Brevet FR2681098A1 — publié le 19930312

La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif de vérification de l'état de fonctionnement d'un système de récupération de vapeurs issues d'un réservoir de carburant et, plus particulièrement, à un tel dispositif conçu pour être installé dans un véhicule automobile propulsé par un moteur à combustion interne. Lors du remplissage du réservoir d'essence d'un tel véhicule, ou lorsque l'essence contenue dans ce réservoir est soumise à un échauffement, il se produit un dégagement de vapeurs d'essence au-dessus de la surface libre de l'essence contenue dans le réservoir. Ces vapeurs sont normalement évacuées vers l'air libre. Cependant, certaines législations antipollution imposent la récupération de ces vapeurs pour protéger l'environnement. Pour se conformer à ces législations, on a conçu des systèmes de récupération de vapeurs qui comprennent essentiellement une cartouche remplie de charbon actif, la cartouche étant raccordée au réservoir d'essence pour recueillir les vapeurs d'hydrocarbures qui s'en dégagent, ces vapeurs étant absorbées par le charbon actif jusqu'à saturation de celuici. Pour éviter d'avoir à remplacer la cartouche quand le charbon actif est saturé, on incorpore au système des moyens de régénération du charbon actif qui opèrent par balayage de ce charbon actif avec un courant d'air. En effet le charbon actif se régénère sous l'action de l'oxygène contenu dans l'air qui le traverse. Pour assurer ce balayage par courant d' air du charbon actif, on connecte la cartouche à la tubulure d'admission du moteur à combustion interne qui propulse le véhicule, le moteur servant alors de pompe d'aspiration. Les vapeurs ainsi recyclées sont alors brûlées dans le moteur. Classiquement, une électrovanne est installée entre la cartouche et la tubulure d'admission du moteur. Cette électrovanne est commandée par des moyens électroniques tels qu'un calculateur d'allumage et/ou d'injection assurant la commande du moteur, ce calculateur formant en outre un signal de commande de l'électrovanne qui déclenche sélectivement la mise en communication de la cartouche et de la tubulure d'admission du moteur, lorsqu'une phase de purge de cette cartouche est jugée nécessaire. L'électrovanne, la cartouche, le réservoir d'essence et la tubulure d'admission sont reliés par des tuyaux (ou "durit", marque déposée), qui peuvent se détacher des organes auxquels ils sont raccordés du fait d'arrachements accidentels ou des vibrations auxquels le véhicule est soumis, par exemple. En cas de déconnexion, le système de récupération de vapeurs d'essence devient, bien entendu, inopérant. L'apparition d'une telle situation doit être détectée pour que des mesures correctrices soient mises en oeuvre afin d'éviter une pollution de l'environnement, dans lequel seraient rejetées autrement les vapeurs d'essence là où une "durit" aura été déconnectée. Pour ce faire, la demande de brevet français No. 2.635.823 déposée le 29 août 1988 par la Société BENDIX ELECTRONICS S.A. propose un dispositif de vérification de l'état de fonctionnement d'un système de récupération de vapeurs, comprenant des moyens de détection d'une éventuelle ouverture du circuit suivi par les vapeurs d'essence, tant pendant l'absorption normale des vapeurs dans la cartouche de charbon actif que lors de la purge de cette cartouche. Ces moyens captent sélectivement la pression régnant dans ledit circuit de vapeur quand la cartouche est connectée à la tubulure d'admission du moteur, pour signaler une défaillance du circuit quand la pression captée est supérieure à une valeur prédéterminée. En cas d'ouverture accidentelle du circuit, en effet, la pression dans celui-ci correspond à la pression atmosphérique et non plus à la pression régnant dans la tubulure d'admission du moteur. En comparant alors la pression dans le circuit de vapeur à une pression prédéterminée, c'est-à-dire la pression atmosphérique, on peut détecter une ouverture éventuelle du circuit de vapeur, exigeant une intervention destinée à y porter remède.Suivant un mode de réalisation avantageux du dispositif décrit dans la demande de brevet français précitée, les moyens pour capter la pression dans le circuit de vapeur (en fait dans le réservoir d'essence) sont constitués par un capteur de pression normalement utilisé pour fournir à un calculateur d'allumage et/ou d'injection commandant le fonctionnement du moteur, la pression d'admission de ce moteur, paramètre essentiel des calculs exécutés par le calculateur. Un capteur de pression unique est ainsi utilisé à deux fins, dans une mise en oeuvre particulièrement économique. Le dispositif décrit dans la demande de brevet français précitée implique une mise en dépression du réservoir d'essence, normalement muni d'un clapet de surpression/dépression. En cas de défaillance de celui-ci, la mise en dépression du réservoir est susceptible d'endommager la paroi du réservoir. En outre, l'utilisation du capteur de pression d'admission du moteur pour mesurer la pression dans le réservoir empêche évidemment, pendant cette dernière mesure, la fourniture de la pression d'admission au calculateur d'allumage et/ou d' injection. On supprime ces inconvénients par l'utilisation du procédé de vérification décrit dans la demande de brevet français No. 91 03426 déposée le 21 mars 1991 par la demanderesse. Suivant ce procédé, pour vérifier l'état de fonctionnement du système de récupération de vapeurs, on balaie sélectivement la cartouche avec un courant de gaz issu de l'échappement du moteur, on alimente la tubulure d'admission de ce moteur avec le courant de gaz ayant balayé la cartouche, on mesure la richesse en oxygène du mélange air/carburant qui alimente alors le moteur et on déduit la présence d'une ouverture du circuit de vapeur, d'un éventuel dépassement d'une valeur prédéterminée par la richesse en oxygène mesurée. Ainsi, lors d'un test de l'intégrité du circuit de vapeur, le moteur aspire des gaz d'échappement à travers ce circuit. Les gaz d'échappement étant pauvres en oxygène, l'air entrant dans le moteur est lui-même appauvri en oxygène. Une mise en évidence de cet appauvrissement par une mesure de la richesse en oxygène du mélange air/carburant d'alimentation du moteur est alors significative de ce qu'aucune entrée d'air parasite, de richesse en oxygène normale, n'affecte le circuit de vapeur. Les procédés de vérification décrits dans les deux demandes de brevet précitées sont efficaces pour détecter une fuite du système de récupération de vapeurs. Ils ne permettent pas de détecter d'autres types de pannes, telles que par exemple, le bouchage du conduit raccordant le réservoir de carburant à la cartouche de filtrage, bouchage qui peut résulter par exemple d'un pliage de ce conduit, rendant le système de récupération inefficace. Dans le procédé de vérification décrit à la demande de brevet français No. 2.635.823 précitée, la chute de pression dans le réservoir d'essence est ralentie en période de purge du fait que la cartouche est constamment aérée. Le temps de vérification en est allongé d'autant. Le procédé décrit à la demande de brevet français No. 91 03426 précitée exige l'installation d'un conduit supplémentaire entre la ligne d'échappement du véhicule et d'une électrovanne installée sur ce conduit entre cette ligne et la cartouche de filtrage. La présente invention a pour but de fournir un procédé de vérification de l'état de fonctionnement d'un système de récupération de vapeurs issues du réservoir de carburant d'un véhicule automobile qui ne souffre d'aucun des inconvénients ou limitations mentionnés ci-dessus des procédés et dispositifs de la technique antérieure. En particulier, la présente invention a pour but de fournir un tel procédé et un tel dispositif qui permettent de diagnostiquer rapidement plusieurs types de pannes du système de récupération de vapeurs. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un procédé de vérification de l'état de fonctionnement d'un système de récupération de vapeurs issues du réservoir de carburant d'un véhicule automobile propulsé par un moteur à combustion interne, ce système comprenant une cartouche de récupération de ces vapeurs par filtrage placée dans un circuit de vapeur connecté au réservoir de carburant d'une part, et sélectivement connectable à la tubulure d'admission du moteur d'autre part, la cartouche étant munie en outre d'une entrée d'air. Suivant l'invention, on isole sélectivement la cartouche de l'air extérieur alors que celle-ci est connectée à la tubulure d'admission du moteur, on mesure une grandeur choisie parmi le temps mis par la pression dans le système de récupération pour atteindre une valeur prédéterminée inférieure à la pression atmosphérique et la pression atteinte dans ce système au bout d'un temps prédéterminé et on diagnostique un type de panne du système suivant la position de la mesure de cette grandeur par rapport à une valeur de seuil prédéterminée. Grâce à l'isolement de la cartouche vis-à-vis de l'air extérieur, établi par la présente invention, la pression dans le circuit de vapeur chute rapidement quand ce circuit est soumis à l'aspiration développée par la tubulure d'admission du moteur. On perturbe ainsi moins longtemps le fonctionnement normal du circuit de vapeur, en phase de vérification, ce qui est avantageux pour une phase qui doit être répétée périodiquement. Suivant l'invention encore, on diagnostique le bouchage ou le pliage d'un conduit raccordant le réservoir d'essence à la cartouche de filtrage quand le temps mis par la pression pour tomber à une valeur prédéterminée, inférieure au seuil de dépresssion d'un clapet de dépression équipant le réservoir, est inférieur à une valeur prédéterminée. Si le temps mis par la pression pour tomber à une valeur prédéterminée comprise entre la pression atmosphérique et le seuil de dépression du clapet, est supérieur à une valeur de seuil prédéterminée, on diagnostique une fuite du système de récupération de vapeurs d'essence. Le procédé suivant l'invention est mis en oeuvre avec un dispositif comprenant une première électrovanne de purge intercalée dans le circuit de vapeur entre la cartouche et la tubulure d'admission, un capteur de pression dans le circuit de vapeur et un calculateur alimenté par le signal de sortie de ce capteur pour diagnostiquer l'état de fonctionnement du système de récupération de vapeurs à l'aide des informations fournies par le capteur. Suivant l'invention, le dispositif comprend une deuxième électrovanne pour commander l'aération sélective de la cartouche, le calculateur commandant séquentiellement, pendant des phases de vérification, l'ouverture et la fermeture des première et deuxième électrovannes suivant un programme prédéterminé.Avantageusement, la deuxième électrovanne est à deux voies et deux positions et commande par une voie l'aération de la cartouche, le capteur de pression étant monté sur cette électrovanne de manière à être connecté constamment à la cartouche par l'autre voie de l'électrovanne. Grâce à cet agencement du capteur, on limite les passages de câbles entre une source d'alimentation électrique, le calculateur, l'électrovanne de commande d'aération et le capteur de pression. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une représentation schématique du dispositif de vérification suivant l'invention, et - la figure 2 représente le chronogramme du signal émis par le capteur de pression du dispositif de la figure 1, pendant une phase de vérification du système de récupération de vapeurs, et les chronogrammes des signaux de commande des deux électrovannes de ce dispositif. On se réfère à la figure 1 du dessin annexé où il apparaît que le dispositif suivant l'invention comprend, classiquement, une cartouche 1 de récupération de vapeurs d'essence disposée dans un circuit de vapeur raccordant la cartouche 1, d'une part à un réservoir d'essence 2 par un conduit 3 et d'autre part à la tubulure d'admission 4 d'un moteur à combustion interne, par un conduit 3'. La tubulure d'admission 4 du moteur est classiquement munie d'un filtre à air 5 et d'un papillon 6 de réglage de la quantité d'air entrant dans le moteur. Des moyens de connexion constitués par une électrovanne "de purge" 7, à deux orifices et deux positions, sont disposés dans le conduit 3' pour permettre une commande sélective du raccordement de la cartouche 1 à la tubulure d'admission 4, comme il est bien connu.Comme il est bien connu encore, la cartouche 1 comprend une entrée d'air 8 autorisant un balayage de la cartouche par un courant d'air extérieur sous l'effet d'une aspiration développée par la tubulure d'admission du moteur, en période de purge de la cartouche. Suivant l'invention, des moyens d'isolation constitués par une électrovanne 9 à deux voies et deux positions sont montés sur cette entrée d'air 8 pour autoriser une commande sélective de l'ouverture et de la fermeture de l'entrée d'air. Les électrovannes 7 et 9 sont commandées par un calculateur 10 embarqué dans le véhicule et comprenant en outre, par exemple, des moyens de commande d'allumage et/ou de régulation du mélange air/carburant d'alimentation du moteur. Classiquement encore, le réservoir de carburant 2 est protégé par un clapet de dépression/surpression 11 qui met le réservoir en communication avec l'air extérieur quand la pression dans le réservoir sort d'une excursion de pression prédéterminée, de manière à protéger celui-ci de toute déformation mécanique due à une dépression ou une surpression excessive.A titre d'exemple non limitatif, ce clapet peut s'ouvrir lorsque la pression dans le réservoir dépasse la pression atmosphérique de 200 millibars ou se trouve inférieure de 30 millibars à celle-ci. Pour vérifier périodiquement le bon état de fonctionnement du circuit de récupération de vapeurs, le procédé suivant l'invention prévoit une commande séquentielle des électrovannes 7 et 9, associée à une observation de l'évolution de la pression dans ce circuit à l'aide d'un capteur de pression 12. Celui-ci peut être raccordé à tout point du circuit de vapeur. Cependant, suivant un mode de réalisation avantageux du dispositif selon l'invention, on monte le capteur directement sur une voie l'électrovanne 9, de manière qu'il soit constamment raccordé à la sortie d'aération de la cartouche 9.Cette disposition permet de regrouper sur un seul connecteur solidaire de l'ensemble électrovanne 9/capteur 12 toutes les lignes d'alimentation et de transmission de signaux, lignes qui cheminent ainsi dans la structure du véhicule suivant un seul faisceau, ce qui réduit la complexité et l'encombrement des passages prévus pour ces lignes. On a représenté à la figure 2 la séquence d'actionnement des électrovannes 7 et 9 et le signal délivré alors typiquement par le capteur de pression 12, signal analysé par le calculateur 10 qui commande les commutations des électrovannes. En fonctionnement normal, hors des phases de vérification exécutées suivant le procédé selon l'invention, l'électrovanne 9 est dans la position représentée à la figure 1 où elle fait communiquer l'entrée d'air 8 de la cartouche avec l'air extérieur, le capteur 9 étant branché sur cette entrée d'air pour délivrer alors un signal de sortie représentatif d'une pression relative nulle par rapport à l'atmosphère. L'électrovanne de purge 7 peut être alors commutée entre ses deux positions de manière à permettre une purge de la cartouche avec un rapport cyclique, éventuellement variable, qui permet de moduler la quantité d'air chargée d'essence tirée de la cartouche et injectée dans la tubulure d'admission du moteur. Une telle modulation permet, par exemple, de maintenir le mélange air/carburant à la stoechiométrie. Le test commence à l'instant t = O où le calculateur commande la fermeture de l'électrovanne d'aération 9 alors que la vanne de purge "vibre" entre ses deux positions comme représenté sur la figure 2. Le calculateur surveille alors le signal de pression P délivré par le capteur 12. Si le circuit de vapeur est en bon état de fonctionnement, la pression dans le circuit doit chuter rapidement, la rapidité de la chute pouvant être estimée par le temps t0 mis par la pression pour atteindre une valeur P1 prédéterminée. La dépression P1 choisie doit être évidemment inférieure à la dépression (de -30 millibars par exemple) qui provoque l'ouverture du clapet 11. Le calculateur mesure donc le temps t0 et le compare à une valeur de seuil tso prédéterminée.Si t0 > tso, la pression dans le circuit n'a pu tomber à la valeur P1 dans le temps t0 maximum qui lui est alloué pour ce faire, tso étant choisi pour qu'un circuit sans fuite satisfasse à la condition posée. Si donc t0 > tso, il faut en conclure qu'il y a une fuite dans le circuit de vapeur, l'entrée d'air extérieur ainsi créée par cette fuite empêchant la pression de tomber dans le circuit jusqu'à la valeur P1, dans le délai tso imparti. Le calculateur diagnostique alors une fuite du circuit de vapeur et actionne éventuellement des moyens d'affichage de cette situation pour en prévenir le conducteur du véhicule, ou charge des moyens de mémoire permettant d'alerter ultérieurement des outils de diagnostic utilisés au garage pour vérifier l'état de fonctionnement de divers organes de ce véhicule. Si le calculateur observe que t0 P2 = -5 millibars par exemple. Si le temps tî Pour faire cette distinction, on procède suivant l'invention à un autre test qui commence, quand ti L'importance de cette remontée, significative d'une génération de vapeur éventuelle, peut être estimée par mesure de la pression au bout d'un temps t3 prédéterminé et comparaison de la valeur P3 mesurée de cette pression à une valeur de seuil Ps3. On choisira pour P53 une valeur évidemment inférieure au seuil de surpression du clapet 11 (de l'ordre de 200 millibars par exemple, comme on l'a vu plus haut). Ainsi on pourra choisir Ps3 = 50 millibars par exemple. Si après un temps t3 prédéterminé (t3 = 40 s par exemple), on observe que P3 > Ps3, on conclut que la remontée de pression est due à une génération normale de vapeur dans le réservoir. Si au contraire P3 Le procédé suivant l'invention permet encore de diagnostiquer un type de panne du circuit de vapeur autre qu'une fuite. Le circuit de vapeur est en effet empêché de fonctionner correctement si le conduit 3 qui raccorde le réservoir de carburant 2 à la cartouche de filtrage 1 est bouché ou plié accidentellement, ce qui réduit ou annule le débit de gaz dans ce conduit. Une telle situation peut être déterminée par le dispositif suivant l'invention, de la manière suivante. A la fermeture, à l'instant t = O, de l'électrovanne 9, le calculateur 10 surveille la chute de pression attendue dans le circuit de vapeur. Si alors le calculateur observe que la pression tombe très rapidement à un niveau P4 prédéterminé, avec P4 Il est clair que les seuils t0 et t'So seront fonction de la charge du moteur, et donc de la pression dans la tubulure d'admission de celui-ci. Le calculateur pourra être programmé pour tenir compte de ce paramètre. Ainsi la présente invention permet-elle de diagnostiquer la présence de plusieurs défauts différents du circuit de vapeur, tels que des fuites ou un bouchage ou pliage des conduits utilisés. Le diagnostic est rapide grâce à l'isolation du circuit qui est obtenue par la fermeture sélective de l'entrée d'air 8 de la cartouche. Le câblage du dispositif est simplifié par le montage du capteur de pression directement sur l'électrovanne qui commande la coupure de l'aération de la cartouche. 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. Ainsi on ne sortirait pas du cadre de la présente invention en remplaçant les mesures de temps (tao, to,t1) mis pour atteindre certaines pressions (P4,P1,P2) par des mesures des pressions atteintes au bout d'un certain temps, ou inversement en ce qui concerne la pression P3 mesurée au bout du temps t3. REVENDICATIONS 1. Procédé de vérification de l'état de fonctionnement d'un système de récupération de vapeurs issues du réservoir de carburant d'un véhicule automobile propulsé par un moteur à combustion interne, ce système comprenant une cartouche (1) de récupération de ces vapeurs par filtrage placée dans un circuit de vapeur (3,3') connecté au réservoir de carburant (2) d'une part et sélectivement connectable à la tubulure d'admission (4) du moteur d'autre part, la cartouche (1) étant munie en outre d'une entrée d'air (8), caractérisé en ce qu'on isole sélectivement la cartouche (1) de l'air extérieur alors que celle-ci est connectée à la tubulure d'admission (4) du moteur, on mesure une grandeur choisie parmi le temps (to;t'o) mis par la pression dans le système de récupération pour atteindre une valeur prédéterminée (P1;;P4) inférieure à la pression atmosphérique et la pression atteinte dans ce système au bout d'un temps prédéterminé, et on diagnostique un type de panne du système suivant la position de la mesure de cette grandeur par rapport à une valeur de seuil prédéterminée (t50;t'50). 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on diagnostique le bouchage ou le pliage d'un conduit raccordant le réservoir d'essence à la cartouche de filtrage quand le temps (tao) mis par la pression pour tomber à une valeur (P4) prédéterminée, inférieure au seuil de dépression d'un clapet de dépression équipant le réservoir, est inférieur à une valeur (test) prédéterminée. 3. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on diagnostique une fuite du système de récupération de vapeurs d'essence quand le temps (to) mis par la pression pour tomber à une valeur (P1) prédéterminée comprise entre la pression atmosphérique et le seuil de dépression d'un clapet de dépression équipant le réservoir de carburant, est supérieur à une valeur de seuil (tao) prédéterminée. 4. Procédé conforme à la revendication 3, caractérisé en ce qu'on coupe la communication entre la cartouche et la tubulure d'admission à l'instant où la pression atteint la valeur (P1) prédéterminée, on mesure le temps (tel) mis par la pression dans le système de récupération de vapeur pour remonter à une valeur (P2) prédéterminée intermédiaire entre (P1) la pression atmosphérique et on diagnostique un système en bon état de fonctionnement si (t1) est supérieur à une valeur de seuil (tel) prédéterminée. 5. Procédé conforme à la revendication 4, caractérisé en ce qu'on ouvre temporairement l'aération de la cartouche si le temps (tel) est inférieur à la valeur de seuil (tu1), on mesure, à partir de la fermeture de cette aération, un intervalle de temps (t3) prédéterminé, on mesure la surpression (P3) dans le circuit de vapeur à la fin de l'intervalle de temps (t3) et on diagnostique soit une fuite dans le système si la surpression (P3) est inférieure à une valeur de seuil (pu3) prédéterminée, soit une génération de vapeur dans le réservoir de carburant si la surpression (P3) est supérieure au seuil (P53). 6. Procédé conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que les seuils (tao) et (t'So) sont fonction de la pression dans la tubulure d'admission du moteur. 7. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant une première électrovanne de purge (7) intercalée dans le circuit de vapeur entre la cartouche (1) et la tubulure d'admission (4), un capteur (12) de pression dans le circuit de vapeur et un calculateur (10) alimenté par le signal de sortie de ce capteur pour diagnostiquer l'état de fonctionnement du système de récupération de vapeurs à l'aide des informations fournies par le capteur (12), caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième électrovanne (9) pour commander l'aération sélective de la cartouche, le calculateur (10) commandant séquentiellement, pendant des phases de vérification, l'ouverture et la fermeture des électrovannes (7,9) suivant un programme prédéterminé. 8. Dispositif conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que la deuxième électrovanne (9) est à deux voies et deux positions et commande par une voie l'aération de la cartouche, le capteur de pression étant monté sur l'électrovanne (9) de manière à être connecté constamment à la cartouche par l'autre voie de l'électrovanne.