Brevet FR2846915A1 — publié le 20040514

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé pour déterminer la pression de vapeur de carburant dans un système de réservoir de carburant d'un véhicule automobile équipé d'un système de ventila5 tion de réservoir. Etat de la technique On connaît des installations de mesure et d'analyse dans d'autres domaines que celui de la construction automobile pour déterminer la pression de vapeur du carburant dans des conditions du labo10 ratoire. Des procédés caractéristiques pour la détermination de la pression de vapeur sont ceux de Reid, DIN 51754/ASTM D 323 et ceux de Grabner, DIN 51439. Le procédé Reid utilise une courbe de pression de vapeur représentant la pression de vapeur du carburant en fonction de sa tem15 pérature suivant une double échelle logarithmique. Dans cette représentation on a des courbes linaires décalées en parallèle pour les différentes qualités de carburant ou sortes de carburant. Le procédé sert à déterminer la pression nominale résultant de l'alimentation en carburant d'un réservoir et de définir ainsi la résistance à la pression 20 du réservoir. Selon le procédé Reid on détermine tout d'abord la température de surface, maximale pendant la prévision. La courbe de température verticale correspondante dans le diagramme de Reid coupe la ligne de pression de vapeur Reid du carburant concerné à un certain 25 point. A partir de la courbe, par extrapolation horizontale, en partant du point d'intersection on définit la pression de vapeur initiale. On soustrait la valeur 14,7 de cette valeur initiale ce qui donne la pression nominale requise, indiquée du réservoir pour alimenter en carburant sans perte par vaporisation. Contrairement à cela, le procédé Grabner repose sur des courbes de pression de vapeur doublement linéaires. Pour le reste, toutefois, la procédure est analogue à celle du procédé Reid et la description du procédé Grabner ne sera pas détaillée. Les procédés et installations d'analyse, connus, décrits 35 ci-dessus ne conviennent pas pour les applications à bord d'un véhicule à cause des moyens nécessaires pour effectuer les mesures et les exploitations. En particulier ces procédés et dispositifs ne conviennent pas pour déterminer la pression de vapeur du carburant pendant le fonctionnement du véhicule et avec uniquement les moyens existant à bord du véhicule. Exposé de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé du type défini ci-dessus permettant de déterminer la pression de vapeur du carburant dans un réservoir de véhicule ou système de ré10 servoir de véhicule équipé d'un système de ventilation du réservoir, pendant le fonctionnement et/ou uniquement avec les moyens embarqués. A cet effet l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que la pression de vapeur de carburant est 1 5 déterminée indirectement par une ou plusieurs grandeurs caractéristiques du système de ventilation du réservoir en corrélation non immédiate avec la pression interne du réservoir ou le système de réservoir. Cette considération repose sur le fait que pour une température caractéristique du carburant respectif et une pression extérieure ou atmo20 sphérique donnée, correspondant à la hauteur géographique instantanée du véhicule, le dégazage du carburant produit une augmentation de pression dans le système de réservoir qui entraîne une variation correspondante des grandeurs caractéristiques du système de ventilation du réservoir. Pour le calcul de la pression de vapeur du car25 burant on tient de préférence compte de la température du carburant et de la pression extérieure ou pression atmosphérique fournie soit par l'appareil de commande du moteur soit par un capteur de température et un capteur de pression. Selon un développement préférentiel, on utilise comme 30 grandeur en corrélation avec la pression intérieure du réservoir, la valeur de charge d'un élément de filtre du système de ventilation du réservoir coopérant avec le système de réservoir à partir du dégazage de carburant provenant du réservoir ou système de réservoir. En particulier, on détermine alors la valeur de la charge par un coefficient de 35 charge ",flux de rinçage " prévu dans l'appareil de commande du moteur ou dans une installation de commande de l'installation de ventilation du réservoir. A la température caractéristique du carburant respectif et pour une pression extérieure donnée, on aura pour ce coefficient de charge une valeur augmentée. La valeur de la température à laquelle on 5 mesure une augmentation de la valeur de la charge est caractéristique de la pression de vapeur du carburant respectif. L'invention permet ainsi de saisir le dégazage du carburant dans le réservoir ou système de réservoir d'un véhicule automobile et de la pression de vapeur du carburant en corrélation, pendant le 10 fonctionnement du véhicule et avec les seuls moyens embarqués. Il est en outre prévu que commençant avec le démarrage du moteur, on saisit le coefficient de charge " flux de rinçage " périodiquement ou de manière continue et on effectue une analyse de tendance (par exemple par le procédé du gradient ou un procédé avec 15 filtrage) vis-à-vis du comportement croissant ou décroissant dans le temps. A partir du résultat de cette analyse de tendance, on conclut de nouveau indirectement à la pression de vapeur de carburant. Pour minimiser l'influence des variations brèves de la valeur de la pression de vapeur du carburant comme indiqué, on peut 20 utiliser pour son calcul une valeur de charge filtrée avec un filtre passebas. La qualité de la valeur obtenue pour la pression de vapeur du carburant peut en outre être augmentée par un procédé d'apprentissage et on aura alors une variation pour des valeurs déjà 25 apprises s'il s'établit une variation de la valeur du coefficient de charge " flux de rinçage ". On peut en outre prévoir pour le procédé d'apprentissage de supprimer les valeurs déjà apprises dans une procédure de remplissage du réservoir, déjà saisie. En effet, comme décrit, la pression de va30 peur pour une certaine température et une certaine pression extérieure dépend de manière sensible du type de carburant, et qui peut varier d'un remplissage de réservoir à l'autre. C'est ainsi que l'on distingue par exemple entre le carburant d'été et le carburant d'hiver. Une valeur de la pression de vapeur du carburant obte35 nue de la manière décrite ci-dessus peut s'utiliser comme grandeur d'entrée supplémentaire dans une commande de moteur pour effectuer par exemple des interventions de correction dans la commande du moteur pour une commande préalable plus précise d'une fonction de démarrage du moteur, d'une régulation de ralenti du moteur, d'une 5 régulation de cliquetis du moteur, d'une commande d'allumage du moteur ou d'une régénération du filtre de vapeur de carburant dans le système de ventilation du réservoir. On peut également effectuer des interventions de correction dans les fonctions de diagnostic lors d'un contrôle d'étanchéité du 10 réservoir. Ainsi, un dégagement de gaz de carburant saisi pendant le déplacement peut être utilisé à temps avant d'effectuer un diagnostic de fuite de réservoir pour corriger et on pourra effectuer une intervention de correction dans le diagnostic suivant la valeur obtenue pour la pression de vapeur du carburant. Le procédé selon l'invention permet en outre de reconnaître la qualité de carburant ou la sorte de carburant prélevé uniquement à l'aide des grandeurs déjà existantes dans l'appareil de commande du moteur pour finalement tenir compte de la qualité du carburant reconnue ou de la sorte de carburant pour la commande du 20 moteur. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - la figure la est un schéma fonctionnel d'ensemble d'un système de 25 ventilation de réservoir d'un véhicule automobile selon l'état de la technique, - la figure lb montre un circuit de calcul de la charge en vapeur de carburant d'un filtre de vapeur de carburant d'un système de ventilation de réservoir d'un véhicule avec injection dans la tubulure 30 d'aspiration selon l'état de la technique, - la figure 2 montre le déroulement caractéristique du procédé selon l'invention pour déterminer la pression de vapeur du carburant à l'aide d'un diagramme de grandeurs caractéristiques, - la figure 3 montre un exemple de réalisation préférentiel du procédé selon l'invention pour déterminer la pression de vapeur du carburant à l'aide d'un ordinogramme. Description de modes de réalisation préférentiels La figure 1 donne une vue d'ensemble fonctionnel d'un système de ventilation de réservoir d'un véhicule automobile auquel peut s'appliquer le procédé de l'invention. Le véhicule comporte un moteur à injection 100 et un catalyseur de gaz d'échappement 110 avec régulation du coefficient lambda. Une conduite d'aspiration 130 reliée à 10 la chambre de combustion 120 du moteur à injection 100 comporte un débitmètre massique d'air (HFM) 150 en amont de son volet d'étranglement 140. En aval du volet d'étranglement 140 selon la direction d'aspiration indiquée par les flèches, la conduite d'aspiration 130 se subdivise entre autres en une conduite de ventilation de réservoir 1 5 160 reliée au système de réservoir (non représenté). Cette conduite peut être fermée par une vanne de ventilation de réservoir (TEV) 170. Pour la ventilation du réservoir on ouvre de façon connue la vanne 170 pour fournir à la conduite d'aspiration 130 la vapeur de ventilation provenant du système de réservoir (non représenté) ou d'un filtre par adsorption 20 (également non représenté) ou la veine de gaz de rinçage et finalement récupérer cette vapeur ou ce gaz dans le moteur à injection 100. Le moteur à injection 100 comporte en outre un régulateur à coefficient lambda 180 connu en soi dont la grandeur d'entrée 190 est fournie par une sonde lambda 210 installée dans la conduite 25 des gaz d'échappement 200 du moteur à injection 100. La zone 220 entourée d'un trait interrompu représente les différents modules de calcul 230-270 pour commander le système de ventilation du réservoir. Un premier module de calcul 230 sert à calculer le flux de rinçage souhaité mstecons pour permettre par exemple 30 d'une façon connue en soi, de dégager de temps à autre le réservoir ou le système de réservoir de la vapeur de carburant ou pour effectuer une désorption du filtre d'adsorption. Le niveau du flux de rinçage est réglé de façon connue en soi par la commande de la vanne 170 selon un certain rapport de travail. Pour le calcul et l'émission du rapport de tra35 vail nécessaire tateout, on utilise un second module de calcul 240. Le second module de calcul 240 fournit en plus la valeur tateréel du rapport de travail s'établissant effectivement et à partir duquel un troisième module de calcul 250 calcule le flux de rinçage actuel mste. Cette valeur est transmise à un quatrième module de calcul 260 5 pour calculer la correction d'injection rkte nécessaire pour tenir compte du flux de rinçage fourni à la conduite d'aspiration. Comme autre grandeur intervenant dans ce calcul, il y a le coefficient de charge a flux de rinçage " ftead. Celui-ci est fourni par un cinquième module de calcul 270 dont les calculs reposent sur un modèle de réservoir et un modèle 10 de filtre par adsorption; ce dernier est en général un filtre à charbon actif. Ce coefficient de charge sert de produit de sortie pour les calculs de la pression de vapeur du carburant comme cela sera décrit ci- après de manière plus détaillée à l'aide de la figure 2. Il est clair que les modules de calcul décrits peuvent être combinés dans un unique module de calcul physique. La figure lb montre un circuit connu en soi pour calculer le coefficient de charge ftead qui dépend de la concentration en hydrocarbures du flux de gaz de régénération (charge) comme cela sera détaillé ultérieurement. La concentration en hydrocarbures se calcule de 20 l'intégrale de déviation de la valeur moyenne frmitw des coefficients de régulation lambda frm et frm2. La vitesse d'intégration dépend non seulement de la grandeur d'entrée qui est le débit massique d'air ml 300 et de la vitesse d'intégration ZBTEML 310 pour calculer le coefficient de charge, mais également d'une valeur obtenue d'une sélection minimum 25 des courbes caractéristiques FBTEB 320 et FBREVA 330. Les coefficients ftefva 340 liés à ces dernières courbes caractéristiques à savoir le taux de rinçage pour la ventilation du réservoir ainsi que ftefvab 350 qui est une valeur limite pour le taux de rinçage de la ventilation du réservoir, servent alors à limiter la vitesse d'apprentissage pour le calcul 30 de la charge. La caractéristique FBTEB 320 sert en particulier à réduire la vitesse d'intégration dans la limitation à des taux de rinçage relativement petits. En outre la caractéristique FBTEVA 330 permet d'éviter une tendance à l'oscillation des coefficients de régulation lambda fr ou frm. Le paramètre khc_w 360 qui en résulte représente la concentration 35 en hydrocarbures, adaptée ou la charge. A partir de la concentration en hydrocarbures, la multiplication 370 avec un coefficient FUMRBRK, 380 on convertit par le calcul la concentration HC en une valeur de charge ftead qui calcule la charge fteadw 390. Le coefficient FUMRBRK présente la valeur numé5 rique 30 et résulte du produit du rapport stoechiomnétrique pour le coefficient lambda = i ou du quotient de la pression de vapeur d'hydrocarbures p-HC et de la pression d'air p.Air. La valeur fournie, qui a été filtrée par un filtre passe-bas fteadt 400 permet de supprimer les variations brèves de la valeur fteadw et notamment avec deux 10 constantes de temps ZKFTEAD 4 10 pour un comportement croissant ou décroissant de la valeur obtenue pour ftead. La figure 2 montre les courbes en fonction du temps de deux sortes de carburant différentes de grandeurs caractéristiques du système de ventilation de réservoir pour déterminer la pression de val15 peur de carburant. Le comportement présenté ici des grandeurs caractéristiques utilise l'information connue selon laquelle la pression de vapeur d'une surface idéale de liquide par exemple le carburant dépend directement des propriétés de la matière du liquide et de la température du liquide ainsi que de la pression extérieure selon la relation 20 PjIVapCarb = f(T_Carb, p-Ext)() Pour une température caractéristique du carburant et une pression extérieure connue qui dépend principalement de la hau25 teur géographique du véhicule, du fait du dégazage de carburant dans le réservoir on aura des valeurs de pression de vapeur augmentées dans le réservoir. La température à laquelle il y aura une variation de pression ou un gradient de pression supérieur à zéro est caractéristique de la pression de vapeur du carburant respectif. Les points d'inflexion cor30 respondant dans les courbes de pression de vapeur apparaissent à la figure 2. La température de carburant qui intervient dans ce modèle de pression de vapeur ainsi que la hauteur géographique de l'emplacement instantané du véhicule et ainsi la valeur de la pression atmosphérique ou pression extérieure sont en général déjà contenues dans l'appareil de commande du moteur à injection et ne nécessitent pas d'être déterminés d'une autre manière. Selon un exemple de réalisation préférentiel de l'invention, la détermination de la pression de vapeur du carburant se 5 fait par le coefficient de charge " flux de rinçage " ftead du système de ventilation de réservoir. Pour cela on s'appuie sur la valeur fteadf du coefficient de charge, filtrée par un filtre passe-bas. Pour une température caractéristique du carburant respectif et connaissant la pression extérieure ou pression atmosphérique on aura des valeurs fteadf aug10 mentées. Le moment initial à partir duquel on mesure une augmentation de la valeur fteadf est considéré comme point caractéristique de la pression de vapeur respective du carburant. La saisie de cette augmentation de pression de vapeur dans le réservoir ou dans le système de réservoir se fait selon l'exemple 1 5 de réalisation dans une phase de fonctionnement connue du moteur " adaptation de mélange ", la vanne de ventilation étant fermée, en utilisant de préférence une mesure effectuée plusieurs fois pour des raisons statistiques pendant le déplacement ou à l'arrêt du véhicule. Le début d'une augmentation de valeur de la pression intérieure au réservoir est 20 prise de nouveau comme valeur caractéristique de la pression de vapeur respective du carburant. Selon un autre exemple de réalisation, on observe la valeur fteadf après le démarrage du moteur et on développe des informations de tendance pour savoir si la valeur fteadf augmente ou diminue. 25 Cela se fait soit en détectant des gradients soit avec des filtres appropriés. Un tel filtrage se fait de préférence avec une force différente suivant que la valeur de ftead augmente ou diminue. On utilise un filtre faible pour un coefficient de charge croissant et un filtre fort pour une valeur décroissante. A l'aide de filtre faible pour la croissance on élimine 30 les valeurs de pointe, brèves, qui se produisent rarement de ftead c'està- dire que l'on n'en tient pas compte. Contrairement à cela, avec un filtre fort, pour la décroissance on tient compte de situations de conduite comme par exemple le mode de poussée du moteur à injection 100 conduisant suivant l'application à des valeurs ftead faibles. Ces valeurs fai35 bles ne donneraient pas correctement la charge effective du filtre à charbon actif en particules de gaz d'échappement. De plus, une charge augmentée ne diminue que relativement lentement ce qui est compensé par le filtre fort. A partir de la pression de vapeur de carburant, par des 5 observations (contrôle de la valeur fteadf) du coefficient de charge, on conclut indirectement à la valeur fteadf. Le niveau de la valeur fteadf indique s'il y a ou non du dégazage de carburant. Les grandeurs perturbatrices ou celles liées à une conduite variable sont éliminées par un filtre approprié. La température du carburant est en général connue à partir de la fonction de commande du moteur " module de température de carburant (KTTM) ". Si l'on ne dispose pas de ce modèle on utilisera un élément thermique approprié. La pression atmosphérique est en général disponible dans l'appareil de commande du moteur. Mais en val5 riante on peut prévoir un capteur de pression. Comme le montre en outre la figure 2, lorsque le véhicule ou l'installation de réservoir sont tout d'abord froids, le coefficient de charge " flux de rinçage " ftead est en général à un niveau bas car dans ces circonstances il n'y a pas de dégazage de carburant ou il y a une 20 unique pression de l'apport de carburant faible. Comme la température du carburant augmente pendant le roulage, la pression de vapeur de carburant augmente également et il en est ainsi du taux de dégazage si bien que la pression à l'intérieur du réservoir augmente. Mais comme la pression intérieure du réservoir une fois 25 augmentée ne change tout d'abord que légèrement ou pas du tout après l'arrêt du véhicule, on enregistre provisoirement la valeur de la pression de vapeur une fois saisie ou la valeur de base fteadf jusqu'au démarrage suivant du moteur ou la reprise du véhicule. Pendant le fonctionnement du moteur on a une réduction continue de la valeur augmentée de la 30 pression de vapeur, car la vapeur de carburant en excédent est aspirée du réservoir pendant le fonctionnement du moteur. Le prélèvement se fait de préférence selon une caractéristique linéaire décroissante selon l'état de fonctionnement du véhicule. Après un démarrage à chaud du moteur, on compare la 35 valeur actuelle de fteadf à la valeur mise en mémoire fteadf. A partir de cette comparaison on tire des conclusions concernant la qualité ou la sorte de carburant et ainsi la pression de vapeur prévisible pour une certaine température et une certaine pression extérieure. En particulier les points d'inflexion qui apparaissent à la figure 2 pour les deux cour5 bes fteadf = f(Température, altitude géographique) servent à détecter la qualité du carburant ou la pression de vapeur prévisible. Ce procédé permet de reconnaître et de distinguer le carburant d'hiver et le carburant d'été. On peut également classer les qualités et distinguer de plus entre ces deux sortes de carburant. Selon un autre ordinogramme présenté à la figure 3, on a un exemple pour déterminer la pression de vapeur du carburant à l'aide d'un procédé d'apprentissage qui repose sur la stratégie d'apprentissage ou les étapes d'apprentissage suivantes: a) Après le démarrage 500 de la routine d'apprentissage, on détermine 15 tout d'abord empiriquement la valeur instantanée de la pression de vapeur de carburant PVap-Carb en la rendant égale à la pression moyenne de vapeur de carburant pOmoy, 510. b) Apprentissage de la pression de carburant selon le procédé prescrit pour cela on saisit de temps en temps la valeur instantanée de fteadf 20 à partir du système de ventilation de réservoir 520 et en 530 on vérifie s'il y a une variation de cette valeur; dès que la grandeur fteadf augmente, on a une variation calculée correspondante 540 de la valeur déjà apprise de PVapCarb. c) La valeur calculée dans b) de PVap-Carb est enregistrée provisoire25 ment 550 pour être disponible par exemple pour reprendre cette valeur une fois apprise de la pression de vapeur lors du nouveau démarrage du véhicule ou de la remise en route 580 du véhicule. d) Les valeurs de pression de vapeur déjà apprises sont rejetées lors d'un nouveau remplissage de réservoir 560 du véhicule et 30 l'apprentissage recommence au début. e) Après avoir reconnu un remplissage du réservoir, on a en variante l'une des deux mesures suivantes: f) Si après une opération de remplissage de réservoir on a en 570 une augmentation de valeur de fteadf, par exemple du fait d'une tempé35 rature relativement élevée du carburant ainsi prélevé, alors on prend il la grandeur fteadf (en combinaison avec la température du carburant et la pression atmosphérique; altitude géographique)-comme première mesure supposée la pression de vapeur de carburant 540. g) Si après un remplissage du réservoir il n'y a pas d'augmentation de 5 la valeur fteadf, par exemple à cause d'une température relativement faible du carburant ainsi rempli, on continue alors tout d'abord sans modifier la valeur de PValCarb. R E V E N D I C A T I O N S ) Procédé pour déterminer la pression de vapeur de carburant dans un système de réservoir de carburant d'un véhicule automobile équipé d'un système de ventilation de réservoir, caractérisé en ce qu' on détermine la pression de vapeur de carburant en fonction de la température, à l'aide d'au moins une grandeur caractéristique du système de ventilation de réservoir mise directement corrélée avec la pression interne régnant dans le système de réservoir de carburant. 10 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en déterminant la pression de vapeur de carburant, on tient compte de la température du carburant et de la pression extérieure ou pression 15 atmosphérique. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que comme grandeur caractéristique indirectement corrélée avec la pression 20 intérieure du système de réservoir de carburant, on déduit une valeur de charge d'un élément de filtre d'un système de ventilation de réservoir coopérant avec le système de réservoir, avec des dégazages de carburant provenant du système de réservoir de carburant. 40) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' on détermine la valeur de charge à l'aide d'un coefficient de charge " flux de rinçage " prévu dans l'appareil de commande de moteur ou dans une installation de commande du système de ventilation de réser30 voir. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que comme caractéristique de la pression de vapeur du carburant on prend la valeur de la température du carburant pour laquelle on mesure une augmentation de la valeur de charge. 60) Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu' en commençant par le démarrage du moteur du véhicule, on saisit le coefficient de charge " flux de rinçage " périodiquement ou de façon continue et on effectue une analyse de tendance du comportement 10 chronologique et à partir du résultat de cette analyse de tendance on conclut à la pression de vapeur de carburant. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu' 1 5 on utilise comme base la valeur de charge filtrée par un filtre passebas. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu' on détermine la pression de vapeur de carburant par un procédé 20 d'apprentissage et on a une variation des valeurs apprises dès qu'il s'établit une variation de la valeur du coefficient de charge " flux de rinçage ". ) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu' on rejette les valeurs déjà apprises lors d'une opération de remplissage au réservoir, saisie. ) Procédé selon la revendication 1, 30 caractérisé en ce que la pression de vapeur de carburant déterminée est utilisée dans la commande du moteur du véhicule notamment pour effectuer des interventions de correction dans la commande du moteur pour une commande préalable plus précise d'une fonction de démarrage du moteur, 35 d'une régulation ralentie du moteur, une régulation de cliquetis du moteur, d'une commande d'allumage du moteur ou pour régénérer le filtre à vapeur de carburant d'un système de ventilation de réservoir. 1 10) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' à l'aide de la pression de vapeur de carburant, déterminée, on effectue des interventions de correction dans les fonctions de diagnostic d'un système de diagnostic de fuite de réservoir.