ITMI20080578A1 - Metodo per lo svuotamento di un recipiente di cattura del carburante che trattiene carburante liquido di un impianto di sfiato di serbatoio e impianto di sfiato di serbatoio - Google Patents
Metodo per lo svuotamento di un recipiente di cattura del carburante che trattiene carburante liquido di un impianto di sfiato di serbatoio e impianto di sfiato di serbatoio Download PDFInfo
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Description
DE SCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un metodo per lo svuotamento di un recipiente di cattura del carburante che trattiene carburante liquido di un impianto di sfiato di serbatoio, dove il recipiente di cattura del carburante è collegato con il serbatoio tramite un collegamento di sfiato, in particolare in un veicolo, di preferenza un veicolo a motore, che presenta un motore a combustione interna.
Per di più la presente invenzione riguarda un impianto di sfiato di serbatoio con un recipiente di cattura del carburante che trattiene del carburante liquido, il quale recipiente di cattura del carburante è collegato con il serbatoio tramite un collegamento di sfiato, in particolare in un veicolo, di preferenza un veicolo a motore, che presenta un motore a combustione interna.
Metodi per lo svuotamento di un recipiente di cattura del carburante che trattiene del carburante liquido di un impianto di sfiato di serbatoio e corrispondenti impianti di serbatoio sono noti. A questo riguardo, lo svuotamento viene effettuato per mezzo del riflusso del carburante liquido accumulato nel recipiente di cattura del carburante attraverso un ritorno separato che porta nel serbatoio. Il recipiente di cattura del carburante è collegato con il serbatoio tramite il collegamento di sfiato in modo tale che il carburante liquido per effetto del riflusso possa fluire direttamente dal recipiente di cattura del carburante posto più in alto verso il serbatoio posto più in basso. Uno svantaggio di questa disposizione del recipiente di cattura del carburante e del serbatoio è il grande bisogno di spazio per la realizzazione della differenza di altezza tra i due componenti. In alternativa, lo svuotamento del recipiente di cattura del carburante lo si effettua attraverso una valvola di drenaggio nella linea di ritorno la quale è disposta ad un livello di altezza al di sotto del collegamento di sfiato. In questa disposizione, il recipiente di cattura del carburante può essere disposto almeno in parte - al di sotto del livello di carburante del carburante nel serbatoio. La valvola di drenaggio si apre quando il livello di carburante scende al di sotto di un livello che può venire fissato a priori. Uno svantaggio di questa disposizione è da una parte l'apertura di un percorso aggiuntivo che rende possibile una penetrazione di carburante liquido (liquid carry-over (LCO)) nell'impianto di sfiato di serbatoio e dall'altra parte la valvola di drenaggio che occorre in aggiunta.
Il compito della presente invenzione è di conseguenza quello di indicare un metodo per lo svuotamento di un recipiente di cattura del carburante di un impianto di sfiato di serbatoio e un corrispondente impianto di sfiato di serbatoio che rendano possibile uno svuotamento del recipiente di cattura del carburante in un modo semplice anche con una scarsa altezza costruttiva.
Il problema viene risolto conformemente all'invenzione per mezzo dei seguenti stadi:
- generazione di una depressione nel serbatoio rispetto alla pressione presente nel recipiente di cattura del carburante e
- riaspirazione, che si verifica in conseguenza di ciò, nel serbatoio del carburante liquido che si trova nel recipiente di cattura del carburante attraverso il collegamento di sfiato.
Grazie al fatto che il carburante liquido, per mezzo della creazione di una differenza di pressione tra il serbatoio e il recipiente di cattura del carburante, viene aspirato indietro nel serbatoio attraverso il collegamento di sfiato e non rifluisce indietro attraverso una linea di ritorno separata, il collegamento di sfiato si può estendere in parte al di sopra del livello di carburante, in particolare al di sopra del recipiente di cattura del carburante. Nel collegamento di sfiato di preferenza è disposta una valvola che impedisce una penetrazione di carburante liquido dal serbatoio nel recipiente di cattura del carburante - almeno in ampia misura.
Secondo quanto previsto in un perfezionamento della presente invenzione, la depressione viene generata nel corso di un processo di aspirazione di aria fresca per la rigenerazione di un filtro di ritegno degli idrocarburi dell'impianto di sfiato di serbatoio. Il filtro di ritegno degli idrocarburi in particolare è realizzato come filtro a carbone attivo e assorbe il carburante contenuto nel vapore di carburante e lascia sfuggire nell'atmosfera solo aria. Per la rigenerazione, si inverte la direzione del flusso di gas e si aspira aria fresca. L'aria fresca assorbe di nuovo il carburante assorbito e viene smaltita. La depressione viene generata per mezzo di una fonte di depressione. Questa fonte di depressione nel corso del processo di aspirazione di aria fresca genera la depressione nel serbatoio. A questo scopo - oltre all'aria fresca -anche una miscela di carburante e aria viene aspirata da una linea di sfiato che collega il filtro di ritegno degli idrocarburi con il recipiente di cattura del carburante, dal recipiente di cattura del carburante, dal collegamento di sfiato e dal serbatoio. Al fine di controllare e regolare questo processo di aspirazione per mezzo della fonte di depressione, nel collegamento tra il filtro di ritegno degli idrocarburi e la fonte di depressione è disposta una valvola di intercettazione.
In particolare è previsto che la riaspirazione si verifichi per mezzo di una terminazione del processo di aspirazione di aria fresca a motivo delle condizioni di pressione che in questo modo si formano. Al fine di terminare il processo di aspirazione di aria fresca viene in particolare chiusa la valvola di intercettazione disposta tra il filtro di ritegno degli idrocarburi e la fonte di depressione. Il recipiente di cattura del carburante è collegato attraverso la linea di sfiato con il filtro di ritegno degli idrocarburi il quale a sua volta è collegato con aria fresca dell'atmosfera esterna. La pressione nel recipiente di cattura del carburante si innalza fino a circa la pressione atmosferica. Se la differenza di pressione tra la pressione presente nel recipiente di cattura del carburante e la depressione relativa rispetto ad essa nel serbatoio è abbastanza grande, allora il carburante liquido presente nel recipiente di cattura del carburante viene aspirato indietro nel serbatoio attraverso il collegamento di sfiato. Il collegamento di sfiato con la sua estremità rivolta verso il recipiente di cattura del carburante arriva fino in una zona di fondo del recipiente di cattura del carburante. A questo riguardo, il collegamento di sfiato è realizzato come tubo di sfiato che penetra dal di sopra nelfinterno del recipiente di cattura del carburante e con la sua estremità termina poco prima del pavimento del recipiente di cattura del carburante.
Conformemente all'invenzione l'impianto di sfiato di serbatoio è caratterizzato dal fatto che il collegamento di sfiato termina in una zona di fondo del recipiente di cattura del carburante per una riaspirazione di carburante liquido che si verifica per effetto della depressione presente nel serbatoio. Per mezzo di questa disposizione o rispettivamente di questa configurazione del collegamento di sfiato nel recipiente di cattura del carburante, una quantità di carburante liquido che vi si raccoglie può venire aspirata indietro nel serbatoio quando viene generata una depressione nel serbatoio rispetto alla pressione che vi è nel recipiente di cattura del carburante, per effetto della differenza di pressione che si sviluppa.
Secondo quanto è previsto in un perfezionamento della presente invenzione, il collegamento di sfiato è un tubo di sfiato che porta dal di sopra nell'interno del recipiente di cattura del carburante e con la sua estremità termina poco prima del pavimento del recipiente di cattura del carburante. In questo modo è garantito che il carburante liquido venga aspirato indietro in un modo quanto più possibile completo.
Per di più, secondo quanto è previsto in una forma di realizzazione vantaggiosa, il recipiente di cattura del carburante è collegato con una linea di sfiato che tramite un filtro di ritegno degli idrocarburi è collegata con l'aria fresca dell'atmosfera esterna. Il filtro di ritegno degli idrocarburi assorbe il carburante contenuto nella miscela di carburante e carburante liquido e lascia sfuggire nell'atmosfera esterna solo aria. Il filtro di ritegno degli idrocarburi in particolare è un filtro a carbone attivo.
Secondo quanto è previsto in un perfezionamento della presente invenzione, il filtro di ritegno degli idrocarburi è collegato con una fonte di depressione. Per la rigenerazione del filtro di ritegno degli idrocarburi questo viene collegato con la fonte di depressione e dall'atmosfera esterna viene aspirata aria fresca attraverso il filtro di ritegno degli idrocarburi. L'aria fresca assorbe di nuovo il carburante assorbito e lo porta alla fonte di depressione. In questa operazione si forma la depressione nel serbatoio la quale in seguito viene usata per la riaspirazione del carburante dal recipiente di cattura del carburante nel serbatoio.
Inoltre, secondo quanto previsto in una forma di realizzazione vantaggiosa, nel collegamento tra il filtro di ritegno degli idrocarburi e la fonte di depressione è disposta una valvola di intercettazione. Per mezzo di questa valvola di intercettazione un ciclo di rigenerazione del filtro di ritegno degli idrocarburi viene controllato e regolato. Questo ciclo viene usato per lo sviluppo di una depressione nel serbatoio e per la successiva riaspirazione del carburante.
Secondo quanto è previsto in una forma di realizzazione vantaggiosa della presente invenzione, la fonte di depressione è il dispositivo di aspirazione del motore a combustione interna. Il carburante assorbito per mezzo dell'aria fresca nel corso della rigenerazione del filtro di ritegno degli idrocarburi viene inviato attraverso il dispositivo di aspirazione ad una combustione nel motore a combustione interna.
Nel seguito la presente invenzione verrà illustrata in un modo più preciso sulla base di disegni allegati. Nelle figure viene mostrato:
Figura 1 un serbatoio e un impianto di sfiato di serbatoio nel corso di una fase di rigenerazione di un filtro di ritegno degli idrocarburi in un primo esempio di esecuzione,
Figura 2 la disposizione di figura 1 nel corso dello sfiato del serbatoio e Figura 3 una forma di realizzazione alternativa dell'impianto di sfiato di serbatoio.
La figura 1 mostra, in una rappresentazione schematica, un serbatoio 1 di un motore a combustione interna non rappresentato di un veicolo a motore e un impianto di sfiato di serbatoio 2. L'impianto di sfiato di serbatoio 2 nella zona superiore 3 del serbatoio 1 presenta un recipiente di cattura del carburante corrispondente 4. Il recipiente di cattura del carburante 4 è collegato con il serbatoio 1 da un punto di vista fluido-dinamico attraverso un collegamento di sfiato 5. Il collegamento di sfiato 5 è realizzato come tubo di sfiato 7 a forma di L che con un tubo discendente 7 entra dal di sopra nell'interno del recipiente di cattura del carburante 4 e ad una sua estremità 8 termina nella zona di fondo poco prima del pavimento 9 del recipiente di cattura del carburante 4. Un'altra estremità 10 del tubo di sfiato 6, opposta alla prima estremità 8, è collegata ad una valvola 12 realizzata come valvola a galleggiante 11 che serve a evitare un ingresso di carburante liquido nell'impianto di sfiato di serbatoio 2. La valvola a galleggiante 11 disposta nella zona superiore tra il serbatoio 1 presenta una camera di galleggiamento 13 che sul suo lato inferiore 12 è dotata di aperture 14. Un galleggiante 16 disposto nella camera di galleggiamento 13 della valvola a galleggiante 11 chiude quando del carburante liquido che proviene dal serbatoio 1 sciaborda nelle aperture 15 e solleva il galleggiante 16 per una spinta di galleggiamento. In questo modo, la valvola 12 impedisce un cosiddetto liquid carryover (LCO) (trascinamento di liquido).
Il recipiente di cattura del carburante è collegato tramite una linea di sfiato 17 con il filtro di ritegno degli idrocarburi 18. Il filtro di ritegno degli idrocarburi 18 in particolare è realizzato come filtro a carbone attivo 19. La linea di sfiato 17 con una sua prima estremità 20 termina in corrispondenza di una zona superiore 21 del recipiente di cattura del carburante 4. Un'altra estremità 22, opposta alla prima estremità 20, della linea di sfiato 17 è collegata con il filtro di ritegno degli idrocarburi 18. Il filtro di ritegno degli idrocarburi 18 presenta un collegamento 23 verso l'atmosfera esterna e un ulteriore collegamento 24 verso una depressione 27 realizzata come dispositivo di aspirazione 26 del motore a combustione interna qui non rappresentato. Nel collegamento 24 tra la fonte di depressione 27 e il filtro di ritegno degli idrocarburi 18 è disposta una valvola di intercettazione 28.
Si ottiene il seguente funzionamento dell'impianto di sfiato di serbatoio. In funzione della dinamica e della pressione che vi sono nel serbatoio 1, processi di apertura e di chiusura della valvola 10 provocano un trascinamento di carburante liquido nell'impianto di sfiato di serbatoio 2. Questo trascinamento di carburante, il cosiddetto liquid carry-over, si verifica in particolare in una modalità di marcia dinamica e in condizioni in cui si liberano grandi quantità di gas dal carburante. Il recipiente di cattura del carburante 4 dell'impianto di sfiato di serbatoio di regola è disposto sul serbatoio 1 o è integrato nel serbatoio, in particolare come coperchio flangiato. Il recipiente di cattura del carburante 4 presenta in particolare una configurazione a labirinto che impedisce l'uscita e il traboccamento di carburante liquido verso il filtro di ritegno degli idrocarburi 18. H compito del recipiente di cattura del carburante 4 è quello di trattenere il carburante liquido. La quantità di carburante liquido che si accumula nel recipiente di cattura del carburante 4 viene svuotata nel serbatoio 1 attraverso il collegamento di sfiato 5, realizzato come tubo di sfiato 6, per mezzo di una riaspirazione. A questo scopo, nel serbatoio 1 viene generata una depressione rispetto alla pressione che vi è nel recipiente di cattura del carburante 4 (figura 1). Come fonte per la generazione di questa depressione nel serbatoio 1 si usa la fonte di depressione 27 collegata con l'impianto di sfiato di serbatoio 2, in particolare il dispositivo di aspirazione 26 del motore a combustione interna. Questa fonte di depressione 27 realizzata come dispositivo di aspirazione 26 viene usata durante il funzionamento per la rigenerazione del filtro di ritegno degli idrocarburi 18. Per il flussaggio e la rigenerazione del filtro di ritegno degli idrocarburi 18 - sotto un controllo attraverso la valvola di intercettazione 28 (valvola di sfiato del serbatoio - Tankentluftungsventil TEV) - aria fresca viene aspirata verso il motore a combustione interna attraverso il filtro di ritegno degli idrocarburi 18 (freccia A). Per l'apertura della valvola di intercettazione 28, attraverso il collegamento 24 ora aperto viene aspirata, dall'atmosfera esterna, attraverso il collegamento 23, aria fresca e dall'altra parte si accumula nel serbatoio 1 una depressione strozzata attraverso il filtro di ritegno degli idrocarburi 18. La fonte di depressione 27 aspira nel serbatoio 1 un volume di gas attraverso il recipiente di cattura del carburante 4 in modo tale che la depressione pi che si forma nel filtro di ritegno degli idrocarburi 18 si trasmetta attraverso la depressione p2strozzata dalla conduttura nel recipiente di cattura del carburante 4 fino alla depressione p4nella zona superiore 3 del serbatoio 1 con una bolla di gas che si trova in tale posizione (freccia B). La depressione pi presente nel filtro di ritegno degli idrocarburi 18 dopo la chiusura della valvola di intercettazione 28 (figura 2) può aspirare il volume di gas dalla zona superiore 3 del serbatoio 1 per effetto del livello di carburante H separato nel recipiente di cattura del carburante 4 che si ottiene dalla differenza di altezza tra l'altezza di riempimento Hi del carburante liquido nel recipiente di cattura del carburante 4 e l'altezza H2della estremità 8 del tubo discendente 6 che presenta la lunghezza o altezza H3nel recipiente di cattura del carburante 4 (freccia C), quando si stabiliscono le seguenti condizioni di pressione, dove p è la densità del carburante e g è l'accelerazione di gravità:
p2< p x g x H
Nel corso della fase di rigenerazione del filtro di ritegno degli idrocarburi 18, nel serbatoio 1 si accumula una depressione che dipende dalla colonna di carburante H che si trova nel recipiente di cattura del carburante 4 e dalla depressione p2. Si stabilisce il seguente equilibrio di pressione:
p3= p2- p x g x H
In successione al ciclo di rigenerazione, la valvola di intercettazione 28 viene chiusa. Aria fresca penetra attraverso il filtro di ritegno degli idrocarburi 18 e la linea di sfiato 17 nel recipiente di cattura del carburante 4. Al di sopra del carburante liquido nel recipiente di cattura del carburante 4 si stabilisce circa la pressione atmosferica. Nel serbatoio 1 continua ad essere presente la depressione p3che si è formata nel corso della fase di rigenerazione. La differenza di pressione Ap = p3spinge il carburante liquido dal recipiente di cattura del carburante 4 attraverso il collegamento di sfiato 5 e la valvola 12 indietro nel serbatoio 1. In questo modo, il recipiente di cattura del carburante 4 viene svuotato fino all'altezza massima di H2.
Si ottiene il seguente vantaggio: un recipiente di cattura del carburante 4 disposto più in basso in relazione alla valvola 12 (senza possibilità di efflusso) può venire svuotato per effetto dell'aspirazione dovuta ad una depressione sotto il controllo della rigenerazione mediante alternanza di pressione nel corso della rigenerazione del filtro di ritegno degli idrocarburi 18 con corrispondente applicazione di depressione. La depressione p3necessaria deve venire calcolata in funzione del serbatoio 1 e del recipiente di cattura del carburante 4, in funzione del sistema, con i parametri depressione pi della fonte di depressione 27, in particolare dispositivo di aspirazione 26 del motore a combustione interna, strozzatura del flusso volumetrico di gas e sezioni trasversali delle linee del tubo di sfiato 6, della linea di sfiato 17 e dei collegamenti 23, 24. In questo modo, con la condizione di svuotamento:
p3< p x g x H3
e con le pressioni che si hanno dalla fase di rigenerazione:
p3= p2- p x g x H
si ottiene una pressione p2nel recipiente di cattura del carburante 4 per la quale vale la seguente relazione:
p2< (H3+ H) x p x g
Per un'altezza H3= 10 cm e una altezza H = 5 cm, per la depressione necessaria nel recipiente di cattura del carburante 4 si ottiene un valore di p2< - 10 mbar. Questa depressione si ottiene dalla depressione pi massima raggiungibile ridotte le perdite per strozzatura.
Nel recipiente di cattura del carburante dopo un arresto a caldo e nel caso in cui il recipiente di cattura del carburante 4 sia riempito di carburante liquido trascinato (LCO), per raffreddamento del carburante si può creare una depressione generata nel serbatoio per contrazione del volume (NV: Naturai Vacuum). Questo vuoto che si forma nello stato di arresto del veicolo dipende dal gradiente del raffreddamento e dal volume di gas o rispettivamente dal livello di riempimento del serbatoio e, allo stesso modo che si ha nella depressione generata per effetto del processo di rigenerazione, svuota per aspirazione il recipiente di cattura del carburante 4 per effetto della differenza di pressione applicata Δρ = p3- p2. La condizione di svuotamento in questo caso si presenta con la seguente relazione:
p3< p x g x H3
Il vantaggio dello svuotamento per effetto del "Naturai Vacuum" è il fatto che non è necessaria una valvola di drenaggio per il recipiente di cattura del carburante e la posizione del recipiente di cattura del carburante 4 può essere al di sotto del livello di efflusso della valvola del serbatoio.
La figura 3 mostra una forma di realizzazione alternativa dell'impianto di sfiato di serbatoio 2 che corrisponde in sostanza alla forma di realizzazione delle figure 1 e 2, di modo che qui si entra in dettaglio solo per ciò che riguarda le differenze. In questo esempio di esecuzione, il tubo di sfiato 6 non entra dal di sopra (con il suo tubo discendente 7) nelfintemo del recipiente di cattura del carburante 4 ma invece alla sua estremità 8 presenta un pezzo di tubo aggiuntivo 29 che si estende in direzione orizzontale. Il collegamento di sfiato 5 porta di conseguenza la valvola 10 nella forma di un semplice sifone 30 dalla zona di fondo 31 del recipiente di cattura del carburante 4. I principi di funzionamento per lo svuotamento del carburante liquido dal recipiente di cattura del carburante sono gli stessi che si hanno nell'esempio di esecuzione delle figure 1 e 2.
ELENCO DELLE CIFRE DI RIFERIMENTO
1 serbatoio
2 impianto di sfiato di serbatoio
3 zona superiore
4 recipiente di cattura del carburante
5 collegamento di sfiato
6 tubo di sfiato
7 tubo discendente
8 estremità
9 pavimento
10 estremità
11 valvola a galleggiante
12 valvola
13 camera di galleggiamento
14 lato inferiore
15 aperture
16 galleggiante
17 linea di sfiato
18 filtro di ritegno degli idrocarburi 19 filtro a carbone attivo
20 estremità
21 zona superiore
22 estremità
23 collegamento
24 collegamento
25 linea di sfiato
26 dispositivo di aspirazione
27 fonte di depressione
28 valvola di intercettazione
29 pezzo di tubo
30 sifone
3 1 zona di fondo
A freccia
B freccia
C freccia
H altezza
HI altezza
H2 altezza
H3 lunghezza/ altezza
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Metodo per lo svuotamento di un recipiente di cattura del carburante che trattiene carburante liquido di un impianto di sfiato di serbatoio, dove il recipiente di cattura del carburante è collegato con il serbatoio tramite un collegamento di sfiato, in particolare in un veicolo, di preferenza un veicolo a motore, con i seguenti stadi: generazione di una depressione nel serbatoio rispetto alla pressione presente nel recipiente di cattura del carburante e riaspirazione, che si verifica in conseguenza di ciò, nel serbatoio del carburante liquido che si trova nel recipiente di cattura del carburante attraverso il collegamento di sfiato.
- 2. Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la depressione viene generata nel corso di un processo di aspirazione di aria fresca per la rigenerazione di un filtro di ritegno degli idrocarburi dell'impianto di sfiato di serbatoio.
- 3. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la riaspirazione si verifica per mezzo di una terminazione del processo di aspirazione di aria fresca a motivo delle condizioni di pressione che in questo modo si formano.
- 4. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la depressione viene generata per mezzo di un collegamento con un dispositivo di aspirazione del motore a combustione interna.
- 5. Impianto di sfiato di serbatoio con un recipiente di cattura del carburante che trattiene del carburante liquido, il quale recipiente di cattura del carburante è collegato con il serbatoio tramite un collegamento di sfiato, in particolare in un veicolo, di preferenza un veicolo a motore, che presenta un motore a combustione interna caratterizzato dal fatto che il collegamento di sfiato (5) termina in una zona di fondo (31) del recipiente di cattura del carburante (4) per una riaspirazione di carburante liquido che si verifica per effetto della depressione presente nel serbatoio (1).
- 6. Impianto di sfiato di serbatoio secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che il collegamento di sfiato (5) è un tubo di sfiato (6) che porta dal di sopra nelfintemo del recipiente di cattura del carburante (4) e con la sua estremità (8) termina poco prima del pavimento (9) del recipiente di cattura del carburante (9).
- 7. Impianto di sfiato di serbatoio secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il recipiente di cattura del carburante (4) è collegato con una linea di sfiato (17) che tramite un filtro di ritegno degli idrocarburi (18) è collegata con l'aria fresca delfatmosfera esterna.
- 8. Impianto di sfiato di serbatoio secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il filtro di ritegno degli idrocarburi (18) è collegato con una fonte di depressione (27).
- 9. Impianto di sfiato di serbatoio secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che nel collegamento (24) tra il filtro di ritegno degli idrocarburi (18) e la fonte di depressione (27) è disposta una valvola di intercettazione (28).
- 10. Impianto di sfiato di serbatoio secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la fonte di depressione (27) è il dispositivo di aspirazione (26) del motore a combustione interna. pp.
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