EP0301944B1 - Dispositif de récupération de vapeurs d'essence - Google Patents

Dispositif de récupération de vapeurs d'essence Download PDF

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EP0301944B1
EP0301944B1 EP88401884A EP88401884A EP0301944B1 EP 0301944 B1 EP0301944 B1 EP 0301944B1 EP 88401884 A EP88401884 A EP 88401884A EP 88401884 A EP88401884 A EP 88401884A EP 0301944 B1 EP0301944 B1 EP 0301944B1
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pipe
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filter
air
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Automobiles Citroen SA
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Automobiles Peugeot SA
Automobiles Citroen SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F02M2025/0881—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir with means to heat or cool the canister

Definitions

  • the present invention relates to devices for recovering petrol vapors from the tank of a motor vehicle.
  • Such devices comprise a filter containing a material adsorbing said gasoline vapors, this filter being connected by a first pipe to the upper part of the tank, by a second pipe to a vacuum source which is generally constituted by the engine intake circuit, and via a third pipe to a source of air for regenerating the adsorbent material, means which may also be provided for heating this regeneration air.
  • Such a device makes it possible to fix the petrol vapors which come from the tank, either due to the evaporation of the petrol, especially in hot weather or because of the displacement of the gaseous mass covering the liquid in the tank during filling. of it.
  • the material adsorbing said gasoline vapors can be activated carbon which becomes charged with gasoline vapors when the gas stream passes from the first pipe to the second one passing through the filter and which regenerates when it is swept against current through the regeneration air passing from the third pipe to the second.
  • This sweeping is carried out by suction in the second pipe, suction due in particular to the vacuum in the intake circuit of the engine when the latter is operating.
  • the object of this invention is to improve the working capacity of a filter incorporated in a device for recovering gasoline vapors, without risking rapid deterioration of the active material contained in this filter.
  • the invention also proposes, due to the improvement in this capacity, to reduce the size of the filter and consequently its price and its bulk.
  • the subject of the invention is a device for recovering gasoline vapors from a tank, comprising a filter containing a material adsorbing said vapors, this filter being connected by a first pipe to the upper part of the tank, by a second pipe to a source of vacuum and by a third pipe to a source of air for regenerating the adsorbent material, means being provided for heating said regeneration air, as well as means for regulating the temperature of the air which flows in the third pipe, these regulating means comprising a temperature-sensitive control member characterized in that the means for heating the regeneration air are located in the third pipe, outside the filter, and in that the control member of said regulation means is embedded in the mass of adsorbent material of the filter.
  • FIG. 1 shows schematically a fuel tank 1 in a motor vehicle.
  • This reservoir comprises a filling duct 2 and from a point located in its upper part extends a first pipe 3 connected to a filter 4 itself containing a material 5 capable to absorb gasoline vapors, for example activated carbon. From this filter extends a second pipe 6 connected to a vacuum source 7 which is preferably the engine intake duct (not shown) fitted to the vehicle.
  • the filter is connected by a third line 8 to a source of air for regenerating the activated carbon, designated by 9.
  • an electrical resistor 10 which can be supplied from the vehicle battery.
  • This resistor is mounted in series with a switch 11 closed when the engine is running and with a cell 12 with a positive temperature coefficient carried by a metal plate 13, made of aluminum for example, embedded in the mass of activated carbon.
  • Cell 12 constitutes a probe whose resistance varies as a function of the temperature of the mass of activated carbon.
  • the metal plate 13 acts as a radiator to bring the cell to the surrounding temperature.
  • the resistance of cell 12 varies as a function of the temperature along the curve shown in FIG. 2. Above a temperature T a , this resistance increases very rapidly.
  • the operation of the device is then as follows:
  • the gasoline vapors coming from the tank through the line 3 are fixed in the filter, by adsorption on the activated carbon 5, in particular when filling the tank and when the vehicle is actuated in very hot weather.
  • the activated carbon When the vehicle engine is running, the activated carbon is regenerated by being traversed by a stream of air coming from line 8 and sucked in by line 6.
  • the fact of heating this current of air by means of the resistor 10 facilitates this regeneration and increases the working capacity of the activated carbon. It will be recalled in this regard that this working capacity is measured by the difference between the mass of the filter in the saturated state and its mass in the purged or regenerated state.
  • cell 12 with a positive temperature coefficient reacts to the temperature prevailing in the mass of activated carbon. As long as this temperature remains below the value T a , its electrical resistance is low, so that the current can flow and that the resistance 10 releases by Joule effect a relatively large amount of heat, causing the heating of the activated carbon.
  • the temperature of the activated carbon exceeds the value T a , the resistance of the cell 12 increases, thus making very small and even negligible the amount of heat released by the Joule effect by the resistance 10.
  • the heating of the activated carbon s 'interrupts, its temperature stabilizes.
  • the characteristics of the cell 12 are determined so that its own heating by Joule effect is negligible compared to that due to the heating resistance 10.
  • an order of magnitude will be given for the electric power dissipated by the heating resistor 10: a few tens of watts.
  • the diagram in FIG. 3 represents the supply circuit of the heating resistor 10 and of the cell 12 with a positive temperature coefficient, this circuit being controlled for example from a computer 20 ensuring the control and the management engine operation and arranged to allow purging or regeneration of the filter only if a number of conditions related to engine operation are actually met.
  • the computer can be connected to suitable means 21, 22, 23 which are also known per se, which supply it with signals representative of the temperature of the engine cooling water, of the engine load. and controlling the richness of the mixture supplied to this same engine.
  • purging will only be authorized if the engine is sufficiently hot, if its load exceeds a determined value, and if the richness of the admitted mixture, is controlled and regulated to a determined value.
  • the cell 12 with a positive temperature coefficient can be replaced by a thermal switch carried by the metal plate, which is normally closed and which opens when the temperature exceeds a determined value.
  • the pipe 8 can be connected, under the action of a flap 30, either to a source of cold air 31, or to a source of hot air 32.
  • the air can be heated up by bringing it into contact with the engine exhaust manifold.
  • This component is controlled by a vacuum capsule 33 controlled by a thermovalve 34 mounted on the metal plate 13 embedded in the mass of activated carbon 5.
  • the capsule 33 is connected by a conduit 35 to the thermovalve 34 itself connected by a second conduit 36 to a source of vacuum produced by a tap 37 on the intake circuit 38 of the engine.
  • this tapping is placed downstream of the throttle valve 39 so that it is constantly under vacuum when the engine is running.
  • a solenoid valve 40 controlled from a computer 41 for controlling and managing the operation of the engine, this computer being as previously arranged for processing information representative of the temperature of the engine coolant, the load and richness of the mixture, supplied by probes or other suitable means 42, 43, 44.
  • this solenoid valve 45 controlled by the same computer.
  • the purpose of this solenoid valve 45 control is to purge or regenerate the filter under conditions such that this purge does not cause any appreciable disturbance in the supply of the engine, since the gasoline vapors coming from the filter are then transmitted to the engine intake.
  • This causes the capsule 33 to be placed under vacuum and the shutter 30 to move to a position in which it closes the duct 31 for supplying cold air and opens the duct 32 for supplying hot air.
  • a current of hot air then crosses the filter in the direction of the pipe 6 and the regulation of this current is carried out by the thermovalve 34 acting through the capsule 33 on the flap 30 to ensure that the temperature of the activated carbon does not not exceed a specified value.
  • the working capacity of the activated carbon filter is improved and its dimensions can therefore be reduced as well as its price and size. This is particularly interesting in the envisaged application where it is associated with a motor vehicle tank.

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Description

  • La présente invention concerne les dispositifs de récupération des vapeurs d'essence provenant du réservoir d'un véhicule à moteur.
  • On connaît de tels dispositifs qui comprennent un filtre contenant un matériau adsorbant lesdites vapeurs d'essence, ce filtre étant relié par une première canalisation à la partie supérieure du réservoir, par une deuxième canalisation à une source de dépression qui est en général constituée par le circuit d'admission du moteur, et par une troisième canalisation à une source d'air de régénération du matériau adsorbant, des moyens pouvant de plus être prévus pour réchauffer cet air de régénération.
  • Un tel dispositif permet de fixer les vapeurs d'essence qui proviennent du réservoir, soit du fait de l'évaporation de l'essence, notamment par temps chaud soit à cause du déplacement de la masse gazeuse recouvrant le liquide dans le réservoir lors du remplissage de celui-ci.
  • Le matériau adsorbant lesdites vapeurs d'essence peut être du charbon actif qui se charge de vapeurs d'essence lorsque le courant de gaz passe de la première canalisation vers la deuxième en traversant le filtre et qui se régénère lorsqu'il est balayé à contre-courant par l'air de régénération passant de la troisième canalisation vers la seconde. Ce balayage s'effectue par aspiration dans la seconde canalisation, aspiration due notamment à la dépression dans le circuit d'admission du moteur quand celui-ci fonctionne.
  • L'efficacité de la régénération est améliorée si l'air de balayage ou de purge a une température suffisante et c'est pourquoi l'on a prévu dans un agencement connu par le document US-A-4598686 de réaliser un chauffage de cet air au moyen de résistances à coefficient de température positif. Cependant un tel chauffage risque de provoquer une surchauffe du charbon actif et par conséquent de le détériorer rapidement.
  • Le but de cette invention est d'améliorer la capacité de travail d'un filtre incorporé à un dispositif de récupération des vapeurs d'essence, sans pour autant risquer une détérioration rapide du matériau actif contenu dans ce filtre. L'invention se propose également, du fait de l'amélioration de cette capacité, de réduire la dimension du filtre et par conséquent son prix et son encombrement.
  • A cet effet l'invention a pour objet un dispositif de récupération des vapeurs d'essence à partir d'un réservoir, comprenant un filtre contenant un matériau adsorbant lesdites vapeurs, ce filtre étant relié par une première canalisation à la partie supérieure du réservoir, par une deuxième canalisation à une source de dépression et par une troisième canalisation à une source d'air de régénération du matériau adsorbant, des moyens étant prévus pour chauffer ledit air de régénération, ainsi que des moyens de régulation de la température de l'air qui s'écoule dans la troisième canalisation, ces moyens de régulation comportant un organe de commande sensible à la température caractérisé en ce que les moyens de chauffage de l'air de régénération sont situés dans la troisième canalisation, à l'extérieur du filtre, et en ce que l'organe de commande desdits moyens de régulation est noyé dans la masse de matériau adsorbant du filtre.
  • Suivant d'autres caractéristiques:
    • ― l'organe de commande est porté par une plaquette métallique noyée dans la masse de matériau adsorbant;
    • ― les moyens de chauffage et de régulation comprennent une résistance chauffante branchée en série avec l'organe de commande;
    • ― la troisième canalisation est reliée à une source d'air froid et à une source d'air chaud, sous la commande d'un obturateur;
    • ― l'obturateur est actionné par une capsule à dépression reliée à un conduit d'admission du moteur par l'intermédiaire d'une thermo-valve constituant l'organe de commande;
    • ― une électro-vanne commandée en fonction d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur est placée entre la thermo-valve et le conduit d'admission;
    • ― une électro-vanne commandée en fonction d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur est placée sur la deuxième canalisation;
    • ― l'organe de commande et/ou lesdites électro-vannes sont commandées par un calculateur qui contrôle et gère le fonctionnement du moteur.
  • L'invention va maintenant être décrite plus en détails ci-dessous, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels:
    • La figure 1 est un schéma illustrant un premier mode de réalisation d'un dispositif suivant l'invention,
    • La figure 2 représente la caractéristique de fonctionnement d'une sonde à coefficient de température positif, utilisée dans ce dispositif;
    • La figure 3 est un schéma illustrant une variante du dispositif suivant l'invention,
    • Les figures 4 et 5 sont deux autres schémas représentant deux autres variantes de ce dispositif.
  • On a représenté schématiquement à la figure 1 un réservoir 1 de carburant dans un véhicule automobile. Ce réservoir comprend un conduit de remplissage 2 et à partir d'un point situé dans sa partie supérieure s'étend une première canalisation 3 reliée à un filtre 4 contenant lui-même un matériau 5 capable d'adsorber les vapeurs d'essence, par exemple du charbon actif. A partir de ce filtre s'étend une deuxième canalisation 6 reliée à une source de dépression 7 qui est de préférence le conduit d'admission du moteur (non représenté) équipant le véhicule.
  • Le filtre est enfin relié par une troisième canalisation 8 à une source d'air de régénération du charbon actif, désignée par 9.
  • Dans cette canalisation est placée une résistance électrique 10 pouvant être alimentée à partir de la batterie du véhicule. Cette résistance est montée en série avec un interrupteur 11 fermé lorsque le moteur est en marche et avec une cellule 12 à coefficient de température positif portée par une plaquette métallique 13, en aluminium par exemple, noyée dans la masse de charbon actif. La cellule 12 constitue une sonde dont la résistance varie en fonction de la température de la masse de charbon actif. La plaquette métallique 13 fait office de radiateur permettant de porter la cellule à la température environnante.
  • La résistance de la cellule 12 varie en fonction de la température suivant la courbe représentée à la figure 2. Au-dessus d'une température Ta, cette résistance augmente très rapidement. Le fonctionnement du dispositif est alors le suivant:
  • Les vapeurs d'essence provenant du réservoir par la canalisation 3 se fixent dans le filtre, par adsorption sur le charbon actif 5, en particulier lors du remplissage du réservoir et lors d'un actionnement du véhicule par temps très chaud.
  • Lorsque le moteur du véhicule fonctionne, le charbon actif se régénère en étant traversé par un courant d'air provenant de la canalisation 8 et aspiré par la canalisation 6. Le fait de chauffer ce courant d'air au moyen de la résistance 10 facilite cette régénération et augmente la capacité de travail du charbon actif. On rappellera à cet égard que cette capacité de travail est mesurée par la différence entre la masse du filtre à l'état saturé et sa masse à l'état purgé ou régénéré.
  • Pendant la phase de régénération, la cellule 12 à coefficient de température positif réagit à la température qui règne dans la masse de charbon actif. Tant que cette température reste inférieure à la valeur Ta, sa résistance électrique est faible, de sorte que le courant peut passer et que la résistance 10 dégage par effet Joule une quantité de chaleur relativement importante, provoquant l'échauffement du charbon actif.
  • Par contre, lorsque la température du charbon actif dépasse la valeur Ta, la résistance de la cellule 12 croît, rendant ainsi très faible et même négligeable la quantité de chaleur dégagée par effet Joule par la résistance 10. L'échauffement du charbon actif s'interrompt, sa température se stabilise.
  • Bien entendu, les caractéristiques de la cellule 12 sont déterminées de façon que son échauffement propre par effet Joule soit négligeable devant celui dû à la résistance de chauffage 10.
  • A titre d'exemple, on donnera un ordre de grandeur de la puissance électrique dissipée par la résistance de chauffage 10: quelques dizaines de watts.
  • Le schéma de la figure 3 représente le circuit d'alimentation de la résistance de chauffage 10 et de la cellule 12 à coefficient de température positif, ce circuit étant commandé par exemple à partir d'un calculateur 20 assurant le contrôle et la gestion du fonctionnement du moteur et agencé de façon à n'autoriser la purge ou la régénération du filtre que si un certain nombre de conditions liées au fonctionnement du moteur sont effectivement remplies. C'est ainsi que l'ordinateur peut être relié à des moyens convenables 21, 22, 23 par ailleurs connus en soi, qui lui fournissent des signaux représentatifs de la température de l'eau de refroidissement du moteur, de la charge de ce dernier et du contrôle de la richesse du mélange fourni à ce même moteur. A titre d'exemple, la purge ne sera autorisée que si le moteur est suffisamment chaud, si sa charge dépasse une valeur déterminée, et si la richesse du mélange admis, est contrôlée et régulée à une valeur déterminée.
  • Dans les schémas des figures 1 et 3, la cellule 12 à coefficient de température positif peut être remplacée par un thermocontact porté par la plaquette métallique, qui est normalement fermé et qui s'ouvre lorsque la température dépasse une valeur déterminée.
  • Dans un autre mode de réalisation représenté à la figure 4 la canalisation 8 peut être reliée, sous l'action d'un volet 30, soit à une source d'air froid 31, soit à une source d'air chaud 32. Dans ce dernier cas le réchauffage de l'air peut être réalisé par mise en contact avec la tubulure d'échappement du moteur. Ce volet est commandé par une capsule à dépression 33 pilotée par une thermovalve 34 montée sur la plaquette métallique 13 noyée dans la masse de charbon actif 5.
  • A cet effet, la capsule 33 est reliée par un conduit 35 à la thermovalve 34 elle-même reliée par un second conduit 36 à une source de dépression réalisée par un piquage 37 sur le circuit d'admission 38 du moteur. Dans le cas de la figure 4 ce piquage est placé en aval du papillon 39 de commande des gaz de sorte qu'il est constamment en dépression quand le moteur tourne.
  • Sur le conduit 36 est placée une électrovanne 40 commandée à partir d'un calculateur 41 de contrôle et de gestion du fonctionnement du moteur, ce calculateur étant comme précédemment agencé pour traiter des informations représentatives de la température du liquide de refroidissement du moteur, de la charge et de la richesse du mélange, fournies par des sondes ou autres moyens appropriés 42, 43, 44.
  • Sur la canalisation 6 reliée au même piquage 37, est prévue une électrovanne 45 commandée par le même calculateur. Cette commande de l'électrovanne 45 a pour but de réaliser la purge ou la régénération du filtre dans des conditions telles que cette purge ne provoque pas de perturbation sensible dans l'alimentation du moteur, puisque les vapeurs d'essence provenant du filtre sont ensuite transmises à l'admission du moteur.
  • Dans le cas de la figure 5, on retrouve les principales dispositions du schéma de la figure 4, à la différence près que le piquage 37a est réalisé en amont du papillon de commande des gaz, lorsque celui-ci est fermé. L'emplacement de ce piquage est choisi de telle façon que la dépression qui s'y crée, lorsqu'on ouvre le papillon, corresponde au niveau de la charge du moteur souhaité pour autoriser la purge dans le filtre 4. Dans ce cas, le calculateur n'a à prendre en compte que la température du liquide de refroidissement du moteur et la régulation de richesse du mélange fourni à ce même moteur.
  • Le fonctionnement du dispositif est alors le suivant: le filtre s'étant chargé de vapeurs d'essence par la canalisation 3, en particulier lors du remplissage du réservoir ou d'un stationnement du véhicule par grande chaleur, sa régénération s'effectue lorsque les conditions de fonctionnement du moteur autorisent la purge par la canalisation 6, le calculateur 41 fournissant alors aux électrovannes 40 et 45 un signal d'ouverture. Ceci provoque la mise en dépression de la capsule 33 et le déplacement du volet 30 vers une position dans laquelle il obture le conduit 31 d'alimentation en air froid et ouvre le conduit 32 d'alimentation en air chaud. Un courant d'air chaud traverse alors le filtre en direction de la canalisation 6 et la régulation de ce courant est réalisée par la thermovalve 34 agissant par l'intermédiaire de la capsule 33 sur le volet 30 pour assurer que la température du charbon actif ne dépasse pas une valeur déterminée.
  • Dans les divers exemples représentés auxquels d'autres variantes peuvent bien entendu être apportées, on améliore la capacité de travail du filtre au charbon actif et l'on peut donc réduire en conséquence ses dimensions de même que son prix et son encombrement. Ceci est particulièrement intéressant dans l'application envisagée où il est associé à un réservoir de véhicule automobile.

Claims (10)

1. Dispositif de récupération des vapeurs d'essence à partir d'un réservoir (1), comprenant un filtre (4) contenant un matériau (5) adsorbant lesdites vapeurs, ce filtre étant relié par une première canalisation (3) à la partie supérieure du réservoir, par une deuxième canalisation (6) à une source de dépression (7) et par une troisième canalisation (8) à une source (9) d'air de régénération du matériau adsorbant, des moyens étant prévus pour chauffer ledit air de régénération, ainsi que des moyens de régulation de la température de l'air qui s'écoule dans la troisième canalisation, ces moyens de régulation comportant un organe de commande sensible à la température, caractérisé en ce que les moyens (10; 32) de chauffage de l'air de régénération sont situés dans la troisième canalisation (8) à l'extérieur du filtre (4) et en ce que l'organe de commande desdits moyens de régulation est noyé dans la masse de matériau adsorbant (5) du filtre (4).
2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de commande (12; 34) est porté par une plaquette métallique (13) noyée dans la masse de matériau adsorbant (5).
3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de chauffage et de régulation comprennent une résistance chauffante (10) branchée en série avec l'organe de commande (12).
4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe de commande (12) est une cellule a coefficient de température positif.
5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe de commande est un thermo-contact qui change d'état à une température déterminée.
6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la troisième canalisation (8) est reliée à une source d'air froid (31) et à une source d'air chaud (32), sous la commande d'un obturateur (30).
7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'obturateur (30) est actionné par une capsule à dépression (33) reliée à un conduit d'admission (38) d'un moteur par l'intermédiaire d'une thermo-valve (34) constituant l'organe de commande.
8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'une électro-vanne (40) commandée en fonction d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur est placée entre la thermo-valve (34) et le conduit d'admission (38).
9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'une électro-vanne (45) commandée en fonction d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur est placée sur la deuxième canalisation (6).
10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 équipant un véhicule à moteur, caractérisé en ce que l'organe de commande (12) et/ou lesdites électro-vannes (40;45) sont commandées par un calculateur (20; 41) qui contrôle et gère le fonctionnement du moteur.
EP88401884A 1987-07-30 1988-07-20 Dispositif de récupération de vapeurs d'essence Expired - Lifetime EP0301944B1 (fr)

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FR8710830 1987-07-30

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EP0301944A1 EP0301944A1 (fr) 1989-02-01
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