Brevet FR2746720A1 — publié le 19971003

DISPOSITIF DE REDUCTION DES ECHANGES THERMIQUES ENTRE L'ATMOSPHERE ET LE RESERVOIR DE CARBURANT D'UN VEHICULE AUTOMOBILE. La présente invention concerne un dispositif permettant de limiter l'élévation de la température du carburant contenu dans un réservoir de véhicule automobile. Le circuit à carburant d'un véhicule automobile comprend un réservoir de carburant en liaison avec l'atmosphère par un circuit de mise à l'air libre qui permet de maintenir une pression proche de la pression atmosphérique dans le réservoir lorsque la quantité de carburant diminue dans le réservoir ou lorsque la pression augmente du fait de l'élévation de la température du réservoir par exemple. Le circuit de mise à l'air libre relie le réservoir à un récipient, dénommé canister, contenant des charbons actifs qui adsorbent les molécules d'hydrocarbures contenues dans les vapeurs qui s'échappent du réservoir. L'air purifié des hydrocarbures sort du canister vers l'atmosphère. La capacité d'adsorption du canister est cependant limitée par les caractéristiques du matériau adsorbant contenu dans le canister 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 canister 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 physicochimiques complexes mis enjeu lors de l'adsorption. La stratégie de purge reste cependant difficile à définir notamment à cause du manque de connaissance sur le mécanisme de remplissage du canister et sur la quantification de la masse de vapeur d'essence transmise au canister pendant une durée déterminée. I1 est donc essentiel de limiter l'importance du flux de vapeurs de carburant envoyé vers le canister. Lors du roulage, les vapeurs de carburant envoyées vers le canister proviennent principalement de l'évaporation du carburant dans le réservoir, le débit des vapeurs évacuées vers le canister sera d'autant plus important que la température du réservoir de carburant sera élevée. Le réservoir est principalement soumis à un flux thermique de rayonnement issu de la ligne d'échappement et à un flux thermique convectif provenant du contact entre l'air extérieur et les parois du réservoir. L'invention s'applique à un véhicule automobile qui comprend un réservoir de carburant en contact direct avec l'atmosphère par tout ou partie de sa surface extérieure et fixé à un élément de carrosserie situé au niveau de la partie postérieure du soubassement, et une ligne d'échappement s'étendant sensiblement selon l'axe longitudinal médian du véhicule, entre un groupe motopropulseur monté à la partie antérieure du véhicule, et ladite partie postérieure, La présente invention se propose notamment de limiter l'évaporation du carburant dans le réservoir pour éviter une saturation trop rapide du canister. Ces buts sont atteints, conformément à l'invention, par le fait que le soubassement comporte des moyens de réduction des échanges convectifs entre le réservoir et l'air extérieur. Selon une autre caractéristisque de la présente invention, les moyens de réduction des échanges convectifs comprennent un écran qui s'étend de part et d'autre de la ligne d'échappement du véhicule. Selon une autre caractéristisque de la présente invention, l'écran comprend des déflecteurs fixés au soubassement entre le groupe motopropulseur et le réservoir, lesdits déflecteurs déviant latéralement le flux d'air antérieur sur les côtés du véhicule. Selon une autre caractéristisque de la présente invention, chaque déflecteur présente une section longitudinale sensiblement en forme de L. Selon une autre caractéristisque de la présente invention L'écran comprend une plaque disposée sous le réservoir à une certaine distance de la surface de ce dernier. Selon une autre caractéristisque de la présente invention, la plaque présente des bords relevés vers le haut. 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 véhicule des principaux organes de son circuit à carburant, selon un premier mode de réalisation de l'invention. - la figure 2 est une vue en coupe selon A-A de la figure 1. - la figure 3 est une vue en coupe selon B-B de la figure 1. - la figure 4 est une vue en perspective d'un déflecteur. - la figure 5 est une représentation schématique d'un véhicule des principaux organes de son circuit à carburant équipé selon une second mode de réalisation de l'invention. - la figure 6 est une vue en coupe selon A-A de la figure 5. - la figure 7 est une vue de dessus d'un écran selon l'invention. On a représenté à la figure 1 un réservoir 1 de carburant dont le remplissage s'effectue par une tubulure de remplissage (non représentée). La partie supérieure du réservoir 1 communique via une tubulure de mise à l'air libre 6 avec un canister 10. Le carburant est envoyé vers les chambres de combustion du moteur 3 par une pompe à carburant 5 et une tubulure 61. La tubulure de mise à l'air libre 10 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. Les fluides à l'état gazeux (vapeurs de carburant, air et vapeur d'eau) issus du réservoir sont évacués vers le canister 10. 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 10 communique avec l'atmosphère par un premier conduit et avec la rampe d'injection du moteur 3 par un deuxième conduit. Lorsque le canister 10 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. Le carburant en excès qui n'est pas injecté dans les chambres de combustion du moteur 3 est retourné dans le réservoir de carburant par une tubulure 2. Ce carburant retourné dans le réservoir 1 ayant été échauffé lors de son passage dans la rampe d'injection du moteur 3 et la pompe à essence 5, contribue ainsi à l'élévation de la température du carburant contenu dans le réservoir 1. Les gaz d'échappement issus de la combustion du carburant dans le moteur 3 sont évacués dans l'atmosphère par une ligne d'échappement 4 qui s'étend sensiblement sous le soubassement auquel elle est reliée par des éléments élastiques de filtration connus. L'extrémité antérieure de la ligne 4 est reliée de manière connue en soi à un collecteur d'échappement et son extrémité postérieure débouche au niveau de l'extrémité arrière du véhicule. La ligne 4 est ici représentée en position longitudinale et le réservoir 1 en position transversale au véhicule à la partie arrière de ce dernier. La surface inférieure du réservoir 1 comporte un creux dans lequel vient se loger une partie de la ligne 4. Un écran thermique 7 est disposé entre les surfaces en regard de la ligne 4 et du réservoir 1 afin de limiter l'échauffement du carburant par le rayonnement, notamment infrarouge issu de la ligne 4. De manière préférentielle, cet écran, réalisé en un matériau présentant une mauvaise conductivité thermique, est recouvert d'une feuille réfléchissante. Lors du roulage du véhicule, le flux d'air résultant du roulage du véhicule et du ventilateur 8 du radiateur s'engouffre entre le soubassement et la chaussée. Ce flux d'air est chauffé à la partie antérieure du véhicule au contact des parties chaudes du moteur 3, du radiateur et du condenseur (non représentés). Une parties du flux d'air en provenance de la partie antérieure du véhicule circule entre l'écran thermique 7 et la ligne d'échappement 4 participant ainsi à son refroidissement. Une autre partie de ce flux d'air antérieur vient lécher le soubassement du véhicule et notamment la surface du réservoir 1. La puissance fournie par l'environnement résulte pour 80% d'échanges convectifs, lesquels proviennent du contact de l'air extérieur avec la paroi externe du réservoir avec l'air extérieur. Le reste de la puissance fournie par l'environnement provient d'échange par rayonnement émis par la ligne d'échappement. Le carburant non injecté dans les chambres de combustion et renvoyé dans le réservoir contribue aussi à élever la température du carburant. En effet, ce carburant excédentaire a été chauffé lors de son passage dans la pompe à carburant et la rampe d'injection. Cependant, I'apport thermique correspondant ne représente que 25% de la puissance thermique totale fournie au réservoir 1. Avant de venir lécher l'enveloppe du réservoir, la température de l'air, initialement à la température ambiante, s'élève par contact avec les parties chaudes du moteur et du radiateur situés à la partie antérieure du véhicule. Les échanges thermiques au niveau de ces organes élèvent la température du flux d'air, initialement à 200 C, jusqu'à environ 80 "C. Ce flux d'air chauffé au niveau de la partie antérieure du véhicule contribue ainsi majoritairement à l'augmentation de la température du carburant dans le réservoir. Selon un premier mode de réalisation de l'invention représenté sur les figures 2 et 3, L'écran est constitué par des déflecteurs t I s'étendant de part et d'autre de la ligne 4 et disposés en avant du réservoir 1. Ces déflecteurs 11 dévient latéralement le flux d'air antérieur. Chaque déflecteur 11 possède une forme générale en L et comporte deux ailes disposées entre elles sensiblement à angle droit. L'une des ailes 14, plane, est fixée au soubassement par des rivets 13. L'autre aile 15, présente une partie courbe dont la concavité est tournée vers l'arrière du véhicule et se prolonge en une partie droite jusqu'au niveau des côtés du véhicule. L'extrémité libre de la partie courbe vient affleurer la surface de l'écran 7 ou de la ligne 4 selon l'implantation retenue pour le déflecteur 11 et les dimensions respectives de l'écran 7. Le déflecteur 11 peut notamment être obtenu par emboutissage. Les déflecteurs peuvent être aisément montés sur les véhicules existants sans modifications structurelles de ces derniers. Le déflecteur 11 dévie le flux d'air antérieur sur les côtés du véhicule. Selon un second mode de réalisation de l'invention représenté sur les figures 5 et 6, L'écran est constitué par une plaque 12 disposée en regard de sa surface sous le réservoir en regard de sa surface. Les bords de la plaque sont relevés vers le haut. Cette solution permet d'intégrer l'écran thermique 7 et l'écran anticonvectif en une seule et même structure 12. La base de l'écran fait saillie devant le réservoir de telle sorte que l'air antérieur glisse le long de sa surface sans venir lécher les parois du réservoir. Le matériau constitutif de l'écran possède une faible conductivité thermique et est recouvert d'une feuille d'un matériau réfléchissant. L'écran peut être réalisé par emboutissage et être fixé au soubassement par des rivets. Les deux solutions proposées pour l'écran ne nécessitent pas de modifications structurelles du soubassement et peuvent être aisément intégrées, à faible coût, sur des véhicules. Les solutions proposées permettent de limiter l'échauffement des parois du réservoir par convection, ce qui contribue à diminuer l'évaporation d'essence dans le réservoir et facilite la gestion du canister. Bien entendu, I'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) Véhicule automobile comprenant un réservoir (1) de carburant en contact direct avec l'atmosphère par tout ou partie de sa surface extérieure et fixé à un élément de carrosserie situé au niveau de la partie postérieure du soubassement, et une ligne d'échappement (4) s'étendant sensiblement selon l'axe longitudinal médian du véhicule, entre un groupe motopropulseur (3) monté à la partie antérieure du véhicule, et ladite partie postérieure, caractérisé en ce que le soubassement comporte des moyens de réduction des échanges convectifs entre le réservoir (1) et l'air extérieur. 2) Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réduction des échanges convectifs comprennent un écran qui s'étend de part et d'autre de la ligne d'échappement (4) du véhicule. 3) Véhicule automobile selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'écran comprend des déflecteurs (11) fixés au soubassement entre le groupe motopropulseur (3) et le réservoir (1), lesdits déflecteurs déviant latéralement le flux d'air antérieur sur les côtés du véhicule. 4) Véhicule automobile selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque déflecteur (11) présente une section longitudinalgsensiblement en forme de L. 5) Véhicule automobile selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'écran comprend une plaque (12) disposée sous le réservoir (1) à une certaine distance de la surface de ce dernier. 6) Véhicule automobile selon la revendication 5, caractérisé en ce que les bords de la plaque (12) relevés vers le haut.