Brevet FR3068260A1 — publié le 20190104

DP-323769 FILTRE A VAPEUR DOMAINE TECHNIQUE L'invention est relative à un filtre à vapeur de carburant et plus particulièrement d'un moyen d'étanchéité pour filtre à vapeur. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Les émissions de vapeur de carburant provenant d'un véhicule ayant un moteur à combustion interne se produisent principalement en raison de pertes par évaporation de carburant dans le réservoir du véhicule. Lorsque le véhicule est à l'arrêt, les changements de température ou de pression quotidiens de l'atmosphère ambiante provoquent l'entrée et la sortie de l'air dans le réservoir de carburant. Une partie du carburant s'évapore inévitablement dans l'air présent dans le réservoir et prend donc la forme de vapeur. Si l'air émis par le réservoir de carburant était autorisé à s'écouler sans traitement dans l'atmosphère, il entraînerait inévitablement cette vapeur de carburant. La vapeur de carburant est un polluant. Pour cette raison, les États ont imposé des réglementations de plus en plus strictes au fil des ans pour déterminer la quantité de vapeur de carburant pouvant être émise par le système de carburant d'un véhicule. Pour cela les réservoirs de carburants de ces véhicules sont équipés d'un dispositif de récupération des vapeurs de carburant, qui réinjecte celles-ci dans le moteur. Ce dispositif, usuellement dénommé filtre à vapeur ou communément appelé « canister » par l'homme du métier, est disposé à proximité du réservoir de carburant. Le filtre à vapeur comprend un filtre à charbon qui fixe les vapeurs de carburant, notamment lorsque le moteur est à l'arrêt. L'injection des vapeurs dans le moteur par la conduite d'admission est commandée par l'électronique de contrôle du moteur permettant l'ouverture et la fermeture d'une vanne de purge. Dans cette approche, un tube, souvent appelé "tube de réservoir", sert à connecter l'espace d'air dans le réservoir de carburant au filtre à vapeur. A l'intérieur du filtre à vapeur se trouve un matériau adsorbant, par exemple du charbon actif, dont les propriétés lui permettent d'adsorber les vapeurs de carburant. Un matériau adsorbant est un matériau solide qui retient à sa surface des molécules, des ions en phase gazeuse ou liquide. En conséquence, lorsque l'air 2 s'écoule hors du réservoir, le tube de réservoir le transporte dans le filtre à vapeur dans lequel les vapeurs de carburant sont adsorbées dans le matériau adsorbant. Comme la capacité du filtre à vapeur est limitée, il doit être nettoyé pour éviter d'être percé. Le processus de nettoyage est souvent appelé «purge». Pendant ce 5 processus, le filtre à vapeur est relié via un "tube de purge" et une vanne de purge au collecteur d'admission. Pendant le fonctionnement du moteur, l'air frais pénètre dans le filtre à vapeur et va dans le moteur où les hydrocarbures sont brûlés de sorte que le filtre à vapeur est nettoyé. En raison du développement de moteurs modernes (déplacements plus petits, fonction « Start-stop », turbo-charge, etc.) et 10 des modifications de la réglementation (nouveaux cycles d'essai), le volume d'air de purge diminue. En conséquence, le filtre à vapeur n'est pas entièrement nettoyé, ce qui réduit sa capacité. Pour augmenter l'efficacité du processus de purge avec un volume limité d'air de purge, le matériau adsorbant est chauffé pendant le processus de purge par un élément chauffant au carbone. 15 Pour contrôler les émissions d'hydrocarbures, les hydrocarbures doivent circuler à travers les tubes et les lignes prévus, tandis que l'ensemble du système d'alimentation doit être étanche. Les constructeurs automobiles ont défini des exigences strictes sur l'étanchéité du filtre à vapeur à base de carbone. L'étanchéité du filtre à vapeur à base de carbone peut être vérifié avec un test de fuite à 20 l'hélium avec une fuite inférieure à 10-5 hPa.1/s pour une différence de pression de 100 hPa (ou plus). Ce niveau d'étanchéité est une difficulté technique pour un filtre à vapeur équipée d'un élément chauffant au carbone chauffant jusqu'à 200 degrés C ou au-delà. L'objet de la présente invention est de fournir une solution qui résout ces 25 inconvénients. RE SUME DE L'INVENTION La présente invention résout les problèmes ci-dessus mentionnés en proposant une solution de montage et d'assemblage de l'élément chauffant dans le 30 filtre à vapeur qui permette de passer les tests d'étanchéité à l'hélium demandés par les états et les constructeurs automobiles. Le filtre à vapeur pour réservoir de carburant pour véhicule comprend : 3 - un boitier extérieur pourvu d'un logement et d'une ouverture débouchant dans le logement, - un matériau adsorbant agencé dans le boitier extérieur, - un élément chauffant agencé à l'intérieur du logement du boitier 5 extérieur, l'élément chauffant étant en contact partiel avec le matériau adsorbant, - un connecteur électrique ayant une embase dont une partie tubulaire reçoit l'élément chauffant, - un joint d'étanchéité compris entre la partie tubulaire de l'embase, le boitier extérieur et l'élément chauffant. 10 De plus l'ouverture se rétrécie en cône et comprend un renfoncement annulaire agencée pour recevoir le joint d'étanchéité. L'embase vient serrer le joint d'étanchéité dans le renfoncement annulaire de l'ouverture. De plus une méthode d'assemblage du joint d'étanchéité du filtre à vapeur avec l'élément chauffant tel que décrit au-dessus comprend les étapes : 15 a) pourvoir le boitier extérieur, le matériau adsorbant, l'élément chauffant déjà préassemblé avec le joint d'étanchéité agencé autour de la surface extérieur) cylindrique et le connecteur électrique, b) introduire l'élément chauffant à l'intérieur de l'embase du connecteur électrique, 20 c) pousser le joint d'étanchéité jusqu'en butée contre l'embase du connecteur électrique, d) assembler ensuite l'élément chauffant et le connecteur électrique dans le logement du filtre à vapeur par l'ouverture jusqu'en butée contre l'embase du connecteur, 25 e) visser le connecteur électrique contre le boitier extérieur du filtre à vapeur à l'aide d'au moins deux vis. De plus une méthode de mesure d'étanchéité à l'hélium du filtre à vapeur comme décrit ci-dessus comprend les étapes suivantes : al) monter le filtre à vapeur dans une chambre de test à l'hélium, un tube 30 de purge connecté à l'équipement, les autres tubes du filtres à huile sont fermés, bl) faire évacuer l'air du filtre à vapeur et de la chambre de test à l'hélium simultanément pour atteindre le vide, 4 cl) remplir le filtre à vapeur d'hélium jusqu'à 100 mbar après que le vide soit atteint, dl) mesurer la fuite à l'hélium dans la chambre de test, el) remplir d'air le filtre à vapeur et la chambre de test à l'hélium après 5 que l'hélium ait été évacué du filtre à vapeur, fi) retirer le filtre à vapeur de la chambre de test à l'hélium. Lors de la mesure d'étanchéité à l'hélium, le filtre à vapeur a une fuite à l'hélium inférieure à 10-5 hPa.1/s pour une différence de pression d'au moins 100 mbar. De plus un réservoir de carburant comprend le filtre à vapeur tel que décrit 10 précédemment. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des figures 15 annexées, donnés à titre d'exemple non limitatif: - La figure 1 est une vue éclatée d'un filtre à vapeur selon l'invention - La figure 2 est une vue isométrique d'un filtre à vapeur selon l'invention - La figure 3 est une vue en coupe de l'élément chauffant dans le filtre à 20 vapeur - La figure 4 est une vue agrandie de la zone d'étanchéité de l'élément chauffant dans le filtre à vapeur. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES 25 L'invention est maintenant décrite en référence aux figures en annexe. Le véhicule comprend un moteur à combustion interne alimenté par du carburant contenu dans un réservoir de carburant. Le moteur à combustion interne comprend un passage d'admission d'air et un raccord de réservoir, reliée au réservoir de carburant. Pour recueillir des vapeurs de carburant émanant du réservoir de 30 carburant, celui-ci est connecté à un filtre à vapeurs 10 comme représenté dans les figures let 2. Le filtre à vapeur 10 est appelé communément « canister » terme anglais signifiant cartouche. Le filtre à vapeur 10 comprend un boitier extérieur 12, un matériau adsorbant 14, un élément chauffant 16, un connecteur électrique 5 18, un joint d'étanchéité 20, un tube de purge 22, un tube de réservoir 24, un tube d'évent 26 et des radiateurs 28. Les tubes 22, 24, 26 communiquent avec le matériau adsorbant 14, avec les systèmes du véhicule et avec l'atmosphère. Comme représenté dans les figures 1 et 2, le boitier extérieur 12 est 5 pourvu d'un logement 30 et d'une ouverture 32 débouchant dans le logement 30. Le boitier extérieur 12 s'étend le long d'un axe longitudinal Y. Le logement 30 du boitier extérieur s'étend le long d'un axe X perpendiculaire à l'axe Y. Comme représenté dans les figures 1, 3 et 4, l'ouverture 32 se rétrécie en cône vers le logement 30. L'ouverture 32 comprend un renfoncement annulaire 34 10 agencée pour recevoir le joint d'étanchéité 20. Le renfoncement annulaire 34 est agencé à l'entrée du logement 30. Le renfoncement annulaire 34 est pourvu d'un plafond horizontal dimensionné pour comprimer le joint d'étanchéité 20. Le matériau adsorbant 14 est agencé dans le boitier extérieur 12. Comme représenté dans les figures 1, 3 et 4, l'élément chauffant 16 est 15 agencé à l'intérieur du logement 30 du boitier extérieur. L'élément chauffant 16 s'étend le long de l'axe X transversal. L'élément chauffant 16 a une forme tubulaire. L'élément chauffant 16 est réalisé à partir de matériaux métalliques. L'élément chauffant 16 est pourvu d'une extrémité 42 distante du connecteur électrique 18. L'élément chauffant 16 est en contact partiel avec le matériau 20 adsorbant 14. L'élément chauffant 16 est au contact des radiateurs 28. L'élément chauffant 16 est agencé complémentairement avec le connecteur électrique 18. Le connecteur électrique 18 comprend une embase 36 dont une partie tubulaire reçoit l'élément chauffant 16. L'embase 36 du connecteur est remplie de résine thermoplastique isolante afin d'isoler la partie métallique de l'embase 36 du 25 boitier extérieur 12. L'élément chauffant 16 comprend une surface 38 extérieure cylindrique qui reçoit le joint d'étanchéité 20. Le joint d'étanchéité 20 est agencé en butée contre l'embase 36 du connecteur. Le joint d'étanchéité 20 est un joint torique comme décrit dans les figures 3 et 4. Le joint d'étanchéité 20 est agencé autour de l'élément chauffant 16 proche de l'embase 36 du connecteur. Le joint 30 d'étanchéité 20 est compris entre l'embase 36 du connecteur, le boitier extérieur 12 et l'élément chauffant 16. L'embase 36 du connecteur vient serrer le joint d'étanchéité 20 dans le renfoncement annulaire 34 de l'ouverture lorsqu'il est monté dans le filtre à vapeur 10. L'agencement du joint torique 20 dans son 6 logement assure l'étanchéité du filtre à vapeur 10. L'agencement du joint torique 20 empêche la fuite entre l'élément chauffant 16 et le boitier extérieur 12 ainsi que la fuite entre l'élément chauffant 16 et l'embase 36 du connecteur électrique. L'élément chauffant 36 chauffe le matériau adsorbant 14 à l'intérieur du boitier 5 extérieur 12. Comme représenté dans la figure 3, le connecteur électrique 18 est agencé à l'extérieur du boitier extérieur 12. Ainsi cet agencement du connecteur électrique 18 permet de séparer les bornes électriques du connecteur électrique 18 des vapeurs de carburant qui sont stockées dans le matériau adsorbant 14 à l'intérieur du boitier extérieur 12. 10 Dans ce chapitre nous allons décrire l'assemblage de l'élément chauffant 16 dans le filtre à vapeur 10: a) pourvoir le boitier extérieur 12, le matériau adsorbant 14, l'élément chauffant 16 déjà préassemblé avec le joint d'étanchéité 20 agencé autour de la surface extérieur 38 cylindrique et le connecteur électrique 18. 15 b) introduire l'élément chauffant 16 à l'intérieur de l'embase 36 du connecteur électrique, c) pousser le joint d'étanchéité 20 jusqu'en butée contre l'embase 36 du connecteur électrique, d) assembler ensuite l'élément chauffant 16 et le connecteur électrique 18 20 dans le logement 30 du filtre à vapeur par l'ouverture 32 jusqu'en butée contre l'embase 36 du connecteur, e) visser le connecteur électrique 18 contre le boitier extérieur 12 du filtre à vapeur à l'aide d'au moins deux vis. Dans ce chapitre nous allons décrire le fonctionnement du filtre à vapeur. 25 Pendant la phase d'opération régénérative (moteur du véhicule tournant), le système fonctionne à la fois avec le tube de purge 22 et le tube d'évent 26 ouvertes. Le vide se fait alors dans le collecteur d'admission à la suite de la combustion qui se produit dans les cylindres du moteur du véhicule. Ce vide finit par attirer l'air frais de l'atmosphère par l'intermédiaire du tube d'évent 26 et dans 30 le filtre à vapeur 10. Spécifiquement, l'air est tiré par aspiration par le tube d'évent 26. À l'intérieur du filtre à vapeur 10, l'air frais s'écoule à travers le matériau adsorbant 14, il lui enlève les vapeurs de carburant que le filtre à vapeur 10 avait absorbée lors d'un précédent cycle de stockage des vapeurs de carburant. Le 7 matériau adsorbant 14 est ainsi régénéré pour la prochaine phase de stockage. Les vapeurs de carburant purgées sont transportées par l'air et passent au travers du tube de purge 22, du passage d'admission d'air et dans les cylindres où ils sont consommés comme combustible. 5 Dans ce chapitre nous allons décrire le test d'étanchéité à l'hélium qui valide la solution du filtre à vapeur 10 de l'invention tel que décrit précédemment: La méthode de mesure d'étanchéité à l'hélium du filtre à vapeur 10 comprend les étapes suivantes : al) monter le filtre à vapeur 10 dans une chambre de test à l'hélium, un 10 tube de purge 22 connecté à l'équipement, les autres tubes 24, 26 du filtres à huile sont fermés, bl) faire évacuer l'air du filtre à vapeur 10 et de la chambre de test à l'hélium simultanément pour atteindre le vide, cl) remplir le filtre à vapeur 10 d'hélium jusqu'à 100 mbar après que le 15 vide soit atteint, dl) mesurer le niveau d'hélium dans la chambre de test, el) remplir d'air le filtre à vapeur 10 et la chambre de test à l'hélium après que l'hélium ait été évacué du filtre à vapeur 10, fi) retirer le filtre à vapeur 10 de la chambre de test à l'hélium. 20 Le filtre à vapeur 10 a une étanchéité à l'hélium inférieure à 10-5 hPa.1/s pour une différence de pression d'au moins 100 mbar. Les références suivantes ont été utilisées dans la description: 10 filtre à vapeur 25 12 boitier extérieur 14 matériau adsorbant 16 élément chauffant 18 connecteur électrique 20 joint d'étanchéité 30 22 tube de purge 24 tube de réservoir 26 tube d'évent 28 radiateurs 8 30 logement 32 ouverture 34 renfoncement annulaire 36 embase du connecteur 5 38 surface de l'élément chauffant 42 extrémité de l'élément REVENDICATIONS1. Filtre à vapeur (10) pour réservoir de carburant pour véhicule, le filtre à vapeur (10) comprenant : -un boitier extérieur (12) pourvu d'un logement (30) et d'une ouverture (32) débouchant dans le logement (30), -un matériau adsorbant (14) agencé dans le boitier extérieur (30), -un élément chauffant (16) agencé à l'intérieur du logement (30) du boitier 10 extérieur, l'élément chauffant (16) étant en contact partiel avec le matériau adsorbant (14), -un connecteur électrique (18) ayant une embase (36) dont une partie tubulaire reçoit l'élément chauffant (16), -un joint d'étanchéité (20) compris entre la partie tubulaire de l'embase 15 (36), le boitier extérieur (12) et l'élément chauffant (16). 2. Filtre à vapeur (10) selon la revendication précédente, dans lequel l'ouverture (32) se rétrécie en cône, l'ouverture (32) comprenant un renfoncement annulaire (34) agencée pour recevoir le joint d'étanchéité (20). 20 3. Filtre à vapeur (10) selon la revendication 2 dans lequel l'embase (36) vient serrer le joint d'étanchéité (20) dans le renfoncement annulaire (34) de l'ouverture. 25 4. Méthode d'assemblage du joint d'étanchéité (20) d'un filtre à vapeur selon la revendication 3, la méthode d'assemblage de l'élément chauffant (16) et du joint d'étanchéité (20) comprenant les étapes : a) pourvoir le boitier extérieur (12), le matériau adsorbant (14), l'élément chauffant 16 déjà préassemblé avec le joint d'étanchéité (20) agencé autour d'une 30 surface extérieure (38) cylindrique de l'élément chauffant et le connecteur électrique (18). b) introduire l'élément chauffant (16) à l'intérieur de l'embase (36) du connecteur électrique, c) pousser le joint d'étanchéité (20) jusqu'en butée contre l'embase (36) du connecteur électrique, d) assembler ensuite l'élément chauffant (16) et le connecteur électrique (18) dans le logement (30) du filtre à vapeur par l'ouverture (32) jusqu'en butée 5 contre l'embase (36) du connecteur, e) visser le connecteur électrique (18) contre le boitier extérieur (12) du filtre à vapeur à l'aide d'au moins deux vis. 5. Méthode de mesure d'étanchéité à l'hélium du filtre à vapeur (10) selon 10 l'une quelconque des revendications 1 à 3 selon les étapes suivantes : al) monter le filtre à vapeur (10) dans une chambre de test à l'hélium, un tube de purge (22) connecté à un équipement, les autres tubes (24, 26) du filtre à vapeur sont fermés, bl) faire évacuer l'air du filtre à vapeur (10) et de la chambre de test à l'hélium simultanément pour atteindre le vide, cl) remplir le filtre à vapeur (10) d'hélium jusqu'à 100 mbar après que le vide soit atteint, dl) mesurer le niveau d'hélium dans la chambre de test, el) remplir d'air le filtre à vapeur (10) et la chambre de test à l'hélium après que l'hélium ait été évacué du filtre à vapeur (10), fi) retirer le filtre à vapeur (10) de la chambre de test à l'hélium. 6. Réservoir de carburant (46) comprenant un filtre à vapeur (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.25