Brevet FR3022582A1 — publié le 20151225

SYSTEME DE REDUCTION SELECTIVE CATALYTIQUE MUNI D'UN INSERT CALODUC SUR SON INJECTEUR [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 insert coloduc sur son injecteur. 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 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 3022582 2 temporellement la formation de glaçons et ne permet donc pas le fonctionnement continu du système dans des conditions ambiantes froides sévères. La chaussette isolante est en outre peu efficace par manque d'étanchéité. [0007] Le document EP2664760 décrit un injecteur de système SCR comportant un 5 insert s'étendant en partie arrière du corps de l'injecteur. Toutefois, un tel insert vise à assurer un refroidissement efficace de l'injecteur et non à réchauffer l'environnement d'une conduite de l'injecteur, ce qui dissuade d'isoler thermiquement un volume d'air délimité par l'insert. [0008] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un 10 système de réduction catalytique comportant un injecteur adapté à injecter une quantité d'agent réducteur à l'intérieur d'une ligne d'échappement d'un véhicule automobile, ledit 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 que ledit injecteur comporte en outre un insert réalisé dans un matériau thermiquement conducteur 15 prolongeant ledit corps en direction de ladite pipette d'alimentation de manière à entourer un volume d'air autour de ladite pipette d'alimentation, ledit système comportant en outre un dispositif thermiquement isolant positionné autour dudit insert de manière à isoler thermiquement ledit volume d'air à réchauffer. [0009] L'insert permet ainsi, en communicant des calories issues du corps, de réchauffer 20 l'environnement de la pipette d'alimentation et donc d'éviter le gel de l'agent réducteur. On repousse ainsi efficacement la température ambiante d'utilisation du système SCR jusqu'à des températures pouvant aller jusqu'à moins 30 degrés. En outre, le dispositif qui isole thermiquement le volume d'air permet de minimiser la puissance de chauffe à fournir. [0010] Selon une réalisation, ledit dispositif thermiquement isolant est réalisé dans un 25 matériau flexible. L'insert permet d'améliorer l'étanchéité d'un tel dispositif isolant dont la coupe s'ajuste facilement au diamètre de l'insert. [0011] Selon une réalisation, ledit dispositif thermiquement isolant comporte une première partie destinée à être positionnée autour dudit insert, ainsi qu'une deuxième partie destinée à être positionnée autour d'une extrémité de la canalisation. 30 [0012] Selon une réalisation, ledit insert est rapporté et fixé sur ledit corps. 3022582 3 [0013] Selon une réalisation, le contact entre ledit insert et ledit corps dudit injecteur est réalisé de manière à garantir une conduction thermique efficace entre ces deux éléments. [0014] Selon une réalisation, ledit insert est soudé ou fixé sur ledit corps au moyen d'un collier de serrage. 5 [0015] Selon une réalisation, ledit insert et ledit corps sont réalisés d'un seul tenant. [0016] Selon une réalisation, ledit insert s'étend autour d'une portion droite de ladite pipette d'alimentation jusqu'à une portion coudée de ladite pipette d'alimentation. [0017] Selon une réalisation, ledit insert est réalisé dans un matériau ayant une grande conductivité thermique, tel que du carbone ou du cuivre. 10 [0018] Selon une réalisation, ledit système comporte en outre une résistance électrique chauffante positionnée sur ledit insert. [0019] Selon une réalisation, ledit système comporte en outre une résistance électrique chauffante positionnée sur ledit insert. [0020] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à 15 l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0021] La figure 1 est une représentation schématique d'un système de réduction sélective catalytique selon la présente invention; [0022] La figure 2 montre une vue en perspective détaillée de la connexion entre la 20 canalisation et l'injecteur du système de la figure 1, sans l'insert de l'injecteur; [0023] Les figures 3a et 3b représentent, suivant deux angles différents, des vues en perspective détaillées de l'injecteur muni d'un insert selon la présente invention; [0024] La figure 4 est une vue en perspective de la chaussette isolante positionnée autour de l'insert de l'injecteur selon la présente invention; 25 [0025] La figure 5 représente une vue de dessus d'une chaussette isolante à plat utilisée avec le système SCR selon la présente invention; 3022582 4 [0026] Les figures 6a et 6b sont des vues en coupe de deux modes de réalisation de la chaussette isolante utilisée avec le système SCR selon la présente invention. [0027] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence d'une figure à l'autre. 5 [0028] 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 10 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. 15 [0029] 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. La pipette 24 présente deux portions 241, 242 sensiblement droites reliées entre elles par une portion coudée 243. 20 [0030] Le tuyau 24 est 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 emmanchée à l'intérieur du connecteur 19. Le corps 23 comporte une partie avant 231 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 25 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 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. [0031] Comme cela est bien visible sur les figures 3a et 3b, l'injecteur 8 comporte en 30 outre un insert 27 prolongeant le corps 23 en direction de la pipette 24 de manière à entourer un volume d'air V autour de la pipette 24. L'insert 27 est réalisé dans un matériau thermiquement conducteur pour communiquer des calories issues du corps 23 au volume 3022582 5 d'air V afin de réchauffer l'environnement de la pipette 24. De préférence, l'insert 27 est réalisé dans un matériau ayant une grande conductivité thermique, tel que du carbone ou du cuivre. [0032] En outre, un dispositif isolant 26 réalisé de préférence dans un matériau flexible, 5 appelé chaussette isolante, est positionné autour de l'insert 27. Cette chaussette isolante 26 permet d'isoler thermiquement le volume d'air V à réchauffer, ce qui minimise la puissance de chauffe à fournir. [0033] La chaussette isolante 26 comporte une première partie 261 destinée à être positionnée autour de l'insert 27, ainsi qu'une deuxième partie 262 destinée à être 10 positionnée autour d'une extrémité de la canalisation 5, laquelle présente une forme coudée au niveau de la connexion avec la pipette 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. [0034] Plus précisément, l'insert 27 présente une forme cylindrique ayant un diamètre 15 supérieur à celui de la pipette d'alimentation 24. L'insert 27 présente de préférence une circonférence continue. L'insert 27 s'étend autour d'une des portions droites 241 de la pipette 24 jusqu'à la portion coudée 243 de la pipette 24. [0035] Le volume d'air V à réchauffer situé autour de la pipette 24 est ainsi délimité par la circonférence de l'insert 27, ainsi que par une face d'extrémité du corps 23. Le volume V 20 est fermé du côté opposé par la chaussette 26 qui entoure l'insert 27 et la canalisation 5. Il est à noter que la deuxième partie 262 de la chaussette 26 positionnée autour de la canalisation 5 permet d'acheminer de la chaleur générée par la canalisation chauffante 5 vers le volume d'air V délimité par l'insert 27. On note également que l'insert 27 permet en outre d'améliorer l'étanchéité de la chaussette 26 dont la coupe s'ajuste 25 facilement au diamètre de l'insert 27. [0036] L'insert 27 est ici rapporté et fixé sur le corps 23. Dans ce cas, le contact entre l'insert 27 et le corps 23 de l'injecteur est réalisé de manière à garantir une conduction thermique efficace entre les deux éléments. L'insert 27 pourra être par exemple soudé ou fixé sur le corps 23 au moyen d'un collier de serrage. 30 [0037] Dans une variante de réalisation, l'insert 27 et le corps 23 sont réalisés d'un seul tenant. 3022582 6 [0038] En variante, l'insert 27 pourra présenter une forme discontinue en étant formé par une pluralité d'ailettes situées sur une même circonférence. Ces ailettes pourront par exemple être obtenues par réalisation de rainures axiales dans la paroi cylindrique de l'insert 27. 5 [0039] Un patron est de préférence utilisé pour obtenir la forme correspondante de la chaussette 26 à plat montrée à la figure 5. 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 pour refermer la chaussette 26 autour de la pipette 24 et de la canalisation 5. En variante, 10 la chaussette 26 comporte au minimum la première partie 261 positionnée autour de l'insert 27. [0040] La chaussette isolante 26 est de préférence recouverte d'une couche de mousse 32 visible en figure 5 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 15 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. [0041] 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 20 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 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. 25 [0042] 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 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 30 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. 3022582 7 [0043] En variante, la couche de mousse 32 est positionnée entre deux couches de matière. [0044] En variante, afin d'en réduire le coût, la chaussette 26 est remplacée par une gaine en mousse 5 [0045] En variante, le dispositif isolant 26 est réalisé dans un matériau rigide et est formée par deux parties qui coopèrent entre elles, par exemple par encliquetage, autour de l'injecteur 8, de la pipette 24 et du connecteur 19 de la canalisation 5. [0046] En variante, une résistance électrique chauffante est positionnée sur l'insert 27. La résistance pourra par exemple être fixée par collage sur une face de l'insert 27. Du fait 10 de la bonne conductivité thermique de l'insert 27, la chaleur produite par la résistance électrique se diffuse dans l'injecteur 8 et sous la chaussette 26. On repousse ainsi les risques de gel de l'injecteur 8 sur certains points de fonctionnement où l'échappement ne communique plus suffisamment de chaleur à l'injecteur 8, comme par exemple au cours d'une longue descente de col. 15 [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. 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 que ledit injecteur (8) comporte en outre un insert (27) réalisé dans un matériau thermiquement conducteur prolongeant ledit corps (23) en direction de ladite pipette d'alimentation (24) de manière à entourer un volume d'air autour de ladite pipette d'alimentation (24), ledit système comportant en outre un dispositif thermiquement isolant (26) positionné autour dudit insert (27) de manière à isoler thermiquement ledit volume d'air (V) à réchauffer. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif thermiquement isolant (26) est réalisé dans un matériau flexible. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit dispositif thermiquement isolant (26) comporte une première partie (261) destinée à être positionnée autour dudit insert (27), ainsi qu'une deuxième partie (262) destinée à être positionnée autour d'une extrémité de la canalisation (5). 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit insert (27) est rapporté et fixé sur ledit corps (23). 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que le contact entre ledit insert (27) et ledit corps (23) dudit injecteur (8) est réalisé de manière à garantir une conduction thermique efficace entre ces deux éléments (23, 27). 6. Système selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit insert (27) est soudé ou fixé sur ledit corps (23) au moyen d'un collier de serrage. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit insert (27) et ledit corps (23) sont réalisés d'un seul tenant. 3022582 9 8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit insert (27) s'étend autour d'une portion droite (241) de ladite pipette d'alimentation (24) jusqu'à une portion coudée (243) de ladite pipette d'alimentation (24). 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que 5 ledit insert (27) est réalisé dans un matériau ayant une grande conductivité thermique, tel que du carbone ou du cuivre. 10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une résistance électrique chauffante positionnée sur ledit insert (27). 10