Brevet FR2674192A1 — publié le 19920925

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 vehicule, 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 celui-ci. 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 tel 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 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 auxquelles 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 & 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 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. La présente invention a donc pour but de fournir un procédé et un dispositif 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 présentent pas les limitations énoncées ci-dessus du dispositif décrit dans la demande de brevet français précitée. On atteint ce but de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaltront à la lecture de la présente description, 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 d'une part au réservoir de carburant et sélectivement connectable d'autre part à la tubulure d'admission du moteur.Suivant l'invention, 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. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, l'invention fournit un dispositif comprenant (a) des moyens pour isoler la cartouche de l'air extérieur et pour connecter le circuit de vapeur du système de récupération d'une part à la tubulure d'admission du moteur et d'autre part à une ligne de sortie des gaz d'échappement du moteur de manière à balayer au moins la cartouche avec ces gaz sous l'effet de l'aspiration développée dans la tubulure d'admission du moteur, (b) des moyens pour activer sélectivement ces moyens d'isolation et de connexion, (c) des moyens pour mesurer alors la richesse d'oxygène du mélange air/carburant d'alimentation du moteur et (d) des moyens de comparaison de la richesse mesurée à une valeur prédéterminée pour déduire la présence d'une ouverture du circuit de vapeur d'un éventuel dépassement de cette valeur prédéterminée par la richesse en oxygène mesurée. D'autres caractéristiques et avantages du procédé et du dispositif suivant l'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 d'un premier mode de réalisation du dispositif suivant l'invention, et - la figure 2 est une représentation schématique d'un deuxième mode de réalisation du dispositif suivant l'invention. 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 vapeur 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 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 orifices et deux positions sont montés sur cette entrée d'air pour autoriser une commande sélective de l'ouverture et de la fermeture de cette 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. Suivant une caractéristique essentielle du dispositif selon l'invention, celui-ci comprend des moyens pour connecter sélectivement le circuit de vapeur du système de récupération de vapeurs d'essence décrit ci-dessus, à une ligne de sortie 11 des gaz d'échappement du moteur, qui peut comprendre classiquement, un pot "catalytique" 12 et un silencieux 13 placés en série dans la ligne 11. Ces moyens de connexion peuvent être constitués par un conduit 14 raccordant la ligne 11, entre le pot catalytique 12 et le silencieux 13, à l'espace 15 situé au-dessus de la surface libre de l'essence 16 contenue dans le réservoir 2. Une électrovanne 17 à deux orifices et deux positions est placée dans le conduit 14, cette électrovanne étant commandée par le calculateur 10. Suivant l'invention encore, le dispositif comprend des moyens pour mesurer la richesse en oxygène du mélange air/carburant d'alimentation du moteur. Lorsque celui-ci est commandé par un dispositif de régulation en boucle fermée du mélange air/carburant, de tels moyens de mesure sont normalement incorporés à ce dispositif et prennent alors la forme d'une sonde à oxygène 18 placée dans la ligne d'échappement 11, comme il est bien connu dans la technique. La sonde 18 fournit alors un signal au calculateur 10 qui commande le dispositif de régulation. Pour vérifier l'état de fonctionnement du système de récupération de vapeurs, et notamment l'absence d'ouverture du circuit de vapeur, au niveau des raccordements du conduit 3 au réservoir et à la cartouche et du conduit 3' à cette même cartouche et à la tubulure d'admission du moteur, ou entre ces raccordements, on commande par l'intermédiaire du calculateur 10 l'ouverture des électrovannes 7 et 17 et la fermeture de l'électrovanne 9 commandant l'entrée d'air de la cartouche 1. L'aspiration alors développée par la tubulure d'admission 4 du moteur dans le réservoir 2 par l'intermédiaire des conduits 3 et 3', provoque le remplissage de l'espace libre 15 de ce réservoir avec des gaz d'échappement prélevés par le conduit 14 dans la ligne 11.Ces gaz d'échappement, pauvres en oxygène, viennent balayer la cartouche 1 avant de s incorporer, par le conduit 3', à l'air entrant dans le moteur sous la commande du papillon 6. L'appauvrissement en oxygène du mélange air/carburant qui alimente alors le moteur est détecté par la sonde à oxygène 18 qui envoie au calculateur un signal représentatif de cet appauvrissement. Le calculateur comprend des moyens de comparaison (non représentés) de la richesse en oxygène des gaz d'échappement, mesurée par la sonde 18, à une valeur de seuil prédéterminée. Lorsque la richesse mesurée tombe en dessous de cette valeur prédéterminée, on peut conclure qu'aucune entrée d'air parasite n'affecte le circuit de vapeur et que, par conséquent, le système de récupération de vapeurs est en état de fonctionner correctement. Si, par contre, la richesse en oxygène mesurée par la sonde 18 est supérieure à ce seuil, il faut en conclure que l'appauvrissement attendu du mélange air/carburant en oxygène a été perturbé par des entrées d'air parasites qui ont enrichi en oxygène les gaz d'échappement recyclés dans la tubulure d'admission 4 du moteur. De telles entrées d'air parasites résultent ordinairement, comme on l'a vu plus haut, de déconnexions des conduits 3 et 3' qui peuvent se détacher des organes auxquels ils sont raccordés, du fait d'arrachements accidentels ou de vibrations auxquels le véhicule est soumis, par exemple. Ces entrées d'air peuvent résulter aussi de perçages ou de ruptures des conduits 3 et 3', dus au vieillissement par exemple. Dans une telle hypothèse, le calculateur excite un organe d'alarme visuel ou sonore par exemple, qui signale l'urgence d'une vérification du système de récupération de vapeurs d'essence, visant à rétablir les connexions défectueuses ou à remplacer les conduits percés ou coupés. On sait que le réservoir d'essence 2 peut être équipé d'un clapet de surpression/dépression qui régule approximativement la pression de vapeur régnant dans le réservoir. En variante du dispositif représenté à la figure 1, le conduit 14 pourrait être raccordé au réservoir 2 par l'intermédiaire d'un tel clapet 19 (représenté schématiquement en trait interrompu) de surpression/dépression. Lors d'un essai du système de récupération de vapeurs, le dispositif de vérification de l'état de fonctionnement de ce système représenté à la figure 1 est affecté d'une certaine constante de temps due au fait que l'appauvrissement en oxygène du mélange air/carburant entrant dans le moteur n'est effectif qu'après vidange de l'espace libre 15 du réservoir et remplissage de cet espace avec des gaz d'échappement. On évite cet inconvénient avec le dispositif représenté à la figure 2, où des références numériques identiques à des références utilisées dans le dispositif de la figure 1 repèrent des éléments ou organes identiques ou similaires. Sur cette figure, il apparaît immédiatement que l'entrée d'air 8 de la cartouche 1 peut être raccordée sélectivement à la ligne 11 de sortie des gaz d'échappement, par un conduit 20, la connexion étant commandée par une électrovanne 21 à deux voies et deux positions, cette électrovanne étant commandée par le calculateur 10 de même que l'électrovanne de "purge" 7. Dans la position représentée à la figure 2, l'électrovanne 21 raccorde l'entrée d'air 8 à l'air extérieur alors que dans son autre position, elle raccorde cette entrée d'air 8 au conduit 20. Dans cette dernière position, utilisée en période d'essai du circuit de vapeur, l'aspiration développée par la tubulure d'admission du moteur fait passer un courant de gaz d'échappement, appauvri en oxygène, à travers la cartouche 1 avant de recycler ce courant dans la tubulure d'admission du moteur. Cette circulation permet de vérifier l'absence d'entrée d'air aussi bien dans le conduit 3' que dans le conduit 3.En effet si, malgré le non-remplissage de ce conduit 3 et du réservoir 2 par les gaz d'échappement aspirés à travers la cartouche 1, il existe une entrée d'air parasite au niveau du conduit 3, cette entrée d'air parasite est elle-même aspirée par la tubulure d'admission à travers la cartouche et le conduit 3'. La sonde à oxygène 18 ne détecte pas alors l'appauvrissement en oxygène qui est représentatif de l'absence d'entrée d'air dans le circuit de vapeur. On remarquera incidemment que le dispositif de la figure 2 fait appel à la commande de deux électrovannes seulement au lieu des trois électrovannes utilisées dans le dispositif de la figure 1. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Ainsi, l'invention est applicable à tout vehicule équipé d'une sonde à oxygène, que ce véhicule soit également équipé ou non d'un pot "catalytique". 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 de récupération de ces vapeurs par filtrage placée dans un circuit de vapeur connecté d'une part au réservoir de carburant et sélectivement connectable d'autre part à la tubulure d'admission du moteur, caractérisé en ce qu'on balaye 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. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend (a) des moyens (2) pour isoler la cartouche de l'air extérieur et pour connecter le circuit de vapeur (1, 3, 3') du système de récupération d'une part à la tubulure d'admission (4) du moteur et d'autre part à une ligne (11) de sortie des gaz d'échappement du moteur de manière à balayer au moins la cartouche (1) avec ces gaz sous l'effet de l'aspiration développée dans la tubulure d'admission (4) du moteur, (b) des moyens (10) pour activer sélectivement ces moyens d'isolation et de connexion, (c) des moyens (18) pour mesurer alors la richesse en oxygène du mélange air/carburant d'alimentation du moteur et (d) des moyens de comparaison de la richesse mesurée à une valeur prédéterminée pour déduire la présence d'une ouverture du circuit de vapeur d'un éventuel dépassement de cette valeur prédéterminée par la richesse en oxygène mesurée. 3. Dispositif conforme à la revendication 2, comprenant des moyens de régulation en boucle fermée du mélange air/carburant d'alimentation du moteur, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure de la richesse en oxygène du mélange air/carburant comprennent une sonde à oxygène (18) formant partie de ces moyens de régulation. 4. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de connexion du circuit de vapeur à la ligne de sortie des gaz d'échappement du moteur comprennent un conduit (20) raccordant la ligne de sortie des gaz d'échappement à une entrée d'air (8) de la cartouche (1) de récupération et une électrovanne (21) commandée par le calculateur (10) pour raccorder sélectivement ce conduit (21) à l'entrée d'air (8) de la cartouche en l'isolant de l'air extérieur. 5. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de connexion du circuit de vapeurs à la ligne de sortie des gaz d'échappement du moteur comprennent un conduit (14) raccordant la ligne de sortie des gaz d'échappement à l'espace (15) situé audessus du carburant dans le réservoir (2), pour remplir cet espace (15) et le circuit de vapeur (1, 3, 3') avec des gaz d'échappement sous l'aspiration développée dans la tubulure d'admission (4) du moteur. 6. Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend une électrovanne (17) pour commander sélectivement la mise en communication du réservoir (2) avec la ligne d'échappement (11). 7. Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que le conduit (14) est raccordé au réservoir par l'intermédiaire d'un clapet de surpression/dépression (19).