Brevet FR3022581A1 — publié le 20151225

SYSTEME DE REDUCTION SELECTIVE CATALYTIQUE MUNI D'UN DISPOSITIF D'ISOLATION ACTIF [0001] La présente invention porte sur un système de réduction sélective catalytique, dit aussi système SCR (acronyme pour Selective Catalytic Reduction en anglais), muni d'un dispositif d'isolation actif. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse lors du fonctionnement dans des conditions sévères des systèmes SCR de type liquide équipant les véhicules à moteur diesel. [0002] Dans un contexte de dépollution des gaz d'échappement du moteur, les systèmes SCR visent à réduire les oxydes d'azote (NOx) contenus dans les gaz d'échappement. Les systèmes SCR mettent en oeuvre une réaction chimique entre les oxydes d'azote et un agent réducteur prenant classiquement la forme d'ammoniac. [0003] L'injection de l'ammoniac dans la ligne d'échappement des gaz est généralement réalisée par l'intermédiaire d'une autre espèce chimique, telle que l'urée qui se décompose en ammoniac et en dioxyde de carbone sous l'effet de la chaleur. [0004] Les systèmes utilisant un agent réducteur sous forme liquide comporte un système de dégivrage pour permettre un fonctionnement en dessous de la température de solidification de l'agent réducteur (de l'ordre de -11 °C). Le système de dégivrage est constitué de résistances chauffantes situées dans le réservoir, d'un fil résistif positionné le long de la canalisation et d'un enroulement résistif positionné sur un connecteur de la canalisation destiné à coopérer avec l'injecteur. On prévoit également une purge du système à la fin de chaque roulage pour éviter le gel de l'agent réducteur lors du stationnement susceptible d'engendrer la casse de l'injecteur. [0005] Toutefois, dans certaines architectures de véhicule, l'injecteur est exposé à des flux aérauliques importants, en sorte que pour certains points de fonctionnement (à températures froides et vitesses élevées) des portions gelées d'agent réducteur sont susceptibles de se former dans une pipette d'alimentation de l'injecteur reliée à la canalisation du système SCR. Cette formation de glaçons empêche alors l'injection d'agent réducteur, ainsi qu'une purge correcte du circuit en fin de roulage. [0006] Pour éviter ce phénomène, un dispositif isolant flexible de type chaussette vient isoler la pipette de l'injecteur. Toutefois, ce dispositif passif ne peut que retarder 3022581 2 temporellement la formation des glaçons et ne permet donc pas le fonctionnement continu du système dans des conditions ambiantes froides sévères. [0007] Par ailleurs, le document EP1985908 décrit l'utilisation de demi-coquilles rigides chauffantes positionnées autour d'une conduite de fluide. Du fait de leur rigidité, ces demi- 5 coquilles pourront toutefois difficilement s'adapter à différente configuration du système SCR. En outre, le coût de réalisation d'un tel dispositif est élevé. [0008] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un système de réduction catalytique comportant un injecteur adapter à injecter une quantité d'agent réducteur à l'intérieur d'une ligne d'échappement d'un véhicule automobile, ledit 10 injecteur ayant un corps et une pipette d'alimentation connectée à une extrémité d'une canalisation acheminant l'agent réducteur jusqu'audit injecteur, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif thermiquement isolant réalisé dans un matériau flexible, appelé chaussette isolante, adapté à isoler ladite pipette d'alimentation, ainsi qu'un circuit imprimé souple de chauffage associé à ladite chaussette isolante. 15 [0009] Ainsi, l'ajout du circuit électrique souple permet de chauffer la pipette d'alimentation de l'injecteur, ce qui évite le gel de l'agent réducteur dans la pipette. Il est également important de noter que la puissance à fournir est limitée du fait de l'isolation de la zone à réchauffer par la chaussette. On repousse ainsi efficacement la température ambiante d'utilisation du système SCR. En outre, par rapport au système rigide connu, la 20 chaussette et le circuit souple associé permettent de se conformer facilement à la zone de réchauffage. En conséquence, la définition de la chaussette et du circuit peut être revue à moindre coût si l'environnement des pièces est modifié. [0010] Selon une réalisation, un tracé dudit circuit imprimé souple est réalisé en fonction d'une zone à réchauffer et de la puissance de chauffe souhaitée. 25 [0011] Selon une réalisation, ledit circuit imprimé souple présente une puissance minimale de 0.5 Watts. [0012] Selon une réalisation, ledit circuit imprimé souple est pilotable en fonction d'une température extérieure mesurée par une sonde du véhicule. [0013] Selon une réalisation, ledit circuit imprimé souple est alimenté indépendamment 30 via un faisceau électrique spécifique. 3022581 3 [0014] Selon une réalisation, ledit circuit imprimé souple est monté électriquement en parallèle d'un circuit de chauffe de ladite canalisation. Cela permet d'éviter de détériorer la prestation de réchauffage du système. [0015] Selon une réalisation, ledit circuit imprimé souple est fixé sur une face de ladite 5 chaussette isolante. [0016] Selon une réalisation, ledit circuit imprimé souple est intégré entre deux couches de ladite chaussette isolante. [0017] Selon une réalisation, ledit circuit imprime souple est réalisé par sérigraphie. [0018] Selon une réalisation, ledit circuit imprimé souple est réalisé en simple ou double 10 couches. La configuration à double couches permet d'augmenter la puissance de chauffe. [0019] Selon une réalisation, ladite chaussette isolante est recouverte d'une couche de mousse. On améliore ainsi les propriétés isolantes de la chaussette. [0020] Selon une réalisation, ladite couche de mousse est réalisée en caoutchouc spongieux. Cette matière permet de conserver la souplesse de la chaussette pour se 15 conformer à l'environnement des pièces à isoler. [0021] Selon une réalisation, ladite chaussette isolante comporte un dispositif de fermeture constitué par des boutons à pression. [0022] Selon une réalisation, ladite chaussette isolante est composée d'une couche en fibre de verre, d'une couche en aluminium, ainsi que de deux couches de polyuréthane 20 plaquées de part et d'autre de cet ensemble de couches. [0023] Selon une réalisation, ladite chaussette isolante est composée d'une couche en fibre de verre, de deux couches en aluminium plaquées de part et d'autre de la couche en fibre de verre, ainsi que de deux couches de polyuréthane plaquées de part et d'autre de cet ensemble de couches. La réalisation d'une chaussette isolante avec une couche 25 interne et une couche externe d'aluminium permet de récupérer des calories par le rayonnement du système de chauffe. [0024] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. 3022581 4 [0025] La figure 1 est une représentation schématique d'un système de réduction sélective catalytique selon la présente invention; [0026] La figure 2 montre une vue en perspective détaillée de la connexion entre la canalisation et l'injecteur du système de la figure 1; 5 [0027] La figure 3 est une vue en perspective de la chaussette isolante selon la présente invention positionnée autour de la pipette d'entrée de l'injecteur; [0028] La figure 4 représente une vue de dessus d'une chaussette isolante à plat et du circuit imprimé souple associé selon la présente invention; [0029] La figure 5 montre une vue en perspective de l'injecteur et du circuit souple selon 10 l'invention positionné le long de la pipette d'entrée; [0030] Les figures 6a et 6b sont des vues en coupe de deux modes de réalisation de la chaussette isolante selon la présente invention. [0031] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. 15 [0032] La figure 1 montre un système de réduction catalytique 1, dit aussi système SCR, comportant au moins un réservoir 2 de stockage d'un agent réducteur sous forme liquide, une pompe 3 généralement réversible, ainsi qu'au moins une canalisation 5 reliant la pompe 3 à un injecteur 8 destiné à injecter de l'agent réducteur dans une ligne d'échappement 10. L'injecteur 8 est positionné en amont d'un catalyseur 11. En outre, le 20 réservoir 2 contient un capteur de niveau 14, un capteur de température 15, et des résistances chauffantes 16 appartenant à un système de dégivrage. Ce système de dégivrage comporte en outre un fil résistif 18 positionné le long de la canalisation 5 ainsi qu'un enroulement résistif situé sur un connecteur de type encliquetable 19 de la canalisation 5 bien visible sur la figure 2. 25 [0033] L'injecteur 8 comprend un corps 23 et une pipette d'alimentation 24. La pipette d'alimentation 24 fixée sur le corps est connectée à une extrémité de la canalisation 5 via le connecteur 19. Plus précisément, la pipette 24 consiste en un tuyau de faible diamètre de forme coudée réalisé par emboutissage et soudé sur le corps 23 de l'injecteur 8 par une de ses extrémités. L'autre extrémité de la pipette d'alimentation 24 est destinée à être 30 emmanchée à l'intérieur du connecteur 19. Le corps 23 comporte une partie avant 231 3022581 5 adaptée à coopérer avec une interface de forme complémentaire pour sa fixation sur la ligne d'échappement 10 au moyen d'un collier de serrage. Le corps 23 comporte des grilles munies d'ouvertures dans sa partie intermédiaire 232 et dans sa partie arrière 233 pour permettre la dissipation de la chaleur de l'injecteur 8 par temps chaud. En outre, un 5 connecteur 25 passant par une échancrure réalisée dans la partie arrière 233 est destiné à assurer l'alimentation et le pilotage de l'injecteur 8. [0034] Un dispositif thermiquement isolant 26, appelé chaussette isolante, réalisé dans un matériau flexible est associé à un circuit imprimé souple 27 de chauffage montré sur les figures 4 et 5. Le circuit imprimé souple 27 est tel qu'il est apte à se conformer aisément à 10 la forme coudée de la pipette 24, ainsi qu'à la forme de la chaussette 26 lorsque cette dernière est positionnée autour de la zone à réchauffer. Le circuit imprimé 27 pourra ainsi être positionné le long de la pipette 24 ou enroulé autour de la pipette 24. Dans tous les cas, au moins une partie de la chaussette 26 (c'est-à-dire au moins certaines couches de la chaussette 26) est positionnée autour du circuit imprimé 27 et de la pipette 24, ce qui 15 permet d'isoler la partie à réchauffer et donc de limiter au maximum la puissance de chauffe nécessaire pour éviter le gel de l'agent réducteur. [0035] Le tracé du circuit imprimé 27 est réalisé en fonction d'une zone à réchauffer et de la puissance de chauffe souhaitée. Il est ainsi possible de moduler la puissance du circuit 27 en faisant varier le nombre d'enroulements 28 (cf. figure 5) sur le circuit 27 afin 20 d'en augmenter la résistance. Le circuit imprimé 27 présente une puissance minimale de 0.5 Watts. De préférence, la puissance du circuit 27 vaut 2 Watts. [0036] De préférence, la résistance du circuit imprimé 27 est alimentée indépendamment par les fils 30 via un faisceau électrique de puissance spécifique. L'alimentation du circuit 27 est réalisée de préférence via un connecteur trois voies dont on utilisera uniquement 25 deux voies, à savoir celles les plus éloignées l'une de l'autre, auxquelles seront reliées les fils 30 de la résistance afin d'éviter la formation d'arcs électriques. Il est à noter que le circuit 27 est monté électriquement en parallèle par rapport au circuit de chauffage de la canalisation 5 et non en série pour ne pas détériorer la prestation de réchauffage. [0037] Le circuit imprimé 27 est en outre pilotable en fonction d'une température 30 extérieure mesurée par une sonde du véhicule. On pourra ainsi désactiver le circuit 27 lorsque la température extérieure se situe dans une plage de températures pour laquelle le risque de gel de l'agent réducteur est faible ou nul, et activer le circuit 27 lorsque la température extérieure se situe sur une plage de températures très basses pour laquelle le 3022581 6 risque de gel de l'agent réducteur est élevé. En outre, dans la plage de température critique, la puissance pourra être adaptée en fonction de la température en faisant varier l'intensité du courant circulant dans la résistance. En variante, le circuit 27 est utilisé dans un mode de fonctionnement tout ou rien. Le mode de fonctionnement du circuit 27 dépend 5 de l'application envisagée. [0038] Le circuit imprimé 27 pourra être fixé sur une face interne de la chaussette isolante 26 par exemple par collage, par couture, ou par soudure. En variante, le circuit 27 pourra être intégré dans la chaussette 26 en étant maintenu en place par un positionnement entre deux couches constituant la chaussette 26, 10 comme cela est expliqué ci-après. [0039] Le circuit imprimé 27 pourra être réalisé par exemple par sérigraphie en appliquant une couche d'un matériau en argent sur un film polymère par exemple de type polyamide ou PEEK (polyétheréthercétone). [0040] En outre, le circuit imprimé 27 est réalisé en simple ou double couches. La 15 configuration à double couches permet d'augmenter la puissance de chauffe du circuit 27. Le circuit électrique 27 présente la forme d'une bande ayant par exemple une longueur comprise entre 5 et 15cm, valant de préférence environ 10cm, une largeur comprise entre 0.5 et 3cm, valant de préférence environ 1cm, et une épaisseur comprise entre 0.1 et 0.5mm, valant de préférence 0.4mm. 20 [0041] Comme on peut le voir sur la figure 3, la chaussette isolante 26 comporte une première partie 261 destinée à être positionnée autour de la pipette 24 et du circuit imprimé 27, ainsi qu'une deuxième partie 262 destinée à être positionnée autour d'une extrémité de la canalisation 5, laquelle présente une forme coudée au niveau de la connexion avec la pipette 24. Outre le fait de protéger la pipette d'alimentation 24 des flux 25 aérauliques, une telle forme de la chaussette 26 permet d'acheminer de la chaleur provenant de la canalisation chauffée 5 vers la pipette d'alimentation 24. De préférence, la première partie 261 de la chaussette 26 n'empiète pas sur la grille de la partie arrière 233 afin de ne pas détériorer la prestation de refroidissement de l'injecteur par temps chaud. [0042] Un patron est de préférence utilisé pour obtenir la forme correspondante de la 30 chaussette 26 à plat montrée à la figure 4. Afin de maintenir la chaussette 26 en position, la chaussette 26 comporte un dispositif de fermeture 31 constitué en l'occurrence par des boutons à pression. En variante, des systèmes à agrafes ou autres pourraient être utilisés 3022581 7 pour refermer la chaussette 26 autour de la pipette 24 et de la canalisation 5. En variante, la chaussette 26 comporte au minimum la première partie 261 positionnée autour de la pipette 24 et du circuit imprimé 27. [0043] La chaussette isolante 26 est de préférence recouverte d'une couche de mousse 5 32 visible en figure 4 permettant d'améliorer la capacité d'isolation de la chaussette 26. La couche de mousse 32 est réalisée en caoutchouc spongieux. Cette matière permet de conserver de la souplesse à la chaussette 26 pour se conformer à l'environnement des pièces qui sont à isoler. La couche de mousse 32 présente par exemple une épaisseur de l'ordre de 5 millimètres. 10 [0044] Dans le mode de réalisation de la figure 6a, la chaussette 26 est composée d'une couche en fibre de verre 35 et d'une couche en aluminium 36 située de préférence du côté de la face externe de la couche en fibre de verre 35. On précise ici que la face externe est tournée du côté opposé de la pipette 24; tandis que la face interne est tournée du côté de la pipette 24. La chaussette 26 comporte également deux fines couches de polyuréthane 15 37 plaquées de part et d'autre de cet ensemble de couches pour en assurer une protection. La couche de mousse 32 recouvre alors la couche interne de polyuréthane 37. [0045] Dans le mode de réalisation de la figure 6b, la chaussette 26 est composée d'une couche en fibre de verre 35, de deux couches d'aluminium 36 situées de part et d'autre de la couche en fibre de verre 35, ainsi que deux couches de polyuréthane 37 plaquées de 20 part et d'autre de cet ensemble de couches pour en assurer une protection. La couche de mousse 32 recouvre alors la couche interne de polyuréthane 37. La réalisation d'une chaussette 26 avec une couche interne et une couche externe d'aluminium 36 permet de récupérer des calories par le rayonnement du système de chauffe. [0046] En variante, la chaussette 26 est réalisée entièrement dans un matériau en 25 mousse. En variante, la couche de mousse 32 est positionnée entre deux couches de matière. [0047] Bien entendu, la description qui précède a été donnée à titre d'exemple uniquement et ne limite pas le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution par tous autres équivalents. 30 REVENDICATIONS1. Système de réduction catalytique comportant un injecteur (8) adapté à injecter une quantité d'agent réducteur à l'intérieur d'une ligne d'échappement d'un véhicule automobile, ledit injecteur (8) ayant un corps (23) et une pipette d'alimentation (24) connectée à une extrémité d'une canalisation (5) acheminant l'agent réducteur jusqu'audit injecteur (8), caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif thermiquement isolant (26) réalisé dans un matériau flexible, appelé chaussette isolante, adapté à isoler ladite pipette d'alimentation (24), ainsi qu'un circuit imprimé (27) souple de chauffage associé à ladite chaussette isolante (26). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un tracé dudit circuit imprimé souple (27) est réalisé en fonction d'une zone à réchauffer et de la puissance de chauffe souhaitée. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit circuit imprimé souple (27) présente une puissance minimale de 0.5 Watts. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit circuit imprimé souple (27) est pilotable en fonction d'une température extérieure mesurée par une sonde du véhicule. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit circuit imprimé souple (27) est alimenté indépendamment via un faisceau électrique spécifique. 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit circuit imprimé souple (27) est monté électriquement en parallèle d'un circuit de chauffe de ladite canalisation (5). 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit circuit imprimé souple (27) est fixé sur une face de ladite chaussette isolante (26). 3022581 9 8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit circuit imprimé souple (27) est intégré entre deux couches de ladite chaussette isolante (26). 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que 5 ledit circuit imprimé souple (27) est réalisé par sérigraphie. 10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit circuit imprimé souple (27) est réalisé en simple ou double couches.