Brevet FR2724603A1 — publié le 19960322

DISPOSITIF DE CONTRÔLE DE L0EVAPORATION DU CARBURANT CONTENU DANS UN RESERVOIR La présente invention concerne le domaine des dispositifs destinés à limiter la pollution atmosphérique générée par l'évaporation dans l'atmosphère du carburant contenu dans un réservoir, notamment de véhicule automobile. La publication WO-92/17698 décrit un dispositif destiné à adsorber les vapeurs de carburant qui s'évaporent d'un réservoir. Ce dispositif comprend un canister relié par une tubulure à la partie supérieure du réservoir de carburant. Ce canister contient des charbons actifs qui adsorbent les vapeurs de carburant. Le canister doit cependant être purgé avant d'atteindre son taux de saturation en vapeurs de carburant, pour conserver toute son efficacité. En effet, au-delà d'une certaine quantité de vapeurs adsorbée, ces dernières se condensent, rendant ainsi le canister inutilisable. Lors de la purge, les vapeurs de carburant, après désorption de ces dernières des charbons actifs, sont évacuées vers les chambres de combustion du moteur. Afin de conserver toute son efficience, le canister doit être régulièrement purgé. Le moment optimal de début de purge reste délicat à déterminer précisément en raison des nombreux facteurs influant sur le remplissage du canister. En outre le canister occupe un volume assez important, ce qui complique son positionnement sous le capot du véhicule, ce dernier devant en outre être positionné relativement proche des rampes d'injection du carburant, afin de limiter la longueur nécessaire des tubulures de liaison. L'invention proposée permet de pallier les inconvénients de l'art antérieur, en supprimant la nécessité d'utilisation du canister. La présente invention a pour objet de pallier les inconvénients afférents aux circuits connus de l'art antérieur comprenant un canister. La présente invention s'applique à un réservoir de carburant, notamment de véhicule automobile, la partie inférieure de ce réservoir communiquant avec l'atmosphère par une tubulure de remplissage, la partie supérieure de la tubulure de remplissage communiquant en outre avec la partie supérieure du réservoir par une tubulure de dégazage, un volume d'expansion communiquant avec la partie supérieure du réservoir par une première tubulure, et avec des moyens de traitement des vapeurs de carburant par une seconde tubulure. De manière connue, les moyens de traitement des vapeurs de carburant sont constitués par un canister contenant un matériau adsorbant lesdites vapeurs provenant du réservoir de carburant. Selon l'invention, les moyens de traitement des vapeurs de carburant sont agencés pour minimiser l'évaporation du carburant contenu dans le réservoir. Selon l'invention, les moyens de traitement des vapeurs de carburant comprennent - des moyens de compression (COMP) du mélange gazeux contenu dans le réservoir, - des moyens de condensation (TOND) des vapeurs de carburant du mélange gazeux, - des moyens de mesure de la pression du mélange gazeux contenu dans le réservoir (1), - des première, deuxième et troisième vannes de contrôle (V1,V2,V3) du débit de fluides entre le réservoir de carburant d 'une part et des tubulures qui y débouchent d'autre part, - des moyens de détection d'une phase de remplissage du réservoir de carburant. Selon une autre caractéristique de l'invention, la première vanne de contrôle est montée entre une tubulure débouchant à la partie supérieure du réservoir, l'entrée du compresseur d'une part et une tubulure débouchant à la partie supérieure du volume d'expansion d'autre part. Selon une autre caractéristique de l'invention, la deuxième vanne de contrôle est montée entre la sortie du condenseur, une tubulure débouchant à la partie supérieure de la tubulure de remplissage d'une part et la partie supérieure du réservoir d'autre part. Selon une autre caractéristique de l'invention, la sortie des moyens de compression communiquent avec l'entrée des moyens de condensation. Selon une autre caractéristique de l'invention, la troisième vanne de contrôle est montée entre la deuxième vanne de contrôle d'une part et la partie supérieure du réservoir d'autre part. On comprendra mieux les buts, aspects et caractéristiques de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, présenté à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - La figure 1 est une représentation schématique en coupe transversale d'un circuit à carburant conforme à l'état de la technique. - la figure 2 représente une vue en coupe transversale du circuit de carburant d'une automobile, équipée du dispositif selon l'invention, - la figure 3 est une représentation schématique du circuit à carburant de la figure '2, illustrant le fonctionnement du dispositif selon l'invention lors d'une phase de remplissage du réservoir de carburant, - la figure 4 est une représentation schématique du circuit à carburant de la figure 2, illustrant le fonctionnement du dispositif selon l'invention lors d'une phase de roulage du véhicule. Les éléments communs aux différentes figures portent les mêmes références. En référence à la figure 1, un dispositif de traitement des vapeurs de carburant conforte à l'état de la technique comporte un réservoir 1 dont la surface extérieure est fixée sur le châssis (non représenté) du véhicule. Le remplissage du réservoir 1 s'effectue par l'extrémité supérieure d'une tubulure de remplissage 2, l'extrémité inférieure de cette tubulure de remplissage 2 débouchant à la partie inférieure du réservoir 1. Une tubulure de dégazage 3 débouche dans la tubulure de remplissage 2 au niveau de l'extrémité supérieure de cette dernière. Cette tubulure de dégazage 3 permet l'évacuation de l'air contenu dans le réservoir 1 lors du remplissage de ce dernier par du carburant 1'. Un déflecteur, (non représente), connu de l'homme de l'art, situé au niveau de l'extrémité supérieure de la tubulure de dégazage 3 permet d'éviter que le carburant 1' ne s'introduise dans ladite tubulure 3 lors du remplissage du réservoir 1. La partie supérieure du réservoir 1 communique via une tubulure 7 avec la partie inférieure d'un volume d'expansion 4, la partie supérieure du volume d'expansion 4 communiquant avec un canister CAN par une tubulure 5'. Une vanne de contrôle du débit des vapeurs de carburant 4', permettant le maintien d'un volume d'expansion 4 lors du remplissage du réservoir, et un clapet antidébordement 4" du carburant sont montés entre le volume d'expansion et le canister CAN. Le clapet antidébordement 4" empêche l'écoulement du carburant liquide vers le canister CAN. Ce volume d'expansion 4 permet au carburant contenu dans le réservoir 1 de se dilater, notamment en cas d'élévation de la température, afin d'éviter le débordement de ce dernier par la tubulure de remplissage 2 d'une part, et éviter la déformation, voire la fissuration des parois du réservoir 1 d'autre part, si la pression dans le réservoir devenait trop importante. En outre, le volume d'expansion 4 effectue la séparation entre les fluides respectivement à l'état liquide (gouttelettes de carburant, vapeur d'eau condensée) et à l'état gazeux (vapeurs de carburant, air et vapeur d'eau) issus du réservoir 1. Les premiers retombent dans le réservoir 1 alors que les seconds sont évacués vers le canister CAN. Ce dernier, connu de l'homme de l'art, est généralement constitué d'une cuve contenant des matériaux tels que des charbons actifs qui adsorbent les vapeurs de carburant en provenance du réservoir. Lorsque le canister a atteint un niveau de remplissage déterminé, on procède à sa purge, laquelle consiste à désorber les vapeurs de carburant adsorbées, les vapeurs désorbées étant ensuite dirigées via des injecteurs de carburant dans les chambres de combustion du moteur. Conformément à la figure 2, le dispositif de traitement des vapeurs de carburant selon l'invention comprend notamment une tubulure de remplissage 2, une tubulure de dégazage 3, et un volume d'expansion 4, disposés entre eux conte décrit précédemment. La partie supérieure du volume d'expansion 4 communique avec l'entrée d'un compresseur COMP. La sortie du compresseur COMP communique avec l'entrée du condenseur COND par une tubulure. Une vanne trois voies, connue de l'état de la technique, possède trois entrées/sorties qui peuvent être mises sélectivement deux à deux en communication. Les entrées/sorties de la vanne V1 débouchent respectivement à la partie supérieure du volume d'expansion 4, à l'entrée du compresseur COMP, et à la partie supérieure du réservoir de carburant 1. Les entrées/sorties de la vanne V1 peuvent etre mises sélectivement deux à deux en communication.L'entrée du compresseur COMP peut ainsi être mis en communication soit avec une tubulure débouchant dans la partie supérieure du volume d'expansion 4, la vanne V1 étant alors dans une configuration désignée par A, soit avec une tubulure débouchant dans la partie supérieure du réservoir 1, la vanne V1 étant alors dans une configuration que l'on désignera dans la suite de la description par B. La sortie du condenseur COND peut être mise sélectivement en communication via une deuxième vanne trois voies V2, respectivement avec une tubulure 6 débouchant au niveau de la tubulure de remplissage 2 et avec une tubulure 7 débouchant à la partie supérieure du réservoir 1. Cette mise en communication sélective de la sortie du condenseur COND avec l'une ou l'autre desdites tubulures (6,7) est réalisée par un pilotage adéquat de la vanne V2 respectivement dans des configurations désignées par A' et B' dans la suite de la description. Une troisième vanne, V3, de type à deux voies, est disposée comme représentée sur les figures 2 à 4 entre deux tronçons de la tubulure 7 reliant le volume d'expansion 4 à la seconde vanne V2. En position de fermeture, cette vanne V3, réalisée avantageusement sous la forme d'un clapet, empêche au mélange gazeux contenu dans le réservoir de refluer vers la vanne V2, tout en permettant aux vapeurs de carburant condensées de retomber dans le réservoir 1. Dès que la pression du mélange gazeux contenu dans le réservoir 1 dépasse une valeur Pmax, la vanne V3 s'ouvre et permet au mélange gazeux de se répandre dans l'atmosphère via la vanne V2 pilotée dans la configuration A'. Une unité centrale, non représentée, communique de manière connue en soi avec des moyens de mesure de la pression du mélange gazeux contenu dans le réservoir 1 d'une part, et avec des moyens de détection du début d'une phase de remplissage du réservoir 1 d'autre part. En fonction des signaux délivrés par les moyens de mesure de la pression du mélange gazeux et les moyens de détection du début d'une phase de remplissage du réservoir, l'unité centrale commande des moyens d'actionnement des vannes V1 à V3 de telle sorte que ces dernières soient pilotées dans l'une ou l'autre de leurs configurations précédemment décrites. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention va maintenant être expliqué, en référence aux figures 3 et 4. La figure 4 schématise le fonctionnement du dispositif de traitement des vapeurs de carburant selon l'invention, lors du roulage du véhicule. Lors de ce dernier, les vannes V1, V2 sont respectivement positionnées dans les configurations B et B'. La commande conjointe du pilotage en configuration A de la vanne V1 et la mise en marche de l'ensemble compresseur-condenseur, s'effectue à partir d'une valeur de consigne Pmin de la pression du mélange gazeux contenu dans le réservoir de carburant. Cette valeur Pmin de la pression est choisie de telle sorte que pour des pressions de cet ordre, la pression partielle des vapeurs de carburant dans le mélange gazeux soit la plus limitée possible. La dépression résultante du fonctionnement du compresseur COMP provoque l'aspiration du mélange gazeux vers ce dernier, au niveau duquel il est comprimé, afin d'obtenir un mélange gazeux présentant des caractéristiques thermodynamiques prédéterminées à l'entrée du condenseur COND. Le passage en phase liquide des seules vapeurs de carburant au niveau du condenseur COND, ces vapeurs condensées étant rejetées dans le réservoir 1 par la tubulure 7 reliée à la sortie du condenseur COND. A cet effet, la température de fonctionnement du condenseur COND est fixée à une valeur supérieure à la température de condensation du constituant le plus léger des vapeurs de carburant, sachant que cette dernière est supérieure à la température de condensation de la vapeur d'eau contenue dans le mélange gazeux. Si la pression dans le réservoir 1 devient par trop importante et dépasse un seuil risquant d'entralner une déformation structurelle, voire une fissuration de l'enveloppe de ce dernier, la vanne V3 est ouverte et la vanne V2 pilotée en position A', afin de mettre le réservoir 1 en communication directe avec l'atmosphère. La pollution résultante reste cependant dans ce cas limitée, puisque le mélange gazeux contenu dans le réservoir 1, pour telle valeur de la pression est principalement constitué d'air. la figure 3 représente le fonctionnement du dispositif de traitement des vapeurs de carburant lors d'une phase de remplissage du réservoir. Le début d'une phase de remplissage du réservoir peut correspondre, soit à l'ouverture du bouchon d'obturation de la tubulure de remplissage, soit à l'introduction d'une pipe de remplissage dans ladite tubulure, détectés par des capteurs connus de l'homme de l'art, par exemple de type photoélectrique. Lorsque l'unité centrale reçoit de ces capteurs un signal prédéterminé, elle commande la mise en marche du compresseur d'une part et le pilotage des premières et deuxièmes vannes V1, V2 dans leur configuration A, A'. Les vapeurs de carburant refoulées par l'augmentation du volume de carburant 1' dans le réservoir 1 sont envoyées à l'entrée du compresseur, et sont rejetées condensées en sortie du condenseur dans le réservoir 1 tubulure de remplissage 2. La fermeture du bouchon de remplissage commande l'arrêt du compresseur COMP. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisations décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS 1) Dispositif de contrôle de l'évaporation du carburant contenu dans un réservoir (1), notanent de véhicule automobile, la partie inférieure de ce réservoir (1) communiquant avec l'atmosphère par une tubulure de remplissage (2), la partie supérieure de la tubulure de remplissage (2) communiquant en outre avec la partie supérieure du réservoir (1) par une tubulure de dégazage (3), un volume d'expansion (4) communiquant avec la partie supérieure du réservoir (1) par une première tubulure (5), et avec des moyens de traitement des vapeurs de carburant par une seconde tubulure (5'), caractérisés en ce que lesdits moyens de traitement des vapeurs de carburant sont agencés pour minimiser l'évaporation du carburant contenu dans le réservoir. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de traitement des vapeurs de carburant comprennent - des moyens de compression (COMP) du mélange gazeux contenu dans le réservoir, - des moyens de condensation (COND) des vapeurs de carburant du mélange gazeux, - des moyens de mesure de la pression du mélange gazeux contenu dans le réservoir (1), - des première, deuxième et troisième vannes de contrôle (V1,V2,V3) du débit de fluides entre le réservoir de carburant d'une part et des tubulures qui y débouchent d'autre part, - des moyens de détection d'une phase de remplissage du réservoir de carburant. 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vanne de contrôle V1 est montée entre une tubulure (5*) débouchant à la partie supérieure du réservoir (1), l'entrée du compresseur (CONS) d'une part et une tubulure (5') débouchant à la partie supérieure du volume d'expansion (4) d'autre part. 4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la deuxième vanne de contrôle V2 est montée entre la sortie du condenseur (COND), une tubulure (6) débouchant à la partie supérieure de la tubulure de remplissage (3) d'une part et la partie supérieure du réservoir (1) d'autre part. 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la sortie des moyens de compression (COMP) communiquent avec l'entrée des moyens de condensation (COND). 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la troisième vanne de contrôle V3 est montée entre la deuxième vanne de contrôle V2 d'une part et la partie supérieure du réservoir (1) d'autre part.