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WO2011116927A1 - Procede et dispositif de detection de blocage de vanne de purge de filtre a vapeurs d'essence - Google Patents

Procede et dispositif de detection de blocage de vanne de purge de filtre a vapeurs d'essence Download PDF

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WO2011116927A1
WO2011116927A1 PCT/EP2011/001402 EP2011001402W WO2011116927A1 WO 2011116927 A1 WO2011116927 A1 WO 2011116927A1 EP 2011001402 W EP2011001402 W EP 2011001402W WO 2011116927 A1 WO2011116927 A1 WO 2011116927A1
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WO
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internal combustion
combustion engine
engine
purge valve
parameter
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Ceased
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PCT/EP2011/001402
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English (en)
Inventor
Thierry Collet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Continental Automotive France SAS
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Continental Automotive France SAS
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Publication date
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Priority to US13/636,862 priority patent/US8972096B2/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
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    • F02M25/0827—Judging failure of purge control system by monitoring engine running conditions
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/04—Injectors peculiar thereto
    • F02M69/042—Positioning of injectors with respect to engine, e.g. in the air intake conduit
    • F02M69/044—Positioning of injectors with respect to engine, e.g. in the air intake conduit for injecting into the intake conduit downstream of an air throttle valve

Definitions

  • the invention relates to the field of vehicle engines. It relates more specifically to the detection of failure of the gasoline vapor filter circuit ("canister" in English language) that equips vehicles with a gasoline internal combustion engine.
  • the fuel tanks of these vehicles are equipped with a vapor recovery device.
  • gasoline which reinjects them into the engine.
  • This device usually called “canister” by the skilled person, is arranged near the fuel tank. It includes a carbon filter that fixes the gasoline vapors, especially when the engine is stopped.
  • the injection of the vapors into the engine via the intake pipe is controlled by the engine control electronics or "ECU” ("Engine Control Unit” in English) allowing the opening and closing of a valve of purge.
  • ECU Engine Control Unit
  • the present invention therefore aims to provide a device responding to the problem described above.
  • a second object of the invention is to be simple and inexpensive to implement because using the sensors already present.
  • the invention is directed to a method for detecting a gasoline vapor filter purge valve blocking device for a vehicle internal combustion engine, the method comprises a step of controlling the maintenance of the internal combustion engine in a system non-idling constant, during a start-up or pre-stop phase, and at least one sequence of the following steps during this maintenance of the constant speed of the internal combustion engine:
  • the change of state means an opening or closing of the purge valve.
  • the method comprises a repetition of the steps as described above, so as to obtain a statistically significant measurement.
  • the operating parameter measurement of the internal combustion engine is performed at an engine intake manifold
  • the step of controlling the maintenance of the internal combustion engine in a constant non-idling speed is performed by driving the internal combustion engine by an electric motor / generator,
  • the invention also relates to a device for detecting a gas vapor filter purge valve blocking device for a vehicle internal combustion engine, said device comprising:
  • Means for controlling the maintenance of the internal combustion engine in a constant non-idle speed during a start-up or pre-stopping phase Means for measuring at least one operating parameter of the internal combustion engine, linked to the mixture admitted into said engine,
  • the means for measuring at least one operating parameter of the internal combustion engine comprise at least one sensor disposed at an engine intake manifold.
  • the means for controlling the maintenance of the internal combustion engine in a constant non-idle speed include an electric motor / generator capable of driving the internal combustion engine.
  • FIG. 1 a schematic view. the arrangement of the bleed valve of the fuel vapor filter in an internal combustion engine.
  • the invention finds its place in a land vehicle such as a car, hybrid type of motorization.
  • the vehicle not shown in FIG. 1, comprises an internal combustion engine 1 powered by fuel contained in a fuel tank 2.
  • the internal combustion engine 1 comprises an air intake manifold 5 and a fuel pipe. fuel supply 12, connected to the fuel tank 2.
  • a vapor filter 3 which is connected to the air intake manifold 5 via a purge valve 4.
  • the purge valve is capable of placing the vapor filter 3 and the air intake manifold 5 of the internal combustion engine 1 in a controlled communication mode so as to recycle at least part of the fuel vapors contained in the filter. vapors 3.
  • the vapor filter 3 is also in communication with an air intake 6 via a vent capable of placing the vapor filter 3 and the air intake 6 in communication with one another.
  • the vent is connected to a vent valve 7, which opens when the pressure in the vapor filter 3 exceeds a certain threshold or falls below a certain threshold. This is the case, for example, when the purge valve 4 is open and the internal combustion engine 1 is operating.
  • the vacuum created in the air intake manifold 5 sucks the fuel vapors contained in the vapor filter 3 and causes the valve to open Vent 7. Air then passes through the vapor filter 3 and charges with fuel vapor before entering the air intake manifold 5.
  • the vent valve 7 further comprises a pressure switch 8 adapted to switch a signal according to the level of depression in the vapor filter 3.
  • the pressure switch 8 delivers its signal via a line 9 to an electronic control unit 10 which can be dedicated to the system or shared with other vehicle components such as the internal combustion engine 1.
  • the control electronics 10 is able to control the opening and closing of the purge valve 4 by a control line 11.
  • the vehicle is hybrid type and also comprises an electric motor / generator (not shown in Figure 1), capable of driving the internal combustion engine 1.
  • the method of detecting the operation of the purge valve 4 comprises several steps.
  • control electronics 10 drives the electric motor / generator to drive the internal combustion engine 1 at a constant speed for a period of a few seconds (typically one at three seconds), during a starting or stopping phase of said internal combustion engine 1.
  • the internal combustion engine 1 can be controlled with or without injection (and therefore with or without combustion), depending on the capabilities of the electric motor to drive the internal combustion engine 1.
  • control electronics 10 controls the butterfly valve 13 controlling the amount of air at the intake, according to a profile of control adapted to maintain constant, in theory, the flow flowing in the cylinders.
  • the control electronics 10 receive certain parameters, measured at the air intake manifold 5, for example the pressure in said manifold 5, the mass flow rate of air, the amount of air at the inlet via the butterfly valve controller 13, etc. These parameters are measured by devices of a type known to those skilled in the art.
  • control electronics 10 controls one or more cycles of opening and closing of the purge valve, and records the measured parameters.
  • the detection of operation can be performed during a stopping phase of the engine, extended by a few seconds, which does not affect the performance of the car while driving.
  • the internal combustion engine 1 is driven by the electric motor / generator, it is possible to obtain a particularly stable operating point (flow control circulating in the cylinders), which results in very good accuracy. diagnosis of the operation of the purge valve 4, the variability of the measured parameters being low, excluding the effect of a failure of the purge valve 4.
  • the invention can be implemented in the case of a non-hybrid vehicle, but having a mechanism for managing stop periods of the "start-stop" type.
  • the control electronics control the internal combustion engine 1 for a constant speed during the starting or stopping phase of the engine. The rest of the process is unchanged.

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Abstract

Le procédé de détection de blocage de vanne de purge (4) de filtre à vapeurs d'essence (3) pour moteur à combustion interne (1) de véhicule comporte une étape de commande de maintien du moteur à combustion interne (1 ) dans un régime constant non ralenti, lors d'une phase de démarrage ou de pré-arrêt, et au moins une séquence des étapes suivantes durant ce maintien du régime constant du moteur à combustion interne (1 ) : • une étape de changement d'état de la vanne de purge (4), • une étape de mesure d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur à combustion interne (1), lié au mélange admis dans ledit moteur (1), • une étape de comparaison des valeurs du paramètre mesuré avant et après le changement d'état de la vanne de purge (4), et de détermination si la variation dudit paramètre est supérieure à un seuil prédéterminé. L'invention vise également un dispositif de détection apte à mettre en œuvre le procédé.

Description

Procédé et dispositif de détection de blocage de vanne de purge de filtre à vapeurs d'essence
L'invention relève du domaine des motorisations de véhicule. Elle concerne plus spécifiquement la détection de panne du circuit de filtre à vapeur d'essence ("canister" en langue anglo-saxonne) qui équipe les véhicules dotés d'un moteur à combustion interne à essence.
Depuis plusieurs années, dans le but, entre autres, de réduire la pollution générée par les véhicules à moteur à essence, et de réduire conjointement sa consommation, les réservoirs de carburants de ces véhicules sont équipés d'un dispositif de récupération des vapeurs d'essence, qui réinjecte celles-ci dans le moteur. Ce dispositif, usuellement dénommé « canister » par l'homme du métier, est disposé à proximité du réservoir d'essence. Il comporte un filtre à charbon qui fixe les vapeurs d'essence, notamment lorsque le moteur est à l'arrêt. L'injection des vapeurs dans le moteur par la conduite d'admission est commandée par l'électronique de contrôle du moteur ou "ECU" (« Engine Control Unit », en anglais) permettant l'ouverture et la fermeture d'une vanne de purge.
Les normes actuelles de certains pays contraignent à pouvoir détecter la présence de fuite de vapeurs d'essence d'un véhicule. Ceci implique de diagnostiquer toutes les fuites possibles et les pannes de composants impliqués, notamment le filtre à vapeurs d'essence (canister) et la vanne de purge.
On connaît dans l'art antérieur des procédés de détection de fonctionnement de la vanne de purge utilisant un test effectué lorsque le véhicule est au ralenti. Dans ces procédés, une série d'ouvertures et de fermetures de la vanne de purge sont commandées, sur une période d'environ dix secondes. Si la vanne est opérationnelle, l'admission du mélange provenant du filtre à vapeur d'essence dans le moteur doit résulter en la modification de divers paramètres de fonctionnement, tels le couple, le régime moteur, la pression d'admission etc. On détecte alors si un de ces paramètres, q i peut dépendre du véhicule considéré, varie au delà d'un seuil prédéterminé, et cette variation valide alors le bon fonctionnement de la vanne de purge du filtre à vapeurs. Un tel procédé est par exemple décrit dans la demande de brevet FR 2 900 981 de Siemens VDO Automotive.
II est clair que cette technique n'est pas applicable dans le cas de moteurs utilisant un procédé de gestion d'allumage dit "start-stop", qui coupe le moteur chaque fois que le véhicule est à l'arrêt, supprimant de ce fait la phase de ralenti moteur. De même, ce procédé n'est pas envisageable pour des véhicules utilisant une motorisation de type hybride, combinant un moteur à combustion interne (ICE) et un moteur/générateur électrique. En effet, ces moteurs hybrides fonctionnent en mode électrique à basse vitesse et ne présentent donc pas non plus de régime de ralenti moteur permettant la vérification de fonctionnement selon le principe évoqué plus haut.
La présente invention a donc pour objet de proposer un dispositif répondant au problème exposé ci-dessus.
Un second but de l'invention est d'être simple et peu onéreuse à mettre en œuvre, car utilisant les capteurs déjà présents.
A cet effet, l'invention vise un procédé de détection de blocage de vanne de purge de filtre à vapeurs d'essence pour moteur à combustion interne de véhicule, le procédé comporte une étape de commande de maintien du moteur à combustion interne dans un régime constant non ralenti, lors d'une phase de démarrage ou de pré-arrêt, et au moins une séquence des étapes suivantes durant ce maintien du régime constant du moteur à combustion interne :
• une étape de changement d'état de la vanne de purge,
• une étape de mesure d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur à combustion interne, lié au mélange admis dans ledit moteur,
• une étape de comparaison des valeurs du paramètre mesuré avant et après le changement d'état de la vanne de purge, et de détermination si la variation dudit paramètre est supérieure à un seuil prédéterminé.
On comprend que le changement d'état désigne une ouverture ou une fermeture de la vanne de purge.
Préférentiellement, le procédé comporte une répétition des étapes telles que décrites plus haut, de manière à obtenir une mesure statistiquement significative.
Selon diverses dispositions éventuellement utilisées en conjonction :
• la mesure de paramètre de fonctionnement du moteur à combustion interne est effectuée au niveau d'un collecteur d'admission d'air du moteur,
• l'étape de commande de maintien du moteur à combustion interne dans un régime constant non ralenti, est effectuée en entraînant le moteur à combustion interne par un moteur / générateur électrique,
• le moteur à combustion interne est piloté sans injection, durant l'étape de commande de maintien du moteur à combustion interne dans un régime constant non ralenti.
L'invention vise également un dispositif de détection de blocage de vanne de purge de filtre à vapeurs d'essence pour moteur à combustion interne de véhicule, ledit dispositif comportant :
· des moyens de commander le maintien du moteur à combustion interne dans un régime constant non ralenti, lors d'une phase de démarrage ou de préarrêt, • des moyens de mesurer au moins un paramètre de fonctionnement du moteur à combustion interne, lié au mélange admis dans ledit moteur,
• des moyens de comparer des valeurs du paramètre mesuré avant et après un changement d'état de la vanne de purge, et de détermination si la variation dudit paramètre est supérieure à un seuil prédéterminé.
Préférentiellement, les moyens de mesurer au moins un paramètre de fonctionnement du moteur à combustion interne, comprennent au moins un capteur disposé au niveau d'un collecteur d'admission d'air du moteur.
Selon un mode de réalisation avantageux, les moyens de commander le maintien du moteur à combustion interne dans un régime constant non ralenti, comprennent un moteur / générateur électrique apte à entraîner le moteur à combustion interne.
Les buts et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description et des dessins d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, et pour lequel les dessins représentent sur la figure 1 une vue schématique de la disposition de la vanne de purge du filtre à vapeurs d'essence au sein d'un moteur à combustion interne.
Dans le présent exemple, l'invention trouve sa place dans un véhicule terrestre tel qu'une automobile, à motorisation de type hybride.
Le véhicule, non représenté sur la figure 1 , comporte un moteur à combustion interne 1 alimenté par du carburant contenu dans un réservoir de carburant 2. Le moteur à combustion interne 1 comporte un collecteur d'admission d'air 5 et une conduite d'arrivée de carburant 12, reliée au réservoir de carburant 2.
Pour recueillir des vapeurs de carburant émanant du réservoir de carburant 2, celui-ci est connecté à un filtre à vapeurs 3, lequel est relié au collecteur d'admission d'air 5 par l'intermédiaire d'une vanne de purge 4. La vanne de purge est apte à mettre en communication sur commande le filtre à vapeurs 3 et le collecteur d'admission d'air 5 du moteur à combustion interne 1 , de manière à recycler en partie au moins les vapeurs de carburant contenues dans le filtre à vapeurs 3.
Le filtre à vapeurs 3 est également en communication avec une prise d'air 6 par l'intermédiaire d'un évent apte à mettre en communication le filtre à vapeurs 3 et la prise d'air 6.
Dans le présent exemple nullement limitatif, l'évent est relié à une vanne d'évent 7, qui s'ouvre lorsque la pression dans le filtre à vapeurs 3 dépasse un certain seuil ou passe en dessous d'un certain seuil. C'est le cas par exemple lorsque la vanne de purge 4 est ouverte et que le moteur à combustion interne 1 fonctionne.
La dépression créée dans le collecteur d'admission d'air 5 aspire les vapeurs de carburant contenues dans le filtre à vapeurs 3 et provoque l'ouverture de la vanne d'évent 7. De l'air passe alors à travers le filtre à vapeurs 3 et se charge de vapeur de carburant avant de passer dans le collecteur d'admission d'air 5.
Toujours dans le présent exemple non limitatif, la vanne d'évent 7 comporte en outre un pressostat 8 apte à commuter un signal selon le niveau de dépression dans le filtre à vapeurs 3. Le pressostat 8 délivre son signal par une ligne 9 à une électronique de commande 10 qui peut être dédiée au système ou partagée avec d'autres organes du véhicule tel que le moteur à combustion interne 1.
L'électronique de commande 10 est apte à piloter l'ouverture et la fermeture de la vanne de purge 4 par une ligne de commande 1 1.
Dans le présent exemple de mise en œuvre, nullement limitatif, le véhicule est de type hybride et comporte également un moteur / générateur électrique (non illustré sur la figure 1), susceptible d'entraîner le moteur à combustion interne 1.
Le procédé de détection de fonctionnement de la vanne de purge 4 comporte plusieurs étapes.
Dans le présent exemple de mise en œuvre dans le cadre d'un moteur hybride, l'électronique de commande 10 pilote le moteur / générateur électrique pour entraîner le moteur à combustion interne 1 à une vitesse constante pendant une période de quelques secondes (typiquement une à trois secondes), lors d'une phase de démarrage ou d'arrêt dudit moteur à combustion interne 1.
Le moteur à combustion interne 1 peut être piloté avec ou sans injection (et donc avec ou sans combustion), selon les capacités du moteur électrique à entraîner le moteur à combustion interne 1.
Lors de l'ouverture ou de la fermeture de la vanne de purge (changement d'état de cette vanne), l'électronique de commande 10 pilote la vanne papillon 13 contrôlant la quantité d'air à l'admission, selon un profil de commande adapté à maintenir constant, en théorie, le flux circulant dans les cylindres.
Durant cette phase de stabilisation du régime moteur et de changement d'état de la vanne de purge 5 et de la vanne papillon 13, l'électronique de commande 10 reçoit certains paramètres, mesurés au niveau du collecteur d'admission d'air 5, par exemple la pression dans ledit collecteur 5, le débit massique d'air, la quantité d'air à l'admission par l'intermédiaire du contrôleur de la vanne papillon 13, etc. Ces paramètres sont mesurés par des dispositifs de type connu de l'homme du métier.
Dans une variante de mise en œuvre, l'électronique de commande 10 pilote un ou plusieurs cycles d'ouverture et de fermeture de la vanne de purge, et enregistre les paramètres mesurés.
Deux cas se présentent alors :
• soit la vanne de purge 4 est bloquée (en position ouverte ou fermée). Dans ce cas, en dépit des commandes envoyées par l'électronique de commande 10, le flux dans les cylindres n'est pas constant. L'électronique de commande 10 enregistré alors des paramètres dont la variation est supérieure à un seuil prédéterminé , ce qui caractérise alors un défaut de fonctionnement de la vanne de purge 4.
• soit la vanne de purge 4 fonctionne correctement. Dans ce cas, le flux dans les cylindres est effectivement constant. L'électronique de commande 10 ne détecte pas de variation significative dans le ou les paramètres mesurés.
On comprend que le procédé, tel qu'il vient d'être exposé, présente plusieurs avantages.
Il permet de détecter une panne de la vanne de purge 4 sans qu'il soit nécessaire d'observer une longue période de ralenti moteur, ce qui permet une réduction de la pollution générée par le moteur durant cette période.
La détection de fonctionnement peut être effectuée durant une phase d'arrêt du moteur, prolongée de quelques secondes, ce qui ne nuit pas aux performances de la voiture en conduite.
Etant donné que le moteur à combustion interne 1 est piloté par le moteur / générateur électrique, il est possible d'obtenir un point d'opération (commande de flux circulant dans les cylindres) particulièrement stable, ce qui se traduit par une très bonne précision du diagnostic de fonctionnement de la vanne de purge 4, la variabilité des paramètres mesurés étant faible, hors effet d'une panne de la vanne de purge 4.
La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails des formes de réalisation ci-dessus considérées à titre d'exemple, mais s'étend au contraire aux modifications à la portée de l'homme de l'art.
Dans une variante de mise en oeuvre, l'invention peut être mise en œuvre dans le cas d'un véhicule non hybride, mais comportant un mécanisme de gestion des périodes d'arrêt de type "start-stop". Dans ce cas, l'électronique de commande pilote le moteur à combustion interne 1 pour un régime constant durant la phase de démarrage ou d'arrêt du moteur. Le reste du procédé est inchangé.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détection de blocage de vanne de purge (4) de filtre à vapeurs d'essence (3) pour moteur à combustion interne (1 ) de véhicule,
le procédé comportant une étape de commande de maintien du moteur à combustion interne (1) dans un régime constant non ralenti, lors d'une phase de démarrage ou de pré- arrêt,
et au moins une séquence des étapes suivantes durant ce maintien du régime constant du moteur à combustion interne (1 ) :
• une étape de changement d'état de la vanne de purge (4),
• une étape de mesure d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur à combustion interne (1), lié au mélange admis dans ledit moteur (1),
• une étape de comparaison des valeurs du paramètre mesuré avant et après le changement d'état de la vanne de purge (4), et de détermination si la variation dudit paramètre est supérieure à un seuil prédéterminé,
caractérisé en ce que l'étape de commande de maintien du moteur à combustion interne (1) dans un régime constant non ralenti, est effectuée en entraînant le moteur à combustion interne (1) par un moteur / générateur électrique.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte une répétition des étapes telles que décrites plus haut, de manière à obtenir une mesure statistiquement significative.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la mesure de paramètre de fonctionnement du moteur à combustion interne (1) est effectuée au niveau d'un collecteur d'admission d'air (5) du moteur.
4. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le moteur à combustion interne (1) est piloté sans injection durant l'étape de commande de maintien du moteur à combustion interne (1) dans un régime constant non ralenti.
5. Dispositif de détection de blocage de vanne de purge (4) de filtre à vapeurs d'essence (3) pour moteur à combustion interne (1) de véhicule,
ledit dispositif comportant:
• des moyens de commander le maintien du moteur à combustion interne (1) dans un régime constant non ralenti, lors d'une phase de démarrage ou de pré-arrêt,
• des moyens de mesurer au moins un paramètre de fonctionnement du moteur à combustion interne (1), lié au mélange admis dans ledit moteur (1),
• des moyens de comparer des valeurs du paramètre mesuré avant et après un changement d'état de la vanne de purge (4), et de déterminer si la variation dudit paramètre est supérieure à un seuil prédéterminé, caractérisé en ce que les moyens de commander le maintien du moteur à combustion interne (1) dans un régime constant non ralenti, comprennent un moteur / générateur électrique apte à entraîner le moteur à combustion interne (1).
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de mesurer au moins un paramètre de fonctionnement du moteur à combustion interne (1), comprennent au moins un capteur disposé au niveau d'un collecteur d'admission d'air (5) du moteur.
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