Brevet FR2707931A1 — publié le 19950127

La présente invention concerne un dispositif de filtration de vapeurs de carburant. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de filtration qui est destiné à être intégré dans le circuit d'alimentation en carburant d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile qui est également connu sous le nom de "canister". Un dispositif de filtration de ce type a pour but d'absorber les vapeurs d'essence afin de supprimer les rejets dans l'atmosphère d'hydrocarbures dûs aux pertes par évaporation qui se produisent notamment à la partie supérieure du réservoir de carburant du véhicule. Le canister récupère et assure un stockage transitoire des vapeurs d'essence s'échappant du réservoir. On connaît une conception d'un tel type de dispositif de filtration comportant un boîtier qui contient un élément filtrant et qui est équipé d'une tête de raccordement comportant au moins un orifice d'introduction des gaz et un orifice d'évacuation des gaz. Au fur et à mesure de son utilisation, et en fonction du degré de colmatage et d'usure de l'élément filtrant, le canister perd progressivement de son efficacité. Ce type de canister réalisé sous la forme d'un élément "monté à vie" sur le véhicule n'est donc pas satisfaisant dans la mesure où il ne participe plus suffisamment efficacement à la dépollution et à la récupération des vapeurs de carburant au fur et à mesure du vieillissement du véhicule. Afin de remédier à ces inconvénients, l'invention propose un dispositif de filtration, ou canister, du type mentionné précédemment, caractérisé en ce que l'élément filtrant est réalisé sous la forme d'une cartouche d'élément filtrant pouvant être remplacée lorsqu'elle est colmatée. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le boîtier comporte une paroi latérale, un fond et une face supérieure ouverte qui est fermée de manière étanche par la tête de raccordement - la paroi latérale du boîtier peut être constituée par la paroi latérale de l'enveloppe de la cartouche ; - le fond du boîtier est fixé de manière amovible sur l'extrémité inférieure de la paroi latérale du boîtier - le fond du boîtier comporte des moyens de décantation - selon une variante, la cartouche comporte une enveloppe comportant une paroi latérale, un fond et une face supérieure ouverte ; - un ressort de compression est agencé entre le fond du boîtier et le fond de l'enveloppe de la cartouche; - la paroi latérale de l'enveloppe de la cartouche comporte des moyens d'indication visuelle du niveau de colmatage et/ou d'usure de la cartouche - la paroi latérale du boîtier comporte une fenêtre agencée en regard des moyens d'indication - le boîtier comporte des moyens de préchauffage de l'élément filtrant - les moyens de préchauffage sont des fils conducteurs chauffants intégrés dans la paroi latérale du boîtier - la face inférieure de la tête de raccordement comporte un embout qui s'étend à partir de celle-ci pour pénétrer dans le matériau filtrant de la cartouche ; - le dispositif de filtration présente une forme générale cylindrique d'axe vertical. L'invention propose également une cartouche d'élément filtrant pour un dispositif de filtration de vapeurs de carburant réalisé conformément aux enseignements de l'invention, la face supérieure ouverte de la cartouche étant, avant son utilisation, fermée par un opercule. Enfin, la cartouche est susceptible de subir un cycle de régénération de l'élément filtrant usagé en vue de sa réutilisation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une est une vue en section axiale d'un canister réalisé conformément aux enseignements de l'invention ; et - la figure 2 est une vue en perspective éclatée avec arrachement partiel d'un second mode de réalisation d'un canister conforme aux enseignements de l'invention. Le dispositif de filtration, ou canister, illustré sur la figure 1 comporte une tête de raccordement 10 qui est montée et fixée de manière étanche sur la face supérieure ouverte 12 d'une partie inférieure 14 en forme de boîtier. La tête de raccordement 10 et le boîtier 14 sont de forme générale cylindrique d'axe vertical en considérant la figure 1. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, le boîtier 14 est partiellement constitué par une cartouche d'élément filtrant du canister qui comporte une paroi latérale cylindrique 16 dont l'extrémité supérieure est munie d'un collet radial 18 dont la face supérieure ouverte 12 est en appui contre la face inférieure 20 de la tête de raccordement 10. Un joint torique d'étanchéité 22 est interposé entre ces deux faces en appui et la fixation de la tête d'entraînement 10 sur le boîtier 14 est assurée au moyen d'un collier de serrage latéral 24 qui enserre le collet radial 18 de l'enveloppe 16 et un collet complémentaire 26 formé à la partie inférieure de la tête de raccordement 10. L'enveloppe 16 en forme de jupe cylindrique de la cartouche C est entourée par une chemise chauffante 28 permettant d'assurer un préchauffage de l'élément filtrant contenu dans la cartouche C. L'extrémité inférieure 30 de l'enveloppe 16 de la cartouche C comporte un filetage 32 permettant la fixation par vissage d'un fond 34 du boîtier avec interposition d'un joint torique d'étanchéité 36. Le fond 34 est conformé de manière conique pour assurer une fonction de décantation du carburant liquide contenu dans la cartouche C et il comporte une vis de purge 38. La cartouche C contient une masse d'élément filtrant 40 qui est par exemple un charbon actif et, à ses extrémités supérieure et inférieure, deux couches de mousse 42 et 44. On a également illustré de manière schématique à la figure 1 un témoin visuel 46 qui permet d'indiquer le niveau de colmatage et d'usure de l'élément filtrant 40 contenu dans la cartouche C. La tête d'entraînement 10 comporte un orifice relié à une conduite 48 d'introduction des gaz chargés de vapeurs d'hydrocarbures qui est relié à un embout 50 qui pénètre dans le matériau filtrant 40 de la cartouche C avec interposition d'un clapet 52. La tête de raccordement 10 comporte également un orifice d'évacuation des vapeurs reliés à une conduite d'évacuation 54 avec interposition d'un clapet 56. La ventilation de la cartouche d'élément filtrant C est assurée par deux agencements de mise à l'air libre. Un premier agencement de mise à l'air libre, du canister en direction de l'extérieur, est constitué par une conduite 58 et un clapet 60. Le second dispositif de mise à l'air libre, depuis l'extérieur vers l'intérieur du canister, est constitué par une conduite 62 dans laquelle peut être agencé un dispositif 64 de filtration destiné à protéger le charbon actif de la cartouche C de toute pénétration d'humidité. Les différents orifices et passages formés dans la tête d'entraînement débouchent tous dans sa face inférieure 20 au-dessus de la face supérieure de la couche de mousse 42 de la cartouche C, ou, dans le cas de l'embout 50, directement à l'intérieur du matériau filtrant 40. Selon un principe connu, le canister illustré à la figure 1 fonctionne de la manière suivante. Lors d'une première phase, et quand le moteur est à l'arrêt, les molécules d'hydrocarbures sont adsorbées par le charbon actif. L'adsorption est un phénomène physique réversible qui consiste en un accrochage des gaz sur des surfaces solides selon le principe des forces de Van Der Waal. Lorsque le moteur fonctionne, la dépression dans le circuit provoque la "désorption", c'est-à-dire le "décrochage" des molécules de gaz des surfaces du charbon actif et leur évacuation du canister en vue de leur injection dans le circuit d'alimentation du moteur. La réalisation d'une cartouche extractible d'élément actif permet, parmi de nombreux avantages, de procéder à des cycles de régénération de l'élément actif qu'elle contient en vue de sa réutilisation. La présence d'un témoin de colmatage, également appelé témoin de saturation, qui peut par exemple être réalisé sous la forme d'un papier réactif, révèle une perte d'efficacité importante du charbon actif et signale à l'utilisateur la nécessité de procéder au remplacement de la cartouche. Il peut s'agir d'un capteur d'hydrocarbures qui, placé dans la cartouche, détecte un seuil de concentration des hydrocarbures que le charbon actif ne parvient plus à restituer après adsorption, rendant ainsi la désorption inefficace. La possibilité d'aménager un système de préchauffage de l'élément filtrant favorise l'adsorption des hydrocarbures à la surface du charbon actif. On décrira maintenant le second mode de réalisation illustré à la figure 2 sur laquelle des composants identiques ou similaires à ceux du mode de réalisation illustré à la figure 1 sont désignés par les mêmes chiffres de référence. Comme on peut le constater sur la figure 2, le boîtier 14 est réalisé sous la forme d'un boîtier métallique autonome qui comporte sa propre enveloppe 70 dans l'épaisseur de laquelle sont agencés des fils conducteurs chauffants 72. La cartouche d'élément filtrant C comporte également sa propre enveloppe constituée par sa paroi latérale 16 et par un fond fermé 74. La paroi latérale 70 du boîtier 14 comporte une fenêtre 76 pour permettre de voir le témoin de colmatage 46 lorsque la cartouche est en position dans le boîtier 14. Un ressort de compression 78 est agencé à l'intérieur du boîtier 14 entre le fond 34 de ce dernier et le fond 74 de la cartouche C. Comme cela est illustré sur la figure 2, la face supérieure ouverte 12 de la cartouche C peut initialement être fermée par un opercule de protection 80. Le joint torique d'étanchéité 22 est ici agencé dans une gorge formée dans une portion de paroi latérale cylindrique 82 de la partie inférieure de la tête de raccordement 10 qui est reçue de manière étanche à l'intérieur de la partie supérieure cylindrique complémentaire 84 de la paroi latérale 70 du boîtier 14. La fermeture étanche de l'ensemble et la fixation de la tête de raccordement 10 sur le boîtier 14 peut être assurée au moyen d'un collier de serrage 24. Dans ce mode de réalisation, la cartouche constitue un élément autonome complet dont le corps ou enveloppe assure uniquement le conditionnement du charbon actif 40 contenu dans la cartouche C. Cette enveloppe n'est soumise à aucune exigence concernant sa perméabilité. La fixation du canister sur une partie de la structure du véhicule automobile (non représentée) peut être assurée par différents moyens de fixation tels que par exemple les pattes 86 et vis 88 illustrées sur la figure, le boîtier 14, qui est par exemple métallique, possédant à cet effet une rigidité suffisante. REVENDICATIONS 1. Dispositif de filtration de vapeurs de carburant du type comportant un boîtier (14) qui contient un élément filtrant (40) et qui est équipé d'une tête de raccordement (10) comportant au moins un orifice d'introduction de gaz (58) et un orifice d'évacuation de gaz (48), caractérisé en ce que l'élément filtrant est réalisé sous la forme d'une cartouche d'élément filtrant (C) pouvant être remplacée. 2. Dispositif de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier (14) comporte une paroi latérale, un fond (34) et une face supérieure ouverte qui est fermée de manière étanche par la tête de raccordement (10). 3. Dispositif de filtration selon la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi latérale du boîtier peut être constituée par la paroi latérale (16) de l'enveloppe de la cartouche (C). 4. Dispositif de filtration selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le fond (34) du boîtier (14) est fixé de manière amovible sur l'extrémité inférieure (30) de la paroi latérale du boîtier. 5. Dispositif de filtration selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fond (34) du boîtier comporte des moyens de décantation. 6. Dispositif de filtration selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cartouche comporte une enveloppe comportant une paroi latérale (16), un fond (74) et une face supérieure ouverte (12). 7. Dispositif de filtration selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un ressort de compression (78) est agencé entre le fond (34) du boîtier (14) et le fond (74) de l'enveloppe de la cartouche (C). 8. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendication 2 à 7, caractérisé en ce que la paroi latérale de l'enveloppe de la cartouche (C) comporte des moyens (46) d'indication visuelle du niveau de colmatage et/ou d'usure de la cartouche. 9. Dispositif de filtration selon la revendication 8 prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la paroi latérale du boîtier comporte une fenêtre (76) agencée en regard des moyens d'indication (46). 10. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier comporte des moyens (28, 72) de préchauffage de l'élément filtrant. 11. Dispositif de filtration selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de préchauffage sont des fils conducteurs chauffants (72) intégrés à la paroi latérale (70) du boîtier (14). 12. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face inférieure de la tête de raccordement comporte un embout (50) qui s'étend à partir de celle-ci pour pénétrer dans le matériau filtrant (40) de la cartouche (C). 13. Dispositif de filtration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente une forme générale cylindrique d'axe vertical. 14. Cartouche d'élément filtrant pour un dispositif de filtration réalisé conformément à l'une quelconque des revendications précédentes. 15. Cartouche d'élément filtrant selon la revendication 14, caractérisée en ce que sa face supérieure ouverte est, avant son utilisation, fermée par un opercule (80). 16. Cartouche d'élément filtrant selon l'une des revendications 14 ou 15, caractérisée en ce qu'elle est susceptible de subir un cycle de régénération de l'élément filtrant usagé en vue de sa réutilisation.