Brevet FR3041618A1 — publié le 20170331

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un dispositif de chauffage du réservoir d'un système de réduction catalytique sélective et à un réservoir équipé d'un tel dispositif. Etat de la technique Les systèmes de réduction catalytique sélective sont appliqués aux moteurs diesel pour réduire les émissions d'oxydes d'azote NOx. En dosant une solution aqueuse d'urée dans le chemin des gaz d'échappement, on lance une réaction chimique qui transforme les émissions nocives d'oxydes d'azote NOx en azote élémentaire et en oxy- gène ainsi qu'en d'autres produits de décomposition. Le système de réduction catalytique sélective se compose d'un réservoir, d'un module d'alimentation et d'un module de dosage. La solution aqueuse d'urée est le milieu actif. Le milieu actif est stocké dans le réservoir. Le module d'alimentation comporte un filtre traversé par la solution aqueuse d'urée pour enlever les particules contenues dans le milieu actif qui est fourni au module de dosage par une pompe distincte qui fait partie du module d'alimentation. Le filtre est fixé définitivement soudé à un support de façon à tenir le capteur de niveau à la pompe. L'assemblage de support est situé là où tous les composants sont réunis et où l'assemblage de support est soudé au réservoir. Le document IN 201000588 décrit un système de réduc- tion catalytique sélective avec un agent actif qui est une solution aqueuse d'urée pulvérisée dans le conduit d'échappement du véhicule pour réduire les gaz nocifs tels que les oxydes d'azote dans les gaz d'échappement. Pour cela, il faut que la solution aqueuse d'urée soit à l'état liquide. Si la température ambiante est inférieure au point de congélation de la solution aqueuse d'urée (-11 degrés C) on utilise le liquide de refroidissement du moteur pour chauffer le réservoir de liquide, le module d'alimentation et les conduites dans lesquelles passe l'urée de manière à maintenir à l'état liquide la solution aqueuse d'urée. Le procédé de chauffage des composants du système de réduction catalytique sélective consiste, de façon optimale, à commuter le sens de passage du liquide de refroidissement selon les différentes conditions de fonction- nement en utilisant une valve supplémentaire appelée valve ou vanne 3041618 2 de commande ayant deux entrées et deux sorties. La connexion entre les orifices d'entrée et les orifices de sortie de la vanne de commande est activée par une unité de commande électronique de façon à permettre au liquide de refroidissement de circuler dans les deux sens de passage 5 différents. Cela se traduit par un chauffage optimum des composants du système de réduction catalytique sélective. Dessin La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l'aide d'un dispositif de chauffage de réservoir représen- 10 tée schématiquement dans l'unique figure annexée. Description de l'invention La figure montre le réservoir 100 d'un système de réduc- tion catalytique sélective et d'un dispositif de chauffage selon l'invention. 15 Le dispositif de chauffage du réservoir d'un système de réduction catalytique sélective se compose d'un élément en un alliage à mémoire de forme 101 fixé à un élément chauffant 102. L'élément chauffant 102 est fixé à l'élément en alliage à mémoire de forme 101 de façon que le mouvement de l'élément chauffant 102 dépende de la com- 20 pression de l'expansion de l'élément en alliage à mémoire de forme 101 ; un guide 103 à proximité de l'élément chauffant 102 permet de guider le mouvement de translation de l'élément chauffant 102. L'élément chauffant 102 du dispositif de chauffage est commandé par une unité de commande électronique. L'élément chauf- 25 fant est un élément chauffant à coefficient de température positif. L'élément en alliage à mémoire de forme 101 est un ressort en alliage à mémoire de forme. Au moins une partie de l'élément chauffant 102 coopère avec le guide 103 de façon à guider le mouvement de translation de l'élément chauffant 102. Le guidage du mouvement de l'élément chauf- 30 fant évite que l'élément chauffant n'effectue un mouvement oscillant. Le réservoir 100 du système de réduction catalytique sélective se compose d'un élément en alliage à mémoire de forme 101 dont la première extrémité 101a est fixée au-dessus du réservoir 100 et dont la seconde extrémité 10 lb est fixée à l'élément chauffant 102. L'élément 35 chauffant 102 est fixé à l'élément en alliage à mémoire de forme 101 de 3041618 3 façon que son mouvement dépende de la compression de l'expansion de l'élément en alliage à mémoire de forme 101 ; le guide 103 est situé entre le dessus et la base du réservoir 100. Le guide assure le guidage du mouvement de translation de l'élément chauffant 102. Le réservoir 5 100 contient un milieu actif (ou milieu actif). Le ressort en alliage à mémoire de forme est fixé rigidement au-dessus du réservoir 100. Pour mieux comprendre l'invention, les détails supplé- mentaires concernant les composants du dispositif de chauffage et du réservoir sont développés ci-après. L'élément en alliage à mémoire de 10 forme 101 est un élément dont la forme d'origine change lorsqu'il est exposé à une élévation de température. Par exemple, si l'élément en alliage à mémoire de forme 101 est un ressort, il se détend lorsqu'il est tiré et il reste dans la forme étendue, lorsque le ressort tendu est exposé au chauffage, se comprime pour revenir à sa forme d'origine. 15 La caractéristique d'un élément chauffant à coefficient de température positif est d'être autorégulant ; il consomme un courant élevé lorsqu'il est entouré par un milieu actif, gelé et lorsqu'il est exposé à l'air, l'air sera chauffé rapidement par l'élément chauffant 102. Cette augmentation de la température de chauffage augmente la résistance de 20 l'élément à coefficient de température positif et ainsi cela réduit la con- sommation de courant dans l'élément à coefficient de température positif, ce qui assure une protection contre la surchauffe lorsque le milieu actif n'est pas gelé. Pour mieux comprendre le fonctionnement du dispositif 25 de chauffage et du réservoir 100 du procédé de réduction catalytique sélective, ces différents éléments seront explicités ci-après. Dans le procédé de réduction catalytique sélective, le milieu actif est contenu dans le réservoir 100 d'où il passe dans le module d'alimentation. Dans le module d'alimentation, le milieu actif est pompé pour être envoyé au 30 module de dosage pour le fonctionnement du système de réduction ca- talytique sélective. Dans le système de réduction catalytique sélective, le milieu actif contenu dans le réservoir 100 sera complètement gelé en saison hivernale, si la température descend en-dessous de -11°C. A ce niveau, le procédé de fusion du milieu actif est inefficace car faire 35 fondre le milieu actif se fait dans et autour de la surface de l'élément 3041618 4 chauffant réalisant une cavité dans le réservoir 100. Le réservoir 100 est déjà rempli du milieu actif qui est maintenant à l'état gelé, la cavité étant à l'intérieur à cause de la fusion d'une certaine quantité du milieu actif. Puis le système de réduction catalytique sélective continue de 5 fonctionner et à un instant il aura utilisé tout le milieu fondu si bien qu'à défaut de milieu actif, le système de réduction catalytique sélective s'arrêtera, ce qui affecte le taux de conversion des émissions polluantes. C'est pourquoi pour décrire le réservoir 100 avec le système de réduction catalytique sélective, il faut chauffer le milieu actif à l'aide de 10 l'élément en alliage à mémoire de forme 101 et d'un chemin pour le remplissage en fluide de travail. Les détails actifs du dispositif de chauffage et du réser- voir 100 selon la présente invention seront donnés ci-après. Comme dé- jà indiqué, dans le réservoir 100 du système de réduction catalytique 15 sélective on a un élément en alliage à mémoire de forme 101 ayant deux extrémités ; l'extrémité 101a de l'élément en alliage à mémoire de forme 101 est fixé au-dessus du réservoir 100 ; la seconde extrémité 101b de l'élément en alliage à mémoire de forme 101 est fixée à l'élément chauffant 102. L'élément chauffant 102 est fixé à la seconde extrémité 10 lb 20 de l'élément en alliage à mémoire de forme 101. L'élément en alliage à mémoire de forme 101 est un ressort dont une extrémité 101a est fixée au-dessus (partie supérieure) du réservoir 100 et l'autre extrémité 10 lb est fixée à l'élément chauffant 102. Comme une extrémité du ressort en alliage à mémoire de forme est fixé au-dessus du réservoir 100 et que la 25 seconde extrémité est fixée à l'élément chauffant 102, sous l'effet du poids de l'élément chauffant 102 et de la gravité, l'élément en alliage à mémoire de forme 101 se développe et l'élément chauffant 102 s'appuiera sur la base du réservoir 100. Ensuite, le réservoir 100 est rempli avec le milieu actif. Si la température ambiante descend en- 30 dessous de -11 degrés Celsius, le milieu actif gèle. L'unité de commande électronique commute l'élément chauffant 102 à mesure que la température de l'élément chauffant 102 augmente et ainsi une partie du milieu actif en contact avec l'élément chauffant 102 fondra. Comme le milieu actif fond, la température du 35 milieu actif augmente. L'augmentation de la température du milieu actif 3041618 5 et la chaleur de l'élément chauffant 102 provoquent la compression du ressort en alliage à mémoire de forme. Etant donné la compression du ressort en alliage à mémoire de forme, l'élément chauffant 102 se déplace dans le sens montant et par rapport au toit 100 dans la cavité 5 formée par la fusion du milieu actif. La compression du ressort est pro- duite par la caractéristique de l'élément en alliage à mémoire de forme. Le dispositif chauffant 102 continue de faire fondre le milieu actif dégelé et ainsi la cavité se forme et le ressorte en alliage à mémoire de forme se comprime, ce qui, à son tour, se traduit par le soulèvement de l'élément 10 chauffant 102 vers le dessus du réservoir 100 dans la cavité formée sur la fusion du milieu actif. De même, le procédé se poursuit jusqu'à ce que l'alliage à mémoire de forme du ressort comprime le toit du réservoir 100. Dès que le milieu actif qui est contact avec l'élément chauffant 102 est fondu et que la température du milieu actif augmente au- 15 dessus du point de congélation du milieu actif, la commande électro- nique commute l'élément chauffant 102. 20 3041618 6 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 100 Réservoir 101 Elément en alliage à mémoire de forme 5 101a Première extrémité de l'élément 101 101b Seconde extrémité de l'élément 101 102 Elément chauffant 103 Guide 10 15 REVENDICATIONS1°) Dispositif de chauffage du réservoir d'un système de réduction catalytique sélective comportant l'élément en un alliage à mémoire de forme (101) fixé à un élément chauffant (102), de façon que le mouvement de l'élément chauffant (102) dépende de la compression ou de l'expansion de l'élément en alliage à mémoire de forme (101), et un guide (103) situé à proximité de l'élément chauffant, guide le mouvement de translation de l'élément chauffant (102). 2°) Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément chauffant (102) est commandé par une unité de commande électronique. 3°) Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément chauffant est un élément chauffant à coefficient de température positif. 4°) Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément en alliage à mémoire de forme (101) est sous la forme d'un ressort en un alliage à mémoire de forme. 25 5°) Dispositif de chauffage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' au moins une partie de l'élément chauffant (102) coopère avec le guide (103) de façon à guider le mouvement de translation de l'élément chauf- 30 fant (102). 6°) Réservoir (100) d'un système de réduction catalytique sélective, ce réservoir (100) comportant : 20 3041618 8 - un élément en alliage à mémoire de forme (101) dont la première extrémité (101a) est fixée au-dessus du réservoir (100) et la se- conde extrémité (10 lb) est fixée à l'élément chauffant (102), lui-même fixé à l'élément en alliage à mémoire de forme (101) de 5 façon que le mouvement de l'élément chauffant (102) dépende de la compression ou de l'expansion de l'élément en alliage à mémoire de forme (101), et - un guide (103) situé entre le dessus et la base de réservoir (100), guide le mouvement de translation de l'élément chauffant (102). 10 7°) Réservoir (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il est rempli d'un milieu actif. 15 8°) Réservoir (100) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le ressort en un alliage à mémoire de forme est fixé rigidement au-dessus du réservoir (100).20