D ' UN CANISTER

La présente invention concerne un procédé de diagnostic du fonctionnement de la vanne de purge d'un filtre à vapeurs de carburant d'un véhicule à moteur à combustion interne. L'invention concerne aussi le moteur mettant en œuvre ce procédé.

Les normes antipollution imposent actuellement que les véhicules soient équipés de moyens permettant le diagnostic du fonctionnement de la purge du filtre à vapeurs de carburant.

Un tel filtre, appelé aussi « canister », est monté sur un véhicule comportant un moteur à combustion interne et un réservoir à carburant, tel que de l'essence, afin d'éviter que des vapeurs issues de ce réservoir soient rejetées dans l'atmosphère. Il est régulièrement purgé sur un trajet et de manière automatique. Cette purge se fait en établissant un circuit entre une entrée d'air dans une chambre de réserve du filtre et le collecteur d'admission du moteur, afin que les vapeurs soient brûlées dans les chambres de combustion au même titre que le carburant. Une vanne de purge est montée sur une conduite reliant le filtre au collecteur d'admission. Lors d'un fonctionnement normal, la vanne de purge, commandée par une unité de commande du moteur, s'ouvre progressivement au début de la purge, reste ouverte jusqu'à la fin de la purge, puis se referme également progressivement. L'ouverture est progressive afin que les paramètres de fonctionnement du moteur aient le temps de s'adapter face à cette arrivée supplémentaire de carburant et d'air.

Lorsque cette vanne de purge reste ouverte, ne se referme pas ou ne se referme que partiellement, on parle alors d'un dysfonctionnement.

Pour détecter de tels dysfonctionnements les méthodes de l'art antérieur, testent le fonctionnement de la vanne de purge lorsque le véhicule est dans un régime ralenti. L'une des méthodes de diagnostic consiste à observer le fonctionnement du moteur lors de l'ouverture de la vanne de purge. A titre d'exemple, le document FR 2 900 982 Al propose de réaliser une purge du canister lorsque le moteur tourne au ralenti, et d'observer le comportement d'un régulateur du régime de ralenti, basé par exemple sur un régulateur de type PID (Proportional Intégral Derivative) . La comparaison de paramètres du régulateur avant la purge et après la purge, permet de diagnostiquer si l'ouverture de la vanne de purge a eu lieu ou non.

Cependant, sur des véhicules équipés de fonctions d'arrêt et démarrage (Start&Stop) automatique, de telles méthodes ne sont pas applicables. En effet, sur ce genre de véhicules, les phases de ralenti sont quasiment inexistantes. Il devient donc nécessaire de développer de nouvelles méthodes fonctionnant hors régime de ralenti.

Pour répondre à ce besoin la présente invention propose une méthode de diagnostic du fonctionnement de la vanne de purge d'un canister qui fonctionne à la fois en régime de ralenti et hors régime de ralenti.

L'invention concerne un procédé de diagnostic du fonctionnement de la vanne de purge d'un filtre à vapeurs de carburant d'un moteur à combustion interne, la vanne de purge établissant une communication fluidique sur commande entre une chambre de réserve du filtre et un collecteur d'admission du moteur, ledit procédé, réalisé au cours d'une purge est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :

a) détection, à un instant tO, d'un certain taux d'ouverture de ladite vanne de purge, préalablement établi, à partir duquel on considère ladite vanne de purge suffisamment ouverte, b) exécution d'une fermeture forcée et instantanée de ladite vanne de purge, à un instant t2, c) mesure d'une première pression Plm du collecteur, régnant à l'intérieur du collecteur d'admission et calcul d'une première valeur modélisée Pic de ladite pression du collecteur en fonction du point de fonctionnement du moteur, à un instant tl situé entre l'instant tO l'instant t2, d) mesure d'une deuxième pression du collecteur P2m et calcul d'une seconde valeur modélisée P2c de ladite pression du collecteur en fonction du point de fonctionnement du moteur, à un instant t3 situé après l'instant t2,

e) calcul d'un premier écart El entre la pression mesurée Plm et la pression calculée Pic et calcul d'un deuxième écart E2 entre la pression mesurée P2m et la pression calculée P2c f) calcul d'un critère C correspondant à la différence entre le premier écart El et le deuxième écart E2. g) diagnostic du dysfonctionnement de ladite vanne de purge si le critère C est inférieur à une valeur seuil Cs prédéterminée.

Ainsi, la mise en œuvre du diagnostic du fonctionnement de la vanne de purge, selon l'invention, n'est pas limitée aux phases de ralenti et peut être réalisée à tout moment où une purge est lancée. En effet, comme le procédé se base sur la modélisation de la pression du collecteur, on peut mesurer à tout moment la pression régnant dans le collecteur d'admission et la comparer à une pression modélisée, obtenue au même moment, qui correspond théoriquement à la pression régnant dans le collecteur d'admission en dehors des phases de purge. La variation de la pression mesurée par rapport à la pression modélisée permet, ainsi, de renseigner sur l'ouverture et la fermeture de la vanne de purge.

Ce procédé est simple et ne nécessite pas de moyens spécifiques pour être mis en œuvre, hormis un programme, par exemple sur l'unité de commande du moteur. Il suffit de détecter qu'une phase de purge est en cours, de mesurer la pression du collecteur et en même temps déterminer la valeur de la pression modélisée, puis ordonner une fermeture forcée et instantanée de ladite vanne de purge. Après cette fermeture il faut également mesurer la pression du collecteur et en même temps déterminer la valeur de la pression modélisée. La comparaison de l'écart entre la valeur de la pression mesurée et de la pression modélisée, avant et après la fermeture instantanée permet de détecter un éventuel dysfonctionnement. En effet, dans le cas d'un fonctionnement normal de cette vanne de purge, une chute brutale de la pression du collecteur devrait suivre cette fermeture instantanée. Ceci résulterait donc dans le fait que le critère calculé par la formule C= E1-E2 où El=Elm-Elc et E2=E2m-E2c, sera élevé. Au contraire, dans le cas d'une vanne qui ne fonctionne pas correctement, c'est-à-dire bloquée dans une position d'ouverture ou de fermeture, ce critère sera faible car les valeurs de El et E2 seront proches.

La mise en œuvre du procédé ne nécessite pas l'installation de moyens de mesure spécifiques, puisqu'un capteur permettant la mesure de la pression dans le collecteur d'admission est déjà disponible couramment sur les moteurs à combustion interne. La modélisation est réalisée sur les paramètres classiques tels que par exemple, à titre non limitatif, le régime du moteur, le degré d'ouverture d'une vanne papillon, la température du moteur, et la pression atmosphérique. Afin de distinguer une variation de pression due au débit de purge de celle causée par un changement de point de fonctionnement du moteur, le modèle ne prend pas en compte le débit de purge et donc ne varie qu'en fonction du point de fonctionnement du moteur.

De plus, le fait de calculer une différence entre les écarts El et E2, permet de pas prendre en compte un écart systématique entre la pression mesurée et la pression modélisée. En effet, l'écart systématique étant constant, en réalisant une différence entre les écarts, on annule l'effet de l'écart systématique.

Selon un mode de réalisation, le taux d'ouverture à partir duquel on considère la vanne de purge suffisamment ouverte est supérieur ou égal à 70% d'ouverture de ladite vanne de purge. Cette condition, permet de s'assurer de la fiabilité de la mesure. En effet, plus le taux d'ouverture de la vanne est grand, plus précis sera le critère C. Ceci s'explique par le fait que le flux d'air et de vapeurs de carburant arrivant au collecteur d'admission augmente avec l'augmentation du taux d'ouverture de la vanne de purge. Ainsi, l'écart entre la pression mesurée avant la fermeture instantanée et celle mesurée après cette fermeture instantanée est plus grand. La valeur de la pression modélisée est indépendante de ce taux d'ouverture, puisque le modèle ne varie qu'en fonction du point de fonctionnement du moteur. De plus, afin de ne pas limiter le nombre de diagnostics réalisés au cours d'un trajet, il est conseillé que le taux d'ouverture à partir duquel on considère la vanne de purge suffisamment ouverte soit inférieur à 90% d'ouverture de ladite vanne de purge. Selon un mode de réalisation préféré, l'écart entre l'instant tO et l'instant tl correspond à une durée de stabilisation de la pression du collecteur. Ainsi, dès que l'ouverture de la vanne de purge est détectée, à l'instant tO, une courte temporisation est lancée jusqu'à l'instant tl pour permettre la stabilisation de la pression du collecteur, puis on mesure la pression réelle Plm et on calcul la pression modélisée correspondante Pic. Cette stabilisation permettra notamment obtenir une valeur plus précise de Plm. Avantageusement, cette durée entre l'instant tO et l'instant tl est entre ls et 3s.

Selon un mode de réalisation préféré l'écart entre l'instant t2 et l'instant t3 correspond à une durée de stabilisation de la pression du collecteur suite à la fermeture forcée et instantanée. Ainsi, dès que la fermeture forcée et instantanée est exécutée, à l'instant t2, une courte temporisation est lancée jusqu'à l'instant t3 pour permettre la stabilisation de la pression du collecteur, puis on mesure la pression réelle P2m et on calcule la pression modélisée correspondante P2c. Cette stabilisation permettra notamment obtenir une valeur plus précise de P2m.

Avantageusement, cette durée entre l'instant t2 et l'instant t3 est entre 0.5s et 2s. Selon un mode de réalisation entre l'instant tO et l'instant tl on vérifie que la pression du collecteur est inférieure à une valeur maximale Pmaxpréalablement déterminée, par exemple 800 hPa. On vérifie également que le point de fonctionnement du moteur est stable, en s 'assurant que la variation de pression du collecteur est inférieure à une valeur maximale préalablement déterminée, par exemple 20 hPa/s en valeur absolue.

Selon un autre mode de réalisation l'instant t2 et l'instant t3, on vérifie aussi que la pression du collecteur est inférieure à une valeur maximale Pmax préalablement déterminée et que le point de fonctionnement du moteur est stable. Si la variation de pression entre l'instant t2 et l'instant t3 dépasse un seuil préétabli, de l'ordre de 100 hPa, on arrête le diagnostic car celui-ci risque d'être faussé.

De façon préférentielle, l'instant tl est égal à l'instant t2, la fermeture forcée et instantanée de la vanne de purge étant exécutée juste après l'enregistrement de la pression mesurée Plm et la pression calculée Pic. Le fait de lancer la fermeture instantanée juste après la mesure de la pression Plm et calcul de la pression Pic permet de réduira le temps nécessaire à un diagnostic. De ce fait, le nombre de diagnostics possibles au cours d'une même purge augmente. Ceci s'explique par le fait que lors de la fermeture instantanée de la vanne de purge, si l'unité de commande du moteur la purge détecte que la durée de purge n'était pas suffisante, ladite vanne de purge se rouvrira automatiquement. Selon un perfectionnement, les étapes a) à g) sont répétées au moins une fois et on conclut à un dysfonctionnement de la vanne de purge si le critère C est à chaque fois inférieur à la valeur seuil Cs . Ceci permet de donner une plus grande fiabilité au diagnostic et limite les risques de donner de fausses alertes. Par exemple, si la première mise en œuvre du diagnostic détecte un dysfonctionnement, on relance les étapes a) à g) un nombre prédéterminé de fois, par exemple compris entre 2 et 4. Si, et seulement si, le résultat est le même à chaque fois que ces étapes sont répétées, on conclut au dysfonctionnement de la vanne de purge .

Selon un autre perfectionnement, la pression modélisée comporte une partie théorique et une partie corrective, cette partie corrective étant déterminée par apprentissage en fonction de l'écart entre la partie théorique et la pression mesurée en dehors des phases de purge. Cet apprentissage permet de prendre en compte des variabilités systématiques par rapport au modèle théorique du fonctionnement du moteur. Ces variabilités proviennent par exemple de dispersions d'usinage, d'un changement de capteur ou d'encrassement. La partie corrective est déterminée soit globalement, soit préfèrentiellement en fonction d'au moins certains paramètres caractérisant le point de fonctionnement du moteur.

L'invention a aussi pour objet un moteur à combustion interne comportant un collecteur d'admission, un filtre à vapeurs de carburant, une vanne de purge établissant une communication fluidique sur commande entre une chambre de réserve du filtre et du moteur, des moyens de mesure d'une pression de collecteur régnant à l'intérieur du collecteur d'admission, ledit moteur est caractérisé en ce qu'il met en œuvre un procédé tel que décrit précédemment.

L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre en référence aux dessins où :

- la figure 1 est une vue schématique d'un moteur thermique à combustion interne comportant un filtre à vapeurs de carburant mettant en œuvre un procédé de diagnostic conforme à 1 ' invention ;

- la figure 2 est un diagramme temporel montrant l'évolution de la pression du collecteur, mesurée et modélisée lors d'une purge avec fermeture forcée selon un mode de réalisation préféré du procédé. Le moteur 1 à combustion interne tel que représenté sur la figure 1 est du type à allumage commandé. Il comporte une série de chambres de combustion 10 alimentées en mélange d'air et de carburant par l'intermédiaire d'un filtre à air 11, suivi d'une vanne papillon 12 et d'un collecteur d'admission 13. D'autres éléments fonctionnels du moteur 1 sont sans rapport avec l'invention et n'ont pas été représentés.

Le moteur 1 comporte en outre un réservoir 14 de carburant et un filtre à vapeurs 15 de carburant. Le filtre à vapeurs 15 de carburant comporte une chambre de réserve 150 qui est reliée par une première conduite 16 à la partie supérieure du réservoir 14. La chambre de réserve 150 est également reliée à une prise d'air 151 et au collecteur d'admission 13 par l'intermédiaire d'une deuxième conduite 17 et d'une vanne de purge 152.

Le moteur 1 comporte une unité de commande 18 qui est par exemple une carte électronique à microprocesseur. Une telle unité de commande 18 est classique et n'est pas détaillée ici.

L'unité de commande 18 reçoit des informations de capteurs placés sur le moteur 1, avec en particulier un capteur de vitesse de rotation du vilebrequin du moteur, des capteurs de température, une sonde d'oxygène, non représentés, et un capteur de pression 19 pour mesurer la pression dans le collecteur d'admission 13.

L'unité de commande 18 pilote également la vanne de purge 152. Lorsqu'une purge est commandée et en dehors de la mise en œuvre du procédé de diagnostic selon l'invention, la vanne de purge 152 s'ouvre progressivement jusqu'à son ouverture complète. Elle est maintenue ouverte pendant un certain temps puis est refermée, également progressivement. Lorsque la vanne est ouverte, un flux gazeux s'établit entre la prise d'air 151 et le collecteur d'admission 13, de telle sorte que les vapeurs de carburant contenues dans la chambre de réserve 150 sont entraînées vers le collecteur d'admission 13 et sont brûlées dans les chambres de combustion 10.

La figure 2 montre la position de la vanne de purge 152, en pourcentage d'ouverture, lors d'une mise en œuvre du procédé selon l'invention au cours d'une phase de purge, par la courbe 20. L'évolution de la position de cette vanne de purge 152 comprend une phase d'ouverture progressive 201 jusqu'à l'ouverture totale, une phase de maintien en position d'ouverture 202 et une fermeture instantanée 203.

Pendant cette évolution de la position de la vanne de purge 152 l'unité de commande 18 détermine une pression modélisée, qui correspond théoriquement à la pression dans le collecteur d'admission 13 en dehors des phases de purge. La pression modélisée est représentée par la courbe 21 sur la figure 2. La pression modélisée comporte une partie théorique et une partie corrective, acquise par apprentissage en dehors des périodes de purge. Dans le même temps, le capteur de pression 19 mesure la pression dans le collecteur d'admission 13. Le résultat de cette mesure est indiqué par la courbe 22 de la figure 2.

Lorsque la vanne de purge 152 est bloquée, la pression mesurée dans le collecteur d'admission n'évolue pas de la même façon. La courbe 23 représente l'évolution de la pression mesurées lorsque la vanne de purge 152 est bloquée en position de fermeture. Dans ce cas la pression dans le collecteur d'admission 13 reste très proche de la pression modélisée. Un écart D peut exister entre la pression modélisée et la pression mesurée, mais cet écart est sensiblement constant.

Pour effectuer un diagnostic selon l'invention, l'unité de commande 18 détecte à un instant tO que la vanne de purge est ouverte lorsque l'ouverture de celle-ci atteint un certain pourcentage d'ouverture à partir duquel l'ouverture est considérée comme suffisante. Ce pourcentage d'ouverture est de préférence entre 70% et 90% d'ouverture. Ceci permettra d'avoir à la fois une mesure précise de Plm et ne pas limiter le nombre de diagnostics possibles au cours d'une même purge.

Une première temporisation est ensuite lancée pour permettre la stabilisation de la pression dans le collecteur d'admission. La durée de cette temporisation est par exemple de ls à 3s. A la fin de cette première temporisation, à l'instant tl, l'unité de commande 18 mémorise la valeur de la pression Plm mesurée dans le collecteur et la valeur calculée Pic de la pression modélisée selon le point de fonctionnement du moteur 1. Ces deux valeurs serviront ensuite à calculer un premier écart El=Plm-Plc.

Par la suite, une fermeture forcée et instantanée de la vanne de purge 152 est exécutée à un instant t2 situé peu après l'instant tl, de sorte que l'unité de commande 18 a déjà mémorisé les valeurs de pression Plm et Pic pendant ce laps de temps. En variante non représentée, l'instant t2 pourrait aussi être le même que l'instant tl.

Une deuxième temporisation est lancée suite à cette fermeture instantanée de la vanne de purge à l'instant t2, pour permettre la stabilisation de la pression du collecteur. La durée de cette temporisation est par exemple comprise entre 0.5s et 2s. À la fin de cette temporisation, à l'instant t3, l'unité de commande 18 mémorise la valeur de la pression mesurée P2m dans le collecteur et la valeur calculée de la pression modélisée P2c selon le nouveau point de fonctionnement du moteur 1, puis calcule un deuxième écart E2=P2m-P2c. L'unité de commande 18 établit alors un critère C selon la formule :

C=E1-E2

ensuite le critère C est comparé à un seuil Cs prédéterminé. Si le critère C est supérieur à Cs, alors la vanne a fonctionné correctement. Sinon, on répète une ou plusieurs fois le diagnostic. Si le résultat reste inchangé après un certain nombre de fois, par exemple compris entre 2 et 4, c'est-à-dire que si à chaque fois, le critère C est inférieur au seuil Cs, alors on conclut à un dysfonctionnement de la vanne de purge 152. Si au contraire, le critère C est au moins une fois supérieur au seuil Cs, on conclut qu'il n'y a pas de dysfonctionnement.