Brevet FR2744036A1 — publié le 19970801

Filtre adsorbeur pour vapeurs de carburant L'invention concerne les filtres adsorbeurs pour vapeurs de carburant, qui sont utilisés en particulier dans les véhicules automobiles pour éviter de polluer l'environnement avec les émanations provenant notamment de leur réservoir de carburant. Dans tous les cas, ces filtres adsorbeurs comportent un boîtier étanche contenant une masse perméable de matériau adsorbant, notamment du charbon actif. Lorsque le moteur à combustion interne du véhicule ne fonctionne pas et dans certaines phases de fonctionnement du moteur, l'air chargé de vapeurs de carburant en provenance du réservoir entre dans le filtre par une entrée d'air pollué, et cet air ressort éventuellement vers l'atmosphère par un passage de mise à l'air libre, après adsorption des vapeurs de carburant. Pendant d'autres phases du fonctionnement du moteur, on aspire de l'air frais par le passage de sortie d'air dépollué, en reliant soit le passage d'entrée d'air pollué, soit un passage d'aspiration spécifique, au circuit d'admission d'air du moteur : ainsi, les vapeurs de carburant adsorbées dans le filtre sont désorbées et envoyées vers le moteur du véhicule, où elles sont brûlées. Pour fonctionner avec un bon rendement, les filtres adsorbeurs pour vapeurs de carburant doivent être conformés pour présenter un rapport L/D assez grand (par exemple compris entre 2 et 6) entre - d'une part la longueur moyenne L du chemin suivi par l'air dans le matériau adsorbant, - et d'autre part le diamètre D équivalent à l'aire S de la section du matériau adsorbant qui est traversée par cet air (D = 2(S/n]). Lorsque l'entrée d'air pollué et le passage de mise à l'air libre du filtre sont situés respectivement aux deux extrémités axiales du boîtier, le matériau adsorbant étant contenu dans un compartiment unique, la nécessité d'un rapport L/D élevé conduit à un filtre très allongé, difficile à loger dans le véhicule. Afin de pallier cet inconvénient, il a déjà été proposé dans l'art antérieur de réaliser un filtre adsorbeur pour vapeurs de carburant comportant un boîtier étanche qui délimite un volume intérieur contenant une masse perméable de matériau adsorbant, ce boîtier comportant une paroi latérale extérieure de forme sensiblement annulaire qui s'étend selon un axe longitudinal entre deux extrémités fermées respectivement par des première et deuxième parois d'extrémité, la première paroi d'extrémité étant liée jointivement à une cloison intérieure qui s'étend axialement jusqu'au voisinage de la deuxième paroi d'extrémité en laissant un espace libre entre ladite cloison intérieure et ladite deuxième paroi d'extrémité, cette cloison intérieure séparant ainsi le volume intérieur du boîtier en des premier et deuxième compartiments qui communiquent entre eux uniquement par ledit espace libre, le volume intérieur communiquant avec l'extérieur par au moins des premier et deuxième passages qui débouchent respectivement dans les premier et deuxième compartiments au voisinage de la première paroi d'extrémité, l'un de ces passages servant au moins à l'entrée de vapeurs de carburant et l'autre de ces passages communiquant avec l'atmosphère. Dans les filtres connus du genre en question, les deux compartiments du filtre ont en général une section carrée ou rectangulaire et la cloison intérieure est une plaque plane dont les bords latéraux sont reliés jointivement à la paroi latérale extérieure du filtre. Ces filtres adsorbeurs connus ont des performances améliorées par rapport aux filtres comportant un seul compartiment intérieur. En effet, du fait qu'ils imposent un cheminement sensiblement en forme de U à l'air qui les traverse, ces filtres adsorbeurs à cloison intérieure présentent une assez bonne capacité d'adsorption de vapeurs de carburant sans pour autant devoir présenter une forme excessivement allongée. La présente invention a pour but d'améliorer encore les performances de ces filtres adsorbeurs connus. A cet effet, selon l'invention, un filtre adsorbeur du genre en question est essentiellement caractérisé en ce que la cloison intérieure est sensiblement annulaire et centrée sur l'axe longitudinal de la paroi latérale extérieure, de sorte que les deux compartiments s'entourent l'un l'autre. Grâce à ces dispositions, les inventeurs ont pu constater une capacité d'adsorption nettement augmentée par rapport aux filtres adsorbeurs de l'art antérieur qui imposaient à l'air qui les traverse un cheminement en U, et ce avec le même matériau adsorbant, avec le même volume de matériau adsorbant et avec le même rapport L/D défini cidessus. A titre d'exemple, des essais comparatifs effectués en faisant circuler dans les filtres un débit de 55 l/h d'air saturé en essence à une température de 55"C, ont montré qu'un filtre selon l'invention a une capacité d'adsorption supérieure d'environ 17 % en masse par rapport à la capacité d'adsorption d'un filtre de l'art antérieur avec cheminement d'air en U. Ainsi, l'invention permet soit de réaliser des filtres plus performants que ceux de l'art antérieur avec un même encombrement, soit de réaliser des filtres aussi performants que ceux de l'art antérieur, mais avec un encombrement et un poids inférieurs. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes - la paroi latérale extérieure et la cloison intérieure sont cylindriques - la paroi latérale extérieure et la cloison intérieure ont une forme de révolution centrée sur l'axe longitudinal - les premier et deuxième compartiments présentent des aires de section qui sont sensiblement égales - le rapport entre d'une part la longueur axiale occupée par le matériau adsorbant à l'intérieur du boîtier, et d'autre part la racine carrée de l'aire de la section totale comprise à l'intérieur de la paroi latérale, est compris entre 0,8 et 2,4 - l'espace libre compris entre la cloison intérieure et la deuxième paroi d'extrémité présente une épaisseur de matériau adsorbant qui s'étend sur une distance axiale comprise entre 0,5 et 1,5 cm à partir de la cloison intérieure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée a titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin joint. Sur le dessin, la figure unique représente un filtre adsorbeur selon une forme de réalisation de l'invention, en coupe axiale. Ce filtre adsorbeur comporte un boîtier étanche 1, réalisé par exemple en matière plastique, qui délimite un volume intérieur 2 rempli de matériau adsorbant 3 (dont seulement une partie est représentée). Ce matériau adsorbant est en général du charbon actif en grains, mais ce choix n'est pas limitatif. Le boîtier 1 présente une paroi latérale extérieure 4 de forme sensiblement annulaire, c'est-à-dire une paroi refermée sur elle-même qui entoure le volume intérieur 2 et qui, vue en section, peut présenter par exemple une forme circulaire, une forme elliptique, une forme carrée, une forme rectangulaire, ou autre. La paroi latérale extérieure 2 est centrée sur un axe longitudinal X, et elle s'étend axialement entre deux extrémités fermées respectivement par des première et deuxième parois d'extrémité 5, 6. Par ailleurs, le boîtier comporte en outre une cloison intérieure 7, qui est également sensiblement annulaire (c'est-à-dire refermée sur elle-même avec le cas échéant une section circulaire, une section elliptique, une section carrée, une section rectangulaire, ou autre) dont une extrémité est fixée jointivement à la première paroi d'extrémité 5. Cette cloison intérieure est centrée sur l'axe X et s'étend axialement depuis la première paroi d'extrémité jusqu'au voisinage de la deuxième paroi d'extrémité 6, en laissant entre elle et ladite deuxième paroi d'extrémité un espace libre 8. La cloison intérieure 7 sépare ainsi le volume intérieur 2 en deux compartiments 2a, 2b qui communiquent entre eux uniquement par l'intermédiaire de l'espace libre 8. L'espace libre 8 comporte en général une épaisseur de matériau adsorbant qui s'étend sur une distance axiale comprise par exemple entre 0,5 et 1,5 cm à partir de l'extrémité de la cloison intérieure 7, en direction de la deuxième paroi d'extrémité 6. De plus, dans l'exemple représenté, l'espace libre 8 comporte en outre une couche de mousse compressible 9 qui sert à comprimer axialement la masse de matériau adsorbant. Le cas échéant, la couche de mousse 9 peut être remplacée par une plaque rigide percée de trous associée le cas échéant à une fine couche de feutre ou de mousse, cette plaque rigide étant sollicitée vers la masse de matériau adsorbant par un ressort. De préférence, la paroi latérale extérieure 4 et la cloison intérieure 7 sont toutes les deux cylindriques, de révolution ou non, de sorte que les premier et deuxième compartiments 2a, 2b présentent des sections ayant chacune une aire constante sur toute la longueur du filtre. Avantageusement, les aires des sections des premier et deuxième compartiments 2a, 2b sont sensiblement égales. De préférence, afin d'obtenir un rendement optimal du filtre, le rapport entre d'une part la longueur axiale 1 occupée par le matériau adsorbant, et d'autre part la racine carrée de l'aire de la section totale comprise à l'intérieur de la paroi latérale 4, est compris entre 0,8 et 2,4. Enfin, le volume intérieur 2 du filtre communique avec l'extérieur par l'intermédiaire de trois conduits qui traversent la première paroi d'extrémité 5, savoir - un conduit d'entrée d'air pollué 10, qui est destiné à être relié au réservoir de carburant du véhicule pour recevoir de l'air chargé de vapeurs de carburant (essence par exemple), ce conduit d'entrée d'air pollué débouchant de préférence à l'intérieur de la masse 3 de matériau adsorbant dans le compartiment intérieur 2a, non loin de la première paroi d'extrémité 5, et l'extrémité intérieure du conduit 10 étant généralement pourvue d'un diffuseur îOa qui peut consister par exemple en un capuchon de fin grillage qui est emboîté sur le conduit 10 pour empêcher le matériau adsorbant de pénétrer dans ce conduit, - un conduit de mise à l'air libre 11 qui est destiné à communiquer avec l'atmosphère, et qui débouche sur la face intérieure de la première paroi d'extrémité 5 dans une chambre annulaire creuse 12 qui est séparée de la masse 3 de matériau adsorbant par un feutre 13 également annulaire, maintenu écarté de la première paroi d'extrémité 5 par des reliefs discontinus 14 faisant saillie vers l'intérieur à partir de la première paroi d'extrémité 5 et par des surfaces d'appui 15, 16 appartenant respectivement à la paroi latérale extérieure et à la cloison intérieure, - et un conduit d'aspiration 17 qui est destiné à être relié à l'admission d'air du moteur à combustion interne du véhicule, ce conduit d'aspiration débouchant sur la face intérieure de la première paroi d'extrémité 5 dans une chambre creuse 18 qui est isolée de la chambre annulaire creuse 12 par la cloison intérieure 7 et qui est séparée de la masse de matériau adsorbant par une couche de feutre 19, maintenue écartée de la première paroi d'extrémité par des reliefs discontinus 20 formés sur la face intérieure de cette première paroi d'extrémité, et par une surface d'appui annulaire 21 appartenant à la cloison intérieure 7. Ainsi, lorsque le moteur du véhicule ne fonctionne pas et dans certaines phases du fonctionnement du moteur, les vapeurs d'essence qui émanent du réservoir de carburant pénètrent dans le filtre par le conduit d'entrée d'air pollué 10 et sont adsorbées dans la masse 3 de charbon actif, et pendant d'autres phases du fonctionnement du moteur, le circuit d'admission d'air provoque une aspiration au niveau du conduit d'aspiration 17, ce qui entraine un passage d'air frais dans le filtre, depuis le conduit de mise à l'air libre 11 jusqu'au conduit d'aspiration 17, de sorte que les vapeurs de carburant préalablement adsorbées sur le charbon actif sont désorbées et renvoyées vers le moteur du véhicule, où elles sont brûlées. REVENDICATIONS 1. Filtre adsorbeur pour vapeurs de carburant, comportant un boîtier (1) étanche qui délimite un volume intérieur (2) contenant une masse perméable de matériau adsorbant (3), ce boîtier comportant une paroi latérale extérieure (4) de forme sensiblement annulaire qui s'étend selon un axe longitudinal (X) entre deux extrémités fermées respectivement par des première et deuxième parois d'extrémité (5, 6), la première paroi d'extrémité (5) étant liée jointivement à une cloison intérieure (7) qui s'étend axialement jusqu'au voisinage de la deuxième paroi d'extrémité (6) en laissant un espace libre (8) entre ladite cloison intérieure et ladite deuxième paroi d'extrémité, cette cloison intérieure séparant ainsi le volume intérieur du boîtier en des premier et deuxième compartiments (2a, 2b) qui communiquent entre eux uniquement par ledit espace libre (8), le volume intérieur (2) communiquant avec l'extérieur par au moins des premier et deuxième passages (10, 11) qui débouchent respectivement dans les premier et deuxième compartiments (2a, 2b) au voisinage de la première paroi d'extrémité (5), l'un (10) de ces passages servant au moins à l'entrée de vapeurs de carburant et l'autre (11) de ces passages communiquant avec l'atmosphère, caractérisé en ce que la cloison intérieure (7) est sensiblement annulaire et centrée sur l'axe longitudinal (X) de la paroi latérale extérieure (4), de sorte que les deux compartiments (2a, 2b) s'entourent l'un l'autre. 2. Filtre adsorbeur selon la revendication 1, dans lequel la paroi latérale extérieure (4) et la cloison intérieure (7) sont cylindriques. 3. Filtre adsorbeur selon la revendication 2, dans lequel la paroi latérale extérieure (4) et la cloison intérieure (7) ont une forme de révolution centrée sur l'axe longitudinal (X). 4. Filtre adsorbeur selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, dans lequel les premier et deuxième compartiments (2a, 2b) présentent des aires de section qui sont sensiblement égales. 5. Filtre adsorbeur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel le rapport entre d'une part la longueur axiale (z) occupée par le matériau adsorbant à l'intérieur du boîtier, et d'autre part la racine carrée de l'aire de la section totale comprise à l'intérieur de la paroi latérale (4), est compris entre 0,8 et 2,4. 6. Filtre adsorbeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'espace libre (8) compris entre la cloison intérieure (7) et la deuxième paroi d'extrémité (6) présente une épaisseur de matériau adsorbant qui s'étend sur une distance axiale (E) comprise entre 0,5 et 1,5 cm à partir de la cloison intérieure.