Brevet FR2943999A1 — publié le 20101008

RESERVOIR D'UREE, LIGNE D'ECHAPPEMENT ET VEHICULE [000l] La présente invention concerne un réservoir d'urée, une ligne d'échappement contenant un tel réservoir et un véhicule avec une telle ligne 5 d'échappement. [0002] Les oxydes d'azote (NOX) provenant des gaz d'échappement des moteurs à combustion interne sont liés à des problèmes de santé pour les humains et sont un élément clé de la formation de "smog" (nuages de pollution) dans les villes. La législation impose des niveaux de rigueur croissante pour leur 10 réduction et/ou leur élimination de sources fixes ou mobiles. Pour cela, une solution ayant fait la preuve de son efficacité est l'utilisation d'une source d'ammoniaque (NH3), telle que l'urée aqueuse, qui est introduite dans les gaz d'échappement et qui réagit avec les NOX sur un catalyseur dans un système de dénitrification (DeNOx) pour former de l'azote N2 inerte et de l'eau H2O. Des 15 solutions pour contenir et injecter l'urée ont été proposées. [0003] Le document US-A-2002 0124568 concerne un procédé pour réduire les oxydes d'azote contenus dans les gaz d'échappement d'un moteur diesel comprenant l'injection d'un agent réducteur liquide dans des gaz d'échappement depuis une source d'agent réducteur. Le procédé comprend le transfert de 20 l'agent liquide depuis un réservoir externe vers un réservoir de stockage comprenant une poche intérieure constituée d'une membrane flexible non perméable. Une source de fluide hydraulique ou pneumatique située en dehors de la poche intérieure permet de remplir le réservoir de stockage avec l'agent réducteur liquide et le transfert de l'agent réducteur liquide depuis le réservoir de 25 stockage vers les gaz d'échappement. [0004] Le document JP-A-2001-3729 décrit un réservoir d'agent réducteur qui peut être de l'urée, comprenant un contenant et un carter. Le contenant peut être formé d'un matériau élastique. Le carter comporte des entrée et sortie d'eau de refroidissement. 30 [0005] Toutefois les réservoirs d'urée de ces documents sont d'une structure complexe. [000s] Il y a un besoin pour un réservoir d'urée plus simple. [0007] Pour cela, l'invention propose un réservoir d'urée comprenant une poche de réception de l'urée, caractérisée en ce qu'il comprend en outre une poche d'isolation de la poche de réception de l'urée. [0008] Dans une variante, le réservoir comprend en outre un carter de protection des poches. [0009] Dans une variante, le réservoir comprend en outre une unité de contrôle du réservoir comportant par exemple une pompe volumétrique adaptée à pomper l'urée contenue dans la poche de réception de l'urée, l'unité de contrôle étant de préférence adaptée à calculer le nombre de rotations de la pompe volumétrique et à déterminer le volume restant d'urée dans le réservoir. [ooio] Dans une variante, des filaments électriques de chauffage de la poche sont noyés dans la paroi de la deuxième poche. De préférence le réservoir comporte en outre un ou plusieurs capteurs de température du réservoir, l'unité de contrôle étant adaptée à déclencher l'alimentation des filaments électriques pour une température détectée qui est au-dessous d'un premier seuil de température ou à déclencher une alerte pour une température détectée qui est au-dessus d'un deuxième seuil de température. [0011] Dans une variante, le réservoir comprend en outre un ou plusieurs 20 capteurs de poids de la première poche ou des poches. [0012] Dans une variante, le réservoir comprend en outre une nourrice de remplissage d'appoint de la poche de réception de l'urée. Avantageusement, la pression de remplissage du réservoir par la nourrice est obtenue par déformation de la paroi de la nourrice. 25 [0013] La présente invention a également pour objet une ligne d'échappement avec le réservoir tel que défini précédemment, la pompe étant adaptée à alimenter un injecteur d'urée dans la ligne d'échappement. [0014] L'invention a également pour objet un véhicule comprenant un moteur avec un collecteur d'échappement et une telle ligne d'échappement reliée au collecteur d'échappement. [0015] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent : • Figure 1, une vue schématique d'un réservoir d'urée ; • Figure 2, une vue en coupe du réservoir d'urée. [0016] L'invention se rapporte à un réservoir d'urée comprenant une poche de réception de l'urée et une poche d'isolation de la poche de réception. Grâce à l'isolation de la poche de réception de l'urée par une poche isolante, l'urée est mieux protégée contre de grandes variations de températures. De plus, la réception de l'urée dans des poches qui sont un contenant souple, le réservoir permet de protéger l'urée contre les variations de température grâce à une structure très simple. [0017] La figure 1 montre une vue schématique d'un réservoir 10 d'urée. Ce réservoir peut être utilisé pour l'injection d'urée dans une ligne d'échappement reliée au collecteur d'échappement d'un moteur, de véhicule par exemple. L'urée qui est introduite dans les gaz d'échappement réagit avec les NO, sur un catalyseur dans un système de dénitrification (DeNOx) pour former de l'azote N2 inerte et de l'eau H2O. Le réservoir comporte des poches de réception de l'urée et d'isolation comme cela est mieux visible sur la figure 2. [0018] La figure 2 montre une vue en coupe du réservoir 10. La figure 2 montre une poche 12 de réception de l'urée 14. La poche 12 a par exemple un volume compris entre 16 et 30 litres. Une poche 16 permet l'isolation de la poche 12 de réception de l'urée. La poche 16 entoure ou enveloppe la poche 12. La poche 12 est entièrement confinée dans la poche 16. La poche 16 isole la poche 12 de la température extérieure (chaude ou froide). Les poches 12, 16 peuvent avoir une forme générale de pain et une forme ovale en coupe. Les poches 12, 16 de la figure 1 sont simplifiées. [0019] Les poches 12, 16 sont des enveloppes souples. Le matériau de constitution des poches est flexible. En d'autres termes, le volume des poches 12, 16 (et en particulier celui de la poche 12) s'adapte au volume d'urée dans la poche 12. Les poches 12, 16 épousent la forme du liquide, ce qui limite les déplacements de l'urée. Au fur et à mesure que la poche 12 se vide, les poches 12, 16 se déforment, se contractent. Les poches permettent ainsi de faciliter le puisage et de limiter le volume qui ne peut pas être puisé. L'utilisation de poches permet de supprimer le volume de mise à l'air du réservoir, ce qui permet de réduire l'encombrement du réservoir. L'utilisation de poches permet aussi de supprimer tout clapet de mise à l'air du réservoir et clapet de dégazage, car il y a une légère dépression et une absence d'air dans la poche 12. Ceci permet de simplifier la structure. En outre, lorsque le réservoir est vide, il suffit de le remplacer par un nouveau réservoir. Ceci permet de supprimer l'opération de remplissage et de vidange. En outre, ceci permet de supprimer les problèmes d'odeur. De plus, l'utilisation de poches permet d'atténuer le bruit de � clapot � ou de glaçons qu'il y a dans un réservoir rigide grâce à la déformation des poches dont la forme s'adapte au volume d'urée présent dans le réservoir. Egalement, l'utilisation de poches offre une plus grande liberté pour disposer le réservoir dans le véhicule. Par exemple, le réservoir souple peut être disposé dans la cuvette de la roue de secours. Le réservoir peut être ainsi disposé dans des emplacements exigus. [0020] La poche 16 peut comporter des filaments électriques dont l'alimentation permet de chauffer la poche 12 et donc l'urée. Les filaments peuvent s'étendre le long des poches. Les filaments peuvent être alimentés électriquement depuis la batterie du véhicule par exemple. Les filaments peuvent être noyés dans le matériau formant la poche 16. Les filaments électriques permettent de chauffer suffisamment d'urée en 20 minutes de sorte à disposer d'urée liquide pour le traitement des gaz d'échappement. Le chauffage des poches 12, 16 par les filaments électriques dans la poche 16 permet de créer une zone chauffée entre les poches 12 et 16. Ceci permet un réchauffement de l'urée en commençant par la périphérie du volume d'urée. Ceci permet de pomper plus facilement l'urée fondue et d'injecter plus rapidement l'urée dans la ligne d'échappement. Ceci est plus efficace qu'un système où le réchauffement de l'urée est fait par l'intérieur du réservoir. En effet, une telle disposition ne permet pas de disposer d'urée liquide rapidement car l'urée liquide se retrouve emprisonnée dans une périphérie gelée (effet � igloo �) entravant l'accès à l'urée liquide et donc le pompage de l'urée liquide. Le chauffage par le pourtour du réservoir permet donc d'éviter le désamorçage d'une pompe de puisage (décrite ci-dessous). [0021] Les poches 12 et 16 sont pourvues d'interfaces sur lesquelles peuvent être connectés des connecteurs pour le remplissage et/ou le puisage d'urée. [0022] Le réservoir peut en outre comporter un carter 18. Le carter rigide permet de protéger les poches 12, 16. Le carter 18 peut en outre faciliter la fixation du réservoir dans le véhicule. Le carter 18 peut aussi faciliter le transport des poches 12, 16. [0023] Le réservoir 10 peut comporter une nourrice d'appoint 20 permettant l'alimentation du réservoir 10. La nourrice 20 permet par exemple un remplissage d'appoint du réservoir lorsque ce dernier contient une quantité d'urée qui est en dessous d'un seuil mettant le véhicule en mode dégradé. Le véhicule peut entrer en mode dégradé dès que l'autonomie en urée est en dessous d'un seuil défini par exemple par voie réglementaire. Le seuil est par exemple de 2400 Km. La nourrice 20 a par exemple un volume de 2 litres. L'ajout du volume d'urée de la nourrice 20 dans le réservoir 10 permet de sortir du mode dégradé. [0024] La nourrice 20 est par exemple une bombonne dont l'éjection du contenu peut se faire par déformation de la paroi. La pression de remplissage du réservoir par la nourrice peut être obtenue par déformation de la nourrice. Par exemple, la bombonne est en accordéon. Ceci permet de comprimer la bombonne pour éjecter l'urée contenue dans la bombonne, sans injecter d'air dans le réservoir 10. La déformation de la bombonne permet d'injecter l'urée sous pression dans la poche 12 et de vaincre la dépression qui peut se produire au sein de la poche 12 aspirant la paroi des poches 12 vers l'intérieur. La nourrice 20 peut être reliée par un conduit 22 qui se relie au réservoir 10. La nourrice 20 peut se relier par un connecteur directement sur une interface des poches 12, 16 ou via le carter 18 le cas échéant. La nourrice 20 peut être déconnectée du réservoir une fois que le volume souhaité a été transvasé dans le réservoir. [0025] Le réservoir peut comporter une pompe 24 de puisage de l'urée. La pompe 24 alimente un injecteur d'urée dans la ligne d'échappement. La pompe 24 est par exemple une pompe volumétrique. Une telle pompe permet de calibrer le débit. Chaque rotation de la pompe est incrémentée et comptabilisée ce qui permet de connaître précisément le volume d'urée restant dans le réservoir. En outre, le calibrage du débit permet de doser correctement l'urée à injecter. [0026] De préférence, la pompe 24 n'est pas directement fixée sur le réservoir. Ceci permet de faciliter l'implantation de la pompe 24. Par exemple la pompe peut être reliée au réservoir 10 à l'aide d'un conduit 26 et se relier par un connecteur directement sur une interface des poches 12, 16 ou via le carter 18 le cas échéant. [0027] Le conduit 22 et surtout le conduit 26 et le conduit reliant la pompe 24 à la ligne d'échappement via l'injecteur sont équipées d'un système de chauffage pour dégeler l'urée susceptible de se trouver dans les conduits. Afin de prévenir du risque de gel, les conduits sont mis en sécurité à l'arrêt du moteur par dépressurisation de la ligne. [0028] Un ou des capteurs de poids de pression peuvent mesurer le poids du réservoir 10, afin de calculer le volume restant d'urée. Ceci permet de détecter la nécessité d'ajouter de l'urée par l'utilisateur ou lors d'une opération de maintenance ou de remplacer le réservoir 10. Notamment, si de l'urée est ajoutée, alors le nombre de rotations de la pompe 24 est décrémenté pour permettre de prendre en compte l'ajout d'urée dans le contrôle du volume d'urée restant. Les capteurs de poids sont situés sous le réservoir. Les capteurs peuvent être sous le carter 18 le cas échéant, mais de préférence les capteurs sont sous la poche 16 voire entre les poches 12 et 16. Les capteurs de poids ou de pression permettent aussi de détecter une fuite dans les poches. [0029] Un ou plusieurs capteurs de température peuvent être implantés dans la ou les poches 12, 16 ou autour des poches 12, 16. Ceci permet de déclencher le chauffage, ou de l'arrêter une fois que la température de fonctionnement est atteinte. L'urée gèle en dessous de -11,5°C. Egalement, ceci permet d'alerter l'utilisateur si la température atteint ou dépasse un seuil de température au-delà duquel l'urée peut se détériorer. Par exemple, au-delà de 70°C, l'urée peut se détériorer. Au-delà de 80°C, l'urée se détériore de manière irréversible. La poche 16 permet d'isoler la poche 12 et l'urée contenue de la chaleur ou du froid extérieur. [ooso] Une unité de contrôle du réservoir peut être prévue à même le réservoir ou en un emplacement quelconque du véhicule. L'unité de contrôle peut être reliée aux différents capteurs de température, poids ou pression afin de connaître l'état du réservoir. Par exemple l'unité de contrôle est adaptée à déclencher l'alimentation des filaments électriques pour une température détectée qui est au-dessous d'un premier seuil de température (par exemple - 5°C pour prévenir l'approche de -11,5°C) ou à déclencher une alerte pour une température détectée qui est au-dessus d'un deuxième seuil de température (par exemple 60°C pour prévenir l'approche de 70°C). Ceci permet de contrôler la température du réservoir et de l'urée. L'unité de contrôle peut être reliée aux capteurs de poids ou de pression pour connaître le volume restant d'urée et/ou détecter une fuite. Si besoin est, l'unité de contrôle peut envoyer un signal à l'utilisateur de remplir le réservoir avec la nourrice d'appoint (par exemple si le volume détecté indique moins de 2400 Km d'autonomie û et donc que le véhicule est en mode dégradé). Le signal peut aussi indiquer qu'il faut changer le réservoir car vide. L'unité de contrôle peut aussi contrôler la rotation de la pompe pour incrémenter le nombre de rotation et ainsi déterminer le volume prélevé et le volume restant. REVENDICATIONS1. Un réservoir (10) d'urée comprenant une poche (12) de réception de l'urée, caractérisée en ce qu'il comprend en outre une poche (16) d'isolation de la poche de réception de l'urée. 2. Le réservoir selon la revendication 1, comprenant en outre un carter (18) de protection des poches. 3. Le réservoir selon la revendication 1 ou la revendication 2, comprenant en outre une unité de contrôle du réservoir. 4. Le réservoir selon la revendication 3, comprenant en outre une pompe (24) volumétrique adaptée à pomper l'urée contenue dans la poche (12) de réception de l'urée. 5. Le réservoir selon la revendication 4, dans lequel l'unité de contrôle est adaptée à calculer le nombre de rotations de la pompe volumétrique et à déterminer le volume restant d'urée dans le réservoir. 6. Le réservoir selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel des filaments électriques de chauffage de la poche (12) sont noyés dans la paroi de la deuxième poche. 7. Le réservoir selon l'une des revendications 3 à 6, comprenant en outre un 20 ou plusieurs capteurs de poids de la première poche ou des poches. 8. Le réservoir selon l'une des revendications 1 à 7, comprenant en outre une nourrice (20) de remplissage d'appoint de la poche de réception de l'urée. 9. Une ligne d'échappement avec le réservoir selon l'une des revendications 1 à 8, la pompe (24) étant adaptée à alimenter un injecteur d'urée dans la ligne 25 d'échappement. 10. Un véhicule comprenant un moteur avec un collecteur d'échappement et la ligne d'échappement selon la revendication 9 reliée au collecteur d'échappement.