Brevet FR2725942A1 — publié le 19960426

DISPOSITIF DE LIMITATION DE L'EVAPORATION DU CARBURANT CONTENU DANS UN RESERVOIR La présente invention concerne un dispositif de limitation de l'évaporation du carburant contenu dans un réservoir, notamment de véhicule automobile. Un tel dispositif peut notamment être utilisé dans un circuit comprenant des moyens de récupération des vapeurs de carburant, tel qu'un dispositif connu sous le nom de "canister", reliés par une tubulure de mise à l'air libre à un réservoir de carburant dans lequel débouche une tubulure de remplissage qui communique avec l'atmosphère par l'une de ses extrémités portant un bouchon mobile entre une position ouverte et une position fermée. La publication WO-92/17698 décrit un circuit dans lequel les vapeurs de carburant provenant d'un réservoir sont adsorbées par des matériaux, tels que des charbons actifs, contenus dans une enceinte appropriée, ceci afin de respecter une réglementation antipollution de plus en plus contraignante interdisant notamment le rejet direct de gaz polluants dans l'atmosphère. La capacité d'adsorption du "canister" est cependant limitée par les caractéristiques du matériau adsorbant qu'il contient lequel ne peut adsorber qu'une quantité donnée de vapeurs de carburant, après quoi sa saturation conduit à la condensation des vapeurs adsorbées, le rendant inutilisable. Le camster1, doit donc être régulièrement purgé avant que n'intervienne cette saturation. La purge consiste à désorber les vapeurs adsorbées et évacuer ces dernières vers les chambres de combustion du moteur. Le taux de saturation du "canister", et donc la détermination du moment optimal de purge reste cependant difficile à définir, notamment en raison des mécanismes physico-chimiques complexes mis en jeu lors de l'adsorption. Le flux gazeux transitant du réservoir vers le "canister" par la tubulure de mise à l'air libre est un mélange d'air, de vapeurs de carburant, et de vapeur d'eau. La détermination de la proportion des vapeurs de carburant présentes dans le flux nécessite en outre l'utilisation d'un procédé de mesure sophistiqué et de capteurs sensibles et coûteux dont la mise en oeuvre est incompatible avec les impératifs d'une production économique en série. On peut certes éviter la saturation du "canister" en procédant à sa purge régulière et à une fréquence, fonction notamment de la température extérieure et la vitesse de rotation de moteur, et déterminée avec une marge de sécurité telle que la purge intervienne avant saturation du "canister". Une telle solution peut néanmoins conduire à une purge fréquente du "canister". La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients énoncés ci-dessus, en s'affranchissant de capteurs coûteux et sans nécessiter néanmoins de purges trop fréquentes du "canister". Le dispositif proposé permet en outre d'éviter l'évacuation vers le "canister" des vapeurs de carburant issues de la pipe d'alimentation lors du remplissage du réservoir. Le dispositif permet aussi l'obturation de la tubulure de mise à l'air libre permettant ainsi le maintien d'un volume d'expansion lors du remplissage. Ces buts sont atteints, conformément à l'invention, par le fait que le dispositif de limitation de l'évaporation du carburant comporte d'une part des premiers moyens d'obturation de la tubulure de mise à l'air libre agencés de manière à limiter la formation de vapeurs de carburant dans le réservoir et évacuer lesdites vapeurs vers le "canister" sous forme de flux pulsés, et d'autre part, des deuxièmes moyens d'obturation de la tubulure de mise à l'air libre agencés de manière à obturer alternativement la tubulure de mise à l'air libre et de la tubulure de remplissage. Selon une autre caractéristique de la présente invention l'obturation de la tubulure de mise à l'air libre par les deuxièmes moyens d'obturation est commandée par l'introduction d'une pipe d'alimentation en carburant dans la tubulure de remplissage. Selon une autre caractéristique de la présente invention, la tubulure de remplissage et la tubulure de mise à l'air libre sont disposées sensiblement adjacentes entre elles au niveau d'un corps de liaison situé au voisinage de l'extrémité libre de la tubulure de remplissage. Selon une autre caractéristique de la présente invention, les premiers moyens d'obturation comprennent un clapet coopérant avec des premier et deuxième éléments élastiques solidarisés respectivement au bouchon et au corps de liaison. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le bouchon étant fermé, les premier et deuxième éléments élastiques sollicitent le clapet en position d'obturation de la tubulure de mise à l'air libre tant que la surpression du réservoir par rapport aux moyens de récupération des vapeurs de carburant reste en deçà d'une valeur de consigne. Selon une autre caractéristique de la présente invention, les deuxièmes moyens d'obturation comprennent un volet monté à rotation autour d'un axe porté par le corps de liaison et mobile entre une position d'obturation de la tubulure de remplissage et une position d'obturation de la tubulure de mise à l'air libre. Selon une autre caractéristique de la présente invention, un élément élastique de rappel sollicite le volet en position d'obturation de la tubulure de remplissage en l'absence de pipe d'alimentation introduite dans la tubulure de remplissage. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le volet, en position d'obturation de tubulure de remplissage, vient en appui contre une butée prévue dans la section de ladite tubulure. On comprendra mieux les buts, aspects et caractéristiques de la présente invention, d'après la description donnée ciaprès 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 d'un réservoir de carburant de véhicule automobile relié à un "canister" d'une manière connue de l'état de la technique. - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif selon l'invention, dans laquelle le bouchon porté par l'extrémité libre de la tubulure de remplissage est représenté en position de fermeture, - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale du dispositif selon l'invention, dans laquelle le bouchon est représenté en position d'ouverture, - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale du dispositif selon l'invention, dans laquelle le bouchon est représenté en position d'ouverture et une pipe d'alimentation en carburant introduite dans la tubulure de remplissage. On a représenté à la figure 1 un réservoir (1) de carburant dont le remplissage s'effectue par l'extrémité supérieure (22) d'une tubulure de remplissage (2), l'extrémité inférieure de cette tubulure (2) débouchant à la partie inférieure du réservoir (1). Une tubulure de dégazage (21) débouche dans la tubulure de remplissage (2) au niveau de l'extrémité supérieure de cette dernière. Cette tubulure de dégazage permet l'évacuation de l'air contenu dans le réservoir (1) lors du remplissage de ce dernier. La partie supérieure du réservoir (1) communique via un volume d'expansion (31) et une tubulure de mise à l'air libre (3) avec un "canister" (34). La tubulure de mise à l'air libre (3) permet de maintenir dans le réservoir (1) une pression proche de la pression atmosphérique régnant à l'extérieur du véhicule. La quantité de carburant dans le réservoir (1) diminuant lors du roulage, il est nécessaire de compenser la diminution de la pression du mélange gazeux situé au-dessus de la surface libre du carburant. Le volume d'expansion (31) permet au carburant contenu dans le réservoir (1) de se dilater, notamment en cas d'élévation de la température, afin d'éviter d'une part le débordement de ce dernier par la tubulure de remplissage (2) et d'autre part la déformation, voire la fissuration des parois du réservoir (1), en cas d'augmentation de la pression dans ce dernier. En outre, le volume d'expansion (31) 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. Les premiers retombent dans le réservoir (1) alors que les seconds sont évacués vers le "canister" (34). Ce dernier, connu de l'homme de l'art, est généralement constitué d'une enceinte contenant des matériaux tels que des charbons actifs qui adsorbent les vapeurs de carburant en provenance du réservoir (1). Le "canister" (34) communique respectivement par un premier et un deuxième conduits (32,33) avec l'atmosphère et avec des injecteurs de carburant. Lorsque le "canister" (34) 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. La purge est effectuée par tous moyens connus de l'état de la technique, notamment par aspiration de l'air extérieur dans le "canister". Selon un mode de réalisation de la présente invention représentée sur les figures 2 à 4, les tubulures de mise à l'air libre (3) et de remplissage (2) sont montées sensiblement adjacentes entre elles sur un corps (4) de liaison fixé sur un élément de carrosserie (non représenté). De manière préférentielle, le corps (4) de liaison est situé à proximité de l'extrémité libre (22) de la tubulure de remplissage (2). Selon ce mode de réalisation, la tubulure de remplissage (2) est fixée sur le corps (4), par exemple par soudure, alors que la tubulure de mise à l'air libre (3) est constituée d'un premier tronçon (3') et d'un deuxième tronçon (3") qui relient respectivement le réservoir (1) et le "canister" (34) avec une chambre (9) du corps (4) de liaison. La chambre (9) communique par un orifice latéral (91) avec la tubulure de remplissage (2).La partie supérieure de la chambre (9) comporte un orifice de communication avec le deuxième tronçon (3"), cet orifice formant un siège pour les premiers moyens d'obturation, constitués par un clapet (5) apte à découvrir et fermer l'orifice de manière à établir ou non une communication entre le réservoir (1) et le "canister" (34). On pourrait aussi envisager que les deux tubulures (2,3) soient montées dans des trous du corps (4) de liaison, et que la section de la tubulure de mise à l'air libre (3) comporte un étranglement formant siège pour le clapet (5). Un premier ressort hélicoïdal (61) prend appui sur la surface du clapet (5) située du côté du "canister" (34) d'une part, et sur le bouchon de fermeture (25) de la tubulure de remplissage (2) en position de fermeture de ce dernier d'autre part. Un second ressort hélicoïdal (62) prend appui sur la surface du clapet (5) située du côté du réservoir (1) d'une part, et sur le corps (4) d'autre part. Il règne sensiblement la pression atmosphérique dans le "canister" (34) aux pertes de charge près dans le conduit (32) reliant ce dernier avec l'extérieur. En position de fermeture du bouchon (25), tant que la surpression du réservoir (1) par rapport au "canister" (34) reste en deçà d'une valeur de consigne, déterminée par le tarage des premier et deuxième ressorts hélicoïdaux (61,62), la résultante des forces qui s'exercent sur le clapet (5) maintient ce dernier en position de fermeture de l'orifice empêchant ainsi la circulation de fluide entre le réservoir (1) et le "canister" (34). Selon un mode préférentiel de réalisation de la présente invention représenté sur les figures 2 à 4, le clapet (5) est constitué par un disque portant une tige disposée sensiblement perpendiculairement à son plan, La tige est pourvue de portées de guidage coulissant dans un alésage du corps (4) . Selon un mode de réalisation de la présente invention, les deuxièmes moyens d'obturation sont constitués par un volet (7) porté par un axe (73) monté à rotation sur le corps (4). Le volet (7) se compose d'une première et d'une deuxième parties (71 ,72) sensiblement planes solidarisées à un élément de liaison commun, tel qu'un élément tubulaire (non représenté) dans lequel est monté coaxialement l'axe (73) . Un ressort de rappel (non représenté) solidaire du corps (4) coopère avec le volet (7) de telle sorte que la première partie (71) du volet (7) obture la section de la tubulure de remplissage (2) en l'absence de pipe d'alimentation (24) introduite dans ladite tubulure (2), la deuxième partie (72 ) du volet (7) libérant alors la section de la tubulure de mise à l'air libre (3) pour permettre le passage d'un fluide du réservoir (1) vers le "canister" (34). En position d'obturation de la tubulure de remplissage (2), la première partie (71) du volet vient en appui contre une butée (23) prévue dans la section de ladite tubulure (2). Le fonctionnement du dispositif selon l'invention va maintenant être expliqué en référence aux figures 2 à 4. Le fonctionnement du dispositif diffère selon que l'extrémité de la tubulure de remplissage (2) soit ou non obturée par le bouchon (25) de fermeture. Dans des conditions normales d'utilisation du véhicule, l'ouverture et la fermeture du bouchon (25) correspondent respectivement à une phase de roulage ou de stationnement, et à une phase de remplissage du réservoir (1). Lorsque l'extrémité de la tubulure de remplissage (2) est obturée par le bouchon (25) , la première partie (71) du volet (7) est en appui contre la butée (23), la tubulure de remplissage (2) est obturée et la section de la tubulure de mise à l'air libre (3) libérée. Les premier et deuxième ressorts (61,62) exercent sur le clapet (5) des forces antagonistes dont la résultante applique le clapet (5) contre un siège du corps (4) en isolant ainsi le réservoir (1) du "canister" (34), tant que la surpression du réservoir (1) par rapport au "canister" (34) reste en deçà de la valeur de consigne déterminée par les tarage respectifs des premier et deuxième ressorts (61, 62). Lorsque l'augmentation de la pression du mélange gazeux contenu dans le réservoir (1), consécutive notamment à une élévation de la température extérieure, conduit à une surpression entre le réservoir et le "canister" (34) supérieure à la valeur de consigne, le clapet (5) est repoussé vers le haut et découvre l'orifice. Un transfert d'une partie du mélange contenu dans le réservoir, constitué principalement d'air et de vapeurs de carburant, s'opère alors du réservoir vers le "canister", dans lequel les vapeurs de carburant sont adsorbées, le clapet recouvrant à nouveau l'orifice dès que la surpression dans le réservoir repasse en deçà de la valeur de consigne. La pression de saturation d'un corps à une température donnée représente le point d'équilibre liquide-vapeur de ce corps. Si l'on chauffe le corps liquide à pression constante, il passe à l'état gazeux et retourne à l'état liquide si on le refroidit. La pression partielle d'un corps représente la quantité de ce corps dans un mélange gazeux comprenant différents corps. Des mesures ont montré que l'évaporation d'un carburant, en l'espèce de l'essence, est inversement proportionnelle à la différence entre la pression de saturation du carburant et sa pression partielle. Il en résulte donc que l'évaporation d'essence sera d'autant plus limitée que la pression partielle des vapeurs d'essence sera importante et proche de la pression de saturation. En maintenant le réservoir en surpression par rapport à la pression atmosphérique, le dispositif selon l'invention permet donc de limiter sensiblement l'évaporation du carburant contenu dans le réservoir. Lorsque l'on procède au remplissage du réservoir (1) , on ouvre préalablement le bouchon (25) de fermeture situé à l'extrémité (22) de la tubulure de remplissage (2). Le clapet (5) est alors repoussé vers le haut sous l'action du deuxième ressort (32), le premier ressort (61) n'étant plus en contact avec le clapet (5). Une partie du mélange gazeux contenu initialement dans le réservoir (1) est alors évacué vers le "canister" (34) jusqu'à ce que les pressions dans ces deux volumes s'égalisent.L'introduction d'une pipe d'alimentation (24) en carburant dans la tubulure de remplissage provoque la rotation du volet (7) autour de l'axe (73) solidarisant entre elles ses deux parties (71,72) du volet (7), la deuxième partie (72) du volet (7) obturant la tubulure de mise à l'air libre (3), la première partie (71) du volet (7) libérant la section de la tubulure de remplissage (2). Ce positionnement du volet (7) autorise le dégazage du réservoir, en évitant cependant la saturation du "canister" (34) par un flux trop important de vapeurs de carburant issues de la pipe d'alimentation lors du remplissage du réservoir. 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 limitation de l'évaporation du carburant contenu dans un réservoir (1) dans lequel débouchent une tubulure de mise à l'air libre (3) reliée à des moyens de récupération (34) des vapeurs de carburant et à une tubulure de remplissage (2) portant à son extrémité (22) un bouchon (25) mobile entre une position de fermeture et une position d'ouverture de ladite tubulure (2), caractérisé en ce qu'il comporte, d'une part des premiers moyens d'obturation de la tubulure de mise à l'air libre (3) agencés de manière à limiter la formation de vapeurs de carburant dans le réservoir (1) et évacuer lesdites vapeurs vers les moyens de récupération (34) des vapeurs de carburant, sous forme de flux pulsés, et d'autre part, des deuxièmes moyens d'obturation de la tubulure de mise à l'air libre (3) agencés de manière à obturer alternativement la tubulure de mise à l'air libre (3) et la tubulure de remplissage (2). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'obturation de la tubulure de mise à l'air libre (3) par les deuxièmes moyens d'obturation (7) est commandée par l'introduction d'une pipe d'alimentation (24) en carburant dans la tubulure de remplissage (2). 3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tubulure de remplissage (2) et la tubulure de mise à l'air libre (3) sont disposées sensiblement adjacentes entre elles au niveau d'un corps (4) de liaison situé au voisinage de l'extrémité libre (22) de la tubulure de remplissage. 4) Dispositif selon les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les premiers moyens d'obturation comprennent un clapet (5) coopérant avec des premier (61) et deuxième éléments (62) élastiques solidarisés respectivement au bouchon (25) et au corps (4) de liaison. 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que, le bouchon (25) étant fermé, les premier et deuxième éléments élastiques (61,62) sollicitent le clapet (5) en position d'obturation de la tubulure de mise à l'air libre (3) tant que la surpression du réservoir (1) par rapport aux moyens de récupération (34) des vapeurs de carburant reste en deçà d'une valeur de consigne. 6) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens d'obturation comprennent un volet (7) monté à rotation autour d'un axe (73) porté par le corps (4) de liaison et mobile entre une position d'obturation de la tubulure de remplissage (2) et une position d'obturation de la tubulure de mise à l'air libre (3). 7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un élément élastique de rappel sollicite le volet (7) en position d'obturation de la tubulure de remplissage (2) en l'absence de pipe d'alimentation (24) introduite dans la tubulure de remplissage (2). 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le volet (7), en position d'obturation de tubulure de remplissage (2), vient en appui contre une butée (23) prévue dans la section de ladite tubulure (2).