FR2738191A1

FR2738191A1 - Emission-limiting fuel tank for motor vehicles

Info

Publication number: FR2738191A1
Application number: FR9510251A
Authority: FR
Inventors: Mathieu Davias
Original assignee: Renault SAS; Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Renault SAS; Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 1997-03-07
Anticipated expiration: 2015-08-31
Also published as: FR2738191B1

Abstract

The filler tube (15) supplies fuel (1') to the bottom of the tank (1), and the tube (14) allows escape of air during filling. The tube (6) connects to the vapour-recovery system comprising a canister and suitable valves, with provision for preventing escape of fuel in the event of a roll-over accident. The tank is divided into interconnected compartments (8), each compartment having a floating cover (7) for the fuel, the covers resting on ledges (12) when the fuel level is low. Each cover is pierced at its centre, as an anti-vacuum measure in the event of the float jamming. Fuel is fed to the engine by the pump-and-gauge assembly (2, 3, 4).

Description

RESERVOIR DE CARBURANT PERFECTIONNE POUR
VEHICULE AUTOMOBILE
La présente invention concerne le domaine des dispositifs destinés à limiter la pollution atmosphérique générée par l'évaporation dans l'atmosphère du carburant contenu dans un réservoir, notamment de véhicule automobile.IMPROVED FUEL TANK FOR
MOTOR VEHICLE
The present invention relates to the field of devices intended to limit the atmospheric pollution generated by the evaporation in the atmosphere of the fuel contained in a tank, in particular of a motor vehicle.

I1 est connu de traiter les vapeurs générées par l'évaporation du carburant au moyen d'un dispositif disposé en aval du réservoir et destiné à adsorber ces vapeurs de carburant. Ce dispositif comprend un récipient dénommé "canister" relié par une tubulure à la partie supérieure du réservoir de carburant. Ce canister contient des charbons actifs qui adsorbent les vapeurs de carburant. Un tel dispositif est notamment décrit dans la publication WO 92/17698. I1 is known to treat the vapors generated by the evaporation of the fuel by means of a device disposed downstream of the tank and intended to adsorb these fuel vapors. This device comprises a container called "canister" connected by a tube to the upper part of the fuel tank. This canister contains activated carbon which adsorbs fuel vapors. Such a device is described in particular in publication WO 92/17698.

Le canister doit cependant être purgé avant d'atteindre son taux de saturation en vapeurs de carburant, pour conserver toute son efficacité. En effet, au-delà d'une certaine quantité de vapeurs adsorbée, ces dernières se condensent, rendant ainsi le canister inutilisable. Lors de la purge, les vapeurs de carburant, après désorption de ces dernières des charbons actifs, sont évacuées vers les chambres de combustion du moteur.The canister must however be purged before reaching its fuel vapor saturation rate, to maintain its efficiency. In fact, beyond a certain quantity of adsorbed vapors, the latter condense, thus rendering the canister unusable. During the purge, the fuel vapors, after desorption of the latter from the activated carbon, are evacuated to the combustion chambers of the engine.

Afin de conserver toute son efficience, le canister doit être régulièrement purgé. Le moment optimal de début de purge reste délicat à déterminer précisément en raison des nombreux facteurs influant sur le remplissage du canister. La stratégie de purge développée à cet effet reste assez difficile à définir avec précision. Le débit des vapeurs qui arrivent au canister peut avoir une valeur très importante dans des conditions de roulage contraignantes. De plus, les conditions extérieures (température de l'air, ligne d'échappement sous le réservoir) ont tendance à chauffer également l'essence dans le réservoir. Dans ce type de conditions, la maîtrise de la purge du canister est très délicate et on observe parfois une saturation du canister par condensation des vapeurs d'où une diminution de la capacité de stockage du canister. In order to maintain its efficiency, the canister must be regularly purged. The optimal time to start the purge remains difficult to determine precisely because of the many factors influencing the filling of the canister. The purge strategy developed for this purpose remains fairly difficult to define with precision. The flow rate of the vapors arriving at the canister can have a very important value under restrictive driving conditions. In addition, the external conditions (air temperature, exhaust line under the tank) tend to also heat the petrol in the tank. In this type of condition, controlling the purging of the canister is very delicate and saturation of the canister is sometimes observed by condensation of the vapors, hence a reduction in the storage capacity of the canister.

En outre, une telle solution se révèle insuffisante pour traiter efficacement la totalité des vapeurs en provenance du réservoir lorsque la température extérieure dépasse une valeur de l'ordre de 35 C.In addition, such a solution turns out to be insufficient to efficiently treat all of the vapors coming from the tank when the outside temperature exceeds a value of the order of 35 C.

Pour résoudre ce problème, une solution peut consister à traiter les problème de l'évaporation en amont, c'est à dire en limitant l'évaporation au niveau du réservoir, ce qui réduit d'autant la quantité de vapeurs à traiter au niveau du canister.To solve this problem, one solution may consist in treating the problems of evaporation upstream, that is to say by limiting evaporation at the level of the tank, which consequently reduces the quantity of vapors to be treated at the level of the canister.

La présente invention a pour objet de pallier les inconvénients de l'art antérieur.The object of the present invention is to overcome the drawbacks of the prior art.

La présente invention à trait à un réservoir pour hydrocarbures, notamment du type communiquant avec l'atmosphère par une tubulure de remplissage et avec des moyens de récupération des vapeurs de carburant par une tubulure de mise à l'air libre.The present invention relates to a tank for hydrocarbons, in particular of the type communicating with the atmosphere by a filling pipe and with means for recovering fuel vapors by a venting pipe.

Selon l'invention, le réservoir est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de limitation de l'évaporation de l'hydrocarbure, lesdits moyens comprenant au moins un couvercle reposant sur la surface libre du carburant qu'elle recouvre en tout ou partie.According to the invention, the tank is characterized in that it comprises means for limiting the evaporation of the hydrocarbon, said means comprising at least one cover resting on the free surface of the fuel which it covers in whole or in part. .

Selon une autre caractéristique de la présente invention, le réservoir comporte une pluralité de cloisons verticales délimitant des compartiments communicants dont chacun comprend un couvercle flottant sur la surface libre du carburant. According to another characteristic of the present invention, the tank comprises a plurality of vertical partitions delimiting communicating compartments, each of which comprises a cover floating on the free surface of the fuel.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, chaque compartiment comporte des butées contre lesquelles vient reposer le couvercle du compartiment en fin de vidange du réservoir. According to another characteristic of the present invention, each compartment includes stops against which the cover of the compartment rests at the end of the emptying of the tank.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, chaque couvercle comporte un orifice de mise en communication de la partie supérieure du réservoir avec la surface libre du carburant.According to another characteristic of the present invention, each cover has an orifice for communicating the upper part of the tank with the free surface of the fuel.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, une tubulure communiquant avec la tubulure de mise à l'air libre est disposée en regard de chacun des orifices.According to another characteristic of the present invention, a tube communicating with the venting tube is placed opposite each of the orifices.

On comprendra mieux les buts, aspects et caractéristiques de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, présenté à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - La figure 1 est une représentation schématique en coupe transversale d'un réservoir conforme à l'état de la technique.The aims, aspects and characteristics of the present invention will be better understood from the description given below of an embodiment of the invention, presented by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawings, in which - Figure 1 is a schematic cross-sectional representation of a tank according to the state of the art.

- la figure 2 représente une vue en coupe transversale du réservoir d'une automobile selon l'invention.- Figure 2 shows a cross-sectional view of the tank of an automobile according to the invention.

- les figures 3 et 4 correspondent respectivement à des vues en coupe selon
A-A et B-B du réservoir représenté à la figure 2.- Figures 3 and 4 correspond respectively to sectional views along
AA and BB of the tank shown in Figure 2.

Les éléments communs aux différentes figures portent les mêmes références.The elements common to the different figures have the same references.

En référence à la figure 1, un dispositif de traitement des vapeurs de carburant conforme à l'état de la technique comporte un réservoir 1 dont la surface extérieure est fixée sur le châssis (non représenté) du véhicule.With reference to FIG. 1, a device for treating fuel vapors in accordance with the state of the art comprises a tank 1, the external surface of which is fixed to the chassis (not shown) of the vehicle.

Le remplissage du réservoir 1 s'effectue par l'extrémité supérieure d'une tubulure de remplissage 15, l'extrémité inférieure de cette tubulure de remplissage 15 débouchant à la partie inférieure du réservoir 1. Une tubulure de dégazage 14 débouche dans la tubulure de remplissage 15 au niveau de l'extrémité supérieure de cette dernière. Cette tubulure de dégazage 14 permet l'évacuation de l'air contenu dans le réservoir 1 lors du remplissage de ce dernier par du carburant 1'. Un déflecteur, (non représenté), connu de l'homme de l'art, situé au niveau de l'extrémité supérieure de la tubulure de dégazage 14 permet d'éviter que le carburant 1' ne s'introduise dans ladite tubulure 14 lors du remplissage du réservoir 1.The filling of the reservoir 1 is carried out by the upper end of a filling tube 15, the lower end of this filling tube 15 opening out to the lower part of the tank 1. A degassing tube 14 opens into the tube filling 15 at the upper end of the latter. This degassing pipe 14 allows the evacuation of the air contained in the tank 1 during filling of the latter with fuel 1 '. A deflector, (not shown), known to those skilled in the art, located at the upper end of the degassing pipe 14 makes it possible to prevent the fuel 1 'from getting into said pipe 14 during filling the tank 1.

La partie supérieure du réservoir 1 communique avec un canister CAN via une tubulure 6 appelée tubulure de mise à l'air libre, cette dernière permettant d'éliminer les risques de surpression et de dépression dans le réservoir 1.The upper part of the tank 1 communicates with a CAN canister via a pipe 6 called the vent pipe, the latter making it possible to eliminate the risks of overpressure and depression in the tank 1.

Un volume d'expansion 1", une vanne 4' d'interdiction de surremplissage du réservoir 1 ainsi qu'un clapet antidébordement 4" sont montés en série entre différents tronçons de la tubulure 6. Le clapet antidébordement 4" empêche l'écoulement du carburant liquide 1' vers le canister CAN en cas de retournement du véhicule. La vanne 4' obture la tubulure 6 tant que le bouchon du réservoir est déposé et permet le maintien d'un volume dans le réservoir 1; lorsque le bouchon est mis en place, la vanne 4' est ouverte ce qui permet aux vapeurs d'essence d'être évacuées vers le canister.An expansion volume 1 ", a valve 4 'for overfilling the reservoir 1 as well as an overflow valve 4" are mounted in series between different sections of the tubing 6. The overflow valve 4 "prevents the flow of the liquid fuel 1 'to the CAN canister in the event of the vehicle overturning The valve 4' closes the tubing 6 as long as the tank cap is removed and allows a volume to be maintained in the tank 1; when the cap is put in place, the valve 4 'is open which allows the petrol vapors to be evacuated towards the canister.

La référence 2' désigne un ensemble comprenant une pompe (non représentée) de refoulement du carburant vers les chambres de combustion du moteur et une jauge (non représentée) de mesure de la quantité de carburant résiduelle dans le réservoir.The reference 2 'designates an assembly comprising a pump (not shown) for discharging the fuel to the combustion chambers of the engine and a gauge (not shown) for measuring the quantity of residual fuel in the tank.

Le volume d'expansion 1" permet au carburant contenu dans le réservoir 1 de se dilater, notamment en cas d'élévation de la température, afin d'éviter le débordement de ce dernier par la tubulure de remplissage 15 d'une part, et éviter la déformation, voire la fissuration des parois du réservoir 1 d'autre part, si la pression dans le réservoir 1 devenait trop importante.The expansion volume 1 ″ allows the fuel contained in the tank 1 to expand, in particular in the event of a rise in temperature, in order to prevent the latter from overflowing by the filling pipe 15 on the one hand, and avoid deformation or even cracking of the walls of the tank 1 on the other hand, if the pressure in the tank 1 becomes too high.

En outre, le volume d'expansion 1" effectue la séparation entre les fluides respectivement à l'état liquide (gouttelettes de carburant, vapeur d'eau condensée) et à l'état gazeux (vapeurs de carburant, air et vapeur d'eau) issus du réservoir 1. Les premiers retombent dans le réservoir 1 alors que les seconds sont évacués vers le canister CAN. Ce dernier, connu de l'homme de l'art, est généralement constitué d'une cuve contenant des matériaux tels que des charbons actifs qui adsorbent les vapeurs de carburant en provenance du réservoir, l'air purifié étant ensuite rejeté dans l'atmosphère par une tubulure de sortie faisant communiquer l'intérieur du canister avec l'extérieur.Lorsque le canister a atteint un niveau de remplissage déterminé, on procède à sa purge, laquelle consiste à désorber les vapeurs de carburant adsorbées, les vapeurs désorbées étant ensuite dirigées via des injecteurs de carburant dans les chambres de combustion du moteur.In addition, the expansion volume 1 "separates the fluids respectively in the liquid state (fuel droplets, condensed water vapor) and in the gaseous state (fuel vapors, air and water vapor ) from reservoir 1. The former fall back into reservoir 1 while the latter are evacuated to the CAN canister. The latter, known to those skilled in the art, generally consists of a tank containing materials such as activated carbon which adsorbs the fuel vapors from the tank, the purified air then being released into the atmosphere through an outlet pipe communicating the inside of the canister with the outside. When the canister has reached a filling level determined, its purging is carried out, which consists in desorbing the adsorbed fuel vapors, the desorbed vapors then being directed via fuel injectors into the combustion chambers of the engine.

L'invention va être maintenant précisée en référence aux figures 2 à 4.The invention will now be clarified with reference to Figures 2 to 4.

L'évaporation d'essence liquide dans le réservoir 1 sera d'autant moins importante que la surface d'échange liquide-gaz sera petite. A cet effet, le réservoir est divisé en différents compartiments 13 de forme simple, par exemple parallépipédique, la surface d'échange liquide - vapeur étant réduite au minimum pour l'ensemble des parties compartimentées 13 au moyen d'un couvercle 7 flottant à la surface du carburant.The evaporation of liquid gasoline in the tank 1 will be less important the smaller the liquid-gas exchange surface. For this purpose, the reservoir is divided into different compartments 13 of simple shape, for example parallelepipedic, the liquid-vapor exchange surface being reduced to the minimum for all of the compartmentalized parts 13 by means of a cover 7 floating at the fuel surface.

Ces compartiments 13 sont reliés entre eux par des ouvertures 1 1 situées en bas 9 et en haut 10 du réservoir. A chaque compartiment, excepté l'un qui comporte un ensemble pompe-jauge (2,3,4) remplissant les mêmes fonctions que l'ensemble référencé 2' sur la figure 1, correspond un couvercle 7 flottant à la surface du liquide. Ces couvercles 7 sont percés d'un orifice 11 qui se trouve en regard d'une tubulure de mise à l'air libre intermédiaire 5. Toutes les tubulures de mise à l'air libre intermédiaires sont reliées à une tubulure de mise à l'air libre principale 6 semblable à celle rencontrée dans les circuits à carburant actuels. Les parois possèdent des cales 12 sur lesquelles viennent reposer les couvercles lorsque la quantité de carburant dans le réservoir est faible.These compartments 13 are interconnected by openings 1 1 located at the bottom 9 and at the top 10 of the tank. Each compartment, except one which has a pump-gauge assembly (2,3,4) fulfilling the same functions as the assembly referenced 2 ′ in FIG. 1, corresponds a cover 7 floating on the surface of the liquid. These covers 7 are pierced with an orifice 11 which is located opposite an intermediate vent pipe 5. All the intermediate vent pipes are connected to a vent pipe. main open air 6 similar to that encountered in current fuel systems. The walls have shims 12 on which the covers rest when the quantity of fuel in the tank is low.

Lorsque le réservoir est presque vide, les cales 12 retiennent les couvercles au dessus du fond du réservoir et permettent que l'ensemble des compartiments 13 restent en communication, condition indispensable à un remplissage homogène du réservoir. Lorsque le remplissage est effectué par la pipe de remplissage 15, le niveau d'essence liquide augmente dans tous les compartiments du réservoir, les couvercles 7 montent, chassant ainsi le gaz contenu dans la partie supérieure du réservoir vers l'extérieur au moyen de la tubulure d'anti-refoulement 14. La présence des couvercles dans la plupart des compartiments diminue la surface d'échange entre le liquide et l'essence limitant l'évaporation d'essence lors du remplissage.When the tank is almost empty, the shims 12 retain the covers above the bottom of the tank and allow all of the compartments 13 to remain in communication, an essential condition for homogeneous filling of the tank. When the filling is carried out by the filling pipe 15, the level of liquid gasoline increases in all the compartments of the tank, the covers 7 rise, thus expelling the gas contained in the upper part of the tank towards the outside by means of the anti-backflow tubing 14. The presence of covers in most of the compartments decreases the surface area for exchange between the liquid and the petrol, limiting the evaporation of petrol during filling.

La quantité de vapeurs d'essence rejetée vers l'atmosphère est donc fortement réduite par rapport au remplissage d'un réservoir classique.The amount of gasoline vapor released to the atmosphere is therefore greatly reduced compared to filling a conventional tank.

En roulage, I'évaporation d'essence dans le réservoir est diminuée pour les mêmes raisons que celles exposées précédemment (réduction de la surface d'échange liquide - vapeur). Les orifices 1 1 permettent une évacuation des vapeurs pouvant se former sous les couvercles (air dissout dans l'essence liquide, ...) vers la phase gazeuse du réservoir, Les vapeurs sont ensuite évacuées vers le canister par la mise à l'air libre Les orifices 11 des couvercles sont en regard avec des tubulures 5 débouchant dans la tubulure de mise à l'air libre 6, et ce, même lorsque le niveau de remplissage du réservoir est maximal ce qui permet de préserver une communication permanente du réservoir avec l'extérieur et évite une mise en pression involontaire du réservoir 1.When driving, the evaporation of petrol in the tank is reduced for the same reasons as those explained above (reduction of the liquid-vapor exchange surface). The orifices 1 1 allow evacuation of the vapors which can form under the covers (air dissolved in the liquid gasoline, etc.) towards the gas phase of the tank, the vapors are then evacuated towards the canister by the venting free The openings 11 of the covers are facing each other with pipes 5 opening into the vent pipe 6, even when the filling level of the tank is maximum, which allows permanent communication of the tank with the exterior and prevents unintentional pressurization of the tank 1.

L'utilisation d'un couvercle flottant sur la surface du carburant permet de diminuer sensiblement la masse de carburant évaporée par rapport à un réservoir dans lequel la surface du carburant est laissée libre.The use of a floating cover on the surface of the fuel makes it possible to significantly reduce the mass of evaporated fuel compared to a tank in which the surface of the fuel is left free.

Ainsi, par rapport à une solution de référence constituée de la solution classique connue, des gains significatifs de la réduction de l'évaporation du carburant d'au moins 50% ont été observés, et ce, pour une température ambiante de l'ordre de 20"C. Thus, compared to a reference solution consisting of the known conventional solution, significant gains in reducing fuel evaporation by at least 50% have been observed, and this, for an ambient temperature of the order of 20 "C.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisations décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Of course, the invention is in no way limited to the embodiments described and illustrated which have been given only by way of example.

Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. On the contrary, the invention includes all the technical equivalents of the means described and their combinations if these are carried out according to the spirit.

Claims

1) Tank (1) for hydrocarbons, in particular of the type communicating with the atmosphere by a filling pipe (15) and with means for recovering fuel vapors (CAN) by a venting pipe (6 ) characterized in that it comprises means for limiting the evaporation of the hydrocarbon, said means comprising at least one cover (7) resting on the free surface of the fuel (1 ') which it covers in whole or in part .

2) Fuel tank according to claim 1, characterized in that it comprises a plurality of substantially vertical partitions (8) delimiting communicating compartments (13) containing a cover (7) floating on the free surface of the fuel (1 ') .

3) Fuel tank according to claim 2, characterized in that each compartment (13) has stops (12) against which rests the cover (7) of the compartment at the end of emptying of the tank (1).

4) Fuel tank (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that each cover (7) has an orifice (11) for communicating the upper part of the tank (1) with the free surface of the fuel.

5) Fuel tank (1) according to claim 4, characterized in that a tube (5) communicating with the vent pipe (6) is disposed opposite each of the orifices (11).