Brevet FR3035828A1 — publié le 20161111

RESERVOIR DE FLUIDE CONSOMMABLE POUR VEHICULE AUTOMOBILE [0001] L'invention est relative aux réservoirs de fluides consommables dans un véhicule automobile. [0002] Il peut s'agir de réservoirs de carburant, notamment liquide, du type diesel ou essence, ou de réservoirs d'autres fluides que des carburants, des réactifs utilisés pour la dépollution des gaz d'échappement notamment. [0003] L'invention s'intéresse ainsi plus particulièrement aux réservoirs d'agents actifs pour la dépollution qui se trouvent sous forme liquide : Actuellement, pour respecter les normes de dépollution en vigueur, il devient nécessaire d'avoir un nouveau type de réservoir de fluide consommable, à savoir un fluide permettant de traiter certaines au moins des émissions de gaz jugées polluantes dans les gaz d'échappement. Il s'agit plus particulièrement de diminuer la quantité des NOx en sortie de ligne d'échappement, en les traitant sur la ligne d'échappement par la technique connue dite SCR (l'acronyme anglais de Selective Catalytic Reduction pour Réduction Sélective Catalytique), ayant recours à un précurseur d'agent réducteur. Le plus souvent, il s'agit d'urée en phase aqueuse, qui, injectée sur la ligne d'échappement, se transforme en ammoniac pour réduire les NOx en N2 inerte. [0004] Dans la suite du présent texte, quand on prendra l'exemple d'un réservoir d'urée, ce sera par soucis de concision, sans que l'invention soit limitée à cette nature de fluide. [0005] L'urée est donc stockée dans un réservoir. Elle en est extraite par un système de pompe amenant par un conduit le fluide à l'injecteur, qui va injecter dans la ligne d'échappement la quantité nécessaire d'urée, selon des consignes données par un calculateur en fonction de la quantité de NOx à traiter. Le réservoir est également équipé d'une goulotte de remplissage, raccordée fluidiquement au réservoir et débouchant par une tête de remplissage soit dans la trappe de remplissage en carburant du véhicule, soit dans une trappe séparée, au niveau de la carrosserie extérieure ou dans une autre zone comme l'intérieur du coffre. Le réservoir peut également être muni d'un conduit de 3035828 2 dégazage, qui permet l'évacuation de l'air présent dans le réservoir lors de son remplissage. [0006] Toutes ces tubulures, et au moins la goulotte de remplissage, peuvent être monobloc avec le réservoir, notamment en matériau polymère. Alternativement, elles 5 peuvent être fabriquées indépendamment du réservoir et devoir être rapportées sur le réservoir ultérieurement, par une opération connue sous le terme de manchonnage ou connexion rapide. [0007] Le réservoir de précurseur d'agent réducteur (ci-après également désigné sous le terme de réservoir d'urée, par soucis de concision) est généralement plus petit que le 10 réservoir de carburant. Par exemple, pour un véhicule de tourisme, le réservoir d'urée peut avoir une capacité de 15 à 20 litres, alors que le réservoir de carburant a au moins une capacité deux fois plus grande. Les goulottes de remplissage sont dimensionnées également en conséquence. [0008] L'urée commence à geler vers -11°C, il est obnc généralement prévu que le 15 réservoir soit équipé de moyens chauffants, pour permettre à la pompe de continuer à fonctionner normalement et d'alimenter l'injecteur, même à basse température, en maintenant l'urée à l'état liquide au moins dans la zone de puisage du réservoir. Mais, à basse température, si de l'urée stagne dans la goulotte de remplissage, elle risque d'y geler, posant différents problèmes (contraintes mécaniques sur la goulotte, le liquide se 20 dilatant en gelant, impossibilité de remplir le réservoir). [0009] L'invention a alors pour but d'améliorer la conception des réservoirs associés à leurs goulottes de remplissage, notamment en vue de pallier au problème de gel d'urée dans les goulottes par temps froids. [0010] L'invention a pour objet un réservoir de fluide consommable pour véhicule 25 automobile équipé d'une goulotte de remplissage en connexion fluidique avec ledit réservoir, tel que la goulotte de remplissage est équipée d'une membrane semi-perméable disposée au-dessus du niveau de fluide maximum de remplissage dans la goulotte pour équilibrer les niveaux de fluide entre la goulotte et le réservoir. [0011] Plutôt que d'équiper la goulotte de moyens chauffants ou de trouver des solutions complexes au problème posé du gel possible du fluide dans la goulotte de remplissage, l'invention propose simplement de prévoir une membrane semi-perméable dont les 3035828 3 caractéristiques sont choisies pour éviter que le fluide ne stagne dans la goulotte : elle est positionnée plus haut que le seuil maximum de fluide dans la goulotte (et dans le réservoir), ses caractéristiques de perméabilité sont choisies au juste nécessaire pour que l'équilibre de pression qu'elle permet d'obtenir entre le réservoir et la goulotte empêche le 5 fluide de « monter » dans la goulotte. Le terme de « semi-perméable » est un terme connu en soi pour désigner une couche de matériau, ou une superposition de couches de matériaux qui autorise le passage des gaz (on appelle parfois également ce type de membrane sous le terme de membrane « respirante ») et qui bloque le passage des liquides. 10 [0012] Selon la nature du ou des matériaux, leurs épaisseurs, leur surface d'échange, on peut ajuster la perméabilité aux gaz. Ici, on va donc choisir une perméabilité ad hoc en fonction du volume de la goulotte à ventiler, pour obtenir l'équilibre de pressions recherchée. [0013] Selon une variante, la goulotte de remplissage comprend un bouchon de 15 remplissage destiné à l'obturer de façon amovible, et la membrane semi-perméable est disposée dans ledit bouchon, en regard de la section de la goulotte. Ainsi, quand le bouchon est en position d'obturation, le volume de gaz contenu dans la goulotte peut être ventilé, avec un passage de gaz à travers la membrane du bouchon. La membrane peut avoir une dimension et une forme analogue à celles de la goulotte : un même diamètre par 20 exemple, ou un diamètre inférieur, quand la goulotte est de forme cylindrique. [0014] Selon une autre variante, la goulotte de remplissage comprend une ouverture latérale qui est fermée par la membrane semi-perméable. La ventilation se fait de façon analogue. Dans ce cas, la goulotte de remplissage est de préférence munie d'une tête de remplissage rapportée sur la goulotte à son extrémité opposée à celle raccordée au 25 réservoir, et l'ouverture latérale est pratiquée dans la tête de remplissage. [0015] La goulotte de remplissage peut alors être munie de moyens de fixation dont une portion au moins est disposée à distance et en regard de ladite ouverture latérale. [0016] Ces moyens de fixation peuvent comprendre une patte de fixation fixée par des moyens mécaniques du type vissage sur la tête de remplissage au voisinage de 30 l'ouverture latérale, notamment par au moins deux points de fixation disposés autour de ladite ouverture. On peut ainsi avoir 2,3 4 points de fixation autour de l'ouverture, la patte venant ainsi surplomber l'ouverture et la protéger des sollicitations mécaniques (par 3035828 4 exemple lors du montage de l'ensemble dans le véhicule lors de l'opération dite de coiffage), ainsi que des poussières, pour que la membrane reste active et puisse remplir son rôle vis-à-vis des gaz. On vient ainsi donner une fonction supplémentaire de protection de la membrane aux moyens de fixation mécaniques de la goulotte. 5 [0017] Avantageusement, l'ouverture latérale est entourée d'au moins un muret en saillie servant d'appui pour des moyens de fixation mécanique. Ainsi, on s'assure d'une distance constante entre la membrane et les moyens de fixation mécaniques, qui vont de fait la protéger sans la colmater. [0018] Le réservoir selon l'invention peut présenter une face supérieure, des faces 10 latérales et une face inférieure, la goulotte de remplissage étant raccordée au réservoir sur sa face supérieure ou l'une de ses faces latérales. De façon la plus usuelle, la goulotte est raccordée sur sa face supérieure, et est sensiblement rectiligne et sensiblement verticale. Mais il est également possible qu'elle soit raccordée sur une face latérale, et qu'elle présente un ou plusieurs coudes. La forme du réservoir peut être très variable, (ainsi que 15 le trajet de la goulotte) car il doit s'adapter à l'espace disponible sous caisse du véhicule... [0019] Le réservoir selon l'invention peut présenter une face supérieure, des faces latérales et une face inférieure, et comprendre sur sa face supérieure au moins une ouverture munie d'une membrane semi-perméable, la ou l'ensemble des ouvertures pratiquées dans la face supérieure du réservoir assurant la ventilation du volume délimité 20 par le réservoir. Ici, les caractéristiques de la ou des membranes doivent être ajustés (dimensions de la surface d'échange, caractéristiques de perméabilité) pour assurer la ventilation d'au plus le volume total du réservoir (quand il est vide ou quasi vide). [0020] Le réservoir selon l'invention peut présenter une face supérieure, des faces latérales et une face inférieure, et être également muni d'un conduit de dégazage 25 connecté fluidiquement au réservoir, notamment depuis la face supérieure ou l'une des faces latérales dudit réservoir. Comme indiqué plus haut, il permet d'évacuer l'air du réservoir lors du remplissage de celui-ci. [0021] L'invention a également pour objet tout véhicule automobile qui est équipé du réservoir décrit précédemment. 30 [0022] L'invention est décrite plus en détail ci-après à l'aide de deux exemples de réalisation non limitatifs, illustrés à l'aide des figures suivantes. Les deux exemples se 3035828 5 rapportent à un ensemble comprenant un réservoir d'urée pour le traitement des NOx dans les gaz d'échappement d'un véhicule automobile équipé d'un moteur thermique. La figure 1 est relative à un premier exemple de réalisation de l'invention et représente en vue cavalière de haut un réservoir d'urée muni de sa goulotte de 5 remplissage selon une première variante, et de son conduit de dégazage ; Les figures 2a,2b et 3a,3b sont relatives à un deuxième exemple de réalisation de l'invention: les figures 2a,2b représentent des vues latérales de la tête de la goulotte de remplissage selon une deuxième variante avant pose des moyens de fixation de la goulotte, la figure 2b étant un agrandissement d'une zone de la figure 10 2a, les figures 3a,3b étant des représentations similaires aux figures 2a,2b mais après pose des moyens de fixation de la goulotte. [0023] Toutes ces figures sont à considérer comme schématiques et pas nécessairement à l'échelle. [0024] Dans l'ensemble du présent texte, on comprend les références spatiales de type 15 « haut », « bas », « supérieur », « inférieur », « au-dessus »... comme se référant aux composants dans leurs positions de montage et d'utilisation, dans un véhicule à l'arrêt sur un plan horizontal. [0025] Prenons le premier exemple de réalisation tel que représenté à la figure 1. La figure 1 représente le réservoir d'urée 1, dont la face supérieure 1a est raccordée à une 20 goulotte de remplissage 2 et à son conduit de dégazage 3. La goulotte de remplissage 2, à l'extrémité opposée à son extrémité raccordée au réservoir, est munie d'une tête de remplissage 4 qui est obturée par un bouchon amovible 5, et qui est rapportée sur la goulotte. Le réservoir 1 est en matériau polymère, la goulotte 2 est également en matériau polymère, et peut être souple ou rigide, moulée d'un bloc avec le réservoir ou rapportée 25 sur celui-ci. La tête de remplissage 4 est en matériau polymère rigide, qui est plus épais que la paroi de la goulotte elle-même, et d'une forme apte à coopérer avec les moyens de fixation mécanique qui vont maintenir la goulotte en position sur la caisse du véhicule, une fois l'ensemble monté sur véhicule. [0026] Une fois le réservoir monté dans le véhicule automobile, la tête de remplissage 4 30 débouche, dans cet exemple, dans la zone de la trappe de remplissage carburant de la carrosserie. 3035828 6 [0027] Le réservoir 1 est muni d'une ouverture 6 sur sa face supérieure 1 a, qui est munie d'une membrane semi-perméable. Sa section de passage est de 8mm, elle présente une perméabilité suffisante pour ventiler tout le volume du réservoir, ici d'environ 20 litres. Pour faciliter la pose de la membrane, l'ouverture 6 peut, comme représenté, être munie d'une 5 sorte de goulot en saillie de un à quelques millimètres de la face supérieure 1 a, goulot sur lequel on va pouvoir fixer la membrane, notamment par soudure ou fixation mécanique (serrage...) [0028] Le bouchon 5 de la goulotte de remplissage 4 se visse et se dévisse par rapport à la tête de remplissage 4, de façon analogue au bouchon d'une goulotte de remplissage de 10 réservoir de carburant. Ici, on vient insérer dans le bouchon 5 une membrane semi- perméable (non représentée) qui est destinée à empêcher l'urée de stagner dans la goulotte 2, en équilibrant la pression entre le niveau de liquide dans le réservoir et dans la goulotte. Le bouchon est donc percé d'un orifice dans lequel la membrane est disposée, par soudure, collage ou fixation mécanique, de façon à ce que le gaz contenu dans la 15 goulotte puisse traverser la membrane et s'échapper à l'air libre, et à laisser le cas échéant l'air extérieur faire le trajet inverse. [0029] En estimant le volume de la goulotte à 0.5 litre, on peut choisir une membrane circulaire de diamètre 8mm (la section de la goulotte étant d'environ 20mm) et de perméabilité de 0.4Iitre/h pour 10 mbars. On s'assure ainsi de la ventilation du volume 20 défini par la goulotte, l'urée ne peut plus remonter dans la goulotte au-delà du niveau de remplissage maximal d'urée dans le réservoir, et elle ne peut donc plus boucher la goulotte en temps de grand froid, sans ajout de moyens de chauffage ou autres moyens complexes ou encombrants. [0030] Les figures suivantes se rapportent au deuxième exemple de réalisation de 25 l'invention : le réservoir n'est pas représenté, il est identique au réservoir 1 de l'exemple précédent. Comme représenté à la figure 2a, La goulotte de remplissage 2' est analogue à la goulotte 2, elle est munie d'une tête de remplissage 4' qui a été modifiée de la façon suivante par rapport à la tête 4 de l'exemple précédent : elle comprend une ouverture latérale 7 circulaire qui est obturée par une membrane semi-perméable 8 du même type 30 de la membrane disposée dans le bouchon de l'exemple précédent : même dimensionnement, même fonction. Par contre, comme représenté plus en détail à la figure 2b, l'ouverture 7 munie de la membrane est entourée de petits murets 9,10 en saillie vers l'extérieur de la tête de remplissage 4'. Ces murets sont en forme de créneaux, ici 3035828 7 arrondis, d'une hauteur maximale de un à quelques millimètres. Comme représenté aux figures 3a et 3b suivantes, ils permettent de servir d'appui pour l'élément de fixation 11 de forme complémentaire : cet élément de fixation est monté par quatre vis sur la tête de remplissage par des futs de vissage, en étant posé sur ces murets 9,10, de façon à ce que 5 cet élément 11 soit en regard de l'ouverture 7 à une distance prédéfinie (cet élément comprend également une bride 11a permettant d'accrocher la goulotte sur un autre élément non représenté). On a ainsi le même effet technique que dans le cas où la membrane semi perméable est dans le bouchon 5, sans risque que la membrane 8 soit détériorée lors du montage du réservoir 1 et de la goulotte 2 sur le véhicule ou lors de 10 l'usage du véhicule, grâce à l'adaptation des moyens de fixation mécanique associés à la tête de remplissage qui viennent faire écran et la protéger des chocs, des poussières... [0031] L'invention s'applique à toute forme de réservoir. Les exemples se rapportent à des membranes semi perméables circulaires, mais la nature et la forme des membranes sont adaptables en fonction des besoins, notamment du volume de la goulotte. 15 [0032] L'invention propose donc de séparer l'effort de ventilation, obtenu par un ou plusieurs points de respiration au niveau du réservoir même de l'effort de ventilation qui est dédié pour la goulotte de remplissage, afin d'éviter que de l'urée ne gèle dans la goulotte. Elle est simple de mise en oeuvre et n'augmente pas l'encombrement de l'ensemble réservoir+ conduits, ce qui est très avantageux. 20 REVENDICATIONS1. Réservoir (1) de fluide consommable pour véhicule automobile équipé d'une goulotte de remplissage (2) en connexion fluidique avec ledit réservoir, caractérisé en ce que la goulotte de remplissage est équipée d'une membrane semi-perméable (8) disposée au- dessus du niveau de fluide maximum de remplissage dans la goulotte pour équilibrer les niveaux de fluide entre la goulotte et le réservoir. 2. Réservoir (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la goulotte de remplissage (2) comprend un bouchon de remplissage (5) destiné à l'obturer de façon amovible, et en ce que la membrane semi-perméable est disposée dans ledit bouchon, en regard de la section de la goulotte. 3. Réservoir (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la goulotte de remplissage (2) comprend une ouverture latérale (7) qui est fermée par la membrane semi-perméable (8). 4. Réservoir (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la goulotte de remplissage (2) est munie d'une tête de remplissage (4') rapportée sur la goulotte à son extrémité opposée à celle raccordée au réservoir, et en ce que l'ouverture latérale (7) est pratiquée dans la tête de remplissage (4'). 5. Réservoir (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la goulotte de remplissage(2) est munie de moyens de fixation (11) dont une portion au moins est disposée à distance et en regard de ladite ouverture latérale (7). 6. Réservoir (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de fixation comprennent une patte de fixation (11) fixée par des moyens mécaniques du type vissage sur la tête de remplissage (4') au voisinage de l'ouverture latérale (7), notamment par au moins deux points de fixation disposés autour de ladite ouverture. 7. Réservoir (1) selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'ouverture latérale (6) est entourée d'au moins un muret en saillie (9,10) servant d'appui pour des moyens de fixation mécanique (11). 3035828 9 8. Réservoir(1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente une face supérieure (1a), des faces latérales et une face inférieure, et en ce que la goulotte de remplissage (2) est raccordée au réservoir sur sa face supérieure ou l'une de ses faces latérales. 5 9. Réservoir(1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente une face supérieure (1a), des faces latérales et une face inférieure, et en ce qu'il comprend sur sa face supérieure au moins une ouverture (6) munie d'une membrane semi-perméable, la ou l'ensemble des ouvertures pratiquées dans la face supérieure du réservoir assurant la ventilation du volume délimité par le réservoir. 10 10. Réservoir(1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente une face supérieure (1a), des faces latérales et une face inférieure, et en ce qu'il est également muni d'un conduit de dégazage(3) connecté fluidiquement au réservoir, notamment depuis la face supérieure ou l'une des faces latérales dudit réservoir. 15