Brevet FR2948146A1 — publié le 20110121

Domaine de l'invention La présente invention concerne un module de dosage d'un agent réducteur liquide, notamment d'une solution aqueuse d'urée pour injecter l'agent réducteur dans la conduite des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, - le module de dosage comportant un boîtier entourant une installation de dosage et une unité d'entraînement actionnant l'installation de dosage. Etat de la technique Les limites d'émission fixées par le législateur pour les oxydes d'azote, nécessitent l'utilisation d'installations de post-traitement des gaz d'échappement émis par les moteurs des véhicules automobiles, utilitaires ou de tourisme. Ces installations assurent par exemple une réduction catalytique sélective (appelée en abrégé réduc- tion SCR) des oxydes d'azote des émissions brutes du moteur à combustion interne. Pour cela, on injecte dans la conduite des gaz d'échappement du moteur, un agent réducteur liquide (une solution aqueuse d'urée) à la demande pour permettre la réduction catalytique sélective des oxydes d'azote dans un catalyseur SCR (catalyseur assu- rant une réduction catalytique sélective). L'urée se décompose alors en ammoniac (NH3) réagissant avec les oxydes d'azote (NO.) des gaz d'échappement pour les transformer en eau (H2O) et en azote (N2) non polluant. Ce procédé SCR de nettoyage des gaz d'échappement est con-nu de l'état de la technique. Le document DE 10 2007 043 532 Al décrit un module de dosage de la solution aqueuse d'urée dans un système de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. Ce module comporte une unité d'entraînement et une installation de dosage. Une membrane sépare l'unité constructive de l'unité d'entraînement et celle de l'instal- lation de dosage. L'installation de dosage et l'organe d'actionnement transmettant une force d'actionnement par l'intermédiaire de la membrane à l'installation de dosage, constituent des composants distincts. L'unité d'entraînement est fixée par un organe de fixation de l'installation de dosage par l'intermédiaire du boîtier à l'aide d'une liaison vissée ou collée. L'étanchéité vis-à-vis de l'intérieur du module de dosage et du 2 refroidissement du module de dosage, n'est soumise à aucune condition particulière. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un mo- dule de dosage du type défini ci-dessus pour que le volume intérieur du module de dosage ne soit pratiquement pas influencé par les influences extérieures. Le module de dosage doit en outre être compact et son coût de réalisation et de montage doit être réduit. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne une installation de do- sage du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que - l'installation de dosage et l'unité d'entraînement sont des ensembles séparés, installés dans le boîtier, - au moins la zone de l'unité d'entraînement est positionnée et/ou blo- quée dans le boîtier par une bague adaptatrice, et l'installation de dosage est reliée de manière étanche au boîtier, - l'unité d'entraînement est en outre fermée de manière étanche par rapport à la bague adaptatrice par un capuchon d'étanchéité. Le boîtier du module de dosage est une pièce essentielle- ment cylindrique et selon l'invention, le boîtier est réalisé pour recevoir l'installation de dosage avec la membrane et l'unité d'entraînement pour être logée dans le boîtier. Le côté du boîtier recevant l'unité d'entraînement est fermé par la bague adaptatrice et la lèvre d'étanchéité permet-tant le branchement électrique des électroaimants de l'unité d'entraînement, la fermeture se faisant de manière étanche avec des moyens appropriés. Le côté opposé du boîtier est également fermé de manière étanche par des moyens appropriés. Cela signifie que le module de dosage est certes formé de plusieurs ensembles fabriqués séparé-ment au montage, mais qu'il constitue ensuite une unité fermée de ma- nière hermétique. Ainsi, la sécurité du fonctionnement du module de do-sage est assurée même si le module de dosage est complètement immergé dans de l'eau. Une telle situation peut par exemple se présenter si le véhicule utilitaire (par exemple un tracteur), est utilisé dans une 3 rizière immergée. On a en outre de façon générale une meilleure protection contre la saleté et les projections d'eau. De manière avantageuse, l'installation de dosage selon l'invention et/ou la bague adaptatrice selon l'invention sont reliées au boîtier par soudage et/ou matage (sertissage). Ces deux modes de liai-son réalisent des liaisons étanches et solidaires, car par matage (sertis-sage), on réalise une liaison par déformation plastique, par la force et par la forme entre deux pièces. La déformation du bord de la pièce est faite pour que les pièces soient coincées l'une dans l'autre de manière solidaire. Contrairement au soudage de pièces réalisées en métal et donnant une liaison par la matière, par matage, on peut également, as-sembler des matériaux différents tels que par exemple une matière plastique et du métal. Cela permet par exemple de fabriquer la bague adaptatrice ou le boîtier en matière plastique. En variante, on peut éga- lement envisager une liaison par la matière par exemple par brasage. Il est également possible de relier l'installation de dosage et/ ou le capuchon d'étanchéité par une liaison enclipée, notamment une liaison enclipée coopérant avec une bague de sécurité pour assurer la liaison avec le boîtier. Dans le cas de liaisons enclipées, on utilise l'élasticité d'au moins l'un des matériaux en général la matière plastique ou l'acier des composants à réunir pour réaliser la liaison des deux pièces. Dans le cas des liaisons enclipées, une pièce d'assemblage se déforme élastiquement et s'accroche ensuite dans des parties en saillie assurant la prise par une liaison amovible ou solidaire, à l'autre pièce d'assemblage. La liaison enclipée peut se faire par prise extérieure ou intérieure avec les parties en saillie d'accrochage. La bague de fixation qui entoure la liaison par enclipage, est en principe un moyen de fixation évitant sa perte. Ce mode de réalisation est particulièrement facile à monter et permet un assemblage très rapide. Il est en outre possible de relier l'installation de dosage et/ou le capuchon d'étanchéité par une liaison de sertissage au boîtier. La liaison de sertissage consiste à déformer le bord de pièces métalliques rondes ou ovales, en utilisant une machine de sertissage ou pro- cédant manuellement. La tôle est tassée par cette transformation. Pour 4 cela, on utilise un fer de sertissage, c'est-à-dire un outil ayant une arête arrondie. La liaison sertie garantit également la sécurité et l'étanchéité de la liaison. Il est en outre possible de relier l'installation de dosage et/ou le capuchon d'étanchéité par une liaison auto-accrochée au boîtier. Dans le cas de la liaison auto-accrochée, on produit le sertissage en enfonçant un élément de blocage par exemple dans une rainure. Ce-la garantit également la sécurité et l'étanchéité de la liaison. Toutes les possibilités de fixation ont en commun de permettre de supprimer les éléments d'étanchéité en élastomère, subissant l'usure et le vieillissement dans une zone d'agent réducteur forte-ment sollicitée thermiquement et chimiquement. Les possibilités de fixation elles-mêmes, ne subissent pratiquement pas de vieillissement. Il en résulte un dispositif économique et fiable. Il est également avantageux que l'installation de dosage comporte comme composant intégral, une bride pour être fixée au tuyau des gaz d'échappement. L'installation de dosage est également intégrée dans la bride. On évite ainsi la pièce de fixation de l'installation de dosage car la fonction de fixation est assurée par la matière de la bride, ce qui supprime tout point de liaison supplémentaire entre le boîtier du module de dosage et l'installation de dosage qu'il faudrait en plus rendre étanche. Cela se traduit par un module de dosage de construction compact, et on réduit les coûts de fabrication et de montage. Il est en outre avantageux de refroidir le module de do- sage par un agent de refroidissement. Pour cela, le module de dosage comporte de préférence des canaux périphériques d'agent de refroidissement, notamment au niveau de la bride et/ou au niveau du capuchon d'étanchéité. Cela permet de refroidir tout particulièrement la zone thermiquement très sollicitée du module de dosage en contact avec le tuyau des gaz d'échappement. Mais il est également possible que le capuchon d'étanchéité comporte des canaux de refroidissement pour refroidir l'unité d'entraînement. Si le capuchon d'étanchéité arrive jusqu'à la bride, les canaux d'agent de refroidissement du capuchon d'étanchéité, permettent de refroidir tout le module de dosage. Cette solution a l'avantage que d'une part les branchements d'eau de refroidissement sont éloignés de la zone sensible de la bride, c'est-à-dire qu'ils peuvent être situés à un emplacement quelconque mais de préférence dans la zone du branchement électrique, dans la zone opposée de la bride à l'extrémité du capuchon d'étanchéité. D'autre part, la température am- 5 biante autour de la bobine électromagnétique thermosensible de l'électro-aimant peut être limitée à la température de l'eau de refroidissement. Cela permet ainsi d'assurer un contact pratiquement à froid des contacts de branchement électrique. Ce refroidissement protège le module de dosage contre l'influence de la température en plus de l'action de l'eau et des saletés. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation d'un module de dosage, - la figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un second mode de réalisation d'un module de dosage, - la figure 3 est une vue schématique du boîtier de la soupape de do- sage de la figure 1 montrant le détail d'une autre possibilité de sa fixation à la bride, - la figure 4 est une vue schématique du boîtier de la soupape de do-sage de la figure 1 montrant le détail d'une autre possibilité de sa fixation à la bride, - la figure 5 est une vue schématique du capuchon d'étanchéité des figures 1 ou 2, en détail pour un second mode de réalisation, - la figure 6 est une vue schématique de détail d'une variante du capuchon d'étanchéité des figures 1, 2 ou 5, - la figure 7 est une vue schématique de détail d'une seconde possibili- té de fixation du capuchon d'étanchéité de la figure 5, - la figure 8 est une vue schématique de détail d'une troisième possibilité de fixation du capuchon d'étanchéité de la figure 5, - la figure 9 est une vue schématique en détail d'une quatrième possibilité de fixation du capuchon d'étanchéité de la figure 5.35 6 Description de modes de réalisation de l'invention. La figure 1 montre un module de dosage 10 pour injecter un agent réducteur dans un tuyau de gaz d'échappement non représenté d'un moteur à combustion interne correspondant à un premier mode de réalisation. Le module de dosage 10 comporte un socle 14 avec une bride 12 qui se transforme en un boîtier cylindrique 16. La bride 12, le socle 14 et le boîtier 16 sont réalisés en une seule pièce, de préférence en acier inoxydable. La bride 12 a en son milieu une ouverture recevant une installation de dosage. Cette installation est réalisée sous la forme d'un groupe de soupape 18 monté de manière ajusté et fixé solidaire-ment par un cordon de soudure 19. Ainsi, l'intérieur du module de do-sage 10 est en même temps rendu étanche vis-à-vis de l'extérieur. En variante, le groupe de soupape 18 peut être fixé par matage, par enclipage, par sertissage, par autoblocage ou par vissage. La bride 12 est fixée au tuyau de gaz d'échappement non représenté à l'aide des vis 20. Le groupe de soupape 18 comporte un organe de fixation au boîtier 22 portant une soupape de dosage 24 avec un élément de soupape 26. L'élément de soupape 26 coopère dans le sens de l'émission de l'agent réducteur avec un siège de soupape 28. Le socle 14 a en outre une arrivée 30 d'agent réducteur et un perçage 32 pour le passage de l'eau de refroidissement. L'arrivée 30 ainsi que tous les composants venant en contact avec l'agent réducteur, sont en acier inoxydable et/ou en aluminium pour résister à l'agent réducteur. Du côté opposé à la direction de passage de l'agent ré- ducteur, le groupe de soupape 18 est délimité par une membrane 34. Ensuite, on a l'unité d'entraînement 36 actionnant la soupape de do-sage 24 par l'intermédiaire de la membrane 34. L'unité d'entraînement 36 comporte un goujon d'induit 38 sollicité par un ressort, actionné par l'électro-aimant 40 en étant appliqué contre la membrane 34. Dans le mode de réalisation présenté, l'unité d'entraînement 36 est logée dans le boîtier 16 à partir du côté opposé à celui de la bride 12. L'unité d'entraînement 36 est fixée à son extrémité à l'opposé de celle de l'induit 38 par une bague adaptatrice 42 et par un cordon de soudure à l'unité d'entraînement 36 et par un cordon de sou- dure 44 au boîtier 16. D'autres possibilités de fixation existent comme 7 par exemple celles évoquées ci-dessus. Un capuchon d'étanchéité 46 est prévu sur la bague adaptatrice 42. Ce capuchon d'étanchéité réalise en même temps le branchement électrique et le passage de l'alimentation électrique. Le capuchon d'étanchéité 46 pourrait également comporter un branchement d'eau de refroidissement (celui-ci n'est pas représenté à la figure 1). Le capuchon d'étanchéité 46 est logé dans la zone élargie 48 du boîtier 16 en étant fixé par matage ou sertissage 50. Le capuchon d'étanchéité 46 est rendu étanche par un joint torique non référencé. La figure 2 montre un second mode de réalisation plus compact du module de dosage 10. Pour la description de cette figure ainsi que celle des figures suivantes, on utilisera les mêmes références pour les mêmes éléments ou les éléments fonctionnellement équivalents du module de dosage 10 de la figure 1 qui ne seront pas détaillés une nouvelle fois. Dans ce mode de réalisation, le groupe de soupape 18 fait partie intégrante du socle 14 et de la bride 12. Cela signifie qu'il n'y a pas l'organe de fixation 22 de la figure 1. A cet effet, la partie cylindrique du boîtier 16 est une pièce distincte rapportée de manière ajustée au socle 14 et fixée de manière étanche par un cordon de soudure 52. D'autres possibilités de fixation sont envisageables comme celles évoquées ci-dessus. Dans ce mode de réalisation, le groupe de soupape 18 est logé dans la bride 12 et l'unité d'entraînement 36 est introduite dans le boîtier 16 en partant du côté opposé à celui de la bride 12. La figure 3 montre l'organe de fixation 22 de la soupape de dosage 24 de la figure 1 avec une seconde possibilité pour sa fixation à la bride 12 selon une représentation de détail. L'organe de fixation 22 a une forme essentiellement conique vers l'intérieur du module de do-sage 10 ; l'organe de fixation 22 est ajusté dans l'ouverture de la bride 12. L'organe de fixation 22 est en outre bloqué et rendu étanche par le matage 56. De plus, l'organe de fixation 22 est appliqué à l'intérieur du module de dosage 10 contre un épaulement formant butée 58. La figure 4 montre le boîtier (organe de fixation) 22 de la soupape de dosage 24 de la figure 1 avec une troisième possibilité de fixation à la bride 12 selon une représentation de détail. On utilise dans ce cas le profilage de l'organe de fixation 22. A la place de l'épaulement 8 formant butée 58, on a prévu ici une fixation par auto-accrochage 60. Par cet accrochage, le bourrelet 61 est enfoncé dans la bride 12 lors-qu'on enfonce l'organe de fixation 22. L'organe de fixation 22 fonctionne ainsi comme outil de transformation qui déforme le bourrelet 61 de la bride 12. Pour cela, la bride 12 est de préférence en aluminium ou en un autre matériau facile à déformer. Cette liaison par auto-accrochage ou automatage bloque et rend étanche l'organe de fixation 22 par rapport à la bride 12 en plus du matage ou sertissage 56. La figure 5 montre un second mode de réalisation du ca- lo puchon d'étanchéité 46 de la figure 1 ou de la figure 2 selon une représentation de détail. Dans cet exemple, le capuchon d'étanchéité 46 descend jusqu'à la bride 12 ce qui permet de supprimer le boîtier cylindrique 16 (selon les figures 1 et 2). Le capuchon d'étanchéité 46 fabriqué de préférence en matière plastique est fixé à un anneau 62 de la 15 bride 12 qui vient en saillie de la bride en direction de l'orifice de sortie. L'anneau 62 présente un certain jeu par rapport au capuchon d'étanchéité 46. Deux joints toriques 64 sont logés dans les rainures périphériques radiales de l'anneau 62. Ces joints assurent l'étanchéité du capuchon d'étanchéité 46 par rapport à la bride 12. Le capuchon 20 d'étanchéité 46 loge pratiquement l'unité d'entraînement 36 et l'électro-aimant (n'apparaissant pas à la figure 5) de l'unité d'entraînement 36 est alimenté en énergie électrique par le contact de connecteur froid 66 et un branchement électrique 68 de la figure 5. Sur le côté droit, le capuchon d'étanchéité 46 comporte un branchement d'eau de refroidis- 25 sement 70 réalisant une alimentation en eau de refroidissement 72 en circulation, intégrée au capuchon d'étanchéité 46. La sortie de l'eau de refroidissement n'apparaît pas. La figure 6 montre une variante de réalisation du capuchon d'étanchéité 46 des figures 1, 2 ou 5 selon une vue de détail. Le 30 contact de connexion froid 66 est réalisé sous la forme d'une broche de contact et le branchement électrique 68 est décalé par rapport à la broche de contact 66. Les figures 7, 8, 9 montrent une variante de la figure 5 pour d'autres possibilités de fixation du capuchon d'étanchéité 46 à la 35 bride 12 tout en assurant l'étanchéité avec la bride 12. Le capuchon 9 d'étanchéité 46 est fixé à la bride 12 par l'anneau 62 qui vient en saillie de la bride 12 dans la direction opposée à l'orifice de sortie. La figure 7 montre le bord inférieur du capuchon d'étanchéité 46 comportant une partie en saillie 74 tournée vers l'intérieur, qui pénètre à la manière d'une liaison par enclipage dans une rainure périphérique 76 de la bride 12. La liaison par enclipage est fixée contre l'ouverture par une bague de sécurité 78 appliquée à partir de l'extérieur contre le capuchon d'étanchéité 46. L'étanchéité est réalisée par un joint torique 64 installé au-dessus de la partie en saillie 74 de la figure 5. De plus, le capuchon d'étanchéité 46 de la figure 5 a une broche de centrage 80 intégrée au capuchon d'étanchéité 46 et qui positionne correctement l'unité d'entraînement 36 dans le capuchon d'étanchéité 46. A la figure 8, le bord inférieur du capuchon d'étanchéité 15 46, comporte une partie en saillie 74 tournée vers l'extérieur venant prendre à la manière d'une liaison par enclipage dans une rainure périphérique 76 de la bride 12. La liaison par enclipage est bloquée à l'ouverture par une bague de sécurité 78 appliquée à l'intérieur contre le capuchon d'étanchéité 46. 20 La figure 9 montre la fixation du capuchon d'étanchéité 46 par une liaison sertie 82. Le connecteur électrique 68 est logé à l'extrémité opposée du capuchon d'étanchéité 46 dans un dégagement 84 de la bride 12. En déformant le bord 86 réalisé sur la bride 12 avec une machine de sertissage ou en procédant à la main, on presse le bord 86 25 contre le capuchon d'étanchéité 46. On bloque ainsi la matière et on garantit la fixation et son étanchéité. 30 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 module de dosage 12 bride 14 socle 16 boîtier 18 groupe de soupape 19 cordon de soudure 20 vis 22 boîtier 24 soupape de dosage 26 élément de soupape 28 siège de soupape 30 arrivée d'agent réducteur 32 perçage 34 membrane 36 unité d'entraînement 38 induit 42 bague adaptatrice 44 cordon de soudure 46 capuchon d'étanchéité 48 zone élargie du boîtier 16 50 matage 52 cordon de soudure 58 épaulement de butée 60 fixation par auto-accrochage 61 bourrelet 62 bague 64 joint torique 66 connecteur 68 branchement électrique 70 branchement d'eau de refroidissement 72 alimentation intégrée d'eau de refroidissement 74 partie en saillie 80 broche de centrage REVENDICATIONS1 °) Module de dosage (10) d'un agent réducteur liquide, notamment d'une solution aqueuse d'urée pour injecter l'agent réducteur dans la conduite des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, - le module de dosage (10) comportant un boîtier (14, 16) entourant une installation de dosage (18) et une unité d'entraînement (36) ac- tionnant l'installation de dosage (18), caractérisé en ce que - l'installation de dosage (18) et l'unité d'entraînement (36) sont des ensembles séparés, installés dans le boîtier (14, 16), - au moins la zone de l'unité d'entraînement (36) est positionnée et/ou bloquée dans le boîtier (14, 16) par une bague adaptatrice (42), et l'installation de dosage (18) est reliée de manière étanche au boîtier, - l'unité d'entraînement (36) est en outre fermée de manière étanche par rapport à la bague adaptatrice (42) par un capuchon d'étanchéité (46). 2°) Module de dosage (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation de dosage (18) et/ou la bague adaptatrice (42) sont reliées au boîtier (14, 16) par soudage et/ou sertissage. 3°) Module de dosage (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation de dosage (18) et/ou le capuchon d'étanchéité (46) sont reliés au boîtier (14, 16) par une liaison par enclipage (74, 76), notamment une liaison par enclipage (74, 76) coopérant avec une bague de fixation (78). 4°) Module de dosage (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la liaison par enclipage (74, 76) se fait par une prise extérieure ou intérieure avec des surfaces d'attaque (76). 5 10 15 2013 5°) Module de dosage (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation de dosage (18) et/ou le capuchon d'étanchéité (46) sont reliés au boîtier (14, 16) par une liaison sertie (82). 6°) Module de dosage (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation de dosage (18) et/ou le capuchon d'étanchéité (46) sont reliés au boîtier (14, 16) par une liaison vissée. 7°) Module de dosage (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation de dosage (18) et/ou le capuchon d'étanchéité (46) sont reliés au boîtier (14, 16) par une fixation autobloquante (60). 8°) Module de dosage (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation de dosage (18) comporte une bride (12) faisant corps pour être fixée au tuyau de gaz d'échappement. 9°) Module de dosage (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de dosage (10) est refroidi par un agent de refroidissement. 25 10°) Module de dosage (10) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le module de dosage (10) comporte des canaux d'agent de refroidisse-ment (32, 72), notamment dans la zone de la bride (12) et/ou dans la zone du capuchon d'étanchéité (46). 30