EP0604285B1 - Vanne à commande électrique de circuit de régénération de canister - Google Patents
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- EP0604285B1 EP0604285B1 EP19930403081 EP93403081A EP0604285B1 EP 0604285 B1 EP0604285 B1 EP 0604285B1 EP 19930403081 EP19930403081 EP 19930403081 EP 93403081 A EP93403081 A EP 93403081A EP 0604285 B1 EP0604285 B1 EP 0604285B1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
- 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
- F02M25/0836—Arrangement of valves controlling the admission of fuel vapour to an engine, e.g. valve being disposed between fuel tank or absorption canister and intake manifold
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
- 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
- F02M2025/0845—Electromagnetic valves
Definitions
- the invention relates to a valve with electrical control of a canister regeneration circuit, for an internal combustion engine supplied with air or with carburetted air by at least one intake duct in which the flow is controlled by a shutter, for example of the type rotary (US-A-4,809,667).
- the invention relates to a proportional valve with continuous flow, controlled by an electrical setpoint signal, for a canister regeneration circuit associated with an internal combustion engine, the fuel supply installation of which can either include a carburetor, including the rotary shutter, or throttle valve, controls the flow of carburetted air or air-fuel mixture, or be of the so-called "injection" type and comprise a throttle body, including the rotary shutter controls the intake air flow.
- these fuel vapors are collected by a recovery line, which brings them to the canister, produced under the form of a receptacle containing means for absorbing these fuel vapors, for example a charge of activated carbon, fulfilling the role of a sponge and a filter with respect to the vapor fuel which reaches the canister .
- the latter is provided with a vent in communication with the atmosphere, so that the fuel tank is vented through the canister.
- the canister regeneration circuit includes a pipe connecting the canister to the intake pipe, downstream of the rotary shutter, and a valve mounted on this pipe.
- valve of the regeneration circuit is an electrically controlled valve ensuring a modulation of the regeneration flow of the canister, which flow is difficult to know, because the fuel load collected in the canisters cannot be known with precision and depends on many parameters, such as the ambient temperature, whether or not resulting from the operation of the engine, the temperature and conditions for filling the fuel tank, etc.
- valves comprising a calibrator with a constant passage section, and a flow control valve in the regeneration pipe, this valve being linked in movement to a core of a solenoid, the coil of which is supplied by an electric current for controlling the position of the valve.
- the variation of the flow rate is obtained by modulating the cross section of the calibration subjected to the vacuum of the motor, this modulation being ensured by the valve which is that of a solenoid valve, that is to say a electromagnetic valve operating in all-or-nothing mode, but the solenoid coil of which is supplied with electric current with rectangular slots with variable opening duty cycle. That is to say that the opening time, for a constant period, corresponds to a variable fraction of this period, corresponding to the length of the current time slot used.
- low frequency solenoid valves excited at constant frequencies ranging from 5 to 20 Hz have been used. These frequencies correspond to constant periods ranging from 200 to 50 ms. If the opening duty cycle is 10%, this results in a length of the rectangular slot of corresponding current, and therefore substantially a duration of opening of the valve ranging from 20 to 5 ms. As a result, the duration of opening of the solenoid valve, and therefore the duration of aspiration of the canister regeneration fuel in the intake duct, extends from approximately a quarter to approximately three quarter turns of the engine. The consequence is that this regeneration fuel cannot be allowed in all the engine cylinders.
- an object of the invention is to provide an electrically controlled valve making it possible to spread the regeneration flow so that all the cylinders of the engine receive substantially the same fraction. canister regeneration fuel.
- Another object of the invention is to propose an electrically controlled valve making it possible to ensure a regenerative flow rate of the canister which is continuous, but modulated and slaved to an electrical setpoint signal, so as to obtain a valve with flow rate proportional to this instruction.
- the idea underlying the invention consists in modulating the regeneration flow rate of the canister by passing this flow rate through a calibrator with a constant passage section, but which is subjected to a modulated vacuum, unlike the solenoid valves of the '' state of the art, in which the effective cross section of the calibration subjected to engine vacuum is modulated.
- the electrically controlled valve according to the invention for a canister regeneration circuit of the type presented above, comprising a pipe connecting the canister to the intake duct, downstream of the shutter, and on which is mounted the valve which comprises a calibrator with constant passage section, a flow control valve in the pipeline and which is linked in movement to a core of a solenoid whose coil is supplied by an electric current to control the force on the valve, is characterized in that the valve is integral in movement with a flexible membrane, which delimits in a housing two chambers, one of which is maintained at a pressure close to or equal to atmospheric pressure, and the second of which is a modulated vacuum chamber, containing the valve and placed in communication, by an inlet orifice, with the canister by through said calibrator, and through an outlet orifice with the intake duct, the membrane thus subjected to a depression close to or equal to that which acts on the calibrator also being subjected to the opposing forces of elastic means, which tend to close the valve on the outlet, and the solenoi
- variable mean control current is obtained by supplying the solenoid coil with rectangular electrical current slots with variable duty cycle.
- variable mean control current will advantageously be controlled by a control member sensitive to at least one signal from at least one sensor of an engine operating parameter, such as a richness sensor of the air-fuel mixture, this control member being the carburetor control computer or the engine control system computer.
- the valve can be linked in movement to the core of the solenoid by means of reduction of the amplitude of the movement of the valve relative to the amplitude of the movement of the core, in order to best adapt each of these movements to practical needs.
- the valve is directly integral in movement with the core of the solenoid, the valve and the core being arranged on either side. other of the membrane.
- the valve is in one piece with the core, which extends partially in the first chamber, and the elastic means comprise at least one return spring, housed in this first chamber, and produced under the shape of a helical spring partially surrounding, and preferably substantially coaxially the core.
- the first chamber can be maintained at atmospheric pressure or at canister pressure, which is little different from atmospheric pressure.
- the first chamber is in communication with the canister by an inlet orifice and has an outlet orifice in communication with the inlet orifice of the second chamber through the calibrator.
- the canister 1 with an internal volume generally substantially equal to the engine displacement, contains an absorbent or adsorbent load 2, for example of activated carbon, which takes charge of the fuel vapors, coming in particular from the tank of fuel, and which are brought to the canister 1 by the recovery line 3.
- the canister 1 can thus contain for example 100 g of fuel.
- vent 4 connecting it to the atmosphere, and is also connected to the intake duct 5 of a carburetor body or of a throttle body of an internal combustion engine, downstream of the '' rotary shutter or throttle valve 6, the angular position of which in the intake duct 5 is controlled to regulate the air intake rate, in the case of a throttle body, or of air carburetor in the case of a carburetor.
- This connection of the canister 1 to the intake duct 5 is provided by a circuit 7 for regeneration of the canister 1, this circuit 7 comprising a regeneration line 8 opening, at its entry into the canister 1 and, at its exit, into the intake duct 5, as well as an electrically controlled valve 9, connected between the upstream 8a and downstream 8b branches of the pipe 8.
- the valve 9, two embodiments of which are shown in FIGS. 2 and 3, is a check valve whose position is controlled by a solenoid receiving its electric control current from a control device schematically represented at 10.
- a solenoid receiving its electric control current from a control device schematically represented at 10.
- the valve 9 comprises a body or housing 11 the interior of which is subdivided by a flexible waterproof membrane 12 which can be deformed into two chambers 13 and 14, the first of which 13 is maintained at atmospheric pressure.
- the second chamber 14 has an inlet 15 connected to the upstream part 8a of the pipeline 8 for regenerating the canister 1 by a tubular nozzle 16 containing a calibrator 17 or restriction, with a constant passage section.
- the second chamber 14 also has an outlet orifice 18 connected to the downstream part 8b of the regeneration pipe 8, and the periphery of the outlet orifice 18 constitutes a seat for the conical head of a valve 19.
- This valve 19 with a cylindrical body, is in one piece with the core 20, also cylindrical, of a solenoid comprising an excitation coil 21 mounted on the body 11, outside the first chamber 13, on the side opposite to the outlet orifice 18.
- the monobloc assembly of the valve 19 and of the core 20 is integral with the membrane 12, of which it crosses the central part with sealing.
- the valve 19 is thus supported by the membrane 12 in the second chamber 14, while the core 20, on the other side of the membrane 12, extends partly in the first chamber 13 and partly outside of the latter, in the coil 21.
- the part of the core 20 located in the chamber 13 is surrounded by a helical return spring 22 bearing on the housing 11 and on the membrane 12 to tend to push the latter in the direction applying the valve 19 to its seat, so as to close the outlet 18 when the coil 21 is not supplied.
- the housing 11, the membrane 12, the one-piece valve 19-core assembly 20, the coil 21 and the outlet orifice 18 are, to ensure better mechanical behavior of the valve assembly 19-core 20, preferably coaxial with the longitudinal axis of this assembly.
- the coil 21 is traversed by an average electric control current, which results from the supply of rectangular slots of current with variable duty cycle.
- the valve assembly 19-core 20 is then subjected to an electromagnetic force Fm which separates the valve 19 from the outlet orifice 18, against the spring 22.
- the chamber 14 is then in communication via the outlet 18 with the intake duct 5 and, through the calibrator 17, with the upstream pipe 8a and the canister 1.
- the control pressure Pc in the chamber 14 is then intermediate between the pressure of the canister Pcan, upstream of the calibrator 17, it- same close to atmospheric pressure Pa in chamber 13, and pressure in the intake duct 5, downstream of the butterfly valve 6.
- the membrane 12 is subjected to the return force Fr of the spring 22, which tends to close the valve 19 on the outlet 18, to an electromagnetic force Fm exerted on the core 20 by the field created by the coil 21, and to the force resulting from the application, on the effective surface S of the membrane 12, of the differential pressure between the atmospheric pressure Pa in the chamber 13 and the control pressure Pc in the chamber 14.
- the regeneration flow rate Q is independent of Pcan, continuous and modulated by the modulation of the electromagnetic force Fm, itself a function of the mean control current of the coil 21.
- the valve is thus of continuous and proportional flow, subject to an electrical current setpoint.
- a spring 22 with a low force threshold is chosen.
- FIG. 3 The example of a valve in FIG. 3 is essentially distinguished from that of FIG. 2 only by the following differences: the housing 11 ′ has a lateral passage 23, connecting the two chambers 13 and 14 to each other, and in which the calibrator 17 is mounted.
- the upstream part 8a of the regeneration pipe is no longer connected to the chamber 14 through the calibrator 17, but to an inlet orifice 24 of the chamber 13, having an orifice for outlet 25 in communication with the inlet orifice 15 of the chamber 14 via the calibrator 17.
- the chamber 13 is no longer maintained at atmospheric pressure but directly at the pressure of the canister Pcan.
- there is the solenoid with coil 21 and plunger 20 in one piece with the valve 19 and integral in movement with the membrane 12 urged in the direction of closing of the valve 19 on the outlet orifice 18 of the chamber 14 by the return spring 22.
- This electric current is supplied for example by a control computer of a carburetor or a computer of an engine control system, and developed from information coming in particular from a richness probe, of the ⁇ probe type, detecting the oxygen content in engine exhaust.
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Description
- L'invention concerne une vanne à commande électrique de circuit de régénération de canister, pour moteur à combustion interne alimenté en air ou en air carburé par au moins un conduit d'admission dans lequel le débit est commandé par un obturateur, par exemple du type rotatif (US-A-4 809 667).
- Plus précisément, l'invention se rapporte à une vanne proportionnelle à débit continu, asservie à un signal de consigne électrique, pour un circuit de régénération du canister associé à un moteur à combustion interne, dont l'installation d'alimentation en combustible peut soit comporter un carburateur, dont l'obturateur rotatif, ou papillon des gaz, commande le débit d'air carburé ou de mélange air-combustible, soit être du type dit "à injection" et comporter un corps de papillon, dont l'obturateur rotatif commande le débit d'air d'admission.
- Afin que les véhicules automobiles satisfassent aux normes actuelles d'anti-pollution relatives aux émissions de vapeurs de carburant ou combustible, que le moteur à combustion interne dont ils sont équipés soit en fonctionnement ou à l'arrêt, il est connu de recueillir dans un réceptacle appelé canister les vapeurs de combustible provenant de divers organes contenant ou parcourus par du combustible, dans le circuit suivi par ce dernier dans le véhicule et son moteur. Sur les véhicules équipés d'une installation d'alimentation en combustible par injection, des vapeurs de combustible proviennent en particulier du réservoir de combustible. Mais d'une manière générale, des vapeurs de combustible, peuvent également provenir du moteur, des tubulures d'injection et des injecteurs, ou, le cas échéant, du carburateur.
- Pour éviter leur rejet dans l'air ambiant, ces vapeurs de combustible sont collectées par une conduite de récupération, qui les amène au canister, réalisé sous la forme d'un réceptacle contenant des moyens d'absorption de ces vapeurs de combustible, par exemple une charge de charbon actif, remplissant le rôle d'une éponge et d'un filtre vis-à-vis du carburant en vapeur qui parvient au canister. Ce dernier est muni d'un évent en communication avec l'atmosphère, de sorte que le réservoir de combustible est mis à l'air libre au travers du canister.
- Pour éviter que le canister rejette du combustible à l'air libre par son évent, lorsqu'il est saturé en combustible, il est connu de le régénérer cycliquement. A cet effet, il est connu d'utiliser un circuit de régénération du canister, qui purge de temps en temps ce dernier du combustible qu'il a absorbé, et transmet ce combustible au moteur. Le circuit de régénération du canister comprend une canalisation raccordant le canister au conduit d'admission, en aval de l'obturateur rotatif, et une vanne montée sur cette canalisation. Lorsque la vanne est ouverte, la dépression régnant en aval de l'obturateur rotatif dans le conduit d'admission provoque dans la canalisation et dans le canister une aspiration d'air ambiant par l'évent du canister, et cet air ambiant aspiré purge ainsi le canister du combustible qu'il contient et se mélange à ce combustible pour être aspiré avec lui en aval de l'obturateur rotatif dans le conduit d'admission. On comprend que l'arrivée de cet air carburé vient modifier la richesse du mélange air-combustible préparé par des organes appropriés du moteur (carburateur ou injecteur selon le cas) recevant des ordres de commande élaborés à partir de signaux provenant de différents capteurs de paramètres de fonctionnement du moteur, et en particulier d'une sonde dite λ, ou sonde mesurant le taux d'oxygène dans les gaz d'échappement.
- Afin d'éliminer cette perturbation de la richesse, il a déjà été proposé que la vanne du circuit de régénération soit une vanne à commande électrique assurant une modulation du débit de régénération du canister, lequel débit est difficile à connaître, car la charge de combustible recueillie dans les canisters ne peut pas être connue avec précision et dépend de nombreux paramètres, tels que la température ambiante, résultant ou non du fonctionnement du moteur, la température et les conditions de remplissage du réservoir de combustible, etc ...
- A cet effet, les vannes à commande électrique usuellement utilisées sont des vannes comprenant un calibreur à section de passage constante, et un clapet de commande du débit dans la canalisation de régénération, ce clapet étant lié en mouvement à un noyau d'un solénoïde, dont la bobine est alimentée par un courant électrique de commande de la position du clapet.
- Dans ces vannes de type traditionnel, la variation du débit est obtenue en modulant la section efficace du calibrage soumis à la dépression du moteur, cette modulation étant assurée par le clapet qui est celui d'une électrovanne, c'est-à-dire une soupape électro-magnétique fonctionnant en tout-ou-rien, mais dont la bobine du solénoïde est alimentée en courant électrique à créneaux rectangulaires à rapport cyclique d'ouverture variable. C'est-à-dire que le temps d'ouverture, pour une période constante, correspond à une fraction variable de cette période, correspondant à la longueur du créneau de courant utilisé.
- Pour un moteur tournant à 3000 t/mn par exemple, un demi tour est parcouru en 10 ms.
- Dans les réalisations de l'état de la technique, on a utilisé des électrovannes basse fréquence excitées à des fréquences constantes allant de 5 à 20 Hz. Il correspond à ces fréquences des périodes constantes allant de 200 à 50 ms. Si le rapport cyclique d'ouverture est de 10 %, il en résulte une longueur du créneau rectangulaire de courant correspondant, et donc sensiblement une durée d'ouverture du clapet allant de 20 à 5 ms. Il en résulte que la durée d'ouverture de l'électrovanne, et donc la durée d'aspiration du combustible de régénération du canister dans le conduit d'admission, s'étend sur environ un quart à environ trois quarts de tour du moteur. La conséquence est que ce combustible de régénération ne peut pas être admis dans tous les cylindres du moteur.
- L'utilisation d'électrovannes à basse fréquence pour la régénération des canisters a donc pour inconvénient d'entraîner un déséquilibre dans l'alimentation des cylindres du moteur.
- Pour remédier à cet inconvénient, il a été envisagé d'utiliser des électrovannes à haute fréquence, mais leur usure rapide liée à leur fréquence élevée de fonctionnement, et leur coût élevé les ont fait écarter.
- Par l'invention, on se propose de remédier à ces inconvénients, et un but de l'invention est de réaliser une vanne à commande électrique permettant d'étaler le débit de régénération de sorte que tous les cylindres du moteur reçoivent sensiblement la même fraction du combustible de régénération du canister.
- Un autre but de l'invention est de proposer une vanne à commande électrique permettant d'assurer un débit de régénération du canister qui est continu, mais modulé et asservi à un signal de consigne électrique, de façon à obtenir une vanne à débit proportionnel à cette consigne.
- L'idée à la base de l'invention consiste à moduler le débit de régénération du canister en faisant passer ce débit au travers d'un calibreur à section de passage constante, mais qui est soumis à une dépression modulée, contrairement aux électrovannes de l'état de la technique, dans lesquelles on module la section efficace du calibrage soumis à la dépression moteur.
- A cet effet, la vanne à commande électrique selon l'invention, pour un circuit de régénération de canister du type présenté ci-dessus, comprenant une canalisation raccordant le canister au conduit d'admission, en aval de l'obturateur, et sur laquelle est montée la vanne qui comprend un calibreur à section de passage constante, un clapet de commande du débit dans la canalisation et qui est lié en mouvement à un noyau d'un solénoïde dont la bobine est alimentée par un courant électrique pour commander l'effort sur le clapet, se caractérise en ce que le clapet est solidaire en mouvement d'une membrane souple, qui délimite dans un boîtier deux chambres, dont une première est maintenue à une pression voisine de ou égale à la pression atmosphérique, et dont la seconde est une chambre à dépression modulée, renfermant le clapet et mise en communication, par un orifice d'entrée, avec le canister par l'intermédiaire dudit calibreur, et par un orifice de sortie avec le conduit d'admission, la membrane ainsi soumise à une dépression voisine de ou égale à celle qui agit sur le calibreur étant également soumise aux efforts antagonistes de moyens élastiques, qui tendent à fermer le clapet sur l'orifice de sortie, et du solénoïde, dont la bobine crée une force ayant pour effet d'écarter le clapet de l'orifice de sortie pour ouvrir ce dernier, lorsqu'elle est parcourue par un courant moyen variable constituant un signal de consigne électrique fixant l'effort sur le clapet.
- On comprend qu'en fonctionnement, la membrane est en équilibre sous les actions combinées de la dépression, qui détermine le débit, des moyens élastiques, qui tendent à rappeler le clapet en position de fermeture, et de l'effort dû au solénoïde, et donc du courant qui traverse sa bobine. On établit ainsi une relation entre la dépression, et donc le débit, d'une part, et, d'autre part, le courant électrique moyen qui parcourt la bobine du solénoïde. Cette vanne permet ainsi de moduler le débit de régénération de façon continue par l'intermédiaire d'une dépression variable déterminée à l'aide d'un courant moyen de commande.
- Avantageusement, le courant moyen variable de commande est obtenu en alimentant la bobine de solénoïde par des créneaux de courant électrique rectangulaires à rapport cyclique variable.
- Pour un moteur alimenté par un carburateur piloté par un calculateur, ou alimenté par une installation d'injection pilotée par un système de contrôle moteur, le courant moyen variable de commande sera avantageusement piloté par un organe de commande sensible à au moins un signal provenant d'au moins un capteur d'un paramètre de fonctionnement du moteur, tel qu'un capteur de richesse du mélange air-combustible, cet organe de commande étant le calculateur de pilotage du carburateur ou le calculateur du système de contrôle moteur.
- Le clapet peut être lié en mouvement au noyau du solénoïde par des moyens de démultiplication de l'amplitude du déplacement du clapet par rapport à l'amplitude du déplacement du noyau, afin d'adapter au mieux chacun de ces déplacements aux besoins pratiques. Mais, pour diminuer le coût de réalisation de la vanne ainsi que son encombrement, il est avantageux que, selon une structure simplifiée, le clapet soit directement solidaire en mouvement du noyau du solénoïde, le clapet et le noyau étant disposés de part et d'autre de la membrane.
- Dans un mode de réalisation préféré, le clapet est d'une seule pièce avec le noyau, qui s'étend partiellement dans la première chambre, et les moyens élastiques comprennent au moins un ressort de rappel, logé dans cette première chambre, et réalisé sous la forme d'un ressort hélicoïdal entourant partiellement, et de préférence sensiblement coaxialement le noyau. On obtient ainsi un meilleur guidage de l'ensemble clapet-noyau dans ses déplacements selon son axe longitudinal, qui est également celui du ressort hélicoïdal et avantageusement de la bobine du solénoïde, ainsi que des sollicitations plus équilibrées de la membrane.
- La première chambre peut être maintenue à la pression atmosphérique ou à la pression du canister, laquelle est peu différente de la pression atmosphérique. Dans ce second cas, la première chambre est en communication avec le canister par un orifice d'entrée et présente un orifice de sortie en communication avec l'orifice d'entrée de la seconde chambre par l'intermédiaire du calibreur.
- On obtient ainsi une vanne à débit continu et modulé par la modulation du courant moyen de commande parcourant la bobine du solénoïde, la vanne étant compacte et facile à monter, puisqu'il suffit de raccorder l'orifice d'entrée de sa première chambre au canister et l'orifice de sortie de sa seconde chambre au conduit d'admission, et d'assurer l'alimentation électrique du solénoïde par le courant de commande.
- D'autres avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-dessous, d'exemples de réalisation décrits en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement un circuit de régénération de canister, comprenant la vanne selon l'invention, et monté entre un canister et un conduit d'admission d'un carburateur ou corps de papillon de moteur à combustion interne,
- la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un premier exemple de vanne, et
- la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 d'un second exemple de vanne.
- Sur la figure 1, le canister 1, d'un volume interne généralement sensiblement égal à la cylindrée du moteur, renferme une charge absorbante ou adsorbante 2, par exemple de charbon actif, qui se charge des vapeurs du combustible, provenant en particulier du réservoir de combustible, et qui sont amenées au canister 1 par la conduite de récupération 3. Le canister 1 peut ainsi contenir par exemple 100 g de combustible. Il est muni d'un évent 4 le reliant à l'atmosphère, et est également raccordé au conduit d'admission 5 d'un corps de carburateur ou d'un corps de papillon d'un moteur à combustion interne, en aval de l'obturateur rotatif ou papillon 6, dont la position angulaire dans le conduit d'admission 5 est commandée pour réguler le débit d'admission d'air, dans le cas d'un corps de papillon, ou d'air carburé dans le cas d'un carburateur. Ce raccordement du canister 1 au conduit d'admission 5 est assuré par un circuit 7 de régénération du canister 1, ce circuit 7 comprenant une canalisation de régénération 8 débouchant, à son entrée, dans le canister 1 et, à sa sortie, dans le conduit d'admission 5, ainsi qu'une vanne 9 à commande électrique, raccordée entre les branches amont 8a et aval 8b de la canalisation 8. La vanne 9, dont deux exemples de réalisation sont représentés sur les figures 2 et 3, est une vanne à clapet dont la position est commandée par un solénoïde recevant son courant électrique de commande d'un dispositif de commande schématiquement représenté en 10. Lorsque la vanne 9 est ouverte, la dépression régnant dans le conduit d'admission 5 en aval du papillon 6 provoque, au travers de la canalisation 8 et du canister 1, une aspiration d'air ambiant par l'évent 4, et cet air aspiré en traversant la charge 2 entraîne le combustible retenu par cette dernière dans le conduit d'admission.
- Dans l'exemple de la figure 2, la vanne 9 comprend un corps ou boîtier 11 dont l'intérieur est subdivisé par une membrane 12 étanche souple et déformable en deux chambres 13 et 14, dont la première 13 est maintenue à la pression atmosphérique. La seconde chambre 14 présente un orifice d'entrée 15 raccordé à la partie amont 8a de la canalisation 8 de régénération du canister 1 par un embout tubulaire 16 renfermant un calibreur 17 ou restriction, à section de passage constante. La seconde chambre 14 présente également un orifice de sortie 18 raccordé à la partie aval 8b de la canalisation de régénération 8, et la périphérie de l'orifice de sortie 18 constitue un siège pour la tête conique d'un clapet 19. Ce clapet 19, à corps cylindrique, est d'une seule pièce avec le noyau 20, également cylindrique, d'un solénoide comprenant une bobine d'excitation 21 montée sur le corps 11, à l'extérieur de la première chambre 13, du côté opposé à l'orifice de sortie 18. L'ensemble monobloc du clapet 19 et du noyau 20 est solidaire de la membrane 12, dont il traverse avec étanchéité la partie centrale. Le clapet 19 est ainsi supporté par la membrane 12 dans la seconde chambre 14, tandis que le noyau 20, de l'autre côté de la membrane 12, s'étend en partie dans la première chambre 13 et en partie à l'extérieur de celle-ci, dans la bobine 21. La partie du noyau 20 située dans la chambre 13 est entourée d'un ressort de rappel hélicoïdal 22 prenant appui sur le boîtier 11 et sur la membrane 12 pour tendre à repousser celle-ci dans le sens appliquant le clapet 19 vers son siège, de façon à fermer l'orifice de sortie 18 lorsque la bobine 21 n'est pas alimentée. Le boîtier 11, la membrane 12, l'ensemble monobloc clapet 19-noyau 20, la bobine 21 et l'orifice de sortie 18 sont, pour assurer un meilleur comportement mécanique de l'ensemble clapet 19-noyau 20, de préférence coaxiaux à l'axe longitudinal de cet ensemble.
- En fonctionnement, la bobine 21 est parcourue par un courant électrique moyen de commande, qui résulte de l'alimentation en créneaux rectangulaires de courant à rapport cyclique variable. L'ensemble clapet 19-noyau 20 est alors soumis à une force électromagnétique Fm qui écarte le clapet 19 de l'orifice de sortie 18, à l'encontre du ressort 22. La chambre 14 est alors en communication par la sortie 18 avec le conduit d'admission 5 et, au travers du calibreur 17, avec la canalisation amont 8a et le canister 1. La pression de commande Pc dans la chambre 14 est alors intermédiaire entre la pression du canister Pcan, en amont du calibreur 17, elle-même voisine de la pression atmosphérique Pa dans la chambre 13, et la pression dans le conduit d'admission 5, en aval du papillon 6. Pour un courant moyen de commande donné, et donc une position donnée de la membrane 12, du clapet 19 et du noyau 20, on comprend que si le papillon 6 est déplacé dans le sens de la fermeture, la dépression dans le conduit d'admission 5 augmente en aval du papillon 6. La pression de commande Pc tend à diminuer, et la pression différentielle s'exerçant sur la membrane 12 augmente, de sorte que le clapet 19 est rapproché de l'orifice de sortie 18. La section de passage diminuant, la pression de commande Pc en aval du calibreur 17 augmente, de sorte que la pression différentielle s'exerçant sur la membrane 12 tend à revenir à sa valeur initiale, et à rappeler la membrane 12, le clapet 19 et le noyau 20 dans leur position initiale donnée. Le fonctionnement est analogue lorsque le papillon 6 est manoeuvré dans le sens de l'ouverture. La vanne fonctionne ainsi comme un régulateur auto-correcteur.
- En fonctionnement, la membrane 12 est soumise à l'effort de rappel Fr du ressort 22, qui tend à fermer le clapet 19 sur la sortie 18, à un effort électromagnétique Fm s'exerçant sur le noyau 20 par le champ crée par la bobine 21, et à l'effort résultant de l'application, sur la surface efficace S de la membrane 12, de la pression différentielle entre la pression atmosphérique Pa dans la chambre 13 et la pression de commande Pc dans la chambre 14. En fonctionnement, la membrane 12 est en équilibre sous l'action de ces trois forces, selon la formule (1) suivante :
-
- Sc est la section de passage constante du calibreur 17,
- ρ la masse volumique du mélange air-combustible provenant du canister 1, et
- Pcan et Pc sont respectivement la pression dans le canister ou en amont du calibreur 17, et la pression de commande dans la chambre 14.
-
- On constate que le débit Q de régénération est indépendant de Pcan, continu et modulé par la modulation de l'effort électromagnétique Fm, lui-même fonction du courant moyen de commande de la bobine 21. La vanne est ainsi à débit continu et proportionnel, asservi à une consigne de courant électrique. Pour que cette vanne soit relativement insensible aux vibrations du moteur, on choisit un ressort 22 à seuil d'effort faible mais suffisant à cet effet.
- L'exemple de vanne de la figure 3 ne se distingue essentiellement de celui de la figure 2 que par les différences suivantes : le boîtier 11' présente un passage latéral 23, reliant l'une à l'autre les deux chambres 13 et 14, et dans lequel est monté le calibreur 17. La partie amont 8a de la canalisation de régénération n'est plus raccordée à la chambre 14 au travers du calibreur 17, mais à un orifice d'entrée 24 de la chambre 13, ayant un orifice de sortie 25 en communication avec l'orifice d'entrée 15 de la chambre 14 par l'intermédiaire du calibreur 17. Ainsi la chambre 13 n'est plus maintenue à la pression atmosphérique mais directement à la pression du canister Pcan. Pour le reste, on retrouve le solénoïde à bobine 21 et à plongeur 20 monobloc avec le clapet 19 et solidaire en mouvement de la membrane 12 sollicitée dans le sens de la fermeture du clapet 19 sur l'orifice de sortie 18 de la chambre 14 par le ressort de rappel 22.
- Dans cet exemple, la pression différentielle ou dépression Pcan - Pc qui agit sur le calibreur 17 s'applique directement sur la membrane 12, également soumise aux efforts Fr du ressort et Fm du solénoïde, comme définis ci-dessus. Les formules (1) à (3) données ci-dessus s'appliquent en remplaçant Pa par Pcan dans la formule (1). Cette vanne procure donc les mêmes avantages que celle de la figure 2 et permet de moduler le débit de régénération de façon continue, par l'intermédiaire d'une dépression variable, déterminée par la modulation d'un courant électrique moyen de commande.
- Ce courant électrique est fourni par exemple par un calculateur de pilotage d'un carburateur ou un calculateur d'un système de contrôle moteur, et élaboré à partir d'informations provenant notamment d'une sonde de richesse, du type sonde λ, détectant la teneur en oxygène dans les gaz d'échappement du moteur.
Claims (10)
- Vanne à commande électrique de circuit (7) de régénération de canister (1), pour moteur à combustion interne alimenté en air ou en air carburé par au moins un conduit d'admission (5) dans lequel le débit est commandé par un obturateur (6), le canister (1) contenant des moyens (2) d'absorption des vapeurs de combustible amenées dans le canister par une conduite de récupération (3) et étant muni d'un évent (4) en communication avec l'atmosphère, et le circuit (7) de régénération du canister (1) comprenant une canalisation (8) raccordant le canister (1) au conduit d'admission (5), en aval de l'obturateur (6), et la vanne (9) montée sur la canalisation (8), ladite vanne comprenant un calibreur (17) à section de passage constante, un clapet (19) de commande du débit dans la canalisation (8), et qui est lié en mouvement à un noyau (20) d'un solénoïde dont la bobine (21) est alimentée par un courant électrique pour commander l'effort sur le clapet,
caractérisée en ce que ledit clapet (19) est solidaire en mouvement d'une membrane souple (12), qui délimite dans un boîtier (11, 11') deux chambres (13, 14), dont une première (13) est maintenue à une pression voisine de ou égale à la pression atmosphérique, et dont la seconde (14) est une chambre à dépression modulée, renfermant le clapet (19) et mise en communication, par un orifice d'entrée (15), avec le canister (1) par l'intermédiaire dudit calibreur (17), et par un orifice de sortie (18) avec le conduit d'admission (5), la membrane (12) ainsi soumise à une dépression voisine de ou égale à celle qui agit sur le calibreur (17) étant également soumise aux efforts antagonistes de moyens élastiques (22), qui tendent à fermer le clapet (19) sur l'orifice de sortie (18), et du solénoïde (20-21), dont la bobine (21) crée une force ayant pour effet d'écarter le clapet (19) de l'orifice de sortie (18) pour ouvrir ce dernier, lorsqu'elle est parcourue par un courant moyen variable constituant un signal de consigne électrique fixant l'effort sur le clapet (19). - Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le clapet (19) est lié en mouvement au noyau (20) du solénoïde par des moyens de démultiplication de l'amplitude du déplacement du clapet par rapport à l'amplitude du déplacement dudit noyau.
- Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit clapet (19) est directement solidaire en mouvement dudit noyau (20) du solénoïde, le clapet et le noyau étant disposés de part et d'autre de la membrane (12).
- Vanne selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit clapet (19) est d'une seule pièce avec ledit noyau (20), qui s'étend au moins en partie dans ladite première chambre (13).
- Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que lesdits moyens élastiques comprennent au moins un ressort de rappel (22) logé dans ladite première chambre (13).
- Vanne selon la revendication 5, telle que rattachée à la revendication 4, caractérisée en ce que ledit ressort de rappel (22) est un ressort hélicoïdal qui entoure partiellement et sensiblement coaxialement ledit noyau (20).
- Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ladite première chambre (13) est maintenue à la pression atmosphérique.
- Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ladite première chambre (13) est maintenue à la pression du canister (1), avec lequel elle est en communication par un orifice d'entrée (24), et présente un orifice de sortie (25) en communication avec l'orifice d'entrée (15) de la seconde chambre (14) par l'intermédiaire dudit calibreur (17).
- Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que ledit courant moyen variable est obtenu en alimentant la bobine (20) du solénoïde par des créneaux de courant électrique rectangulaires à rapport cyclique variable.
- Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que ledit courant moyen variable est piloté par un organe (10) de commande sensible à au moins un signal provenant d'au moins un capteur d'un paramètre de fonctionnement du moteur, tel qu'un capteur de richesse du mélange air-combustible.
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