Brevet FR3143666A1 — publié le 20240621

L’invention concerne un véhicule automobile (100) comportant un moteur thermique (1), une ligne d’échappement (2) avec un catalyseur de réduction catalytique sélective (3) alimenté en additif, depuis un réservoir d’additif (4) remplissable par une tubulure de remplissage (10) comportant à sa partie supérieure une tête de tubulure (11) munie d’un bouchon obturateur (12), ce réservoir d’additif (4) comportant encore une tubulure de dégazage (13) remontant jusqu’à la tubulure de remplissage (10) ou la tête de tubulure (11) où elle débouche, où cette tubulure de dégazage (13) traverse un séparateur (20) qui est agencé pour traiter un refoulement issu du réservoir d’additif (4), et en séparer, d’une part la phase gazeuse ramenée à l’atmosphère, et d’autre part la phase liquide qui est ramenée au réservoir d’additif (4) par une conduite de retour (26). Figure 1 VEHICULE AUTOMOBILE THERMIQUE AVEC TUBULURE SCR (REDUCTION CATALYTIQUE SELECTIVE) AVEC DEGAZEUR VORTEX L’invention porte sur un véhicule automobile comportant au moins un moteur thermique associé à au moins une ligne d’échappement incluant un catalyseur de réduction catalytique sélective, lequel catalyseur de réduction catalytique sélective est alimenté en additif, depuis un réservoir d’additif, par une tubulure d’injection agencée pour amener par gravité ledit additif à un injecteur situé entre ledit au moins un moteur et ledit catalyseur de réduction catalytique sélective, et ledit réservoir d’additif étant agencé pour être rempli en additif par une tubulure de remplissage comportant à sa partie supérieure une tête de tubulure munie d’un bouchon obturateur, ledit réservoir d’additif comportant encore une tubulure de dégazage remontant jusqu’à ladite tubulure de remplissage ou ladite tête de tubulure où elle débouche. L’invention concerne le domaine des circuits d’échappement des gaz CO x , NO x , et autres. La technologie SCR (réduction catalytique sélective) est un des principaux systèmes de réduction des émissions nocives. Cette technologie permet de convertir les oxydes d’azote NO x en eau et en azote, sans oxydes. Ce procédé met en œuvre un additif, et en particulier l’»AdBlue®», qui est une solution comportant 32,5% d’urée et 67,5% d’eau purifiée; cet additif est injecté dans un catalyseur SCR. La chaleur de l'échappement décompose l’additif, notamment l'»AdBlue®», en ammoniac NH 3 , ce qui crée la réaction chimique nécessaire à transformer les oxydes d'azote en azote et en vapeur d'eau. Cette réaction chimique transforme tout ou partie du NO x en eau H 2 O et en azote N 2 dans le catalyseur SCR. L’additif, notamment l’»AdBlue®», est stocké dans un réservoir spécifique à ce liquide et qui vient s'ajouter au réservoir de carburant. L’additif, notamment l’»AdBlue®», est injecté sous forme liquide, et interagit avec les éléments présents dans le catalyseur SCR et avec le NO x , ce qui entraîne une réduction d’environ 90% du NO x à la sortie du système d’échappement. Il ne reste que de l’eau H 2 O, de l’azote N 2 , et du dioxyde de carbone CO 2 . Pour une efficacité optimale, le gaz entrant dans le catalyseur SCR doit être à une température préconisée, et le tuyau d’échappement doit être suffisamment chaud à cet effet. Cette technologie, conçue pour les moteurs Diesel, a entraîné la création de volucompteurs spécifiques à la délivrance de cet additif. Toutefois le débit de délivrance préconisé est de l’ordre de 10 litres par minute à 25 litres par minute pour les voitures, tandis que le débit aux volucompteurs est couramment de l’ordre de 40 litres par minute pour les véhicules poids lourds. L’appoint en additif dans une voiture donne souvent lieu à des phénomènes de refoulement au niveau de l’orifice de remplissage. Avec un pistolet de remplissage avec un débit de 40 litres/minute de débit, il y a plusieurs niveaux de fuites ou de refoulement à travers le circuit de dégazage sur l’additif, notamment l’»AdBlue®», utilisé dans le système SCR, catégorisées en cinq niveaux de gravité croissante: niveau 1 : fuite sur la tête de la tubulure, niveau 2 : fuite sur l’environnement d’interface de la caisse, niveau 3 : refoulement jusqu’au pistolet d’injection, niveau 4 : refoulement sur la main de l’utilisateur ou du remplisseur, niveau 5 : refoulement sur tout le corps de l’utilisateur ou du remplisseur. Le document US6405767 B1 décrit, pour réduire les turbulences dans un circuit de remplissage de carburant, un effet vortex dans un tuyau de remplissage de réservoir, l’effet vortex étant créé par des aubes ménagées suer la paroi de ce tuyau. Le document FR3093475 B1 décrit un ensemble formé d'une tubulure d'admission de fluide et d'un tuyau de dégazage destiné à un réservoir, le tuyau comportant, sur une portion de sa longueur, une boîte de dégazage comprenant un premier compartiment communiquant avec le tuyau ; la boîte de dégazage comprend un deuxième compartiment entourant la tubulure en communiquant avec la tubulure, les premier et deuxième compartiment étant isolés l'un de l'autre. Toutefois ces mécanismes se révèlent peu adaptés au remplissage avec un débit de 40 litres par minute. L’objectif de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en traitant les refoulements à l’entrée du réservoir d’additif, en équipant la tubulure de remplissage d’un dispositif séparant la phase gazeuse et la phase liquide du refoulement, apte à autoriser la remontée de la phase gazeuse vers l’orifice de remplissage, et à interdire la remontée de la phase liquide vers l’orifice de remplissage, et la contraignant à un retour vers le réservoir d’additif. L’invention permettra de résoudre le problème de refoulement (remontée du flux vers la canalisation de dégazage et le boîtier de dégazage usuel), en particulier des gouttelettes ou des bulles d’air qui apparaissent lors du remplissage du réservoir d’additif. L’invention consiste à ajouter un système de dégazeur comprenant deux parties, une partie supérieure qui joue le rôle de couvre de fermeture et qui comporte un circuit d’évacuation des gaz ou de l’air qui est dans le réservoir d’additif, et une partie inférieure qui contient des éléments qui permettent la circulation du liquide refoulé du réservoir lors du remplissage. L’invention permet d’assurer la recirculation des remontées de liquide au niveau du circuit du dégazeur, en particulier par des éléments vortex mis en place pour avoir des tourbillons du liquide additif, notamment de l’»AdBlue®», lesquels éléments vortex vont créer des dépressions d’air. Une force centripète due aux vortex entraîne les gaz vers l’orifice de remplissage d’additif. Ces éléments vortex permettent de garder en mouvement de circulation et, sous l’effet du poids du liquide et avec toujours sous l’effet de la force centripète créée par la vorticité du tourbillon, d’emprisonner au centre le liquide, et, par suite, de diriger l’additif refoulé vers le passage d’une conduite de retour pour revenir au réservoir. Et le choix d’un diamètre plus grand dans la canalisation du retour de l’additif permet d’avoir et de maintenir un flux monodirectionnel sous la force du flux de retour du liquide aux vortex. Pour atteindre cet objectif, l’invention propose l’installation d’une boîte de dégazage intégrée au tuyau d’admission et comportant un système de dégazeur vortex dans la tubulure vers le réservoir SCR. Ainsi l’invention concerne un véhicule automobile comportant au moins un moteur thermique associé à au moins une ligne d’échappement incluant un catalyseur de réduction catalytique sélective, lequel catalyseur de réduction catalytique sélective est alimenté en additif, depuis un réservoir d’additif, par une tubulure d’injection agencée pour amener par gravité ledit additif à un injecteur situé entre ledit au moins un moteur et ledit catalyseur de réduction catalytique sélective, et ledit réservoir d’additif étant agencé pour être rempli en additif par une tubulure de remplissage comportant à sa partie supérieure une tête de tubulure munie d’un bouchon obturateur, ledit réservoir d’additif comportant encore une sortie vers une tubulure de dégazage remontant jusqu’à ladite tubulure de remplissage ou ladite tête de tubulure où elle débouche. Selon l’invention, ladite tubulure de dégazage traverse un séparateur qui est agencé pour traiter un refoulement issu dudit réservoir d’additif, et en séparer, d’une part la phase gazeuse ramenée à l’atmosphère ou à ladite tête de tubulure, et d’autre part la phase liquide qui est ramenée audit réservoir d’additif par une conduite de retour. Cette disposition permet l’élimination du refoulement de liquide vers l’orifice de remplissage, et autorise l’approvisionnement sur des bornes à fort débit sans conséquence fâcheuse pour l’utilisateur. Avantageusement, selon une caractéristique de l’invention, ladite conduite de retour est distincte de ladite tubulure de dégazage. Ainsi le flux de retour est effectué dans un sens unique de circulation de fluide. Selon une caractéristique de l’invention, ledit séparateur est agencé pour conduire ladite phase gazeuse sortant dudit séparateur par au moins une conduite de gaz qui rejoint une partie supérieure de ladite tubulure de dégazage, laquelle partie supérieure est distincte d’une partie inférieure de ladite tubulure de dégazage où a lieu ledit refoulement, et ledit séparateur est agencé pour conduire ladite phase liquide vers ledit réservoir d’additif par une conduite de retour. Cet agencement distingue complètement les circuits de liquide propres au remplissage, et ceux consacrés au traitement du refoulement. Selon une autre caractéristique de l’invention, ledit séparateur comporte, formant ensemble une chambre fermée, un boîtier supérieur comportant un circuit d’évacuation des gaz par au moins une dite conduite de gaz, et un boîtier inférieur comportant un canal d’entrée alimenté par ladite partie inférieure de ladite tubulure de dégazage, ledit boîtier inférieur renfermant des éléments agencés pour permettre la circulation du fluide de refoulement dans ledit séparateur, pour séparer sa phase gazeuse et sa phase liquide, ledit boîtier inférieur comportant encore un canal de sortie d’additif rejoignant ladite conduite de retour. Le séparateur selon l’invention comporte ainsi deux éléments simples, dédiés chacun au convoyage d’une phase : phase gazeuse pour l’élément supérieur, phase liquide pour l’élément inférieur dans lequel a lieu le traitement de séparation des deux phases. Selon une caractéristique avantageuse, ledit canal de sortie d’additif a une section supérieure à celle dudit canal d’entrée. Ceci permet d’avoir et de maintenir un flux à sens unique, sous la force du flux de retour du liquide imposé par le séparateur. Selon une autre caractéristique avantageuse, lesdits éléments que comporte ledit boîtier inférieur sont des éléments vortex agencés pour créer au moins un tourbillon dudit additif dans ladite chambre. Ainsi le séparateur ne nécessite aucune motorisation, et est très économique à fabriquer. Selon une caractéristique plus particulière, ledit séparateur comporte au moins une paire de dits éléments vortex juxtaposés et agencés pour créer des tourbillons de sens contraire. Le flux d’écoulement est ainsi parfaitement maîtrise, pour chacune des deux phases. Selon une caractéristique particulière, dans une alternative ladite conduite de retour rejoint ladite tubulure de remplissage au voisinage dudit réservoir d’additif. L’invention est ainsi facilement adaptable à un circuit existant, et évite la modification du réservoir. Selon une autre caractéristique particulière, dans une autre alternative ladite conduite de retour rejoint directement ledit réservoir d’additif. L’invention est ainsi facilement adaptable à un circuit existant, et évite la modification de la tubulure de remplissage. Selon une caractéristique particulière, ladite partie supérieure de ladite tubulure de dégazage rejoint directement ladite tête de tubulure. L’invention est ainsi facilement adaptable à un circuit existant ainsi configuré. L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l’invention, dans lesquelles : illustre schématiquement et en perspective un véhicule automobile selon l’invention, comportant un moteur thermique, avec une ligne d’échappement incluant un catalyseur de réduction catalytique sélective, alimenté en additif, depuis un réservoir d’additif, par une tubulure d’injection via un doseur et un injecteur; ce réservoir d’additif est rempli en additif par une tubulure de remplissage comportant à sa partie supérieure une tête de tubulure munie d’un bouchon obturateur, et comporte une tubulure de dégazage qui traverse un séparateur de phases propre à l’invention. Les flèches droites en trait mixte figurent le flux d’additif depuis un pistolet d’injection externe, non représenté, introduit dans la tête de tubulure, et jusqu’au réservoir. Les flèches droites en trait plein figurent un flux mixte de refoulement (gaz et liquide) depuis le réservoir au travers de la tubulure de dégazage. Les flèches droites en trait double figurent un flux de retour de la seule phase liquide vers le réservoir. Les flèches droites en trait interrompu figurent un flux de gaz issu du séparateur et remontant vers la tête de tubulure ; illustre schématiquement et en perspective, l’ensemble des tubulures situées entre la tête de tubulure et le réservoir, et leurs connections avec le séparateur de l’invention. Les flèches rotatives en trait double au niveau du séparateur montrent le flux imposé par des éléments agencés pour permettre la circulation du fluide de refoulement dans le séparateur, pour séparer sa phase gazeuse et sa phase liquide ; illustre schématiquement et en vue de dessus, le séparateur, dans une version en deux parties non limitative, et dont on voit essentiellement la partie supérieure, ainsi que le canal d’entrée du fluide de refoulement, et le canal de sortie d’additif en retour, lequel a une section supérieure à celle du canal d’entrée, ces deux canaux étant raccordés à la partie inférieure du séparateur. En trait interrompu on voit une paire de vortex logés dans la partie inférieure du séparateur, à l’axe de chacun desquels est situé une conduite d’évacuation de gaz de la partie supérieure ; illustre schématiquement et en coupe par le plan de coupe AA de , le séparateur vu en , avec, de bas en haut la partie inférieure et un des vortex, et la partie supérieure avec une des conduites de gaz, connectée à une partie supérieure de la tubulure de dégazage ; illustre schématiquement et en élévation le séparateur vu en , avec, de bas en haut la partie inférieure avec le canal d’entrée du fluide de refoulement, et le canal de sortie d’additif en retour, et la partie supérieure avec les deux conduites de gaz, connectées à la partie supérieure de la tubulure de dégazage ; illustre schématiquement et en vue de dessus la partie inférieure du séparateur vu en , avec sa paire de vortex, le canal d’entrée du fluide de refoulement, et le canal de sortie d’additif en retour ; illustre schématiquement et en perspective la même partie inférieure du séparateur vu en ; illustre schématiquement et en perspective sous un autre angle la même partie inférieure du séparateur vu en . Les éléments en interaction dans l’invention sont un pistolet externe d’injection de l’additif, notamment et non limitativement de l’»AdBlue®», et les éléments intégrés dans le véhicule automobile, en particulier la tubulure SCR et son réservoir. L’invention doit permettre, lors du remplissage du réservoir SCR, et dans le cas d’un refoulement de liquide, de séparer les phases gazeuse et liquide d’un tel refoulement, at de ramener la phase liquide au réservoir SCR, et de guider la phase gazeuse via la canalisation de dégazage pour remonter jusqu’au niveau du pistolet. L’invention concerne un véhicule automobile 100 comportant au moins un moteur thermique 1, qui est associé à au moins une ligne d’échappement 2 incluant un catalyseur de réduction catalytique sélective 3 (abréviation SCR). Ce catalyseur de réduction catalytique sélective 3 est alimenté en additif, depuis un réservoir d’additif 4, par une tubulure d’injection 5 qui est agencée pour amener par gravité l’additif, notamment au travers d’un doseur 5 à un point d’injection ou à un injecteur 6, qui est situé entre cet au moins un moteur 1 et le catalyseur de réduction catalytique sélective 3. Le réservoir d’additif 4 est agencé pour être rempli en additif par une tubulure de remplissage 10 comportant à sa partie supérieure une tête de tubulure 11 munie d’un bouchon obturateur 12. Cette tête de tubulure est agencée pour recevoir un pistolet d’injection externe. Le réservoir d’additif 4 comporte encore une sortie vers une tubulure de dégazage 13, laquelle remonte jusqu’à la tubulure de remplissage 10, ou jusqu’à la tête de tubulure 11, où elle débouche. Selon l’invention, la tubulure de dégazage 13 traverse un séparateur 20 qui est agencé pour traiter un refoulement issu du réservoir d’additif 4, et en séparer, d’une part la phase gazeuse ramenée à l’atmosphère ou à la tête de tubulure 11, et d’autre part la phase liquide qui est ramenée au réservoir d’additif 4 par une conduite de retour 26. Plus particulièrement, la conduite de retour 26 est distincte de la tubulure de dégazage 13. Plus particulièrement, le séparateur 20 est agencé pour conduire la phase gazeuse sortant du séparateur 20 par au moins une conduite de gaz 23, 24, qui rejoint une partie supérieure 25 de la tubulure de dégazage 13. Cette partie supérieure 25 est distincte d’une partie inférieure 27 de la tubulure de dégazage 13 où a lieu le refoulement. Et le séparateur 20 est agencé pour conduire la phase liquide vers le réservoir d’additif 4 par une conduite de retour 26. Plus particulièrement, dans une version non limitative de l’invention et illustrée par les figures, le séparateur 20 comporte, formant ensemble une chambre fermée, un boîtier supérieur 21 comportant un circuit d’évacuation des gaz par au moins une conduite de gaz 23, 24, et un boîtier inférieur 22 comportant un canal d’entrée 28 alimenté par la partie inférieure 27 de la tubulure de dégazage 13. Ce boîtier inférieur 22 renferme des éléments 30, qui sont agencés pour permettre la circulation du fluide de refoulement dans le séparateur 20, pour séparer sa phase gazeuse et sa phase liquide. Le boîtier inférieur 22 comporte encore un canal de sortie d’additif 29 rejoignant la conduite de retour 26. Plus particulièrement, le canal de sortie d’additif 29 a une section supérieure à celle du canal d’entrée 28. Plus particulièrement, les éléments 30 que comporte le boîtier inférieur 22 sont des éléments vortex, qui sont agencés pour créer au moins un tourbillon de l’additif dans la chambre. Plus particulièrement encore, le séparateur 20 comporte au moins une paire de tels éléments vortex, juxtaposés et agencés pour créer des tourbillons de sens contraire. Dans une alternative, la conduite de retour 26 rejoint la tubulure de remplissage 10 au voisinage du réservoir d’additif 4. Dans une autre alternative, la conduite de retour 26 rejoint directement le réservoir d’additif 4. Dans une variante, la partie supérieure 25 de la tubulure de dégazage 13 rejoint directement la tête de tubulure 11. L’invention est ainsi facilement adaptable à un ensemble de tubulures SCR existant, et ne nécessite que des modifications mineures. Le séparateur est d’un coût modique, et ne nécessite aucune motorisation ou servitude particulière. En somme, l’invention permet d’assurer la recirculation des remontées de liquide au niveau du circuit du dégazeur par les éléments vortex mis en place pour avoir des tourbillons du liquide additif, notamment l’»AdBlue®»; ces tourbillons qui vont créer des dépressions d’air, c’est à dire une force centripète due au vortex qui entraîne les gaz vers le pistolet SCR d’une part, et, d’autre part qui vont permettre de garder en mouvement de circulation et, sous l’effet du poids du liquide et toujours sous l’effet de la force centripète crée par la vorticité du tourbillon, d’emprisonner au centre le liquide et par suite, de diriger le liquide refoulé vers le passage de la canalisation de sortie d’additif, dite aussi « overflow back » (retour du surplus) pour revenir au réservoir. Et la présence d’un diamètre plus grand dans la canalisation du retour de l’additif permet d’avoir et de maintenir un flux à sens unique, sous la force du flux de retour du liquide aux vortex. L’invention a pour avantage de garder intacte la canalisation de remplissage principale, dont le débit est calibré à 10 litres/minute au minimum, et de pouvoir l’utiliser sur des stations dont le débit de remplissage est supérieur, notamment préconisé à 40 litres/minute. En résumé, l’invention assure une recirculation du flux d’additif, notamment d’»AdBlue®», entre la canalisation secondaire (canalisations de dégazage) et le réservoir pour supprimer les refoulements. L’invention assure encore l’amélioration du mode de remplissage du réservoir SCR, ce qui améliore tout système SCR commercialisé. Et en particulier l’invention assure la sûreté de fonctionnement, avec l’élimination des effets-négatifs dûs à des refoulements de liquides vers l’utilisateur, ce qui améliore la satisfaction des clients. Véhicule automobile (100) comportant au moins un moteur thermique (1) associé à au moins une ligne d’échappement (2) incluant un catalyseur de réduction catalytique sélective (3), lequel catalyseur de réduction catalytique sélective (3) est alimenté en additif, depuis un réservoir d’additif (4), par une tubulure d’injection (5) agencée pour amener par gravité ledit additif à un injecteur (6) situé entre ledit au moins un moteur (1) et ledit catalyseur de réduction catalytique sélective (3), et ledit réservoir d’additif (4) étant agencé pour être rempli en additif par une tubulure de remplissage (10) comportant à sa partie supérieure une tête de tubulure (11) munie d’un bouchon obturateur (12), ledit réservoir d’additif (4) comportant encore une sortie vers une tubulure de dégazage (13) remontant jusqu’à ladite tubulure de remplissage (10) ou ladite tête de tubulure (11) où elle débouche, caractérisé en ce que ladite tubulure de dégazage (13) traverse un séparateur (20) qui est agencé pour traiter un refoulement issu dudit réservoir d’additif (4), et en séparer, d’une part la phase gazeuse ramenée à l’atmosphère ou à ladite tête de tubulure (11), et d’autre part la phase liquide qui est ramenée audit réservoir d’additif (4) par une conduite de retour (26). Véhicule automobile (100) selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite conduite de retour (26) est distincte de ladite tubulure de dégazage (13). Véhicule automobile (100) selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ledit séparateur (20) est agencé pour conduire ladite phase gazeuse sortant dudit séparateur (20) par au moins une conduite de gaz (23, 24) qui rejoint une partie supérieure (25) de ladite tubulure de dégazage (13), laquelle partie supérieure (25) est distincte d’une partie inférieure (27) de ladite tubulure de dégazage (13) où a lieu ledit refoulement, et en ce que ledit séparateur (20) est agencé pour conduire ladite phase liquide vers ledit réservoir d’additif (4) par une conduite de retour (26). Véhicule automobile (100) selon la revendication 3 caractérisé en ce que ledit séparateur (20) comporte, formant ensemble une chambre fermée, un boîtier supérieur (21) comportant un circuit d’évacuation des gaz par au moins une dite conduite de gaz (23, 24), et un boîtier inférieur (22) comportant un canal d’entrée (28) alimenté par ladite partie inférieure (27) de ladite tubulure de dégazage (13), ledit boîtier inférieur (22) renfermant des éléments (30) agencés pour permettre la circulation du fluide de refoulement dans ledit séparateur (20), pour séparer sa phase gazeuse et sa phase liquide, ledit boîtier inférieur (22) comportant encore un canal de sortie d’additif (29) rejoignant ladite conduite de retour (26). Véhicule automobile (100) selon la revendication 4 caractérisé en ce que ledit canal de sortie d’additif (29) a une section supérieure à celle dudit canal d’entrée (28). Véhicule automobile (100) selon la revendication 4 ou 5 caractérisé en ce que lesdits éléments (30) que comporte ledit boîtier inférieur (22) sont des éléments vortex agencés pour créer au moins un tourbillon dudit additif dans ladite chambre. Véhicule automobile (100) selon la revendication 6 caractérisé en ce que ledit séparateur (20) comporte au moins une paire de dits éléments vortex juxtaposés et agencés pour créer des tourbillons de sens contraire. Véhicule automobile (100) selon l’une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que ladite conduite de retour (26) rejoint ladite tubulure de remplissage (10) au voisinage dudit réservoir d’additif (4). Véhicule automobile (100) selon l’une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que ladite conduite de retour (26) rejoint directement ledit réservoir d’additif (4). Véhicule automobile (100) selon l’une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que ladite partie supérieure (25) de ladite tubulure de dégazage (13) rejoint directement ladite tête de tubulure (11).