Brevet FR2797913A1 — publié le 20010302

L'invention concerne un procédé de régénération d'un réservoir de charbon actif chargé d'hydrocarbures. Dans le réservoir de carburant d'un véhicule automobile, du fait de la pression de vapeur, il existe également constamment, outre le carburant liquide, du carburant gazeux. Etant donné que le réservoir de carburant doit comporter une ouverture de mise à l'air servant à l'équilibre de pression, des hydrocarbures peuvent s'échapper constamment dans l'atmosphère du fait de l'évaporation de carburant, cet effet croissant avec la température du carburant. L'utilisation d'un réservoir de charbon actif qui est interposé dans la conduite de mise à l'air et qui adsorbe des hydrocarbures provenant du réservoir de carburant sous l'effet de l'évaporation, permet d'éviter de telles émissions d'hydrocarbures. Cela est nécessaire pour respecter les obligations réglementaires concernant les pertes par évaporation. Ainsi, le réservoir d'essence n'est mis à l'air que par l'intermédiaire d'un réservoir de charbon actif. En raison du volume adsorbé limité présenté par le charbon actif, ce réservoir de charbon actif, plus précisément le charbon actif qui s'y trouve, doit être régénéré. A cet effet, pendant que le moteur tourne, de l'air, provenant du milieu environnant est aspiré par l'intermédiaire du réservoir de charbon actif, introduit par la conduite de régénération dans le trajet d'admission et ainsi envoyé au moteur en vue de la combustion. La dépression dans le trajet d'admission est utilisée pour aspirer l'air par la conduite de régénération. Pour maintenir les émissions de gaz d'échappement dans des limites voulues et pour ne pas influer d'une manière négative sur les propriétés de marche du moteur, une introduction volontaire de l'air, aspiré à travers le réservoir de charbon actif et enrichi en hydrocarbures, doit avoir lieu dans le trajet d'admission du moteur et le débit de carburant normalement envoyé doit être adapté, par exemple à l'aide d'une correction d'injection. Il est connu, par DE 197 01 353 Cl, d'obtenir cette correction d'injection au moyen de la régulation lambda qui est de toute façon prévue dans un moteur à combustion interne équipé d'un catalyseur à trois voies. A cet effet, un système de commande commande une valve de régénération qui est interposée dans la conduite de régénération. Une ouverture appropriée de cette valve de régénération permet de régler le flux de balayage qui est aspiré à travers le réservoir de charbon actif et introduit dans le trajet d'admission. Le flux de balayage est alors une fonction de la section transversale d'ouverture que libère la valve de régénération, de la différence de pression entre le trajet d'admission et le milieu environnant et de la température du flux de balayage. C'est pourquoi le flux de balayage est établi au moyen d'une commande appropriée de la valve de régénération basée sur des valeurs tirées d'une table caractéristique. Il subsiste toutefois la difficulté résidant dans le fait que cette correction du débit de carburant dépend du flux massique d'hydrocarbures qui est introduit dans le trajet d'admission par la régénération et qui est essentiellement soumis à l'influence du flux de balayage. La connaissance du réglage en position de la valve de régénération est donc nécessaire. C'est pourquoi on a besoin d'une valve de régénération qui puisse faire l'objet d'un réglage de position d'une manière très exacte et qui permette de préférence une réponse de position. Cependant, de telles valves sont relativement chères. En outre, notamment dans le cas de petites sections transversales d'ouverture, l'erreur entre la valeur de consigne et la valeur réelle est relativement grande, de sorte que, jusqu'à présent, conformément à l'état de la technique, aucune régénération n'est possible, par exemple en régime de ralenti pour lequel, en raison de la dépression élevée dans le trajet d'admission, la valve de régénération devrait être presque complètement fermée (voir Manuel de Technique Automobile, 22ème édition, Editions VDI, 1995, page 477). C'est pourquoi l'invention a pour but de fournir un procédé, permettant la régénération d'un réservoir de charbon actif chargé d'hydrocarbures, au moyen duquel l'exigence de précision imposée à la valve de régénération soit réduite et au moyen duquel une régénération puisse notamment être effectuée en régime de ralenti. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de régénération d'un réservoir de charbon actif chargé d'hydrocarbures qui communique, d'une part, avec l'air environnant et, d'autre part, par l'intermédiaire d'une valve de régénération réglable, avec le trajet d'admission d'un moteur à combustion interne entre le moteur et un organe d'étranglement réglable disposé dans le trajet d'admission, caractérisé en ce que, selon ce procédé, en régime de ralenti du moteur à combustion interne, a) la valve de régénération est placée dans une position éloignée de l'ouverture minimale, b) en même temps, l'organe d'étranglement est ouvert à partir d'une position associée au régime de ralenti, afin de réduire la dépression dans le trajet d'admission et, c) au moyen d'une intervention de commande sur le moteur à combustion interne, il est établi une réserve de couple qui, malgré l'ouverture de l'organe d'étranglement (18), maintient constante la vitesse de rotation en régime de ralenti. Conformément à l'invention, la régénération a lieu en régime de ralenti du moteur à combustion interne. L'organe d'étranglement est ouvert à partir de la position fermée, afin de réduire la dépression dans le trajet d'admission. En même temps, le moteur aspire de ce fait un flux massique d'air plus important. Bien entendu, un flux massique d'hydrocarbures plus important peut être présent dans ce flux massique d'air et, pour cette raison, la valve de régénération peut être davantage ouverte. De ce fait, cette valve de régénération se trouve dans une position, éloignée de l'ouverture minimale, dans laquelle même des valves de régénération économiques possèdent une précision suffisamment élevée. Il suffit même, dans une mise en oeuvre préférée de l'invention, d'une simple valve à deux positions. Pour empêcher que, sous l'effet de l'ouverture du papillon des gaz, la vitesse de rotation de ralenti du moteur ne s'élève, une réserve de couple est établie par le régulateur de ralenti. Par réserve de couple, on entend un faisceau de mesures prises qui s'exerce en ayant une action de réduction sur le couple délivré par le moteur, de sorte que la vitesse de rotation reste dans l'ensemble constante. Une mesure connue prise pour établir une telle réserve de couple est par exemple la modification de l'angle d'allumage. Le flux de balayage accru traversant la valve de régénération permet de réduire le temps qui est nécessaire pour la régénération du réservoir de charbon actif. En outre, l'adaptation du débit de carburant peut devenir plus exacte sous l'effet de la précision plus élevée de la valve de régénération dans le domaine d'ouvertures plus grandes. Le procédé conforme à l'invention peut aussi présenter une ou plusieurs des particularités suivantes: - la réserve de couple est établie au moyen d'au moins l'une des interventions de commande suivantes: réglage de l'angle d'allumage, augmentation du taux de recyclage de gaz d'échappement, modification de la valeur lambda et coupure de cylindre, - la charge du réservoir de charbon actif en hydrocarbures est déterminée et est exprimée en degré de charge et la réserve de couple est établie en fonction du degré de charge, - la valve de régénération est commutée entre la position fermée et la position ouverte d'une manière se reproduisant de façon cyclique, - pendant la régénération, l'organe d'étranglement est constamment ouvert davantage, afin d'augmenter le flux de balayage, pendant la régénération, la valve de régénération est constamment ouverte davantage, afin d'augmenter le flux de balayage. L'invention est exposée ci-après en détail à l'aide d'un exemple de réalisation, en regard du dessin annexé. La figure unique du dessin représente un schéma-bloc d'un moteur à combustion interne comportant un réservoir de carburant, un réservoir de charbon actif et les dispositifs nécessaires à la régénération. La figure représente schématiquement un moteur à combustion interne 1 qui comporte un trajet d'admission 2 dans lequel du carburant est injecté au moyen d'injecteurs qui sont alimentés en carburant par une rampe d'injection 6. Dans le trajet d'admission 2, il est prévu un papillon des gaz 18 et, en amont de celui-ci, un débitmètre 19 de débit massique d'air dans lequel de l'air d'admission est introduit par une ouverture d'admission 20. La rampe d'injection 6 est alimentée en carburant par une conduite de carburant 7 qui est alimentée à partir d'un module de pompe 8. Ce module de pompe 8 est placé dans un réservoir de carburant 4 qui peut être rempli par une tubulure 11. Du carburant 10 est contenu dans ce réservoir 4. De la vapeur de carburant 9 est contenue dans l'espace du réservoir 4 situé au-dessus du carburant. Le réservoir 4 communique en outre avec le milieu environnant par l'intermédiaire d'une conduite 12 de mise à l'air de réservoir de carburant qui débouche dans un embout de mise à l'air 14, de sorte qu'un équilibre de pression peut avoir lieu. Il est prévu, interposée dans la conduite de mise à l'air 12, un réservoir de charbon actif 13 dans lequel est contenue une matière du type charbon actif qui adsorbe les hydrocarbures. Cela donne l'assurance qu'à partir de la conduite de mise à l'air 12, des hydrocarbures ne peuvent pas être rejetés par le raccord de mise à l'air 14, étant donné que ces hydrocarbures sont adsorbés dans la matière du type charbon actif. Le réservoir de charbon actif 13 est relié par une conduite de régénération 15 au trajet d'admission 2 du moteur, cette conduite de régénération 15 débouchant dans le trajet d'admission 2 entre le moteur 1 et le papillon des gaz 18. Il est prévu, interposée dans la conduite de régénération 15, une valve de régénération 16 qui est actionnée au moyen d'un organe de réglage 17. Cette valve de régénération 16 est également appelée valve de mise à l'air de réservoir de carburant. Un appareil de commande 21 est relié, par des lignes ne portant pas de repère particulier, au débitmètre 19 de débit massique d'air, au papillon des gaz 18, aux injecteurs 5, à l'organe de réglage 17 de la valve de régénération 16 et à une sonde lambda 22 située dans le trajet d'échappement 3 du moteur 1 et, au moyen de ces lignes, soit il lit des valeurs de mesure correspondantes, soit il commande les composants correspondants. La vapeur de carburant est adsorbée dans le réservoir de charbon actif 13. Pour empêcher que, lorsque le réservoir de charbon actif 13 est complètement chargé, il se produise une irruption d'hydrocarbures vers l'embout de mise à l'air 14, ce réservoir de charbon actif 13 est régénéré pendant le fonctionnement du moteur. A cet effet, il est produit un flux de balayage, dans la conduite de régénération 15, qui passe de l'embout de mise à l'air 14 jusque dans le trajet d'admission 2 en traversant le réservoir 13. On tire parti de la dépression dans le trajet d'admission 2 et on crée le flux de balayage au moyen de cette dépression. Etant donné que le flux de balayage passant dans la conduite de régénération 15 contient des hydrocarbures, il se produit, lors du balayage, un entraînement d'hydrocarbures dans la masse d'air aspirée par le moteur 1 par l'intermédiaire du trajet d'admission 2. Dans le cadre de la régulation lambda, l'appareil de commande 21 corrige l'opération de commande des injecteurs 5 d'une manière correspondante, de sorte que, grâce à un débit de carburant d'autant plus faible lors de l'introduction du flux de balayage dans le trajet d'admission 2, le moteur fonctionne néanmoins autour de lambda = 1. L'appareil de commande 21 surveille en permanence, par exemple au moyen de calculs de modèle, le degré de charge du réservoir de charbon actif 13. En tout état de cause, il est également connu, par DE 197 01 353 Cl, de déterminer le degré de charge à partir de l'absence d'accord du régulateur lambda. S'il se trouve que le réservoir de charbon actif 13 doit être régénéré, l'appareil de commande 21 ouvre presque complètement la valve de régénération 16, au moyen de l'organe de réglage 17, dans une phase de ralenti. En même temps, le papillon des gaz 18 est légèrement ouvert à partir de la position de ralenti dans laquelle il est presque complètement fermé. Il s'établit ainsi, dans l'ouverture d'admission 20, un flux massique d'air plus important qui est détectée d'une manière correspondante dans le débitmètre 19 de débit massique d'air. L'ouverture du papillon des gaz 18 par rapport à la position de ralenti permet d'ouvrir la valve de régénération 16 d'une manière relativement large, au moins toutefois dans un domaine de précision de réglage suffisante, pour deux raisons: 1) La dépression dans le trajet d'admission 2 en aval du papillon des gaz 18 diminue. De ce fait, il s'établit, pour une ouverture donnée de la valve de régénération 16, un flux de balayage plus faible passant dans la conduite de régénération 15. 2) Du fait du flux massique d'air plus important qui passe dans le trajet d'admission 2 et est envoyé au moteur 1, un flux de balayage plus important, avec le flux massique d'hydrocarbures plus important qui y est lié, peut être supporté et le rapport entre le flux massique d'hydrocarbures et le flux massique d'air aspiré est néanmoins le même. Bien entendu, lors de l'ouverture du papillon des gaz 18 par rapport à la position de ralenti, l'appareil de commande 21 doit faire en sorte que la vitesse de rotation de ralenti du moteur 1 reste constante. Cela est assuré, dans un régulateur de ralenti basé sur le couple, au moyen de l'établissement d'une réserve de couple, par exemple par modification de l'angle d'allumage, modification lambda, coupure de cylindre ou modification du taux de recyclage de gaz d'échappement. A cet effet, il convient de souligner le fait qu'un régulateur de ralenti basé sur le couple traite une demande de couple dépendant de l'écart entre la vitesse de rotation de consigne et la vitesse de rotation réelle, demande de couple qui est constante, d'une manière telle qu'au moyen d'une modification de paramètres de fonctionnement ayant une influence sur le couple, la vitesse de rotation de consigne s'établit en tenant compte d'une demande de couple extérieure (par exemple à partir d'une position de la pédale d'accélérateur). La réserve de couple est donc constituée d'une série de mesures prises qui s'exercent d'une manière réduisant le couple et qui abaisserait ainsi, prise à elle seule, la vitesse de rotation. En outre, l'appareil de commande 21 réduit le débit de carburant délivré par les injecteurs 5 grâce à la manière de procéder qui suit: Au début de la régénération du réservoir de charbon actif 13, la régulation lambda relève, au moyen de la sonde lambda 22 située dans le trajet d'échappement 3, un écart de la valeur lambda dans ce trajet d'échappement 3. L'appareil de commande 21 corrige alors le débit de carburant, délivré par les injecteurs 5, de façon que la sonde lambda 22 indique de nouveau la valeur souhaitée autour de lambda = 1. Si, dans le trajet d'admission 3, il est prévu un catalyseur à trois voies (non représenté), le mélange passant par les injecteurs 5 fait l'objet, d'une manière connue, d'une régulation telle que le signal de la sonde lambda 22 effectue une oscillation autour de la valeur lambda = 1. Etant donné que cette régulation lambda est très sensible, la régénération est conçue d'une manière telle que le flux massique d'hydrocarbures qui est envoyé, par la conduite de régénération 15 et dans le flux de balayage, dans l'air d'admission situé dans le trajet d'admission 2 croît avec une progression en forme de rampe. Lors d'une telle croissance avec une progression en forme de rampe, la régulation lambda peut réagir avec une sensibilité très fine. Par contre, dans le cas d'une variation brusque du flux massique d'hydrocarbures envoyé dans l'air d'admission, il se poserait le problème d'une oscillation du système de régulation. Cette situation est aggravée par le fait qu'au début de la régénération, le flux de balayage possède la concentration d'hydrocarbures la plus élevée. Cette modification avec une progression en forme de rampe peut être assurée au moyen de deux interventions différentes: d'une part, l'ouverture du papillon des gaz 18 peut être conçue avec une progression en forme de rampe et, d'autre part, la valve de régénération 16 peut être ouverte d'une manière progressive. Bien entendu, une combinaison de ces deux interventions est également possible. A cet effet, la valve de régénération peut être ouverte et fermée d'une manière répétée et le rapport de durée d'ouverture et de durée de fermeture peut être augmenté. Il suffit alors d'une simple valve à deux positions qui peut uniquement être commutée entre "ouvert" et "fermé". L'ouverture du papillon des gaz 18 à partir de la position de ralenti permet d'éviter qu'au début de la régénération, la valve de régénération 16 doive être seulement faiblement ouverte. Ainsi, la précision de position de la valve de régénération 16 pour les petites ouvertures est sans conséquence pour la régénération du réservoir de charbon actif 13. REVENDICATIONS 1. Procédé de régénération d'un réservoir de charbon actif (13) chargé d'hydrocarbures qui communique, d'une part, avec l'air environnant et, d'autre part, par l'intermédiaire d'une valve de régénération (16) réglable, avec le trajet d'admission (2) d'un moteur à combustion interne (1) entre le moteur (1) et un organe d'étranglement (18) réglable disposé dans le trajet d'admission (2), caractérisé en ce que, selon ce procédé, en régime de ralenti du moteur à combustion interne, a) la valve de régénération (16) est placée dans une position éloignée de l'ouverture minimale, b) en même temps, l'organe d'étranglement (18) est ouvert à partir d'une position associée au régime de ralenti, afin de réduire la dépression dans le trajet d'admission (2) et, c) au moyen d'une intervention de commande sur le moteur à combustion interne (1), il est établi une réserve de couple qui, malgré l'ouverture de l'organe d'étranglement (18), maintient constante la vitesse de rotation en régime de ralenti. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la réserve de couple est établie au moyen d'au moins l'une des interventions de commande suivantes: réglage de l'angle d'allumage, augmentation du taux de recyclage de gaz d'échappement, modification de la valeur lambda et coupure de cylindre. 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la charge du réservoir de charbon actif (13) en hydrocarbures est déterminée et est exprimée en degré de charge et en ce que la réserve de couple est établie en fonction du degré de charge. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la valve de régénération (16) est commutée entre la position fermée et la position ouverte d'une manière se reproduisant de façon cyclique. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, pendant la régénération, l'organe d'étranglement (18) est constamment ouvert davantage, afin d'augmenter le flux de balayage. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, pendant la régénération, la valve de régénération (16) est constamment ouverte davantage, afin d'augmenter le flux de balayage.