Brevet FR2697891A1 — publié le 19940513

L'invention concerne les canalisations de carburant, notamment mais pas exclusivement pour raccorder le réservoir de carburant d'un véhicule au moteur de ce véhicule. Bien que l'un des domaines techniques tout particu lièrement concernés soit celui des véhicules (véhicules automobiles ou plus généralement engins motorisés de type quelconque), l'invention est également applicable au domaine des installations fixes-dans lesquelles il est nécessaire de transporter du carburant par des canalisations, par exemple les groupes électrogènes. Le terme carburant doit d'ailleurs être compris dans un sens général, recouvrant des types variés de carburants utilisés pour l'alimentation des moteurs à combustion interne (essences, gazoles, etc....). Les canalisations de carburant utilisées actuellement pour les véhicules sont du type mono-couche, et sont en général réalisées en une matière plastique dont la perméabilité au carburant concerné est aussi basse que possible. A titre indicatif, la perméabilité autorisée actuellement en France ne doit pas dépasser 2,5 g/m2/jour. Ceci amène les constructeurs à étudier des matériaux multicouches, afin d'affecter à la ou aux couches internes la fonction d'assurer la faible perméabilité désirée, et à la couche externe la fonction d'assurer la protection mécanique (lorsqu'une canalisation est prévue pour être montée sous la caisse d'un véhicule, cette canalisation doit en particulier satisfaire à des test sévères d'endurance mécanique, notamment de résistance aux gravillons ou aux corps coupants). Ces matériaux offrent des performances très intéressantes, mais ils sont beaucoup plus onéreux que les matériaux traditionnels du type mono-couche. Ce problème est encore plus sensible lorsqu'il est nécessaire de prévoir deux flux séparés de carburant, comme c'est le cas par exemple pour les moteurs à injection, ainsi qu'un flux de vapeurs de carburant à récupérer. On trouve alors, pour le carburant liquide, un flux d'alimentation allant vers la rampe d'injection du moteur et un flux de retour s'écoulant en sens inverse vers le réservoir, ainsi qu'un flux de vapeurs de carburant à récupérer. Dans ce cas, on prévoit trois canalisations séparées, plus ou moins rapprochées sur une partie de leur trajet, affectées chacune à un flux de carburant ou de vapeurs de carburant. Or chaque canalisation doit présenter individuellement les caractéristiques requises, tant en matière de perméabilité qu'en matière de résistance mécanique. De ce fait, les constructeurs hésitent à utiliser des matériaux multi-couches, en raison du prix prohibitif d'un ensemble de trois canalisations réalisées chacune en un tel matériau. L'homme de l'art pourrait envisager de juxtaposer deux de ces trois canalisations, par exemple celles qui sont associées au carburant liquide, et de les envelopper d'une gaine de protection commune. Outre la difficulté d'un tel agencement de revêtement, cette solution serait très contraignante pour les véhicules dans la mesure où les canalisations utilisées sont souvent conformées avec des coudes compliqués et dans des directions qui sont imposées par les contraintes géométriques propres à chaque véhicule. La juxtaposition de deux canalisations aboutirait en fait à un ensemble qui ne se prête pas à un cintrage aisé dans toutes les directions et/ou avec de faibles rayons de courbure. De plus, les surfaces d'échange seraient en réalité peu modifiées, de sorte que le degré de perméabilité d'un tel ensemble resterait essentiellement le même.Enfin, le gainage de deux canalisations juxtaposées aurait pour effet d'aboutir à un ensemble relativement onéreux et encombrant. L'invention vise précisément à résoudre ce problème, en concevant une canalisation de carburant ne présentant pas les inconvénients et/ou limitations précités. L'invention a ainsi pour objet de réaliser une canalisation de carburant qui soit à la fois performante et de faible coût de fabrication, tout en se prêtant particulièrement bien au cas particulier des véhicules équipés d'un moteur à injection. Il s'agit plus particulièrement d'une canalisation de carburant, notamment pour raccorder le réservoir de carburant d'un véhicule au moteur dudit véhicule, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une paroi tubulaire extérieure à l'intérieur de laquelle sont agencés trois voiles s'étendant radialement à partir de l'axe de cette paroi extérieure, lesdits voiles et ladite paroi délimitant ainsi trois passages accolés qui permettent de canaliser deux flux différents de carburant et un flux de vapeurs de carburant dont la récupération est prévue, ladite paroi extérieure étant en outre réalisée en un matériau multicouches. Selon un mode d'exécution particulier, les trois voiles se rejoignent au niveau de l'axe de la paroi extérieure, et définissent trois dièdres de même angle. De préférence, le matériau constitutif de la paroi extérieure est un matériau multi-couches comportant une couche interne à faible perméabilité au carburant concerné et une couche externe de protection, avec de préférence entre ces couches une couche intermédiaire formant barrière au regard de ce carburant. Il peut s'avérer intéressant dans certains cas que le matériau multi-couches constitutif de la paroi extérieure comporte en outre une couche d'adhésif entre la couche intermédiaire formant barrière et la couche externe de protection. Avantageusement alors, les couches interne et externe de la paroi extérieure sont réalisées en polyamide. On pourra alors prévoir que les voiles radiaux sont également réalisés en polyamide, en étant solidaires unitairement de la couche interne de la paroi extérieure. Dans certaines applications, il pourra s'avérer intéressant de prévoir que le matériau constitutif de la couche interne de la paroi extérieure comporte en outre des charges additionnelles, telle qu'une charge de graphite visant à rendre cette paroi extérieure conductrice d'électricité. Selon une autre caractéristique particulière, la paroi extérieure est de section circulaire, et présente une épaisseur voisine de lmm, tandis que les voiles radiaux présentent une épaisseur voisine de 0,5 mm. Avantageusement enfin, lorsqu'il s'agit d'une canalisation servant à raccorder le réservoir de carburant d'un véhicule au moteur de celui-ci, un passage est utilisé pour canaliser le carburant d'alimentation, et un autre passage pour le retour du carburant en excès au réservoir, le troisième passage étant utilisé pour la récupération des vapeurs de carburant provenant du réservoir. De préférence alors, la paroi extérieure présente un diamètre intérieur voisin de 10mm. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre et du dessin annexé, concernant un mode de réalisation particulier, en référence aux figures où - la figure 1 est une vue d'ensemble schématisant une installation équipant un véhicule automobile pour raccorder le réservoir de carburant au moteur à injection de ce véhicule, ladite installation comportant une canalisation conforme à l'invention, permettant à la fois, et sur la principale longueur du trajet concerné, le passage du carburant d'alimentation et de retour, et le passage de vapeurs de carburant provenant du réservoir - les figures 2a et 2b illustrent en coupe transversale (coupe selon Il-Il de la figure 1), et à une échelle très agrandie, deux variantes possibles de canalisations conformes à l'invention, respectivement avec une paroi extérieure multi-couches à trois couches et à quatre couches. La figure 1 illustre une installation destinée à équiper un véhicule automobile, pour raccorder le réservoir de carburant 10 au moteur à injection 11 de ce véhicule. La représentation de cette installation, dont la plupart des composants sont déjà connus, a principalement pour objet de situer la canalisation de carburant 100 utilisée dans cette installation, laquelle canalisation présente une structure particulière, conforme à l'invention, qui sera décrite plus loin en se référant aux figures 2a et 2b. Le réservoir de carburant 10 comporte ainsi une pompe à carburant 12, équipée d'une platine d'aspiration 13 sur laquelle sont branchés deux tronçons de canalisation 14 et 15, dont l'un sert à l'alimentation du moteur avec le carburant ainsi aspiré, et l'autre au retour du carburant en excès sortant en aval de la rampe d'injection de ce moteur. Un troisième tronçon de canalisation 32 est par ailleurs prévu pour la récupération de vapeurs de carburant en provenance du réservoir, ce tronçon étant ici relié au réservoir 10 par l'intermédiaire d'un clapet anti-retournement 27 et d'au moins un tuyau de mise à l'air libre 28. Conformément à l'invention, on utilise une canalisation unique 100, qui se raccorde aux tronçons 14, 15 et 32 par un raccord adapté 101. A l'autre extrémité de la canalisation de carburant 100, on trouve un raccord analogue 102, duquel partent trois tronçons de canalisation 16, 17 et 26, le tronçon 16 servant à l'alimentation du moteur en carburant et le tronçon 17 au retour du carburant en excès, tandis que le tronçon 26 sert à canaliser les vapeurs de carburant émanant du réservoir 10 vers un récupérateur de vapeur 22, via un clapet anti-retour 24 qui est également raccordé au moteur par un piquage 25, et une canalisation 23. En l'espèce, le tronçon de canalisation 16 est équipé d'un filtre de carburant 18, mais il va de soi qu'un tel filtre pourrait aussi bien être agencé sur le tronçon de départ 14 au voisinage du réservoir.En aval du filtre de carburant 18, on trouve une rampe d'injection 19, dont on distingue certains injecteurs 20. A l'extrémité aval de cette rampe d'injection 19, on trouve enfin un régulateur de pression 21, duquel part le tronçon de canalisation 17 qui assure le retour du carburant en excès en direction du réservoir 10. En aval du clapet anti-retournement 27, on trouve par ailleurs ici deux autres tuyaux de mise à l'air libre 28. On trouve également un équipement classique associé au remplissage du réservoir, avec une tubulure de remplissage 29, à l'entrée de laquelle est prévu un carter de bouchon de remplissage 30, cette tubulure étant en outre ici équipée d'un tuyau anti-refoulement 31. Ainsi, le carburant aspiré par la pompe 12 du réservoir 10 passe dans le tronçon de canalisation 14, puis pénètre dans la canalisation 100, pour arriver finalement au tronçon d'alimentation 16 menant à la rampe d'injection 19 du moteur. Pour le carburant de retour en excès, le liquide emprunte le tronçon 17, puis, à partir du raccord 102, passe également dans la canalisation 100 précitée, pour finalement en sortir, en aval du raccord associé 101, en débouchant dans le tronçon de retour 15 branché sur la platine d'aspiration 13 et enfin dans le réservoir 10. Enfin, les vapeurs de carburant provenant du réservoir 10 sont dirigées par le tronçon 32 vers le raccord 101, pour pénétrer aussi dans cette canalisation 100, pour en ressortir par le raccord 102 puis par le tronçon 26, et être finalement dirigées vers le récupérateur de vapeur 22. On va maintenant décrire plus en détail la structure de la canalisation de carburant 100 précitée, en se référant aux figures 2a et 2b, lesquelles illustrent à titre d'exemples deux variantes possibles conformes à l'invention. Sur la figure 2a, la canalisation 100 est constituée par une paroi tubulaire extérieure 110 à l'intérieur de laquelle sont agencés trois voiles 112 s'étendant radialement à partir de l'axe X de cette paroi extérieure. Les voiles 112 et la paroi 110 délimitent ainsi trois passages accolés 111.1, 111.2 et 111.3, qui permettent de canaliser deux flux différents de carburant et un flux de vapeurs de carburant par exemple, le passage 111.1 est utilisé pour canaliser le carburant d'alimentation, le passage 111.2 pour le retour du carburant en excès au réservoir, et le passage 111.3 pour la récupération des vapeurs de carburant provenant du réservoir. En l'espèce, les trois voiles 112 se rejoignent au niveau de l'axe X de la paroi extérieure, mais on pourra en variante faire partir les voiles d'une âme centrale plus large, pleine ou creuse. Par ailleurs, ces trois voiles 112 définissent ici trois dièdres de même angle (c'est-à-dire 1200), de sorte que les trois passages accolés 111.1, 111.2, 111.3 sont alors de même section. Il va de soi que l'on pourra prévoir un agencement angulaire différent pour ces trois voiles. Toutefois, la distribution régulière ilustrée ici présente l'avantage de conférer une résistance mécanique à l'écrasement et une aptitude au cintrage qui ne dépendent pas de la disposition de la canalisation. Les voiles 112 précités constituent ainsi à la fois des cloisons de séparation pour les trois passages accolés, et des éléments mécaniques de raidissement pour la canalisation. Conformément à une caractéristique de l'invention, la paroi extérieure 110 est en outre réalisée en un matériau multi-couches, c'est-à-dire constitué par au moins deux couches. Conformément à la représentation donnée sur la figure 2a, il est prévu que le matériau multi-couches comporte une couche interne 113 à faible perméabilité au carburant concerné et une couche externe 114 destinée à assurer la protection mécanique, avec en outre ici, entre ces couches 113 et 114, une couche intermédiaire 115 formant barrière au regard de ce carburant. La paroi extérieure 110, grâce à sa structure multi-couches, permet ainsi d'assurer pour la canalisation 100 à la fois la faible perméabilité au regard du carburant, et la résistance mécanique aux agressions extérieures. De plus, la couche intermédiaire formant barrière 115 est protégée par les couches adjacentes, tant contre les agressions par le carburant (par la couche 113), que contre les agressions#extérieures, de type mécanique (par la couche 114).On pourra ainsi utiliser, comme matériau constitutif de la couche intermédiaire 115 formant barrière, un matériau du type couramment utilisé dans le domaine alimentaire, car ce matériau n'est en aucun cas en contact direct avec le carburant. Il est particulièrement avantageux de prévoir que la couche interne 113 et la couche externe 114 de la paroi extérieure 110 soient réalisées en polyamide. Pour la couche interne 113, on pourra notamment prévoir un polyamide 6, 6-6, 11 ou 12, et pour la couche externe 114, un polyamide 12 ou 11. Bien que cela ne soit pas représenté ici, il va de soi que l'on pourra en outre prévoir un vernis ou une couche extérieure de protection, formant un gainage entourant la couche externe 114, par exemple dans un matériau caoutchouteux, ce qui permet dans le cas d'une telle application d'améliorer encore la tenue en température (ce qui est particulièrement intéressant lorsque la canalisation de carburant passe au voisinage du moteur), qu'au regard des qualités anti-chocs de cette canalisation. Ainsi que cela est illustré ici, il est avantageux de prévoir que les voiles radiaux 112 soient solidaires unitairement de la couche interne 113 de la paroi extérieure 110, cette solidarité résultant par exemple de la coextrusion même du profilé correspondant. Ces voiles radiaux sont alors avantageusement réalisés en polyamide. Les passages 111.1 et 111.2 sont tous deux empruntés par un même carburant, de sorte que l'on est en fait libre de toute contrainte de perméabilité pour le voile radial 112 correspondant. On est ainsi parvenu à diminuer considérablement la surface d'échange avec l'extérieur : si l'on compare un ensemble conventionnel de trois tubes indépendants avec une canalisation conforme à l'invention dont chaque passage a une section de passage équivalente, on s'aperçoit que l'agencement selon l'invention permet de diminuer de plus de 40 % la surface d'échange. Il pourra s'avérer dans certains cas intéressant de prévoir que le matériau-constitutif de la couche interne 113 de la paroi extérieure 110 comporte en outre des charges additionnelles, telles que des charges de graphite visant à rendre cette paroi extérieure conductrice d'électricité. Dans ce cas, la couche interne 113 assure une fonction supplémentaire anti-statique pour la canalisation de carburant. L'absence-- de contraintes rigides pour la réalisation des voiles radiaux 112 permet en outre de prévoir des voiles de faible épaisseur, c'est-à-dire d'épaisseur notablement plus faible que celle de la paroi extérieure 110 qui est quant à elle réalisée en un matériau multi-couches. On pourra par exemple utiliser une épaisseur voisine de 0,5 mm pour chacun des voiles radiaux 112, tandis que la paroi extérieure 110 présentera dans la pratique une épaisseur voisine de 1 mm. En choisissant enoutre un diamètre intérieur voisin de 10 mm, on obtient une canalisation qui procure les mêmes possibilités de débit qu'un ensemble conventionnel à trois tubes indépendants dont les diamètres intérieur et extérieur sont respectivement de 6 et 8 mm : l'encombrement extérieur est donc considérablement réduit. La variante illustrée en figure 2b se différencie de la variante précédente dans la mesure où le matériau multi-couches constitutif de la paroi extérieure 110 comporte quatre couches, avec ici une couche supplémentaire d'adhésif 116 entre la couche intermédiaire 115 formant barrière et la couche externe 114 de protection. Une telle couche d'adhésif pourra s'avérer intéressante dans certains cas, lorsque les matériaux constitutifs de la couche 115 formant barrière et de la couche extérieure 114 sont difficilement compatibles. Là encore, on utilisera avantageusement, pour les voiles radiaux 112, le même matériau que celui constituant la couche interne 113 de la paroi extérieure 110, soit par exemple un matériau tel que du polyamide. En outre, il sera encore possible de prévoir une épaisseur voisine de 0,5 mm pour les voiles 112 avec une paroi extérieure 110 qui pourra encore présenter une épaisseur voisine de 1 mm. Les exemples qui précèdent sont destinés à montrer que l'on peut envisager un nombre faible (deux) ou important (quatre ou plus) de couches pour le matériau constitutif de la paroi extérieure de la canalisation de carburant. L'utilisation du polyamide pour cette paroi extérieure permet de garantir la faible perméabilité de l'ensemble de la canalisation vers l'extérieur, ainsi que sa résistance mécanique contre les agressions extérieures. Il convient en outre d'observer que le voile intermédiaire 112 formant cloison entre les passages 111.1 et 111.2 autorise un échange thermique pour le carburant : le passage 111.2 emprunté par les bulles d'air et/ou du carburant chauffés (après leur passage au voisinage du moteur) permet en effet de réchauffer le carburant d'alimentation, ce qui est intéressant si l'on utilise des carburants sensibles aux bas niveaux thermiques (les gazoles en particulier). Il convient enfin de citer d'autres avantages annexes venant s'ajouter aux avantages déjà mentionnés plus haut : du fait de l'unicité de la canalisation, on diminue non seulement l'encombrement latéral, mais on rend également possible un formage d'ensemble en une seule opération, ce qui permet à la fois d'abaisser le temps et le coût du montage, et aussi de diviser par trois le nombre de raccords nécessaires. Enfin, la canalisation selon l'invention comporte, pour des débits comparables, moins de matière plastique que les ensembles conventionnels à trois tubes indépendants, ce qui est en outre avantageux pour le recyclage de la canalisation après utilisation. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut. REVENDICATIONS 1. Canalisation de carburant, notamment pour raccorder le réservoir de carburant d'un véhicule au moteur dudit véhicule, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une paroi tubulaire extérieure (110) à l'intérieur de laquelle sont agencés trois voiles (112) s'étendant radialement à partir de l'axe (X) de cette paroi extérieure, lesdits voiles et ladite paroi délimitant ainsi trois passages accolés (111.1, 111.2, 111.3) qui permettent de canaliser deux flux différents de carburant et un flux de vapeurs de carburant dont la récupération est prévue, ladite paroi extérieure (110) étant en outre réalisée en un matériau multi-couches. 2. Canalisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les trois voiles (112) se rejoignent au niveau de l'axe (X) de la paroi extérieure (110), et définissent trois dièdres de même angle. 3. Canalisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le matériau constitutif de la paroi extérieure (110) est un matériau multi-couches comportant une couche interne (113) à faible perméabilité au carburant concerné et une couche externe (114) de protection, avec de préférence entre ces couches une couche intermédiaire (115) formant barrière au regard de ce carburant. 4. Canalisation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le matériau multi-couches constitutif de la paroi extérieure (110) comporte en outre une couche d'adhésif (116) entre la couche intermédiaire (115) formant barrière et la couche externe (114) de protection. 5. Canalisation selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisée en ce que les couches interne (113) et externe (114) de la paroi extérieure (110) sont réalisées en polyamide. 6. Canalisation selon les revendications 3 et 5, caractérisée en ce que les voiles radiaux (112) sont égale ment réalisés en polyamide, en étant solidaires unitairement de la couche interne (113) de la paroi extérieure (110). 7. Canalisation selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que le matériau constitutif de la couche interne (113) de la paroi extérieure (110) comporte en outre des charges additionnelles, telle qu'une charge de graphite visant à rendre ladite paroi extérieure conductrice d'électricité. 8. Canalisation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la paroi extérieure (110) est de section circulaire et présente une épaisseur voisine de lmm, tandis que les voiles radiaux (112) présentent une épaisseur voisine de 0,5 mm. 9. Canalisation selon l'une des revendications 1 à 8, servant à raccorder le réservoir de carburant (10) d'un véhicule au moteur (11) dudit véhicule, caractérisée en ce qu'un passage (111.1) est utilisé pour canaliser le carburant d'alimentation, et un autre passage (111.2) pour le retour du carburant en exces au réservoir, le troisième passage (111.3) étant utilisé pour la récupération des vapeurs de carburant provenant du réservoir. 10. Canalisation selon les revendications 8 et 9, caratérisée en ce que la paroi extérieure (110) présente un diamètre intérieur voisin de 10 mm.