FR2622157A1 - Device for recovering vapours of a fuel tank - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un dispositif de récupération de vapeurs provenant d'un réservoir de carburant d un véhicule équipé d'un moteur à combustion interne. The present invention relates to a device for recovering vapors from a fuel tank of a vehicle equipped with an internal combustion engine.
Un dispositif efficace doit permettre d'effectuer la récupération de vapeurs de carburant pendant deux phases distinctes d'utilisation du véhicule. Une première phase correspond au remplissage du réservoir de carburant au cours de laquelle le débit de vapeurs de carburant à récupérer est d'environ 40 litres/minute. La seconde phase consiste à récupérer les vapeurs provenant de l'évaporation naturelle du carburant à l'intérieur du réservoir au cours de. An effective device must make it possible to recover fuel vapors during two distinct phases of vehicle use. A first phase corresponds to the filling of the fuel tank during which the flow of fuel vapors to be recovered is approximately 40 liters / minute. The second phase is to recover the vapors from the natural evaporation of the fuel inside the tank during.
l'utilisation du véhicule, dont le débit est d'environ 10- litres/heures soit 240 fois moins élevé qu'au cours de la première phase.the use of the vehicle, the flow rate of which is around 10 liters / hour, which is 240 times less than during the first phase.
On connait des dispositifs du type comprenant un filtre comportant une enceinte. renfermant un matériau adsorbant tel que du charbon actif, dont une extrémité est reliée à la partie supérieure du réservoir par un conduit de charge et au circuit d'admission du moteur par une canalisation de purge. et dont l'autre extrémité communique avec une source d'air de régénération du matériau adsorbant. La faculté d'adsorption du charbon actif dépend notamment du débit du flux de vapeurs à fixer, l'adsorption étant optimale pour des faibles débits. Devices of the type comprising a filter comprising an enclosure are known. containing an adsorbent material such as activated carbon, one end of which is connected to the upper part of the tank by a charging pipe and to the engine intake circuit by a drain pipe. and the other end of which communicates with a source of air for regenerating the adsorbent material. The adsorption capacity of the activated carbon depends in particular on the flow rate of the vapor stream to be fixed, the adsorption being optimal for low flow rates.
En conséquence les dispositifs connus mis au point pour satisfaire à des normes qui ne prenaient en compte que la phase d'évaporation naturelle, ne permettent pas de réaliser une récupération efficace des vapeurs provenant de la phase de remplissage, qui s'ajoutent en masse à celle due à l'évaporation naturelle. et qui doivent désormais entre prises en compte dans la conception des dispositifs de récupération conformes aux nouvelles normes. Consequently, the known devices developed to meet standards which only take into account the natural evaporation phase, do not allow effective recovery of the vapors coming from the filling phase, which are added in mass to that due to natural evaporation. and which must now be taken into account in the design of recovery devices that comply with the new standards.
Une solution consistant à augmenter le volume du matériau adsorbant, par exemple du charbon actif, dans le rapport de l'augmentation des quantités de vapeurs à fixer. n'est pas suffisante. si le.volume de 1 agent filtrant n'est pas utilisé avec un rende ment, ou une capacité de travail, identiques-. Une conservation de la capacité spécifique de travail du charbon actif nécessite de réaliser une optimisation de 1 adsorption des vapeurs de carburant au cours de la phase la plus contraignante c est-à-dire la première phase correspondant au remplissage du réservoir. A solution consisting in increasing the volume of the adsorbent material, for example activated carbon, in the ratio of the increase in the quantities of vapors to be fixed. it's not enough. if the volume of the filtering agent is not used with an identical yield or work capacity. A conservation of the specific working capacity of the activated carbon requires optimizing the adsorption of the fuel vapors during the most restrictive phase, that is to say the first phase corresponding to the filling of the tank.
La régénération du charbon actif, réalisée par le passage à contre-courant d'un flux d'air aussi
.important que possible en utilisant une source de dépression. par exemple créée par un branchement sur le circuit d'admission du moteur du véhicule, a pour inconvénient de mettre en dépression la partie commune aux orifices de charge et de purge. dépression qui se trouve appliquée au réservoir provoquant des phénomènes de désamorçage de la pompe à essence, des déformations éventuelles du réservoir, ainsi qu'une augmentation du phénomène d'évaporation du carburant.The regeneration of activated carbon, carried out by the passage against the current of an air flow also
.important as possible using a vacuum source. for example created by a connection to the intake circuit of the vehicle engine, has the drawback of placing the part common in the charge and bleed orifices under vacuum. depression which is applied to the tank causing phenomena of defusing the fuel pump, possible deformations of the tank, as well as an increase in the phenomenon of evaporation of the fuel.
Afin de remédier aux inconvénients qui viennent d'titre mentionnés, et de résoudre de manière optimale le problème de la récupération de vapeurs de carburant au cours des deux phases d'utilisation, -'invention propose un dispositif de récupération caractérisé en ce qu'il est prévu un clapet anti-retour, agencé dans le conduit de charge, s'ouvrant lorsque la pression à l'intérieur du réservoir est supérieure à un seuil déterminé. et un tuyau de mise à l'air libre, de section réduite par rapport à celle du conduit de charge, dont une première extrémité est reliée à la partie supérieure du réservoir et dont l'extrémité libre débouche à l'intérieur du matériau adsorbant. Une valve de coupure dont la fermeture est commandée lorsque le moteur est arrêté, peut etre interposée dans le conduit de charge. In order to remedy the drawbacks which have just been mentioned, and to optimally solve the problem of recovering fuel vapors during the two phases of use, the invention proposes a recovery device characterized in that it a non-return valve is provided, arranged in the charging duct, opening when the pressure inside the tank is greater than a determined threshold. and a vent pipe, of reduced section compared to that of the charging duct, a first end of which is connected to the upper part of the tank and the free end of which opens into the interior of the adsorbent material. A cut-off valve, the closing of which is controlled when the engine is stopped, can be interposed in the charge line.
Conformément à l'invention et grâce au dédoublement du circuit reliant le réservoir à l'encein- te du matériau filtrant, on constate que lorsque le moteur est arrêté, c'est-à-dire au cours des phases de remplissage du réservoir et d'évaporation à l'arret du véhicule, la communication entre le réservoir et l'en- ceinte se fait par un conduit de charge de grande section et en un point optimal pour 1 adsorption du carburant. In accordance with the invention and thanks to the duplication of the circuit connecting the reservoir to the enclosure of the filtering material, it can be seen that when the engine is stopped, that is to say during the phases of filling the reservoir and d With evaporation when the vehicle is stopped, the communication between the tank and the enclosure takes place via a large section of the charge pipe and at an optimal point for the adsorption of fuel.
Au contraire. lorsque le moteur tourne, la communication entre le réservoir et lienceinte, calibrée à la valeur nécessaire pour assurer une mise à l'air libre correcte du réservoir est effectuée au moyen d un tuyau qui arrive en un point situé à lîn- térieur de l'enceinte suffisamment éloigné de la source de dépression de purge. ce qui permet d'éviter les inconvénients mentionnés plus haut. On constate également que la récupération des faibles quantités de vapeurs d'essence, qui proviennent du réservoir lorsque le moteur fonctionne au ralenti ou lorsque la consommation de carburant est très faible. s'effectue de manière satisfaisante.Cette deuxième communication, assurée par un tuyau de section réduite par rapport à celle du conduit de charge, est interrompue lorsque le moteur est arrêté. On the contrary. when the engine is running, the communication between the tank and the tank, calibrated to the value necessary to ensure correct venting of the tank, is carried out by means of a pipe which arrives at a point located inside the enclosure far enough away from the source of blowdown vacuum. which avoids the drawbacks mentioned above. It is also noted that the recovery of small quantities of gasoline vapors, which come from the tank when the engine is operating at idle or when the fuel consumption is very low. This second communication, provided by a pipe with a reduced section compared to that of the load duct, is interrupted when the engine is stopped.
Selon d'autres caractéristiques de l'inven- tion
- le dispositif comporte un boitier qui dé limite une première chambre à laquelle sont reliées la partie supérieure de 1 enceinte et la canalisation de purge et qui comporte une ouverture reliée au conduit de charge, sur laquelle est agencé le clapet anti-retour
- le boitier délimite une seconde chambre reliée à la première chambre par cette ouverture et à laquelle est relié le conduit de charge
- la première extrémité du tuyau de mise à 1 air libre peut être reliée au conduit de charge en amont du clapet anti-retour directement à la partie supérieure du réservoir de carburant. ou à la seconde chambre
- le dispositif de récupération peut comporter une cloison de séparation entre le carburant et la vapeur, agencée dans la seconde chambre
- le dispositif peut également comporter un clapet de sécurité, monté en amont du clapet anti-retour, et qui est susceptible d'obturer le conduit de charge et/ou le tuyau de mise à l'air libre en cas de retournement du véhicule
- dans le cas où le dispositif comporte une cloison de séparation, il est possible de réaliser le tuyau de mise à l'air libre en un premier tronçon qui relie la partie supérieure du réservoir de carburant à la seconde chambre et qui y débouche d'un premier côté de la cloison de séparation, et en un second tronçon qui relie le matériau adsorbant à la seconde chambre et qui y débouche de l'autre côté de la cloison de séparation ; et
- le conduit de charge débouche dans le réservoir de carburant. avec interposition d'une vanne obturant automatiquement le conduit de charge pour un niveau de remplissage maximal du réservoir de carburant, à un niveau inférieur à la paroi supérieure du réservoir de façon à y définir une cavité supérieure d'expansion à laquelle est reliée la première extrémité du tuyau de mise à 1 air libre.According to other features of the invention
- The device comprises a box which de limite limits a first chamber to which the upper part of 1 enclosure and the drain pipe are connected and which has an opening connected to the charging duct, on which the non-return valve is arranged.
- the housing defines a second chamber connected to the first chamber by this opening and to which the charge conduit is connected
- the first end of the vent pipe 1 can be connected to the charge pipe upstream of the non-return valve directly at the top of the fuel tank. or in the second bedroom
- the recovery device may include a partition separating the fuel and the steam, arranged in the second chamber
- The device may also include a safety valve, mounted upstream of the non-return valve, and which is capable of closing off the charge pipe and / or the vent pipe in the event of the vehicle overturning
- in the case where the device comprises a partition, it is possible to produce the vent pipe in a first section which connects the upper part of the fuel tank to the second chamber and which opens therein. a first side of the partition, and in a second section which connects the adsorbent material to the second chamber and which opens there on the other side of the partition; and
- the charge line opens into the fuel tank. with the interposition of a valve automatically closing the charge pipe for a maximum filling level of the fuel tank, at a level below the upper wall of the tank so as to define an upper expansion cavity to which the first is connected end of the vent pipe.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se rapportera aux dessins annexés dans lesquels
- La figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de récupération selon l'invention
- la figure 2 est une vue en coupe à échelle agrandie du détail de la figure 1 entouré en traits mixtes , et
- la figure 3 est une vue en coupe d'un second mode de realisation d'un dispositif de récupération selon l'invention.Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the description which follows for the understanding of which reference will be made to the appended drawings in which
- Figure 1 is a schematic view of a recovery device according to the invention
FIG. 2 is a sectional view on an enlarged scale of the detail in FIG. 1 surrounded by dashed lines, and
- Figure 3 is a sectional view of a second embodiment of a recovery device according to the invention.
La figure 1 représente un dispositif de récupération des vapeurs d'essence d'un réservoir de carburant 10 d'un véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion interne dont on aperçoit une partie 12 du circuit d'admission qui fait fonction d'une source de dépression pour le dispositif selon l'invention,
La filtration par adsorption des vapeurs de carburant provenant du réservoir 10 est effectuée par un matériau adsorbant 14, tel que par exemple du charbon actif, situé à l'intérieur d'une enceinte 16.FIG. 1 represents a device for recovering petrol vapors from a fuel tank 10 of a motor vehicle equipped with an internal combustion engine of which a part 12 of the intake circuit can be seen which acts as a source of vacuum for the device according to the invention,
The filtration by adsorption of the fuel vapors coming from the tank 10 is carried out by an adsorbent material 14, such as for example activated carbon, situated inside an enclosure 16.
La partie supérieure 18 de l'enceinte 16 se termine par une extrémité tubulaire 20 qui est reliée à la partie supérieure 22 du réservoir 10 par un conduit de charge 24. Elle est également reliée au circuit d'admission 12 par une canalisation de purge 26. L'extrémité inférieure 28 de l'enceinte 16 communique directement par une grille perforée 30 avec de l'air de régénération du matériau adsorbant 14. The upper part 18 of the enclosure 16 ends in a tubular end 20 which is connected to the upper part 22 of the tank 10 by a charging duct 24. It is also connected to the intake circuit 12 by a drain pipe 26 The lower end 28 of the enclosure 16 communicates directly by a perforated grid 30 with air for regenerating the adsorbent material 14.
Conformément à l'invention il est prévu un clapet anti-retour 32, agencé dans le conduit de charge 24 qui s'ouvre lorsque la pression à l'intérieur du réservoir est supérieure à un seuil déterminé. According to the invention there is provided a non-return valve 32, arranged in the charging duct 24 which opens when the pressure inside the tank is above a determined threshold.
Il est également prévu un tuyau de mise à l'air libre 34 dont une première extrémité 36 est reliée à la partie supérieure du réservoir 10 et dont l'extrémité libre 38 débouche à l'intérieur du matériau adsorbant, sensiblement au milieu de ce dernier. There is also provided a vent pipe 34, a first end 36 of which is connected to the upper part of the reservoir 10 and the free end 38 of which opens into the adsorbent material, substantially in the middle of the latter. .
Une valve de coupure 40, dont la fermeture est commandee par des moyens non représentés lorsque le moteur à combustion interne est arrêté. est interposée dans le tuyau de mise à l'air libre 34 afin d'y interrompre la circulation des vapeurs de carburant. A cut-off valve 40, the closing of which is controlled by means not shown when the internal combustion engine is stopped. is interposed in the vent pipe 34 in order to interrupt the circulation of fuel vapors.
Comme on peut le constater à la figure 2. le dispositif de récupération comporte une boitier 42 qui délimite une première chambre 44 et une seconde chambre 46 qui communiquent entre elles par une ouverture 48 sur laquelle est agencé le clapet anti-retour 32. As can be seen in FIG. 2. the recovery device comprises a box 42 which delimits a first chamber 44 and a second chamber 46 which communicate with each other by an opening 48 on which the non-return valve 32 is arranged.
Le clapet 32 comprend un disque d'étanchéité 50 qui assure l'obturation de l'ouverture 48 et qui est sollicité en appui contre celle-ci par un ressort de fermeture taré 52 qui détermine le seuil de pression au-delà duquel s'ouvre le clapet 32. The valve 32 includes a sealing disc 50 which obtains the closure of the opening 48 and which is pressed against it by a calibrated closing spring 52 which determines the pressure threshold beyond which opens the valve 32.
L'extrémité tubulaire 20 de la partie supérieure 18 de l'enceinte 16 est reliée à la partie inférieure de la première chambre 44 tandis que la canalisation de purge 26 est reliée à la chambre 44 dans laquelle elle débouche transversalement à travers le ressort 52. The tubular end 20 of the upper part 18 of the enclosure 16 is connected to the lower part of the first chamber 44 while the drain pipe 26 is connected to the chamber 44 into which it opens transversely through the spring 52.
Le conduit de charge 24 est relié à la seconde chambre 46 de même que, dans ce mode de réalisation, le tuyau de mise à l'air libre 34 qui communique ainsi avec la partie supérieure 22 du réservoir 10 au travers du conduit de charge 24 auquel il est relié, en dérivation, en amont du clapet anti-retour 32. The charging pipe 24 is connected to the second chamber 46 as is, in this embodiment, the vent pipe 34 which thus communicates with the upper part 22 of the tank 10 through the charging pipe 24 to which it is connected, bypass, upstream of the non-return valve 32.
Le dispositif qui vient d'être décrit aux figures 1 et 2 fonctionne de la manière suivante
Lorsque le moteur est à l'arret. notamment pour permettre d'effectuer le remplissage du réservoir de carburant 10, la valve de coupure 40 est fermée. La pression exercée par les vapeurs de carburant à l'intérieur du réservoir 10 et donc du conduit de charge 24 provoque, lors du remplissage, l'ouverture du clapet taré 32 en mettant ainsi en communication le réservoir 10 avec l'enceinte 16 selon un trajet présentant une grande section de passage.The device which has just been described in FIGS. 1 and 2 operates in the following manner
When the engine is stopped. in particular to allow filling of the fuel tank 10, the cut-off valve 40 is closed. The pressure exerted by the fuel vapors inside the tank 10 and therefore of the charging duct 24 causes, during filling, the opening of the calibrated valve 32 thereby putting the tank 10 into communication with the enclosure 16 according to a path with a large passage section.
Dans le cas de vapeurs créées par évaporation naturelle, le clapet 32 ne s'ouvre que lorsque la pression de vapeurs saturantes devient supérieure à la valeur de tarage du ressort 52. ce qui a pour effet bénéfique de limiter la masse de vapeurs de carburant à adsorber par le matériau 14. In the case of vapors created by natural evaporation, the valve 32 only opens when the pressure of saturated vapors becomes greater than the setting value of the spring 52. This has the beneficial effect of limiting the mass of fuel vapors to adsorb with material 14.
Lors de la phase de purge. qui provoque une circulation à contre-courant à l'intérieur de l'enceinte 16 grâce à la source de dépression 12, le clapet 32 reste fermé, sa valeur de tarage étant choisie supérieure à la valeur de dépression qui lui est alors appliquée et qui correspondand à la perte de charge à l'intérieur de l'enceinte 16. During the purge phase. which causes a counter-current circulation inside the enclosure 16 thanks to the vacuum source 12, the valve 32 remains closed, its setting value being chosen to be greater than the vacuum value which is then applied to it and which corresponding to the pressure drop inside the enclosure 16.
Lorsque le moteur est en marche, la valve de coupure 40 est ouverte et la mise à l'air libre du réservoir 10 est réalisée par le tuyau de mise à l'air libre 34 de faible section. When the engine is running, the cut-off valve 40 is open and the venting of the tank 10 is carried out by the vent pipe 34 of small section.
On décrira maintenant un second mode de réa- lisation de l'invention en se reportant à la figure 3. A second embodiment of the invention will now be described with reference to FIG. 3.
Les éléments identiques ou équivalents à ceux des figures 1 et 2 y sont désignés par les mêmes chiffres de référence.Elements identical or equivalent to those of FIGS. 1 and 2 are designated therein by the same reference numbers.
La chambre 46 comporte une cloison verticale 54 de séparation entre le carburant liquide et la vapeur de carburant. Elle comporte également un dispositif de sécurité constitué par un clapet de sécurité 56. The chamber 46 has a vertical partition 54 for separation between the liquid fuel and the fuel vapor. It also includes a safety device constituted by a safety valve 56.
Le clapet 56 comprend une bille sphérique de fermeture 58 qui est susceptible de venir obturer un orifice 60, aligné avec l'ouverture 48, en cas de retournement du véhicule. Le clapet de sécurité 56 permet d'interrompre la circulation de la seconde chambre 46 vers la première chambre 44 et donc d'obturer l'extrémité tubulaire 20 et le tuyau de mise à l'air libre 34, du côté de l'enceinte 16. The valve 56 comprises a spherical closure ball 58 which is capable of closing off an orifice 60, aligned with the opening 48, in the event of the vehicle overturning. The safety valve 56 makes it possible to interrupt the circulation of the second chamber 46 towards the first chamber 44 and therefore to close off the tubular end 20 and the vent pipe 34, on the side of the enclosure 16 .
Dans ce mode de réalisation le tuyau de mise à l'air libre 34 est réalisé en deux tronçons 34a et 34b. In this embodiment, the vent pipe 34 is produced in two sections 34a and 34b.
Le premier tronçon 34a relie la partie supérieure 22 du réservoir de carburant à la seconde chambre 46 à l'intérieur de laquelle il débouche d'un premier coté de la cloison de séparation 54. The first section 34a connects the upper part 22 of the fuel tank to the second chamber 46 inside which it opens on a first side of the partition 54.
Le second tronçon de tuyau 34b relie le matériau adsorbant 14 de l'enceinte 16 à la seconde chambre 46 à l'intérieur de laquelle il débouche de l'autre côté de la cloison de séparation 54 entre les clapets 32 et 56. The second section of pipe 34b connects the adsorbent material 14 of the enclosure 16 to the second chamber 46 inside which it opens out on the other side of the partition 54 between the valves 32 and 56.
Comme on peut le constater à la figure 3 la mise à l'air libre de la partie supérieure du réservoir 22 se fait donc, par l'intermédiaire des deux tronçons 34a et 34b, à travers la seconde chambre 46 du boitier 42 une cloison de maintien 62 de la bille 58 comportant des orifices de passage 64. As can be seen in Figure 3 the venting of the upper part of the tank 22 is therefore done, through the two sections 34a and 34b, through the second chamber 46 of the housing 42 a partition of retaining 62 of the ball 58 comprising passage orifices 64.
Le conduit de charge 24 est relié au ré servoir 10 dans lequel il débouche avec interposition d'une vanne 66 obturant automatiquement le conduit de charge 24 pour un niveau de remplissage maximal "h" du réservoir de carburant 10. The charge pipe 24 is connected to the tank 10 into which it opens with the interposition of a valve 66 automatically closing the charge pipe 24 for a maximum filling level "h" of the fuel tank 10.
La vanne 66 est agencée à l'intérieur du réservoir 10 de manière que le niveau h soit inférieur au niveau "H" de l'orifice calibré par lequel le premier tronçon 34a du tuyau de mise à l'air libre est relié au réservoir. De cette façon il subsiste toujours une cavité supérieure d'expansion 22 à laquelle est reliée la premiére extrémité 36 du tuyau de mise à l'air libre. The valve 66 is arranged inside the tank 10 so that the level h is lower than the level "H" of the calibrated orifice through which the first section 34a of the vent pipe is connected to the tank. In this way there always remains an upper expansion cavity 22 to which is connected the first end 36 of the vent pipe.
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