EP4405581A1 - Dispositif et procédé de récupération active des vapeurs de carburant d'un réservoir d'un véhicule à combustion interne - Google Patents

Dispositif et procédé de récupération active des vapeurs de carburant d'un réservoir d'un véhicule à combustion interne

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Publication number
EP4405581A1
EP4405581A1 EP22793125.0A EP22793125A EP4405581A1 EP 4405581 A1 EP4405581 A1 EP 4405581A1 EP 22793125 A EP22793125 A EP 22793125A EP 4405581 A1 EP4405581 A1 EP 4405581A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
purge pump
purge
closing
opening
Prior art date
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Pending
Application number
EP22793125.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Philippe BESSONNET
Joseph Lefebvre
Jean-yves PRUDENTOS
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Horse Powertrain Solutions SL
Original Assignee
New H Powertrain Holding SL
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Filing date
Publication date
Application filed by New H Powertrain Holding SL filed Critical New H Powertrain Holding SL
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Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • F02M25/0836—Arrangement of valves controlling the admission of fuel vapour to an engine, e.g. valve being disposed between fuel tank or absorption canister and intake manifold
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K2015/03514—Fuel tanks characterised by venting means adapted to avoid loss of fuel or fuel vapour, e.g. with vapour recovery systems with vapor recovery means

Definitions

  • TITLE Device and method for the active recovery of fuel vapors from a tank of an internal combustion vehicle
  • the invention relates, in general, to internal combustion and/or hybrid vehicle engines.
  • the invention relates to devices for recovering fuel vapours, generally gasoline, in order to prevent their emission into the atmosphere.
  • a fuel vapor recovery device equipped with an activated carbon trap placed between the fuel tank and its venting to atmospheric pressure.
  • This trap stores the fuel vapours, and needs to be purged to avoid saturation of the carbons, this purge being done by suction through the trap with the addition of filtered air to the engine air intake.
  • the present invention therefore aims to overcome the aforementioned drawbacks and to provide a device for recovering gasoline vapors and a process for recovering these gasoline vapors.
  • the object of the invention is therefore a method for recovering gasoline vapors from a fuel tank of an internal combustion vehicle and for conveying the gasoline vapors to an inlet line of air from the combustion engine of the vehicle via a purge pump having a plurality of possible flow rates and a solenoid valve controlling the opening and/or closing of a recirculation circuit for the air laden with vapors of gasoline from downstream of the purge pump to upstream of the purge pump, the opening and closing of the recirculation circuit corresponding respectively to the closing and opening of a main circuit leading from the solenoid valve to the engine air intake line, the process alternating the following steps:
  • the invention thus proposes a device for active purging of fuel vapors making it possible to recover fuel vapors efficiently with short purge periods while consuming little energy.
  • the invention also relates to a device for recovering gasoline vapors from a fuel tank of an internal combustion vehicle and for conveying the gasoline vapors to an intake line.
  • air from the combustion engine of the vehicle successively comprising an activated carbon trap, a purge pump and a solenoid valve controlling the opening and/or closing of a circuit for recirculating the air laden with gasoline vapors from the downstream of the purge pump to upstream of the purge pump, the opening and closing of the recirculation circuit corresponding respectively to the closing and opening of the main circuit leading from the solenoid valve to the line air intake, the purge pump having a plurality of possible flow rates, the device being able to implement the method according to the invention.
  • the device comprises a computer for controlling the engine and/or the solenoid valve and/or the purge pump.
  • This computer implements the method according to the invention.
  • the purge pump is a low inertia closed impeller centrifugal pump.
  • the solenoid valve has a relatively low resistance to air pressure drop.
  • the device comprises pipes optimized for air pressure drops.
  • the invention also has as object and an internal combustion vehicle equipped with a device according to the invention.
  • the purge pump is at zero flow only when the vehicle is at a complete stop, the ignition not having been switched on.
  • FIG 1 illustrates a fuel vapor recovery device according to the state of the art
  • FIG 2 illustrates a fuel vapor recovery device according to the invention
  • FIG 3 illustrates a process for recovering fuel vapors according to the invention.
  • FIG. 1 a fuel supply system 1 comprising a fuel vapor recovery device 2 according to the state of the art.
  • the fuel supply system 1 is mounted on a vehicle equipped with an internal combustion engine 3.
  • This engine can be an engine of a land, sea or aeronautical motor vehicle.
  • the fuel is stored in a fuel tank 4.
  • the engine 3 includes an inlet fed by an intake line 5, itself connected to a first air filter 6.
  • the fuel supply system 1 comprises a fuel supply circuit 7 and the fuel vapor recovery device 2, the supply circuit and the recovery device connecting the fuel tank 4 and the intake line 5.
  • the fuel can be a liquid fuel, usually gasoline, or in other cases ethanol or a mixture of the two, depending on the engine 3 used.
  • gasoline is transferred from tank 4 to intake line 5 of engine 3 via fuel supply circuit 7.
  • the fuel emits fuel vapors within the tank 4. These vapors are recovered and enter the recovery device 2, being mixed with filtered air coming from a second air filter 8.
  • the fuel vapor recovery device 2 successively comprises an activated carbon trap 9, a purge pump 10 and a solenoid valve 11.
  • the activated carbon trap 9 is also called “canister” according to its name in English or gasoline vapor trap.
  • the fuel vapors from the tank 4 are sucked in, mixed with filtered air and stored in the activated carbon trap 9.
  • the trap 9 thus prevents the tank from being under overpressure on the one hand, and the fuel vapors escape into the atmosphere on the other hand.
  • the fuel vapors stored in the activated carbon trap 9 must be purged therefrom to avoid saturation of the carbons. This purge is done by suction through the trap 9 with the addition of filtered air from the second air filter 8.
  • the purge pump 10 is an active pump which directs the flow of air laden with fuel vapors to the intake line 5 of the engine 3 Alternatively, it is possible in the state of the art to do without the pump and use the vacuum from the air intake of engine 3.
  • a solenoid valve 11 controls the opening of the circuit 12 positioned between the solenoid valve 11 and the intake line 5, and thus connecting the pump 10 to the intake line 5 of the engine 3.
  • This solenoid valve 11 is thus capable of opening or close access to the intake line 5 of the engine 3 for the air laden with fuel vapors sucked in by the pump 10.
  • the purge pump 10, the solenoid valve 11 and the inlet 3a of the motor 3 are controlled by a computer 13.
  • the computer 13 thus makes it possible to manage the purge phases and the controlled combustion of the volatile compounds, gasoline or ethanol, in the combustion chamber of the engine 3.
  • the computer 13 receives the degree of saturation of the trap 9 from one or more sensors observing the trap 9, determines when it is time to purge the trap, and sets performs the purge by activating the pump 10 and by opening via the solenoid valve 11 the access 12 to the intake line 5 and to the engine 3.
  • FIG. 2 describes a fuel supply system 1 for a motor vehicle with an internal combustion or hybrid engine, comprising a fuel vapor recovery device 2 according to the invention.
  • the same elements are here designated by the same reference signs in the two figures 1 and 2.
  • the engine 3 the tank 4, the first air filter 6 and the second air filter 8, the activated carbon trap 9, the purge pump 10, the solenoid valve 11, the computer 13, as well as the conduits such as the intake line 5, the circuit 12 and the fuel supply circuit 7.
  • the fuel vapor recovery device 2 comprises a recirculation duct 14 for the air laden with fuel vapors from downstream to upstream of the pump 10. This recirculation duct 14 is controlled by the solenoid valve 11.
  • the solenoid valve 11 makes it possible to open and close the recirculation conduit 14, in addition to making it possible to open and close the circuit leading from the pump 10 to the intake line 5.
  • the solenoid valve 11 is used to perform the two functions of opening and closing the conduits 12 and 14 respectively, which improves the compactness of the device 2.
  • the closing of the recirculation conduit 14 by the solenoid valve 11 and the opening of the circuit connecting the pump 10 and the intake line 5 are simultaneous.
  • the opening of the recirculation conduit 14 by the solenoid valve 11 and the closing of the circuit connecting the pump 10 and the intake line 5 are simultaneous.
  • the purge pump 10 is a low inertia closed impeller centrifugal pump.
  • the solenoid valve 11 preferably has less resistance to the aeraulic pressure drop when it is open, so as to pass as much air as possible.
  • the solenoid valve 1 can have an optimized valve, adapted passage sections, etc.
  • the pipes of the device 2 are likewise optimized to reduce the aeraulic pressure drops, for example with larger diameters and shorter circuits, and the connections are chosen so as to disturb the flow of gas as little as possible. All these components are thus of low power, in order to reduce the energy consumption of the device 2.
  • the pump 10 due to its low power rating, requires several seconds after it has started to reach its maximum flow rate, which contradicts the duration of the purge phases which can only last a few seconds.
  • the pump 10 is designed with several possible flow rates, in particular at least a relatively low but non-zero first flow rate, corresponding to a speed of the order of ten thousand revolutions per minute, and a relatively high second flow rate, corresponding to a speed between thirty thousand and fifty thousand revolutions per minute.
  • the pump 10 is started at its relatively low flow rate as soon as the vehicle ignition is switched on, and operates continuously at at least this minimum flow rate.
  • the pump 10 is therefore never completely stopped, including during the phases without purging, its relatively low flow rate allowing the pump to flow efficiently by reaching its nominal speed immediately upon opening by the solenoid valve 11 of the circuit leading to the intake line 5.
  • the latency times due to the low power of the pump 10 therefore do not impact the quality of the purge or the energy savings.
  • FIG. 3 illustrates the steps of a process for recovering the fuel vapors from the tank 4 and for conveying these fuel vapors to the intake line 5 of the engine 3, via the recovery device fuel vapors 2.
  • the pump 10 When the ignition is switched on the vehicle, the pump 10 is switched on by the computer 13 and brought to its relatively low speed, of the order of ten thousand revolutions per minute. This low speed corresponds to a low flow rate, which is not sufficient to purge trap 9.
  • the pump 10 remains at this low speed, and the solenoid valve maintains the circuit driving the pump 10 to the intake line 5 of the closed engine 3, and opens the recirculation duct 14.
  • the air present is trapped by the solenoid valve 11 can thus circulate in the recirculation duct 14 connecting the solenoid valve to the inlet of the pump 10. In this way, the flow circulates without pressure rise in this short loop, limiting its friction and its rise in temperature.
  • This step 14 is maintained as long as a need to purge the fuel vapors from the trap 9 is not identified during the operation of the engine 3. Indeed, during this step 14, the trap 9 recovers and stores the fuel vapors tank 4 and is gradually loaded until saturation.
  • a saturation of the trap 9 is detected by the computer 13, or at least the saturation of the trap 9 exceeds a predetermined threshold to trigger the purge of the trap 9.
  • the computer 13 detects a need to purge the trap 9, it commands the solenoid valve 11 to open the circuit 12 leading from the downstream of the pump 10 to the engine intake line 3, thus closing the recirculation conduit 14.
  • the computer 13 also opens the inlet 3 a of the engine 3.
  • the computer 13 commands the purge pump to increase its speed corresponding to the relatively low flow rate up to the speed of thirty to fifty thousand revolutions per minute corresponding to the relatively high flow rate.
  • the fact of having a pump 10 constantly running at low speed avoids emitting a strong pressure wave towards the engine by restarting it regularly. This also makes it possible to gain in efficiency in order to achieve a high flow rate allowing effective purging more quickly, by making the pump 10 gain in reactivity.
  • the flow corresponding to the relatively high speed of the pump 10 is applied in the device 2 between the trap 9 and the air intake line 5 of the motor 3.
  • the flow in the recirculation conduit 14 is zero.
  • the trap 9 is thus purged of its fuel vapors by suction with the addition of filtered air coming from the second air filter 8, and the air laden with fuel vapors is routed through the device 2 to the intake line 5 via circuit 12 then to input 3a of motor 3.
  • the computer 13 When the computer 13 decides not to purge any more, either because the trap 9 is empty, or because a sufficient quantity of fuel vapors has already been purged, the computer 13 commands the solenoid valve 11 to close the conduit 12 leading to the intake line 5 and to open the recirculation duct 14. The air flow in the device 2 is then redirected into the recirculation duct 14 without undergoing any increase in pressure or temperature, thus returning at step 14.
  • the pump 10 can therefore reduce its speed slowly over its inertia to the relatively low speed of ten thousand revolutions per minute corresponding to the relatively low flow rate.

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Abstract

Ce procédé de récupération de vapeurs d'essence issues d'un réservoir à carburant (4) d'un véhicule à combustion interne et d'acheminement des vapeurs d'essence jusqu'à une ligne d'admission d'air (5) du moteur à combustion (3) du véhicule par l ' intermédiaire d'une pompe de purge (10) ayant une pluralité de débits possibles et d'une électrovanne (11) commandant l 'ouverture et/ou la fermeture d'un circuit de recirculation (14) de l 'air chargé de vapeurs d'essence de l 'aval de la pompe de purge (10) jusqu'à l'amont de la pompe (10), l 'ouverture et la fermeture du circuit de recirculation (14) correspondant respectivement à la fermeture et à l 'ouverture d'un circuit principal (12) menant de l 'électrovanne (11) à la ligne d'admission d'air (5) du moteur (3), le procédé alternant les étapes suivantes : - Récupération et stockage des vapeurs d'essence du réservoir à carburant (4) dans un piège à charbon actif (9) placé en amont de la pompe (10); - Purge du piège à charbon actif (9) jusqu'à la ligne d'admission d'air (5) du moteur (3); l 'étape de récupération et stockage des vapeurs d'essence correspondant au fonctionnement de la pompe de purge (10) à un débit relativement faible non nul et à l 'ouverture du circuit de recirculation (14), et l 'étape de purge, déclenchée lorsque la quantité de vapeurs d'essence stockée dans le piège (9) dépasse un seuil prédéterminé, correspondant au fonctionnement de la pompe de purge (10) à un débit relativement élevé et à la fermeture du circuit de recirculation (14).

Description

DESCRIPTION
TITRE : Dispositif et procédé de récupération active des vapeurs de carburant d’ un réservoir d’un véhicule à combustion interne
Domaine technique
L’invention concerne, de manière générale, les moteurs de véhicule à combustion interne et/ou hybrides.
En particulier, l ’ invention concerne les dispositifs de récupération des vapeurs de carburant, en général d’ essence, afin d’ éviter leur émission dans l ’ atmosphère.
Techniques antérieures
Pour les véhicules à combustion interne, le contexte réglementaire nécessite que les vapeurs de carburant, en général d’ essence, mais aussi parfois d’ éthanol, soient récupérées plutôt qu’ émises dans l ’ atmosphère.
Pour cela, les véhicules sont parfois équipés d’un dispositif de récupération des vapeurs de carburant muni d’un piège à charbon actif disposé entre le réservoir de carburant et sa mise à la pression atmosphérique. Ce piège stocke les vapeurs de carburant, et nécessite d’ être purgé pour éviter la saturation des charbons, cette purge se faisant par aspiration au travers du piège avec aj out d’ air filtré jusqu’ à l ’ admission d’ air du moteur.
D'une part, les véhicules récents et de plus en plus de systèmes adoptent des motorisations hybrides conjuguant un moteur à combustion interne et un moteur électrique.
D’ autre part, les performances des moteurs à combustion interne sont sans cesse améliorées, et nécessitent des compresseurs ou turbocompresseurs d’ air augmentant la suralimentation en air.
Les phases pendant lesquelles le moteur a la capacité d’ aspirer les vapeurs de carburant pour purger le piège ont par conséquent tendance à être de plus en plus courtes, tandis que la réglementation en termes d’ émission de polluants a tendance à se durcir. La présente invention a donc pour but de pallier les inconvénients précités et de proposer un dispositif de récupération des vapeurs d’ essence et un procédé de récupération de ces vapeurs d’ essence.
L’invention a donc pour obj et un procédé de récupération de vapeurs d'essence issues d'un réservoir à carburant d'un véhicule à combustion interne et d'acheminement des vapeurs d'essence jusqu’ à une ligne d'admission d'air du moteur à combustion du véhicule par l'intermédiaire d'une pompe de purge ayant une pluralité de débits possibles et d'une électrovanne commandant l'ouverture et/ou la fermeture d'un circuit de recirculation de l'air chargé de vapeurs d'essence de l'aval de la pompe de purge jusqu'à l'amont de la pompe de purge, l'ouverture et la fermeture du circuit de recirculation correspondant respectivement à la fermeture et à l'ouverture d'un circuit principal menant de l'électrovanne à la ligne d'admission d'air du moteur, le procédé alternant les étapes suivantes :
- Récupération et stockage des vapeurs d'essence du réservoir à carburant dans un piège à charbon actif placé en amont de la pompe de purge ;
- Purge du piège à charbon actif jusqu’ à la ligne d'admission d'air du moteur ; l'étape de récupération et de stockage des vapeurs d'essence correspondant au fonctionnement de la pompe de purge à un débit relativement faible non nul et à l'ouverture du circuit de recirculation, et l'étape de purge, déclenchée lorsque la quantité de vapeurs d'essence stockée dans le piège dépasse un seuil prédéterminé, correspondant au fonctionnement de la pompe de purge à un débit relativement élevé et à la fermeture du circuit de recirculation.
L’invention propose ainsi un dispositif de purge active des vapeurs de carburant permettant de récupérer les vapeurs de carburant efficacement avec des périodes de purges courtes tout en consommant peu d’ énergie. L’invention a également pour obj et un dispositif de récupération de vapeurs d'essence issues d'un réservoir à carburant d'un véhicule à combustion interne et d'acheminement des vapeurs d'essence jusqu’ à une ligne d'admi ssion d'air du moteur à combustion du véhicule comprenant successivement un piège à charbon actif, une pompe de purge et une électrovanne commandant l'ouverture et/ou la fermeture d'un circuit de recirculation de l'air chargé de vapeurs d'essence de l'aval de la pompe de purge jusqu'à l'amont de la pompe de purge, l'ouverture et la fermeture du circuit de recirculation correspondant respectivement à la fermeture et à l'ouverture du circuit principal menant de l'électrovanne à la ligne d'admission d'air, la pompe de purge ayant un pluralité de débits possibles, le dispositif étant apte à mettre en œuvre le procédé selon l ’ invention.
Avantageusement, le dispositif comprend un calculateur de contrôle du moteur et/ou de l'électrovanne et/ou de la pompe de purge.
Ce calculateur met en œuvre le procédé selon l ’ invention.
Avantageusement, la pompe de purge est une pompe centrifuge à roue fermée de faible inertie.
Dans un mode de réalisation, l'électrovanne a une rési stance relativement faible à la perte de charge aéraulique.
Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend des canalisations optimisées pour les pertes de charge aérauliques.
L’invention a également pour obj et un véhicule à combustion interne équipé d'un dispositif selon l'invention.
Avantageusement, la pompe de purge n'est à débit nul que lorsque le véhicule est à l'arrêt complet, le contact n'ayant pas été mis.
Brève description des dessins
D’ autres buts, caractéristiques et avantages de l ’ invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’ exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquel s :
[Fig 1 ] illustre un dispositif de récupération des vapeurs de carburant selon l ’ état de la technique ; [Fig 2] illustre un dispositif de récupération des vapeurs de carburant selon l ’ invention ; et
[Fig 3 ] illustre un procédé de récupération des vapeurs de carburant selon l ’invention.
Exposé détaillé d’ au moins un mode de réalisation
On a représenté sur la figure 1 un système d’ alimentation en carburant 1 comprenant un dispositif de récupération des vapeurs de carburant 2 selon l ’ état de l ’ art.
Le système d’ alimentation en carburant 1 est monté sur un véhicule équipé d’un moteur à combustion interne 3. Ce moteur peut être un moteur d’un véhicule à moteur terrestre, maritime ou aéronautique.
Le carburant est stocké dans un réservoir à carburant 4. Le moteur 3 comprend une entrée alimentée par une ligne d’ admission 5 , elle-même relié à un premier filtre à air 6.
Le système d’ alimentation en carburant 1 comprend un circuit d’ alimentation en carburant 7 et le dispositif de récupération des vapeurs de carburant 2, le circuit d’ alimentation et le dispositif de récupération reliant le réservoir à carburant 4 et la ligne d’ admission 5.
Le carburant peut être un carburant liquide, généralement de l ’ essence, ou dans d’ autres cas de l ’ éthanol ou un mélange des deux, selon le moteur 3 utilisé.
Lors du fonctionnement normal du moteur 3 , l ’ essence est transférée du réservoir 4 à la ligne d’ admission 5 du moteur 3 par le circuit d’ alimentation en carburant 7.
Le carburant émet des vapeurs de carburant au sein du réservoir 4. Ces vapeurs sont récupérées et entrent dans le dispositif de récupération 2, en étant mélangé à de l ’ air filtré provenant d’un second filtre à air 8.
Le dispositif de récupération des vapeurs de carburant 2 comprend successivement un piège à charbon actif 9, une pompe de purge 10 et une électrovanne 1 1. Le piège à charbon actif 9 est aussi dénommé « canister » selon sa dénomination en anglais ou piège de vapeurs d’essence. Les vapeurs de carburant issues du réservoir 4 sont aspirées, mélangées à de l’air filtré et stockées dans le piège à charbon actif 9. Le piège 9 évite ainsi que le réservoir soit en surpression d’une part, et que les vapeurs de carburant s’échappent dans l’atmosphère d’autre part.
Les vapeurs de carburant stockées dans le piège à charbon actif 9 doivent en être purgées pour éviter la saturation des charbons. Cette purge se fait par aspiration au travers du piège 9 avec ajout d’air filtré provenant de second filtre à air 8.
Cette aspiration est réalisée par la pompe de purge 10 positionnée en aval du piège 9. La pompe de purge 10 est une pompe active qui dirige le flux d’air chargé de vapeurs de carburant jusqu’à la ligne d’admission 5 du moteur 3. Alternativement, il est possible dans l’état de la technique de se passer de la pompe et d’utiliser la dépression de l’admission d’air du moteur 3.
Une électrovanne 11 commande l’ouverture du circuit 12 positionnée entre l’électrovanne 11 et la ligne d’admission 5, et reliant ainsi la pompe 10 à la ligne d’admission 5 du moteur 3. Cette électrovanne 11 est ainsi apte à ouvrir ou fermer l’accès à la ligne d’admission 5 du moteur 3 pour l’air chargé de vapeurs de carburant aspiré par la pompe 10.
La pompe de purge 10, l’électrovanne 11 et l’entrée 3a du moteur 3 sont pilotées par un calculateur 13. Le calculateur 13 permet ainsi de gérer les phases de purge et la combustion maîtrisée des composés volatiles, l’essence ou l’éthanol, dans la chambre de combustion du moteur 3. Le calculateur 13 reçoit le degré de saturation du piège 9 de la part d’un ou plusieurs capteurs observant le piège 9, détermine lorsqu’il est temps de purger le piège, et met en œuvre la purge en activant la pompe 10 et en ouvrant via l’électrovanne 11 l’accès 12 à la ligne d’admission 5 et au moteur 3.
La figure 2 décrit un système d’alimentation en carburant 1 pour véhicule automobile à moteur à combustion interne ou hybride, comprenant un dispositif de récupération des vapeurs de carburant 2 selon l’invention. Les mêmes éléments sont ici désignés par les mêmes signes de référence sur les deux figures 1 et 2. On retrouvera dans le système 1 de la figure 2 le moteur 3, le réservoir 4, le premier filtre à air 6 et le second filtre à air 8, le piège à charbon actif 9, la pompe de purge 10, l'électrovanne 11, le calculateur 13, ainsi que les conduits tels que la ligne d'admission 5, le circuit 12 et le circuit d'alimentation en carburant 7.
Le dispositif de récupération des vapeurs de carburant 2 selon l’invention comprend un conduit de recirculation 14 de l’air chargé de vapeurs de carburant de l’aval vers l’amont de la pompe 10. Ce conduit de recirculation 14 est commandé par l’électrovanne 11.
Plus particulièrement, l’électrovanne 11 permet d’ouvrir et de fermer le conduit de recirculation 14, en plus de permettre d’ouvrir et de fermer le circuit menant de la pompe 10 à la ligne d’admission 5. De cette manière, un seul composant, l’électrovanne 11, est utilisé pour réaliser les deux fonctions d’ouverture et fermeture respectives des conduits 12 et 14, ce qui améliore la compacité du dispositif 2.
Plus précisément, la fermeture du conduit de recirculation 14 par l’électrovanne 11 et l’ouverture du circuit reliant la pompe 10 et la ligne d’admission 5 sont simultanées. De même, l’ouverture du conduit de recirculation 14 par l’électrovanne 11 et la fermeture du circuit reliant la pompe 10 et la ligne d’admission 5 sont simultanées.
La pompe de purge 10 est une pompe centrifuge à roue fermée de faible inertie. L’électrovanne 11 a de préférence une moindre résistance à la perte de charge aéraulique lorsqu’elle est ouverte, de manière à faire passer un maximum d’air. Pour cela, l’électrovanne 1 peut avoir un clapet optimisé, des sections de passage adaptées, etc. De même, les canalisations du dispositif 2 sont de même optimisées pour réduire les pertes de charge aérauliques, par exemple avec des diamètres plus élevés et des circuits plus courts, et les connexions sont choisies afin de perturber le moins possible le flux de gaz. Tous ces composants sont ainsi de faible puissance, afin de réduire la consommation d’énergie du dispositif 2. La pompe 10, du fait de son faible dimensionnement en puissance, nécessite plusieurs secondes après son démarrage pour atteindre son débit maximal, ce qui vient en contradiction avec la durée des phases de purge qui peuvent ne durer que quelques secondes. Pour cela, la pompe 10 est conçue avec plusieurs débits possibles, notamment au moins un premier débit relativement faible mais non nul, correspondant à une vitesse de l ’ ordre de dix mille tours par minute, et un second débit relativement élevé, correspondant à une vitesse comprise entre trente mille et cinquante mille tours par minute. Ainsi, la pompe 10 est mise en route à son débit relativement faible dès le contact de véhicule enclenché, et fonctionne en permanence à au moins ce débit minimum.
La pompe 10 n’ est donc j amais complètement arrêtée, y compris lors des phases sans purge, son débit relativement faible permettant à la pompe de débiter efficacement en atteignant sa vitesse nominale tout de suite à l ’ ouverture par l ’ électrovanne 1 1 du circuit menant à la ligne d’ admission 5. Les délais de latence dus à la faible puissance de la pompe 10 n’ impactent donc pas la qualité de la purge ni les économies d’ énergie.
La figure 3 illustre les étapes d'un procédé de récupération des vapeurs de carburant issues du réservoir 4 et d’ acheminement de ces vapeurs de carburant jusqu’ à la ligne d’ admission 5 du moteur 3 , par l ’ intermédiaire du dispositif de récupération des vapeurs de carburant 2.
A l ’ arrêt complet du véhicule, avant d’ avoir mis le contact, l ’ ensemble des éléments du dispositif 2 sont à l ’ arrêt. Il s’ agit du seul moment où la pompe de purge 10 a une vitesse et donc un débit nui s.
Lorsque le contact est mis sur le véhicule, la pompe 10 est mise en marche par le calculateur 13 et amenée à sa vitesse relativement faible, de l ’ ordre de dix mille tours par minute. A cette vitesse faible correspond un débit faible, qui n’ est pas suffisant pour purger le piège 9.
Pendant cette phase 15 sans purge, la pompe 10 reste à cette vitesse faible, et l ’ électrovanne maintient le circuit menant de la pompe 10 à la ligne d’ admission 5 du moteur 3 fermé, et ouvre le conduit de recirculation 14. L’ air présent est emprisonné par l ’ électrovanne 1 1 peut ainsi circuler dans le conduit de recirculation 14 reliant l ’ électrovanne à l ’ entrée de la pompe 10. De cette manière, le flux circule sans montée en pression dans cette boucle courte, limitant ses frottements et sa montée en température. Cette étape 14 est maintenue tant qu’un besoin de purge des vapeurs de carburant du piège 9 n’ est pas identifié au cours du fonctionnement du moteur 3. En effet, pendant cette étape 14, le piège 9 récupère et stocke les vapeurs de carburant du réservoir 4 et se charge progressivement jusqu’ à saturation.
A une étape 16, une saturation du piège 9 est détectée par le calculateur 13 , ou du moins la saturation du piège 9 dépasse un seuil prédéterminé pour déclencher la purge du piège 9. Lorsque le calculateur 13 détecte un besoin de purge du piège 9, il commande à l ’ électrovanne 1 1 d’ ouvrir le circuit 12 menant de l ’ aval de la pompe 10 à la ligne d’ admission du moteur 3 , fermant ainsi le conduit de recirculation 14. Le calculateur 13 ouvre aussi l ’ entrée 3 a du moteur 3. Enfin, le calculateur 13 commande à la pompe de purge d’ augmenter sa vitesse correspondant au débit relativement faible j usqu’ à la vitesse de trente à cinquante mille tours par minute correspondant au débit relativement élevé. Le fait d’ avoir une pompe 10 tournant constamment à bas régime évite d’ émettre une forte onde de pression vers le moteur en la remettant en marche régulièrement. Cela permet aussi de gagner en efficacité pour arriver à un débit élevé permettant une purge efficace plus rapidement, en faisant gagner la pompe 10 en réactivité.
Ainsi, dans cette étape 16 de purge, le débit correspondant à la vitesse relativement élevée de la pompe 10 s’ applique dans le dispositif 2 entre le piège 9 et la ligne d’ admission d’ air 5 du moteur 3. Durant cette phase de purge, le débit dans le conduit de recirculation 14 est nul . Le piège 9 est ainsi purgé de ses vapeurs de carburant par aspiration avec aj out d’ air filtré provenant du second filtre à air 8, et l ’ air chargé des vapeurs de carburant est acheminé par le dispositif 2 à la ligne d’ admission 5 par le circuit 12 puis à l ’ entrée 3 a du moteur 3. Lorsque le calculateur 13 décide de ne plus purger, soit parce que le piège 9 est vide, soit parce qu’une quantité suffisante de vapeurs de carburant a déj à été purgée, le calculateur 13 commande à l ’ électrovanne 1 1 de fermer le conduit 12 menant à la ligne d’ admission 5 et d’ ouvrir le conduit de recirculation 14. Le flux d’ air dans le dispositif 2 est alors redirigé dans le conduit de recirculation 14 sans subir d’ augmentation de pression ou de température, repassant ainsi à l ’ étape 14. La pompe 10 peut donc réduire sa vitesse lentement sur son inertie jusqu’ à la vitesse relativement faible de dix mille tours par minute correspondant au débit relativement faible. De cette manière, si la purge doit reprendre quelques instants seulement après l ’ arrêt de la dernière purge, l ’ inertie conservée par la pompe 10 et par la recirculation du flux d’ air permettra que le débit de la purge reprenne plus rapidement tout en limitant l ’ énergie nécessaire à donner à la pompe 10.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de récupération de vapeurs d'essence issues d'un réservoir à carburant (4) d'un véhicule à combustion interne et d'acheminement des vapeurs d'essence jusqu’ à une ligne d'admission d'air (5) du moteur à combustion (3) du véhicule par l'intermédiaire d'une pompe de purge ( 10) ayant une pluralité de débits possibles et d'une électrovanne ( 1 1 ) commandant l'ouverture et/ou la fermeture d'un circuit de recirculation ( 14) de l'air chargé de vapeurs d'essence de l'aval de la pompe de purge ( 10) jusqu'à T amont de la pompe de purge ( 10), l'ouverture et la fermeture du circuit de recirculation ( 14) correspondant respectivement à la fermeture et à l'ouverture d'un circuit principal ( 12) menant de l'électrovanne ( 1 1 ) à la ligne d'admission d'air (5) du moteur (3), le procédé alternant les étapes suivantes :
- Récupération et stockage (étape 15) des vapeurs d'essence du réservoir à carburant (4) dans un piège à charbon actif (9) placé en amont de la pompe de purge ( 10) ;
- Purge (étape 16) du piège à charbon actif (9) jusqu’ à la ligne d'admission d'air (5) du moteur (3) ; l'étape de récupération et de stockage ( 15) des vapeurs d'essence correspondant au fonctionnement de la pompe de purge ( 10) à un débit relativement faible non nul et à l'ouverture du circuit de recirculation ( 14), et l'étape de purge ( 16), déclenchée lorsque la quantité de vapeurs d'essence stockée dans le piège (9) dépasse un seuil prédéterminé, correspondant au fonctionnement de la pompe de purge ( 10) à un débit relativement élevé et à la fermeture du circuit de recirculation ( 14).
2. Dispositif de récupération (2) de vapeurs d'essence issues d'un réservoir à carburant (4) d'un véhicule à combustion interne et d'acheminement des vapeurs d'essence jusqu’ à une ligne d'admission d'air (5) du moteur (3) à combustion du véhicule comprenant successivement un piège à charbon actif (9), une pompe de purge ( 10) et une électrovanne ( 1 1 ) commandant l'ouverture et/ou la fermeture d'un circuit de recirculation ( 14) de l'air chargé de vapeurs d'essence de l'aval de la pompe de purge ( 10) jusqu'à l'amont de la pompe de purge ( 10), l'ouverture et la fermeture du circuit de recirculation ( 14) correspondant respectivement à la fermeture et à l'ouverture d'un circuit principal ( 12) menant de l'électrovanne ( 1 1 ) à la ligne d'admission d'air (5) du moteur (3), la pompe de purge ( 10) ayant un pluralité de débits possibles, le dispositif (2) étant apte à mettre en œuvre le procédé de la revendication 1.
3. Dispositif (2) selon la revendication 2, comprenant un calculateur de contrôle ( 13) du moteur (3) et/ou de l'électrovanne ( 1 1 ) et/ou de la pompe de purge ( 10).
4. Dispositif (2) selon l'une des revendications 2 ou 3 , dans lequel la pompe de purge ( 10) est une pompe centrifuge à roue fermée de faible inertie.
5. Dispositif (2) selon l'une quelconque des revendications 2 à
4, dans lequel l'électrovanne ( 1 1 ) a une résistance relativement faible à la perte de charge aéraulique.
6. Dispositif (2) selon l'une quelconque des revendications 2 à
5, comprenant des canalisations optimisées pour les pertes de charges aéraulique.
7. Véhicule à combustion interne équipé d'un dispositif (2) selon l'une quelconque des revendications 2 à 6.
8. Véhicule selon la revendication 7, dans lequel la pompe de purge ( 10) n'est à débit nul que lorsque le véhicule est à l'arrêt complet, le contact n'ayant pas été mis.
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