Brevet FR3050006A1 — publié le 20171013

ENSEMBLE DE TUBULURES ADAPTABLES POUR RESERVOIR DE FLUIDE ADDITIONNEL DE MOTEUR À COMBUSTION INTERNE [0001] L'invention se rapporte à un ensemble de tubulures de remplissage et de dégazage d'un réservoir de fluide additionnel pour un moteur à combustion interne, ces tubulures étant adaptables en longueur et/ou en orientation. En particulier, l'invention concerne les tubulures de remplissage et de dégazage du réservoir d'un fluide de réduction des oxydes d'azote, dit « SCR », pour les gaz d'échappement de véhicule à moteur diesel. L'adaptabilité de ces tubulures permet un montage en atelier sur quasiment tous les véhicules. L'invention se rapporte également à un véhicule automobile à moteur à combustion interne, en particulier à moteur diesel, équipé d'un tel ensemble de tubulures. [0002] L'invention concerne le domaine des réservoirs destinés à contenir un liquide additionnel pour le carburant ou les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. Une application particulièrement adaptée concerne le liquide additionnel appelé « SCR » (acronyme de « Selective Catalytic Reduction » en terminologie anglaise) servant à la réduction sélective des oxydes d'azote NOx (en général NO et NO2) présents dans les gaz d'échappement des moteurs diesel. Un tel réservoir SCR comprend également des moyens de liaison à une tubulure 20 de remplissage en liquide SCR et à une tubulure de dégazage qui permet d'évacuer, lors d'un remplissage, l'air ou le gaz contenu dans le réservoir SCR. [0003]Ce gaz à évacuer est produit partiellement par l'hydrolyse du liquide SCR sous l'influence de la température, selon la formule : CO(NH2)2+ H2O -> NH3 + CO2 25 [0004] La tubulure de dégazage, destinée à évacuer l'air et les vapeurs d'urée et d'ammoniac ainsi produites, présente un diamètre interne minimal, de l'ordre de 9 à 10 mm, pour réaliser une évacuation rapidement sans surpression. [0005]Sur la carrosserie d'un véhicule, l'orifice de remplissage de liquide SCR est en général disposé sur la carrosserie du véhicule, dans une 30 même trappe et à proximité de l'orifice de remplissage de carburant, alors que le réservoir de liquide SCR est placé dans une partie basse de ce véhicule. 3050006 2 [0006] La tubulure de remplissage de liquide SCR relie ainsi le réservoir SCR à l'orifice de remplissage au niveau de la carrosserie via une virole de raccordement, alors que la tubulure de dégazage relie le réservoir SCR à une portion d'extrémité de la tubulure de remplissage (située à proximité de l'orifice de 5 remplissage). [0007] Un exemple de ce type de montage est présenté en référence à la vue en perspective de la figure 1. Sur cette figure, un boitier de remplissage 7, agencé sur la carrosserie « C » par liaison interne, possède sur sa face interne 7i des blocs de liaison 7a aux tubulures de remplissage 1 et 4, respectivement de 10 carburant dans le réservoir de carburant 3 (flèche F1) et de liquide additionnel dans le réservoir SCR 6 (flèche F5). Le boitier 7 abrite les orifices de remplissage (non visibles). Les tubulures de dégazage 2 et 5 permettent, respectivement, l'évacuation des gaz du réservoir de carburant 3 (flèche F2) et des gaz du réservoir de liquide additionnel 6 (flèche F6). Ces tubulures 1, 2, 4, 5 sont fixées le 15 long du passage de roue 8 du côté intérieur. [0008]Au cours du montage d'un véhicule, la partie basse du véhicule appelée « plate-forme modulaire » - qui contient principalement le châssis, les roues, le moteur et les sièges, est rattachée à sa partie haute du véhicule appelée « silhouette » - qui contient principalement les éléments de carrosserie. La modularité permet d'adapter différentes silhouettes sur une même plate-forme et apporte donc plus de rationalité aux chaînes de montage. En général, les réservoirs de liquide font partie de la plate-forme modulaire, alors que les tubulures de remplissage et de dégazage font partie de la carrosserie, donc de la silhouette. [0009] Différentes améliorations ont été apportées aux installations de réservoirs de liquide pour répondre aux contraintes de sécurité lors du remplissage. Ainsi, pour bloquer la sortie de liquide en cas de retournement du véhicule, le document de brevet FR 2 686 048 propose un tuyau de dégazage pourvu d'une masselotte bloquant la sortie de liquide par la tubulure de dégazage. Pour empêcher un refoulement de liquide dans le tuyau de dégazage, le brevet FR 2 561 594 propose de bloquer ce refoulement avec un système à bille. 3050006 3 [0010] Pour réaliser un gain de place substantiel au-dessus du réservoir, la tubulure de dégazage est couplée en position latérale avec la tubulure de remplissage. Un exemple de ce type de couplage est présenté dans la demande de brevet DE 10 2013 213 068. Dans ce document, la tubulure de dégazage d'un 5 réservoir de liquide SCR est prolongée dans la cuve par une zone évasée, cette zone évasée offrant un espace supplémentaire pour le fluide SCR gazeux ou condensé. [0011 ]Néanmoins ces améliorations destinées aux tubulures de liquide SCR n'apportent pas de solution à l'adaptation de ces tubulures à tout couple 10 «plate-forme et silhouette » en phase de montage avec un nombre minimum de modèles différents. En effet, les tubulures SCR sont actuellement dédiées à chaque couple «plate-forme et silhouette » alors que, dans le cadre de l'uniformisation des installations SCR, il serait avantageux qu'une même tubulure puisse être utilisée pour différents couples « plate-forme-silhouette ». 15 [0012]L'invention vise à permettre une adaptation en longueur et en angle de cette tubulure à différents couples «plate-forme et silhouette », tout en réalisant une évacuation rapide et sans surpression des gaz en conservant un diamètre interne minimal à cette tubulure. [0013]Avec une telle adaptation, un petit nombre de références de 20 tubulures d'installation SCR peut suffire pour un grand nombre de couples « plateforme - silhouette », ce qui apporte de la simplification et de l'efficacité aux chaines de montage. [0014]De plus, la tubulure de dégazage d'une installation SCR doit pouvoir évacuer facilement les gaz. En effet, le liquide SCR s'évapore facilement 25 et peut cristalliser au niveau des connexions entre les tubulures et le boitier de remplissage, en particulier lorsque l'adaptation des tubulures aux réservoirs n'est pas optimisée. [0015]Une bonne adaptation des tubulures aux boitiers de différents couples « plateforme - silhouette » est donc recherchée. Pour ce faire, l'invention 30 prévoit d'utiliser des tubulures pour fluide SCR aptes à se déformer tout en respectant les contraintes techniques de flux dues à ce fluide. 3050006 4 [0016] Plus précisément, la présente invention a pour objet un ensemble de tubulures pour un fluide additionnel de moteur à combustion interne, comportant des tubulures de remplissage et de dégazage couplées d'une part à un réservoir de fluide additionnel et, d'autre part, à des moyens de connexion à 5 des orifices de remplissage accessibles de l'extérieur du véhicule. Chaque tubulure présente un axe interne définissant une surface de section interne limitée par l'intersection entre un plan perpendiculaire à l'axe et la tubulure. Dans cette installation, la tubulure de remplissage et la tubulure de dégazage comportent chacune au moins une partie rigide7 et au moins une partie dite adaptable de 10 structure semi-rigide apte à fournir une longueur et/ou une orientation angulaire variables tout en conservant, pour toute section minimale de cette partie adaptable, une surface de section sensiblement égale à une surface de section située dans la partie rigide. La partie semi-rigide des tubulures peut ainsi s'adapter à différentes positions des moyens de connexion aux orifices de remplissage sans 15 avoir à changer de tubulures. [0017] On entend par « partite semi-rigide », une portion de tubulure composée de zones déformables réparties de manière homogène dans cette portion, pour pouvoir s'allonger et se courber respectivement de quelques centimètres (en particulier jusqu'à 4 à 5 ou 6 centimètres) et de quelques degrés 20 (en particulier jusqu'à 5 à 10 degrés), et de zones rigides réparties en complément des zones déformables pour maintenir une déformation de ces zones sans créer de tension interne locale. [0018]Dans ces conditions, les turbulences dans la tubulure de remplissage de liquide additionnel sont évitées et, dans la tubulure de dégazage, 25 un bon échange chimique se produit entre le liquide additionnel, les vapeurs de ce liquide et l'air. [0019] Selon des modes de réalisation particulièrement avantageux: - la partie adaptable comporte un soufflet, ce soufflet présente une suite périodique de surfaces pliées en accordéon définissant une suite de sections 30 minimales restant sensiblement constantes lors d'une adaptation en longueur et/ou orientation du soufflet; - la partie adaptable du soufflet est apte à s'allonger d'au moins 10%; 3050006 5 - au moins un écarteur est également inséré dans la partie adaptable; - la partie adaptable est une tubulure enroulée en spirales, une telle tubulure permettant également une adaptation de position par une variation de longueur et/ou de courbure sans modifier sensiblement la surface de section de la 5 tubulure; - la partie adaptable comporte un manchon extensible constitué d'un maillage serré de tresses métalliques; - la partie adaptable présente des parois constituées d'un matériau à base d'acier inoxydable, un tel matériau étant avantageusement apte à résister à la 10 corrosion des acides ou des compositions dérivées de l'urée ; - la partie adaptable est solidarisée à la partie rigide par des moyens mécaniques ou d'adhérence choisis parmi un joint de colle, une bague thermoformée et un emmanchement serré; - le fluide additionnel est un fluide de réduction catalytique sélective de 15 type SCR. [0020] D'autres données, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description non limitée qui suit, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement : - la figure 1, une vue en perspective des tubulures de remplissage et 20 dégazage de carburant et de liquide SCR additionnel entre les réservoirs et les orifices de remplissage (déjà commentée) ; - les figures 2a et 2b, des vues en perspective et en coupe des tubulures de remplissage et de dégazage d'un réservoir SCR avec des parties adaptables comportant un soufflet comprimé; 25 - les figures 3a et 3b, des vues en perspective et en coupe des tubulures de remplissage et de dégazage d'un réservoir SCR avec des parties adaptables comportant le soufflet étiré; - la figure 4, une vue frontale d'un exemple comportant une partie adaptable de tubulure de remplissage SCR constituée en spirales, et 30 - la figure 5, une vue en perspective d'une tubulure de remplissage à soufflet montée selon deux angles d'orientations différents. 3050006 6 [0021 ]Sur les figures, des éléments identiques ou correspondants sont repérés par un même signe de référence qui renvoie au(x) passage(s) qui décrive(nt) un tel élément. Les qualificatifs « intérieur », « interne » ou « extérieur » se rapportent à la position relative d'éléments par rapport au véhicule 5 automobile ou aux tubulures en référence. [0022] En référence à la figure 2a, est présenté le schéma d'un exemple de tubulure de remplissage 14 et de tubulure de dégazage 15 de liquide additionnel SCR. La tubulure de remplissage 14 comporte sur cette figure deux parties de longueur fixe 20 reliées - via des bagues thermoformées 16 - par une 10 partie de longueur variable 21 formée par un soufflet. De manière similaire, la tubulure de dégazage 15 comporte deux parties de longueur fixe 22 couplées via des bagues thermoformées 16 - par une partie de longueur variable 23 formée par un soufflet. Ces deux tubulures 14 et 15 sont avantageusement réalisées en polyéthylène haute densité « PEHD ». 15 [0023] La tubulure de remplissage 14 s'étend jusqu'à la virole 25 destinée à se coupler à des moyens de connexion d'un orifice de remplissage de boitier de remplissage (cf. la référence 7 de la figure 1). La tubulure 14 se fixe par une patte 27 à la carrosserie du véhicule et par la pince 26 à la tubulure de remplissage de carburant (référencée 1 sur la figure 1), la virole 25 se fixant au moyen au boitier 20 de remplissage de carburant (référence 7 sur la figure 1). [0024] La figure 2b présente, en coupe, le soufflet 23 de la tubulure de dégazage 5 de la figure 2a. Sur cette figure, le soufflet 23, présente un axe interne XX' et un diamètre interne d2 égale au diamètre interne dl de la partie rigide. Ce soufflet est resserré et la longueur « Ll » du soufflet 23 est sensiblement 25 minimale, le soufflet 23 étant alors comprimé. Ce schéma illustre également, de manière similaire, le soufflet 21 de la tubulure de remplissage 14 à l'état comprimé. [0025] Le soufflet 23 est constitué d'un ensemble de circonvolutions 30 formant une suite de surfaces pliées en accordéon définissant une suite de 30 sommets 31 pointant vers l'extérieur du soufflet 23, et de racines 32, orientées vers l'intérieur 23i du soufflet 23. L'ensemble des racines 32 forme une suite de sections minimales définissant une surface interne 33 (en traits pointillés); 3050006 7 disposée dans l'alignement de la surface interne 34 de la partie de longueur fixe 22. L'alignement de ces surfaces 33 et 34 forme une surface continue de section offerte au flux de vapeurs de dimension constante, de liquide ou de gaz SCR, ce qui supprime ou diminue le risque de turbulence et de perte de charge. 5 [0026] La figure 3a présente un schéma des tubulures de remplissage 14 et de dégazage 15 analogue à celui de la figure 2a, mais dans lequel les soufflets 21 et 23 sont étirés. L'allongement est de l'ordre de 40 mm pour les deux tubulures 14 et 15. Cet allongement permet donc une grande modularité au sein d'une chaine de coiffage pour différentes silhouettes. 10 [0027] En complément de la figure 3a, la vue de la figure 3b illustre le soufflet 23 de la tubulure de dégazage 15 vu en coupe une fois étiré. Sur cette figure 3b, la longueur « L2 » du soufflet 23 est sensiblement allongée d'environ 40 mm par rapport à sa conformation comprimée de la figure 2b, soit un taux d'allongement qui peut atteindre environ 20% dans l'exemple. Selon les 15 dimensions et les propriétés mécaniques du soufflet, les taux d'allongement peuvent varier entre 10 et 30%, voire plus. [0028]L'alignement de la surface 33 définie par les racines 32 des circonvolutions avec la surface intérieure 34 de la partie de longueur fixe permet également d'offrir aux gaz une section constante pour leurs flux. Ce schéma 20 représente également, de manière semblable, l'étirement du soufflet 21 de la tubulure de remplissage 14. [0029] La figure 4 présente le schéma d'une partie adaptable formée d'une tubulure 40 composée d'une suite de circonvolutions en spirales 41 accolées et inclinées. Cette tubulure à spirales 40 se termine par deux extrémités 25 linéaires 42 connectées aux parties rigides 20 via des bagues thermoformées 16. Les spirales 41, les parties linéaires 42 et les parties rigides 20 présentent des sections de surface sensiblement identique. [0030] La partie adaptable permet, selon l'invention, non seulement d'obtenir une longueur de tubulure 14 ou 15 variable en longueur, comme illustré 30 par les figures précédentes, mais également en courbure pour permettre une adaptation en orientation. 3050006 8 [0031 ]Une telle adaptation angulaire est illustrée par la vue en perspective de la figure 5 qui se rapporte à la tubulure de remplissage 14 pouvant être montée sur un boitier de remplissage 7 (cf. figure 1), selon deux orientations différentes correspondant à deux positions « A » et « B » formant un angle « a » 5 dans l'exemple illustré. Pour passer de la position « A » à la position « B », la partie adaptable 10 est formée d'un manchon qui peut se courber pour déporter la tubulure 14 d'un angle « a », par exemple égal à 7 à 8 degrés, sans créer de tension mécanique interne. Un tel manchon 10 est constitué dans l'exemple illustré par un maillage serré de tresses métalliques, mais peut être aussi 10 constituée par le soufflet 21 (figures 2a et 3a), la tubulure en spirales 40, ou encore une spirale métallique recouverte d'une enveloppe en matériau souple. [0032] Cette adaptation angulaire est obtenue par un étirement d'un côté et une compression sur le côté opposé du manchon 10, par exemple des circonvolutions 30 (figure 2b) ou 41 (figure 4), respectivement du soufflet 23 (ou 15 du soufflet 21) et de la tubulure à spirales 40. [0033] L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. Ainsi, un écarteur ou plusieurs écarteurs de configuration en « C », en « U » ou « oméga » est (ou sont) également inséré(s) dans la partie adaptable, afin de conserver dans le temps un écartement constant entre les sections de 20 surface minimale. [0034] Par ailleurs, l'invention pourrait être utilisée dans le cas d'un moteur à carburant, placé dans un bâtiment, dans une locomotive ou dans un navire, et nécessitant également un réservoir et des tubulures de liquide additionnel, en particulier de type SCR. 25 . REVENDICATIONS1. Ensemble de tubulures pour un fluide additionnel de moteur à combustion interne (C), comportant des tubulures de remplissage (14) et de dégazage (15) couplées d'une part à un réservoir de fluide additionnel (6) et, d'autre part, à des moyens de connexion (25) à des orifices de remplissage accessibles de l'extérieur du véhicule (C), chaque tubulure (14, 15) présentant un axe interne (XX') définissant une surface de section interne limitée par l'intersection entre un plan perpendiculaire à l'axe (XX') et la tubulure (14, 15), caractérisée en ce que la tubulure de remplissage (14) et la tubulure de dégazage (15) comportent chacune au moins une partie rigide (20, 22); et au moins une partie dite adaptable (21, 23 ; 40 ; 10) de structure semi-rigide apte à fournir une longueur (L1; L2) et/ou une orientation angulaire (a) variables tout en conservant, pour toute section minimale de cette partie adaptable (21, 23), une surface de section sensiblement égale à une surface de section située dans la partie rigide (20, 22). 2. Ensemble de tubulures selon la revendication 1, dans lequel la partie adaptable (21, 23) comporte un soufflet (21, 23), ce soufflet présentant une suite de surfaces pliées en accordéon définissant une suite de sections minimales qui restent sensiblement constantes lors d'une adaptation en longueur et/ou en orientation du soufflet. 3. Ensemble de tubulures selon la revendication précédente, dans lequel la partie adaptable (21, 23) est apte à s'allonger d'au moins 10%. 4. Ensemble de tubulures selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel au moins un écarteur est également inséré dans la partie adaptable (21, 23). 5. Ensemble de tubulures selon la revendication 1, dans lequel la partie adaptable est une tubulure (40) enroulée en spirales. 6. Ensemble de tubulures selon la revendication 1, dans lequel la partie adaptable comporte un manchon extensible (10) constitué d'un maillage serré de tresses métalliques. 3050006 10 7. Ensemble de tubulures selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la partie adaptable (21, 23) présente des parois constituées d'un matériau à base d'acier inoxydable. 8.Ensemble de tubulures selon l'une quelconque des revendications 5 précédentes, dans lequel la partie adaptable (21, 23) est solidarisée à la partie rigide (20,22) par des moyens mécaniques ou d'adhérence choisis parmi un joint de colle, une bague thermoformée (16) et un emmanchement serré (16). 9.Ensemble de tubulures selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le fluide additionnel est un fluide de réduction catalytique 10 sélective de type SCR. 10. Véhicule automobile à moteur à combustion interne, en particulier à moteur diesel, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un ensemble de tubulures selon l'une quelconque des revendications précédentes. 15