FR2713285A1 - Device for limiting hydrocarbon emissions by evaporation for a vehicle equipped with an internal combustion engine. - Google Patents
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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.Device for limiting hydrocarbon emissions for a vehicle equipped with an internal combustion engine in which the return line (7, 7 ') to the tank (1) of the engine fuel supply circuit passes through a heat exchanger (8) placed in a filter (4) for recovering fuel vapors, said exchanger being adapted to simultaneously, on the one hand, cool the fuel returning to the tank in order to limit evaporation, and on the other hand, heat the activated carbon in the filter to facilitate desorption of fuel vapors.
Description
La présente invention est relative à un dispositif de limitation desThe present invention relates to a device for limiting
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 emissions of hydrocarbon vapors from the fuel supply system of a vehicle fitted with an internal combustion engine and from a fuel filter
ces vapeurs utilisé dans ce dispositif. these vapors used in this device.
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, I'emploi d'un moyen de chauffage The anti-pollution regulations in force in certain countries impose the limitation of air pollution by hydrocarbon vapors emitted by motor vehicles with internal combustion engines. These vapors are mainly generated in the fuel tank of vehicles, during variations in the level or temperature of the fuel in the latter. Means have been proposed in the prior art to avoid the rejection of these vapors to the atmosphere. We know for example the use of a filter, generally made up of particles of activated carbon or not, interposed between the tank and the atmosphere, which traps hydrocarbon vapors while allowing gas exchanges for pressure balancing. . In order to remain effective, these filters must be regenerated to prevent them from becoming saturated. This regeneration is obtained by the circulation in the filter of a flow of air drawn in outside under the effect of the vacuum prevailing in the intake manifold of the engine. Such a filter is for example described in US patents US 4,598,686 and US 4,732,588 which further describe an electric heating device associated with this filter to improve the regeneration thereof. In fact, during the regeneration of the filter, the destocking of the fuel vapors, a phenomenon called desorption, results in a notable lowering of the temperature of the carbon contained in the filter, which has the consequence of slowing down, if not preventing regeneration. However, the use of a heating medium
électrique est coûteux, tant pour sa réalisation qu'en énergie consommee. Electric is expensive, both for its realization and for energy consumed.
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 allie avantageusement l'intérêt des dispositifs précédents sans en présenter les inconvénients, et qui soit économique, Another way is also known to limit this pollution. One of the causes of fuel evaporation in the tank is linked to the return, in the tank, of part of the fuel supplied by the petrol pump to the engine, and not consumed by the latter. This fuel having stayed in the vicinity of the engine has been strongly heated by it and contributes to its return to the tank, to raise the temperature of the fuel and thus to increase the production of hydrocarbon vapors. American patent US Pat. No. 5,237,975 therefore proposes to limit this evaporation by suppressing the return of fuel to the tank by means of a pump whose flow rate is controlled by the consumption of the engine. Such a system is however complex and costly, and has many disadvantages for engine management. The present invention therefore aims to provide a device for limiting emissions of hydrocarbon vapors which advantageously combines the advantage of the preceding devices without having the drawbacks, and which is economical,
tant pour sa réalisation que pour son fonctionnement. both for its realization and for its functioning.
On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront dans These objects of the invention are achieved, as well as others which will appear in
la suite de la présente description, avec un dispositif de limitation des émissions the rest of this description, with a device for limiting emissions
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 of hydrocarbons for a vehicle equipped with an internal combustion engine, of the type 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 vapor lines to the tank and to the intake manifold of the engine. According to the invention, 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 secondly, warm the
charbon actif du filtre afin de faciliter la désorption des vapeurs de carburant. activated carbon in the filter to facilitate the desorption of fuel vapors.
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 According to the invention also, a filter is proposed for recovering fuel vapors from a vehicle equipped with an internal combustion engine, comprising a heat exchanger intended to be inserted in the return circuit of the
carburant au réservoir.fuel to the tank.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la Other characteristics and advantages will appear on reading the
description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel la figure 1 description which follows and on examination of the appended drawing in which FIG. 1
représente une vue schématique du dispositif suivant l'invention. shows a schematic view of the device according to the invention.
Le dispositif comporte un réservoir de carburant I 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 The device includes a fuel tank I in which a pump 11 is installed. Of course, this arrangement is given by way of example, the pump can also be 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). For the correct operation of the pressure regulator, the fuel flow rate provided by the pump 11 is greater than the flow rate consumed by the engine. Therefore part of the fuel
arrivant au régulateur 21 est renvoyée vers le réservoir par une conduite de retour 7. arriving at the regulator 21 is returned to the reservoir by a return line 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 The fuel flowing in the supply line 6, the regulator 21 and the return line 7 stays in the immediate vicinity of the engine and is therefore seen
réchauffé par celui-ci.warmed by it.
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 via 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 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 constituted by granules of carbon 40. The vapors are then trapped in the carbon, while the gas exchange allowing the pressure to be balanced between the tank 1 and the external atmosphere is carried out by cleaned air hydrocarbon vapors via the vent pipe 43. 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 via a pipe 42 and a valve 5 then open. Air is then sucked through the conduit 43, scans the carbon 40 of the filter and becomes charged with fuel vapors, causing significant cooling of the carbon linked to the evaporation of the fuel which was trapped there. Note the particular embodiment of 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
réservoir 1 par l'intermédiaire d'une conduite 7'. tank 1 via a pipe 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 It is then understood that the hot fuel coming from the engine, passing through the exchanger 8, gives up its calories to carbon 40 inside the filter 4. This then gives an advantageous double effect. On the one hand, the carbon of the filter 4 is heated, which improves the efficiency of the desorption of the vapors trapped therein. On the other hand, the fuel which circulates in the exchanger is cooled, which makes it possible to return fuel to the tank at a much lower temperature than in the devices of the prior art, and thus to prevent the heating of the fuel in the tank. As a result, the generation of hydrocarbon vapors inside the tank is limited, thereby reducing the risks of saturation of the filter 4, and consequently the risks of rejection of vapors to the atmosphere. 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. Similarly, the device according to the invention operates without requiring any input
d'énergie supplémentaire.extra energy.
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 Of course, 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. Likewise, a filter using a means other than carbon to trap fuel vapors, for example synthetic fibers, could be adapted to receive
un échangeur sans pour autant se départir de l'esprit de l'invention. an exchanger without departing from the spirit of the invention.
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