrachés dans l'atmosphère. 25 ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE De façon générale, les réservoirs additionnels équipant les véhicules et qui comportent un évent pour faire chuter la pression régnant à l'intérieur du réservoir, ne comportent pas de dispositif permettant de filtrer les vapeurs toxiques contenues dans 30 les gaz. Ainsi, ces gaz toxiques sont généralement recrachés directement dans l'atmosphère. Pour des véhicules automobiles tels que des voitures, un tel système d'évacuation des gaz toxiques sans filtration n'est pas concevable et présente de5 -2- nombreux risques, notamment si le véhicule est garé dans un endroit chaud et clos, tel un garage ou un parking souterrain. Par ailleurs, la place disponible pour stocker un réservoir additionnel sur une voiture est inférieure à celle d'un poids lourd et peut nécessiter de réaliser l'installation du réservoir sous la caisse, voire l'intérieur de l'habitacle, à la place de la roue de secours par exemple. Ainsi, le but de l'invention est de piéger les gaz toxiques de manière à éviter une pollution du milieu environnant. Un autre objectif est de permettre le positionnement à l'intérieur d'un habitacle des réservoirs additionnels contenant des gaz toxiques et dont la pression ne peut dépasser une valeur de seuil prédéterminée. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention concerne donc un système de filtration des gaz toxiques traversant un évent agencé sur un réservoir additionnel de véhicule automobile équipé d'un moteur à 20 combustion. Un tel système de filtration comporte : un système de piégeage contenant un matériau apte à piéger les gaz toxiques à l'intérieur dudit système, ce système étant connecté par une conduite avec l'évent ; des moyens aptes à détecter une saturation en gaz toxiques contenus dans le 25 matériau du système de piégeage. Autrement dit, un système de piégeage, est connecté en aval de l'évent du réservoir additionnel. Par ailleurs, le matériau utilisé dans le système de piégeage peut être soit absorbant, lorsque le système est jetable, soit adsorbant, lorsque le système est 30 régénérable. A titre d'exemple, ce matériau adsorbant peut contenir soit de l'alumine activée ou non, du gel de silice, du Ténax (matériau à base d'oxyde de polyphénylène), des billes de charbon actif ou encore des billes imprégnées de zéolithe de formule chimique SiO2 ù Al2O3 avec un ratio Si/Al variable selon la nature de la zéolithe. La15 -3 zéolithe peut également être ou non substituée par différents cations pour modifier ses propriétés absorbantes. Le charbon actif et les zéolithes sont des matériaux mésoporeux qui absorbent aisément dans leur porosité les molécules gazeuses toxiques telles que l'ammoniac. Selon une première variante du système de piégeage, le matériau apte à piéger les gaz toxiques peut être contenu dans une cartouche filtrante. Une telle cartouche peut être jetable ou non en fonction du matériau utilisé. 10 Selon une deuxième variante du système de piégeage, le matériau apte à piéger les gaz toxiques peut être contenu dans un dispositif de barbotage. Dans le cas où l'on choisit de filtrer les composés toxiques par barbotage dans une solution, cette dernière pourra être choisie selon les propriétés des vapeurs à piéger. 15 Pour le traitement de l'ammoniac, on pourra faire barboter les vapeurs dans un dispositif de barbotage contenant une solution aqueuse. Par ailleurs, les moyens aptes à détecter la saturation en gaz du système de piégeage peuvent se présenter sous diverses formes et comporter des capteurs sensibles 20 à différents paramètres. Ainsi, selon un premier mode de réalisation, les moyens peuvent comporter un capteur sensible à la couleur du matériau du système de piégeage. 25 Dans ce cas, on procède à une détection colorimétrique au fur et à mesure du chargement en gaz toxiques du matériau. Lorsque la couleur du matériau atteint une valeur de seuil, la saturation en gaz toxiques est alors détectée. Selon un second mode de réalisation, les moyens peuvent comporter un capteur 30 sensible à la présence de gaz toxiques à la sortie de la cartouche filtrante. Ainsi, si le capteur détecte la présence de gaz toxiques, il permettra de déterminer le niveau de saturation du matériau dans la cartouche filtrante. En effet, celle-ci ne jouera plus efficacement son rôle puisqu'elle laissera passer des gaz toxiques dans l'atmosphère.5 -4- Selon un troisième mode de réalisation, les moyens peuvent comporter un capteur sensible à la température du réservoir. En réalisant un modèle et en corrélant la teneur en gaz toxiques contenus dans le réservoir en fonction de la température du réservoir, il est possible de connaître la quantité de gaz toxiques contenus dans le matériau. Pour cela, il est nécessaire de procéder à des mesures préalables de la quantité d'ammoniac contenue dans le gaz au dessus de la solution, et ce en fonction de la température du réservoir. Ainsi, en contrôlant constamment la température du réservoir, il est possible d'estimer la quantité d'ammoniac qui a traversé le matériau. Lorsque les moyens détectent une saturation en gaz toxiques contenus dans le matériau, différentes actions peuvent être menées. Selon une première variante, le système de filtration peut comporte un dispositif d'affichage apte à prévenir l'usager du véhicule lorsque le matériau de la cartouche est saturé. 20 Dans ce cas, la cartouche filtrante doit être remplacée afin d'assurer de ne pas rejeter des gaz toxiques dans l'atmosphère. Selon une deuxième variante, la cartouche filtrante peut être connectée à une ligne d'échappement du véhicule pour permettre aux gaz d'échappement de traverser la 25 cartouche filtrante et de détruire les gaz toxiques contenus dans le matériau. De cette manière, il est possible de balayer le matériau avec les gaz d'échappement chauds prélevés sur la ligne d'échappement du véhicule. 30 En pratique, le système de filtration peut comporter une canalisation d'entrée des gaz d'échappement connectée sur la ligne d'échappement du véhicule, cette canalisation d'entrée comportant une première électrovanne.15 -5 De cette manière, il est possible d'ouvrir ou de fermer la canalisation d'entrée des gaz d'échappement dans la cartouche filtrante. Ainsi, on peut commander l'introduction des gaz d'échappement à l'intérieur de la cartouche filtrante. Selon un mode de réalisation particulier, le système de filtration peut comporter une canalisation de sortie des gaz d'échappement connectée en amont du catalyseur de la ligne d'échappement du véhicule. De cette manière, les gaz d'échappement chauds ayant traversé la cartouche filtrante et qui sont donc chargés en gaz toxiques, passent ensuite dans le catalyseur qui permet de détruire les gaz toxiques et d'éviter que ces gaz toxiques soient recrachés en sortie du condit d'échappement. Avantageusement, la conduite reliant l'évent du réservoir avec la cartouche filtrante peut comporter une seconde électrovanne. Dans ce cas, il est possible de contrôler la libération des gaz toxiques contenus dans le réservoir et le passage au travers de l'évent de manière à alimenter la cartouche filtrante en gaz toxiques. En pratique, le système de filtration peut comporter une unité de commande apte à piloter simultanément l'ouverture et la fermeture respective des première et seconde électrovannes de manière à balayer le matériau avec, soit uniquement les gaz toxiques, soit uniquement les gaz d'échappement. 25 En effet, lorsque la première électrovanne est ouverte, on ferme la seconde électrovanne de manière à ne pas injecter des gaz d'échappement à l'intérieur du réservoir. De même, lorsque l'on ouvre la seconde électrovanne, on ferme la première électrovanne et ainsi on évite de faire circuler deux gaz de nature différente à l'intérieur 30 de la cartouche filtrante.20 -6 DESCRIPTION SOMMAIRE DES FIGURES La manière de réaliser l'invention ainsi que les avantages qui en découlent, ressortiront bien de la description et du mode de réalisation qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif, à l'appui des figures 1 à 3 représentant schématiquement différentes variantes d'un système de filtration conforme à l'invention. MANIERE DE REALISER L'INVENTION Comme déjà évoqué, l'invention concerne un système de filtration équipant un réservoir additionnel sur un véhicule automobile. Ce réservoir additionnel peut contenir des fluides différents, plus ou moins toxiques. On notera qu'un fluide peut ne pas être toxique, mais générer des vapeurs qui elles, sont toxiques. Tel que représenté à la figure 1, un tel réservoir additionnel 2 présente un évent 1 permettant d'extraire des gaz toxiques lorsque la pression régnant dans le réservoir 2 dépasse un seuil prédéterminé. Une conduite 5 permet alors de mettre en communication l'évent 1 avec un système de piégeage 3 permettant de piéger les gaz toxiques. De cette manière, le gaz qui est rejeté dans l'atmosphère est dépourvu de particules toxiques. Le système de piégeage peut être une cartouche filtrante contenant un matériau absorbant, ou un liquide dans lequel peut venir barboter les évents issus du réservoir. Par ailleurs, pour détecter la saturation en gaz toxiques du matériau 4 contenus dans la cartouche filtrante 3, les moyens 10 peuvent comporter un capteur 13 sensible à la température du réservoir 2. En effet, il est possible de réaliser un modèle en corrélant la teneur en gaz toxiques contenus dans le réservoir et la température du réservoir. Ainsi, en contrôlant la température du réservoir, il est possible d'estimer la quantité de gaz toxiques qui aura à traverser le matériau contenu dans la cartouche filtrante. Une unité de commande 20 pilote alors l'affichage d'un signal sur un dispositif -7- d'affichage 14 et prévient l'usager du véhicule de la saturation du matériau 4. L'usager doit alors procéder au remplacement de la cartouche filtrante 3. Selon la variante représentée à la figure 2, il est également possible de procéder à la régénération du matériau 4 contenu dans la cartouche filtrante 23 en connectant celle-ci à la conduite d'échappement 21. Pour cela, une canalisation d'entrée 22 en provenance de la ligne d'échappement 21 pénètre dans la cartouche filtrante 23. Une canalisation de sortie 27 collecte les gaz d'échappement chargés en gaz toxiques et les réinjecte dans la ligne d'échappement 21. Les gaz d'échappement passent ensuite dans le catalyseur 26 où les gaz toxiques y sont détruits. Par ailleurs, les moyens aptes à détecter une saturation en gaz toxiques, peuvent comporter un capteur 12 sensible à la présence de gaz toxiques à la sortie de la cartouche filtrante 23. En effet, lorsque le matériau 4 est saturé en gaz toxiques, des gaz toxiques sortent de la cartouche filtrante 23 et sont rejetés dans l'atmosphère. Par ailleurs, ce capteur 12 peut être connecté à une unité de commande 30 qui peut piloter une première électrovanne 24 agencée sur la canalisation d'entrée 22 en gaz d'échappement et une seconde électrovanne 28 positionnée sur la conduite 25 reliant l'évent 1 du réservoir 2 à la cartouche filtrante 23. De cette manière, lorsque le capteur 12 ne détecte pas de gaz toxique à la sortie de la cartouche filtrante 23, l'unité de commande 30 pilote la fermeture de la première électrovanne 24 et l'ouverture de la seconde électrovanne 28. Cependant, une fois le matériau 4 saturé, le capteur 12 détecte des gaz toxiques et informe l'unité de commande 30. Celle-ci pilote alors la fermeture de la seconde électrovanne 28 et l'ouverture de la première électrovanne 24. De cette manière, on évite le passage des gaz d'échappement à l'intérieur du réservoir additionnel 2. Tel que représenté à la figure 3, le réservoir additionnel 32 peut consister en un réservoir d'urée. L'urée permet de réduire la production des NO, et également un gain en consommation de carburant. Cependant, lorsque la température de la solution d'urée augmente dans le réservoir, la teneur en ammoniac contenu dans le ciel gazeux augmente, ce qui provoque une augmentation de la pression dans le réservoir. L'évent -8 31 laisse alors s'échapper à l'extérieur du réservoir des vapeurs d'ammoniac nauséabondes et toxiques. Par ailleurs, un injecteur d'urée 33 est positionné sur la ligne d'échappement 21 en amont du catalyseur 26. De même qu'à la figure 2, la cartouche filtrante 23 est connectée à la ligne d'échappement 21 de manière à régénérer le matériau adsorbant qu'elle contient. Les gaz d'échappement traversant la cartouche filtrante 23 sont alors chargés en ammoniac puis réintroduits dans la ligne d'échappement en amont de l'injecteur d'urée 33. Selon un autre mode de réalisation, il pourrait également être réinjecté en aval de l'injecteur d'urée 33. La durée de cette phase de nettoyage du matériau adsorbant est également contrôlée par l'unité de contrôle 30 de manière à ne pas générer une surpression trop importante dans le réservoir d'urée 32. Il ressort de ce qui précède qu'un système de filtration conforme à l'invention présente de nombreux avantage et notamment : il permet de positionner un réservoir additionnel à l'intérieur d'un habitacle de véhicule ; il permet d'éviter la pollution de l'atmosphère avec des gaz toxiques et notamment de l'ammoniac. REVENDICATIONS 1. Système de filtration des gaz toxiques traversant un évent (1) agencé sur un 5 réservoir additionnel (2) de véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion, ledit système de filtration comportant : un système de piégeage (3,23) contenant un matériau (4) apte à piéger les gaz toxiques à l'intérieur dudit système de piégeage (3,23), ledit système de piégeage (3,23) étant connectée par une conduite (5,25) avec l'évent (1) ; 10 des moyens aptes à détecter une saturation en gaz toxiques contenus dans le matériau (4) du système de piégeage (3,23). 2. Système de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de piégeage (3) est une cartouche filtrante. 3. Système de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de piégeage (23) est un dispositif de barbotage. 4. Système de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens 20 comportent un capteur (11) sensible à la couleur du matériau du système de piégeage. 5. Système de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens comportent un capteur (12) sensible à la présence de gaz toxiques à la sortie du système de piégeage. 6. Système de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens comportent un capteur (13) sensible à la température du réservoir. 7. Système de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte 30 un dispositif d'affichage (14) apte à prévenir l'usager du véhicule lorsque le matériau (4) du système de piégeage (3) est saturé. 15 25-10- 8. Système de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de piégeage (23) est connecté à une ligne d'échappement (21) du véhicule pour permettre aux gaz d'échappement de traverser ledit système de piégeage (23) et de détruire les gaz toxiques contenus dans le matériau (4). 9. Système de filtration selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte une canalisation d'entrée (22) des gaz d'échappement connectée sur la ligne d'échappement du véhicule, ladite canalisation d'entrée (22) comportant une première électrovanne (24). 10. Système de filtration selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte une canalisation de sortie (27) des gaz d'échappement connectée en amont du catalyseur (26) de la ligne d'échappement (21) du véhicule. 15 11. Système de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite (25) reliant l'évent (1) du réservoir (22) avec le système de piégeage (23) comporte une seconde électrovanne (28). 12. Système de filtration selon les revendications 9 et 11, caractérisé en ce qu'il 20 comporte une unité de commande(30) apte à piloter simultanément l'ouverture et la fermeture respective des première (24) et seconde (28) électrovannes de manière à balayer le matériau (4) avec, soit uniquement les gaz toxiques, soit uniquement les gaz d'échappement. 10 25