Brevet FR2734213A1 — publié le 19961122

" Procédé de diagnostic de l'étanchéité d'un système de ventilation de réservoir ". Etat de la technique: L'invention concerne un procédé de contrôle de l'étanchéité d'une installation de ventilation de réservoir d'un moteur à combustion interne, selon lequel les vapeurs de carburant d'un réservoir sont transférées par un moyen de stockage avec une ouverture de ventilation susceptible d'être fermée et une soupape de ventilation de réservoir dans la tubulure d'aspiration du moteur à combustion in- terne. Dans les installations connues, le carburant éva- poré dans le réservoir est stocké dans un filtre à charbon actif relié par une soupape de ventilation de réservoir, susceptible d'être fermée, à la tubulure d'aspiration du moteur à combustion interne. Lorsque la soupape de ventila- tion du réservoir est ouverte, de l'air extérieur est aspi- ré à travers une liaison du filtre à charbon actif; cet air entraîne le carburant emmagasiné et le fournit à la combustion. La soupape de ventilation du réservoir commande la quantité de gaz aspirée pour rincer, d'une part, suffi- samment le filtre à charbon actif avec de l'air et, d'autre part, pour ne pas modifier de manière intolérable le rap- port carburant/air alimentant le moteur à combustion in- terne. Cela a pour but d'éviter l'émission de vapeur de carburant pour des raisons de protection de l'environne- ment. Cette exigence n'est toutefois satisfaite que par des installations de ventilation de réservoir ne présentant pas de fuite. Il existe de par les règlements, une exi- gence de diagnostic permettant de prouver même de très fai- bles fuites ( avec des moyens embarqués. Selon le système décrit dans le document DE- 41 32 055, la liaison entre le filtre à charbon actif et l'environnement est munie d'une soupape d'arrêt. Pour le diagnostic, on utilise la dépression dans la tubulure d'as- piration en ouvrant tout d'abord une soupape de ventilation du réservoir, la soupape d'arrêt étant fermée et on vérifie s'il s'établit une dépression minimale prédéterminée à l'intérieur d'une période de temps donnée. Puis, on ferme de nouveau la soupape de ventilation du réservoir. Le gra- dient de la diminution de pression qui s'établit à l'inté- rieur de l'installation de ventilation du réservoir et la montée en pression consécutive sont utilisés pour évaluer l'étanchéité de l'installation. En cas de diminution rapide de la dépression créée précédemment, cela signifie qu'il y a une fuite. Pour obtenir des informations de diagnostic fiables, on effectue ce procédé à dépression de préférence pendant que le moteur à combustion interne tourne au ralen- ti, le véhicule étant à l'arrêt. Selon le document WO 94/15090, on connaît un au- tre procédé de diagnostic. Celui-ci utilise une pompe à dé- pression complémentaire aspirant un certain volume d'air ambiant, le comprime et le conduit dans le réservoir. Le temps nécessaire à la montée en pression résultante dans le réservoir pour disparaître est utilisé comme mesure de l'étanchéité de l'installation. La présente invention a pour but de créer un pro- cédé de diagnostic fournissant des informations de diagnos- tic fiables tout en mettant en oeuvre un environnement de système réduit. En particulier, l'installation ne doit pas utiliser de pompe à dépression, complémentaire, coûteuse. A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus caractérisé en ce que, pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne, l'ouverture de ventilation du moyen de stockage étant fermée, on aspire une certaine quantité de gaz à travers la vanne de ventila- tion du réservoir ou on poursuit l'aspiration du gaz jus- qu'à ce que l'on ait atteint une dépression prédéterminée dans le système du réservoir pour qu'il s'établisse une os- cillation de pression dans l'installation de ventilation du réservoir et qu'au moins un paramètre de cette oscillation de pression soit exploité pour évaluer l'étanchéité de l'installation de ventilation du réservoir. Des essais ont montré que le procédé selon l'in- vention présentait une meilleure sensibilité de mesure que les autres procédés utilisant la dépression. C'est pour- quoi, le procédé selon l'invention permet d'augmenter la fiabilité des informations du diagnostic. Par une conception variable de la quantité de gaz aspirée à travers la soupape de ventilation du réservoir en fonction d'un exemple de réalisation de l'invention, on ar- rive à une fiabilité du procédé de diagnostic, pratiquement indépendante du niveau du remplissage du réservoir. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - chaque fois à la fin de l'intervalle de temps prédétermi- né, on répète le procédé et on exploite les grandeurs ca- ractéristiques formées en moyenne sur plusieurs répétitions pour apprécier l'étanchéité de l'installation de ventilation du réservoir. - on crée une oscillation périodique de la pression par une répétition périodique successive du procédé. - on ferme la vanne de ventilation du réservoir chaque fois jusqu'à ce que la réduction de pression provoquée par l'ouverture précédente de la vanne de ventilation du ré- servoir soit de nouveau compensée et à partir de la moyenne du temps de fermeture de la vanne de ventilation du réservoir, comme grandeur caractéristique de l'oscillation de pression, on forme une mesure de l'étan- chéité de l'installation de ventilation du réservoir. - on considère que l'installation de ventilation du réser- voir n'est pas étanche si le temps de fermeture de la vanne de ventilation du réservoir est inférieur à une va- leur prédéterminée. - la vanne de ventilation du réservoir est de nouveau ou- verte chaque fois après la fin d'un temps prédéterminé, la fréquence de répétition et le volume par opération d'aspiration étant prédéterminés pour que le débit volu- mique moyen aspiré corresponde à un courant de fuite qui reste encore acceptable et en ce que l'installation de ventilation du réservoir est considérée comme non étanche si la valeur moyenne obtenue sur plusieurs périodes pour l'oscillation de pression ne descend en dessous d'une va- leur minimale prédéterminée. - au démarrage du procédé de diagnostic, on ouvre la vanne de ventilation du réservoir, la vanne d'arrêt étant fer- mée, pendant le temps qu'il faut pour obtenir une dépres- sion prédéterminée comme valeur de départ pour l'oscillation de pression qui s'établit de manière consé- cutive. - la valeur des volumes absorbés périodiquement pour régler les oscillations de pression est définie en fonction de la vitesse à laquelle on a atteint la dépression prédé- terminée comme valeur de départ. - la valeur des volumes à aspirer est choisie d'autant plus grande que la vitesse à laquelle on a atteint la valeur de départ était petite. - une variation de la valeur des volumes aspirés est réali- sée par une variation du rapport de travail commandant la vanne de ventilation du réservoir et/ou par une variation de la durée pendant laquelle la vanne de ventilation du réservoir est commandée selon un rapport de travail dé- terminé. - à la place de la vanne de ventilation du réservoir, on utilise une installation de commande de régénération com- prend au moins une pompe à dépression. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre un dispositif connu pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, - la figure 2 montre des chronogrammes caracté- ristiques d'un exemple de réalisation selon l'invention, - la figure 3 montre un ordinogramme d'un exemple de réalisation d'un procédé selon l'invention, - la figure 4 montre des chronogrammes analogues à ceux de la figure 2 pour un autre exemple de réalisation. La figure 1 montre un moteur à combustion interne 1 équipé d'une tubulure d'aspiration 2 et d'une tubulure d'échappement 3, d'un système de ventilation de réservoir, d'un circuit de régulation pour réguler la composition du mélange carburant/air brûlé par le moteur à combustion in- terne ainsi que de quelques organes de réglage et capteurs nécessaires à cet effet et dont la coopération est comman- dée par un appareil de commande 4. Le système de ventilation de réservoir comprend un réservoir à carburant 5, un moyen de stockage 6 qui peut être relié au réservoir de carburant et à la tubulure d'as- piration par des conduites et des tubes; ce moyen peut être ventilé par l'intermédiaire d'un orifice de ventila- tion 7. Le système comporte également un capteur de pres- sion 8 ainsi qu'une vanne d'arrêt 9 et une vanne de venti- lation de réservoir 10. Le circuit de régulation du mélange se compose d'une sonde de gaz d'échappement 11 et d'un organe de do- sage de carburant 12. Comme autre capteur, il y a un moyen 13 pour détecter la quantité d'air aspirée par le moteur à combustion interne ainsi qu'un capteur de vitesse de rota- tion 14. Le chronogramme de la figure 2a correspond à un exemple de l'évolution chronologique de l'état de fermeture de la vanne d'arrêt; la figure 2b correspond à la varia- tion de l'état d'ouverture de la soupape de ventilation du réservoir et la figure 2c correspond à l'oscillation de pression résultante, détectée par le capteur de pression. Ces chronogrammes résultent des étapes du procédé représentées à la figure 3 et déclenchées par l'appareil de commande 6. Partant d'un programme principal, l'étape Si ferme la vanne d'arrêt 9 à l'instant tO. En même temps ou postérieurement, au cours de l'étape S2, la vanne de venti- lation de réservoir 10 est ouverte et dans l'étape S3, on détecte la quantité de gaz aspirée vtev. On la détecte comme produit du temps d'ouverture ttev de la vanne de ven- tilation de réservoir et du débit volumique rtev passant par la vanne de ventilation du réservoir par unité de temps, dans cette position ouverture et pour les conditions de pression existantes. Les conditions de pression sur la vanne de ventilation du réservoir sont définies ainsi prin- cipalement par la pression dans la tubulure d'aspiration et par le mode de fonctionnement du moteur à combustion in- terne puisque les variations de pression à partir du réser- voir sont limitées pour des raisons de sécurité. La plage d'amplitude de la variation de pression du côté du réser- voir est d'un ordre de grandeur inférieur à la plage de va- riation de la pression du côté de la tubulure d'aspiration. Le débit volumique vtev peut ainsi être déter- miné directement à partir de la pression de la tubulure d'aspiration ou en variante, par exemple en utilisant un champ de caractéristiques et les grandeurs d'entrée copiant l'évolution de la pression dans la tubulure d'aspiration (charge, vitesse de rotation). Dès que la quantité prédéterminée vtev de gaz a été aspirée, ce qui se détecte par la comparaison entre vtev et une valeur de consigne vtev0 dans l'étape S4, on ferme la vanne de ventilation du réservoir dans l'étape S5. Une diminution de la pression dans le réservoir passant de la valeur initiale PO à la valeur P1 est liée à l'aspira- tion de la quantité de gaz comme cela est représenté à la figure 2c. Après la fermeture de la vanne de ventilation du réservoir, la pression augmente de nouveau dans le réser- voir; la vitesse d'augmentation augmente avec la dimension d'une éventuelle fuite. Le temps tdt qui s'écoule jusqu'à ce que la pression du réservoir atteigne de nouveau une va- leur prédéterminée par exemple la pression de sortie PO, constitue ainsi une mesure de l'importance de la fuite. Lorsque ce temps tdt détecté dans l'étape S6 passe en des- sous d'un seuil tdtO détecté dans l'étape S7, on considère que l'installation n'est pas étanche, ce qui conduit à l'émission et/ou à la mise en mémoire d'un signal de défaut au cours de l'étape S8. Cela se produit par les étapes S9 et S10 qui, lorsque l'installation n'est pas défectueuse, peuvent également s'atteindre directement à partir de l'étape S7, c'est-à-dire l'ouverture de la vanne d'arrêt 9 et un retour au programme principal. En variante à la comparaison de la durée tdt à un seuil, on peut également comparer le temps tlc = tdt - ttev à un seuil modifié de manière correspondante. Comme autre variante, on peut calculer le débit volumique vlc de la quantité de gaz de fuite passant par la fuite à partir du volume aspiré précédemment vtev = ftev * ttev et qui est revenu entre temps ainsi que du temps mesuré tic en procédant comme suit: vlc = vtev / tic Si le courant de fuite vlc est inférieur à une valeur de consigne autorisée, le système fonctionne correc- tement. Si l'influence du dégazage du carburant est con- nue ou peut être évaluée à partir de l'évolution de la pression, on peut en tenir compte. Cette influence peut par exemple être évaluée à partir du comportement du régulateur Lambda au cours de la mesure. Le carburant qui dégaze pro- duit un décalage du coefficient Lambda que corrige la régu- lation Lambda. A partir de la grandeur de réglage de régulation ou du carburant passant par les injecteurs et du débit d'air L mesuré par le débitmètre massique et alimen- tant le moteur, on peut calculer le courant de vapeur d'es- sence qui dégaze et la mesure est soit rejetée, soit corrigée. Le contrôle peut également être diminué si la vanne de ventilation du réservoir fonctionne dans des pla- ges dans lesquelles le débit calculé à travers la vanne est entaché d'une grande insécurité. On augmente la précision si la prise de carburant par la pompe à carburant dans le réservoir est prise en compte. En variante à l'aspiration d'une certaine quantité de gaz, on peut également déclen- cher la fermeture de la vanne de ventilation du réservoir dès que l'on atteint une dépression déterminée Pl. Les différentes alternatives de cet exemple de réalisation ont en commun qu'une seule oscillation composée d'une chute de pression par aspiration d'une quantité pré- déterminée de gaz suivie d'une montée servent à apprécier l'étanchéité. Selon un autre exemple de réalisation, on répète périodiquement l'aspiration. Pour cela, on repère l'aspiration chaque fois après un intervalle de temps prédéterminé et la grandeur caractéristique obtenue par ces répétitions est utilisée pour évaluer l'étanchéité de l'installation de ventilation du réservoir. En variante, on peut déclencher la répétition lorsqu'on atteint de nouveau une pression prédéterminée, par exemple la pression de départ P0. A partir du temps tdt qui se répète périodiquement, on forme alors une valeur o moyenne et on la compare à un seuil prédéterminé. La répé- tition périodique et la formation de la moyenne augmentent la fiabilité du diagnostic. Pour illustrer cet exemple, on se reportera au chronogramme correspondant de la figure 2. En variante de la répétition de l'aspiration lorsqu'on atteint de nouveau un seuil de pression, on peut également aspirer un volume prédéterminé à des instants de temps fixes. La fréquence de répétition et le volume par aspiration sont choisis pour que le volume volumique moyen aspiré corresponde au courant de fuite que le législateur autorise tout juste. Si alors après un temps prédéterminé, la pression P passe en dessous d'un seuil P 0, le sys- tème sera suffisamment étanche. Cet exemple de réalisation est également représenté à la figure 4. Un autre exemple de réalisation de l'invention consiste à ouvrir la vanne de ventilation du réservoir, au départ du procédé, la vanne de fermeture étant fermée, l'ouverture restant maintenue jusqu'à ce que l'on ait at- teint une certaine première dépression PO1. Après cette initialisation, on peut exécuter les autres exemples de réalisation décrits précédemment. Le temps nécessaire pour atteindre la première valeur de la dépression dépend du niveau de remplissage du réservoir de carburant. Plus le niveau de remplissage est faible et plus grand est le volume de gaz au-dessus du car- burant liquide et plus long sera le temps nécessaire pour atteindre la première valeur de la dépression. De façon analogue, l'aspiration d'une certaine quantité de gaz ou l'ouverture de la vanne de ventilation du réservoir pendant une durée déterminée produit des variations de pression d'autant plus faibles que le niveau de remplissage sera bas. Cela peut influencer la fiabilité de l'information du diagnostic lorsque le réservoir est vide. Pour éviter cela, un autre exemple de réalisation de l'invention prévoit d'augmenter la quantité de gaz aspi- rée ou la durée pendant laquelle la vanne de ventilation du réservoir est ouverte, à mesure que le niveau de remplis- sage diminue. Cela peut se faire en allongeant le temps au cours duquel la vanne de ventilation du réservoir est com- mandée par un signal d'ouverture. Pour des vannes de venti- lation de réservoir aspirées de manière cadencées, le rapport de travail du signal d'ouverture c'est-à-dire le rapport entre les phases de fermeture et d'ouverture peut être modifié en faveur de la phase d'ouverture. Les deux possibilités peuvent également être combinées. Comme mesure du niveau de remplissage, on peut utiliser n'importe quel signal de niveau de remplissage disponible dans le véhi- cule, ce qui englobe à la fois les capteurs à levier flot- teur couplés à un potentiomètre, connus ainsi que des procédés qui déterminent le niveau de remplissage à partir des variations de pression par exemple par suite d'une com- mande de la vanne de ventilation du réservoir et/ou de la vanne d'arrêt. Dans un procédé qui consiste à ouvrir au départ du diagnostic, la vanne de ventilation du réservoir, la vanne d'arrêt étant fermée, jusqu'une certaine dépression en résulte comme valeur de départ pour l'oscillation'de pression qui s'établit alors, on peut déterminer la valeur des volumes aspirés périodiquement pour régler les oscilla- tions de pression en fonction de la vitesse, pour laquelle Il on a atteint la dépression prédéterminée comme valeur de départ. La relation doit alors être choisie pour que la valeur des volumes aspirés soit d'autant plus grande que la vitesse est faible avec laquelle on atteint la valeur de départ. Une modification de la valeur du volume aspiré peut être réalisée par une variation du rapport de travail commandant la vanne de ventilation du réservoir et/ou par une variation de la durée pendant laquelle la vanne de ven- tilation du réservoir est commandée suivant un certain rap- port de travail. A la place de la vanne de ventilation du réser- voir, on peut également utiliser un moyen de commande de régénération comprenant au moins une pompe à dépression. Cela peut être par exemple nécessaire pour des moteurs à turbocompresseur; une telle pompe permet de mettre en oeu- vre le procédé selon l'invention malgré la pression relati- vement élevée dans la tubulure d'aspiration. R E V E N D I C A T I ONS S l ) Procédé de contrôle de l'étanchéité d'une installation de ventilation de réservoir d'un moteur à com- bustion interne, selon lequel les vapeurs de carburant d'un réservoir sont transférées par un moyen de stockage avec une ouverture de ventilation susceptible d'être fermée et une soupape de ventilation de réservoir dans la tubulure d'aspiration du moteur à combustion interne, caractérisé en ce que, pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne, l'ouverture de ventilation du moyen de stockage étant fermée, on aspire une certaine quantité de gaz à tra- vers la vanne de ventilation (10) du réservoir (5) ou on poursuit l'aspiration du gaz jusqu'à ce que l'on ait at- teint une dépression prédéterminée dans le système du ré- servoir pour qu'il s'établisse une oscillation de pression dans l'installation de ventilation du réservoir et qu'au moins un paramètre de cette oscillation de pression soit exploité pour évaluer l'étanchéité de l'installation de ventilation du réservoir. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque fois à la fin de l'intervalle de temps prédéterminé, on répète le procédé et on exploite les gran- deurs caractéristiques formées en moyenne sur plusieurs ré- pétitions pour apprécier l'étanchéité de l'installation de ventilation du réservoir. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on crée une oscillation périodique de la pression par une répétition périodique successive du procédé. 4 ) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'on ferme la vanne de ven- tilation du réservoir chaque fois jusqu'à ce que la réduction de pression provoquée par l'ouverture précédente de la vanne de ventilation du réservoir soit de nouveau compensée et à partir de la moyenne du temps de fermeture de la vanne de ventilation du réservoir, comme grandeur ca- ractéristique de l'oscillation de pression, on forme une mesure de l'étanchéité de l'installation de ventilation du réservoir. ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on considère que l'installation de ventilation du réservoir n'est pas étanche si le temps de fermeture de la vanne de ventilation du réservoir est inférieur à une va- leur prédéterminée. 6 ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé o en ce que la vanne de ventilation du réservoir est de nou- veau ouverte chaque fois après la fin d'un temps prédéter- miné, la fréquence de répétition et le volume par opération d'aspiration étant prédéterminés pour que le débit volumi- que moyen aspiré corresponde à un courant de fuite qui reste encore acceptable et en ce que l'installation de ven- tilation du réservoir est considérée comme non étanche si la valeur moyenne obtenue sur plusieurs périodes pour l'os- cillation de pression ne descend en dessous d'une valeur minimale prédéterminée. 7 ) Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'au démarrage du procédé de diagnostic, on ouvre la vanne de ventilation du réservoir, la vanne d'arrêt étant fermée, pendant le temps qu'il faut pour obtenir une dépression prédéterminée comme valeur de départ pour l'oscillation de pression qui s'éta- blit de manière consécutive. 8 ) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la valeur des volumes absorbés périodiquement pour régler les oscillations de pression est définie en fonction de la vitesse à laquelle on a atteint la dépres- sion prédéterminée comme valeur de départ. 9 ) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la valeur des volumes à aspirer est choisie d'au- tant plus grande que la vitesse à laquelle on a atteint la valeur de départ était petite. ) Procédé selon la revendication 9, caractéri- sé en ce qu'une variation de la valeur des volumes aspirés est réalisée par une variation du rapport de travail com- mandant la vanne de ventilation du réservoir et/ou par une variation de la durée pendant laquelle la vanne de ventila- tion du réservoir est commandée selon un rapport de travail déterminé. 11 ) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon au moins l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'à la place de la vanne de ventilation du réservoir, on utilise une installation de commande de régénération comprend au moins une pompe à dépression.