Brevet FR2911313A1 — publié le 20080718

La présente invention concerne un véhicule hybride avec un moteur à combustion interne et un moteur électrique. Pour pouvoir prendre en compte les lois sur l'atmosphère de plus en plus strictes, les véhicules automobiles actuels sont habituellement équipés d'un dispositif de filtration qui est placé dans un conduit de purge de réservoir. Ce dispositif de filtration, qui comporte, de préférence, du charbon actif comme matière filtrante, sert à extraire par filtration les hydrocarbures d'un flux de purge de réservoir, de sorte qu'aucun hydrocarbure ou seulement très peu d'hydrocarbures sont émis dans l'atmosphère. Toutefois, si la matière filtrante est saturée, les hydrocarbures supplémentaires ne peuvent plus être absorbés et le dispositif de filtration perd son efficacité. Pour maintenir la capacité de fonctionnement à long terme du dispositif de filtration, celui-ci est balayé de temps en temps pour régénérer ainsi la matière filtrante. Le flux de balayage pour la régénération de la matière filtrante est amené dans une ligne d'aspiration du moteur à combustion interne de sorte que les hydrocarbures extraits de la matière filtrante par balayage peuvent être brûlés dans le moteur à combustion interne de manière non polluante. Toutefois, les véhicules automobiles équipés d'un entrainement hydride posent un problème du fait que le moteur à combustion interne ne fonctionne pas en permanence, mais, notamment dans le cas d'un entraînement uniquement par un moteur électrique, qu'il est mis hors service. A l'état hors service, une combustion des hydrocarbures balayés hors du dispositif de filtration et amenés dans la ligne d'aspiration n'est toutefois pas possible, de sorte que cette conception est seulement sous-optimale avec les véhicules hydrides. La présente invention a pour objectif de proposer un mode de réalisation amélioré ou, au moins un autre mode de réalisation pour un véhicule hybride qui se distingue, en particulier, par une faible émission de substances nocives. Cet objectif est atteint, selon la présente invention, par l'objet de la revendication indépendante. Les modes de réalisation avantageux font l'objet des revendications dépendantes. La présente invention repose sur l'idée générale qui consiste à prévoir, dans un véhicule hydride avec un moteur à combustion interne, un moteur électrique ainsi qu'un système de purge de réservoir avec un dispositif de filtration régénérable, un dispositif de commande qui, dans le cas d'un entraînement du véhicule hydride uniquement par un moteur électrique et en cas de besoin simultané de balayage ou de régénération du dispositif de filtration, met le moteur à combustion interne en service et amène de ce fait les hydrocarbures balayés hors du dispositif de filtration dans la combustion du moteur à combustion interne. Le dispositif de filtration est placé dans un conduit de purge de réservoir qui s'étend entre un réservoir et l'atmosphère et qui peut être obturé à l'aide d'un dispositif de soupape, un dispositif de soupape étant disposé dans le conduit d'admission entre le dispositif de filtration et une ligne d'aspiration du moteur à combustion interne. Lorsqu'une matière filtrante du dispositif de filtration est saturée en hydrocarbures, le dispositif de commande actionne le dispositif de soupape pour le balayage du dispositif de filtration et permet ainsi l'amenée mentionnée ci-dessus des hydrocarbures présents dans les conduits et dans le dispositif de filtration vers le moteur à combustion interne. Une combustion des hydrocarbures présents dans le conduit ou dans le dispositif de filtration peut, bien entendu, ne se produire que lorsque le moteur à combustion interne fonctionne au moins avec le mélange de ralenti. Mais, dans les véhicules automobiles à fonctionnement hydride, le moteur à combustion interne est mis hors service à l'état d'entraînement par moteur électrique. C'est pourquoi, le dispositif de commande est conçu, en outre, de manière à mettre en service ou hors service le moteur à combustion interne en fonction d'un état de charge du dispositif de filtration en cas de fonctionnement électrique du véhicule hybride. Ainsi, lorsque le véhicule hydride est en fonctionnement électrique et lorsque, par exemple, un capteur détecte que la matière filtrante est saturée en hydrocarbures, le dispositif de commande, d'une part, ouvre le dispositif de soupape dans le conduit d'admission et dans le conduit de purge de réservoir et, d'autre part, démarre le moteur à combustion interne qui brûle alors les hydrocarbures amenés à celui-ci. La solution selon la présente invention permet ainsi de réduire nettement un rejet des hydrocarbures et, donc, une émission de substances nocives dans les véhicules automobiles à fonctionnement hydride. De manière avantageuse, il est prévu dans la ligne d'aspiration du moteur à combustion interne un accumulateur à dépression qui permet un balayage du dispositif de filtration lorsque les dispositifs de soupapes sont ouverts, même lorsque le moteur à combustion interne est mis hors service. Cet accumulateur à dépression contient, de préférence, un volume de dépression suffisant pour le balayage du dispositif de filtration et il peut être ouvert en cas de besoin. Cela peut se faire également à l'état de fonctionnement purement électrique du véhicule hybride, dans lequel, d'une part, le dispositif de commande ouvre alors le dispositif de soupape dans le conduit d'admission et dans le conduit de purge de réservoir et, d'autre part, met en communication l'accumulateur à dépression avec une ligne d'aspiration du moteur à combustion interne. Sous l'effet de la dépression qui règne dans l'accumulateur à dépression, les hydrocarbures sont aspirés hors du conduit d'admission et hors de la matière filtrante du dispositif de filtration et ils sont accumulés dans la ligne d'aspiration ou dans l'accumulateur à dépression jusqu'à un démarrage du moteur à combustion interne. Lorsque le moteur à combustion interne démarre dans un état de fonctionnement ultérieur, les hydrocarbures accumulés dans l'accumulateur à dépression et dans la ligne d'aspiration peuvent être amenés au processus de combustion dans le moteur à combustion interne. Cette variante permet de balayer ou de régénérer la matière filtrante présente dans le dispositif de filtration même lorsque le moteur à combustion interne est hors service. Selon un perfectionnement avantageux de la solution selon la présente invention, un dispositif de soupape est disposé dans le conduit de purge de réservoir entre, d'une part, le dispositif de filtration et, d'autre part, le réservoir de carburant et il est prévu, en outre, un dispositif de pompage qui peut alimenter le réservoir de carburant en pression lorsque le dispositif de soupape est fermé. Il est prévu, en outre, un dispositif de détection qui peut détecter une concentration en hydrocarbures et/ou une pression dans le réservoir de carburant. Ces dispositifs permettent d'effectuer un test d'étanchéité du réservoir de carburant en fermant le dispositif de soupape et en alimentant le réservoir de carburant en pression à l'aide du dispositif de pompage. Après la mise hors service du dispositif de pompage, le dispositif de détection détermine une chute de pression en fonction du temps et peut déduire l'étanchéité du système du réservoir à partir des valeurs ainsi déterminées. En même temps, l'alimentation en pression du réservoir de carburant présente un avantage considérable du fait qu'une transition du carburant d'un état liquide à un état gazeux est rendue plus difficile, de sorte que le carburant se vaporise nettement moins rapidement. Il serait ainsi possible de mettre le réservoir de carburant sous pression dans le cas d'un entrainement purement électrique et, tout au moins, de rendre plus difficile un dégagement des hydrocarbures hors du carburant. D'autres caractéristiques et avantages importants de la présente invention ressortent des sous-revendications, des dessins et de la description correspondante des figures à l'aide des dessins. Il va de soi que les caractéristiques mentionnées ci-dessus et expliquées ci-après peuvent être mises en oeuvre non seulement selon la combinaison respectivement indiquée, mais également selon d'autres combinaisons, ou individuellement sans s'écarter du cadre de la présente invention. Les exemples de réalisation préférés de la présente invention sont représentés sur les dessins et expliqués plus en détail dans la description suivante, les repères identiques se rapportant à des composants identiques ou similaires ou fonctionnellement identiques. Les figures montrent schématiquement, Figure 1 un mode de réalisation standard d'un système de purge de réservoir selon la présente invention; Figure 2 une représentation telle que celle de la figure 1, mais avec plusieurs composants différents du système de purge de réservoir qui peuvent être utilisés individuellement en option, Figure 3 une répartition des couples et des vitesses de l'entraînement hydride selon la présente invention dans un état de charge 15 de la batterie, Figure 4 une représentation telle que celle de la figure 3, mais dans un état de purge du réservoir. Selon la figure 1, un entraînement hydride 1 pour un véhicule hybride, non représenté, comporte un moteur à combustion interne 2 ainsi 20 qu'un moteur électrique, également non représenté. Le véhicule hydride est conçu, de préférence, comme un véhicule totalement hydride, de sorte qu'il peut être entraîné à la fois uniquement par un moteur à combustion interne et uniquement par un moteur électrique. Le moteur à combustion interne 2 comporte une ligne d'aspiration 3 et il est relié à 25 un système de gaz d'échappement 4. La ligne d'aspiration 3 amène au moteur à combustion interne 2 un mélange carburant-air qui est brûlé dans le moteur à combustion interne 2. Ensuite, les produits de combustion sortent du moteur à combustion interne 2 et parviennent dans l'atmosphère par l'intermédiaire du système de gaz d'échappement 30 4. Un conduit d'admission 5, qui est relié à l'autre extrémité à un dispositif de filtration 6, débouche dans la ligne d'aspiration 3. Le conduit d'admission 5 et le dispositif de filtration 6 font partie d'un système de purge de réservoir qui comprend, en outre, un réservoir de carburant 7. Le dispositif de filtration 6 comprend une matière filtrante régénérable ou balayable 8 et il est placé dans un conduit de purge de réservoir 10 qui relie le réservoir de carburant 7 à l'atmosphère et qui peut être obturé à l'aide d'un dispositif de soupape 9. Un autre dispositif de soupape 9' est disposé dans le conduit d'admission 5 entre la ligne d'aspiration 3 du moteur à combustion interne 2 et le dispositif de filtration 6. Les hydrocarbures vaporisés hors du carburant parviennent dans le dispositif de filtration 6 par l'intermédiaire du conduit de purge de réservoir 10 où la matière filtrante 8, par exemple un filtre au charbon actif, les empêche de sortir dans l'atmosphère. Lorsque la matière filtrante 8 est saturée en hydrocarbures, il est nécessaire de la balayer ou de la régénérer, et il est prévu pour cela un dispositif de commande 11 qui actionne, c'est-à-dire ouvre, les dispositifs de soupapes 9, 9' en cas de besoin et amène ainsi l'air ambiant à la ligne d'aspiration 3 à travers la matière filtrante 8 et le conduit d'admission 5. Le balayage de l'air ambiant par le conduit de purge de réservoir 10 et la matière filtrante 8, cette dernière est régénérée et préparée pour une nouvelle absorption d'hydrocarbures vaporisés hors du carburant. Toutefois, dans un entraînement hybride 1, il se produit des états de fonctionnement dans lesquels le moteur à combustion interne 2 est mis hors service et le véhicule automobile est entraîné uniquement par le moteur électrique. Dans cet état de fonctionnement, un balayage du dispositif de filtration 6 ne peut pas être réalisé en raison de l'absence d'une chute de pression entre la ligne d'aspiration 3 et le dispositif de filtration 6 de sorte que, lorsque la matière filtrante 8 est saturée en hydrocarbures, ces derniers risquent de parvenir à l'atmosphère par l'intermédiaire du conduit de purge de réservoir 10. Cela doit toutefois être évité à tout prix. C'est pourquoi, le dispositif de commande 11 est, en outre, conçu, selon la présente invention, de manière à mettre en service le moteur à combustion interne 2 en fonction d'un état de charge du dispositif de filtration 6 en cas de fonctionnement électrique du véhicule hybride de sorte que les hydrocarbures balayés dans la ligne d'aspiration 3 peuvent être extraits de la matière filtrante 8 et amenés à la combustion. En outre, d'autres possibilités pour réduire ou éviter une émission d'hydrocarbures à l'atmosphère sont désignées par les lettres A à H sur la figure 2, ces autres développements pouvant être mis en oeuvre aussi bien à titre de remplacement que d'addition. Perfectionnement I Avec le perfectionnement I, un autre dispositif de soupape 9" est placé dans le conduit de purge de réservoir 10 entre le dispositif de filtration 6 et le réservoir de carburant 7. Il est prévu, en outre, un dispositif de pompage 12 qui peut alimenter le réservoir de carburant 7 en pression lorsque le dispositif de soupape 9" est fermé. Il est également prévu un dispositif de détection 13 qui peut détecter au moins une pression dans le réservoir de carburant 7. La fermeture du dispositif de soupape 9" et l'alimentation en pression du réservoir de carburant 7 permet d'élever la pression dans celui-ci, de sorte qu'une tendance du carburant à la vaporisation et, donc, une évaporation des hydrocarbures hors du carburant, est évitée ou, tout au moins, rendue plus difficile. De ce fait, la formation d'hydrocarbures gazeux est rendue plus difficile. En outre, le dispositif de détection 13 peut détecter une perte de pression en fonction du temps qui donne une indication sur l'étanchéité du réservoir de carburant 7 ou des conduits 10 communiquant avec celui-ci. L'élévation de la pression permet donc de réduire un entraînement des hydrocarbures gazeux dans le dispositif de filtration 6. Perfectionnement II Pour pouvoir mieux détecter un état de charge en hydrocarbures du dispositif de filtration 6 ou de la matière filtrante 8, il est prévu un capteur de niveau de remplissage 14 qui est relié au dispositif de commande 11. Perfectionnement III Le dispositif de commande 11 peut exécuter ce que l'on appelle une commande prioritaire qui inclut, par exemple, la mise en service du moteur à combustion interne en cas de détection d'une charge élevée en hydrocarbures de la matière filtrante 8. En même temps, une régulation de la quantité de balayage de consigne peut être réalisée et des opérations de diagnostic déterminées peuvent être supprimées. Par exemple, une fraction d'hydrocarbures peut être détectée à l'aide d'une sonde lambda et une étape riche d'un gaz de purge de réservoir peut être déduite de celle-ci. Si, par exemple, le mélange devient plus riche, une opération de diagnostic peut être supprimée et une priorité peut être donnée à la purge du réservoir. Perfectionnement IV Pour pouvoir augmenter, en cas de besoin, la quantité de balayage qui est amenée à la ligne d'aspiration 3 par le conduit de purge de réservoir 10, la matière filtrante 8 et le conduit d'admission 5, on peut prévoir entre le dispositif de soupape 9' et le dispositif de filtration 6 une pompe 16 qui génère un flux s'écoulant à travers le dispositif de filtration 6 et allant vers la ligne d'aspiration 3. Cette pompe 16 peut être conçue, par exemple, comme une pompe électrique ou comme une pompe 16' entraînée mécaniquement par le moteur à combustion interne (2) sur le vilebrequin ou l'arbre à cames. Une quantité de balayage peut être augmentée activement aussi bien par la pompe 16 que par la pompe 16', l'utilisation d'une pompe 16 conçue comme une pompe à vide à effort de freinage mécanique dans le moteur à combustion interne 2 8 étant appropriée car celle-ci n'est pas nécessaire, voire utilisée dans un entraînement hybride 1. La pompe 16, 16' est ici également en communication avec le dispositif de commande 11. La pompe 16, 16' présente en particulier l'avantage de permettre un flux de balayage important en cas de pressions élevées dans la tubulure d'admission qui s'établissent pendant un fonctionnement avec une charge élevée. Perfectionnement V Avec le perfectionnement V, un détecteur d'hydrocarbures 15, par exemple, sous forme d'une sonde lambda, est placé dans le conduit d'admission 5 entre le dispositif de filtration 6 et le dispositif de soupape 9' pour la mesure d'une concentration en hydrocarbures. Le détecteur d'hydrocarbures 15 peut être également conçu comme un détecteur d'ionisation de flammes et il mesure une concentration en hydrocarbures dans le gaz de balayage. Cela doit permettre de réduire un temps de réaction pour l'ouverture du dispositif de soupape 9'. L'indication de la concentration du gaz de balayage permet de commander la soupape 9' plus rapidement en ouverture car un effet du gaz de balayage sur le mélange de combustion peut être calculé au préalable dans le dispositif de commande 11. Perfectionnement VI Avec le perfectionnement VI, un dispositif de mesure 17 pour la mesure d'un flux massique, en particulier pour la mesure d'un flux massique de la purge de réservoir, est prévu dans le conduit d'admission 5 entre le dispositif de filtration 6 et le dispositif de soupape 9', le dispositif de mesure 17 pouvant être conçu, par exemple, comme un détecteur à film chaud. Le dispositif de mesure 17 est relié, en particulier, aux pompes 16 ou 16' et au dispositif de commande 11. Perfectionnement VII Sur les figures 3 et 4, la courbe 18 montre une vitesse du véhicule 30 hydride. Les courbes 19 et 20 montrent une fois un couple de rotation dans le moteur à combustion interne 2 et une autre fois un couple de rotation dans un moteur électrique. Si un capteur de niveau de remplissage 14 détecte, par exemple, une charge élevée en hydrocarbures de la matière filtrante 8, le couple de rotation nécessaire pour l'entraînement du véhicule hybride est déplacé du moteur à combustion interne 2 vers le moteur électrique de sorte que le moteur à combustion interne 2 fonctionne avec une pression réduite dans la tubulure d'admission de la ligne d'aspiration 3, de sorte qu'un gradient de balayage important s'établit. Comme on peut le voir sur les figures 3 et 4, le couple cumulé reste inchangé à l'entrée de la boîte de vitesses. La figure 3 montre que le moteur à combustion interne 2 génère le couple de rotation 19 nécessaire principalement pour l'entraînement du véhicule hybride. Le couple de rotation 20 généré par le moteur électrique est négatif de sorte que ce dernier peut être utilisé comme générateur pour charger une batterie de véhicule. Le couple cumulé 21 s'établit à environ +100 Nm, le moteur à combustion interne 2 fournissant un couple de rotation 19 d'environ +120 Nm et le moteur électrique un couple de rotation 20 d'environ -20 Nm. Par contre, la répartition du couple de rotation entre le moteur électrique et le moteur à combustion interne 2 suivant la figure 4 est totalement différente : ici, le moteur à combustion interne 2 génère un couple de rotation 19 d'environ +25 Nm et le moteur électrique un couple de rotation 20 d'environ +75 Nm. Le couple cumulé 21 est également de +100 Nm, de sorte que la vitesse 18 entre les deux états sur les figures 3 et 4 ne varie pas. Perfectionnement VIII Avec le perfectionnement VIII, il est prévu dans la ligne d'aspiration 3 du moteur à combustion interne 2 un accumulateur à dépression 22 qui permet un balayage du dispositif de filtration 6 lorsque les dispositifs de soupapes 9, 9' sont ouverts; même si le moteur à combustion interne 2 est mis hors service. Une soupape anti-retour 23 est placée entre l'accumulateur à dépression 22 et la ligne d'aspiration 3 pour éviter un reflux incontrôlé et involontaire. L'accumulateur à dépression 22 génère la dépression nécessaire pour le balayage qui, selon les autres perfectionnements, par exemple le perfectionnement D, est générée par les pompes 16 ou 16'. L'accumulateur à dépression 22 permet, en tant que seule variante, un balayage du dispositif de filtration 6 lorsque le moteur à combustion interne 2 est mis hors service. En conclusion, il faut attirer de nouveau l'attention sur le fait que les perfectionnements I à VIII peuvent être mis en oeuvre aussi bien à titre de remplacement que d'addition, sachant qu'il est avantageux des combiner les perfectionnements suivants les uns avec les autres : perfectionnements IV et VI, perfectionnements V et III et perfectionnements V et VII.15 REVENDICATIONS 1. Véhicule hybride avec les caractéristiques suivantes a) le véhicule hybride comporte un moteur à combustion interne (2) et un moteur électrique, b) le véhicule hybride comporte un système de purge de réservoir qui comprend au moins un réservoir de carburant (7) et un conduit d'admission (5) s'étendant entre un dispositif de filtration régénérable (6) et une ligne d'aspiration (3) du moteur à combustion interne (2), c) le dispositif de filtration (6) est placé dans un conduit de purge de réservoir (10) qui s'étend entre le réservoir de carburant (7) et l'atmosphère et qui peut être obturé à l'aide d'un dispositif de soupape (9), d) un dispositif de soupape (9) est disposé dans le conduit d'admission (5) entre le dispositif de filtration (6) et la ligne d'aspiration (3), e) le véhicule hybride comporte un dispositif de commande (11) qui est conçu de manière à actionner le dispositif de soupape (9, 9') pour le balayage du dispositif de filtration (6) de telle sorte que l'air ambiant peut être amené au moteur à combustion interne (2) à travers le conduit de purge de réservoir (10), le dispositif de filtration (6) et le conduit d'admission (5) et, de ce fait, les hydrocarbures présents dans les conduits (5, 10) et dans le dispositif de filtration peuvent être amenés au moteur à combustion interne (2) pour la combustion, f) en outre, le dispositif de commande (11) est conçu de manière à mettre en service le moteur à combustion interne (2) en fonctiond'un état de charge du dispositif de filtration (6) en cas de fonctionnement électrique du véhicule hybride. 2. Véhicule hybride avec les caractéristiques a) à e) de la revendication 1, en particulier selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu dans la ligne d'aspiration (3) du moteur à combustion interne (2) un accumulateur à dépression (22) qui permet un balayage du dispositif de filtration (6) lorsque le moteur à combustion interne (2) est mis hors service et les dispositifs de soupapes (9, 9') sont ouverts. 3. Véhicule hybride selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce 10 que - un dispositif de soupape (9") est disposé dans le conduit de purge de réservoir (10) entre le dispositif de filtration (6) et le réservoir de carburant (7), - il est prévu un dispositif de pompage (12) qui peut alimenter le 15 réservoir de carburant (7) en pression lorsque le dispositif de soupape (9") est fermé, - il est prévu un dispositif de détection (13) qui peut détecter une pression dans le réservoir de carburant (7). 7. Véhicule hybride selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 20 caractérisé en ce qu'il est prévu un capteur de niveau de remplissage (14) relié au dispositif de commande (11) qui peut détecter un état de charge du dispositif de filtration (6) avec des hydrocarbures. 8. Véhicule hybride selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que 25 - il est prévu une pompe (16, 16') entre le dispositif de soupape (9') et le dispositif de filtration (6), qui génère un flux s'écoulant à travers le dispositif de filtration (6) vers la ligne d'aspiration (3),- la pompe (16, 16') est conçue comme une pompe électrique (16) ou comme une pompe (16') entraînée mécaniquement par le moteur à combustion interne (2). 6. Véhicule hybride selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu un détecteur d'hydrocarbures (15) dans le conduit d'admission (5) pour la mesure d'une concentration en hydrocarbures entre le dispositif de filtration (6) et le dispositif de soupape (9'). 7. Véhicule hybride selon la revendication 6, caractérisé en ce que le 10 détecteur d'hydrocarbures (15) est conçu comme une sonde lambda ou comme un détecteur d'ionisation de flammes. 8. Véhicule hybride selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif de mesure (17) pour la mesure d'un flux massique dans le conduit d'admission (5) entre le 15 dispositif de filtration (6) et le dispositif de soupape (9'). 9. Véhicule hybride selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de mesure (17) pour la mesure du flux massique est conçu comme un détecteur à film chaud.