EP0656470A1 - Dispositif de limitation des émissions d'hydrocarbures par évaporation pour un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne - Google Patents

Dispositif de limitation des émissions d'hydrocarbures par évaporation pour un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne Download PDF

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EP0656470A1
EP0656470A1 EP94118316A EP94118316A EP0656470A1 EP 0656470 A1 EP0656470 A1 EP 0656470A1 EP 94118316 A EP94118316 A EP 94118316A EP 94118316 A EP94118316 A EP 94118316A EP 0656470 A1 EP0656470 A1 EP 0656470A1
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EP
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fuel
tank
filter
combustion engine
vapors
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Withdrawn
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EP94118316A
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Robert Deleris
Wojtek Zolnowski
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Continental Automotive France SAS
Original Assignee
Siemens Automotive 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
    • F02M25/089—Layout of the fuel vapour installation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • 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
    • F02M25/0854—Details of the absorption canister

Definitions

  • the present invention relates to a device for limiting the emission of hydrocarbon vapors from the fuel supply system of a vehicle equipped with an internal combustion engine as well as to a filter of these vapors used in this device. .
  • the present invention therefore aims to provide a device for limiting emissions of hydrocarbon vapors which advantageously has the advantage of previous devices without having the disadvantages, and which is economical, both for its realization and for its operation.
  • a device for limiting hydrocarbon emissions for a vehicle equipped with an internal combustion engine comprising a fuel supply circuit comprising a tank, a supply line for an injector rail and a line for returning fuel to the tank, and a fuel vapor recovery circuit comprising an activated carbon filter connected by steam lines to the tank and engine intake manifold.
  • the line for returning fuel to the tank passes through a heat exchanger situated in the filter, said exchanger being adapted to simultaneously, on the one hand, cool the fuel returning to the tank in order to limit its evaporation, and on the other hand, reheat the activated carbon of the filter in order to facilitate the desorption of the fuel vapors.
  • a filter for recovering fuel vapors from a vehicle equipped with an internal combustion engine, comprising a heat exchanger intended to be inserted in the circuit for returning fuel to the tank.
  • FIG. 1 represents a schematic view of the device according to the invention.
  • the device comprises a fuel tank 1 in which a pump 11 is installed.
  • a pump 11 is installed outside the tank, in series with the latter.
  • This pump supplies fuel under a predetermined pressure to an injector manifold 2 provided with a pressure regulator 21 via a supply line 6.
  • the injector manifold and its pressure regulator 21 are mounted on the cylinder head of an internal combustion engine (not shown).
  • the fuel flow rate provided by the pump 11 is greater than the flow rate consumed by the engine.
  • part of the fuel arriving at the regulator 21 is returned to the tank via a return line 7.
  • the fuel flowing in the supply line 6, the regulator 21 and the return line 7 remains in the immediate vicinity of the engine and is therefore warmed by it.
  • the circuit used by the fuel vapors has also been shown in dotted lines in this figure.
  • These generated in the tank 1, for example under the effect of prolonged parking of the vehicle in the sun, are guided to a filter 4 by a pipe 41.
  • the pipe 41 opens into the filter inside the active part of the filter consisting of 40 carbon granules. Vapors are then trapped in the coal, while the gas exchange allowing the balancing of the pressures between the tank 1 and the external atmosphere is carried out by air freed from the hydrocarbon vapors going to the vent pipe free 43.
  • the filter 4 When the engine is running, the filter 4 is regenerated by connecting it to the vacuum which prevails in the intake manifold 3 of the engine by a line 42 and a valve 5 then open. Air is then sucked through the conduit 43, sweeps the carbon 40 of the filter and is charged with fuel vapors, causing significant cooling of the coal linked to the evaporation of the fuel which was trapped there.
  • the filter 4 It comprises a heat exchanger 8 embedded in the carbon constituting the active part of the filter.
  • This exchanger could advantageously be produced in the form of a tube provided with fins snaking inside the carbon, or in any other form adapted to allow a heat exchange between a hot fluid circulating in the exchanger and the surrounding carbon.
  • the return line 7 for hot fuel from the engine is connected to the inlet of this exchanger 8, the outlet of which is connected to the tank 1 via a line 7 '.
  • the object of the invention is thus achieved, thanks to this simultaneous double effect, and this is particularly economical. This eliminates the need for an electric heater in the filter, as well as its associated control system. Likewise, the device according to the invention operates without requiring additional energy.
  • the invention is not limited to the embodiment described and shown which has been given only by way of example.
  • the exchanger 8 could be, for manufacturing reasons, around the active part of the filter and not inside.
  • a filter using a means other than carbon to trap fuel vapors, for example synthetic fibers could be adapted to receive an exchanger without departing from the spirit of the invention.

Abstract

Dispositif de limitation des émissions d'hydrocarbures pour un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne dans lequel la conduite de retour (7,7') au réservoir (1) du circuit d'alimentation en carburant du moteur passe par un échangeur thermique (8) placé dans un filtre (4) de récupération des vapeurs de carburant, ledit échangeur étant adapté pour, simultanément, d'une part refroidir le carburant retournant au réservoir afin d'en limiter l'évaporation, et d'autre part, réchauffer le charbon actif du filtre afin de faciliter la désorption des vapeurs de carburant. <IMAGE>

Description

  • La présente invention est relative à un dispositif de limitation des émissions de vapeurs d'hydrocarbures provenant du système d'alimentation en carburant d'un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne ainsi qu'à un filtre de ces vapeurs utilisé dans ce dispositif.
  • Les réglementations antipollution en vigueur dans certains pays imposent la limitation de la pollution de l'air par les vapeurs d'hydrocarbures émises par les véhicules automobiles à moteur à combustion interne. Ces vapeurs sont en majeure partie générées dans le réservoir de carburant des véhicules, lors des variations de niveau ou de température du carburant dans celui-ci. On a proposé, dans la technique antérieure, des moyens pour éviter le rejet de ces vapeurs vers l'atmosphère.
  • On connaît par exemple l'emploi d'un filtre, généralement constitué de particules de charbon actif ou non, interposé entre le réservoir et l'atmosphère, qui emprisonne les vapeurs d'hydrocarbures tout en permettant les échanges gazeux pour l'équilibrage des pressions. Afin de rester efficaces, ces filtres doivent être régénérés pour éviter qu'ils ne se saturent. Cette régénération est obtenue par la circulation dans le filtre d'un flux d'air aspiré à l'extérieur sous l'effet de la dépression régnant dans le collecteur d'admission du moteur. Un tel filtre est par exemple décrit dans les brevets américains US 4,598,686 et US 4,732,588 qui décrivent en outre un dispositif de chauffage électrique associé à ce filtre pour améliorer la régénération de celui-ci. En effet, lors de la régénération du filtre, le déstockage des vapeurs de carburant, phénomène appelé désorption, entraîne un abaissement notable de la température du charbon contenu dans le filtre, ce qui a pour conséquence de ralentir, sinon d'empêcher la régénération. Cependant, l'emploi d'un moyen de chauffage électrique est coûteux, tant pour sa réalisation qu'en énergie consommée.
  • On connaît également un autre moyen pour limiter cette pollution. En effet, l'une des causes d'évaporation du carburant dans le réservoir est liée au retour, dans le réservoir, d'une partie du carburant fourni par la pompe à essence au moteur, et non consommé par celui-ci. Ce carburant ayant séjourné au voisinage du moteur a été fortement réchauffé par celui-ci et contribue à son retour dans le réservoir, à élever la température du carburant et ainsi à augmenter la production de vapeurs d'hydrocarbures. Le brevet américain US 5,237,975 propose donc pour limiter cette évaporation de supprimer le retour du carburant au réservoir au moyen d'une pompe dont le débit est asservi à la consommation du moteur. Un tel système est cependant complexe et coûteux, et présente de nombreux inconvénients pour la gestion du moteur.
  • La présente invention a donc pour but de fournir un dispositif de limitation des émissions de vapeurs d'hydrocarbures qui aie avantageusement l'intérêt des dispositifs précédents sans en présenter les inconvénients, et qui soit économique, tant pour sa réalisation que pour son fonctionnement.
  • On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront dans la suite de la présente description, avec un dispositif de limitation des émissions d'hydrocarbures pour un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne, du type comportant un circuit d'alimentation en carburant comprenant un réservoir, une conduite d'alimentation d'une rampe d'injecteurs et une conduite de retour du carburant au réservoir, et un circuit de récupération des vapeurs de carburant comprenant un filtre à charbon actif relié par des conduites de vapeur au réservoir et à la tubulure d'admission du moteur. Selon l'invention, la conduite de retour du carburant au réservoir passe par un échangeur thermique situé dans le filtre, ledit échangeur étant adapté pour, simultanément, d'une part refroidir le carburant retournant au réservoir afin d'en limiter l'évaporation, et d'autre part, réchauffer le charbon actif du filtre afin de faciliter la désorption des vapeurs de carburant.
  • Selon l'invention encore, on propose un filtre pour la récupération des vapeurs de carburant d'un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne, comportant un échangeur thermique destiné à être inséré dans le circuit de retour du carburant au réservoir.
  • D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel la figure 1 représente une vue schématique du dispositif suivant l'invention.
  • Le dispositif comporte un réservoir de carburant 1 dans lequel est installée une pompe 11. Bien entendu, cette disposition est donnée à titre d'exemple, la pompe pouvant aussi être installée à l'extérieur du réservoir, en série avec celui-ci. Cette pompe fournit du carburant sous une pression prédéterminée à une rampe d'injecteurs 2 munie d'un régulateur de pression 21 par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation 6. La rampe d'injecteurs et son régulateur de pression 21 sont montés sur la culasse d'un moteur à combustion interne (non représenté). Pour le bon fonctionnement du régulateur de pression, le débit de carburant assuré par la pompe 11 est supérieur au débit consommé par le moteur. De ce fait une partie du carburant arrivant au régulateur 21 est renvoyée vers le réservoir par une conduite de retour 7. Le carburant circulant dans la conduite d'alimentation 6, le régulateur 21 et la conduite de retour 7 séjourne à proximité immédiate du moteur et se voit donc réchauffé par celui-ci.
  • On a également représenté en traits pointillés sur cette figure le circuit emprunté par les vapeurs de carburant. Celles-ci, générées dans le réservoir 1, par exemple sous l'effet d'un stationnement prolongé du véhicule au soleil, sont guidées vers un filtre 4 par une conduite 41. La conduite 41 débouche dans le filtre à l'intérieur de la partie active du filtre constituée par des granules de charbon 40. Les vapeurs sont alors emprisonnées dans le charbon, tandis que l'échange gazeux permettant l'équilibrage des pressions entre le réservoir 1 et l'atmosphère extérieure est réalisé par de l'air débarrassé des vapeurs d'hydrocarbures va le conduit de mise à l'air libre 43. Lorsque le moteur fonctionne, on opère la régénération du filtre 4 en le reliant à la dépression qui règne dans le collecteur d'admission 3 du moteur par une conduite 42 et une vanne 5 alors ouverte. De l'air est alors aspiré par le conduit 43, balaye le charbon 40 du filtre et se charge en vapeurs de carburant en entraînant un refroidissement important du charbon lié à l'évaporation du carburant qui y était emprisonné.
  • On notera la réalisation particulière du filtre 4. Celui-ci comporte un échangeur thermique 8 noyé dans le charbon constituant la partie active du filtre. Cet échangeur pourrait avantageusement être réalisé sous la forme d'un tube muni d'ailettes serpentant à l'intérieur du charbon, ou sous toute autre forme adaptée pour permettre un échange thermique entre un fluide chaud circulant dans l'échangeur et le charbon environnant. La conduite de retour 7 du carburant chaud en provenance du moteur est reliée à l'entrée de cet échangeur 8 dont la sortie est raccordée au réservoir 1 par l'intermédiaire d'une conduite 7'.
  • On comprend alors que le carburant chaud en provenance du moteur, traversant l'échangeur 8, cède ses calories au charbon 40 à l'intérieur du filtre 4. On obtient alors un double effet avantageux. D'une part, le charbon du filtre 4 est réchauffé, ce qui permet d'améliorer l'efficacité de la désorption des vapeurs emprisonnées dans celui-ci. D'autre part, le carburant qui circule dans l'échangeur est refroidi, ce qui permet de renvoyer dans le réservoir un carburant à une température beaucoup plus basse que dans les dispositifs de la technique antérieure, et d'éviter ainsi l'échauffement du carburant contenu dans le réservoir. De ce fait, la génération de vapeurs d'hydrocarbures à l'intérieur du réservoir est limitée, diminuant ainsi les risques de saturation du filtre 4, et par conséquent les risques de rejet de vapeurs à l'atmosphère.
  • On atteint ainsi le but de l'invention, grâce à ce double effet simultané, et ce de manière particulièrement économique. On élimine en effet le besoin d'un dispositif de chauffage électrique dans le filtre, ainsi que son système de commande associé. De même, le dispositif selon l'invention fonctionne sans nécessiter d'apport d'énergie supplémentaire.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. L'échangeur 8 pourrait être, pour des raisons de fabrication, autour de la partie active du filtre et non à l'intérieur. De même, un filtre utilisant un autre moyen que le charbon pour emprisonner les vapeurs de carburant, par exemple des fibres synthétiques, pourrait être adapté pour recevoir un échangeur sans pour autant se départir de l'esprit de l'invention.

Claims (2)

  1. Dispositif de limitation des émissions d'hydrocarbures pour un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne, du type comportant un circuit d'alimentation en carburant comprenant un réservoir (1), une conduite d'alimentation (6) d'une rampe d'injecteurs (2) et une conduite de retour (7,7') du carburant au réservoir, et un circuit de récupération des vapeurs de carburant comprenant un filtre (4) relié par des conduites de vapeur (41,42) au réservoir et à la tubulure d'admission du moteur, la conduite de retour du carburant au réservoir traversant le filtre, dispositif caractérisé en ce que le retour du carburant s'effectue au travers d'un échangeur thermique (8) situé dans le filtre, ledit échangeur étant adapté pour, simultanément, d'une part refroidir le carburant retournant au réservoir afin d'en limiter l'évaporation, et d'autre part, réchauffer le filtre afin de faciliter la désorption des vapeurs de carburant.
  2. Filtre pour la récupération des vapeurs de carburant d'un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte un échangeur thermique (8) destiné à être inséré dans le circuit de retour (7,7') du carburant au réservoir.
EP94118316A 1993-12-01 1994-11-21 Dispositif de limitation des émissions d'hydrocarbures par évaporation pour un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne Withdrawn EP0656470A1 (fr)

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