FR2890340A1 - Dispositif de chauffage pour canister - Google Patents
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Abstract
Dispositif de chauffage pour un fluide destiné à traverser un canister pour réservoir à carburant. Le dispositif comprend● un boîtier muni d'un embout vers le canister ;● au moins deux plaques disposées à l'intérieur du boîtier dans des plans substantiellement parallèles et entre lesquelles circule le fluide ;● au moins un élément chauffant logé entre lesdites plaques.L'embout est disposé dans un plan substantiellement parallèle à au moins un plan d'une des plaques et la surface projetée de l'embout sur ledit plan d'une des plaques s'inscrit substantiellement à l'intérieur de la surface projetée du boîtier sur ledit plan.
Description
Dispositif de chauffage pour canister
La présente invention concerne un dispositif de chauffage pour un fluide destiné à traverser un canister pour réservoir à carburant.
Les vapeurs de carburant qui s'échappent d'un système à carburant sont une source d'émission en hydrocarbures pour des véhicules automobiles. Les fuites de carburant par défaut d'étanchéité ainsi que les pertes par évaporation ont tout particulièrement fait l'objet de réglementations de plus en plus contraignantes, notamment pour les applications dans les véhicules automobiles.
Or, les réservoirs à carburant, en particulier pour véhicules à moteur, comportent le plus souvent un orifice de mise à l'air permettant l'équilibrage de la pression interne et de la pression atmosphérique, par exemple lors de variations du niveau de carburant résultant du remplissage du réservoir ou de la consommation de carburant par le moteur, ou encore lors de variations de température. Donc, pour satisfaire aux normes précitées, cet orifice de mise à l'air est classiquement raccordé à l'atmosphère par l'intermédiaire d'un conduit et d'une chambre, appelée couramment canister, contenant une substance adsorbant les vapeurs de carburant, usuellement du charbon actif Le rôle du canister est d'éviter la libération de vapeurs de carburant dans l'atmosphère. Régulièrement, le canister est purgé càd que les vapeurs sont désorbées généralement au moyen d'un courant d'air et envoyées dans le système d'admission d'air du moteur pour y être brûlées.
Un problème majeur avec les systèmes de contrôle des pertes évaporatives utilisant du charbon actif comme matériau adsorbant dans le canister, est que dans des conditions de basse température ambiante, le carburant qui a été adsorbé est difficile à relâcher et à purger hors du canister. On a déterminé qu'avec les adsorbants utilisés actuellement, un relâchement satisfaisant du carburant stocké se produit à la température ambiante ou au-dessus de celle-ci. Lorsque les températures descendent bien en dessous de la température ambiante, l'efficacité du système est significativement altérée. Il est donc avantageux d'augmenter la température à l'intérieur du canister. L'amélioration de la désorption a pour conséquence que l'adsorbant est plus actif car mieux désorbé.
Il est connu de l'art antérieur des dispositifs de chauffage de l'adsorbant situés à l'extérieur du canister. Le document US 6,230,693 divulgue un canister auxiliaire conçu pour être connecté à la mise à l'air d'un canister principal et contenant, comme le canister principal, un matériau adsorbant. Ce canister auxiliaire comprend un dispositif de chauffage qui consiste par exemple, soit en une céramique PTC (Positive Temperature Coefficient) extrudée sous la forme d'un nid d'abeille, soit en des ailettes d'aluminium fixées sur une barre en céramique de type PTC. Un tel canister présente l'inconvénient de chauffer l'adsorbant et non l'air circulant lors d'une purge du canister principal et, en outre, d'occasionner des pertes de charge supplémentaires dans l'écoulement d'air de purge.
On connaît également un dispositif de chauffage fixé à un canister tel que décrit dans le brevet CA 1271797 et dans lequel l'air passe autour de plaques chauffées. Le dispositif de chauffage est fixé au canister de façon à obturer une extrémité de celui-ci. La géométrie du dispositif de chauffage dépend étroitement de celle du canister et ne peut-être standardisée de manière à être adaptée à différentes géométries de canister.
Afin de pallier aux inconvénients évoqués ci-dessus, la présente invention a dès lors pour but de fournir un dispositif de chauffage qui permet de chauffer l'air de purge avant que celui-ci ne traverse le canister tout en n'introduisant pas ou peu de pertes de charge additionnelles et tout en présentant une géométrie qui assure l'usage du dispositif de chauffage avec différentes géométries de canister.
Il permet en outre d'ajouter une fonctionnalité supplémentaire le chauffage de l'air de purge à un canister standard qui ne la possède pas.
A cet effet, la présente invention concerne un dispositif de chauffage pour un fluide destiné à traverser un canister pour réservoir à carburant comprenant É un boîtier muni d'un embout vers le canister; É au moins deux plaques disposées à l'intérieur du boîtier dans des plans substantiellement parallèles et entre lesquelles circule le fluide; É au moins un élément chauffant logé entre lesdites plaques; l'embout étant disposé dans un plan substantiellement parallèle à au moins un plan d'une des plaques et la surface projetée de l'embout sur ledit plan d'une des plaques s'inscrivant substantiellement à l'intérieur de la surface projetée du boîtier sur ledit plan.
Le dispositif de chauffage selon l'invention est un composant indépendant, destiné à chauffer l'air de purge qui circule vers un canister, et qui est connecté audit canister. Il comprend un boîtier réalisé en une ou plusieurs pièces assemblées par exemple par soudage et muni d'un embout vers le canister.
La forme et les dimensions de l'embout sont généralement définies de sorte que la connexion du dispositif de chauffage au canister ne nécessite pas d'aménagement particulier au niveau du canister. Toutefois un élément intermédiaire peut être disposé entre l'embout de sortie du dispositif de chauffage et la sortie de mise à l'air du canister.
Le dispositif de chauffage selon l'invention présente l'avantage d'être un élément standard qui peut être associé à n'importe quelle géométrie de canister.
Le boîtier est de préférence réalisé en une matière présentant une résistance thermique adaptée aux températures du fluide qui est susceptible de traverser le dispositif de chauffage. Cette matière peut être une matière plastique ou un métal.
Le boîtier est de préférence réalisé en un thermoplastique. Les matières thermoplastiques donnent de bons résultats dans le cadre de l'invention.
Par matière thermoplastique, on désigne tout polymère thermoplastique, y compris les élastomères thermoplastiques, ainsi que leurs mélanges. On désigne par le terme "polymère" aussi bien les homopolymères que les copolymères (binaires ou ternaires notamment). Des exemples de tels copolymères sont, de manière non limitative: les copolymères à distribution aléatoire, les copolymères séquencés, les copolymères à blocs et les copolymères greffés.
Tout type de polymère ou de copolymère thermoplastique dont la température de fusion est inférieure à la température de décomposition conviennent. Les matières thermoplastiques de synthèse qui présentent une plage de fusion étalée sur au moins 10 degrés Celsius conviennent particulièrement bien. Comme exemple de telles matières, on trouve celles qui présentent une polydispersion de leur masse moléculaire.
On peut utiliser des polyamides et leurs copolymères, préférés pour leur résistance thermique. Un mélange de polymères ou de copolymères peut aussi être utilisé, de même qu'un mélange de matières polymériques avec des charges inorganiques, organiques et/ou naturelles comme, par exemple, mais non limitativement: le carbone, les sels et autres dérivés inorganiques, les fibres naturelles, les fibres de verre et les fibres polymériques. Il est également possible d'utiliser des structures multicouches constituées de couches empilées et solidaires comprenant au moins un des polymères ou copolymères décrits supra.
Selon l'invention l'air de purge circule entre au moins deux plaques disposées à l'intérieur du boîtier dans des plans substantiellement parallèles. De préférence, une distance adéquate est maintenue entre les plaques de façon a éviter tout court-circuit électrique entre celles-ci. La distance entre les plaques est en général supérieure ou égale à 0.5 mm et de préférence supérieure ou égale à 1 mm. Elle est en général inférieure ou égale à 10 mm et de préférence inférieure ou égale à 8 mm.
De préférence, les plaques jouent à la fois le rôle d'ailettes pour dissiper la chaleur dégagée dans l'air par des éléments chauffants disposés entre ces plaques et le rôle de contact électrique pour amener le courant électrique jusqu'aux éléments chauffants.
Les plaques sont réalisées de préférence en un matériau métallique. De manière plus préférée les plaques sont réalisées en aluminium.
Des plaques d'une épaisseur supérieure ou égale à 0.1 mm, de préférence supérieure ou égale à 0.2 mm, ont donné de bons résultats.
Des plaques d'une épaisseur inférieure ou égale à 0.5 mm, de préférence inférieure ou égale à 0.3 mm, ont également donné de bons résultats.
Les éléments chauffants peuvent être des résistances chauffantes dont le matériau et la section transversale sont déterminés en fonction de l'application, càd en général selon la quantité de chaleur qu'on souhaite dégager dans l'air. Ils sont de préférence alimentés en tension (par exemple sous une tension de 12 Volt), au travers d'un relais électrique.
On peut caractériser les éléments chauffants par exemple par leur dynamique de chauffe càd l'incrément de température obtenu en un temps donné.
Des éléments chauffants pouvant par exemple assurer une augmentation de 20 à 70 degrés Celsius en moins de 60 secondes ont donné de bons résultats.
Les éléments chauffants sont de manière préférée des résistances chauffantes, en particulier du type PTC. Il s'agit de blocs de céramique dont la résistance électrique augmente brusquement à une température donnée, ce qui a pour effet de limiter l'intensité du courant électrique qui circule dans les résistances et donc d'éviter des surchauffes.
Selon l'invention, l'embout vers le canister est disposé dans un plan substantiellement parallèle à au moins un plan d'une des plaques et la surface projetée de l'embout sur ledit plan d'une des plaques s'inscrit substantiellement à l'intérieur de la surface projetée du boîtier sur ledit plan.
On entend désigner par surface projetée la surface obtenue par projection orthogonale d'un objet sur un plan donné.
Le canister auquel est associé le dispositif de chauffage selon l'invention est particulièrement destiné à des moteurs thermiques alimentés avec des carburants liquides volatils et en particulier, à des moteurs pour véhicules automobiles (voitures, camions, motocyclettes...).
On entend désigner par carburant un hydrocarbure volatil liquide ou gazeux convenant pour l'alimentation des moteurs à combustion interne. Le canister selon l'invention convient particulièrement pour les hydrocarbures liquides volatils. L'expression hydrocarbure liquide volatil désigne un hydrocarbure liquide (qui, dans les conditions normales d'utilisation du moteur, se trouve à l'état liquide dans le réservoir à carburant du système à carburant) qui présente une tension de vapeur saturante supérieure à 1 bar à 293 K (20 C). Des hydrocarbures liquides volatils communément utilisés pour l'alimentation des moteurs thermiques des véhicules automobiles sont ceux vendus dans le commerce sous la dénomination essence et destinés aux moteurs thermiques à allumage initié, dits à explosion .
De préférence, le dispositif de chauffage comprend un contrôleur électronique. Celui-ci commande le fonctionnement des éléments chauffants, en particulier la puissance de chauffe nécessaire pour atteindre une température maximale donnée en un temps donné (voir supra). Le boîtier peut dès lors comprendre des connecteurs électriques qui servent entre autres à alimenter le contrôleur électronique.
Le contrôleur est logé à l'intérieur du boîtier du dispositif de chauffage dans une partie où circule l'air avant passage entre les plaques càd l'air à température ambiante. La circulation de cet air permet d'évacuer la chaleur rayonnée par le contrôleur en fonctionnement.
De manière préférée le dispositif comprend en outre une entretoise logée dans le boîtier et séparant au moins partiellement le contrôleur électronique et les plaques. L'entretoise permet de protéger le contrôleur de la chaleur rayonnée par les plaques. Elle est généralement munie de nervures qui assurent un renforcement local de l'entretoise et lui confèrent la rigidité nécessaire pour résister à tout effort qu'elle subit à l'intérieur du boîtier.
En général le boîtier est muni de deux embouts dont l'un correspond à une entrée et l'autre à une sortie lors de la circulation de l'air de purge. Le boîtier est alors généralement connecté au canister de façon à ce que l'embout de sortie soit connecté avec une sortie de mise à l'air du canister.
De préférence, le second embout est également disposé dans un plan substantiellement parallèle à au moins un plan d'une des plaques et la surface projetée du second embout sur ledit plan d'une des plaques s'inscrivant substantiellement à l'intérieur de la surface projetée du boîtier sur ledit plan. dans cette variante, le fluide circule de préférence du second embout vers le premier embout.
Dans une forme de réalisation particulière, le boîtier du dispositif présente un profil approprié généralement, il comprend une partie en forme de diffuseur pour répartir sur l'une au moins des plaques le fluide circulant du second embout vers le premier embout.
L'invention porte également sur un canister associé à un dispositif de chauffage comme décrit ci-dessus.
De préférence le canister est associé au dispositif de chauffage de façon à ce qu'un embout du boîtier coopère avec une sortie de mise à l'air du canister.
L'invention porte aussi sur un système à carburant comprenant un réservoir à carburant et un canister comme décrit ci-dessus.
De manière préférée le système à carburant comprend un dispositif de détection des fuites de carburant (par exemple du type OBD) qui est connecté au second embout du dispositif de chauffage.
La présente invention est illustrée de manière non limitative par les figures 1 à 9 qui représentent des variantes avantageuses du dispositif selon l'invention.
La figure 1 illustre schématiquement un dispositif de chauffage comprenant un boîtier (1) muni de deux embouts (2) et (6) dont l'embout (2) qui est destiné à être connecté à la sortie de mise à l'air d'un canister et l'embout (6) qui est destiné à être connecté à un dispositif OBD. L'air de purge circule au travers le dispositif de chauffage selon le sens de circulation indiqué par les flèches, entre les plaques (3) et (4). Un élément chauffant (5) est inséré entre les plaques (3) et (4).
Sur les figures 2 à 6 on a représenté plusieurs vues d'une variante possible du dispositif selon l'invention.
Le boîtier (1) à la figure 2 comprend deux parties (1') et (1 ") qui sont munies respectivement des embouts (2) et (6). En outre la partie (1") du boîtier (1) comprend un logement (9) pour un contrôleur électronique (non représenté).
A la figure 3, on a ôté la partie (1') de façon à ne représenter que la partie (1") du boîtier (1). On peut observer une plaque métallique (3).
La figure 4 correspond à ce qui est représenté à la figure 3 lorsqu'on a enlevé la plaque métallique (3). On y a représenté deux éléments chauffants (5) logés sur une plaque (4) située en dessous de la plaque (3) .
L'entretoise (7) illustrée aux figures 5 et 6 (la plaque métallique (4) visible sur la figure 4 a été ôtée) permet de séparer le contrôleur électronique logé dans la partie (9) du boîtier (1) de la plaque (4) non représentée sur la figure 6.
On a également représenté à la figure 7 un connecteur électrique (10) situé dans la partie (1") du boîtier (1) et qui sert entre autres à alimenter le contrôleur électronique. Un diffuseur (12) permet de répartir l'air entré par l'embout (6) et destiné à circuler au travers du dispositif de chauffage.
La figure 8 illustre une coupe du dispositif de chauffage de la figure 7, orthogonale à l'embout (2). Deux éléments chauffants (5) sont pris en sandwich entre les plaques métalliques (3) et (4).
On a représenté sur la figure 9 la connexion du dispositif de chauffage avec un canister (13). On constate que le premier embout (2) est inséré dans un embout du canister, correspondant à une sortie de mise à l'air de celui-ci. L'encombrement de l'embout (2) ne dépasse pas l'encombrement du boîtier (1) selon la direction de la flèche (14). Autrement dit, la surface projetée de l'embout (2) sur un des plans d'un des plaques (3) ou (4) s'inscrit dans la surface projetée du boîtier (1) sur le même plan.
Claims (10)
1. Dispositif de chauffage pour un fluide destiné à traverser un canister pour réservoir à carburant comprenant É un boîtier (1) muni d'un embout (2) vers le canister; É au moins deux plaques (3,4) disposées à l'intérieur du boîtier (1) dans des plans substantiellement parallèles et entre lesquelles circule le fluide; É au moins un élément chauffant (5) logé entre lesdites plaques (3,4); l'embout (2) étant disposé dans un plan substantiellement parallèle à au moins un plan d'une des plaques (3, 4) et la surface projetée de l'embout (2) sur ledit plan d'une des plaques (3,4) s'inscrivant substantiellement à l'intérieur de la surface projetée du boîtier (1) sur ledit plan.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier (1) est réalisé en un thermoplastique choisi parmi les polyamides ou leurs copolymères.
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les plaques (3,4) sont réalisées en un matériau métallique.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément chauffant (5) est une résistance chauffante.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un contrôleur électronique.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une entretoise logée dans le boîtier (1) et séparant au moins partiellement le contrôleur électronique et les plaques (3,4).
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un second embout (6) également disposé dans un plan substantiellement parallèle à au moins un plan d'une des plaques (3,4) et la surface projetée de l'embout (6) sur ledit plan d'une des plaques (3,4) s'inscrivant substantiellement à l'intérieur de la surface projetée du boîtier (1) sur ledit plan.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le boîtier (1) présente un profil approprié pour répartir le fluide circulant du second embout (6) vers le premier embout (2) sur l'une au moins des plaques (3,4).
9. Canister pour réservoir à carburant ayant une sortie de mise à l'air connectée à l'embout (2) d'un dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
10. Système à carburant comprenant un réservoir à carburant et un canister selon la revendication 9.
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2006
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