WO2017191413A1 - Systeme de controle des emissions d'un vehicule automobile - Google Patents

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Sylvain Leclercq
Franck GIRARDON
Samir Guerbaoui
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Valeo Electrification SAS
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Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F02M25/0836—Arrangement of valves controlling the admission of fuel vapour to an engine, e.g. valve being disposed between fuel tank or absorption canister and intake manifold
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F02M25/089—Layout of the fuel vapour installation

Definitions

  • the present invention relates to a solenoid valve of a system for controlling emissions by evaporation of fuel and a motor equipped with such a solenoid valve and a motor vehicle equipped with such a motor.
  • An evaporative emission control system 10 as shown in FIG. 1 comprises a reservoir 12 for the temporary recovery and trapping of the gaseous fuel from the fuel storage tank 14.
  • This recovery tank 12 is connected to the fuel intake system 16 of the engine via a solenoid valve 18 whose degree of opening determines the amount of fuel vapor which is fed back into the engine.
  • the solenoid valve is controlled opening and closing by a computer 20 of the vehicle which determines the optimum conditions for the reinjection of fuel vapors.
  • the purge solenoid valves 18 comprise an outlet duct 22 connected to the fuel inlet which comprises a reduced-section portion 24 connected upstream and downstream to substantially frustoconical portions 26, 28 with a flaring section. upstream and downstream, respectively ( Figure 2).
  • This portion 24 with reduced cross-section or neck generally comprises an inner annular face which is curved along the axis of flow of the fluid through said portion 24.
  • the solenoid valve 18 also comprises a movable valve 30 actuated by displacement by a bobbin 32 and a seat 34 for closing the fluid circulation in the solenoid valve.
  • This type of configuration of the outlet pipe 22 does not provide a good compromise between the pressure drop and the flow. Indeed, the variation of the dimensions of the pipe such as the section of the reduced section portion or the dimensions of the frustoconical portions not possible to obtain good results since an increase in the section of the neck induces not only an increase of the flow but also an increase of the pressure loss whereas it would be advisable to maximize the flow while minimizing the associated pressure loss ..
  • the invention proposes to provide an effective, simple and economical solution to the aforementioned problems.
  • a solenoid valve comprising an outlet duct connected to a fuel intake circuit in the engine, characterized in that the outlet duct of the solenoid valve comprises a portion of reduced section having a substantially cylindrical shape.
  • the replacement of the neck of the prior art by a reduced-section zone having a cylindrical shape significantly reduces the pressure drop in the conduit while having a limited impact on the decrease in flow.
  • said reduced-section portion extends axially over a distance of between approximately 0.2 and 2 millimeters and preferably over an axial distance of between 0.5 and 1 millimeter.
  • said reduced section portion has a diameter of between about 2 and 7 millimeters.
  • the reduced section pipe portion is connected upstream and downstream to two frustoconical portions with section increasing in opposite directions to the reduced section portion.
  • the invention also relates to a system for controlling emissions by evaporation in a motor vehicle, comprising a fuel storage tank connected to a fuel gas particle retention tank, said holding tank being connected at the output to a solenoid valve comprising an outlet duct connected to a fuel intake circuit in the engine, characterized in that the duct output of the solenoid valve comprises a reduced section portion having a substantially cylindrical shape.
  • the invention also relates to a motor vehicle engine comprising a system for controlling gaseous fuel emissions as described above.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising a motor as above.
  • FIG. 1, previously described, is a schematic view of a system for controlling pollutant emissions by evaporation
  • FIG. 2 is a schematic view of a purge solenoid valve of a fuel gas particle retention tank
  • FIG. 3 is a schematic view of an outlet duct in a purge solenoid valve according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a graph showing the evolution of the flow rate as a function of the pressure drop at the outlet of the solenoid valve of FIG. 2 (curve A) and in the duct of FIG. 3 (curve B);
  • FIG. 5 is a graph showing the variations in flow rate and pressure drop as a function of the length of the reduced section cylindrical portion of the solenoid valve duct according to the invention
  • FIG. 6 is a schematic view of an outlet duct in a purge solenoid valve according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 3 shows a conduit 36 output of a purge solenoid valve according to the invention.
  • the solenoid valve 18b may be, with the exception of the outlet duct 36, completely identical to the solenoid valve 18a shown in FIG. be mounted in the circuit of Figure 1 at the same location as the solenoid valve 18a.
  • the outlet duct 36 comprises a reduced section pipe portion 38 having a substantially cylindrical shape. This portion 38 is connected upstream to a frustoconical upstream portion 40 with section increasing upstream and downstream to a frustoconical portion 42, 42 'section increasing downstream.
  • the frustoconical portions 40, 42 ' are asymmetrical to each other with respect to a plane substantially perpendicular to the cylindrical portion 38.
  • the frustoconical portions 40, 42 are symmetrical to one another with respect to a plane substantially perpendicular to the cylindrical portion 38.
  • upstream end of the upstream frustoconical portion 40 may be connected to another cylindrical portion 44 of junction with the downstream face of the seat of the valve.
  • downstream end of the downstream frustoconical portion 42, 42 ' is connected to a downstream cylindrical pipe 46.
  • the invention thus proposes to replace the section portion of the reduced section of the prior art by the reduced section portion of Figures 3 and 6 so as to minimize the pressure drop while limiting the degradation of the flow.
  • FIG. 4 is a graph showing the evolution of the flow rate (for example in Kg / h) as a function of the pressure drop (for example in mbar) or the pressure difference between the upstream and the downstream of the solenoid valve.
  • the curve referenced A is relative to the outlet pipe portion 22 as shown in FIG. 2 and FIG. B relates to the pipe portion 38 shown in FIGS. 3 and 6.
  • curve B has a larger slope so that the maximum flow rate threshold is reached more rapidly than for curve A.
  • the use of a cylindrical reduced section portion having a cylindrical shape makes it possible to maintain a substantially identical threshold flow while reducing the pressure drop since the beginning of the plate is shifted on curve B with respect to curve A on the x-axis.
  • the graph of FIG. 5 represents the evolution of the evolution rate of the flow (left histogram) and of the rate of pressure drop (right histogram) as a function of the length of the reduced-section portion 38 of cylindrical shape.
  • the reference is taken to 0 where it is observed that there is, of course, no gain or loss.
  • the increase in the length of the reduced section portion 38 is accompanied by a decrease in the rate of flow, which means that the longer the length of the reduced section portion 38 is increased the flow rate decreases in comparison with a reduced-section portion without a cylindrical portion, that is to say one-off or quasi-point portion. This corroborates well the observation made in FIG.
  • the pipe has an axial dimension of between 0.2 and 2 millimeters. According to another embodiment of the invention, the pipe has an axial dimension of between 0.5 and 1 millimeter. According to another embodiment of the invention, the pipe has an axial dimension equal to 1 mm.
  • Said reduced section portion preferably has a diameter of between about 2 and 7 millimeters.

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Abstract

L'invention concerne une électrovanne (18b) de purge dont un conduit (36) de sortie est relié à un circuit d'admission (16) de carburant dans un moteur du véhicule. Selon l'invention, le conduit de sortie (36) de l'électrovanne comprend une portion à section réduite (38) présentant une forme sensiblement cylindrique, ladite portion (38) à section réduite s'étendant axialement sur une distance comprise entre environ 0,2 et 2 millimètres.

Description

SYSTEME DE CONTROLE DES EMISSIONS D'UN VEHICULE
AUTOMOBILE
La présente invention concerne une électrovanne d'un système de contrôle des émissions par évaporation de carburant ainsi qu'un moteur équipé d'une telle électrovanne et un véhicule automobile équipé d'un tel moteur.
Un système 10 de contrôle des émissions par évaporation telle que représenté en figure 1 comprend un réservoir 12 de récupération et de piégeage temporaire du carburant gazeux provenant du réservoir 14 de stockage du carburant. Ce réservoir 12 de récupération est relié au système 16 d'admission de carburant du moteur par l'intermédiaire d'une électrovanne 18 dont le degré d'ouverture détermine la quantité de vapeurs de carburant qui est réinjecté dans le moteur. L'électrovanne est pilotée à ouverture et fermeture par un calculateur 20 du véhicule qui détermine les conditions optimales permettant la réinjection des vapeurs de carburant.
Dans la technique actuelle, les électrovannes 18 de purge comprennent une conduite de sortie 22 reliée à l'admission du carburant qui comporte une portion à section réduite 24 reliée en amont et en aval à des portions sensiblement tronconiques 26, 28 à section s'évasant vers l'amont et vers l'aval, respectivement (figure 2). Cette portion 24 à section réduite ou col comprend généralement une face annulaire interne qui est courbe selon l'axe d'écoulement du fluide au travers de ladite portion 24. Comme représenté sur la figure 2 et bien connu de l'état de la technique, l'électrovanne 18 comprend également un clapet mobile 30 actionné à déplacement par une bobinot 32 et un siège 34 d'obturation de la circulation de fluide dans l'électrovanne.
Ce type de configuration de la conduite de sortie 22 ne permet pas d'obtenir un bon compromis entre la perte de charge et le débit. En effet, la variation des dimensions de la conduite telle que la section de la portion à section réduite ou les dimensions des portions tronconiques ne permet pas d'obtenir de bons résultats puisqu'une augmentation de la section du col induit non seulement une augmentation du débit mais également une augmentation de la perte de charge alors qu'il conviendrait de maximiser le débit tout en minimisant la perte de charge associée..
L'invention propose d'apporter une solution efficace, simple et économique aux problèmes précités.
A cette fin, elle propose une électrovanne comportant un conduit en sortie relié à un circuit d'admission de carburant dans le moteur, caractérisé en ce que le conduit de sortie de l'électrovanne comprend une portion à section réduite présentant une forme sensiblement cylindrique.
Selon l'invention, le remplacement du col de la technique antérieure par une zone à section réduite présentant une forme cylindrique permet de réduire significativement la perte de charge dans le conduit tout en en ayant un impact limité sur la diminution du débit.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite portion à section réduite s'étend axialement sur une distance comprise entre environ 0,2 et 2 millimètres et de préférence sur une distance axiale comprise entre 0,5 et 1 millimètre.
Selon l'invention, ladite portion à section réduite présente un diamètre compris entre environ 2 et 7 millimètres.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la portion de conduite à section réduite est raccordée en amont et en aval à deux portions tronconiques à section augmentant dans des sens opposés à la portion à section réduite.
L'invention concerne également un système de contrôle d'émissions par évaporation dans un véhicule automobile, comprenant un réservoir de stockage de carburant relié à un réservoir de rétention des particules gazeuse de carburant, ce réservoir de rétention étant relié en sortie à une électrovanne comportant un conduit en sortie relié à un circuit d'admission de carburant dans le moteur, caractérisé en ce que le conduit de sortie de l'électrovanne comprend une portion à section réduite présentant une forme sensiblement cylindrique.
L'invention concerne également un moteur de véhicule automobile, comprenant un système de contrôle des émissions gazeuses de carburant tel que décrit ci-dessus.
L'invention concerne encore un véhicule automobile comprenant un moteur comme ci-dessus.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 , décrite précédemment, est vue schématique d'un système de contrôle des émissions polluantes par évaporation ;
- la figure 2 est une vue schématique d'une électrovanne de purge d'un réservoir de rétention des particules gazeuse de carburant ;
- la figure 3 est une vue schématique d'un conduit de sortie dans une électrovanne de purge selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 4 est un graphe représentant l'évolution du débit en fonction de la perte de charge en sortie de l'électrovanne de la figure 2 (courbe A) et dans le conduit de la figure 3 (courbe B) ;
- la figure 5 est un graphe représentant les variations de débit et de perte de charge en fonction de la longueur de la portion cylindrique à section réduite du conduit de l'électrovanne selon l'invention,
- la figure 6 est une vue schématique d'un conduit de sortie dans une électrovanne de purge selon un mode de réalisation de l'invention.
On se réfère maintenant à la figure 3 et la figure 6 qui représente une conduite 36 de sortie d'une électrovanne de purge selon l'invention. L'électrovanne 18b peut être, à l'exception de la conduite de sortie 36, en tout point identique à l'électrovanne 18a représentée en figure 2. Elle peut être montée dans le circuit de la figure 1 au même endroit que l'électrovanne 18a.
Selon l'invention, la conduite 36 de sortie comprend une portion 38 de conduite à section réduite présentant une forme sensiblement cylindrique. Cette portion 38 est reliée en amont à une portion amont tronconique 40 à section augmentant vers l'amont et en aval à une portion tronconique 42, 42' à section augmentant vers l'aval.
Selon un mode de réalisation, visible sur la figure 6, les portions tronconiques 40, 42' sont asymétriques l'une des l'autre par rapport à un plan sensiblement perpendiculaire à la portion cylindrique 38..
Selon un mode de réalisation, visible sur la figure 3, les portions tronconiques 40, 42 sont symétriques l'une des l'autre par rapport à un plan sensiblement perpendiculaire à la portion cylindrique 38.
Par ailleurs, l'extrémité amont de la portion tronconique amont 40 peut être reliée à une autre portion cylindrique 44 de jonction avec la face aval du siège du clapet. De même, l'extrémité aval de la portion tronconique aval 42, 42' est reliée à une conduite cylindrique aval 46.
L'invention propose ainsi de remplacer la portion de conduite à section réduite de la technique antérieure par la portion à section réduite des figures 3 et 6 de manière à minimiser la perte de charge tout en limitant la dégradation du débit .
La figure 4 est un graphe représentant l'évolution du débit (par exemple en Kg/h) en fonction de la perte de charge (par exemple en mbar) ou différence de pression entre l'amont et l'aval de l'électrovanne. La courbe référencée A est relative la portion 22 de conduite de sortie telle que représentée en figure 2 et la figure B est relative à la portion 38 de conduite représentée en figures 3 et 6.
En première observation, on constate que la courbe B présente une pente plus importante de sorte que le seuil de débit maximum est atteint plus rapidement que pour la courbe A. Ainsi, on peut aisément voir sur le graphe de la figure 4 que pour un seuil ou plateau de débit sensiblement identique, l'utilisation d'une portion à section réduite cylindrique présentant une forme cylindrique permet de conserver un débit seuil sensiblement identique tout en réduisant la perte de charge puisque le début du plateau est décalé sur la courbe B par rapport à la courbe A sur l'axe des abscisses.
En seconde observation, on constate que si les valeurs de débit seuil pour les courbes A et B sont similaires, elles ne sont toutefois pas identiques. A cela, il convient de noter qu'il peut être nécessaire d'augmenter le diamètre de la conduite à section réduite 38 par rapport au diamètre du col de la technique antérieur afin de compenser la légère baisse de débit résultant de la forme cylindrique.
Le graphe de la figure 5 représente l'évolution du taux d'évolution du débit (histogramme de gauche) et du taux de perte de charge (histogramme de droite) en fonction de la longueur de la portion à section réduite 38 de forme cylindrique. La référence est prise à 0 où l'on observe qu'il n'y a, bien évidemment, ni gain ni perte. Comme cela est visible sur ce graphe, l'augmentation de la longueur de la portion 38 à section réduite s'accompagne d'une baisse du taux de débit, ce qui signifie que plus on augmente la longueur de la portion 38 à section réduite plus le débit diminue en comparaison d'une portion à section réduite sans portion cylindrique, c'est-à-dire ponctuelle ou quasi ponctuelle. Cela corrobore bien la constatation effectuée sur la figure 4, pour une longueur donnée de la portion 38 à section réduite, où l'on observe une baisse du débit entre les courbes A et B. L'augmentation de la longueur de la portion à section réduite s'accompagne d'une diminution rapide du taux de perte de charge jusqu'à 1 mm, le taux de perte de charge raugmente ensuite très légèrement mais le taux de débit à 2 mm est inférieur à celui obtenu avec 1 mm, ce qui indique que la valeur optimale de longueur de la portion à section réduite est de 1 mm, la diminution de la perte de charge étant la plus importante pour une diminution du débit relativement qui est contenue. Selon un mode de réalisation de l'invention, la conduite a une dimension axiale comprise entre 0,2 et 2 millimètres. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la conduite a une dimension axiale comprise entre 0,5 et 1 millimètre. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la conduite a une dimension axiale égale à 1 mm.
Ladite portion à section réduite a de préférence un diamètre compris entre environ 2 et 7 millimètres.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Electrovanne (18b) de purge dont un conduit (36) de sortie est relié à un circuit d'admission (16) de carburant dans un moteur du véhicule, caractérisé en ce que le conduit de sortie (36) de l'électrovanne comprend une portion à section réduite (38) présentant une forme sensiblement cylindrique,
ladite portion (38) à section réduite s'étendant axialement sur une distance comprise entre environ 0,2 et 2 millimètres.
2. Electrovanne (18b) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite portion (38) à section réduite a un diamètre compris entre environ 2 et 7 millimètres.
3. Electrovanne (18b) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la portion (38) de conduite à section réduite est raccordée en amont et en aval à deux portions tronconiques (40, 42) à section augmentant dans des sens opposées à la portion à section réduite (38).
4. Système (10) de contrôle d'émissions par évaporation dans un véhicule automobile, comprenant un réservoir (14) de stockage de carburant relié à un réservoir (12) de rétention des particules gazeuse de carburant, ce réservoir (12) de rétention étant relié en sortie à une électrovanne (18b) de purge, selon une des revendications 1 à 4, dont un conduit (36) de sortie est relié à un circuit d'admission (16) de carburant dans un moteur du véhicule, caractérisé en ce que le conduit de sortie (36) de l'électrovanne comprend une portion à section réduite (38) présentant une forme sensiblement cylindrique.
5. Moteur de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend une électrovanne (18b) selon l'une des revendications 1 à 3.
6. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un moteur selon la revendication 5.
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EP0777041A2 (fr) * 1995-11-25 1997-06-04 Cummins Engine Company, Inc. Moteur à combustion interne, un capteur des gaz de combustion imbrûlés et un procédé pour évaluer la performance d'un moteur à combustion interne
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