Installation de distribution d'un additif antipollution à base d'urée pour véhicules automobiles

Abstract

 Installation de distribution d'un additif antipollution à base d'urée pour véhicules automobiles à moteur diesel comportant une cuve de stockage ainsi qu'un distributeur (1) relié à la cuve de stockage par une conduite de distribution et équipé d'une pompe de liquide 5, d'organes de mesure de calcul et d'affichage de la quantité d'additif antipollution distribuée et d'un tuyau flexible (10) muni d'un pistolet distributeur (11) à son extrémité libre, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un circuit de chauffage (14) comportant un filament chauffant (13) inséré à la partie interne du tuyau flexible (10), sur la totalité de la longueur de ce tuyau ainsi que des organes de commande (15) associés à une sonde de température de façon à fermer automatiquement ce circuit (14) dès que la température externe s'abaisse à une limite inférieure prédéterminée.

Description

[0001] La présente invention a pour objet une installation de distribution d'un additif antipollution liquide à base d'urée destiné à des véhicules automobiles, en particulier à des camions ou véhicules utilitaires à moteur diesel.

[0002] Les véhicules à moteur diesel sont fréquemment équipés d'un turbocompresseur de suralimentation.

[0003] Un tel dispositif est constitué par une première turbine entraînée par les gaz d'échappement du moteur et actionnant une seconde turbine montée sur le même arbre pour comprimer l'air aspiré avant son alimentation dans le moteur.

[0004] L'adjonction d'un turbocompresseur de suralimentation dans un moteur diesel permet ainsi d'améliorer la combustion en accroissant la quantité d'oxygène fournie et par suite d'augmenter sensiblement la puissance de ce moteur.

[0005] Une telle adjonction entraîne toutefois l'introduction dans le moteur, en plus de l'oxygène, d'une quantité importante d'azote qui est oxydée lors de la combustion.

[0006] Il en résulte une émission accrue d'oxydes d'azote NO_x qui sont particulièrement nocifs pour l'environnement dans les gaz d'échappement du moteur.

[0007] Or, l'écologie devient peu à peu l'une des préoccupations principales de la plupart des gouvernements et, pour préserver l'environnement, les véhicules et en particulier les poids lourds, doivent respecter des normes antipollution de plus en plus sévères qui les obligent à réduire leurs émissions d'oxydes d'azote NO_x.

[0008] Dans ce but, il a déjà été proposé d'injecter de l'ammoniac dans le pot catalytique classiquement positionné à la sortie de l'échappement d'un moteur pour convertir les oxydes NO_x émis en azote et en vapeur d'eau qui sont des composants non polluants.

[0009] Toutefois le stockage d'ammoniac est particulièrement dangereux.

[0010] Par suite, on a eu l'idée de le stocker et de le mettre en oeuvre sous la forme d'une solution aqueuse d'urée qui est un produit non toxique, non explosif et non dangereux susceptible de réagir in situ pour dégager de l'ammoniac au niveau du pot catalytique d'un véhicule automobile et correspondant dans cette mesure à un « précurseur » d'ammoniac.

[0011] Les professionnels commercialisent ainsi actuellement, sous la dénomination AdBlue® un additif antipollution liquide constitué par une solution aqueuse renfermant 32,5 % d'urée et 67,5 % d'eau et destiné à être directement injecté dans le pot catalytique d'un véhicule automobile pour réduire les oxydes d'azote NO_x.

[0012] Il s'agit là de la technologique dite SCR (« Selective Catalytic Reduction ») qui permet de retraiter les gaz d'échappement des véhicules utilitaires en convertissant environ 85 % des oxydes d'azote NO_x en azote et en vapeur d'eau.

[0013] De nombreux camions à moteur diesel sont équipés de façon à tirer profit de ces avantages et comportent en particulier un réservoir spécifique à additif antipollution (AdBlue®) essentiellement de même volume que le réservoir de carburant et qui est associé à un circuit permettant l'injection de cet additif dans le pot catalytique SRC.

[0014] Parallèlement, on voit apparaître, dans les stations-service des installations de distribution d'AdBlue® permettant de remplir le réservoir spécifique d'un véhicule, notamment lorsque celui-ci est ravitaillé en carburant.

[0015] De telles installations comportent une cuve de stockage de l'additif antipollution ainsi qu'un distributeur relié à cette cuve de stockage par une conduite de distribution et équipé d'une pompe liquide, d'organes de mesure, de calcul et d'affichage de la quantité d'additif antipollution distribuée et d'un tuyau flexible.

[0016] Ce tuyau flexible est classiquement muni à son extrémité libre d'un pistolet distributeur permettant de transférer un volume déterminé d'additif antipollution dans le réservoir spécifique d'un véhicule automobile.

[0017] Le distributeur d'additif antipollution comporte en règle générale un caisson inférieur renfermant la pompe à liquide et le mesureur et un caisson supérieur renfermant le calculateur et les organes d'affichage.

[0018] Le transfert du produit de la cuve au mesureur se fait soit par une pompe immergée dans la cuve de stockage d'AdBlue® qui peut être aérienne ou souterraine, soit par une pompe par aspiration généralement installée dans le caisson inférieur.

[0019] Malgré les avantages susmentionnés, cette technologie n'est pas sans inconvénients dans la mesure où l'additif AdBlue® se solidifie à

• 11°C, ce qui peut entraîner d'importants problèmes par temps froid.

[0020] Pour remédier à cet inconvénient, on a déjà proposé des installations de distribution d'additif AdBlue® dont le distributeur comporte un compartiment de stockage du tuyau flexible ainsi que du pistolet distributeur, fermé par une porte coulissante et est équipé d'un système de réchauffage de l'additif antipollution à sa partie interne.

[0021] Un tel distributeur est toutefois particulièrement sophistiqué et onéreux.

[0022] De plus, pour pouvoir être logé dans le compartiment fermé du distributeur, le tuyau flexible ne peut pas avoir une longueur supérieure à 5 mètres, ce qui constitue une gêne lors du remplissage du réservoir des camions qui peut s'étendre de part et d'autre de leur largeur.

[0023] En effet, un tuyau flexible ayant une longueur d'au moins 10 mètres est alors nécessaire pour permettre d'en faire le tour.

[0024] La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients.

[0025] A cet effet, elle concerne une installation de distribution d'un additif antipollution à base d'urée, en particulier d'additif AdBlue® pour véhicules automobiles, notamment pour camions ou véhicules utilitaires à moteur diesel du type susmentionné caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un circuit de chauffage de cet additif comportant un filament chauffant inséré à la partie interne du tuyau flexible, sur la totalité de la longueur de ce tuyau, ainsi que des organes de commande associés à une sonde de température de façon à activer automatiquement ce circuit de chauffage dès que la température externe s'abaisse à une limite inférieure prédéterminée pour réchauffer l'additif antipollution contenu dans le tuyau flexible.

[0026] La limite inférieure prédéterminée est en règle générale égale à - 5°C, de façon à permettre de maintenir la température de l'additif antipollution à plus de 5°C au-dessus de sa température de solidification.

[0027] La sonde de température peut avantageusement être située dans une zone ventilée à température ambiante dite « Air Gap » située à la partie médiane du distributeur, entre le caisson supérieur et le caisson inférieur.

[0028] Selon l'invention, le filament chauffant est en règle générale constitué par un câble électrique ayant une puissance de l'ordre de 250 Watt.

[0029] Ce câble électrique peut être alimenté directement par le réseau 230 Volts ou par une basse tension de sécurité, par exemple 24 Volts suivant les normes locales.

[0030] Conformément à l'invention, le circuit de chauffage de l'additif antipollution est ainsi équipé de contacts qui se ferment automatiquement dès que la température extérieure s'abaisse à - 5°C et s'ouvrent automatiquement lorsque la température devient supérieure à cette température limite pour interrompre le chauffage du câble électrique.

[0031] Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit de chauffage est équipé d'un thermostat de sécurité permettant d'ouvrir automatiquement ce circuit dès que la température de l'additif antipollution contenu dans le tuyau flexible dépasse un seuil prédéterminé, de préférence de l'ordre de 30°C de façon à couper l'alimentation en électricité du filament chauffant.

[0032] Ce thermostat de sécurité peut avantageusement être constitué par un thermostat bilame.

[0033] Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le filament chauffant est monté dans un raccord trois voies en forme de T renfermant le thermostat de sécurité.

[0034] Un tel raccord trois voies comporte une première branche reliée à la conduite de distribution de l'additif antipollution de façon à permettre l'alimentation du tuyau flexible, une deuxième branche reliée aux organes de commande du circuit de chauffage, et une troisième branche, coudée, sur laquelle est branché le tuyau flexible.

[0035] Selon une autre caractéristique de l'invention, les organes de commande comportent un disjoncteur permettant d'ouvrir automatiquement le circuit de chauffage de façon à couper l'alimentation en électricité du filament chauffant dès qu'il détecte une fuite de courant.

[0036] Ce disjoncteur peut avantageusement être constitué par un disjoncteur différentiel de 30 mA monté en série avec le thermostat de température et le thermostat de sécurité.

[0037] Selon une autre caractéristique de l'invention, l'installation renferme une chaufferette montée à la partie interne du caisson inférieur du distributeur de façon à maintenir la température de ce caisson à un niveau prédéterminé supérieur à - 11 °C.

[0038] Cette chaufferette peut être constituée par un radiateur électrique standard de 350 Watt ou un élément conforme à la réglementation antidéflagration suivant la demande réglementaire.

[0039] Il est à noter que selon les conditions d'installation, la présence d'une telle chaufferette peut être inutile.

[0040] Il est en outre avantageux d'équiper toute la partie inférieure du caisson inférieur du distributeur d'un isolant passif de type laine de verre à sa partie interne.

[0041] Il est à noter que l'additif AdBlue® étant corrosif, il est nécessaire que tous les composants en présence de cet additif reçoivent un traitement de surface anticorrosion particulier notamment essentiellement à base d'étain.

[0042] Selon une autre caractéristique de l'invention, la conduite de distribution montée entre la cuve de stockage et la pompe de liquide peut être équipée d'un câble chauffant à sa partie externe (« traçage »).

[0043] Les caractéristiques de l'installation qui fait l'objet de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins annexés dans lesquels :

• la figure 1 est une vue en perspective représentant un distributeur d'additif AdBlue®,
• la figure 2 est une vue en perspective représentant la partie interne du caisson inférieur de ce dispositif,
• la figure 3 représente les différents éléments de ce caisson,
• la figure 4 est une vue en coupe du raccord trois voies.

[0044] Selon la figure 1, le distributeur d'additif AdBlue® 1 comporte un caisson inférieur 2 et un caisson supérieur 3 qui sont séparés par une zone ventilée à température ambiante 4 dite « Air Gap ».

[0045] Ce distributeur 1 est relié à une cuve de stockage de l'additif AdBlue® qui peut être souterraine ou aérienne par une conduite de distribution.

[0046] Ces éléments ne sont pas représentés sur les figures.

[0047] Selon les figures 2 et 3, le caisson inférieur 2 du distributeur 1 renferme une pompe de liquide 5 éventuellement équipée d'un dégazeur représentée schématiquement qui permet d'aspirer l'additif AdBlue® stocké dans la cuve de stockage pour le refouler dans une tubulure d'alimentation 6 reliée à un tuyau flexible 10 équipé d'un pistolet distributeur 11 à son extrémité libre et de transférer un volume déterminé de cet additif dans un réservoir spécifique d'un véhicule utilitaire (figure 1).

[0048] Selon la figure 3, la tubulure d'alimentation 6 est montée à la partie interne du caisson inférieur 2 du distributeur 1 et est équipée d'un filtre 7 ainsi que d'un mesureur de liquide 8.

[0049] Le mesureur de liquide 8 est relié à un calculateur non représenté sur les figures ainsi qu'à des organes d'affichage 9 du volume et du prix de l'additif distribué montés dans le caisson supérieur 3 du distributeur 1.

[0050] Selon les figures 3 et 4, le tuyau flexible 10 est branché sur la tubulure d'alimentation 6 au moyen d'un raccord trois voies en forme de T 12.

[0051] La pompe 5 est actionnée par un moteur électrique d'environ 1 kW ; ce moteur génère donc une énergie calorifique qui peut être suffisante dans certains cas d'installations pour maintenir une température préservant l'intégrité du produit AdBlue®.

[0052] On profite donc de cette capacité d'apport de calories pour déclencher le fonctionnement de la pompe 5 pour d'une part apporter des calories au liquide de façon à le maintenir à une température acceptable et d'autre part homogénéiser l'ensemble du produit stocké.

[0053] Selon la figure 4, ce tuyau 10 est équipé à sa partie interne d'un câble chauffant 13 s'étendant sur la totalité de sa longueur, passant au travers du raccord trois voies 12 et branché sur un circuit de chauffage 14 relié à des organes de commande 15 qui sont représentés schématiquement sur les figures 3 et 4.

[0054] Les organes de commande 15 sont associés à une sonde de température non représentée sur les figures qui est montée dans la zone ventilée médiane 4 du distributeur 1 et est donc sensible à la température ambiante.

[0055] Cette sonde permet ainsi de fermer automatiquement le circuit 14 dès que la température externe s'abaisse à - 5°C pour chauffer l'additif AdBlue® contenu dans le tuyau flexible 10 et empêcher sa solidification à basse température.

[0056] Par suite, le circuit 14 est fermé lorsque la température ambiante est inférieure à - 5°C pour permettre le passage du courant électrique et le chauffage du câble 13 et est ouvert lorsque la température ambiante est supérieure à + 30°C pour empêcher tout passage de courant dans ce câble 13.

[0057] Un disjoncteur non représenté sur les figures est en outre associé aux organes de commande 15 pour ouvrir le circuit de chauffage 14 et couper l'alimentation en électricité du câble 13 en présence de la moindre fuite de courant.

[0058] Selon la figure 4, le raccord trois voies en forme de T 12 comporte une première branche 16 sur laquelle est branchée la tubulure d'alimentation 6 pour permettre le transfert d'additif AdBlue® dans le tuyau flexible 10, une deuxième branche 17 équipée d'un presse-étoupe 18 permettant de prévenir toute fuite d'additif AdBlue® et reliée aux organes de commande 15 ainsi qu'une troisième branche 19, coudée, sur laquelle est branché le tuyau flexible 10.

[0059] Le raccord trois voies 12 est par ailleurs équipé à sa partie médiane d'un thermostat de sécurité 20 permettant d'ouvrir automatiquement le circuit de chauffage 14 et de couper l'alimentation en électricité du câble chauffant 13 dès que la température de l'additif AdBlue® dépasse 30°C.

[0060] Selon la figure 2, le caisson inférieur 2 du distributeur 1 est par ailleurs équipé à sa partie interne d'un radiateur électrique 21 permettant de maintenir sa température à un niveau prédéterminé, et est en outre revêtu de laine de verre 22 sur ses parois internes.

[0061] Il est à noter que suivant les conditions d'installation, la présence d'une telle chaufferette peut être inutile.

Revendications

1. Installation de distribution d'un additif antipollution liquide à base d'urée pour véhicules automobiles, en particulier pour camions ou véhicules utilitaires à moteur diesel comportant une cuve de stockage de l'additif antipollution ainsi qu'un distributeur (1) relié à la cuve de stockage par une conduite de distribution et équipé d'une pompe de liquide 5, d'organes de mesure, de calcul et d'affichage de la quantité d'additif antipollution distribuée et d'un tuyau flexible (10) muni d'un pistolet distributeur (11) à son extrémité libre de façon à permettre de transférer un volume déterminé d'additif antipollution dans un réservoir spécifique d'un véhicule automobile,
caractérisée en ce qu'
elle est équipée d'un circuit de chauffage (14) comportant un filament chauffant (13) inséré à la partie interne du tuyau flexible (10), sur la totalité de la longueur de ce tuyau ainsi que des organes de commande (15) associés à une sonde de température de façon à fermer automatiquement ce circuit (14) dès que la température externe s'abaisse à une limite inférieure prédéterminée pour réchauffer l'additif antipollution contenu dans le tuyau flexible (10).

2. Installation selon la revendication 1,
caractérisée en ce que
la limite inférieure prédéterminée est égale à - 5°C.

3. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2,
caractérisée en ce que
le filament chauffant (13) est un câble électrique ayant une puissance de l'ordre de 250 Watt.

4. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
caractérisée en ce que
le filament chauffant (13) est équipé d'un thermostat de sécurité permettant d'ouvrir automatiquement le circuit de chauffage (14) dès que la température de l'additif antipollution contenu dans le tuyau flexible (10) dépasse un seuil prédéterminé.

5. Installation selon la revendication 4,
caractérisée en ce que
le seuil prédéterminé est de l'ordre de 30°C.

6. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisée en ce que
les organes de commande (15) comportent un disjoncteur permettant d'ouvrir automatiquement le circuit de chauffage (14) de façon à couper l'alimentation en électricité du filament (13) chauffant dès qu'il détecte une fuite de courant.

7. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,
caractérisée en ce que
le filament chauffant (13) est monté sur un raccord trois voies en forme de T (12).

8. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,
caractérisée en ce qu'
elle renferme une chaufferette (21) montée à la partie interne du distributeur (1) de façon à maintenir sa température à un niveau prédéterminé.

9. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,
caractérisée en ce que
le distributeur (1) est équipé d'un isolant passif de type laine de verre (22) à sa partie interne.

10. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9,
caractérisée en ce que
la conduite de distribution est équipée d'un câble chauffant à sa partie externe.

Dessins