Brevet FR3033366A1 — publié le 20160909

DISPOSITIF DE DEPRESSURISATION D'UN RESERVOIR A CARBURANT D'UN VEHICULE [0001] L'invention a trait au domaine des réservoirs à carburant pour véhicule automobile, et plus précisément à la gestion de la pression interne des réservoirs à carburant liée aux vapeurs d'essence, celles-ci s'accumulant lorsque le moteur à combustion interne ne fonctionne pas. [0002] Un réservoir à carburant d'un véhicule est dimensionné en fonction de la pression interne maximum admissible. Afin d'augmenter la valeur de pression interne maximum admissible, il est possible d'augmenter l'épaisseur des parois du réservoir, d'ajouter des renforts internes au réservoir, ou de placer un châssis de renfort autour du réservoir, ces dispositions étant onéreuses. [0003] Le document US 5957113 décrit un collecteur de gaz pour la gestion de la pression dans le réservoir d'un véhicule, le collecteur absorbant les vapeurs de carburant provenant du réservoir, un moyen de condensation permettant de transformer les vapeurs de carburant en liquide, ce liquide étant ensuite évacué et acheminé vers le réservoir. Pour un véhicule hybride, lorsque le moteur à combustion interne stoppe et que le moteur électrique démarre, les vapeurs stockées dans le collecteur de gaz ne sont plus évacuées. Afin de purger le collecteur de gaz lorsque le moteur à combustion interne ne fonctionne pas, le document US 5957113 décrit un dispositif de récupération des vapeurs de carburant comprenant un collecteur de gaz pourvu d'un orifice d'entrée pour l'introduction de vapeur de carburant provenant d'un réservoir, un moyen d'absorption pour absorber les vapeurs de carburant depuis le réservoir, et un orifice d'échappement pour purger les vapeurs de carburant purifiées. Les vapeurs riches en air sont réacheminées vers le collecteur de gaz, tandis que les vapeurs riches en carburant sont aspirées par une pompe vers un moyen de condensation. Le moyen de condensation va liquéfier les vapeurs riches en carburant, qui seront ensuite réintroduites dans le réservoir. [0004] Toutefois, l'utilisation d'un tel dispositif n'est pas sans inconvénients. En particulier, la mise en place de ce dispositif requiert la présence de nombreux éléments pour fonctionner. 3033366 2 [0005] Un objectif est d'extraire, purifier, condenser et redistribuer les vapeurs provenant d'un réservoir par un moyen unique nécessitant un minimum d'éléments. [0006] A cet effet, il est proposé un dispositif de dépressurisation 5 d'un réservoir à carburant de véhicule automobile muni d'un moteur à combustion interne, ce dispositif comprenant : - un collecteur de gaz comprenant une première ouverture pour l'introduction de vapeurs de carburant émanant du réservoir, une deuxième ouverture pour l'échappement des condensats compris dans 10 le collecteur de gaz ; un moyen de condensation des vapeurs de carburant lié au collecteur de gaz ; une pompe à carburant ; - un conduit d'acheminement du carburant reliant le réservoir au 15 moteur à combustion interne en traversant la pompe à carburant, comprenant une portion externe au réservoir, reliée au collecteur (5) de gaz et une deuxième portion interne au réservoir ; un tuyau relié au réservoir et à la première ouverture du collecteur de gaz pour l'évaporation des vapeurs, 20 la pompe à carburant étant réversible, de sorte à aspirer les condensats de vapeurs de carburant compris dans le collecteur de gaz et les acheminer dans le réservoir. [0007] Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison : 25 le dispositif comprend des clapets anti-retour empêchant les condensats d'atteindre le moteur à combustion interne ; le collecteur de gaz comprend un capteur de pression ; le réservoir comprend un clapet de dégazage ; le réservoir comprend un clapet de mise à l'air ; 30 - le collecteur de gaz comprend une troisième ouverture pour le retour de carburant non brulé par le moteur et un deuxième tuyau reliant le moteur à combustion interne et la troisième ouverture. [0008] Selon un deuxième aspect, il est proposé un véhicule comprenant un dispositif tel que présenté ci-dessus. 3033366 3 [0009] D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description d'un mode de réalisation, faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective de dessus d'un véhicule 5 automobile muni d'un moteur à combustion interne, d'un réservoir et d'un dispositif de dépressurisation du réservoir ; la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif de dépressurisation du réservoir ; la figure 3 est un graphique de commande d'un dispositif de 10 dépressurisation du réservoir. [0010] Sur la figure 1 est représenté un véhicule 1 automobile, comprenant un moteur 2 à combustion interne, un réservoir 3 à carburant, un dispositif 4 de dépressurisation du réservoir 3, relié à la fois au moteur 2 et au réservoir 3. 15 [0011] Comme illustré sur la figure 2, le dispositif 4 comprend un collecteur 5 de gaz associé à un moyen de condensation 17, et une pompe 6 à carburant permettant d'injecter le carburant L (hachuré en rayures horizontales) compris dans le réservoir 3, dans le moteur 2 à combustion interne. 20 [0012] Le réservoir 3 à carburant est un réservoir de stockage de carburant, sous forme liquide, généralement situé à l'arrière du véhicule 1 [0013] Le réservoir 3 possède plusieurs orifices permettant son remplissage en carburant L, l'aspiration de ce carburant L, l'aspiration 25 des vapeurs G, le contrôle de la pression interne par mise à l'air libre. Plus précisément : le remplissage du réservoir 3 est réalisé par l'introduction de carburant L dans une tubulure 7 de remplissage, fermée par un bouchon 8 ; 30 - un clapet 9 de mise à l'air libre permet à l'air de rentrer dans le réservoir 3 pour remplacer le volume de carburant L consommé par le moteur 2 ; un clapet 10 de dégazage permet l'évacuation des vapeurs G de carburant vers le collecteur 5 de gaz via un tuyau 12, pour leur 35 traitement. 3033366 4 [0014] Le carburant L contenu dans le réservoir 3 est absorbé au moyen de la pompe 6 à carburant qui achemine le carburant L jusqu'au moteur 2 via un conduit 11, en passant par le carburateur et les injecteurs (non représentés). 5 [0015] La pompe 6 à carburant se trouve dans le réservoir 3 et est immergée dans le carburant L. Le carburant L est refroidi, pendant que la pompe 6 est lubrifiée. Lorsque le moteur 2 est allumé, la pompe 6 dirige le carburant L dans un filtre (non représenté), permettant d'éliminer le maximum d'impuretés en suspension dans le carburant L 10 présent dans le réservoir 3 ou la tubulure 7 et évacue le carburant L sous pression à travers une soupape (non représentée). La capacité de pompage de la pompe 6 à carburant dépasse légèrement les besoins du moteur 2. [0016] Un clapet de retour de sortie est situé à l'orifice de sortie de 15 la pompe 6, permettant de conserver la pression résiduelle du carburant L dans le système d'alimentation de carburant L lorsque le moteur 2 est arrêté, ce qui améliore les comportements de démarrage et réduit l'accumulation de vapeurs. En effet, sans la pression résiduelle du carburant L dans le système, il serait nécessaire de créer de la 20 pression à chaque fois que le moteur 2 est démarré, ce qui augmenterait le temps de démarrage. Lorsque le moteur 2 chaud s'arrête, la température du carburant L croît. Le maintien du système sous pression, augmente le point d'ébullition du carburant L et empêche son évaporation. 25 [0017] Le collecteur 5 est une cuve, par exemple métallique, de forme cylindrique ou sphérique, comprenant plusieurs ouvertures. [0018] Une première ouverture 13 du collecteur 5 permet l'admission des gaz G provenant du réservoir 3 via le tuyau 12. [0019] Une seconde ouverture 14 du collecteur 5 permet l'évacuation 30 des condensats L1 contenus dans le collecteur 5, via un tuyau 20. [0020] Une troisième ouverture 15 permet le retour au collecteur 5, via un tuyau 23, du carburant L non consommé par le moteur 2. [0021] Les vapeurs G provenant du réservoir 3 sont traitées dans le collecteur 5, par exemple par du charbon actif 16 (hachuré en rayures 35 chevronnées). 3033366 5 [0022] Une fois les agents nocifs des vapeurs capturés par le charbon actif 16, les vapeurs de gaz purifiées G1 sont liquéfiées par le moyen 17 de condensation. [0023] Dans la réalisation représentée en figure 2, ce moyen 17 de 5 condensation comprend des ailettes 18 de refroidissement, disposées sur le collecteur 5 de gaz, associées à une écope de captation d'air (non représentée) sous le véhicule 1. [0024] Le moyen 17 de condensation permet de refroidir efficacement les vapeurs G1, les transformant alors en liquide L1. 10 [0025] Selon un mode de réalisation, le collecteur 5 de gaz peut être refroidit par un moyen de refroidissement hydraulique comportant un circuit d'eau pour refroidir un noyau placé en partie basse du collecteur 5 de gaz. Ce circuit d'eau équipe déjà les véhicules hybrides et permet de refroidir la batterie et le chargeur. 15 [0026] Il arrive à certains moments que le moteur 2 ne pompe pas de carburant L, notamment dans les phases de ralentissement, de plat ou encore d'arrêt du véhicule 1. Pendant ces phases où le carburant L n'est pas injecté dans le moteur, la pression dans le réservoir 3 monte de plus en plus à cause de l'accumulation de l'évaporation des vapeurs 20 de carburant G et du collecteur 5 de gaz ayant atteint sa capacité maximum de stockage de vapeurs de carburant G. Un capteur 19 de pression implanté dans le collecteur 5 de gaz permet de mesurer la pression limite à ne pas dépasser. Pendant ces phases, le dispositif 4 permet de réduire la pression au sein du collecteur 5 de gaz en 25 évacuant les condensats L1 par l'ouverture 14. [0027] Le tuyau 20 permet l'acheminement des condensats L1 au moteur 2, ce tuyau 20 étant relié au conduit 11 et à l'ouverture 14. [0028] La pompe 6 possède avantageusement la capacité de fonctionner en sens inverse. En effet, lors des phases de non injection 30 de carburant L dans le moteur 2, la pompe 6 n'a pas la nécessité de fonctionner normalement (pompage dans le sens réservoir 3-moteur 2) et pourrait s'arrêter. Cependant, la pompe 6 extrait avantageusement les condensats L1 contenus dans le collecteur 5 de gaz en fonctionnant en sens inverse (pompage dans le sens collecteur 5-réservoir 3). De 35 cette façon, les condensats L1 sont reconduits directement dans le réservoir 3 par le biais du tuyau 20. 3033366 6 [0029] Les condensats traversent le conduit 11 jusqu'à l'intérieur du réservoir 3, une deuxième portion 21 du conduit 11, interne au réservoir 3 permettant d'écouler les condensats L1 sans que ceux-ci passent par le circuit de puisage du carburant L, ce qui aurait pour conséquence de 5 former des bulles dans le carburant L, un manque de carburant L injecté dans le moteur 2 pouvant nuire au fonctionnement du véhicule 1. [0030] Des clapets 22 anti-retours sont disposés sur le tuyau 20, le conduit 11 et la deuxième portion 21 (comme illustré sur la figure 2). Ainsi, le carburant L pompé dans le réservoir 3 par la pompe 6 ne peut 10 atteindre le circuit d'extraction des condensats L1 issus du collecteur 5 de gaz. De même, les condensats L1 sortant du collecteur 5 de gaz de peuvent accéder au moteur 2 via le conduit 11. [0031] Comme expliqué précédemment, la pompe 6 extrait plus de carburant L que nécessaire. Ainsi, un circuit de retour carburant permet 15 de reconduire le carburant L non utilisé par le moteur 2 au collecteur 5 de gaz par le biais d'un deuxième tuyau 23, celui-ci étant relié à la troisième ouverture 15. [0032] Comme le montre le graphique de commande du dispositif 4 sur la figure 3, le véhicule 1 possède plusieurs modes de 20 fonctionnement associés aux différentes utilisations du moteur 2, le dispositif fonctionnant de la manière suivante. [0033] Le véhicule 1 démarre à l'étape 100. A l'étape 110, soit le moteur 2 à combustion interne se met en marche si le véhicule 1 est non hybride, soit le moteur 2 à combustion interne reste éteint et le 25 moteur électrique s'initialise si le véhicule 1 est hybride. [0034] Si le moteur 2 à combustion interne démarre, l'étape 120 est déclenchée. Dans le cas contraire, l'étape 160 est initialisée. [0035] A l'étape 120, une injection de carburant L est possible pour actionner le mouvement du véhicule 1. Soit on ne souhaite pas mouvoir 30 le véhicule 1 et l'étape 160 est initialisée (pas d'injection de carburant L dans le moteur 2), soit le véhicule 1 a besoin d'accélérer et l'étape 130 est amorcée. [0036] L'étape 130 consiste au pompage du carburant L contenu dans le réservoir 3 par la pompe 6, afin d'alimenter le moteur 2 en 35 carburant L, injecté dans le moteur 2 à l'étape 140. [0037] Enfin, comme expliqué précédemment, la pompe 6 absorbe et distribue plus de carburant que nécessaire, le carburant L non utilisé 3033366 7 étant alors reconduit au collecteur 5 de gaz par le deuxième tuyau 23 à l'étape 150. [0038] L'étape 160, activée en cas de non injection de carburant L dans le moteur 2 ou d'utilisation d'un moteur électrique à la place du 5 moteur 2 à combustion interne, consiste au pompage des condensats Ll contenus dans le collecteur 5 de gaz par la pompe 6 afin de purger le collecteur 5 de gaz, la pompe 6 fonctionnant alors en sens inverse (dans le sens collecteur 5-réservoir 3). Les condensats Ll traversent la portion 20, le conduit 11 puis la deuxième portion 21 pour finalement 10 être injectés à l'étape 170 dans le réservoir 3. [0039] L'invention présente l'avantage de pouvoir dépressuriser le réservoir, que le véhicule soit à l'arrêt, en décélération ou sur un plat, que celui-ci utilise ou non son moteur à combustion interne. [0040] Lorsque la pression dans le réservoir atteint une valeur seuil, 15 la pompe aspire les condensats de carburant contenus dans le collecteur et les renvoient vers le réservoir. Ainsi, les moyens de traitement par adsorption et/ou absorption (par exemple charbon actif) contenus dans le collecteur peuvent désorber et la pression dans le réservoir baisse. 20 [0041] L'invention présente également l'avantage de réduire les émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère. REVENDICATIONS1. Dispositif (4) de dépressurisation d'un réservoir (3) à carburant de véhicule (1) automobile muni d'un moteur (2) à combustion interne, ce dispositif (4) comprenant : un collecteur (5) de gaz comprenant une première ouverture (13) pour l'introduction de vapeurs (G) de carburant émanant du réservoir (3), une deuxième ouverture (14) pour l'échappement des condensats (L1) compris dans le collecteur (5) de gaz ; - un moyen (17) de condensation des vapeurs (G) de carburant lié au collecteur (5) de gaz ; une pompe (6) à carburant (L); un conduit (11) d'acheminement du carburant (L) reliant le réservoir (3) au moteur (2) à combustion interne en traversant la pompe (6) à carburant, comprenant une portion (20) externe au réservoir (3), reliée au collecteur (5) de gaz et une deuxième portion (21) interne au réservoir (3) ; un tuyau (12) relié au réservoir (3) et à la première ouverture (13) du collecteur (5) de gaz pour l'évaporation des vapeurs (G) ; ce dispositif (4) est caractérisé en ce que : - la pompe (6) à carburant (L) est réversible, de sorte à aspirer les condensats (L1) de vapeurs de carburant compris dans le collecteur (5) de gaz et les acheminer dans le réservoir (3). 2. Dispositif (4) de dépressurisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des clapets (22) anti-retour empêchant les condensats (L1) d'atteindre le moteur (2) à combustion interne. 3. Dispositif (4) de dépressurisation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le collecteur (5) de gaz comprend un capteur (19) de pression, 4. Dispositif (4) de dépressurisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le réservoir (3) comprend un clapet (10) de dégazage, 3033366 9 5. Dispositif (4) de dépressurisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le réservoir (3) comprend un clapet (9) de mise à l'air. 6. Dispositif (4) de dépressurisation selon l'une quelconque des 5 revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le collecteur (5) de gaz comprend une troisième ouverture (15) et un deuxième (23) tuyau reliant le moteur (2) à combustion interne et la troisième ouverture (15), pour le retour de carburant (L) non brulé par le moteur (2). 7. Véhicule (1) comprenant un dispositif (4) selon l'une 10 quelconque des revendications 1 à 6.