[0001] La présente invention concerne la commande du fonctionnement des moteurs à combustion
interne à essence qui comportent un dispositif de recyclage des vapeurs d'essence
émises par l'évent du réservoir. Ces moteurs comprennent une canalisation de purge
qui relie l'évent du réservoir au collecteur d'admission et dans laquelle est disposé
un dispositif d'adsorption des vapeurs d'essence émises pendant le remplissage du
réservoir et également pendant le fonctionnement du véhicule lorsque le réservoir
est soumis à des températures importantes.
[0002] Ce dispositif d'adsorption, qui contient un adsorbant, est purgé périodiquement par
une partie de l'air admis au moteur et la canalisation de purge renvoie au collecteur
d'admission un mélange d'air et de vapeur d'essence dont le débit est commandé par
une vanne de purge montée sur la canalisation de purge entre le dispositf d'adsorption
et le collecteur d'admission.
[0003] Pour les moteurs équipés d'un pot d'échappement à catalyseur et également pour répondre
à des normes d'antipollution, il est nécessaire que les gaz d'échappement ne comportent
pas de vapeurs d'essence imbrûlée; pour contrôler la teneur en vapeurs d'essence des
gaz d'échappement, on utilise un capteur disposé dans le collecteur d'échappement
et mesurant la teneur en oxygène des gaz émis.
[0004] Ce capteur fournit un signal de richesse en oxygène indiquant si les gaz d'échappement
comportent de l'oxygène ou des vapeurs imbrûlées. Ce capteur commande l'ouverture
de la vanne de purge et, par suite, le débit du mélange recyclé de manière que le
moteur travaille dans des conditions stoechiométriques, par exemple avec un rapport
volumétrique air/essence égal à 14,7.
[0005] Le dispositif de commande du fonctionnement du moteur comporte un circuit de commande
du débit d'injection d'essence dans le carburateur qui est également commandé par
le signal fourni par le capteur précité; le débit d'injection ou la durée d'injection
est proportionnel à la masse d'air introduite dans le collecteur, paramètre qui est
fonction de la position du papillon, et inversement proportionnel au signal fourni
par le capteur. Cette durée d'injection est multipliée par un facteur de correction
qui tient compte, en particulier, du taux d'ouverture de la vanne de purge.
[0006] La fréquence de récurrence de la commande du taux d'ouverture de la vanne de purge
est faible par rapport à la fréquence de récurrence du circuit de commande du taux
d'injection; cette fréquence est par exemple égale à 8 ou 16 Hz.
[0007] Lors de changements de charge, c'est-à-dire de débit d'air du moteur, se produisant
pendant une phase de purge, il faut pouvoir maîtriser la richesse du mélange introduit
dans le moteur pour ne pas s'écarter d'une fenêtre catalytique et respecter les normes
antipollution qui sont de plus en plus sévères.
[0008] Une solution connue actuellement consiste, dans le cas d'une accélération, à augmenter
le taux de purge et à intégrer le décalage de richesse fourni par le capteur dans
le facteur de correction et cela jusqu'à une limite fixée pour le facteur de correction.
Lors d'un changement de charge du moteur, la section de passage de la vanne de purge
ne se trouve donc plus adaptée au facteur de correction de la durée d'injection.Pour
rejoindre le point d'adaptation, on augmente alors le taux de purge pour rester sur
une courbe iso-débit jusqu'à l'ouverture maximale, c'est-à-dire un taux de 100%, avant
de commencer à réduire le facteur de correction.
[0009] L'inconvénient de cette solution connue est que, du fait de la faible valeur de la
fréquence de commande de la vanne de purge, la correction se trouve en retard par
rapport à la variation de charge du moteur.
[0010] La présente invention a pour objet de fournir un procédé de commande du fonctionnement
d'un moteur à combustion interne à essence comportant un dispositif de recyclage des
vapeurs de purge du type décrit ci-dessus, ledit procédé permettant de conserver l'adaptation
entre le facteur de correction et le taux d'ouverture de la vanne de purge, lors de
changements de charge moteur se produisant pendant une phase de purge.
[0011] Ce procédé est notamment remarquable en ce que, lors d'un changement de charge du
moteur se produisant pendant une phase de purge, on modifie le facteur de correction
de la durée d'injection de manière anticipée par rapport au changement du débit de
la vanne, à la fréquence de récurrence du circuit de commande de la durée d'injection,
de manière à rester sur une courbe iso-débit ou iso-taux de purge, ledit facteur de
correction étant calculé à partir d'une modélisation de la charge en vapeur d'essence
du mélange fourni par la vanne de purge.
[0012] Par conséquent, on prend en compte le fait que la vanne de purge ne pourra prendre
la position souhaitée, commandée par le capteur, qu'avec un retard de plusieurs millisecondes
par rapport à l'instant du changement de charge.
[0013] Le facteur de correction est calculé en multipliant un facteur de correction de référence,
DRréf, par le rapport entre le débit réel de la vanne et un débit de référence fourni
par une cartographie en pression dans le collecteur d'admission et en régime du moteur,
le débit réel étant calculé à une fréquence de récurrence égale ou légèrement plus
faible que la fréquence de récurrence du circuit de commande de la durée d'injection.
[0014] Selon une autre caractéristique de l'invention, la charge en vapeur (vapeur contenue
dans le dispositif d'adsorption et vapeur provenant de l'évent du réservoir) est calculée
par modélisation à partir de la valeur du décalage de richesse en oxygéne des gaz
d'échappement pour un taux de purge de référence.
[0015] Pour réaliser cette modélisation, on initialise avec la vanne fermée pour déterminer
un décalage de richesse, DR, nul, on ouvre la vanne à une ouverture, Sx, correspondant
à un taux de purge déterminé, Tx, on détermine le décalage de richesse, DRx, obtenu
au moyen du capteur de richesse des gaz d'échappement, on calcule le taux de purge
de référence,Tréf, et on calcule le facteur de référence, DRréf, en multipliant le
décalage de richesse déterminé, DRx, par le rapport entre le taux de référence,Tréf,
et le taux déterminé, Tx.
[0016] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description
qui suit d'un exemple de réalisation, faite en se référant aux dessins ci-annexés
sur lesquels:
- la figure 1 représente schématiquement un dispositif de commande du fonctionnement
d'un moteur à combustion interne à essence à recyclage des gaz de purge, et,
- les figures 2 à 5 sont des diagrammes explicatifs du procédé selon l'invention.
[0017] Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un moteur à combustion interne 1
qui comporte un collecteur d'admission 2 et un collecteur d'échappement 3 relié à
un pot d'échappement catalytique 4. Le collecteur d'admission 2 comprend en particulier
un injecteur d'essence 5 et un papillon 6 de commande de l'admission d'air dont la
position détermine le régime du moteur.
[0018] L'essence est envoyée à l'injecteur 5 par une canalisation d'alimentation 7 reliée
à un réservoir 8 et comportant une pompe d'alimentation 9.
[0019] Le réservoir 8 comporte un évent 11 qui est relié au collecteur d'admission 2 par
une canalisation de purge 12 qui comporte un dispositif 13 d'adsorption des vapeurs
d'essence provenant du réservoir 8 par l'évent 11; ce dispositif est purgé périodiquement
par une partie de l'air envoyé au collecteur d'admission 2 et comporte à cet effet
un orifice de purge 14. Un mélange d'air et de vapeur d'essence est alors envoyé au
collecteur d'admission 2 et le débit de ce mélange est commandé au moyen d'une vanne
de purge 15 disposée sur la canalisation de purge 12 entre le dispositif d'adsorption
13 et le collecteur d'admission 2.
[0020] Le taux d'ouverture de la vanne de purge 15 est commandé en fonction de la composition
des gaz d'échappement; celle-ci est détectée au moyen d'un capteur 16 mesurant la
richesse en oxygène des gaz d'échappement et disposé dans le collecteur d'échappement
3.
[0021] Ce capteur de richesse 16 commande l'ouverture de la vanne de purge 15 au moyen d'un
système de régulation numérique 17 dont la fréquence de récurrence est faible, en
particulier du fait de l'inertie de la vanne; elle est, par exemple, égale à 8 ou
16 Hz.
[0022] Le dispositif de commande du fonctionnement du moteur comporte un circuit de régulation
numérique 18 qui commande le débit de l'injecteur 5, c'est-à-dire sa durée d'injection,
en fonction du signal fourni par le capteur 16 de richesse des gaz d'échappement.
La fréquence de récurrence de ce circuit 18 est nettement plus élevée que celle du
système 17.
[0023] Le circuit de régulation 18 calcule la durée d'injection selon la formule suivante:
dans laquelle M représente la quantité d'air admise qui est fonction de la position
du papillon 6, DR est un facteur de correction, A est une valeur de richesse fournie
par le capteur 16 et B est le rapport volumique air/essence désiré, par exemple le
rapport stoechiométrique 14,7.
[0024] Le facteur de correction, DR, est déterminé en particulier en fonction du taux d'ouverture,
T, de la vanne 15.
[0025] Lors d'un changement de la charge du moteur, c'est-à-dire de débit du moteur, par
exemple lors d'un changement de vitesse ou d'une accélération, le taux d'ouverture
de la vanne de purge sera modifié en réponse au décalage de richesse détecté par le
capteur 16; ce décalage entrainera également une variation de la valeur fournie par
le circuit 18 de régulation de la durée d'injection, mais, du fait de la faible valeur
de la fréquence de récurrence du système de régulation du taux d'ouverture de la vanne,
cette dernière réagira avec un retard important par rapport à l'instant du changement
de régime, ce retard pouvant être égal à plusieurs millisecondes, et il en résulte
que le facteur de correction de la durée d'injection ne sera plus adapté à la valeur
du taux d'ouverture de la vanne de purge.
[0026] Pour pallier cet inconvénient, le procédé selon l'invention consiste à appliquer
à la durée d'injection une correction qui est calculée à partir d'une modélisation
de la charge en vapeur des gaz recyclés, le facteur de correction étant calculé à
la même fréquence de récurrence que celle du calcul de la durée d'injection, c'est-à-dire
à la fréquence de récurrence du circuit de régulation dynamique 18.
[0027] De ce fait, pour chaque changement de charge (débit moteur ), le facteur de correction
est régulé pour assurer une adaptation parfaite entre le facteur de correction et
le débit de la vanne de purge pour les systèmes d'injection débimétriques ou le taux
de purge, c'est-à-dire le rapport entre le débit des gaz de purge et le débit moteur,
pour les systèmes pression-régime.En d'autres termes, le facteur de correction est
calculé de manière à rester sur une courbe iso-débit ou une courbe iso-taux de purge.
[0028] Cette correction de la durée d'injection est calculée à partir d'une modélisation
de la charge en vapeur des gaz recyclés selon la formule suivante:
dans laquelle Sréel est la section de la vanne à l'instant de calcul, Sréf est une
valeur de référence fournie par une cartographie en pression-régime, f(Sréf) est calculé
à la même fréquence de récurrence que la durée d'injection ou à une fréquence légèrement
plus faible. De même, le facteur de correction, DRréel, est calculé à la même fréquence
ou à une fréquence lègérement plus faible que celle du circuit 18.
[0029] L'invention a également pour objet une méthode de modélisation de la charge en vapeur
des gaz recyclés. Cette modélisation est construite par la connaissance du décalage
de richesse des gaz recyclés que donnerait un taux de purge de référence, le taux
de purge étant égal au rapport entre le débit des gaz recyclés et le débit envoyé
au moteur.
[0030] Le décalage de richesse des-gaz recyclés, DR, créé par un taux de purge, Tx, est
lié par une relation simple au taux de purge, Tx, et à la richesse du mélange de gaz
recyclés, Rp, selon la formule suivante:
[0031] La richesse des gaz recyclés, Rp, étant indépendante du taux de purge, Tx, on obtient
une relation simple entre le décalage de richesse des gaz d'échappement, DR, créé
par un taux de purge quelconque, Tx, et un décalage de référence, DRréf, créé par
un taux de purge de référence,Tréf:
on peut donc, la première fois, pour connaître le taux de décalage de richesse de
référence, DRréf, mesurer le décalage de richesse des gaz d'échappement, DR, pour
un taux de purge quelconque, Tx, et calculer le décalage de richesse de référence,
DRréf,
si on connaît le rapport entre le taux de purge de référence, Tréf, et le taux quelconque,
Tx.
[0032] Par la suite, pour chaque nouvelle valeur du taux, Tx, on calculera le décalage de
richesse, DR, qui en résultera et on agira sur la correction de la durée d'injection,
comme décrit plus haut.
[0033] Le processus opératoire est le suivant. Au début, on initialise une valeur nulle
du décalage de richesse, le taux de purge étant nul, c'est-à-dire avec la vanne de
purge fermée.
[0034] Dans une première étape, on applique une valeur d'ouverture quelconque, Sx, sur la
vanne de purge. En fonction du point de fonctionnement du moteur, cette section déterminera
un taux de purge quelconque, TX.
[0035] Dans une deuxième étape, on calcule le décalage de richesse des gaz d'échappement,
DRx, créé par ce taux de purge, Tx; on utilise à cet effet l'information fournie par
le capteur disposé dans le collecteur d'échappement en calculant
toutes les y millisecondes tant que les gaz d'échappement sont riches en oxygène,
y étant une fonction de la fréquence du circuit 18. Si l'on utilise une sonde à oxygène
proportionnelle, le résultat est fourni directement puisque ce type de sonde fournit
une réponse proportionnelle à la richesse mesurée.
[0036] Dans une troisième étape, on calcule les taux de purge de référence, Tréf, et quelconque,
Tx, en calculant le rapport entre le débit de purge pour l'ouverture, Sréf, respectivement,
Sx, et le débit moteur pour le point de fonctionnement, i:
f(S) étant une fonction dépendant des caractéristiques de la vanne de purge et Sréf
étant fourni par une cartographie en pression-régime.
[0037] Dans une quatrième étape, on calcule la valeur de modélisation de la charge en vapeur
des gaz recyclés, DRréf, qui est utilisée pour le calcul de la correction de la durée
d'injection, comme décrit ci-dessus.
[0038] Ceci est illustré par les diagrammes des figures 2 à 5, le diagramme de la figure
2 représentant la variation de la valeur filtrée du facteur de correction de la durée
d'injection en fonction du signal issu de la sonde à oxygène (CLMOY),(courbe du haut)
et la section, Sx, de la vanne de purge en fonction du temps et la section Sréf. Le
diagramme de la figure 3 représente la variation de la valeur de modélisation de la
charge en vapeur, DRréf, et du facteur de correction du temps d'injection DR. Le diagramme
de la figure 4 représente la variation du rapport des taux de purge Tx/Tréf et le
diagramme de la figure 5 représente la variation de la pression collecteur et du régime
moteur.
[0039] On voit que le procédé selon l'invention permet d'optimiser la fonction de purge
en ce qui concerne le maintien de la richesse en oxygène des gaz d'échappement et,
par conséquent, d'obtenir des conditions de fonctionnement adaptées aux nécessités
des pots d'échappement catalytiques et des normes antipollution, en évitant les désadaptations
lors des changements de charge. L'invention permet également d'optimiser la fonction
de purge en ce qui concerne les besoins réels de purge (charge de vapeur importante
ou non) et d'utiliser d'autres stratégies quand la charge en vapeur est faible.
[0040] De plus, il est possible de déterminer la charge en vapeur provenant du dispositif
d'adsorption et du réservoir, et cela indépendamment du taux de purge et du point
de fonctionnement du moteur. C'est visible sur la figure 3 où l'on voit DRréf prendre
une valeur forte au début, celà correspond au canister chargé, puis il remonte lentement
du fait de la décharge lente du canister.
1. Procédé de commande du fonctionnement d'un moteur à combustion interne à essence (1)
comportant un dispositif de recyclage des vapeurs émises par l'évent (11) du réservoir
(8), du type comprenant une canalisation de purge (12) qui relie l'évent au collecteur
d'admission (12) et dans laquelle est disposé un dispositif (13) d'adsorption des
vapeurs d'essence émises par le réservoir, lesdites vapeurs étant envoyées au collecteur
d'admission pendant la purge dudit dispositif d'adsorption, et une vanne de purge
(15) commandant le débit desdites vapeurs recyclées et disposée sur ladite conduite
de purge, procédé dans lequel le débit de l'essence fournie au collecteur d'admission
(12) est régulé par un circuit (18) commandé par un capteur (16) de la richesse en
oxygène des gaz d'échappement, ledit débit étant proportionnel à la masse d'air (M)
reçue par le collecteur et à un facteur de correction (DR) et inversement proportionnel
à un signal (A) représentatif de la richesse en oxygène des gaz d'échappement et au
rapport air/essence (B) désiré, le débit de ladite vanne (15) étant commandé en fonction
de la richesse en air des gaz d'échappement à une fréquence de récurrence plus faible
que celle dudit circuit et ledit facteur de correction (DR) étant déterminé en fonction
du débit de ladite vanne, caractérisé en ce que,lors d'un changement de charge du
moteur (1) se produisant pendant une phase de purge, on modifie le facteur de correction
(DR) de la durée d'injection de manière anticipée par rapport au changement de débit
de la vanne, à la fréquence de récurrence dudit circuit, de manière à rester sur une
courbe iso-débit ou iso-taux de purge, ledit facteur de correction étant calculé à
partir d'une modélisation de la charge en vapeur d'essence du mélange fourni par la
vanne de purge.
2. Procédé selon la revendication 1,caractérisé en ce que le facteur de correction (DR)
est calculé en multipliant un facteur de correction de référence (DRréf) par le rapport
(f(Sréel)/f(Sréf)) entre le débit réel de la vanne et un débit de référence fourni
par une cartographie en pression dans le collecteur d'admission et en régime du moteur,
le débit réel étant calculé à une fréquence de récurrence égale ou légèrement plus
faible que la fréquence de récurrence du circuit (18) de commande de la durée d'injection.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite charge en vapeur (vapeur
contenue dans le dispositif d'adsorption (13) et vapeur provenant de l'évent (11)
du réservoir) est calculée par modélisation à partir de la valeur du décalage de richesse
en oxygène (DRx) des gaz d'échappement pour un taux de purge de référence (Tréf).
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on initialise avec la vanne
(15) fermée pour déterminer un décalage de richesse (DR) nul, on ouvre la vanne (15)
à une ouverture (Sx) correspondant à un taux de purge déterminé (Tx) on détermine
le décalage de richesse (DRx) obtenu au moyen du capteur (16) de richesse des gaz
d'échappement, on calcule le taux de purge de référence (Tréf) et on calcule le facteur
de correction de référence (DRréf) en multipliant le décalage de richesse (DRx) par
le rapport entre le taux de référence (Tréf) et le taux déterminé (Tx).