Brevet FR2771779A1 — publié le 19990604

DISPOSITIF POUR TRAITER LES VAPEURS DE COMBUSTIBLE D'UN VéHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un dispositif pour traiter les vapeurs de combustible d'un véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement les dispositifs utilisant des volumes tampons de stockage remplis de charbon actif, encore appelés canisters, et le circuit de purge de ces canisters vers l'admission des moteurs à combustion interne. Il est connu, notamment par le document FR A-93/10709 d'équiper un véhicule automobile à moteur à combustion interne d'un dispositif de recyclage des vapeurs de carburant issus du réservoir et ce, afin d'éviter tout rejet de ces vapeurs toxiques à l'atmosphère. De tels dispositifs comprennent classiquement une première conduite qui relie le réservoir à des moyens d'absorption des vapeurs de carburant tel qu'un canister. Ce canister, qui contient un adsorbant comme du charbon actif, doit être purgés périodiquement pour pouvoir disposer toujours d'une capacité d'adsorption suffisante. Pour ce faire une seconde conduite relie le canister au circuit d'admission d'air du moteur. Cette conduite munie d'une électrovanne pilotée permet de faire passer de façon sélective de l'air atmosphérique sur la couche d'adsorbant pour provoquer la désorption des vapeurs de carburant qui sont alors entraînées dans le circuit d'admission du moteur et viennent s'ajouter au carburant injecté par un ou plusieurs électro injecteurs débouchant dans le circuit d'admission d'air ou directement dans les chambres de combustion du moteur. Ces électro-injecteurs ainsi que la vanne de purge sont pilotés par le système électronique de contrôle moteur qui commande la quantité de carburant injectée à chaque cycle moteur, en contrôlant le début et la durée d'ouverture de chacun des injecteurs. La quantité de carburant injectée est déterminée par le système électronique de contrôle moteur suivant la quantité d'air admis dans la chambre de combustion, qui est déduite des conditions de fonctionnement du moteur et notamment de la pression ou du débit d'air dans le collecteur d'admission et du régime de rotation du moteur, ces quantités de carburant étant calculées précisément lors de la mise au point du moteur. Classiquement, l'électrovanne contrôlant le débit de purge des vapeurs de carburant à l'admission du moteur est une électrovanne battante du type à rapport cyclique d'ouverture (RCO). Une telle vanne comporte donc un clapet, élément obturateur mobile entre deux positions selon une fréquence donnée fonction du débit souhaité. Or, lorsque le clapet est rappelé sur son siège il génère des vibrations. Il en résulte donc, que ce type de vanne, bien que très performante techniquement, présente un niveau élevé de bruyance notamment lors de certains points de fonctionnement du moteur. Cette bruyance constitue une source de nuisance sonore dans l'habitacle difficilement conciliable avec le niveau de confort acoustique des nouveaux véhicules automobiles. Ainsi, la présente invention a pour objet un dispositif de traitement des vapeurs de carburant d'un véhicule qui bien qu'équiper d'une vanne de purge de type battante, limite considérablement les émissions sonores de cette dernière notamment lors des points de fonctionnement du moteur ou celles-ci sont particulièrement perceptibles, tel que par exemple le régime ralenti. Le dispositif pour traiter les vapeurs de carburant d'un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne selon l'invention, comporte des moyens d'adsorption des vapeurs de carburant issues du réservoir de carburant, ces moyens d'absorption sont connectés par l'intermédiaire d'une canalisation de purge au circuit d'admission d'air du moteur en aval du papillon des gaz, cette canalisation de purge étant équipée d'une vanne de purge à rapport cyclique d'ouverture dont l'ouverture est commandée par le système électronique de contrôle moteur selon des stratégies adaptées. Selon l'invention, le dispositif pour traiter les vapeurs de carburant est caractérisé en ce que la canalisation de purge coopère avec des moyens pilotés aptes à opérer la commande du débit de purge des vapeurs de carburant dans des conditions prédéterminées de fonctionnement du moteur, tandis que ladite vanne de purge est alors maintenue à pleine ouverture. La caracteristique de l'invention est donc de maintenir à pleine ouverture l'électrovanne de purge canister et donc ne plus la faire battre dans les conditions de fonctionnement du moteur prédéterminées (celles où ces battements s'entendent le plus) et ce, grâce au circuit de purge qui est adapté à cet effet, pour opérer dans ces conditions de fonctionnement le contrôle du débit de purge en lieu et place de la vanne ; étant entendu que, dans les autres conditions de fonctionnement du moteur, lors que c'est la vanne qui commande le débit de purge en battant classiquement, le circuit de purge n'interfère plus alors sur ce débit. Selon une autre caractéristique du dispositif pour traiter les vapeurs de carburant objet de la présente invention, les conditions de fonctionnement prédéterminées du moteur où les moyens de commande pilotés du débit agissent effectivement sur le débit des vapeurs de carburant purgées en lieu et place de la vanne de purge, sont le fonctionnement ralenti. Selon une autre caractéristique du dispositif pour traiter les vapeurs de carburant objet de la présente invention, la canalisation de purge débouche dans le circuit d'admission d'air du moteur par deux orifices distincts de sortie. Selon une autre caractéristique du dispositif pour traiter les vapeurs de carburant objet de la présente invention, les deux orifices de sortie de la canalisation de purge débouchent dans le circuit d'admission d'air du moteur au niveau du boîtier papillon où est logé le papillon des gaz. Selon une autre caractéristique du dispositif pour traiter les vapeurs de carburant objet de la présente invention, le premier orifice coopère avec des moyens obturateurs pilotés et le second orifice est muni d'un ajutage. Selon une autre caractéristique du dispositif pour traiter les vapeurs de carburant objet de la présente invention, l'ajutage disposé au droit du second orifice est calibré pour laisser passer un débit de vapeurs de carburant adapté aux conditions prédéterminées de fonctionnement du moteur. Selon une autre caractéristique du dispositif pour traiter les vapeurs de carburant objet de la présente invention, les moyens obturateurs coopérant avec le premier orifice sont constitués par le papillon des gaz. Selon une autre caractéristique du dispositif pour traiter les vapeurs de carburant objet de la présente invention, le premier orifice débouche face à la tranche du paillon des gaz lorsque ce dernier est en position fermée. On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, suivant la description présentée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une vue schématique du dispositif pour traiter les vapeurs de combustible selon l'invention - la figure 2 est une vue de détail, en coupe, du circuit de raccordement du dispositif représenté à la figure 1, au circuit d'admission d'air du moteur. Seuls les éléments du dispositif de traitement des vapeurs de carburant nécessaire à la compréhension de l'invention ont été figurés. Par ailleurs, pour faciliter la lecture des dessins, les mêmes éléments portent les mêmes références d'une figure à l'autre. Conformément à la figure 1, on a représenté un dispositif pour traiter les vapeurs de carburant issus d'un réservoir de carburant d'un véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion interne. Ce dispositif est classiquement du type utilisant un filtre, encore appelé canister, contenant un matériau adsorbant les vapeurs de carburant tel que du charbon actif. Le canister référencé 3 est donc classiquement relié, par une canalisation 2, à la partie supérieure du réservoir de carburant 1. Une seconde canalisation 8 munie d'une électrovanne à débit variable 6 pilotée par le calculateur de contrôle moteur 7, dite vanne de purge canister, relie le canister 3 à une source de dépression constituée par le circuit d'admission d'air 12 du moteur en aval du papillon des gaz, et par une troisième canalisation 5 à une source d'air de régénération du matériau adsorbant 4 Le canister 3 adsorbe donc, en continue, les vapeurs de carburant s'échappant du réservoir 1 par évaporation de son contenu. Ces vapeurs sortent du réservoir 1 à travers la première canalisation 2 et sont piégées par le charbon actif 4 du canister 3, grâce à un phénomène d'absorption qui bloque les hydrocarbures et laisse passer l'air épuré vers l'atmosphère 5. Pour éviter la saturation du canister 3 et donc le rejet des vapeurs de carburant à l'atmosphère, celui-ci est purgé périodiquement, selon des stratégies prédéterminées, en ouvrant la vanne 6. Le canister est alors balayé à contre courant par de l'air aspiré par la dépression régnant dans le circuit d'admission d'air 12 du moteur. Ce courant d'air provoque la désorption des vapeurs de carburant lesquelles sont alors recyclées dans le circuit d'admission et brûlées dans les chambres de combustion du moteur. L'ouverture de l'électrovanne 6 est périodiquement commandée par le système de contrôle moteur, de manière à éviter la saturation du canister 3 et à opérer la purge dans des conditions prédéterminées de fonctionnement du moteur. Conformément à l'invention, la seconde canalisation 8 débouche par deux orifices distincts dans le circuit d'admission d'air 12 du moteur. Le premier orifice 9 débouche au niveau du boîtier papillon 14 sensiblement face à la tranche du volet obturateur 11, lorsque ce dernier est en position fermée. Le second orifice 10 débouche également au niveau du papillon des gaz mais plus en aval du volet obturateur 11 dans le sens de l'écoulement de l'air. Ces deux orifices 9, 10 sont détaillés conformément à la figure 2. La seconde canalisation 8 communique donc avec le circuit d'admission d'air 12 du moteur 13 par deux orifices distincts 9 et 10 débouchant au niveau du boîtier papillon 14. Le premier orifice 9 débouche face à la tranche du volet obturateur 11, lorsque ce dernier est en position fermée. Ce premier orifice 9 est positionné et dimensionné de façon que lorsque le volet obturateur est en position fermée ce dernier obture le premier orifice 9 et empêche la sortie des vapeurs de carburant. Le second orifice 10 se situe en aval du volet obturateur 11 dans le sens de l'écoulement de l'air. Il est lui pourvu d'une restriction fixe 15 ou ajutage, destinée à limiter le débit de vapeurs de carburant quelle que soit la dépression régnant dans le circuit d'admission d'air du moteur 12. Grâce à cette disposition, lorsque le moteur 13 fonctionne au ralenti, le papillon des gaz est alors en position "fermée", comme représenté à la figure 2, le volet 11 ne laisse donc plus passer d'air frais (l'air nécessaire au fonctionnement ralenti transitant par un circuit de by-pass non figuré) et obture donc l'orifice 9 de la canalisation 8 de purge du canister 3. Lors de l'ouverture de la vanne 6, les vapeurs de carburant vont donc s'écouler à travers l'orifice 10 et leur débit contrôlé par la restriction fixe 15 dont les dimensions sont parfaitement adaptées à ce point de fonctionnement moteur. Il n'est donc plus nécessaire de contrôler un tel débit par la commande du rapport cyclique d'ouverture RCO de l'électrovanne 6, cette dernière pouvant alors demeurer totalement ouverte (signal de commande de 100%) pendant toute la durée de la phase de purge. L'électrovanne ne battant plus, les nuisances sonores sont ainsi supprimées. Le contrôle du débit dépendant de la densité de vapeurs d'essence dans le circuit de purge 8, le calibrage de l'orifice 10 associé à la restriction 15 doivent donc être dimensionnés en fonction de la concentration maximale d'hydrocarbures contenus dans le canister et de la quantité d'essence maximale que peut absorber le moteur au ralenti. Pour tous les autres points de fonctionnement du moteur et notamment pour ce qui est des régimes supérieurs, le volet obturateur 11 s'ouvrant pour laisser passer l'air frais, nécessaire à l'alimentation du moteur, l'orifice 9 n'est plus obturé. Les vapeurs peuvent alors librement circuler vers le moteur à travers l'orifice 9. Le contrôle du débit pourra alors être effectué de façon classique par l'ouverture et la fermeture de l'électrovanne, le bruit créé par celle-ci étant alors couvert par celui du moteur. L'avantage de l'invention est ainsi de permettre la purge des vapeurs de carburant aussi bien au ralenti, qu'à des régimes supérieurs, tout en supprimant les nuisances sonores et en contrôlant le débit des hydrocarbures. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné 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. Ainsi, la présente invention couvre tout système apte à limiter mécaniquement ou électromécaniquement le débit des vapeurs de carburant dans la seconde canalisation 8, pendant le fonctionnement du moteur au ralenti et donc permettre la pleine ouverture de la vanne 6. REVENDICATIONS [1] Dispositif pour traiter les vapeurs de carburant d'un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne (13) comportant des moyens d'adsorption (3,4) des vapeurs de carburant issues du réservoir de carburant (1) connectés par l'intermédiaire d'une canalisation (8) au circuit d'admission d'air (12) dudit moteur (13) en aval du papillon des gaz (11), ladite canalisation (8) étant équipée d'un vanne de purge (6) à rapport cyclique d'ouverture dont l'ouverture est commandée par le système électronique de contrôle moteur (7) selon des stratégies adaptées, caractérisé en ce que ladite canalisation (8) coopère avec des moyens (9,10,15,11) pilotés aptes à opérer la commande du débit de purge des vapeurs de carburant dans des conditions prédéterminées de fonctionnement du moteur, tandis que ladite vanne de purge (6) est maintenue à pleine ouverture. [2] Dispositif pour traiter les vapeurs de carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites conditions de fonctionnement prédéterminées du moteur où lesdits moyens de commande pilotés du débit (9,10,15,11) agissent effectivement sur le débit des vapeurs de carburant purgées, sont le fonctionnement ralenti. [3] Dispositif pour traiter les vapeurs de carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la canalisation (8) débouche dans le circuit d'admission d'air (12) du moteur (13) par deux orifices distincts de sortie (9,10). [4] Dispositif pour traiter les vapeurs de carburant selon la revendications 3, caractérisé en ce que les deux orifices de sortie (9,10) de la canalisation (8) débouchent dans le circuit d'admission d'air (12) du moteur (13) au niveau du boîtier papillon (14) où est logé le papillon des gaz (11). [5] Dispositif pour traiter les vapeurs de carburant selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que le premier orifice (9) coopère avec des moyens obturateurs pilotés (11) et en ce que le second orifice (10) est muni d'un ajutage (15). [6] Dispositif pour traiter les vapeurs de carburant selon la revendications 5, caractérisé en que ledit ajutage disposé au droit du second orifice (10) est calibré pour laisser passer un débit de vapeurs de carburant adapté auxdites conditions prédéterminées de fonctionnement du moteur. [7] Dispositif pour traiter les vapeurs de carburant selon l'une quelconque des revendications 5 à 6, caractérisé en que les moyens obturateurs coopérant avec ledit premier orifice (9) sont constitués par le papillon des gaz (11). [8] Dispositif pour traiter les vapeurs de carburant selon la revendications 7, caractérisé en ce que ledit premier orifice (9) débouche face à la tranche du volet obturateur (11) lorsque ce dernier est en position fermée.