FR2995261A1

FR2995261A1 - Procede de purge d'un systeme de stockage de vapeurs de carburant, ajustant le fonctionnement du moteur thermique

Info

Publication number: FR2995261A1
Application number: FR1258413A
Authority: FR
Inventors: David Fontaine; David Masse; Matthieu Grolleau
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2014-03-14

Abstract

Procédé de purge d'un collecteur (3) d'un système de stockage de vapeurs de carburant relié à un réservoir (1) contenant ce carburant, pour un véhicule hybride équipé d'un moteur thermique (7) alimenté par le carburant, et d'une deuxième motorisation ne consommant pas ce carburant, le moteur thermique étant mis en marche de manière découplée des roues motrices au cours d'un roulage avec un mode comprenant seulement la deuxième motorisation, afin de purger le collecteur (3), caractérisé en ce que pour ces mises en marche du moteur thermique (7) permettant de purger le collecteur (3), le procédé ajuste le point de fonctionnement du moteur thermique en fonction de différents paramètres de fonctionnement du véhicule, afin de privilégier au moins une prestation de consommation, d'agrément de conduite, ou de disponibilité du mode comprenant seulement la deuxième motorisation.

Description

PROCEDE DE PURGE D'UN SYSTEME DE STOCKAGE DE VAPEURS DE CARBURANT, AJUSTANT LE FONCTIONNEMENT DU MOTEUR THERMIQUE [0001] L'invention concerne un procédé de purge d'un système de stockage de vapeurs de carburant d'un véhicule hybride équipé d'un moteur thermique et d'un autre type de motorisation, ainsi qu'un véhicule hybride mettant en oeuvre un tel procédé. [0002] Les réservoirs de carburant des moteurs thermiques des véhicules, sont généralement reliés à l'atmosphère par un filtre, appelé aussi « canister », formant un collecteur de vapeurs fermé contenant des produits absorbants comme des charbons actifs, permettant de stocker des vapeurs de carburant pour éviter une dispersion de ces gaz dans l'atmosphère lors des échanges entre le réservoir et l'air ambiant. [0003] Le collecteur de vapeurs doit être régulièrement purgé par un passage d'air au travers de ce volume, pour aspirer les vapeurs de carburant dans le moteur à combustion afin d'y être brulées, et permettre ainsi une nouvelle filtration par ce système des vapeurs émises par le réservoir. Ceci est fait par l'intermédiaire d'un circuit de purge. [0004] Dans un véhicule conventionnel à moteur thermique, le collecteur est régénéré dès que ce moteur est allumé grâce à la dépression de l'aspiration, dans le cas où le collecteur est mis en communication avec le moteur. L'air provenant de l'extérieur et traversant le collecteur, permet la désorption des vapeurs du carburant contenu dans les produits absorbants, qui sont ensuite brûlées dans le moteur. Pour ce type de véhicule le moteur thermique fonctionne fréquemment, le collecteur est alors régulièrement purgé de sorte qu'il est rarement saturé par les vapeurs de carburant. [0005] lorsqu'une purge est déclenchée le circuit de purge est raccordé au moteur thermique, et du fait de la dépression d'aspiration générée par le moteur thermique, de l'air provenant de l'extérieur est aspiré dans le collecteur de vapeur pour permettre la désorption des vapeurs du carburant de l'élément actif de ce collecteur, ainsi que leur entraînement vers l'admission du moteur, où ces vapeurs sont brûlées. [0006] Dans le cas d'un véhicule hybride comportant un moteur thermique alimenté par le réservoir de carburant, et une deuxième motorisation ne consommant pas ce carburant, comme une motorisation électrique, si on roule assez longtemps avec cette deuxième motorisation il faut alors mettre en marche à certains moments le moteur thermique afin d'effectuer une purge du collecteur quand son taux de charge en vapeurs est assez élevé, comme expliqué ci-dessus pour un véhicule à moteur unique thermique. [0007] Un type de véhicule hybride connu, présenté notamment par le document FR-A1-2911313, comprenant un moteur thermique et une machine électrique de traction, comporte un dispositif de commande du système de stockage de vapeurs, qui en cas d'utilisation de cette machine électrique, demande le démarrage du moteur thermique quand il faut purger le collecteur de ce système de stockage. [0008] Toutefois, dans ce procédé, les purges du collecteur de vapeurs sont déclenchées uniquement en fonction de la quantité de vapeurs de carburant stockées, sans donc tenir compte du confort des utilisateurs, de la consommation d'énergie impliquée par cette purge, ni d'aucun autre paramètre supplémentaire. [0009] La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. [0010] Elle propose à cet effet un procédé de purge d'un collecteur d'un système de stockage de vapeurs de carburant relié à un réservoir contenant ce carburant, pour un véhicule hybride équipé d'un moteur thermique alimenté par le carburant, et d'une deuxième motorisation ne consommant pas ce carburant, le moteur thermique étant mis en marche de manière découplée des roues motrices au cours d'un roulage avec un mode comprenant seulement la deuxième motorisation, afin de purger le collecteur, caractérisé en ce que pour ces mises en marche du moteur thermique permettant de purger le collecteur, le procédé ajuste le point de fonctionnement du moteur thermique en fonction de différents paramètres de fonctionnement du véhicule, afin de privilégier au moins une prestation de consommation, d'agrément de conduite, ou de disponibilité du mode comprenant seulement la deuxième motorisation. [0011] Un avantage du procédé de purge selon l'invention, est que l'on peut de manière économique en utilisant les composants existants sur le système de stockage, avec des compléments de logiciels, améliorer une des prestations de confort, de consommation ou de disponibilité du mode comprenant seulement la deuxième motorisation, en choisissant un point de fonctionnement de ce moteur qui améliore cette prestation en fonction des besoins estimés dépendant des paramètres de fonctionnement du roulage en cours. [0012] Le procédé de purge selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. [0013] Avantageusement, un premier point de fonctionnement du moteur thermique ajusté comporte une faible vitesse de rotation et une faible charge suivant des conditions proches du ralenti, et un deuxième point de fonctionnement ajusté comportant une vitesse de rotation et une charge plus élevées, est proche d'un fonctionnement optimisé en consommation spécifique. [0014] Avantageusement, le procédé de purge calcule des grandeurs caractéristiques de la purge pour plusieurs points de fonctionnement du moteur thermique, notamment la durée de purge et la consommation de ce moteur, à partir d'un modèle simple de fonctionnement du collecteur qui peut être une cartographie. [0015] Avantageusement, le procédé de purge privilégie la prestation consommation du moteur thermique ou la prestation agrément de conduite, en fonction d'un premier critère qui est la durée écoulée depuis la dernière purge, afin 20 de réduire le nombre de démarrages de ce moteur. [0016] Avantageusement, le procédé de purge privilégie la prestation consommation du moteur thermique ou la prestation agrément de conduite, en fonction d'un deuxième critère qui est la vitesse du véhicule, en choisissant un point de fonctionnement comprenant une vitesse de rotation du moteur thermique plus 25 élevée suivant l'augmentation de la vitesse du véhicule. [0017] Avantageusement, le procédé de purge modifie et adapte le point de fonctionnement du moteur thermique au cours d'une purge. [0018] Le procédé de purge peut adapter le point de fonctionnement en fonction d'une évolution de la demande de couple à la roue. [0019] Le procédé de purge peut aussi adapter le point de fonctionnement en fonction d'une évolution de la charge du collecteur. [0020] L'invention a aussi pour objet un véhicule hybride comprenant un moteur thermique, un système de stockage de vapeurs de carburant équipé d'un collecteur relié à un réservoir contenant ce carburant prévu pour un moteur thermique, et une deuxième motorisation ne consommant pas ce carburant, le moteur thermique étant mis en marche de manière découplée des roues motrices au cours d'un roulage avec un mode comprenant seulement la deuxième motorisation, afin de purger le collecteur, ce véhicule comportant des moyens mettant en oeuvre un procédé de purge comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. [0021] L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, donnée à titre d'exemple et de manière non limitative en référence aux dessins annexés dans lesquels : [0022] - la figure 1 est un schéma d'un système de stockage de vapeurs de carburant pour un véhicule hybride ; et [0023] - les figures 2 et 3 sont des graphiques présentant en fonction du temps, l'évolution de la masse du carburant purgé pour deux points de fonctionnement du moteur thermique différents, par une purge commandée par ce procédé. [0024] La figure 1 présente un réservoir de carburant 1 d'un véhicule hybride relié par une première canalisation 9 à un collecteur 3 d'un système de stockage de vapeurs de carburant, comprenant un clapet multifonction 2. Le véhicule comporte une deuxième motorisation non représentée n'utilisant pas ce carburant, alimentée par un dispositif de stockage d'énergie rechargeable par le moteur thermique 7, qui peut en particulier être une motorisation électrique alimentée par des batteries. [0025] Le collecteur 3 contient un filtre à charbon actif réalisant une accumulation de vapeurs de carburant, permettant d'absorber les vapeurs issues du réservoir 1, et comporte une mise à l'air 4. Une deuxième canalisation 10 partant du collecteur 3, comportant une vanne de purge 5, peut déboucher par deux voies différentes comprenant chacune un clapet anti-retour 6, en amont ou en aval d'un turbocompresseur 8 qui alimente un moteur thermique 7. Dans le cas d'un moteur thermique 7 ne comprenant pas de turbocompresseur, la canalisation 10 comporte une seule voie qui alimente directement l'alimentation de ce moteur. [0026] Lors d'une purge du collecteur 3, un flux d'air venant de l'extérieur par la mise à l'air 4 de ce collecteur qui est ouverte, est provoqué par l'aspiration du moteur thermique 7. Le flux d'air contrôlé par l'ouverture variable de la vanne de purge 5 comprenant une commande électrique réglable, traverse le charbon actif contenu dans le collecteur 3 ce qui provoque une désorption du carburant, les vapeurs étant ensuite brulées dans le moteur thermique avec le carburant injecté par les injecteurs prévus pour le fonctionnement normal de ce moteur. [0027] Lors du fonctionnement du moteur thermique 7 normalement demandé par le système de contrôle des motorisations du véhicule hybride, des purges du collecteur 3 sont effectuées périodiquement lorsque les conditions de roulage du véhicule et le point de fonctionnement de ce moteur le permettent, afin de limiter l'émission dans l'air de ces gaz, ainsi que les odeurs qu'ils pourraient dégager. [0028] Dans le cas d'un roulage avec la deuxième motorisation pour réduire la consommation de carburant, ou si le conducteur demande un roulage avec le mode électrique « ZEV » sans émission de gaz polluants, il faut alors prévoir des démarrages du moteur thermique 7 ou un prolongement du fonctionnement de ce moteur, pour les seuls besoins de purges périodiques des vapeurs qui sont dégagées par le réservoir 1 puis stockées dans le collecteur 3. Ces démarrages sont particulièrement importants dans le cas où le véhicule hybride comporte une forte autonomie avec la deuxième motorisation. [0029] Le procédé va alors optimiser le moment du démarrage ou de la prolongation du fonctionnement du moteur thermique 7, ainsi que le point de fonctionnement de ce moteur donnant l'efficacité de la purge collecteur. Le choix du point de fonctionnement permet de trouver le meilleur compromis entre consommation de carburant du moteur et durée de la purge, afin de privilégier une prestation "consommation", une prestation "agrément" comprenant la durée de la purge et l'émission sonore, ou une prestation privilégiant l'utilisation de la deuxième motorisation, dite de "disponibilité du mode comprenant seulement la deuxième motorisation". [0030] En effet, lors d'une purge du collecteur 3, la part de carburant venant de ce collecteur est limitée en proportion de la part de carburant injecté, pour maintenir une stabilité du fonctionnement du moteur thermique 7. Pour réduire le temps de fonctionnement du moteur thermique 7, on peut alors augmenter le débit de carburant injecté et la puissance délivrée, et donc la vitesse de purge du collecteur 3, dans la mesure où ce point de fonctionnement est compatible avec les conditions de roulage et l'état du véhicule. [0031] Chaque point de fonctionnement est caractérisé par la durée de la purge qui est calculée pour la masse de carburant à purger, estimée par un modèle simplifié contenu dans une table, et par la consommation de carburant injecté dans le moteur thermique, calculée à partir de la consommation horaire contenue dans une table, multipliée par la durée de la purge. [0032] La figure 2 présente en fonction du temps exprimé en seconde, pour le moteur thermique avec un point de fonctionnement comprenant une faible vitesse de rotation et une faible charge suivant des conditions proches du ralenti, les consommations cumulées exprimées en gramme, de carburant injecté 20 présenté sur l'échelle se trouvant du côté gauche, et de carburant venant de la purge 22 présenté sur l'échelle se trouvant du côté droit. [0033] On constate que la pente de la consommation cumulée de carburant injecté est faible, et que l'on prélève 40g de carburant dans le collecteur à un temps d'environ 540s, après avoir injecté environ 200g de carburant. [0034] La figure 3 présente les mêmes paramètres pour le moteur thermique avec un point de fonctionnement comprenant une vitesse de rotation et une charge plus élevées, qui est proche d'un fonctionnement optimisé en consommation spécifique.

On constate que la pente de la consommation cumulée de carburant injecté 20 est forte, et que l'on prélève 40g de carburant dans le collecteur 22 à un temps réduit de moitié qui est d'environ 270s, après avoir injecté environ 400g de carburant. [0035] On peut ainsi pour une même quantité de carburant prélevé dans le collecteur, soit privilégier un temps de fonctionnement du moteur thermique qui est long mais avec une consommation de carburant injecté assez faible, ou soit privilégier un temps court avec une consommation nettement plus élevée. [0036] De plus pour ce deuxième point de fonctionnement on dispose d'une puissance délivrée par le moteur thermique assez importante, qui peut être notamment utilisée pour recharger les batteries alimentant la deuxième motorisation formée par la machine électrique. On notera que cette recharge permet d'augmenter la disponibilité du roulage avec le mode électrique « ZEV ». [0037] D'une manière générale, le procédé peut disposer de plus de deux points de fonctionnement du moteur thermique, pour choisir en fonction de la situation de vie du véhicule, le point le plus adapté afin de réaliser le meilleur compromis entre consommation et durée de purge, et d'améliorer la disponibilité du mode ZEV. [0038] Lorsque la demande de démarrage du moteur thermique sur un besoin de purge du collecteur est avérée, le procédé calcule les grandeurs caractéristiques de cette purge pour plusieurs points de fonctionnement du moteur, notamment la durée de purge et la consommation de ce moteur, à partir d'un modèle simple de fonctionnement du collecteur qui peut être une cartographie. [0039] Le procédé choisit alors le point de fonctionnement du moteur thermique qui est déterminé afin de privilégier soit la prestation "consommation", comprenant une puissance délivrée par ce moteur qui est faible, pour réduire la consommation de carburant injecté, soit la prestation "agrément", comprenant aussi une puissance délivrée faible pour réduire les bruits et les vibrations, en particulier lors d'un roulage sur le mode électrique où le conducteur n'attend pas le démarrage du moteur thermique, ou soit la prestation "disponibilité du mode roulage électrique ZEV" comprenant une puissance délivrée par le moteur thermique qui est importante pour réduire la durée du fonctionnement de ce moteur. [0040] Le procédé détermine le point de fonctionnement principalement en fonction des deux critères suivants. Le premier critère est la durée écoulée depuis la dernière purge, afin de réduire le nombre des démarrages du moteur thermique autres que pour un fonctionnement avec l'optimum énergétique, ou pour des demandes de performances du véhicule. En particulier, si le temps écoulé depuis la dernière purge est faible, on peut privilégier une purge rapide au détriment de la consommation du moteur. [0041] Le deuxième critère est la vitesse du véhicule. En particulier le procédé peut choisir un point de fonctionnement comprenant une vitesse de rotation du moteur thermique plus élevée suivant l'augmentation de la vitesse du véhicule, pour profiter des bruits aérodynamiques et des bruits de roulement de ce véhicule permettant de masquer le bruit du moteur afin qu'il soit peu perceptible dans l'habitacle, et de limiter les désagréments causés par son fonctionnement. [0042] En particulier si il n'y a pas un besoin de purge rapide, notamment si le temps écoulé depuis la dernière purge est important, on pourra choisir en fonction de la vitesse du véhicule un point de fonctionnement du moteur en vitesse et en charge qui permet de limiter les bruits moteur dans l'habitacle, pour privilégier le confort. [0043] Avantageusement, une cartographie prenant en compte le temps écoulé depuis la dernière purge, ainsi que la vitesse du véhicule, permet d'établir facilement un point de fonctionnement qui est optimisé. [0044] Au cours d'une purge, les mêmes critères peuvent être utilisés pour modifier et adapter le point de fonctionnement du moteur thermique. De plus les critères suivants qui peuvent évoluer lors d'un fonctionnement du moteur thermique, peuvent être pris en considération pour modifier son point de fonctionnement : - le couple à la roue demandé par le conducteur qui peut nécessiter la délivrance d'une puissance pour participer à la traction du véhicule, et - la charge du collecteur de vapeurs afin de rester si possible sur le meilleur rapport de purge donnant l'efficacité la plus élevée, qui dépend de son taux de remplissage en vapeur de carburant. [0045] Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre avantageusement par un calculateur existant dans le véhicule, notamment celui pour le contrôle du moteur thermique, ou celui pour le contrôle de l'ensemble des motorisations.25

Claims

REVENDICATIONS1- Procédé de purge d'un collecteur (3) d'un système de stockage de vapeurs de carburant relié à un réservoir (1) contenant ce carburant, pour un véhicule hybride équipé d'un moteur thermique (7) alimenté par le carburant, et d'une deuxième motorisation ne consommant pas ce carburant, le moteur thermique étant mis en marche de manière découplée des roues motrices au cours d'un roulage avec un mode comprenant seulement la deuxième motorisation, afin de purger le collecteur (3), caractérisé en ce que pour ces mises en marche du moteur thermique (7) permettant de purger le collecteur (3), le procédé ajuste le point de fonctionnement du moteur thermique en fonction de différents paramètres de fonctionnement du véhicule, afin de privilégier au moins une prestation de consommation, d'agrément de conduite, ou de disponibilité du mode comprenant seulement la deuxième motorisation.
2 - Procédé de purge selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un premier point de fonctionnement du moteur thermique (7) ajusté comporte une faible vitesse de rotation et une faible charge suivant des conditions proches du ralenti, et un deuxième point de fonctionnement ajusté comportant une vitesse de rotation et une charge plus élevées, est proche d'un fonctionnement optimisé en consommation spécifique.
3 - Procédé de purge selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il calcule des grandeurs caractéristiques de la purge pour plusieurs points de fonctionnement du moteur thermique (7), notamment la durée de purge et la consommation de ce moteur, à partir d'un modèle simple de fonctionnement du collecteur qui peut être une cartographie.
4 - Procédé de purge selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il privilégie la prestation consommation du moteur thermique (7) ou la prestation agrément de conduite, en fonction d'un premier critère qui est la durée écoulée depuis la dernière purge, afin de réduire le nombre de démarrages de ce moteur.
5 - Procédé de purge selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il privilégie la prestation consommation du moteur thermique (7) ou la prestation agrément de conduite, en fonction d'un deuxième critère qui est la vitesse duvéhicule, en choisissant un point de fonctionnement comprenant une vitesse de rotation du moteur thermique plus élevée suivant l'augmentation de la vitesse du véhicule.
6 - Procédé de purge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il modifie et adapte le point de fonctionnement du moteur thermique (7) au cours d'une purge.
7 - Procédé de purge selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il adapte le point de fonctionnement en fonction d'une évolution de la demande de couple à la roue.
8 - Procédé de purge selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il adapte le point de fonctionnement en fonction d'une évolution de la charge du collecteur (3).
9 - Véhicule hybride comprenant un moteur thermique (7), un système de stockage de vapeurs de carburant équipé d'un collecteur (3) relié à un réservoir (1) contenant ce carburant prévu pour un moteur thermique (7), et une deuxième motorisation ne consommant pas ce carburant, le moteur thermique étant mis en marche de manière découplée des roues motrices au cours d'un roulage avec un mode comprenant seulement la deuxième motorisation, afin de purger le collecteur (3), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens mettant en oeuvre un procédé de purge réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes.