Brevet FR3076855A1 — publié le 20190719

La présente invention concerne le domaine de la réduction catalytique sélective et plus particulièrement un dispositif de réduction catalytique sélective, du type apte à pomper, mesurer, réguler un fluide réducteur et donc apte à être en contact avec ledit fluide réducteur, apte à être en contact avec du gazole et encore apte à fonctionner à basse température. Il est connu afin de réduire les émissions polluantes des moteurs diesel d'utiliser un fluide réducteur. Ce fluide réducteur, classiquement à base d'urée, est par exemple dénommé AUS-32, pour « aqueous urea solution », soit solution aqueuse d'urée, le 32 indiquant qu'il s'agit d'une solution à 32% d'urée. Le terme DEF, pour « Diesel Exhaust Fluid », soit fluide d'échappement diesel, est encore utilisé. La marque commerciale AdBlue désigne le même type de produit. Le fluide réducteur est géré par un dispositif de Réduction Catalytique Sélective, ou RCS, encore dénommé SCR de l'anglais « Selective Catalyst Reduction ». Un tel dispositif de réduction catalytique sélective est apte à doser et à transporter le fluide réducteur depuis un réservoir jusqu'à son point d'utilisation, dans l'échappement du moteur diesel. Pour cela le dispositif de réduction catalytique sélective comprend des canalisations et au moins une pompe. Tous ces composants doivent être aptes à supporter un contact agressif avec le fluide réducteur et à fonctionner dans une plage de température comprise entre - 11 °C et + 60 °C. En dssous de - 11 °C le fluide réducteur gèle, Au-dessus de + 60 °C le fluide réducteur se cégrade. En ce qui concerne plus particulièrement les pièces mobiles ou déformables, celle-ci sont réalisées au moyen de membranes élastomères. Le monomère d'éthylène propylène diène, EPDM, qui présente une bonne compatibilité chimique avec le fluide réducteur et des propriétés viscoélastiques adaptées 25 à l'application, est classiquement utilisé selon l'art antérieur. Du fait de l'augmentation de la criticité des normes antipollution, la consommation de fluide réducteur augmente. Aussi la doctrine d'usage qui prévoyait un remplissage du réservoir de fluide réducteur en concession, a évolué vers un remplissage par l'utilisateur. Il s'ensuit un risque augmenté d'un remplissage erroné du dispositif de 30 réduction catalytique sélective par du gazole. Or l'élastomère EPDM n'est pas compatible avec le gazole. Un contact, même de courte durée, de l'EPDM avec du gazole rend l'EPDM incapable d'assurer ses fonctions. Un autre élastomère, le butadiène acrylonitrile halogéné, en anglais : halogenated acrylonitrile butadiene rubber, ou HNBR, est un bon candidat de substitution 35 en ce qu'il est compatible avec le fluide réducteur et apte à supporter un contact avec le gazole. Cependant le HNBR présente de manière préjudiciable une élasticité trop faible et 2 une viscosité trop élevée aux basses températures. Cette dégradation des performances apparaît en dessous de + 5 °C. Aussi dans la plage d'utilisation basse de - 11 ° C à + 5 °C, une membrane en HNBR s'expose à une augmentation des contraintes et à un risque de dépassement de ses limites mécaniques. Ceci peut, de manière préjudiciable, 5 entraîner des microfissures, pouvant conduire à des perforations, à un décollement des inserts de leur support, ou à des fissurations. Il peut s'ensuivre une fuite, une perte de performance hydraulique ou encore un détachement de particules d'élastomère pouvant conduire au colmatage des filtres. Toutes ces conséquences conduisent le dispositif à ne plus fonctionner comme attendu et les normes d'émissions à ne plus être respectées. 10 Aussi, il convient de chauffer une membrane HNBR afin qu'elle sorte de l'intervalle de température - 11 °C à + 5 °C et qLèlle ne fonctionne pas dans ledit intervalle. Pour cela il a été proposé diverses solutions : chauffage au moyen d'une résistance chauffante électrique, réutilisation de la chaleur du moteur thermique. Ces 15 solutions s'avèrent complexes en ce qu'elles nécessitent de transporter l'énergie thermique depuis sa source de production jusqu'à l'élastomère et/ou l'ajout d'au moins un composant, ce qui les rend coûteuses. L'objectif de l'invention est de proposer un moyen alternatif de chauffage d'une membrane élastomère, applicable à un dispositif de réduction catalytique sélective, 20 avantageusement sans ajout de composant. Cet objectif est atteint grâce à un dispositif de réduction catalytique sélective comprenant une membrane élastomère, et un actionneur apte à solliciter la membrane élastomère selon un petit mouvement de manière à produire de la chaleur par dissipation d'énergie visqueuse dans la membrane élastomère. Ainsi, cette solution permet d'atteindre l'objectif précité. En particulier, la commande de l'actionneur réalise un petit mouvement afin de ne pas produire une contrainte dépassant une limite mécanique de l'élastomère. Cependant ce petit mouvement est suffisant pour créer une énergie mécanique qui se transforme dans le matériau en chaleur interne par dissipation de l'énergie visqueuse. Selon une autre caractéristique technique, l'actionneur est configuré pour solliciter la membrane élastomère selon un petit mouvement tant que la température de la membrane est inférieure à une température seuil, préférentiellement égale à + 5 °C. Cette caractéristique permet d'appliquer le petit mouvement et son effet chauffant jusqu'à sortir de la plage de température critique. Selon une autre caractéristique technique, l'actionneur comprend un actionneur électro magnétique, préférentiellement un actionneur piézoélectrique. 3 Selon une autre caractéristique technique, le petit mouvement comprend un mouvement contrôlé de faible amplitude, préférentiellement une vibration de faible amplitude et de faible fréquence. Selon une autre caractéristique technique, le petit mouvement comprend un 5 mouvement contrôlé d'amplitude variable en fonction de la température et/ou de fréquence variable en fonction de la température. Selon une autre caractéristique technique, la membrane est la membrane d'une pompe ou un soufflet d'étanchéité. D'autres caractéristiques et avantages innovants de l'invention ressortiront à 10 la lecture de la description détaillée ci-après, fournie à titre indicatif et nullement limitatif. L'invention concerne un dispositif de réduction catalytique sélective comprenant une membrane élastomère et un actionneur apte à solliciter la membrane élastomère selon un petit mouvement de manière à produire de la chaleur par dissipation d'énergie visqueuse. 15 Cette caractéristique de chauffage est particulièrement avantageuse lorsque l'élastomère comprend du butadiène acrylonitrile halogéné, HNBR. En effet le HNBR bénéficie d'un chauffage à basse température, afin de retrouver ses propriétés mécaniques usuelles. Selon une autre caractéristique, l'actionneur et/ou sa commande, est 20 configuré pour solliciter la membrane élastomère selon un petit mouvement. Un tel petit mouvement est déterminé de manière à ne pas risquer de produire une contrainte dans le matériau élastomère pouvant conduire à dépassement d'une limite mécanique. Le petit mouvement est cependant suffisant pour produire un dégagement de chaleur par dissipation dans la matière de l'énergie visqueuse. Avantageusement selon cette 25 disposition, la production de chaleur est réalisée directement dans la matière et ne nécessite pas de transport thermique. Avantageusement cette configuration se maintient tant que de besoin : tant que la température de la membrane reste inférieure à une température seuil, en-dessous de laquelle, une sollicitation nominale de la membrane telle qu'elle peut en rencontrer en fonctionnement pourrait ne pas être supportée. Cette 30 température seuil, dans le cas de l'HNBR est sensiblement égale à + 5 °C. L'actionneur réalisant le petit mouvement à l'origine de la production de chaleur peut être de tout type. Selon un mode de réalisation préféré, l'actionneur comprend un actionneur électro magnétique. Il peut ainsi s'agir d'un moteur et/ou d'un vérin électrique. Il peut encore s'agir d'un électroaimant. Selon un autre mode de 35 réalisation préféré, l'actionneur comprend un actionneur piézoélectrique. Selon un autre mode de réalisation, l'actionneur sollicitant la membrane élastomère selon un petit mouvement, se confond avec l'actionneur nominal actionnant la 4 membrane élastomère, dans la fonction première de la membrane. Ainsi dans le cas où la membrane est la membrane d'une pompe, l'actionneur nominal est l'actionneur qui permet le fonctionnement de la pompe en ce qu'il actionne la membrane. Cet actionneur nominal est avantageusement réutilisé pour appliquer le petit mouvement assurant le 5 chauffage de la membrane. Ceci permet de constituer une solution au problème de chauffage sans ajouter de composant matériel. La commande de l'actionneur doit, en plus de sa fonction nominale, par exemple le pompage, être complétée de manière à gérer les deux modes de fonctionnement, avantageusement de manière exclusive. Ainsi, tant que la température est trop basse, inférieure à + 5 °C, l'utilisation 10 de l'actionneur pour sa fonction nominale, à savoir le pompage, est inhibée, afin de ne pas risquer une contrainte dépassant les limites mécaniques de l'élastomère. Au contraire, l'actionneur est utilisé pour appliquer un petit mouvement afin de chauffer la membrane jusqu'à sortir de l'intervalle de température critique. Une fois la température seuil atteinte ou dépassée, L'application de petit mouvement est arrêtée. L'actionneur est 15 utilisé pour mobiliser la membrane de manière à réaliser le pompage. Un tel mode de réalisation est avantageux en ce qu'il permet la mise en oeuvre de l'invention sans ajout de composant matériel, uniquement au moyen d'une modification de la commande de l'actionneur, telle qu'une modification et/ou ajout de lignes de logiciel de commande. 20 Le petit mouvement, utilisé pour produire de la chaleur, comprend typiquement un mouvement contrôlé de faible amplitude. Selon un mode de réalisation le petit mouvement comprend une vibration de faible amplitude et de faible fréquence. Cette amplitude et/ou cette fréquence est typiquement déterminée de manière à ne pas risquer de dépasser une limite mécanique de l'élastomère. Elle peut encore tenter de maximiser 25 le dégagement de chaleur, en approchant par valeur inférieure, la valeur conduisant à un dépassement d'une limite mécanique. Aussi cette amplitude et/ou fréquence peut, le cas échéant, être adaptée en fonction de la température effective de la membrane, la sollicitation augmentant au fur et à mesure que la température augmente et que l'élastomère récupère ses caractéristiques d'élasticité et de viscosité. 30 Dans un dispositif de réduction catalytique sélective, l'invention peut s'appliquer à toutes les membranes présentes. Ces membranes qui assurent des fonctions de mobilité sont typiquement rencontrées au niveau des membranes permettant le fonctionnement de la ou des pompe(s) et éventuellement au niveau de soufflet(s) d'étanchéité. 35 L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que la personne de l'art est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de 5 l'invention, en associant par exemple les différentes caractéristiques ci-dessus prises seules ou en combinaison, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Dispositif de réduction catalytique sélective comprenant une membrane élastomère caractérisé en ce que le dispositif comprend encore un actionneur apte à solliciter la membrane élastomère selon un petit mouvement de manière à produire de la chaleur par dissipation d'énergie visqueuse dans la membrane élastomère. 2. Dispositif selon la revendication 1, où l'élastomère comprend du butadiène acrylonitrile halogéné, HNBR. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, où l'actionneur est configuré pour solliciter la membrane élastomère selon un petit mouvement tant que la température de la membrane est inférieure à une température seuil, préférentiellement 10 égale à + 5 °C. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, où l'actionneur comprend un actionneur électro magnétique, préférentiellement un actionneur piézoélectrique. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, où l'actionneur 15 sollicitant la membrane élastomère selon un petit mouvement, se confond avec l'actionneur nominal actionnant la membrane élastomère. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, où le petit mouvement comprend un mouvement contrôlé de faible amplitude, préférentiellement une vibration de faible amplitude et de faible fréquence. 20 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, où le petit mouvement comprend un mouvement contrôlé d'amplitude variable en fonction de la température et/ou de fréquence variable en fonction de la température. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, où la membrane est la membrane d'une pompe ou un soufflet d'étanchéité.