Brevet FR2622157A1 — publié le 19890428

La présente invention a pour objet un dispositif de récupération de vapeurs provenant d'un réservoir de carburant d un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne. Un dispositif efficace doit permettre d'effectuer la récupération de vapeurs de carburant pendant deux phases distinctes d'utilisation du véhicule. Une première phase correspond au remplissage du réservoir de carburant au cours de laquelle le débit de vapeurs de carburant à récupérer est d'environ 40 litres/minute. La seconde phase consiste à récupérer les vapeurs provenant de l'évaporation naturelle du carburant à l'intérieur du réservoir au cours de. l'utilisation du véhicule, dont le débit est d'environ 10- litres/heures soit 240 fois moins élevé qu'au cours de la première phase. On connait des dispositifs du type comprenant un filtre comportant une enceinte. renfermant un matériau adsorbant tel que du charbon actif, dont une extrémité est reliée à la partie supérieure du réservoir par un conduit de charge et au circuit d'admission du moteur par une canalisation de purge. et dont l'autre extrémité communique avec une source d'air de régénération du matériau adsorbant. La faculté d'adsorption du charbon actif dépend notamment du débit du flux de vapeurs à fixer, l'adsorption étant optimale pour des faibles débits. En conséquence les dispositifs connus mis au point pour satisfaire à des normes qui ne prenaient en compte que la phase d'évaporation naturelle, ne permettent pas de réaliser une récupération efficace des vapeurs provenant de la phase de remplissage, qui s'ajoutent en masse à celle due à l'évaporation naturelle. et qui doivent désormais entre prises en compte dans la conception des dispositifs de récupération conformes aux nouvelles normes. Une solution consistant à augmenter le volume du matériau adsorbant, par exemple du charbon actif, dans le rapport de l'augmentation des quantités de vapeurs à fixer. n'est pas suffisante. si le.volume de 1 agent filtrant n'est pas utilisé avec un rende ment, ou une capacité de travail, identiques-. Une conservation de la capacité spécifique de travail du charbon actif nécessite de réaliser une optimisation de 1 adsorption des vapeurs de carburant au cours de la phase la plus contraignante c est-à-dire la première phase correspondant au remplissage du réservoir. La régénération du charbon actif, réalisée par le passage à contre-courant d'un flux d'air aussi .important que possible en utilisant une source de dépression. par exemple créée par un branchement sur le circuit d'admission du moteur du véhicule, a pour inconvénient de mettre en dépression la partie commune aux orifices de charge et de purge. dépression qui se trouve appliquée au réservoir provoquant des phénomènes de désamorçage de la pompe à essence, des déformations éventuelles du réservoir, ainsi qu'une augmentation du phénomène d'évaporation du carburant. Afin de remédier aux inconvénients qui viennent d'titre mentionnés, et de résoudre de manière optimale le problème de la récupération de vapeurs de carburant au cours des deux phases d'utilisation, -'invention propose un dispositif de récupération caractérisé en ce qu'il est prévu un clapet anti-retour, agencé dans le conduit de charge, s'ouvrant lorsque la pression à l'intérieur du réservoir est supérieure à un seuil déterminé. et un tuyau de mise à l'air libre, de section réduite par rapport à celle du conduit de charge, dont une première extrémité est reliée à la partie supérieure du réservoir et dont l'extrémité libre débouche à l'intérieur du matériau adsorbant. Une valve de coupure dont la fermeture est commandée lorsque le moteur est arrêté, peut etre interposée dans le conduit de charge. Conformément à l'invention et grâce au dédoublement du circuit reliant le réservoir à l'encein- te du matériau filtrant, on constate que lorsque le moteur est arrêté, c'est-à-dire au cours des phases de remplissage du réservoir et d'évaporation à l'arret du véhicule, la communication entre le réservoir et l'en- ceinte se fait par un conduit de charge de grande section et en un point optimal pour 1 adsorption du carburant. Au contraire. lorsque le moteur tourne, la communication entre le réservoir et lienceinte, calibrée à la valeur nécessaire pour assurer une mise à l'air libre correcte du réservoir est effectuée au moyen d un tuyau qui arrive en un point situé à lîn- térieur de l'enceinte suffisamment éloigné de la source de dépression de purge. ce qui permet d'éviter les inconvénients mentionnés plus haut. On constate également que la récupération des faibles quantités de vapeurs d'essence, qui proviennent du réservoir lorsque le moteur fonctionne au ralenti ou lorsque la consommation de carburant est très faible. s'effectue de manière satisfaisante.Cette deuxième communication, assurée par un tuyau de section réduite par rapport à celle du conduit de charge, est interrompue lorsque le moteur est arrêté. Selon d'autres caractéristiques de l'inven- tion - le dispositif comporte un boitier qui dé limite une première chambre à laquelle sont reliées la partie supérieure de 1 enceinte et la canalisation de purge et qui comporte une ouverture reliée au conduit de charge, sur laquelle est agencé le clapet anti-retour - le boitier délimite une seconde chambre reliée à la première chambre par cette ouverture et à laquelle est relié le conduit de charge - la première extrémité du tuyau de mise à 1 air libre peut être reliée au conduit de charge en amont du clapet anti-retour directement à la partie supérieure du réservoir de carburant. ou à la seconde chambre - le dispositif de récupération peut comporter une cloison de séparation entre le carburant et la vapeur, agencée dans la seconde chambre - le dispositif peut également comporter un clapet de sécurité, monté en amont du clapet anti-retour, et qui est susceptible d'obturer le conduit de charge et/ou le tuyau de mise à l'air libre en cas de retournement du véhicule - dans le cas où le dispositif comporte une cloison de séparation, il est possible de réaliser le tuyau de mise à l'air libre en un premier tronçon qui relie la partie supérieure du réservoir de carburant à la seconde chambre et qui y débouche d'un premier côté de la cloison de séparation, et en un second tronçon qui relie le matériau adsorbant à la seconde chambre et qui y débouche de l'autre côté de la cloison de séparation ; et - le conduit de charge débouche dans le réservoir de carburant. avec interposition d'une vanne obturant automatiquement le conduit de charge pour un niveau de remplissage maximal du réservoir de carburant, à un niveau inférieur à la paroi supérieure du réservoir de façon à y définir une cavité supérieure d'expansion à laquelle est reliée la première extrémité du tuyau de mise à 1 air libre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se rapportera aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de récupération selon l'invention - la figure 2 est une vue en coupe à échelle agrandie du détail de la figure 1 entouré en traits mixtes , et - la figure 3 est une vue en coupe d'un second mode de realisation d'un dispositif de récupération selon l'invention. La figure 1 représente un dispositif de récupération des vapeurs d'essence d'un réservoir de carburant 10 d'un véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion interne dont on aperçoit une partie 12 du circuit d'admission qui fait fonction d'une source de dépression pour le dispositif selon l'invention, La filtration par adsorption des vapeurs de carburant provenant du réservoir 10 est effectuée par un matériau adsorbant 14, tel que par exemple du charbon actif, situé à l'intérieur d'une enceinte 16. La partie supérieure 18 de l'enceinte 16 se termine par une extrémité tubulaire 20 qui est reliée à la partie supérieure 22 du réservoir 10 par un conduit de charge 24. Elle est également reliée au circuit d'admission 12 par une canalisation de purge 26. L'extrémité inférieure 28 de l'enceinte 16 communique directement par une grille perforée 30 avec de l'air de régénération du matériau adsorbant 14. Conformément à l'invention il est prévu un clapet anti-retour 32, agencé dans le conduit de charge 24 qui s'ouvre lorsque la pression à l'intérieur du réservoir est supérieure à un seuil déterminé. Il est également prévu un tuyau de mise à l'air libre 34 dont une première extrémité 36 est reliée à la partie supérieure du réservoir 10 et dont l'extrémité libre 38 débouche à l'intérieur du matériau adsorbant, sensiblement au milieu de ce dernier. Une valve de coupure 40, dont la fermeture est commandee par des moyens non représentés lorsque le moteur à combustion interne est arrêté. est interposée dans le tuyau de mise à l'air libre 34 afin d'y interrompre la circulation des vapeurs de carburant. Comme on peut le constater à la figure 2. le dispositif de récupération comporte une boitier 42 qui délimite une première chambre 44 et une seconde chambre 46 qui communiquent entre elles par une ouverture 48 sur laquelle est agencé le clapet anti-retour 32. Le clapet 32 comprend un disque d'étanchéité 50 qui assure l'obturation de l'ouverture 48 et qui est sollicité en appui contre celle-ci par un ressort de fermeture taré 52 qui détermine le seuil de pression au-delà duquel s'ouvre le clapet 32. L'extrémité tubulaire 20 de la partie supérieure 18 de l'enceinte 16 est reliée à la partie inférieure de la première chambre 44 tandis que la canalisation de purge 26 est reliée à la chambre 44 dans laquelle elle débouche transversalement à travers le ressort 52. Le conduit de charge 24 est relié à la seconde chambre 46 de même que, dans ce mode de réalisation, le tuyau de mise à l'air libre 34 qui communique ainsi avec la partie supérieure 22 du réservoir 10 au travers du conduit de charge 24 auquel il est relié, en dérivation, en amont du clapet anti-retour 32. Le dispositif qui vient d'être décrit aux figures 1 et 2 fonctionne de la manière suivante Lorsque le moteur est à l'arret. notamment pour permettre d'effectuer le remplissage du réservoir de carburant 10, la valve de coupure 40 est fermée. La pression exercée par les vapeurs de carburant à l'intérieur du réservoir 10 et donc du conduit de charge 24 provoque, lors du remplissage, l'ouverture du clapet taré 32 en mettant ainsi en communication le réservoir 10 avec l'enceinte 16 selon un trajet présentant une grande section de passage. Dans le cas de vapeurs créées par évaporation naturelle, le clapet 32 ne s'ouvre que lorsque la pression de vapeurs saturantes devient supérieure à la valeur de tarage du ressort 52. ce qui a pour effet bénéfique de limiter la masse de vapeurs de carburant à adsorber par le matériau 14. Lors de la phase de purge. qui provoque une circulation à contre-courant à l'intérieur de l'enceinte 16 grâce à la source de dépression 12, le clapet 32 reste fermé, sa valeur de tarage étant choisie supérieure à la valeur de dépression qui lui est alors appliquée et qui correspondand à la perte de charge à l'intérieur de l'enceinte 16. Lorsque le moteur est en marche, la valve de coupure 40 est ouverte et la mise à l'air libre du réservoir 10 est réalisée par le tuyau de mise à l'air libre 34 de faible section. On décrira maintenant un second mode de réa- lisation de l'invention en se reportant à la figure 3. Les éléments identiques ou équivalents à ceux des figures 1 et 2 y sont désignés par les mêmes chiffres de référence. La chambre 46 comporte une cloison verticale 54 de séparation entre le carburant liquide et la vapeur de carburant. Elle comporte également un dispositif de sécurité constitué par un clapet de sécurité 56. Le clapet 56 comprend une bille sphérique de fermeture 58 qui est susceptible de venir obturer un orifice 60, aligné avec l'ouverture 48, en cas de retournement du véhicule. Le clapet de sécurité 56 permet d'interrompre la circulation de la seconde chambre 46 vers la première chambre 44 et donc d'obturer l'extrémité tubulaire 20 et le tuyau de mise à l'air libre 34, du côté de l'enceinte 16. Dans ce mode de réalisation le tuyau de mise à l'air libre 34 est réalisé en deux tronçons 34a et 34b. Le premier tronçon 34a relie la partie supérieure 22 du réservoir de carburant à la seconde chambre 46 à l'intérieur de laquelle il débouche d'un premier coté de la cloison de séparation 54. Le second tronçon de tuyau 34b relie le matériau adsorbant 14 de l'enceinte 16 à la seconde chambre 46 à l'intérieur de laquelle il débouche de l'autre côté de la cloison de séparation 54 entre les clapets 32 et 56. Comme on peut le constater à la figure 3 la mise à l'air libre de la partie supérieure du réservoir 22 se fait donc, par l'intermédiaire des deux tronçons 34a et 34b, à travers la seconde chambre 46 du boitier 42 une cloison de maintien 62 de la bille 58 comportant des orifices de passage 64. Le conduit de charge 24 est relié au ré servoir 10 dans lequel il débouche avec interposition d'une vanne 66 obturant automatiquement le conduit de charge 24 pour un niveau de remplissage maximal "h" du réservoir de carburant 10. La vanne 66 est agencée à l'intérieur du réservoir 10 de manière que le niveau h soit inférieur au niveau "H" de l'orifice calibré par lequel le premier tronçon 34a du tuyau de mise à l'air libre est relié au réservoir. De cette façon il subsiste toujours une cavité supérieure d'expansion 22 à laquelle est reliée la premiére extrémité 36 du tuyau de mise à l'air libre. REVENDICATTQNS 1. Dispositif de récupération de vapeurs provenant d'un réservoir de carburant (10) d'un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne, du type comprenant un filtre comportant une enceinte (16), renfermant un matériau adsorbant (14), dont une extrémité (18, 20) est reliée à la partie supérieure (22) du réservoir par un conduit de charge (24) et au circuit d'admission (12) du moteur par une canalisa- tion de purge (26), et dont l'autre extrémité (28) communique avec une source d'air de régénération du matériau adsorbant, caractérisé en ce qu'il est prévu un clapet anti-retour (32), agencé dans le conduit de charge, s'ouvrant lorsque la pression à l'intérieur du réservoir est supérieure à un seuil déterminé, et un tuyau de mise à l'air libre (34), de section réduite par rapport à celle du conduit de charge, dont une première extrémité (36) est reliée à la partie supérieure du réservoir et dont l'extrémité libre (38) débouche à l'intérieur du matériau adsorbant. 2. Dispositif de récupération selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une valve de coupure (40), dont la fermeture est commandée lorsque le moteur est arrêté, est interposée dans le conduit de charge (24). 3. Dispositif de récupération selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comporte un boitier (42) qui délimite une première chambre (44) à laquelle sont reliées la partie su périeure de l'enceinte (16) et la canalisation de purge (26) et qui comporte une ouverture (48), reliée au conduit de charge, sur laquelle est agencé le clapet anti-retour (32). 4. Dispositif de récupération selon la re vendication 3 caractérisé en ce que le boitier (42) délimite une seconde chambre (46) reliée à la première chambre (44) par ladite ouverture (48) et à laquelle est relié le conduit de charge (24). 5. Dispositif de récupération selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la première extrémité (36) du tuyau de mise à l'air libre est reliée au conduit de charge (24) en amont du clapet anti-retour (32 > . 6. Dispositif de récupération selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la première extrémité (36) du tuyau de mise à l'air libre est reliée directement à la partie supérieure (22) du réservoir de carburant. 7. Dispositif de récupération selon la revendication 5 prise en combinaison avec la revendication 4, caractérisé en ce que la première extrémité (36) du tuyau de mise à l'air libre est reliée à la seconde chambre (46). 8. Dispositif de récupération selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la seconde chambre (46) comporte une cloison (54) de séparation entre le carburant et la vapeur. 9. Dispositif de récupération selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un clapet de sécurité (56), monté en amont du clapet anti-retour (32). et qui est susceptible d'obturer le conduit de charge et/ou le tuyau de mise à l'air libre en cas de retournement du véhicule. 10. Dispositif de récupération selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le tuyau de mise à l'air libre comporte un premier tronçon (34a) qui relie la partie supérieure (22) du réservoir de carburant à la seconde chambre (46) et qui y débou che d'un premier coté de la cloison de separation (54), et un second tronçon (34b) qui relie le matériau adsorbant (14) à la seconde chambre (46) et qui y débouche de l'autre côté de la cloison de séparation (54). 11. Dispositif de récupération selon 1 une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le conduit de charge (24) débouche dans le réservoir de carburant (10), avec interposition d'une vanne (66) obturant automatiquement le conduit de charge (24) pour un niveau (h) de remplissage maximal du réservoir de carburant. à un niveau inférieur à celui (H) de la paroi supérieure du réservoir de façon à y définir une cavité supérieure d'expansion (22) à laquelle est reliée la première extrémité (36) du tuyau de mise à l'air libre (34a).