Brevet FR2707565A1 — publié le 19950120

" Procédé pour le dégazage d'un réservoir d'automobile " L'invention concerne un procédé pour le déga- zage du réservoir dans des véhicules automobiles équipés de moteurs à combustion interne et plus précisément un procédé pour la commande d'un système de dégazage du réservoir d'un véhicule à moteur à combustion interne, dans lequel un ré- servoir de carburant est relié par l'intermédiaire d'un système de canalisations à la tubulure d'aspiration du mo- teur à combustion interne, ce réservoir étant équipé d'un10 capteur dont le signal PTréel est une mesure de la pression à l'intérieur du réservoir de carburant, et dans lequel le système de canalisations est équipé d'une vanne de dégazage du réservoir, dont l'état d'ouverture est réglé au moins en fonction de la mesure précitée. Dans les installations connues de dégazage du réservoir, des vapeurs de carburant, qui, se dégagent dans le réservoir de carburant, sont intermédiairement stockées dans un filtre à charbon actif et sont amenées, par l'in- termédiaire d'une vanne de dégazage du réservoir, à la tu- bulure d'aspiration du moteur à combustion interne pour leur combustion. Le document DE OS 30 08 320 (US 4 318 383) décrit un procédé qui ne prévoit l'ouverture de la vanne de dégazage du réservoir que lorsqu'une certaine quantité de carburant vaporisée se trouve dans le système. Comme mesure de cette quantité, ce document prévoit d'utiliser la tempé- rature du carburant ou bien la surpression dans la zone du 2 2707565 réservoir. Il existe des prescriptions légales pour la sur- veillance de ces dispositifs d'émission importants. Par le document DE- OS 40 03 751 (US 5 193 512), on connaît une installation de dégazage de réservoir qui est équipée d'une vanne d'arrêt sur la canalisation de dégazage du filtre à charbon actif. Par ouverture et fermeture adéquates de cette vanne d'arrêt, on peut régler, selon l'état d'ouver- ture de la vanne de dégazage du réservoir, aussi bien une surpression que des dépressions dans l'installation de dé- gazage du réservoir. L'exploitation de ces modifications de pression, détectée par un capteur de différence de pression sur le réservoir, permet d'obtenir des informations sur la capacité de fonctionnement de l'installation de dégazage du réservoir. Lors du balayage du filtre à charbon actif par de l'air frais (régénération), la vanne d'arrêt étant ou- verte et la vanne de dégazage du réservoir étant ouverte par impulsions, le problème suivant peut alors se présen- ter. Tout d'abord la résistance à l'écoulement du charbon actif dans le filtre à charbon actif, a pour conséquence une chute de pression sur le filtre à charbon actif. Pour une puissance d'aspiration prédéfinie, déterminée par la dépression dans la tubulure d'aspiration, la section trans- versale d'ouverture de la vanne de dégazage du réservoir et la géométrie de la canalisation, cette chute de pression est d'autant plus grande que la résistance à l'écoulement du charbon actif est plus grande. Si cette résistance aug- mente, par exemple du fait du vieillissement, alors la pression absolue s'abaisse sur le côté aspiration du filtre à charbon actif et donc également dans le réservoir de car- burant. De ce fait, le réservoir peut, d'une part, être lui-même endommagé et, d'autre part, une pression absolue plus basse dans le réservoir n'est pas souhaitable car elle favorise la gazéification du carburant. Pour éviter ces in- convénients, il est connu de disposer une résistance sup- plémentaire à l'écoulement, par exemple sous la forme d'un étranglement de l'écoulement, sur la liaison entre le fil- tre à charbon actif et la tubulure d'aspiration. L'objet de cette demande de brevet améliore cet état de la technique en ce que, pour la commande d'un système de dégazage de réservoir utilisé pour un moteur à combustion interne et dans lequel un réservoir de carburant est relié par l'intermédiaire d'un système de canalisations à la tubulure d'aspiration du moteur à combustion interne, le réservoir étant équipé d'un capteur dont le signal est une mesure de la pression à l'intérieur du réservoir de carburant, et dans lequel le-système de canalisations est équipé d'une vanne de dégazage du réservoir dont l'état d'ouverture est réglée au moins en fonction de la mesure mentionnée, on prévoit le réglage de façon que la pression à l'intérieur du réservoir de carburant reste au-dessus d'une valeur de seuil susceptible d'être prédéfinie et qui est plus basse que la pression ambiante. En d'autres termes, conformément à l'invention, le taux de balayage c'est-à-dire le débit volumique de gaz traversant la vanne de dégazage du réservoir, est limité de façon que la pression du réservoir ne tombe pas au-dessous d'un seuil de pression susceptible d'être prédéfini, ce qui équivaut à ce que la différence entre la pression ambiante et la pression du réservoir ne dépasse pas un seuil de pression susceptible d'être prédéfini. Ainsi, l'ouverture de la vanne de dégazage du réservoir peut être adaptée aux conditions d'écoulement modifiables lorsque le vieillisse- ment du filtre à charbon actif augmente. En outre, l'étran- glement de l'écoulement mentionné plus haut, peut être supprimé. Au lieu de cela, la vanne de dégazage du réser- voir agit d'une certaine façon comme un étranglement régla- ble de l'écoulement pour éviter des dépressions critiques. De ce fait, le réservoir est protégé d'un endommagement et la gazéification de carburant dans le réservoir est ré-35 duite. 4 2707565 Selon une forme de réalisation avantageuse, l'invention permet, en outre, un diagnostic d'éléments constitutifs graduellement ou complètement obstrués, ou bien d'une vanne d'arrêt fermée de façon défectueuse dans la zone parcourue par l'air de balayage du système de déga- zage du réservoir, entre l'air ambiant et le filtre à char- bon actif, y compris ce filtre, selon que pendant les étapes du procédé mis en oeuvre pour le diagnostic, il ap- paraît des pressions absolues critiquement basses. Ces dé- fauts peuvent être détectés, d'après l'objet de l'invention, pendant la régénération normale en cours de fonctionnement à charge partielle du moteur à combustion interne sans opération spéciale de contrôle. Des exemples de réalisation de l'invention vont être exposés ci-après en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 représente une installation de dégazage de réservoir telle qu'elle est déjà connue dans ses traits de base à partir de l'état de la technique; - la figure 2 représente le fonctionnement de base d'un appareil de commande tel qu'il est prévu pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; - la figure 3 est un premier exemple de réali- sation de l'invention articulé en blocs fonctionnels; - la figure 4 est un schéma fonctionnel du pre- mier exemple de réalisation; - la figure 5 représente la dépendance entre le débit volumique à travers la vanne de dégazage du réser- voir, et la pression différentielle sur cette vanne; - la figure 6 est un exemple de réalisation étendu à la mise en oeuvre du procédé de diagnostic men- tionné et articulé en blocs fonctionnels; et - la figure 7 est un schéma fonctionnel du se- cond exemple de réalisation. 2707565 La figure 1 montre un réservoir de carburant 1, un filtre à charbon actif 2, une vanne 3 de dégazage du ré- servoir, une vanne d'arrêt 4 sur la canalisation de venti- lation du filtre à charbon actif 2, un filtre à air 5, un appareil de commande 6, une tubulure d'aspiration 7 d'un moteur à combustion interne, détaché vers le haut, un étranglement 8 de l'écoulement, qui est utilisé selon l'état de la technique, ainsi qu'un capteur de différence de pression 9 disposé sur le réservoir 1 et un moyen 6a pour l'affichage ou la mémorisation des défauts constatés. Le fonctionnement de base d'un dispositif comparable a déjà exposé plus haut. Pour l'invention, il est essentiel non seulement que la vanne 3 de dégazage du réservoir soit com- mandée par l'appareil de commande 6 en fonction de paramè- tres de fonctionnement du moteur à combustion interne tels que la charge Q, la vitesse de rotation n et la température T, mais encore qu'à cet effet le signal PTist du capteur de pression différentielle 9 soit utilisé en supplément de fa- çon que la pression dans le réservoir 1, lorsque les vannes 3 et 4 sont ouvertes, ne tombe pas au-dessous d'une valeur minimale susceptible d'être prédéfinie, tout au moins en moyenne dans le temps. La figure 2 montre l'appareil de commande 6 de la figure 1 sous la forme de représentations graphiques fonctionnelles. Les signaux mentionnés T, Q, n et PTist sont appliqués à un bloc d'entrée 10. Ces signaux sont traités de façon complémentaire dans une unité de calcul 12 à l'aide d'un programme déposé dans la mémoire 13 et sont sortis par l'intermédiaire du bloc de sortie 11, sous la forme de signaux tvtev (taux d'impulsions sur la vanne de dégazage du réservoir) pour la commande de la vanne de dé- gazage du réservoir et/ou en tant que signaux de défauts FS1, FS2 pour la commande du moyen 6a ou d'une lampe de si- gnalisation d'erreurs. 6 2707565 La représentation par blocs fonctionnels de la figure 3 montre un point de comparaison 11, un régulateur constitué d'un bloc 12, d'un bloc 13 et d'un point de tota- lisation 14, un bloc de limitation 15, un bloc de champs caractéristiques 16, un autre point de combinaison 15' ain- si qu'un bloc 17 qui fait apparaître le taux d'impulsions tvtev avec lequel est commandée la vanne de dégazage du ré- servoir. Pour la formation de ce taux d'impulsions, une valeur VtevV (débit volumique à travers la précommande de 1-a vanne de dégazage du réservoir) est tout d'abord ex- traite du bloc 16. Dans le moyen de combinaison 15', cette valeur de précommande est combinée à une valeur dVtev (delta de débit volumique à travers la vanne de dégazage du réservoir) qui peut être petite ou égale à zéro et qui fait intervenir les conditions de pression dans le réservoir. Supposons par exemple que la pression absolue dans le réservoir PTist soit supérieure à une pression de référence minimale admissible PTref pendant la régénéra- tion, c'est-à-dire lorsque les vannes 3 et 4 sont ouvertes. Ce cas est typique pour une bonne perméabilité du système de dégazage du réservoir entre la canalisation de dégazage jusqu'au filtre à charbon actif y compris celui-ci. La dif- férence dPT = PTist - PTref est alors positive, le bloc 15 délivre un 0 comme signal à l'entrée du régulateur (12, 13, 14), la sortie du régulateur reste à sa valeur, qui pour une bonne perméabilité est également 0, et la valeur VtevV extraite du champ caractéristique 16 pour le courant de gaz de régénération, à travers la vanne de dégazage du réser- voir, n'est pas réduite dans le moyen de combinaison 15'. Dans le cas d'une obstruction croissante, par exemple du filtre à charbon actif, la pression Ptist s'abaisse au-dessous de la valeur minimale admissible PTref, la différence dPT devient négative, le bloc de limi- tation 15 délivre un signal négatif au régulateur (12, 13, 7 2707565 14) et celui-ci délivre en conséquence un signal dvtev (débit volumique delta à travers la vanne de dégazage du réservoir) qui est inférieur à O. En conséquence, la valeur de précommande VtevV dans le moyen de combinaison 15' est limitée à une valeur plus petite Vtevb (débit volumique li- mité à travers la vanne de dégazage du réservoir). La va- leur mentionnée en dernier lieu est convertie dans le bloc 17 en un taux d'impulsions tvtev pour la commande de la vanne de dégazage du réservoir. En d'autres termes, si la valeur réelle PTist s'abaisse par exemple à desvaleurs basses critiques du fait d'une résistance à l'écoulement croissant avec l'aug- mentation du vieillissement du filtre à charbon actif, alors le taux d'impulsions pour la commande de la vanne de dégazage du réservoir est finalement diminué. Avec cette diminution du taux d'impulsions, la résistance de la vanne de dégazage du réservoir jouant le rôle d'étranglement de l'écoulement, augmente dans une certaine mesure. Lorsque l'aération est intacte, la pression Ptist du réservoir reste supérieure à la valeur de réfé- rence PTref, la différence dPT reste, en conséquence, supé- rieure à zéro et la valeur de précommande VtevV n'est pas limitée dans ce cas. En d'autres termes, la résistance à l'écoulement de la vanne de dégazage du réservoir n'est pas augmentée dans ce cas. La figure 4 montre un schéma fonctionnel avec lequel le déroulement fonctionnel décrit peut être réalisé, par exemple au moyen d'un appareil de commande selon la fi- gure 2. Dans une étape Si, la différence dPT = PTist - PTref est formée. Si cette différence est plus petite que zéro, alors l'étape S2 se ramifie vers l'étape S4 et une valeur négative X = -1 est transmise à l'étape S5. Dans cette étape est formée une valeur moyenne M(x) de x valeurs à partir de plusieurs passages. M(x) est plus petit que zé- ro lorsque la valeur réelle PTist pour la pression du ré- 8 2707565 servoir, se situe en moyenne dans le temps au-dessous de sa valeur de référence PTref. Dans ce cas, selon que la combi- naison dans l'étape S9 suivante doit s'effectuer par addi- tion ou par multiplication, la valeur dVtev est limitée à des valeurs inférieures à zéro ou inférieures à 1, dans une étape S7. Si M(x) est supérieur à zéro, alors dans une étape S8 l'élément neutre de la combinaison selon S9 est sorti, à savoir 1 dans le cas o la combinaison s'effectue par multiplication, et 0 dans le cas o la combinaison s'effectue par addition. Dans une étape S9, une valeur Vtevb limitée est formée en tant que somme ou en tant que produit des valeurs VtevV et dVtev. A l'étape So10, le taux d'impulsions tvtev pour la commande de la vanne de dégazage du réservoir est déterminé en tant que fonction du résultat de l'étape S9 et appliqué à la vanne de dégazage du réser- voir à l'étape Sll. En d'autres termes, dès que la pression absolue PTist dans le réservoir tombe au-dessous d'une valeur mini- male admissible Ptref en moyenne dans le temps, le taux d'impulsions tvtev est diminué et, donc, l'effet d'étran- glement de la vanne de dégazage du réservoir est augmenté. La puissance d'aspiration agissant sur le réservoir est ainsi finalement diminuée, de sorte que la valeur réelle de la pression du réservoir, abstraction faite des phénomènes de fluctuations, ne tombe pas au- dessous de la valeur de référence minimale admissible. La figure 5 montre le débit volumique Vtev à travers la vanne de dégazage du réservoir en fonction de la pression différentielle dPtev à la vanne de dégazage du ré- servoir, avec un taux d'impulsions fixe et à une échelle arbitraire. On voit qu'au-dessus d'une pression différen- tielle minimale PSW, le débit volumique à travers la vanne de dégazage du réservoir est relativement indépendant de la pression différentielle sur la vanne de dégazage du réser- voir. Le procédé de diagnostic décrit ci-après en corréla- 9 2707565 tion avec la figure 6, doit être mis en oeuvre seulement dans la partie de la courbe caractéristique indépendante de la pression différentielle. A partir du repère A sur la figure 6, le signal dVtev représenté sur la figure 3, reçoit un traitement com- plémentaire. Au-delà de la représentation de la figure 3, la disposition de la figure 6 comprend un bloc fonctionnel 18, des portes ET 20 et 21, ainsi que des moyens 22 à 25 pour la demande de valeur de seuil. Le bloc fonctionnel 18 délivre une information indiquant dans quelle partie de la courbe caractéristique de la figure 5 on opère. A cet ef- fet, la pression différentielle dPtev à la vanne de déga- zage du réservoir peut être mesurée directement et être comparée à une valeur de seuil PSW, mais une valeur de cette pression différentielle peut également être simulée à partir de paramètres de fonctionnement du moteur à combus- tion interne tels que la charge Q et la vitesse de rotation n. Par exemple, lorsque le clapet d'étranglement est com- plètement ouvert, la dépression dans la tubulure d'aspira- tion est si réduite que seules des pressions différentielles réduites interviennent à la vanne de déga- zage du réservoir. Dans ce cas, le moyen 18 donne un 1, dans l'autre cas, un 0. Si la sortie est égale à 1, les conditions de base qui sont représentées par les portes ET 20 et 21 ne sont pas remplies et des signaux de défauts FS1, FS2 ne sont pas émis. En d'autres termes, le procédé de diagnostic sera uniquement mis en oeuvre sur la partie horizontale de la courbe caractéristique de la figure 5. Si cela est le cas et si la valeur dVtev dé- passe une valeur de seuil SW2 prédéterminée (moyen 22) pour une durée qui dépasse un seuil de temps ZS2 (moyen 24), alors un signal de défauts FS2 est émis, qui par exemple branche une lampe de signalisation de défauts Ga de la fi- gure 1. Les valeurs de seuil SW2 et ZS2 peuvent par exemple être dimensionnées de façon que le signal de défauts FS2 ne ]0 2707565 soit émis que pour un blocage presque complet de l'aéra- tion, par exemple du fait d'une vanne d'arrêt 4 défectueuse ou bien d'un charbon actif aggloméré dans le filtre à char- bon actif 2. Il est en outre, selon les cas, également ju- dicieux d'émettre des annonces de défauts FSl, FS2 différenciées. C'est ainsi qu'on peut par exemple arriver dans le cas d'une installation de dégazage du réservoir équipée d'un filtre d'air 5 sur la canalisation d'aération du filtre à charbon actif, à une obstruction graduelle de ce filtre d'air. Pour la détection de cet état, il peut être prévu une valeur de seuil SWl inférieure à SW2 et une valeur de seuil de temps ZS1 qui, pour des dépassements correspondants (moyens 23, 20, 25), déclenche l'émission d'un signal de défauts FS1. Ce signal peut être utilisé pour indiquer le changement du filtre d'air à prévoir pour le prochain service après vente, sans que la lampe d'indi- cation de défauts soit mise en circuit (comme dans le cas FS2). La figure 7 montre un schéma fonctionnel pour la mise en oeuvre du procédé de diagnostic au moyen d'un appareil de commande selon la figure 2. Dans une étape S12 différentes valeurs sont actualisées. Dans l'étape S13 il est vérifié si les conditions additionnelles prioritaires pour le diagnostic sont remplies. Comme cela a déjà été ex- posé en corrélation avec la figure 6, il faut à cet effet que la pression différentielle dPtev dépasse une valeur de seuil prédéterminée PSW et que le signal dVtev soit néga- tif. En d'autres termes, le procédé de diagnostic n'est mis en oeuvre que dans la partie horizontale de la courbe ca- ractéristique selon la figure 5. Si la valeur dVtev qui re- présente en quelque sorte une mesure de la résistance plus élevée à l'écoulement de l'installation de dégazage du ré- servoir, tombe dans l'étape S14 au-dessous d'une valeur de seuil SW2, une position de compteur t2 est alors incrémen- tée (étape S15). Si cette position de compteur dépasse une valeur de seuil de temps ZS2 à l'étape S1G, alors un signal de défauts FS2 est émis à l'étape S17. Si, par contre, la réponse à la question dans l'étape S14 est non, la position du compteur t2 est à nou- veau initialisée à l'étape S23, c'est-à-dire que t est mis à 0. Ensuite se raccordent les étapes S18 à S21 qui, d'une façon analogue aux étapes S14 à S17, aboutissent à l'émis- sion d'un signal de défauts FS1 qui indique qu'un remplace- ment du filtre à air 5 est devenu nécessaire.10 Au total, ce programme de diagnostic est suivi jusqu'à l'émission d'un signal de défauts FS1 ou bien FS2 dans la mesure o il n'a pas été constaté précédemment à l'étape S13 que les conditions additionnelles du diagnostic ne sont plus remplies, ou bien qu'à l'interrogation à15 l'étaperS18, la réponse est non. Dans les deux cas, la va- riable de comptage T2 est à nouveau initialisée (S22, S23). 12 2707565 REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1.- Procédé pour la commande d'un système de dégazage du réservoir d'un véhicule à moteur à combustion interne, dans lequel un réservoir de carburant (1) est re- lié par l'intermédiaire d'un système de canalisations à la tubulure d'aspiration (7) du moteur à combustion interne, ce réservoir étant équipé d'un capteur (9) dont le signal (PTréel) est une mesure de la pression à l'intérieur du ré- servoir de carburant, et dans lequel le système de canali- sations est équipé d'une vanne de dégazage du réservoir (3), dont l'état d'ouverture est réglé au moins en fonction de la mesure précitée, procédé caractérisé en ce que: - une valeur de seuil est prédéterminée pour la pression dans le réservoir, cette valeur étant plus basse que la pression ambiante, et - le réglage s'effectue de façon que la pres- sion à l'intérieur du réservoir de carburant reste au- dessus de cette valeur de seuil prédéterminée. 2.- Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la valeur de seuil est prédéterminée sous la forme d'une valeur de pression absolue ou sous la forme d'une différence par rapport à la pression ambiante. 3.- Procédé selon la revendication 2, caracté- risé en ce que, pour le réglage de l'état d'ouverture de la vanne de dégazage du réservoir, on forme comme première va- leur une valeur de précommande (VtevV) dépendant de paramè- tres de fonctionnement (n, Q. T) du moteur à combustion interne, en ce que à partir de la mesure mentionnée, on ob- tient une seconde valeur (dVtev) qui est combinée à la pre- mière valeur mentionnée et l'on constitue une troisième valeur (Vtevb) qui est inférieure ou égale à la première valeur de précommande mentionnée, et en ce que, l'état d'ouverture de la vanne de dégazage du réservoir est déter- miné par cette troisième valeur (Vtevb). 4.- Procédé selon la revendication 3, caracté- risé en ce que la mesure mentionnée pour la formation de la seconde valeur (dVtev) qui est combinée à la première va- leur de précommande mentionnée pour obtenir une troisième valeur (Vtevb) inférieure ou égale à la première valeur de précommande mentionnée, est au moins mise sous forme de moyenne. 5.- Procédé selon la revendication 4, caracté- risé en ce que la valeur mise sous forme de moyenne est li- mitée. 6.- Procédé selon la revendication 3, caracté- risé en ce que la combinaison mentionnée s'effectue par ad- dition ou par multiplication. 7.- Procédé pour le diagnostic d'un système de dégazage commandé par le procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que: - on prédétermine une valeur de seuil de la pression dans le réservoir, cette valeur étant plus basse que la pression ambiante, et - on forme une valeur (dVtev) au moins en fonc- tion de la mesure mentionnée et on la compare à au moins une valeur de seuil (SW1, SW2), et en cas de dépassement de cette valeur de seuil au moins unique, on émet un signal de défauts (FSl, FS2). 8.- Procédé selon la revendication 7, caracté- risé en ce qu'un signal de défaut n'est émis que lorsque la durée du dépassement de la valeur de seuil au moins unique (SW) dépasse une valeur de seuil de temps (ZS). 9.- Procédé selon la revendication 7, caracté- risé en ce qu'un premier seuil plus petit signale à l'in- tention de l'atelier d'entretien un besoin de "changement de filtre". 10.- Procédé selon la revendication 7, caracté- risé en ce qu'un second seuil plus élevé signale un défaut I a14 2707565 dans le système et provoque éventuellement l'allumage d'une lampe de signalisation de défauts.