FR2699251A1 - Canalisation de carburant, notamment pour raccorder le réservoir de carburant d'un véhicule au moteur dudit véhicule. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une canalisation de carburant. Conformément à l'invention, cette canalisation (100) est constituée par une paroi tubulaire extérieure (110) à l'intérieur de laquelle sont agencés trois voiles radiaux (112), lesdits voiles et ladite paroi délimitant trois passages accolés (111.1, 111.2, 111.3) dont deux sont utilisés pour canaliser un premier flux de carburant, tandis que le troisième permet de canaliser un deuxième flux de carburant; la paroi extérieure (110) est en outre réalisée en un matériau multi-couches, avec par exemple une couche (115) formant barrière disposée entre une couche interne (113) à faible perméabilité et une couche externe (114) de protection, ces couches interne et externe ainsi que les voiles radiaux (112) étant de préférence réalisés en polyamide.

Description

L'invention concerne les canalisations de carburant, notamment mais pas exclusivement pour raccorder le réservoir de carburant d'un véhicule au moteur de ce véhicu- le.

Bien que 1'un des domaines techniques tout particulièrement concernés soit celui des véhicules (véhicules automobiles ou plus généralement engins motorisés de type quelconque), l'invention est également applicable au domaine des installations fixes dans lesquelles il est nécessaire de transporter du carburant par des canalisations, par exemple les groupes électrogènes. Le terme carburant doit d'ailleurs tre compris dans un sens général, recouvrant des types variés de carburants utilisés pour l'alimentation des moteurs à combustion interne (essences, gazoles, etc....).

Les canalisations de carburant utilisées actuellement pour les véhicules sont du type mono-couche, et sont en général réalisées en une matière plastique dont la perméabi- lité au carburant concerné est aussi basse que possible.

A titre indicatif, la perméabilité autorisée actuellement en France ne doit pas dépasser 2,5 g/m2/heure.

Ceci amène les constructeurs à étudier des matériaux multicouches, afin d'affecter à la ou aux couches internes la fonction d'assurer la faible perméabilité désirée, et à la couche externe la fonction d'assurer la protection mécanique (lorsqu'une canalisation est prévue pour tre montée sous la caisse d'un véhicule, cette canalisation doit en particulier satisfaire à des test sévères d'endurance mécanique, notamment de résistance aux gravillons ou aux corps coupants).

Ces matériaux offrent des performances très intéressantes, mais ils sont beaucoup plus onéreux que les matériaux traditionnels du type mono-couche.

Ce problème est encore plus sensible lorsqu'il est nécessaire de prévoir deux flux séparés de carburant, comme c'est le cas par exemple pour les moteurs à injection, et notamment les moteurs diesel : on trouve alors un flux d'alimentation allant vers la rampe d'injection du moteur, puis un flux de retour s'écoulant en sens inverse vers le réservoir.

Dans ce cas, on prévoit deux canalisations séparées, plus ou moins rapprochées sur une-partie de leur trajet, affectées chacune à un flux de carburant. Or chaque canalisation doit présenter individuellement les caractéris- tiques requises, tant en matière de perméabilité qu'en matière de résistance mécanique. De ce fait, les constructeurs hésitent à utiliser des matériaux multi-couches, en raison du prix prohibitif d'un ensemble de deux canalisations réalisées chacune en un tel matériau.

L'homme de l'art pourrait envisager de juxtaposer ces deux canalisations, et de les envelopper d'une gaine de protection commune. Outre la difficulté d'un tel agencement de revtement, cette solution serait très contraignante pour les véhicules dans la mesure où les canalisations utilisées sont souvent conformées avec des coudes compliqués et dans des directions qui sont imposées par les contraintes géométriques propres à chaque véhicule. La juxtaposition de deux canalisations aboutirait en fait à un ensemble qui ne se prte pas à un cintrage aisé dans toutes les directions et/ou avec de faibles rayons de courbure. Enfin, le gainage de deux canalisations juxtaposées aurait pour effet d'aboutir à un ensemble relativement onéreux et encombrant.

L'invention vise précisément à résoudre ce problème, en concevant une canalisation de carburant ne présentant pas les inconvénients et/ou limitations précités.

L'invention a ainsi pour objet de réaliser une canalisation de carburant qui soit à la fois performante et de faible coût de fabrication, tout en se prtant particuliè- rement bien au cas particulier des véhicules équipés d'un moteur à injection, notamment d'un moteur diesel.

Il s'agit plus particulièrement d'une canalisation de carburant, notamment pour raccorder le réservoir de carburant d'un véhicule au moteur dudit véhicule, caractéri- sée en ce qu'elle est constituée par une paroi tubulaire extérieure à l'intérieur de laquelle sont agencés trois voiles s'étendant radialement à partir de l'axe de cette paroi extérieure, lesdits voiles et ladite paroi délimitant ainsi trois passages accolés, dont deux sont utilisés pour canaliser un premier flux de carburant, tandis que le troisième permet de canaliser un deuxième flux de carburant, ladite paroi extérieure étant en outre réalisée en un matériau multi-couches.

Selon un mode d'exécution particulier, les trois voiles se rejoignent au niveau de l'axe de la paroi extérieu- re, en définissant trois dièdres dont les angles sont respectivement voisins de 116 , 116 et 128 .

De préférence, le matériau constitutif de la paroi extérieure est un matériau multi-couches comportant une couche interne à faible perméabilité au carburant concerné et une couche externe de protection, avec de préférence entre ces couches une couche intermédiaire formant barrière au regard de ce carburant. Il peut s'avérer intéressant dans certains cas que le matériau multi-couches constitutif de la paroi extérieure comporte en outre une couche d'adhésif entre la couche intermédiaire formant barrière et la couche externe de protection.

Avantageusement alors, les couches interne et externe de la paroi extérieure sont réalisées en polyamide.

On pourra alors prévoir que les voiles radiaux sont également réalisés en polyamide, en étant de préférence solidaires unitairement de la couche interne de la paroi extérieure.

Dans certaines applications, il pourra s'avérer intéressant de prévoir que la couche interne de la paroi extérieure comporte en outre des charges additionnelles, telle qu'une charge de graphite visant à rendre cette paroi extérieure conductrice d'électricité.

Selon une autre caractéristique particulière, la paroi extérieure est de section circulaire, en présentant une épaisseur voisine de lmm et un diamètre intérieur voisin de 10 mm, tandis que les voiles radiaux présentent une épaisseur voisine de 0,8 mm.

Avantageusement enfin, lorsqu'il s'agit d'une canalisation servant à raccorder le réservoir de carburant d'un véhicule au moteur de celui-ci, deux passages sont utilisés pour canaliser le carburant d'alimentation, tandis que le troisième passage est utilisé pour le retour du carburant en excès au réservoir. En particulier, lorsque le carburant est un gazole, on pourra prévoir que les deux passages de plus petite section sont utilisés pour le gazole d'alimentation, et le passage de plus grande section pour le retour du gazole en excès au réservoir, de façon à obtenir des passages de mmes sections que deux canalisations du type mono-tube habituellement utilisées pour l'alimentation et le retour du gazole.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront plus clairement de la description qui va suivre et du dessin annexé, concernant un mode de réalisation particulier, en référence aux figures ou
-la figure 1 est une vue d'ensemble schématisant une installation équipant un véhicule automobile pour raccorder le réservoir de carburant au moteur à injection de ce véhicule, ladite installation comportant une canalisation conforme à l'invention, permettant à la fois, et sur la principale longueur du trajet concerné, le passage du carburant d'alimentation et du carburant de retour ;
-les figures 2a et 2b illustrent en coupe transversale (coupe selon II-II de la figure 1), et à une échelle très agrandie, deux variantes possibles de canalisations conformes à l'invention, avec une paroi extérieure multicouches respectivement à trois et quatre couches.

La figure 1 illustre une installation destinée à équiper un véhicule automobile, pour raccorder le réservoir de carburant 10 au moteur à injection 11 de ce véhicule (lequel moteur peut en particulier tre un moteur diesel). La représentation de cette installation, dont la plupart des composants sont déjà connus, a principalement pour objet de situer la canalisation de carburant 100 utilisée dans cette installation, laquelle canalisation présente une structure particulière, conforme à l'invention, qui sera décrite plus loin en se référant aux figures 2a et 2b.

Le réservoir de carburant 10 comporte ainsi une pompe à carburant 12, équipée d'une platine d'aspiration 13 sur laquelle sont branchées deux portions de canalisation 14 et 15, dont l'une sert à l'alimentation du moteur avec le carburant ainsi aspiré, et l'autre au retour du carburant en excès sortant en aval de la rampe d'injection de ce moteur.

Conformément à l'invention, on utilise une canalisation unique 100, qui se raccorde aux tronçons 14 et 15 par un raccord adapté 101. A l'autre extrémité de la canalisation de carburant 100, on trouve un raccord analogue 102, duquel partent deux tronçons de canalisation 16 et 17, le premier servant à l'alimentation du moteur en carburant, et l'autre au retour du carburant en excès. En l'espèce, le tronçon de canalisation 16 est équipé d'un filtre de carburant 18, mais il va de soi qu'un tel filtre pourrait aussi bien tre agencé sur le tronçon de départ 14 au voisinage du réservoir. En aval du filtre de carburant 18, on trouve une rampe d'injection 19, dont on distingue certains injecteurs 20. A l'extrémité aval de cette rampe d'injection 19, on trouve enfin un régulateur de pression 21, duquel part le tronçon de canalisation 17 qui assure le retour du carburant en excès en direction du réservoir 10.

On a subsidiairement illustré également d'autres composants venant compléter l'installation précitée, ces composants étant quant à eux de type conventionnel, de sorte qu'ils ne seront pas décrits en détail. On trouve ainsi un équipement de récupération des vapeurs de carburant, avec un récupérateur de vapeur 22 auquel aboutit une canalisation 23 partant d'un clapet anti-retour 24. Ce clapet 24 est raccordé au moteur par un piquage 25, et au réservoir par une canalisation associée 26 menant à un clapet anti-retournement 27, en aval duquel on trouve une pluralité de'tuyaux de mise à l'air libre 28. On trouve également un équipement classique associé au remplissage du réservoir, avec une tubulure de remplissage 29, à l'entrée de laquelle est prévu un carter de bouchon de remplissage 30, cette tubulure étant en outre ici équipée d'un tuyau anti-refoulement 31.

Ainsi, le carburant aspiré par la pompe 12 du réservoir 10 passe dans le tronçon de canalisation 14, puis pénètre dans la canalisation 100, pour arriver finalement au tronçon d'alimentation 16 menant à la rampe d'injection 19 du moteur. Pour le carburant de retour en excès, le liquide emprunte le tronçon 17, puis, à partir du raccord 102, passe également dans la canalisation 100 précitée, pour finalement en sortir, en aval du raccord associé 101, en débouchant dans le tronçon de retour 15 branché sur la platine d'aspiration 13 et enfin dans le réservoir 10.

On va maintenant décrire plus en détail la structure de la canalisation de carburant 100 précitée, en se référant aux figures 2a et 2b, lesquelles illustrent à titre d'exemples deux variantes conformes à l'invention.

Sur la figure 2a, la canalisation 100 est constituée par une paroi tubulaire extérieure 110 d'axe X, à l'intérieur de laquelle sont agencés trois voiles internes 112 s'étendant radialement à partir de l'axe X, de cette paroi extérieure. La paroi extérieure 110 et les trois voiles 112 délimitent ainsi trois passages accolés 111.1,111.2 et 111.3, qui permettent de canaliser deux flux différents de carburant : on utilise en effet deux passages (ici les passages 111.1,111.2) pour canaliser un premier flux, tandis que le troisième passage (ici le passage 111.3) permet de canaliser un deuxième flux.

Dans le cadre de l'application particulière mentionnée ici, les deux passages 111.1,111.2 d'une part, et le passage 111.3 d'autre part sont utilisés pour canaliser respectivement le carburant d'alimentation et le retour du carburant en excès au réservoir.

La paroi tubulaire 110 est ici de section circulaire, mais il va de soi que l'on pourra prévoir d'autres formes de sections, admettant de préférence un centre de symétrie.

Les trois voiles 112 constituent ici des cloisons radiales de séparation qui se rejoignent au niveau de l'axe
X de la paroi extérieure 110, et ces cloisons pourront tre agencées de façon à définir trois dièdres d'angles prédéter- minés. En l'espèce, les voiles 112 sont agencés de façon à définir trois dièdres dont les angles a, b, et c sont respectivement voisins de 116 , 116 et 128 . Un tel mode particulier d'exécution conviendra tout spécialement au cas où le carburant est en gazole : en effet, on utilisera alors les deux passages 111.1,111.2 de plus petite section (angles a et b) pour le gazole d'alimentation, et. le passage 111. 3 de plus grande section (angle c) pour le retour du gazole en excès au réservoir, de façon à obtenir des passages de mmes sections que les deux canalisations (du type mono-tube à section circulaire) habituellement utilisées pour l'alimentation et le retour du gazole.

Par exemple, si la canalisation selon l'invention est prévue pour remplacer l'ensemble constitué par une canalisation mono-tube de 8 mm de diamètre intérieur (pour l'alimentation en gazole) et une canalisation mono-tube de 6 mm de diamètre intérieur (pour le retour du gazole en excès), on pourra choisir une canalisation de 10,8 mm de diamètre intérieur, avec des voiles radiaux dont l'épaisseur est voisine de 0,8 mm.

Conformément à une caractéristique de l'invention, la paroi extérieure 110 est en outre réalisée en un matériau multi-couches, c'est-à-dire constitué par au moins deux couches.

Conformément à la représentation donnée sur la figure 2a, il est prévu que le matériau multi-couches comporte une couche interne 113 à faible perméabilité au carburant concerné et une couche externe 114 destinée à assurer la protection mécanique, avec en outre ici, entre ces couches 113 et 114, une couche intermédiaire 115 formant barrière au regard de ce carburant. La paroi extérieure 110, grâce à sa structure multi-couches, permet ainsi d'assurer pour la canalisation 100 à la fois la faible perméabilité au regard du carburant, et la résistance mécanique aux agressions extérieures. De plus, la couche intermédiaire formant barrière 115 est protégée par les couches adjacentes, tant contre les agressions par le carburant (par la couche 113), que contre les agressions extérieures, de type mécanique (par la couche 114). On pourra ainsi utiliser, comme matériau constitutif de la couche intermédiaire 115 formant barrière, un matériau du type couramment utilisé dans le domaine alimentaire, car ce matériau n'est en aucun cas en contact direct avec le carburant.

Il est particulièrement avantageux de prévoir que la couche interne 113 et la couche externe 114 de la paroi extérieure 110 soient réalisées en polyamide. Pour la couche interne 113, on pourra notamment prévoir un polyamide 6,6-6, 11 ou 12, et pour la couche externe 114, un polyamide 12 ou 11. Bien que cela ne soit pas représenté ici, il va de soi que l'on pourra en outre prévoir un vernis ou une couche extérieure de protection, formant un gainage entourant la couche externe 114, par exemple dans un matériau caoutchouteux, ce qui permet dans le cas d'une telle application d'améliorer encore la tenue en température (ce qui est particulièrement intéressant lorsque la canalisation de carburant passe au voisinage du moteur), qu'au regard des qualités anti-chocs de cette canalisation.

Ainsi que cela est illustré ici, on pourra prévoir que les voiles radiaux 112 soient solidaires unitairement de la couche interne 113 de la paroi extérieure 110, cette solidarité résultant avantageusement de la coextrusion mme du profilé correspondant. Ces voiles internes sont alors avantageusement du type mono-couche et réalisés en polyamide.

Les passages 111. 1, 111.2 et 111.3 sont tous trois empruntés par un mme carburant, de sorte que l'on est en fait libre de toute contrainte de perméabilité pour les voiles internes 112 correspondants.

Il pourra s'avérer dans certains cas intéressant de prévoir que le matériau constitutif de la couche interne 113 de la paroi extérieure 110 comporte en outre des charges additionnelles, telles que des charges de graphite visant à rendre cette paroi extérieure conductrice d'électricité. Dans ce cas, la couche interne 113 assure une fonction supplémentaire anti-statique pour la canalisation de carburant.

L'absence de contraintes rigides pour la réalisation des voiles internes 112 permet en outre de prévoir des parois de faible épaisseur, c'est-à-dire d'épaisseur notablement plus faible que celle de la paroi extérieure 110 qui est quant à elle réalisée en un matériau multi-couches. En particulier, on pourra utiliser une épaisseur voisine de 0,8 mm pour les voiles radiaux 112, tandis que la paroi extérieure 110 présentera dans la pratique une épaisseur voisine de lmm. Ainsi que cela a été dit plus haut, en choisissant en outre un diamètre intérieur voisin de 10, 8 mm, on obtient une canalisation qui procure les mmes possibilités de débit qu'un ensemble conventionnel à deux tubes indépendants dont les diamètres intérieurs sont respectivement de 6 et 8 mm (les diamètres extérieurs étant quant à eux de 8 et 10 : l'encombrement extérieur est donc considérablement réduit.

La variante illustrée en figure 2b se différencie de la variante précédente dans la mesure où le matériau multi-couches constitutif de la paroi extérieure 110 comporte ici une couche supplémentaire d'adhésif 116 entre la couche intermédiaire 115 formant barrière et la couche externe 114 de protection. Une telle couche d'adhésif pourra s'avérer intéressante dans certains cas, lorsque les matériaux constitutifs de la couche 115 formant barrière et de la couche extérieure 114 sont difficilement compatibles.

Là encore, on pourra utiliser un matériau tel que du polyamide pour les couches interne 113 et externe 114, et aussi pour les voiles radiaux 112. En outre, il sera encore possible de prévoir une épaisseur voisine de 0,8 mm pour les voiles internes, alors que la paroi extérieure 110 présentera en général une épaisseur voisine de 1 mm.

Les exemples qui précèdent sont destinés à montrer que l'on peut envisager un nombre faible (deux) ou important (quatre ou plus) de couches pour le matériau constitutif de la paroi extérieure de la canalisation de carburant.

L'utilisation du polyamide pour cette paroi extérieure permet de garantir la faible perméabilité de l'ensemble de la canalisation vers l'extérieur, ainsi que sa résistance mécanique contre les agressions extérieures.

Il convient en outre d'observer que les deux voiles internes 112 délimitant les passages 111.1 et 111.2 d'une part, et le passage 111.3 d'autre part (c'est-à-dire les deux voiles correspondant au dièdre d'angle c) autorisent un échange thermique pour le carburant : le passage 111. 3 emprunté par les bulles d'air et/ou du carburant chauffés (après leur passage au voisinage du moteur) permet en effet de réchauffer le carburant d'alimentation arrivant par les passages 111.1 et 111.2, ce qui est intéressant si l'on utilise des carburants sensibles aux bas niveaux thermiques (les gazoles en particulier).

Il convient enfin de citer d'autres avantages annexes venant s'ajouter aux avantages déjà mentionnés plus haut : du fait de l'unicité de la canalisation, on diminue non seulement l'encombrement latéral, mais on rend également possible un formage d'ensemble en une seule opération, ce qui permet à la fois d'abaisser le temps et le coût du montage, et aussi de diviser par deux le nombre de raccords nécessai- res. Enfin, la canalisation selon l'invention comporte, pour des débits comparables, moins de matière plastique que les ensembles conventionnels à deux tubes indépendants, (en l'espèce, l'économie est de l'ordre de 17 % avec les dimensionnements précités), ce qui procure encore en plus un avantage supplémentaire pour le recyclage de la canalisation après utilisation.

L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'tre décrits, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut.

Claims (10)

1. 1. Canalisation de carburant, notamment pour raccorder le réservoir de carburant d'un véhicule au moteur dudit véhicule, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une paroi tubulaire extérieure (110) à'l'intérieur de laquelle sont agencés trois voiles (112) s'étendant radialement à partir de l'axe (X) de cette paroi extérieure, lesdits voiles et ladite paroi délimitant ainsi trois passages accolés (111.1,111.2,111.3) dont deux (111. 1,111.2) sont utilisés pour canaliser un premier flux de carburant, tandis que le troisième (111.3) permet de canaliser un deuxième flux de carburant, ladite paroi extérieure étant en outre réalisée en un matériau multi-couches.

   REVENDICATIONS
2. 2. Canalisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les trois voiles (112) se rejoignent au niveau de l'axe (X) de la paroi extérieure (110), et définissent trois dièdres dont les angles (a, b, c) sont respectivement voisins de 116 , 116 et 128 .
3. 3. Canalisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le matériau constitutif de la paroi extérieure (110) est un matériau multi-couches comportant une couche interne (113) à faible perméabilité au carburant concerné et une couche externe (114) de protection, avec de préférence entre ces couches une couche intermédiaire (115) formant barrière au regard de ce carburant.
4. 4. Canalisation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le matériau multi-couches constitutif de la paroi extérieure (110) comporte en outre une couche d'adhésif (116) entre la couche intermédiaire (115) formant barrière et la couche externe (114) de protection.
5. 5. Canalisation selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisée en ce que les couches interne (113) et externe (114) de la paroi extérieure (110) sont réalisées en polyamide.
6. 6. Canalisation selon les revendications 3 et 5, caractérisée en ce que les voiles radiaux (112) sont également réalisés en polyamide, en étant solidaires unitairement de la couche interne (113) de la paroi extérieure (110).
7. 7. Canalisation selon l'une des revendications à 6, caractérisée en ce que le matériau constitutif de la couche interne (113) de la paroi extérieure (110) comporte en outre des charges additionnelles, telle qu'une charge de graphite visant à rendre ladite paroi extérieure conductrice d'électricité.
8. 8. Canalisation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la paroi extérieure (110) est de section circulaire, en présentant une épaisseur voisine de lmm et un diamètre intérieur voisin de 10 mm, tandis que les voiles radiaux (112) présentent une épaisseur voisine de 0,8 mm.
9. 9. Canalisation selon l'une des revendications 1 à 8, servant à raccorder le réservoir de carburant (10) d'un véhicule au moteur (11) dudit véhicule, caractérisée en ce que deux passages (111.1,111.2) sont utilisés pour canaliser le carburant d'alimentation, tandis que le troisième passage (111. 3) est utilisé pour le retour du carburant en excès au réservoir.
10. 10. Canalisation selon les revendications 2,8 et 9, dans laquelle le carburant est un gazole, caractérisée en ce que les deux passages (111.1,111.2) de plus petite section sont utilisés pour le gazole d'alimentation, et le passage (111.3) de plus grande section pour le retour du gazole en excès au réservoir, de façon à obtenir des passages de mmes sections que deux canalisations du type mono-tube habituellement utilisées pour l'alimentation et le retour du gazole.