FR3103116A1 - Pièce de prolongation axiale d’un logement creux pour recevoir une cartouche filtrante dans un boîtier d’un dispositif SCR - Google Patents

Abstract

Il est proposé une pièce de prolongation axiale qui permet d’utiliser une cartouche filtrante (25) de plus grandes dimensions axiales qu’une cartouche filtrante standard pour laquelle a été prévue la profondeur axiale d’un logement creux (11) d’un boîtier (10) d’un dispositif de réduction catalytique sélective (SCR). Cela permet d’avoir des caractéristiques de filtration différentes, sans avoir besoin de modifier le boîtier. La cartouche filtrante de plus grandes dimensions (25) peut être insérée dans la pièce de prolongation lorsque cette pièce est montée dans le logement (11) du boîtier (10). La cartouche y est enfermée de manière étanche lorsque le bouchon de fermeture (21) est mis en place pour fermer l’ouverture à l’extrémité arrière de la pièce. Figure pour l’abrégé : Fig. 5

Description

Pièce de prolongation axiale d’un logement creux pour recevoir une cartouche filtrante dans un boîtier d’un dispositif SCR

La présente invention se rapporte de manière générale à la distribution d'additif liquide utilisé par exemple dans un dispositif de traitement des gaz d'échappement d’un véhicule automobile tel qu'un dispositif de traitement par réduction catalytique sélective(ou dispositif SCR, mis pour «Selective catalytic reduction» en langue anglo-saxonne), et plus particulièrement à une pièce de prolongation axiale d’un logement creux dans un boîtier d’un tel dispositif, prévu pour recevoir une cartouche filtrante.

L'invention trouve des applications, en particulier, dans des véhicules automobiles, notamment mais pas uniquement ceux équipés d’un moteur diesel, par exemple dans des véhicules légers, des véhicules de type utilitaires ou dans des camions (ou véhicules poids lourds) comportant un tel moteur.

Les gaz d'échappement générés par les véhicules à moteur à allumage par compression (dits moteurs diesel) ou par les véhicules à moteur à allumage commandé (dits moteurs à essence), sont notamment composés de polluants atmosphériques gazeux tels que des oxydes de carbone (appelés «Cox», pour CO et CO2) et des oxydes d'azote (appelés «NOx» pour NO et NO2). Les moteurs diesel, en particulier, font l'objet d'une réglementation visant à réduire la quantité de gaz polluants qu'ils émettent. Les normes plafonnant les niveaux d'oxydes d'azote émis en sont un exemple, elles tendent à être de plus en plus restrictives.

Dans le cas particulier des véhicules équipés d'un moteur diesel, la dépollution des gaz d'échappement du moteur peut être réalisée au moyen d’un dispositif de traitement des gaz mettant en œuvre une méthode de dépollution telle que la méthode de réduction catalytique sélective (ou méthode SCR). La méthode SCR emploie un additif liquide dépolluant afin de réduire sélectivement les oxydes d'azotes (NOx) contenus dans les gaz d'échappement. Par additif liquide dépolluant, on entend un produit dépolluant qui peut être injecté dans un dispositif de traitement de gaz d'échappement d'un moteur dans le but de dépolluer les gaz d'échappement avant leur rejet dans l’atmosphère.

L'additif liquide communément utilisé dans la méthode SCR est un fluide d'échappement diesel (ou DEF, mis pour «Diesel exhaust fluid», dans la langue anglo-saxonne) qui est une solution aqueuse d'urée à 32,5% (en poids), aussi commercialisée sous la marque AdBlue®. La solution aqueuse d'urée est un précurseur d'ammoniaque (NH3). Cette ammoniaque réagit avec les oxydes d'azote (NOx) des gaz d'échappement pour donner des espèces moins polluantes, à savoir du diazote (N2), de l'eau et du dioxyde de carbone (CO2). Ainsi, l'ammoniaque utilisé dans la méthode SCR est un agent réducteur, fourni sous la forme d'un additif liquide.

Dans les véhicules, l'additif liquide est stocké dans un réservoir dédié, qui est équipé d'un module de dosage appelé aussi dispositif de distribution d'additif liquide. Le dispositif de distribution d'additif liquide est adapté pour prélever l'additif liquide, en doser une quantité déterminée et l'injecter dans le dispositif de traitement des gaz d'échappement en vue de la dépollution desdits gaz. Pour cela, le dispositif de distribution d'additif liquide comprend un boîtier dans lequel sont disposés des composants fonctionnels tels que notamment des moyens pour pomper, pour filtrer et/ou pour doser l'additif liquide, des moyens pour mesurer la quantité d'additif liquide présent dans le réservoir, des capteurs comme un capteur de température de l’additif liquide présent dans le réservoir, des moyens de chauffage de l’additif liquide adaptés pour le dégeler le cas échéant, etc.

Ce réservoir dédié représente un encombrement additionnel pour le véhicule. Ainsi, de manière avantageuse, le module de dosage peut être placé dans le réservoir d'additif liquide en sorte que son boîtier occupe une partie de l'espace dans le réservoir.

Les documents DE102006040411A1 et DE102012003156A1 divulguent des cartouches filtrantes pour dispositif SCR. De telles cartouches filtrantes sont en général amovibles, afin de pouvoir être remplacées pendant la durée de vie du dispositif SCR.

Il apparaît qu’il est souhaitable de pouvoir utiliser des cartouches de filtration offrant des capacités de filtration différentes sans avoir besoin, pour autant, de modifier le design d’un module de dosage existant. En effet, selon les véhicules, certaines applications requièrent l’utilisation d’un filtre ayant par exemple une meilleure capacité de rétention des impuretés («Dust-holding capacity» en langue anglo-saxonne) et/ou une moindre perte de pression («Pressure drop» en langue anglo-saxonne) que d’autres applications. L’obtention de telles caractéristiques améliorées peut rendre nécessaire l’utilisation d’une cartouche filtrante plus grande qu’une cartouche de dimensions standards pour laquelle un module de dosage peut avoir été conçu.

Un problème technique qui se pose alors est l’absence de flexibilité des capacités de filtration pour un module de dosage donné, ayant un boîtier de dimensions et de formes déterminées.

L'invention vise à supprimer, ou du moins atténuer, tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur précités.

A cet effet, un premier aspect de l’invention propose une pièce de prolongation d’un logement creux prévu dans un boîtier pour recevoir une première cartouche filtrante, ledit logement s’étendant suivant un axe longitudinal déterminé entre une première extrémité axiale et une seconde extrémité axiale opposées, et ayant une ouverture au niveau de la première extrémité axiale pour l’insertion de ladite première cartouche filtrante dans le logement parallèlement à la direction de l’axe longitudinal du logement, ainsi qu’un fond au niveau de la seconde extrémité axiale, ledit logement présentant une profondeur axiale déterminée, entre ladite ouverture et ledit fond, et ayant au moins une paroi circonférentielle s’étendant sensiblement parallèlement à ladite direction et formant une enveloppe de forme déterminée, ladite pièce de prolongation ayant un axe longitudinal et comprenant:
a) une première extrémité axiale par laquelle la pièce peut être insérée dans le logement du boîtier, et une seconde extrémité axiale munie d’une ouverture par laquelle une seconde cartouche filtrante, de longueur axiale supérieure à la profondeur axiale du logement, peut être insérée et enfermée de manière étanche dans la pièce lorsque ladite pièce est montée dans le logement du boîtier;
b) un premier tronçon axial de longueur axiale sensiblement égale, par valeurs inférieures, à la profondeur axiale du logement du boîtier, ayant un fond ajouré au niveau de la première extrémité axiale de la pièce, et ayant au moins une paroi circonférentielle formant une enveloppe ajourée sensiblement conforme à l’enveloppe du logement du boîtier de manière à pouvoir prendre place dans ledit logement;
c) un second tronçon axial, s’étendant suivant la direction axiale dans le prolongement du premier tronçon axial du côté opposé à la première extrémité axiale de la pièce et jusqu’à la seconde extrémité axiale de la pièce, et ayant au moins une paroi circonférentielle formant une enveloppe non ajourée qui prolonge axialement l’enveloppe ajourée du premier tronçon;
d) une première zone de liaison, à une position axiale entre le premier tronçon axial et le second tronçon axial de la pièce, et présentant des premiers moyens de liaison coopérant avec des moyens de liaison complémentaires du boîtier au niveau de l’ouverture du logement du boîtier, pour la fixation étanche de la pièce au boîtier; et,
e) une seconde zone de liaison, au niveau de la seconde extrémité axiale de la pièce, et présentant des seconds moyens de liaison pour la fixation étanche d’un bouchon apte à assurer la fermeture étanche de la pièce.

Grâce à l’invention, il est possible d’utiliser une cartouche filtrante de plus grande longueur axiale qu’une cartouche filtrante standard pour laquelle la profondeur axiale du logement dans le boîtier a été prévue, et ce sans avoir à modifier le boîtier.

Des modes de réalisation pris isolément ou en combinaison, prévoient en outre que:
- la paroi circonférentielle du premier tronçon peut comprendre une première gorge annulaire externe, s’étendant circonférentiellement autour du premier tronçon dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal qui est adjacent à la première extrémité axiale dudit premier tronçon, ainsi qu’un premier joint annulaire s’étendant dans ladite première gorge annulaire et apte à assurer l’étanchéité entre la paroi circonférentielle du premier tronçon de la pièce et la paroi circonférentielle du logement lorsque la pièce est montée dans le logement;
- la paroi circonférentielle du premier tronçon peut comprendre une seconde gorge annulaire externe, s’étendant circonférentiellement autour du premier tronçon dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal qui est adjacent à la première zone de liaison de la pièce, du côté de la première extrémité axiale du premier tronçon de la pièce par rapport à ladite zone de liaison, ainsi qu’un second joint annulaire s’étendant dans ladite gorge annulaire et apte à assurer l’étanchéité entre la paroi circonférentielle du premier tronçon de la pièce et la paroi circonférentielle du logement lorsque la pièce est insérée dans le logement par sa première extrémité distale;
- le logement du boîtier étant de forme cylindrique et les moyens de liaison du boîtier au niveau de l’ouverture du logement du boîtier comprenant un taraudage prévu pour la fixation par vissage d’un bouchon de fermeture étanche du logement, les premiers moyens de liaison de la pièce peuvent comprendre un filetage complémentaire dudit taraudage;
- les seconds moyens de liaison de la pièce peuvent comportent un taraudage identique au taraudage du boîtier au niveau de l’ouverture du logement du boîtier;
- la pièce peut comprendre des éléments chauffants actifs adaptés pour, lorsque la pièce est montée dans le logement du boîtier, chauffer le fluide dans la pièce et/ou dans le logement du boîtier; et,
- le second tronçon peut comprendre au moins une portion déformable vers l’extérieur de la pièce qui sont adaptées pour, lorsque la pièce est montée dans le logement du boîtier, compenser une augmentation du volume de fluide dans la pièce et/ou dans le logement du boîtier due au gel dudit fluide.

Dans un deuxième aspect, l’invention concerne également un set comprenant:
a) un module de dosage d'additif liquide pour dispositif de traitement des gaz d’échappement d’un véhicule automobile ayant un boîtier avec un logement qui est adapté pour recevoir une cartouche filtrante amovible et ayant une entrée pour l’insertion de la cartouche filtrante ainsi qu’un fond opposé à ladite entrée suivant la direction d’un axe d’insertion de la cartouche filtrante dans le logement, et qui présente une longueur déterminée, suivant ladite direction, entre ladite entrée et ledit fond en ayant des parois circonférentielles s’étendant sensiblement parallèlement à ladite direction et formant une enveloppe de forme déterminée; ainsi que
b) une pièce de prolongation selon le premier aspect ci-dessus adaptée pour prolonger axialement le logement du boîtier de manière à permettre l’utilisation d’une autre cartouche filtrante de plus grandes dimensions axiales que la première cartouche filtrante.

Dans un troisième aspect, l’invention a également pour objet un dispositif de traitement des gaz d’échappement d’un véhicule automobile comprenant un set selon le deuxième aspect.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels:

: la figure1 est un schéma fonctionnel d'un moteur de véhicule automobile avec un dispositif de traitement des gaz d'échappement pour la réduction des NOx;

: la figure2 est un schéma simplifié d’un collecteur de fluide dans lequel un logement creux est prévu pour l’agencement d’une cartouche filtrante amovible;

: la figure3 est un schéma du collecteur de fluide de la figure 2 avec une cartouche filtrante de dimensions standards agencée dans le logement, avec un bouchon fermant le logement de manière étanche, et avec du fluide sous pression;

: la figure4 est un schéma est un schéma simplifié, en coupe, d’une pièce de prolongation du logement du collecteur de fluide de la figure 2 selon des modes de réalisation;

: la figure5 est un schéma du collecteur de fluide de la figure 2 avec la pièce de la figure 4 montée dans le logement, et avec une cartouche filtrante de longueur axiale plus grande que la cartouche filtrante de la figure 3 agencée dans la pièce;

: la figure6 est une vue en perspectives d’une pièce de prolongation selon un mode de réalisation; et,

: la figure7 est une vue en coupe longitudinale de la pièce de prolongation de la figure 6, montée dans le logement d’un collecteur de fluide adapté pour recevoir une cartouche filtrante standard.

Dans la description de modes de réalisation qui va suivre et dans les Figures des dessins annexés, les mêmes éléments ou des éléments similaires portent les mêmes références numériques aux dessins.

Laf igure 1, montre schématiquement un véhicule à moteur 100 avec un moteur à combustion interne 110, par exemple un moteur diesel. Le véhicule à moteur 100 est par exemple une voiture de tourisme, un véhicule utilitaire, un camion ou un autocar. Le véhicule à moteur 100 comprend également un dispositif 120 de traitement des gaz d'échappement avec un module 130 pour la mise en œuvre de la méthode de dépollution dite méthode SCR. Le véhicule 100 comprend aussi un réservoir 140 pour l'additif liquide 150, couplé à un injecteur 170 pour introduire l'additif liquide 150 dans le dispositif 120 de traitement des gaz, par l’intermédiaire d’un module 160 de dosage d’additif liquide.

Le module de dosage 160, ou dispositif de distribution d'additif liquide, comprend un boîtier dans lequel sont agencés, notamment, des composants fonctionnels pour prélever l'additif liquide et l’acheminer vers l’injecteur 170, le chauffer le cas échéant, et le filtrer, ainsi que des capteurs pour délivrer différentes informations sur la quantité et la qualité de l’additif liquide présent dans le réservoir 140. Parmi les éléments ainsi disposés dans le boîtier, on trouve par exemple: une pompe pour prélever de l'additif liquide du réservoir, des conduits pour acheminer l'additif liquide prélevé par la pompe vers l’injecteur 170, au moins une valve, divers capteurs tels que des capteurs de niveau, de pression, de température et/ou d'écoulement, une unité de contrôle électronique, au moins un filtre, un dispositif de chauffage de l’additif liquide, etc.

L'additif liquide peut être une solution aqueuse d'urée à 32,5% telle que la solution conne sous la marque AdBlue®. Lorsque le moteur 110 produit des gaz d'échappement, ces gaz sont dirigés vers le dispositif de traitement des gaz d'échappement 120. Le dispositif de traitement des gaz d'échappement 120 est alimenté en additif liquide 150 grâce au dispositif de distribution d'additif liquide, ou module de dosage 160, et à l’injecteur 170. Le module de dosage 160 dose la quantité d'additif liquide à injecter. Puis, grâce au conduit 180 auquel le module 160 est connecté, l'additif liquide est acheminé vers l'injecteur 170. L'injecteur 170 introduit la solution dépolluante dans le dispositif 120, afin de permettre la réduction catalytique sélective des NOx selon la méthode SCR dans une zone 130 de traitement des gaz dudit dispositif 120. La dépollution des gaz d'échappement est ainsi opérée.

De manière avantageuse, le boîtier du module de dosage 160 est partiellement disposé dans l'espace intérieur du réservoir140. La partie du boîtier disposée dans le réservoir 140 offre une surface en contact avec l'additif liquide 150 présent dans le réservoir. Le boîtier peut être réalisé en aluminium, par exemple, et peut être recouvert d’un matériau polymère non technique comme un polymère d'éthylène haute densité (PEHD), qui offre l’avantage de ne pas réagir avec l’Adblue®, qui est une solution corrosive. Ainsi, un dispositif de chauffage peut être relié à des parties du boitier en aluminium qui sont en contact avec l’additif liquide dans le réservoir, afin de transmettre de la chaleur à l’additif liquide par conduction. Ceci permet notamment de dégeler plus facilement l’additif liquide, le cas échéant.

En variante, le boîtier peut être réalisé en PEHD. Ce polyéthylène est le polymère de base de la construction mécanique et un des moins chers. C'est un plastique inerte, c’est-à-dire un matériau qui ne réagit pas chimiquement et/ou ne s'altère pas lorsqu'il est au contact d'une solution d'agent chimique telle qu'une solution d'urée. En outre, il est facile à manier et résistant au froid.

En variante, encore, le boîtier peut aussi être réalisé en un matériau polymère technique, comme par exemple un polymère d'oxyméthylène (POM), de polyamide, de polyimide ou un mélange de ceux-ci. Un tel matériau technique présente de meilleures propriétés mécaniques autorisant la création d’interfaces de forme complexe sur le corps du boîtier avec une tolérance, c’est-à-dire une incertitude dimensionnelle, relativement serrée, par exemple de l'ordre de ±0,05millimètres(mm).

Dans tous les cas, le réservoir d'additif liquide et le boîtier du module de dosage forment avantageusement un ensemble compact permettant ainsi un gain de place dans le véhicule à moteur. Dans la configuration telle que représentée à la figure1, par exemple, le boîtier ne fait pas saillie vers l’extérieur du réservoir 140.

Lafigure 2montre, en coupe, une portion du boîtier 10 d’un module de dosage d’additif liquide comme le module 160 de la figure 1. Cette portion du boîtier 10 fait partie du collecteur de fluide («fluid manifold» en langue anglo-saxonne). Elle comprend plus particulièrement un logement creux 11 prévu dans le boîtier pour recevoir une cartouche filtrante, qui peut être amovible. Une telle cartouche filtrante, non représentée à la figure 2, a pour fonction de, et est adaptée pour filtrer les impuretés dans un fluide. Dans l’application envisagée, le fluide est de l’additif liquide Adblue®, pompé dans le réservoir 140, et qui doit être filtré avant son injection par l’injecteur 170 dans le dispositif de traitement des gaz d'échappement 120 de la figure 1.

Pour les besoins de la présente description, on considèrera que la cartouche filtrante concernée est une cartouche standard, c’est-à-dire une cartouche de dimensions standards.

En référence à la figure 2, le logement 11 s’étend suivant un axe longitudinal X déterminé, entre une première extrémité axiale et une seconde extrémité axiale opposées. Il présente une ouverture 14 au niveau de la première extrémité axiale, pour l’insertion de la cartouche filtrante standard (non représentée à la figure 2). L’insertion de la cartouche filtrante dans le logement 11 via l’ouverture 14 se fait parallèlement à la direction de l’axe longitudinal X du logement. Le logement 11 présente en outre un fond 15 au niveau de la seconde extrémité axiale. Dans ce qui suit et sauf mention contraire expresse, les termes «avant, «arrière», «en avant de», «en arrière de», et «profondeur», sont utilisés en référence au sens d’insertion dans le logement suivant la direction de l’axe longitudinal X, depuis l’ouverture 14 vers le fond 15 du logement 11.

Le logement 11 présente une profondeur axiale déterminée. Par profondeur axiale, on entend une profondeur suivant la direction de l’axe longitudinal X. Cette profondeur axiale peut être mesurée, par exemple, entre l’ouverture 14 et le fond 15 du logement 11.

En outre, le logement 11 possède au moins une paroi circonférentielle 16. Par paroi circonférentielle, on entend une paroi s’étendant sensiblement parallèlement à la direction de l’axe longitudinal X, autour dudit axe, et formant l’enveloppe du logement 11. Cette enveloppe présente une forme déterminée, par exemple la forme d’un cylindre. Dit autrement, la section de l’enveloppe du logement 11 est, selon cet exemple, un cercle. Dans d’autres exemples, elle peut être un polygone, lorsque le logement présente plusieurs parois planes, adjacentes deux-à-deux, et s’étendant parallèlement à la direction de l’axe longitudinal X. Des enveloppes de formes plus complexes son évidemment envisageables, selon les besoins de l’application. Cependant, une enveloppe cylindrique est le cas le plus général car les cartouches filtrantes destinées à prendre place dans le logement sont généralement de forme cylindrique.

Le logement 11 présente une zone de liaison au niveau de l’ouverture 14, dans laquelle zone des moyens de liaison 19 sont prévus pour la liaison étanche avec un bouchon 21 de fermeture du logement. Dans l’exemple représenté d’un logement de forme cylindrique, les moyens de liaison 19 du logement 11 comprennent un taraudage, adapté pour coopérer avec des moyens de liaison complémentaires du bouchon 21 comprenant un filetage 22. L’étanchéité de la fermeture du logement 11 par le bouchon 21 via ces moyens de liaison peut être assurée par un joint torique 18, non représenté à la figure 2 mais visible à la figure 3, qui est mis en place au niveau de la zone de liaison du logement 11 comprenant le taraudage 19, ou de l’extrémité du bouchon 21 comprenant le filetage 22, par exemple après l’insertion de la cartouche filtrante et avant le montage du bouchon. En variante, notamment si le logement a une enveloppe non cylindrique, les moyens de liaisons complémentaires du logement 11 et du bouchon 21 peuvent comprendre des moyens de liaison à baïonnette, par exemple, ou tous autres moyens équivalents à la portée de l’homme du métier.

Le collecteur de fluide représenté à la figure 2 comprend une conduite d’admission 12 débuchant dans le logement 11 pour l’entrée du fluide non filtré dans le logement, et une conduite de refoulement 13 pour la sortie du fluide filtré depuis le logement 11. L’admission du fluide par la conduite 12, son passage à travers la cartouche filtrante dans le logement 11, et son refoulement par la conduite 13, sont réalisées par différence de pression entre le circuit d’admission comprenant la conduite 12 et le circuit de refoulement comprenant la conduite 13. Cette différence de pression est obtenue grâce à une pompe d’aspiration du fluide disposée en amont de la conduite 12 ou en aval de la conduite 13, c’est-à-dire du côté du réservoir d’additif liquide 140 ou du côté du dispositif 120 de traitement des gaz d'échappement de la figure 1, respectivement, par rapport au filtre.

A lafigure 3, des flèches illustrent la circulation du fluide depuis l’entrée visible de la conduite d’admission 12 jusqu’à la sortie visible de la conduite de refoulement 13, à travers une cartouche filtrante standard 20 lorsqu’elle est en place dans le logement 11 et que ledit logement est fermé par le bouchon 21. Ainsi qu’on peut le voir à la figure, un joint torique 16 est mis en place légèrement en avant du fond 15 du logement 11 du boîtier, et contre lequel appuie l’extrémité avant de la cartouche filtrante 20. Ainsi, il se forme une chambre de refoulement 17 entre ladite extrémité avant de la cartouche filtrante standard 20 et le fond 15 du logement 10, dans laquelle du fluide filtré sort par l’avant de la cartouche filtrante 20. La conduite de refoulement 13 évacue le fluide filtré depuis ladite chambre 17. En outre, le joint torique 18 déjà mentionné plus haut en référence à la figure 2 est mis en place au niveau de la zone de liaison du logement 11 avec le taraudage 19, contre lequel appuie l’extrémité avant du bouchon 21 lorsque le filetage 22 engage avec le taraudage 19. Ainsi, il se crée une chambre d’admission 17a entre le corps cylindrique de la cartouche filtrante et l’enveloppe du logement 11. La conduite d’admission 12 débouche dans ladite chambre 17a. Le fluide pénètre dans la cartouche filtrante 20 par son enveloppe circonférentielle, et en ressort filtré, par l’extrémité avant précitée de ladite cartouche 20.

Enfin, le boîtier 10 comprend des moyens de chauffage 31 et 32 disposés autour du logement 11, dans le corps du boîtier, qui sont adaptés pour chauffer sélectivement le fluide dans ledit logement, par exemple lorsque la température du fluide ou une température environnante est mesurée en dessous d’un certain seuil. Ces moyens de chauffage peuvent être des résistances chauffantes, par exemple. Ils permettent notamment de dégeler l’additif liquide AdBlue® lorsqu’il est gelé.

La compacité recherchée pour l’ensemble formé du réservoir d’additif liquide 140 et du module de dosage 160, qui a déjà été mentionnée plus haut en référence au schéma de la figure 1, amène à concevoir un module de dosage avec des dimensions minimales, c’est-à-dire juste suffisantes pour satisfaire les besoins des applications standards. Cela concerne en particulier le logement 11 prévu dans le boîtier 10 du module de dosage pour recevoir la cartouche filtrante standard 20.

Cependant, certaines applications requièrent l’utilisation d’un filtre ayant par exemple une meilleure capacité de rétention des impuretés («Dust-holding capacity» en langue anglo-saxonne) et/ou une moindre perte de pression («P ressure drop» en langue anglo-saxonne). L’obtention de telles caractéristiques améliorées peut rendre nécessaire l’utilisation d’une cartouche filtrante plus grande qu’une cartouche de dimensions standards pour laquelle un module de dosage peut avoir été conçu. Dans un tel cas, un homme du métier ne bénéficiant pas de l’enseignement de l’invention sera amené à modifier la conception du boîtier afin de prévoir un logement plus grand, apte à recevoir une cartouche filtrante de plus grandes dimensions.

Afin de permettre l’utilisation d’une autre cartouche filtrante, de dimensions plus importantes que celles de la cartouche filtrante standard pour laquelle le logement 11 dans le boîtier 10 de la figure 2 a été prévu, des modes de réalisation de l’invention proposent l’utilisation d’une pièce de prolongation du logement 11. Il s’agit plus particulièrement d’une prolongation axiale du logement 11, c’est-à-dire une prolongation suivant la direction de l’axe longitudinal X. Cette prolongation permet d’agrandir la profondeur axiale (au sens précité) de l’espace destiné à recevoir l’autre cartouche filtrante, au-delà de la distance entre l’ouverture 14 et le fond 15 du logement 11. En ce sens, la pièce de prolongation est un adaptateur car elle permet d’adapter une cartouche filtrante de plus grandes dimensions axiales pour une utilisation dans le logement 11 de moindres dimensions axiales.

Les schémas simplifiés de lafigure 4et de lafigure 5montrent, en coupe, respectivement la pièce de prolongation 40 seule et ladite pièce de prolongation 40 dans le logement 11 du boîtier 10 de la figure 2. Dans la configuration de la figure 5, en outre, la cartouche filtrante de plus grandes dimensions 25 est mise en place dans l’adaptateur 40. Lafigure 6montre une vue en trois dimensions, en perspectives, d’un mode de réalisation de la pièce de prolongation 40, et lafigure 7montre une vue en coupe de la pièce 40 de la figure 6 et du logement 11 dans le boîtier 10. Sur ces figures, les mêmes éléments que ceux déjà décrits en référence aux figures 2 et 3 portent les mêmes références et leur description ne sera pas reprise.

La pièce de prolongation 40 est une pièce creuse, adaptée pour recevoir la cartouche filtrante de plus grandes dimensions 25. La pièce de prolongation 40 a un axe longitudinal, qui coïncide avec l’axe longitudinal X du logement 11 dans le boîtier 10 lorsque la pièce 4 est montée dans ledit logement. Par mesure de simplicité, on se référera à l’axe longitudinal X pour désigner indistinctement l’axe longitudinal du logement 11 du boîtier 10 d’une part, et l’axe longitudinal de la pièce 40, d’autre part.

La pièce 40 comprend une première extrémité axiale par laquelle la pièce peut être insérée dans le logement 11 du boîtier 10, appelée «extrémité avant» dans ce qui suit. Elle comprend aussi une seconde extrémité axiale, opposée à l’extrémité avant, et appelée «extrémité arrière» dans ce qui suit. La pièce 40 est munie d’une ouverture 44 au niveau de son extrémité arrière, par laquelle la cartouche filtrante 25 peut être insérée dans la pièce 40 même lorsque celle-ci est engagée dans le logement 11 par son extrémité avant.

Comme montré en particulier sur les figures 4 et 6, la pièce 40 comprend deux tronçons axiaux 41 et 42, qui s’étendent dans le prolongement axial l’un de l’autre.

Du côté de l’extrémité avant, la pièce comprend ainsi un premier tronçon axial 41, ou tronçon avant, de longueur axiale sensiblement égale, par valeurs inférieures, à la profondeur axiale du logement 11 du boîtier 10. Le tronçon avant 41 possède un fond ajouré, en raison d’une ouverture 47 au niveau de l’extrémité avant de la pièce 40. Le tronçon avant 41 possède au moins une paroi circonférentielle formant une enveloppe sensiblement conforme à l’enveloppe du logement 11 du boîtier de manière à pouvoir prendre place dans ledit logement 11. Cette enveloppe est ajourée, en raison de la présence d’ouvertures latérales 45 et 46. De préférence, les ouvertures 45 et 46 s’étendent parallèlement à la direction de l’axe longitudinal X et ont une longueur sensiblement égale à la longueur axiale du tronçon avant 41, afin d’offrir un passage le plus important possible au fluide sans trop nuire à la rigidité de la pièce 40.

Du côté de l’extrémité arrière, la pièce 40 comprend en outre un second tronçon axial 42, ou tronçon arrière. Celui-ci s’étend suivant la direction axiale dans le prolongement du premier tronçon avant 41, du côté opposé à l’extrémité avant de la pièce 40, et jusqu’à l’extrémité arrière de la pièce 40. Le tronçon arrière 42 possède au moins une paroi circonférentielle formant une enveloppe non ajourée, laquelle prolonge axialement l’enveloppe ajourée du tronçon avant 41. Lorsque le tronçon avant 41 est complètement inséré dans le logement 11 du boîtier 10, comme montré à la figure 5 et à la figure 7, le tronçon arrière 42 dépasse axialement à l’extérieur dudit boîtier 10, dans la direction opposée au fond 15 du logement 11 du boîtier 10.

Les tronçons 41 et 42 sont délimités entre eux, axialement, par une première zone de liaison comprenant des moyens pour la liaison de la pièce 40 au boîtier 10. Ces moyens de liaison comprennent par exemple un filetage 48 de la pièce 40 apte à coopérer avec le taraudage 19 du boîtier 10 au niveau de l’ouverture 14 du logement 11 du boîtier 10. Dit autrement, les moyens de liaison de la pièce 40 au boîtier 10 sont disposés à une position axiale correspondant sensiblement à la jonction entre le premier tronçon axial 41 et le second tronçon axial 42 de la pièce 40. Les moyens de liaison 48,19 précités sont aptes à réaliser la fixation étanche de la pièce 40 au boîtier 10. Pour obtenir cette étanchéité, les moyens de liaison peuvent comprendre et coopérer avec un joint 38. Dans l’exemple représenté, le joint 38 est un joint annulaire, par exemple un joint torique.

En d’autres termes, et en supposant que le logement 10 du boîtier est de forme cylindrique, les moyens de liaison de la pièce 40 au boîtier 10, prévus au niveau de l’ouverture 14 du logement 11 du boîtier 10, comprennent le taraudage 19 dans le boîtier 10 qui est prévu pour la fixation par vissage du bouchon 21 de fermeture étanche du logement 11 lorsqu’une cartouche filtrante standard 20 est utilisée (figure 3), d’une part, ainsi que les premiers moyens de liaison de la pièce 40 comprenant le filetage 48 qui est complémentaire dudit taraudage 19, d’autre part.

La pièce 40 comprend une seconde zone de liaison, au niveau de l’extrémité arrière de la pièce, avec des seconds moyens de liaison pour la fixation étanche d’un bouchon apte à assurer la fermeture étanche de la pièce. Le bouchon peut avantageusement être le bouchon 21 utilisé pour fermer le logement 11 du boîtier 10 lorsqu’il renferme la cartouche filtrante standard 20, ou un bouchon identique comprenant lui aussi un filetage 22. Moyennant quoi les moyens de liaison du bouchon 21 comprennent le filetage 22 du bouchon 21, d’une part, et des seconds moyens de liaison de la pièce 40 comprenant un taraudage 49 complémentaire du filetage 22 au niveau de l’extrémité arrière de la pièce 40, d’autre part. Le taraudage 49 est de préférence identique au taraudage 19 du boîtier 10 au niveau de l’ouverture 14 du logement 11 du boîtier 10, pour permettre le réemploi du bouchon 21. L’étanchéité de cette liaison entre la pièce 40 et le bouchon 21 peut être assurée par un joint annulaire, par exemple un joint torique, comme par exemple le joint 18 déjà décrit plus haut en référence au schéma de la figure 3, ou un joint identique ou similaire.

En d’autres termes, et toujours en supposant que le logement 10 du boîtier est de forme cylindrique, les seconds moyens de liaison de la pièce 40 comportent, au niveau de l’extrémité arrière de la pièce, un taraudage 49 identique au taraudage 19 du boîtier 10 au niveau de l’ouverture 14 du logement 11 du boîtier 10. Cela permet le réemploi du même bouchon 21 que celui prévu pour les utilisations dans lesquelles une cartouche de filtration standard est utilisée, le cas échéant avec le même joint 18.

Dans un mode de réalisation, la paroi circonférentielle du premier tronçon 41 comprend une première gorge annulaire externe (c’est-à-dire ouverte du côté de la paroi qui est opposé à l’axe longitudinal X), s’étendant circonférentiellement autour du premier tronçon dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal qui est adjacent à l’extrémité avant dudit premier tronçon, ainsi qu’un premier joint annulaire 36 s’étendant dans ladite première gorge annulaire. Ce joint 36, par exemple un joint torique comme représenté, est apte à assurer l’étanchéité entre la paroi circonférentielle du premier tronçon 41 de la pièce 40 et la paroi circonférentielle 16 du logement 11, sensiblement au niveau du fond 15 du logement, lorsque la pièce 40 est montée dans le logement avec le tronçon 41 entièrement logé dans le logement 11.

Dans un autre mode de réalisation, la paroi circonférentielle du premier tronçon 41 peut aussi comprendre une seconde gorge annulaire externe (c’est-à-dire ouverte du côté de la paroi qui est opposé à l’axe longitudinal X), s’étendant circonférentiellement autour du premier tronçon 41 dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal qui est adjacent à la première zone de liaison (i.e., la zone de liaison avec le filetage 48) de la pièce 40, du côté de l’extrémité arrière du premier tronçon 41 de ladite pièce 40 par rapport à ladite zone de liaison, ainsi que le joint annulaire 38 (déjà présenté plus haut) s’étendant dans ladite gorge annulaire. Ainsi disposé, le joint 38, par exemple un joint torique comme représenté, est apte à assurer l’étanchéité entre la paroi circonférentielle du premier tronçon de la pièce et la paroi circonférentielle du logement 11, sensiblement au niveau de l’ouverture 14 du logement, lorsque la pièce 40 est montée dans le logement avec le tronçon 41 entièrement logé dans le logement 11.

En référence au schéma simplifié de la figure 5, la circulation du fluide dans le collecteur est la suivante lorsque la cartouche de plus grandes dimensions 25 est utilisée en combinaison avec la pièce de prolongation ou adaptateur 40. Comme montré par les flèches sur la figure 5, le fluide est admis dans le logement 11 et entre dans la pièce 40 via les ouvertures latérales 45 46 ménagées dans le tronçon avant 41. Il est empêché de passer directement dans la chambre de refoulement 17, en raison du joint torique 36. Sous l’effet de la pression, il traverse ensuite l’enveloppe circonférentielle de la cartouche filtrante 25, et ce non seulement au niveau du tronçon avant 41 mais aussi au niveau du tronçon arrière 42 de la pièce 40. De ce fait, la surface d’échange entre le fluide et l’enveloppe de la cartouche filtrante 25 est augmentée par rapport à l’utilisation de la cartouche filtrante standard 20 de la figure 3. Il en résulte que, en particulier, le chute de pression due au filtre peut être réduite, et/ou qu’elle peut être compensée ou limitée même lorsque la cartouche filtrante 25 comprend des pores plus petits que les pores de la cartouche standard 20 afin de procurer une meilleure capacité de rétention des impuretés. Le fluide sort ensuite de la cartouche filtrante 25 au niveau de l’extrémité avant de la pièce 40, vers le fond 15 du logement 11 du boîtier 10.

Dans des modes de réalisation, la pièce 40 peut comprendre des éléments chauffants actifs 33 et 34, disposé par exemple dans les parois du second tronçon 42. Ces moyens 33 et 34, visibles à la figure 5, sont adaptés pour, lorsque la pièce 40 est montée dans le logement 11 du boîtier 10, chauffer le fluide dans la pièce 40 et/ou dans le logement 11. Ceci est particulièrement utile car, le second tronçon 42 de la pièce 40 faisant saillie vers l’extérieur du boîtier 10, le risque de gel de l’additif liquide Adblue® en hiver est augmenté par rapport à l’utilisation de la cartouche filtrante standard 20 (figure 3). Ces éléments 33 et 34 peuvent être commandés par les même moyens que ceux qui commandent les éléments chauffants 31 et 32 du boîtier 10. A cet effet, des fils de connexion (non représentés) peuvent relier la pièce 40 à un connecteur (non représenté) du boîtier 10.

Dans un autre mode de réalisation, le tronçon arrière 42 de la pièce 40 peut comprendre des portions 50 déformables vers l’extérieur de la pièce 40 (c’est-à-dire en s’éloignant de l’axe longitudinal X). De telles portions 50 sont adaptées pour, lorsque la pièce 40 est montée dans le logement 11 du boîtier 10, compenser une éventuelle augmentation du volume de fluide dans la pièce 4 et/ou dans le logement 11 due au gel dudit fluide. A cet effet, les portions 50 peuvent présenter une moindre épaisseur, et/ou ne pas présenter de renforts nervurés contrairement aux autres portions du tronçon arrière 42 de la pièce 40, visibles par exemple à la figure 6 et à la figure 7, entre la portion déformable 50 et l’ouverture 44 à l’extrémité arrière de la pièce 40.

Ainsi qu’on l’a compris, la pièce de prolongation 40 permet d’utiliser une cartouche filtrante 25 de plus grandes dimensions axiales que la cartouche filtrante standard 20, tout en conservant le boîtier 10 avec le logement 11 dont la profondeur axiale a été prévue pour recevoir cartouche filtrante standard 20. La cartouche filtrante de plus grandes dimensions 25 peut être insérée dans la pièce de prolongation 40 lorsque ladite pièce est montée dans le logement 11 du boîtier 10. Elle y est enfermée de manière étanche («leakproof» en langue anglo-saxonne) lorsque le bouchon de fermeture 21 est mis en place pour fermer l’ouverture 44 à l’extrémité arrière de la pièce 40.

La pièce 40 peut être réalisée en alu, pour la solidité, et être alors recouverte de polymère d'éthylène haute densité (PEHD). En variante, elle peut être réalisée en PEHD. Elle peut aussi être réalisée en polymère d'oxyméthylène (POM), en polyamide, en polyimide ou en un mélange de ceux-ci

La présente invention a été décrite et illustrée dans la présente description détaillée et dans les figures des dessins annexés, dans des formes de réalisation possibles. La présente invention ne se limite pas, toutefois, aux formes de réalisation présentées. D’autres variantes et modes de réalisation peuvent être déduits et mis en œuvre par la personne du métier à la lecture de la présente description et des dessins annexés.

Dans le présent exposé, le terme "comprendre" ou "comporter" n’exclut pas d’autres éléments ou d’autres étapes. Les différentes caractéristiques présentées peuvent être avantageusement combinées. Leur présence dans des parties différentes de la présente demande de brevet, n’excluent pas cette possibilité. Les signes de référence aux dessins ne sauraient être compris comme limitant la portée de l’invention.

Claims (9)

1. Pièce (40) de prolongation d’un logement creux (11) prévu dans un boîtier (10) pour recevoir une première cartouche filtrante (20), ledit logement s’étendant suivant un axe longitudinal (X) déterminé entre une première extrémité axiale et une seconde extrémité axiale opposées, et ayant une ouverture (14) au niveau de la première extrémité axiale pour l’insertion de ladite première cartouche filtrante dans le logement parallèlement à la direction de l’axe longitudinal du logement, ainsi qu’un fond (15) au niveau de la seconde extrémité axiale, ledit logement présentant une profondeur axiale déterminée, entre ladite ouverture et ledit fond, et ayant au moins une paroi circonférentielle (16) s’étendant sensiblement parallèlement à ladite direction et formant une enveloppe de forme déterminée, ladite pièce de prolongation ayant un axe longitudinal et comprenant:

   1. une première extrémité axiale par laquelle la pièce peut être insérée dans le logement du boîtier, et une seconde extrémité axiale munie d’une ouverture (44) par laquelle une seconde cartouche filtrante (25), de longueur axiale supérieure à la profondeur axiale du logement, peut être insérée et enfermée de manière étanche dans la pièce lorsque ladite pièce est montée dans le logement du boîtier;
   2. un premier tronçon axial (41) de longueur axiale sensiblement égale, par valeurs inférieures, à la profondeur axiale du logement du boîtier, ayant un fond ajouré (47) au niveau de la première extrémité axiale de la pièce, et ayant au moins une paroi circonférentielle formant une enveloppe ajourée (45,46) sensiblement conforme à l’enveloppe du logement du boîtier de manière à pouvoir prendre place dans ledit logement;
   3. un second tronçon axial (42), s’étendant suivant la direction axiale dans le prolongement du premier tronçon axial du côté opposé à la première extrémité axiale de la pièce et jusqu’à la seconde extrémité axiale de la pièce, et ayant au moins une paroi circonférentielle formant une enveloppe non ajourée qui prolonge axialement l’enveloppe ajourée du premier tronçon;
   4. une première zone de liaison, à une position axiale entre le premier tronçon axial et le second tronçon axial de la pièce, et présentant des premiers moyens de liaison (48) coopérant avec des moyens de liaison complémentaires (19) du boîtier au niveau de l’ouverture du logement du boîtier, pour la fixation étanche de la pièce au boîtier; et,
   5. une seconde zone de liaison, au niveau de la seconde extrémité axiale de la pièce, et présentant des seconds moyens de liaison (22) pour la fixation étanche d’un bouchon (21) apte à assurer la fermeture étanche de la pièce.
2. Pièce selon la revendication 1, dans laquelle la paroi circonférentielle du premier tronçon comprend une première gorge annulaire externe, s’étendant circonférentiellement autour du premier tronçon dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal qui est adjacent à la première extrémité axiale dudit premier tronçon, ainsi qu’un premier joint annulaire (36) s’étendant dans ladite première gorge annulaire et apte à assurer l’étanchéité entre la paroi circonférentielle du premier tronçon de la pièce et la paroi circonférentielle du logement lorsque la pièce est montée dans le logement.
3. Pièce selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle la paroi circonférentielle du premier tronçon comprend une seconde gorge annulaire externe, s’étendant circonférentiellement autour du premier tronçon dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal qui est adjacent à la première zone de liaison de la pièce, du côté de la première extrémité axiale du premier tronçon de la pièce par rapport à ladite zone de liaison, ainsi qu’un second joint annulaire (38) s’étendant dans ladite gorge annulaire et apte à assurer l’étanchéité entre la paroi circonférentielle du premier tronçon de la pièce et la paroi circonférentielle du logement lorsque la pièce est insérée dans le logement par sa première extrémité distale.
4. Pièce selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle, le logement du boîtier étant de forme cylindrique et les moyens de liaison du boîtier au niveau de l’ouverture du logement du boîtier comprenant un taraudage (19) prévu pour la fixation par vissage d’un bouchon de fermeture étanche du logement, les premiers moyens de liaison de la pièce comprennent un filetage (48) complémentaire dudit taraudage.
5. Pièce selon la revendication 4, dans laquelle les seconds moyens de liaison de la pièce comportent un taraudage (49) identique au taraudage (19) du boîtier au niveau de l’ouverture du logement du boîtier.
6. Pièce selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant des éléments chauffants actifs (33,34) adaptés pour, lorsque la pièce est montée dans le logement du boîtier, chauffer le fluide dans la pièce et/ou dans le logement du boîtier.
7. Pièce selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le second tronçon comprend au moins une portion (50) déformable vers l’extérieur de la pièce qui sont adaptées pour, lorsque la pièce est montée dans le logement du boîtier, compenser une augmentation du volume de fluide dans la pièce et/ou dans le logement du boîtier due au gel dudit fluide.
8. Set comprenant:

   1. un module (160) de dosage d'additif liquide (150) pour dispositif (120) de traitement des gaz d’échappement d’un véhicule automobile (100) ayant un boîtier (10) avec un logement (11) adapté pour recevoir une cartouche filtrante (20) amovible et ayant une entrée (14) pour l’insertion de la cartouche filtrante ainsi qu’un fond (15) opposé à ladite entrée suivant la direction d’un axe d’insertion de la cartouche filtrante dans le logement, et présentant une longueur déterminée, suivant ladite direction, entre ladite entrée et ledit fond, et ayant des parois circonférentielles (16) s’étendant sensiblement parallèlement à ladite direction et formant une enveloppe de forme déterminée; et,
   2. une pièce de prolongation selon l’un quelconque des revendications précédentes, adaptée pour prolonger axialement le logement du boîtier e manière à permettre l’utilisation d’une autre cartouche filtrante (25) de plus grandes dimensions axiales que la première cartouche filtrante.
9. Dispositif de traitement des gaz d’échappement d’un véhicule automobile comprenant un set selon la revendication 8.