Brevet FR3038000A1 — publié le 20161230

Réservoir à urée avec dispositif de chauffage La présente invention concerne un réservoir de stockage d'une solution d'un précurseur d'ammoniac pour un système SCR (Selective Catalytic Reduction) d'un véhicule automobile. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de chauffage pour un réservoir de stockage d'une solution aqueuse d'urée (aussi appelé par la suite réservoir à urée). Un réservoir à urée pour système SCR comprend généralement un dispositif de chauffage pour liquéfier la solution d'urée afin de pouvoir l'injecter dans la ligne d'échappement du véhicule en cas de démarrage dans des conditions de gel. On connaît plusieurs réservoirs à urée équipés de dispositif de chauffage. Par exemple, le document WO 2006/064001 propose un réservoir à urée avec un système de chauffage utilisant une dérivation du circuit de refroidissement du moteur. Cette mise en oeuvre est complexe et couteuse. Le document WO 2008/138960 propose un réservoir à urée avec un réchauffeur flexible comprenant des pistes résistives apposées sur un film flexible ou disposées entre deux films flexibles. Le montage de tels films flexibles dans le réservoir nécessite un grand nombre de points de fixation. Un des buts de l'invention est donc de proposer une alternative aux réservoirs à urée actuels équipés de dispositif de chauffage. Dès lors, dans un mode de réalisation particulier de l'invention, il est proposé un réservoir à urée comprenant une plaque en matière plastique agencée à l'intérieur du réservoir. La plaque est telle qu'elle intègre à demeure au moins un élément résistif. Ainsi, la présente invention propose un réservoir à urée muni d'une ou plusieurs plaques chauffantes en plastique. Ici, on entend par plaque un produit mince globalement plat, dont la hauteur est faible, comparée aux deux autres dimensions, que la section droite soit rectiligne ou non, par exemple en créneaux, sinusoïdale telle qu'une tôle ondulée, ou autre. La plaque selon l'invention agit comme un radiateur ou diffuseur de chaleur. En effet, lorsqu'on fait passer un courant dans les éléments résistifs, les éléments résistifs s'échauffent par effet Joule et cette chaleur est dissipée par la plaque selon l'invention. Il est à noter également que la plaque assure une double fonction de radiateur et de protection physique des éléments résistifs. 3038000 2 La plaque selon l'invention est rigide. Ici, on entend par rigide le fait que l'épaisseur de cette plaque est telle qu'elle ne fléchit pas sous l'effet de la force exercée par le doigt d'un utilisateur dans des conditions normales d'utilisation. Plus précisément, on entend par rigide un élément qui, en étant maintenu en un 5 point de maintien et soumis en un point d'application de force à distance du point de maintien à une force de déformation, ne peut pas être courbé de manière réversible, en particulier au-delà d'un angle de courbure de quelques degrés, notamment au-delà de 15 °, de préférence 10 °, plus préférentiellement 5 °, l'angle de courbure étant l'angle entre une droite passant par le point de maintien 10 et tangente à l'élément en ce point et la droite passant par le point d'application et tangente à l'élément en ce point. Préférentiellement, la plaque selon l'invention a une rigidité (définie comme étant égale à (Eh3)/(12(1-v2)) où E est le module de Young de la partie rigide mesuré selon la norme ASTM D790-03, h est son épaisseur et v est le coefficient de poisson de son matériau constitutif) supérieur 15 à 4000 N.m. Dans un mode de réalisation particulier, la plaque peut être une pièce unique formée par injection d'une matière thermoplastique ou d'un matériau composite. Dans une première variante, la plaque est obtenue par injection de matière plastique en surmoulage sur le(s) élément(s) résistif(s). Dans une autre 20 variante, la plaque est obtenue par injection de matière plastique en surmoulage sur un support en matière plastique portant le(s) élément(s) résistif(s). On obtient ainsi une plaque rigide monobloc au centre de laquelle est noyé le(s) élément(s) résistif(s). Dans un autre mode de réalisation particulier, la plaque peut être formée 25 par l'assemblage de deux demi coquilles, et entre lesquelles on a disposé un ou plusieurs éléments résistifs. Par exemple, chaque demi-coquille peut être obtenue par moulage d'une matière thermoplastique ou d'un matériau composite. Par exemple, chaque demi-coquille peut être obtenue par injection ou par thermoformage. Les demi-coquilles peuvent ensuite être assemblées par collage 30 ou soudage. Ainsi, le ou les éléments résistifs sont encapsulés à l'intérieur de la plaque. Un avantage des plaques chauffantes selon l'invention est qu'elles peuvent avoir une forme quelconque éventuellement même compliquée de sorte qu'elles peuvent être utilisées pour réchauffer diverses zones à l'intérieur du réservoir. 35 Dans un mode de réalisation avantageux, le réservoir à urée peut être formé par l'assemblage de deux demi-coquilles, et entre lesquelles on a au préalable 3038000 3 placé une ou plusieurs plaques chauffantes selon l'invention. Par exemple, chaque demi-coquille peut être obtenue par moulage d'une matière thermoplastique ou d'un matériau composite. Par exemple, chaque demi-coquille peut être obtenue par injection ou par thermoformage. Dans un mode de 5 réalisation particulier, chaque demi-coquille peut être équipée d'une ou plusieurs plaques chauffantes selon l'invention ou d'une ou plusieurs moitiés de plaques chauffantes selon l'invention. Avantageusement, le réservoir et la plaque selon l'invention sont réalisés en matière plastique. 10 Par matière plastique on désigne toute matière comprenant au moins un polymère en résine de synthèse. Tous les types de matière plastique peuvent convenir. Des matières plastiques convenant bien appartiennent à la catégorie des matières thermoplastiques. 15 Par matière thermoplastique, on désigne tout polymère thermoplastique, y compris les élastomères thermoplastiques, ainsi que leurs mélanges. On désigne par le terme "polymère" aussi bien les homopolymères que les copolymères (binaires ou ternaires notamment). Des exemples de tels copolymères sont, de manière non limitative : les copolymères à distribution aléatoire, les copolymères 20 séquences, les copolymères à blocs et les copolymères greffés. En particulier, on peut utiliser des polyoléfines, des polyesters thermoplastiques, des polycétones, des polyamides et leurs copolymères. Un mélange de polymères ou de copolymères peut aussi être utilisé, de même qu'un mélange de matières polymériques avec des charges inorganiques, organiques 25 et/ou naturelles comme, par exemple, mais non limitativement : le carbone, les sels et autres dérivés inorganiques, les fibres naturelles ou polymériques. D'excellents résultats peuvent être obtenus avec du polyéthylène haute densité (PEHD) ou du polyamide-6,6. Avantageusement, la plaque selon l'invention peut être positionnée entre 0 30 et 30 mm au-dessus du fond du réservoir de manière à couvrir la surface la plus grande possible du réservoir et d'être en contact avec l'urée même pour de faibles niveaux de remplissage du réservoir. La plaque selon l'invention peut être fixée au réservoir par tout moyen (clippage, vissage, soudage, surmoulage, collage). 35 Par exemple, une des demi-coquilles formant le réservoir peut être équipée de glissières internes. De telles glissières internes peuvent être formées pendant 3038000 4 le moulage par injection de la demi-coquille. Dans cet exemple, la plaque peut être équipée d'un pied élastique déformable qui est apte à coopérer avec les glissières internes. Ainsi, on fixe la plaque sur la demi-coquille en glissant le pied entre les glissières internes. Cette technique est par exemple décrite dans le 5 document EP 0875411 au nom de la demanderesse. Dans un mode de réalisation avantageux, le pied peut comprendre un connecteur électrique auquel sont reliés les éléments résistifs de la plaque. Dans ce mode de réalisation, les glissières internes peuvent comprendre une butée de fin de course permettant de stopper la course (i.e. glissement) du pied dans les glissières internes. La butée de fin de 10 course peut comprendre un connecteur électrique complémentaire. Ainsi, en positon finale de montage de la plaque sur la demi-coquille, le connecteur électrique et le connecteur électrique complémentaire peuvent s'accoupler de manière à former une liaison électrique pour l'alimentation en courant des éléments résistifs de la plaque. En effet, le connecteur électrique complémentaire 15 peut comprendre une extrémité accessible depuis l'extérieur du réservoir (une fois celui-ci fabriqué) et qui peut être connectée à une source de courant. Avantageusement, des moyens d'étanchéité peuvent être prévus pour protéger les connecteurs électriques de l'environnement corrosif (i.e. urée). Dans un autre exemple de réalisation, une des demi-coquilles formant le 20 réservoir peut être munie d'un ou plusieurs pions en matière plastique. On monte la plaque sur le pion de telle sorte qu'une partie du pion traverse la plaque. Ensuite, on fond une portion de la partie du pion qui traverse la plaque et on appuie sur la portion fondue de telle sorte que la portion fondue s'enroule librement autour du pion de manière à former une tête de pion configurée pour 25 maintenir la plaque sur le pion. Cette technique est par exemple décrite dans la demande internationale PCT/FR/2014/053531 (non encore publiée) au nom de la demanderesse. Par exemple, la plaque peut comprendre un connecteur électrique auquel sont reliés les éléments résistifs. Le réservoir peut comprendre une ouverture configurée pour recevoir un composant ou un module technique 30 comportant au moins un composant (pompe, capteur de niveau/qualité, filtre, etc.). Avantageusement, le composant ou le module technique peut être équipé d'un point d'alimentation sur lequel le connecteur électrique peut être branché. Ainsi, le connecteur électrique est apte à coopérer avec un connecteur électrique complémentaire prévu sur le réservoir ou sur un composant fixé au réservoir, 35 pour l'alimentation en courant du ou des éléments résistifs. De cette façon, les éléments résistifs peuvent être alimentés en courant. Un 3038000 5 exemple de module technique est décrit dans le document EP 0875411 au nom de la demanderesse. Dans une première variante, le connecteur électrique de la plaque peut être formé par des extrémités libres de fils électriques. Dans une autre variante, le 5 connecteur électrique de la plaque peut être un connecteur standard du type des connecteurs connus sou le nom de « Molex » (marque déposée) ou « Tyco » (marque déposée). Dans des conditions de gel, il peut être souhaitable d'avoir une plaque la plus robuste possible. Ainsi, dans un mode de réalisation particulier, la plaque 10 peut être munie de nervures agissant comme raidisseurs. Tout autre type d'élément de rigidification peut être considéré. Par exemple, la plaque peut être recouverte ou peut intégrer un film ou une couche en acier inoxydable. Dans une variante, le ou les éléments résistifs peuvent être dimensionnés de telle sorte qu'ils remplissent également une fonction de rigidification. Dans une autre 15 variante, la plaque peut également comprendre un revêtement de fibres de verre pour renforcer sa résistance mécanique. Dans un mode de réalisation particulier, les éléments résistifs sont des pistes résistives métalliques, et de manière tout particulièrement préférée, en un métal résistant à l'urée tel qu'un acier inoxydable. 20 La figure 1 représente une vue en coupe d'un réservoir à urée 100 comprenant une plaque chauffante en plastique selon une première forme de réalisation de l'invention. Dans cette première forme de réalisation, la plaque est un dispositif anti-ballottement (ou dispositif antiroulis) (ou baffle, en anglais). Ainsi, dans l'exemple de la figure 1, le réservoir à urée est muni d'un dispositif 25 anti-ballottement chauffant. La vue partielle du réservoir illustré schématiquement à la figure 1, comprend une paroi 10 délimitant un volume fermé destiné à contenir l'urée. La figure 1 représente plus particulièrement la partie de la paroi comportant un orifice 11. Cet orifice 11 est préférentiellement de forme sensiblement circulaire, 30 bien que cette forme ne soit pas limitative. L'axe XX', qui est ici localement perpendiculaire au plan de la paroi, passe sensiblement par le centre de l'orifice. Le dispositif anti-ballottement 12 (i.e. plaque selon l'invention) comprend une cloison anti-ballottement 13 et un pied 14 (ou platine). La cloison antiballottement 13 intègre à demeure une piste résistive 15 en acier inoxydable. 35 Dans cet exemple, le pied 14 comprend un câble électrique 16 (i.e. connecteur électrique) dont une première extrémité est reliée à la piste résistive 15 et dont 3038000 6 une seconde extrémité s'étend à l'extérieur du réservoir. La seconde extrémité peut dès lors être reliée à une source de courant externe (non représentée). L'orifice 11 est obturé de manière étanche par le pied 14. Le pied 14 est introduit dans l'orifice 11 selon une direction principale 5 matérialisée ici par la direction de l'axe XX', par un mouvement allant de l'intérieur du réservoir vers l'extérieur du réservoir. La cloison anti-ballottement 13 est située du côté de la partie interne du réservoir. Le pied 14 comporte une collerette 141. La collerette a un diamètre 10 extérieur supérieur au diamètre de l'orifice 11 de sorte que lorsque le pied 14 est en place, la collerette vient en appui sur la face interne du réservoir. Le mouvement du pied 14 vers l'extérieur est alors bloqué. Pour éviter le désengagement du pied 14 de l'orifice 11 des moyens de retenue sont prévus et sont formés par des éléments clipsés comprenant des 15 pattes 17 disposées sur la face interne de la paroi 10 du réservoir et s'étendant vers l'intérieur du réservoir. Des dentures 18 sont disposées sur la face radialement intérieure des pattes. Lors de l'introduction du pied 14 dans l'orifice 11 selon la direction orientée de l'axe XX', la collerette 141 écarte les dentures 18 lesquelles, en 20 poursuivant le mouvement d'introduction, se referment sur la collerette. Dans l'exemple de la figure 1, la cloison anti-ballottement 13 s'étend à l'intérieur du réservoir suivant la direction de l'axe XX'. En d'autres termes, les faces actives (faces chauffantes) de la cloison anti-ballottement 13 sont orientées sensiblement perpendiculairement au fond du réservoir. 25 Dans une variante de réalisation, les faces actives (faces chauffantes) de la cloison anti-ballottement peuvent être orientées sensiblement parallèlement au fond du réservoir. Par exemple, les faces actives peuvent être positionnées entre 10 et 20 mm au-dessus du fond du réservoir. La figure 2 représente une vue en coupe d'un réservoir à urée 200 30 comprenant des plaques chauffantes en plastique selon une deuxième forme de réalisation de l'invention. Dans cette deuxième forme de réalisation, les plaques forment un piège à urée. Ainsi, dans l'exemple de la figure 2, le réservoir à urée est muni d'un piège à urée chauffant. La vue partielle du réservoir illustré schématiquement à la figure 2, 35 comprend une paroi 20 délimitant un volume fermé destiné à contenir l'urée. La figure 2 représente plus particulièrement la partie de la paroi comportant un 3038000 7 orifice 21. L'orifice 21 est obturé de manière étanche par un module 22. Le module 22 comprend par exemple une pompe 23. Des plaques 24, 25, 26, 27 s'élevant vers l'intérieur du réservoir, sensiblement à la perpendiculaire de la paroi du fond du réservoir, entourent le 5 module 22. Les plaques 24, 25, 26, 27 sont moulées d'une seule pièce avec la paroi 20. Les plaques 24, 25, 26, 27 intègrent à demeure des pistes résistives 241, 251, 261, 271, respectivement. Les pistes résistives 241, 251, 261, 271 sont connectées à un point d'alimentation (non représenté) prévu sur le module 22, par l'intermédiaire de câbles électriques 242, 252, 262, 272. Dans cet exemple, la 10 paroi 20 peut être obtenue par injection de matière plastique en surmoulage sur une portion de chacun des câbles électriques 242, 252, 262, 272. Bien évidemment, l'invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ci-dessus, et l'homme du métier pourra facilement déterminer, dans le cadre général des revendications, des dispositions équivalentes permettant 15 d'obtenir les effets désirés. 20 REVENDICATIONS1. Réservoir à urée (100) comprenant une plaque (12) en matière plastique agencée à l'intérieur du réservoir, caractérisé en ce que la plaque intègre à demeure au moins un élément résistif (15). 2. Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque est obtenue par injection de matière plastique en surmoulage sur ledit au moins un élément résistif 3. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la plaque comprend un connecteur électrique auquel est relié ledit au moins un élément résistif 4. Réservoir selon la revendication 3, caractérisé en ce que le connecteur électrique est apte à coopérer avec un connecteur électrique complémentaire prévu sur le réservoir ou sur un composant fixé au réservoir, pour l'alimentation en courant dudit au moins un élément résistif 5. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la plaque comprend des éléments de rigidification. 6. Réservoir selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments de rigidification comprennent des nervures. 7. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit au moins un élément résistif comprend une ou plusieurs piste(s) résistive(s) en acier inoxydable. 8. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que au moins une portion de la plaque forme un dispositif anti-ballottement.