Brevet FR2982909A1 — publié le 20130524

PROCEDE DE PURGE DE VAPEURS DE CARBURANT pool L'invention concerne les véhicules munis d'un moteur à combustion interne et d'un réservoir destiné à contenir un carburant liquide mélangeant deux 5 composés de coefficients stoechiométrique de combustion distincts, et en particulier la purge de vapeurs de carburant issues du réservoir. [0002] De façon connue, les véhicules automobiles équipés d'un moteur à combustion interne comprennent un système de collecte de vapeurs de carburant issues d'un réservoir dans lequel est stocké du carburant. Lors du 10 fonctionnement du véhicule, ces vapeurs sont purgées hors du système de collecte vers la chambre de combustion du moteur. Afin de maintenir constante la stoechiométrie de combustion du carburant injecté dans le moteur, un calculateur détermine la quantité de carburant contenue dans ces vapeurs et, en fonction de ce résultat, adapte la quantité de carburant restant à injecter dans la 15 chambre de combustion du moteur. [0003] Dans le cas de véhicules automobiles polycarburants (en anglais « flexible-fuel vehicles »), le carburant comprend plusieurs composants, par exemple de l'essence et de l'éthanol. La proportion de ces composants peut être fixée ou varier en fonction des distributeurs. Ces composants ont généralement 20 des volatilités différentes ; leur proportion relative dans les vapeurs de carburant est alors différente de leur proportion relative dans le réservoir. Les vapeurs purgées dans le moteur ont donc une stoechiométrie de combustion différente de la stoechiométrie de combustion du carburant injecté dans le moteur, ce qui peut conduire, lors de chaque purge, à une altération de la richesse du mélange air- 25 carburant et donc à une combustion non-optimale de ce carburant. [0004] Le brevet US4945885 présente un procédé de purge de vapeurs dans lequel la stoechiométrie de combustion d'un tel mélange de carburant est maintenue constante en régulant la purge des vapeurs. Un capteur détermine la composition en essence et en alcool du carburant injecté vers le moteur. Le 30 débit de purge des vapeurs est déterminé par un calculateur, en fonction de la quantité d'air introduite dans l'admission du moteur, de la température et de la composition du carburant. Cette méthode présente toutefois l'inconvénient de nécessiter un capteur d'alcool sur la ligne d'alimentation en carburant du moteur, ce qui renchérit le coût du dispositif. [0005] L'invention vise à résoudre cet inconvénient. L'invention porte ainsi sur un procédé de purge de vapeurs de carburant issues d'un réservoir destiné à 5 contenir un carburant liquide mélangeant deux composés à coefficients stoechiométriques de combustion distincts, comprenant les étapes suivantes : - purger lesdites vapeurs vers la chambre de combustion et déterminer la quantité de vapeur purgée vers la chambre de combustion ; - déterminer la quantité d'air introduite dans la chambre de combustion 10 et déterminer une quantité de carburant à injecter à destination d'une chambre de combustion et en fonction du coefficient stoechiométrique de combustion du carburant liquide ; - injecter la quantité de carburant déterminée à destination de la chambre de combustion ; 15 [0006] procédé dans lequel l'étape de détermination de la quantité de carburant à injecter comprend les étapes suivantes : - déterminer une quantité d'air nécessaire pour la combustion de la quantité déterminée de vapeur purgée en fonction du coefficient stoechiométrique des vapeurs ; 20 - déterminer la quantité d'air introduite restante en soustrayant la quantité déterminée d'air pour la combustion des vapeurs de la quantité totale déterminée d'air introduite dans la chambre de combustion ; - déterminer la quantité de carburant à injecter en fonction de la 25 quantité déterminée d'air restante pour la combustion du carburant injecté et en fonction du coefficient stoechiométrique du carburant liquide. [0007] Ainsi, le procédé permet la prise en compte lors de la purge des vapeurs de la différence entre les coefficients stoechiométriques de combustion respectifs 30 du carburant injecté et des vapeurs purgées. Cette méthode ne nécessite pas l'ajout d'un capteur supplémentaire ; et peut être implémentée dans des procédés existants par simple modification logicielle d'un calculateur. [000s] Selon une variante, le procédé de purge comprend une étape d'adsorption des vapeurs de carburant issues du réservoir dans un collecteur, ladite étape de purge incluant la purge des vapeurs depuis ce collecteur. [0009] Selon une autre variante, l'étape de purge inclut l'ouverture d'une 5 électrovanne disposée entre le collecteur et la chambre de combustion. [0olo] Selon encore une variante, l'étape de purge inclut l'admission des vapeurs dans un moteur à combustion interne à allumage commandé. [0011] Selon encore une autre variante, la détermination de la quantité de carburant à injecter Minj est déterminée comme suit : M airX C consigne- richX C corne- froidX C comp- re nj M vap C stoechio- vap M inj- Mtrans regul- nch C stoechio- carb 10 où Mair est la quantité déterminée d'air à introduire dans la chambre de combustion, Mvap la quantité de vapeur de carburant purgée à destination de la chambre de 15 combustion, Cconsigne-rich est un terme correctif dépendant de la consigne de richesse du mélange d'air et de carburant dans la chambre de combustion, Ccomp-froid est un terme correctif dépendant notamment de la température, Ccomp_ réinj est un terme correctif compensant l'effet thermique d'une coupure injection, Cstcechio-vap est le coefficient de stoechiométrie des vapeurs de carburant purgées, 20 Cstcechio-carb est le coefficient de stoechiométrie du carburant liquide, Mtrans est une quantité résiduelle de carburant déjà présente dans la chambre de combustion et Cregul-rich est un terme correctif dépendant de la richesse du mélange d'air et de carburant dans la chambre de combustion. [0012] L'invention porte également sur un calculateur de contrôle d'un moteur à 25 combustion interne comprenant : - une interface de réception de signaux représentatifs d'une quantité de vapeurs de carburant purgée vers une chambre de combustion, du coefficient stoechiométrique des vapeurs de carburant issu d'un modèle d'estimation, du coefficient stoechiométrique du carburant 30 liquide, d'une quantité d'air à introduire dans la chambre de combustion ; - un dispositif de calcul configuré pour : a. déterminer une quantité d'air nécessaire pour la combustion de la quantité de vapeurs de carburant purgée en fonction du coefficient stoechiométrique des vapeurs ; b. déterminer la quantité d'air restante à brûler en soustrayant la quantité d'air nécessaire pour la combustion de la quantité des vapeurs de carburant à la quantité d'air totale introduite dans la chambre de combustion; c. déterminer la quantité de carburant à injecter pour assurer la combustion en fonction de la quantité d'air restante à brûler et en fonction du coefficient stoechiométrique du carburant liquide ; - une interface de sortie configurée pour retourner un signal représentatif de la quantité de carburant à injecter. [0013] Selon une variante, l'invention porte sur un moteur polycarburant à 15 combustion interne, comprenant : - une chambre de combustion ; - un réservoir destiné à contenir un carburant liquide mélangeant deux composés à coefficients stoechiométriques de combustion distincts ; - un dispositif d'injection configuré pour prélever du carburant dans le 20 réservoir et l'injecter à destination de la chambre de combustion ; - un collecteur de vapeurs de carburant relié fluidiquement au réservoir et à la chambre de combustion ; - une électrovanne configurée pour contrôler le débit de vapeur de carburant entre le collecteur de vapeurs et la chambre de 25 combustion ; - un capteur utilisé pour évaluer la quantité de vapeur de carburant s'écoulant entre le collecteur et la chambre de combustion ; - un calculateur tel que décrit ci-dessus, configuré pour piloter l'injection de carburant dans le moteur, et dont l'interface de réception est 30 connectée au capteur. 2 982 909 5 [0014] Selon encore une variante, l'invention porte sur un véhicule automobile comprenant un moteur polycarburant à combustion interne selon l'invention. [0015] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement 5 limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement un véhicule automobile configuré pour exécuter un procédé de purge de vapeurs de carburant ; - la figure 2 illustre schématiquement un calculateur de contrôle d'un moteur ; 10 - la figure 3 représente une courbe de distillation d'un carburant ; - la figure 4 est un diagramme fonctionnel d'un procédé de purge ; - la figure 5 est un diagramme fonctionnel d'une étape du procédé de purge illustré à la figure 4. [0016] Dans la description qui suit, le rapport Ma/Mc désigne un coefficient 15 stoechiométrique de combustion d'un carburant, où Ma est la quantité d'air nécessaire pour brûler une quantité Mc de ce carburant. [0017] La figure 1 illustre un véhicule automobile 60 comprenant un moteur à combustion interne 40 polycarburant. Ce moteur 40 est configuré pour entraîner le véhicule 60. Ce véhicule 60 est par exemple un véhicule de type 20 polycarburant (en anglais « flexible fuel vehicle »), aussi connu sous le nom de véhicule à carburant modulable. Un tel moteur polycarburant est le plus fréquemment du type à allumage commandé. Un tel véhicule est configuré pour fonctionner avec un carburant pouvant comprendre plusieurs composants de coefficients stoechiométriques de combustion différents. Ces composants sont 25 par exemple de l'essence et de l'éthanol. [0018] Le moteur 40 comprend une chambre de combustion 42, un réservoir 44 de carburant, un dispositif d'injection 46 de carburant, un collecteur 48 de vapeurs de carburants, une électrovanne 50, un capteur 52 dit sonde lambda évalue la teneur en oxygène des gaz d'échappement et envoie cette information 30 au calculateur 30 qui la traite pour en déduire la quantité de vapeur purgée) et un calculateur 30 de contrôle. [0019] Le réservoir 44 est configuré pour contenir un carburant liquide mélangeant deux composés de coefficients stoechiométriques de combustion distincts. [0020] Le collecteur 48 de vapeurs de carburant est relié fluidiquement au 5 réservoir 44 d'une part et à la chambre de combustion 42 d'autre part. Ce collecteur 48 est configuré pour adsorber des vapeurs de carburant du réservoir 44, et pour les désorber puis les délivrer à destination de la chambre de combustion 42. Ce collecteur 48 comprend par exemple un filtre à charbon actif, configuré pour adsorber ou absorber des vapeurs de carburant. Ce collecteur 48 10 comprend avantageusement un orifice 49 permettant sa mise à l'air. [0021] L'électrovanne 50 est configurée pour contrôler le débit de vapeurs de carburant entre ce collecteur 48 et la chambre de combustion 42. [0022] Le dispositif d'injection 46 est configuré pour prélever du carburant dans le réservoir 44 et pour injecter ce carburant à destination de la chambre de 15 combustion 42. Ce dispositif 46 peut être du type à injection directe ou à injection indirecte dans la chambre de combustion. [0023] Le capteur 52 est configuré pour mesurer la quantité de vapeur de carburant s'écoulant entre le collecteur 48 et la chambre de combustion 42. Ce capteur 52 évalue la teneur en oxygène des gaz d'échappement et envoie cette 20 information au calculateur 30 qui la traite pour en déduire la quantité de vapeur purgée. L'information teneur en éthanol des vapeurs purgées est estimée à partir d'un modèle dans le calculateur. [0024] Le calculateur 30 est configuré pour piloter l'injection de carburant à destination de la chambre de combustion du moteur. Ce calculateur 30 25 comprend : une interface de réception 32 de signaux électriques ou logicielles, un dispositif de calcul 34, une interface de sortie 36 d'un signal, comme illustré à la figure 2. [0025] L'interface de réception 32 est connectée au capteur 52 (sonde lambda) et à d'autres informations logicielles déterminées dans le calculateur 30. Cette 30 interface de réception 32 est configurée pour recevoir des signaux représentatifs : 2 982 909 7 - d'une quantité de vapeurs de carburant Mvap purgées vers la chambre de combustion 42 ; - du coefficient stoechiométrique Cstoechio-vap de combustion des vapeurs de carburant ; - du coefficient stoechiométrique Cstcechio-carb de combustion du carburant liquide; - une quantité d'air Mair à introduire dans la chambre de combustion 42. - L'interface de sortie 36 du calculateur 30 est configurée pour retourner un signal représentatif de la quantité Minj de carburant à injecter. Cette interface de sortie 36 est connectée au dispositif d'injection 46. [0026] Le dispositif de calcul 34 est configuré pour : - déterminer une quantité d'air nécessaire pour la combustion de la quantité Mvap de vapeur de carburant purgée, en fonction du coefficient stoechiométrique Cstoechio-vap de ces vapeurs ; - déterminer la quantité d'air restante à brûler, en soustrayant la quantité d'air nécessaire pour la combustion de la quantité de vapeur de carburant à la quantité d'air Mair introduite dans la chambre de combustion 42 ; - déterminer la quantité Minj de carburant à injecter dans la chambre de combustion en fonction de la quantité d'air restante à brûler pour la combustion du carburant injecté et en fonction du coefficient stoechiométrique Cstcechio-carb du carburant liquide. [0027] La figure 3 représente une courbe de distillation d'un carburant liquide comprenant de l'éthanol et de l'essence, connu sous la dénomination commerciale « E85 ». Le pourcentage volumique d'éthanol compris dans ce carburant est typiquement inférieur ou égal à 85 %. Cette courbe de distillation indique, en fonction de la température T (exprimée en degrés Celsius), le pourcentage volumique D de carburant distillé. Typiquement, l'essence s'évapore à une température comprise entre 50°C et 80°C, comme indiqué par la pente 17 de la courbe. Par exemple, à la température de 75°C (indiquée par les traits discontinus), environ 17% du volume du carburant est évaporé ; ce volume évaporé contient principalement de l'essence. L'éthanol s'évapore entièrement à la température de 78°C, comme indiqué par le plateau 19 de la courbe. [0028] En pratique, la température dans le réservoir 44 ne dépasse pas 75°C. Ainsi, dans un véhicule 60 utilisant un tel carburant liquide stocké dans le réservoir 44, l'éthanol n'est pas en mesure de s'évaporer ; le collecteur 48 contient donc majoritairement des vapeurs d'essence. Des traces d'éthanol peuvent tout de même exister dans le collecteur 48. [0029] La figure 4 décrit un procédé de purge de vapeurs de carburant issues du réservoir 44. Ce procédé comprend les étapes de : - purge 2 des vapeurs vers la chambre de combustion 42 ; - détermination 4 de la quantité Mvap des vapeurs purgées à l'étape 2 ; - détermination d'une quantité d'air Mair à introduire dans la chambre de combustion 42 en fonction du coefficient stoechiométrique Cstcechio-carb du carburant liquide et détermination 6 d'une quantité Minj de carburant à injecter à destination de la chambre de combustion 42 et; - injection 8 à destination de la chambre de combustion 42 de la quantité de carburant Minj déterminée lors de l'étape 6. [0030] L'étape 6 de détermination de la quantité de carburant à injecter comprend les étapes de : - détermination 10 d'une quantité d'air nécessaire pour la combustion de la quantité déterminée de vapeurs purgées Mvap en fonction du coefficient stoechiométrique des vapeurs Cstcechio-vap ; - détermination 12 de la quantité d'air restante à brûler, en soustrayant la quantité déterminée d'air pour la combustion des vapeurs de la quantité Mair déterminée d'air à introduire dans la chambre de combustion ; - détermination 14 de la quantité Minj de carburant à injecter en fonction de la quantité déterminée d'air restante à brûler et en fonction du coefficient stoechiométrique Cstcechio-carb du carburant liquide. [0031] Cette étape 6 de détermination de la quantité de carburant à injecter Mill est déterminée par la formule de calcul : 2 982 909 9 consigne- rich X C coinp- froid X C coinp- reinj M vap X C stoechio- vap " ivi trans IX regul- rich C stoechio- carb [0032] où Mai, est la quantité déterminée d'air à introduire dans la chambre de combustion, Mvap la quantité de vapeur de carburant purgée à destination de la 5 chambre de combustion, Ccansigne-rich est un terme correctif dépendant de la consigne de richesse du mélange d'air et de carburant dans la chambre de combustion 42, Ccomp-froid est un terme correctif dépendant notamment de la température, Ccomp-réinj est un terme correctif compensant l'effet thermique d'une coupure injection, Cstcechio-vap est le coefficient de stoechiométrie des vapeurs de 10 carburant purgées, Cstcechio-carb est le coefficient de stoechiométrie du carburant liquide, m -trans est une quantité résiduelle de carburant déjà présente dans la chambre de combustion 42 et Cregul-rich est un autre terme correctif dépendant de la richesse du mélange d'air et de carburant dans la chambre de combustion 42. [0033] Avantageusement, le procédé inclut l'adsorption 1 dans le collecteur 48 15 des vapeurs de carburant issues du réservoir 44. [0034] La figure 5 décrit des étapes incluses dans l'étape de purge 2. Cette étape de purge 2 inclut avantageusement les étapes : - d'ouverture 20 de l'électrovanne 50 disposée entre le collecteur 48 et la chambre de combustion 42 ; 20 - de désorption et de purge 22 des vapeurs hors du collecteur 48 ; - d'admission 24 des vapeurs dans la chambre de combustion 42. [0035] La détermination 4 de la quantité des vapeurs purgées Mvap à l'étape 2 est par exemple réalisée à l'aide d'un modèle d'estimation ou d'un capteur positionné avantageusement entre le collecteur 48 et la chambre de combustion 25 42 REVENDICATIONS1. Procédé de purge de vapeurs de carburant issues d'un réservoir destiné à contenir un carburant liquide mélangeant deux composés à coefficients stoechiométriques de combustion distincts, comprenant les étapes suivantes : - purger (2) lesdites vapeurs vers la chambre de combustion et déterminer (4) la quantité de vapeur purgée vers la chambre de combustion ; - déterminer la quantité d'air introduite dans la chambre de combustion et déterminer une quantité de carburant à injecter (6) à destination d'une chambre de combustion et en fonction du coefficient stoechiométrique de combustion du carburant liquide ; - injecter (8) la quantité de carburant déterminée à destination de la chambre de combustion ; - procédé dans lequel l'étape (6) de détermination de la quantité de carburant à injecter comprend les étapes suivantes : - déterminer (10) une quantité d'air nécessaire pour la combustion de la quantité déterminée de vapeur purgée en fonction du coefficient stoechiométrique des vapeurs ; - déterminer (12) la quantité d'air introduite restante en soustrayant la quantité déterminée d'air pour la combustion des vapeurs de la quantité totale déterminée d'air introduite dans la chambre de combustion ; - déterminer (14) la quantité de carburant à injecter en fonction de la quantité déterminée d'air restante pour la combustion du carburant injecté et en fonction du coefficient stoechiométrique du carburant liquide. 2. Procédé de purge selon la revendication 1, comprenant une étape d'adsorption (1) des vapeurs de carburant issues du réservoir dans un collecteur, ladite étape (2) de purge incluant la purge des vapeurs (22) depuis ce collecteur. 3. Procédé de purge selon la revendication 2, dans lequel ladite étape (2) de purge inclut le pilotage (20) d'une électrovanne disposée entre le collecteur et la chambre de combustion. 4. Procédé de purge selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite étape (2) de purge inclut l'admission (24) des vapeurs dans un moteur à combustion interne à allumage commandé. 5. Procédé de purge selon l'une des quelconques des revendications précédentes, dans lequel la détermination (6) de la quantité de carburant à injecter Minj est déterminée comme suit : M _ (M air C consigne- richx C comp- froid C comp- rein] M vap C stoe I" chio- vap A trans 1-" nn regul- rich C stoechio- carb où Mair est la quantité déterminée d'air à introduire dans la chambre de combustion, Mvap la quantité de vapeur de carburant purgée à destination de la chambre de combustion, Cconsigne-rich est un terme correctif dépendant de la consigne de richesse du mélange d'air et de carburant dans la chambre de combustion, Ccomp-froid est un terme correctif dépendant notamment de la température, Ccomp-réinj est un terme correctif compensant l'effet thermique d'une coupure injection , Cstoechio-vap est le coefficient de stoechiométrie des vapeurs de carburant purgées, Cstcechio-carb est le coefficient de stoechiométrie du carburant liquide, M -trans est une quantité résiduelle de carburant déjà présente dans la 20 chambre de combustion et Cregul-rich est un autre terme correctif dépendant de la richesse du mélange d'air et de carburant dans la chambre de combustion. 6. Calculateur (30) de contrôle d'un moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comprend : - une interface de réception (32) de signaux électriques ou logicielles 25 représentatifs d'une quantité de vapeurs de carburant purgée vers une chambre de combustion, du coefficient stoechiométrique des vapeurs de carburant, du coefficient stoechiométrique du carburant liquide, d'une quantité d'air à introduire dans la chambre de combustion ; - un dispositif de calcul (34) configuré pour :o déterminer une quantité d'air nécessaire pour la combustion de la quantité de vapeurs de carburant purgée en fonction du coefficient stoechiométrique des vapeurs ; o déterminer la quantité d'air introduite restante en soustrayant la quantité d'air nécessaire pour la combustion de la quantité des vapeurs de carburant à la quantité d'air introduite dans la chambre de combustion; o déterminer la quantité de carburant à injecter dans la chambre de combustion en fonction de la quantité d'air introduite restante et en fonction du coefficient stoechiométrique du carburant liquide ; - une interface de sortie (36) configurée pour retourner un signal représentatif de la quantité de carburant à injecter. 7. Moteur (40) polycarburant à combustion interne, comprenant : - une chambre de combustion (42) ; - un réservoir (44) destiné à contenir un carburant liquide mélangeant deux composés à coefficients stoechiométriques de combustion distincts ; - un dispositif d'injection (46) configuré pour prélever du carburant dans le réservoir (44) et l'injecter à destination de la chambre de combustion (42) ; - un collecteur (48) de vapeurs de carburant relié fluidiquement au réservoir (44) et à la chambre de combustion (42) ; - une électrovanne (50) configurée pour contrôler le débit de vapeur de carburant entre le collecteur (48) et la chambre de combustion (42) ; - un capteur (52) configuré pour évaluer la constitution des gaz de combustion issus de et la chambre de combustion (42) ; - un calculateur (30) selon la revendication 6, configuré pour piloter l'injection de carburant dans le moteur, et dont l'interface de réception (32) est connectée au capteur (52). 8. Véhicule automobile (60) comprenant un moteur (40) polycarburant à combustion interne selon la revendication 7, configuré pour entraîner ce véhicule.