Brevet FR2870294A1 — publié le 20051118

La présente invention concerne un système de contrôle du fonctionnement d'un moteur thermique. Il est connu dans l'état de la technique et notamment par le document GB 2 345 677, un système de contrôle du fonctionnement d'un moteur à bicarburation. Ce système comprend des moyens de détermination du type de carburant d'alimentation du moteur en fonction de paramètres mesurés. Ces paramètres comprennent la vitesse du véhicule, sa charge et la quantité de carburant restant dans chaque réservoir du véhicule. Le moteur est ainsi alimenté alternativement en carburant de type gasoil et en carburant de type gaz naturel pour véhicule (GNV) en fonction des paramètres mesurés. Toutefois, lorsque le moteur est alimenté en carburant de type gaz naturel, le véhicule génère une pollution plus importante dans certaines phases de fonctionnement et notamment, par exemple, lors du démarrage du moteur ou lors de phases de fonctionnement peu chargées de celui-ci. Le but de la présente invention est de résoudre le problème susmentionné en proposant un système de contrôle du fonctionnement du moteur réduisant les émissions de polluants quelque soit la phase de fonctionnement du moteur. A cet effet, l'invention a pour objet un système de contrôle du fonctionnement d'un moteur thermique de véhicule automobile associé à des moyens d'alimentation en carburant comprenant des premiers moyens d'alimentation en un premier carburant sous forme de gaz naturel pour véhicule pour lequel le fonctionnement du moteur est optimisé, le moteur étant associé à une ligne d'échappement de gaz comprenant des moyens de dépollution de ces gaz, ca- ractérisé en ce que les moyens d'alimentation en carburant du moteur comprennent en outre des seconds moyens d'alimentation de celui-ci en un second carburant présentant un indice d'octane inférieur à l'indice d'octane du gaz naturel pour véhicule, et en ce qu'il comporte en outre: des moyens de détermination d'au moins une information de tempé- 30 rature des gaz dans la ligne d'échappement du moteur; - des moyens de sélection du carburant d'alimentation du moteur, gaz naturel pour véhicule ou second carburant, en fonction de ladite information de température, et - des moyens de pilotage des premiers et seconds moyens d'alimentation en carburant du moteur en fonction dudit carburant sélectionné, pour alimenter celui-ci afin d'optimiser le fonctionnement des moyens de dépollution. Suivant des modes particuliers de réalisation, le système comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - les moyens de détermination de l'information de température comprennent des moyens de mesure de la température des gaz d'échappement, montés dans la ligne d'échappement des gaz du moteur; - le moteur est associé à une boucle d'un liquide de refroidissement et les moyens de détermination comprennent des moyens de mesure de la température du liquide de refroidissement et des moyens de calcul de la température des gaz d'échappement à partir de ladite température mesurée du liquide de refroidissement; - les moyens de sélection du carburant d'alimentation du moteur comprennent des moyens de comparaison de l'information de température des gaz d'échappement déterminée à une valeur de seuil prédéfinie; - les moyens de sélection sont aptes à sélectionner le second carburant, lorsque ladite information de température des gaz d'échappement détermi- née est inférieure à ladite valeur de seuil prédéfinie et le gaz naturel pour véhicule, lorsque ladite information de température des gaz d'échappement déterminée est supérieure à ladite valeur de seuil prédéfinie; - le second carburant est choisi parmi le groupe comprenant de l'essence, du gasoil, de hydrogène, du gaz de pétrole liquéfié et des biocarbu- rants; - au moins les moyens de sélection et les moyens de pilotage sont intégrés dans un calculateur multifonctions moteur associé au moteur. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig.1 est une vue schématique d'un système de contrôle selon un premier exemple de réalisation de l'invention, associé à un moteur thermique; et - la Fig.2 est une vue schématique d'un système de contrôle selon un second exemple de réalisation de l'invention, également associé à un moteur. Sur la figure 1, un système de contrôle 2 du fonctionnement du moteur est représenté, associé à un moteur 6 d'un véhicule automobile. De façon classique, le moteur thermique 6 est raccordé en amont, à une ligne 7 d'alimentation en carburant et en aval, à une ligne 8 d'échappement 5 des gaz de combustion du moteur. Le moteur 6, représenté par une vue en coupe schématique d'un cylindre 9, est optimisé pour être alimenté par du gaz naturel pour véhicule (GNV). En particulier, les paramètres de fonctionnement et l'architecture du moteur 6, ainsi que l'électronique de commande du moteur, sont adaptés pour que le moteur 6 soit alimenté par du gaz naturel pour véhicule. Toutefois, le moteur 6 peut également être alimenté par un second type de carburant. Dans ce cas, le moteur 6 fonctionne dans un régime légère-ment dégradé. La ligne d'alimentation 7 en carburant est donc associée à des moyens d'alimentation du moteur constitués par des premiers et des seconds moyens d'alimentation du moteur comprenant un premier et un second moyens d'injection 11, 12, par exemple du type injecteur, raccordés respectivement à un premier 13 et un second 14 réservoirs d'alimentation en gaz naturel et en un second type de carburant, respectivement. Dans le cadre de l'invention, le second type de carburant présente un indice d'octane inférieur à l'indice d'octane du gaz naturel pour véhicule de sorte qu'il permet d'amorcer les catalyseurs de la ligne d'échappement à une température peu élevée. Le second type de carburant peut être constitué par tout type de carburant ayant un indice d'octane inférieur à l'indice d'octane du gaz naturel pour véhicule, tel que par exemple des biocarburants, du gaz de pétrole liquéfié GPL, de l'hydrogène, de l'essence ou du gasoil Préférentiellement, le second type de carburant peut être liquide, de sorte qu'il lubrifie la chambre de combustion et le couple siège/soupape du mo-30 teur, au cours du fonctionnement de celui-ci. De façon classique, le moteur 6 est refroidi par un liquide de refroidissement 15 circulant dans une boucle de refroidissement 16 comprenant notamment un radiateur (non représenté) monté au niveau de la face avant du véhicule. La ligne d'échappement 8 évacue les gaz issus de la combustion du carburant. Elle comprend de manière classique des catalyseurs de dépollution 17 par exemple du type à trois voies SCR ou DeNOx ou piège à oxyde d'azote ou encore piège à oxyde de soufre. Les catalyseurs 17 traitent les polluants contenus dans les gaz d'échappement lorsque ceux-ci ont atteint une température prédéfinie. Or, la température d'amorçage des catalyseurs 17 varie en fonction du type de carburant alimentant le moteur. Par exemple, pour amorcer le traitement des hydrocarbures imbrûlés issus du moteur, un catalyseur 17 formé d'un substrat imprégné d'une formulation à base de métaux précieux est utilisé et il est nécessaire que la température des gaz d'échappement atteigne une température de l'ordre de 230 C lorsque le moteur 6 est alimenté en essence et de l'ordre de 410 C lorsque ce même moteur 6 est alimenté en gaz naturel pour véhicule. En effet, les gaz issus de la combustion de l'essence, par exemple, ont une composition leur permettant d'amorcer les catalyseurs 17 à une température moins élevée que la température nécessaire pour amorcer ces mêmes catalyseurs 17 lors d'une alimentation avec un type de carburant ayant un indice d'octane plus élevé tel que le gaz naturel pour véhicule. Ceci s'explique par la composition très largement majoritaire en méthane des gaz d'échappement issus des moteurs fonctionnant au gaz naturel. Le méthane est une molécule présentant une excellente résistance à l'oxydation, même avec des formulations catalytiques à base de palladium. La conséquence est un déplacement de la température d'amorçage vers les plus hautes tempéra- tures. Par ailleurs, la température des gaz d'échappement du moteur 6 varie également en fonction de l'état de fonctionnement du moteur, comme cela est connu dans l'état de la technique. Par exemple, cette température est faible lors des démarrages du moteur et lors des phases de fonctionnement peu chargées de celui-ci. Le système de contrôle 2 selon l'invention, est apte à basculer les moyens 10 d'alimentation en carburant du moteur 6 entre un état d'alimentation avec du gaz naturel pour véhicule et un état d'alimentation avec le second type de carburant pour réduire les émissions de polluants du véhicule et cela quelque soit l'état de fonctionnement du moteur. A cet effet, le système de contrôle 2 comprend des moyens de détermination 24 d'une information de température des gaz d'échappement du moteur 6 et des moyens de sélection 26 du type de carburant d'alimentation du moteur 6 en fonction de cette température déterminée. Les moyens de détermination 24 comprennent, par exemple, une sonde de mesure de la température, montée dans la ligne d'échappement 8 par exemple entre la sortie 25 du moteur et les catalyseurs 17. Les moyens de sélection 26 sont aptes à recevoir en entrée une information de température des gaz d'échappement émise par les moyens de détermination 24 et à générer en sortie, une sélection d'un type de carburant en fonction de cette information de température réceptionnée. A cet effet, ils comprennent des moyens de comparaison 32 de cette 15 information de température à une valeur de seuil prédéfinie enregistrée dans une mémoire de stockage 30. Cette valeur de seuil est préalablement calibrée par le constructeur automobile en fonction de différents paramètres, tels que par exemple le type de moteur et les réglages effectués sur celui-ci. Les moyens de comparaison 32 sont aptes à comparer l'information de température des gaz d'échappement déterminée par les moyens 24, à la valeur de seuil enregistrée dans la mémoire de stockage 30 et à générer en sortie une donnée binaire de résultat de cette comparaison. Les moyens de sélection 26 comportent également un module de sélection 34 apte à recevoir cette donnée binaire de résultat délivrée par les moyens de comparaison 32. Selon l'invention, le module de sélection 34 comprend une loi prédéterminée qui définit la sélection du second type de carburant lorsque l'information de température des gaz d'échappement est inférieure à la valeur de seuil prédé- finie, et la sélection du gaz naturel pour véhicule lorsque l'information de tempé- rature des gaz d'échappement est supérieure à la valeur de seuil prédéfinie. Le système de contrôle 2 comprend en outre des moyens de pilotage 36 aptes à recevoir une information de type de carburant sélectionné par les moyens de sélection 26 et à commander la commutation des moyens d'injection 11 et 12 entre un état d'alimentation du moteur 6 par du gaz naturel pour véhicule ou par le second type de carburant, en fonction de cette sélection. Préférentiellement, les moyens de sélection 26 et les moyens de pilotage 36 sont intégrés dans un calculateur multifonctions moteur. En fonctionnement, les moyens de détermination 24 du système de contrôle 2 selon l'invention mesurent la température des gaz d'échappement dans la ligne d'échappement 8 et transmettent cette information aux moyens de sélection 26. Les moyens de comparaison 32 comparent cette information de tem- pérature à la valeur de seuil stockée dans la mémoire 30 et délivrent au module de sélection 34, une donnée binaire issue de cette comparaison. Lorsque la température mesurée est inférieure à la valeur de seuil, le module de sélection 34 transmet aux moyens de pilotage 36, une information de sélection du second type de carburant. Les moyens de pilotage 36 commandent alors l'injecteur 12 pour que celuici injecte le second type de carburant stocké dans le second réservoir 14 et commandent l'injecteur 11, pour stopper toute injection du gaz naturel pour véhicule stocké dans le premier réservoir 13. Avantageusement, le second type de carburant permet d'accélérer l'activation des catalyseurs 17 de dépollution de la ligne d'échappement 8, car les gaz issus de la combustion de ce carburant ont une température suffisamment élevée pour les amorcer. Les moyens de détermination 24 transmettent ainsi l'information de température des gaz d'échappement aux moyens de sélection 26 en continu 25 pendant le fonctionnement du moteur. Lorsque le moteur 6 a atteint un certain régime de fonctionnement, l'information de température mesurée devient supérieure à la valeur de seuil, les moyens de comparaison 32 transmettent alors une donnée binaire inverse au module de sélection 34, qui sélectionne alors le gaz naturel pour véhicule. Sur réception de l'information de sélection du gaz naturel pour véhicule, les moyens de pilotage 36 commandent l'injecteur 11 pour que celui-ci injecte le gaz naturel pour véhicule stocké dans le premier réservoir 13 et commandent l'injecteur 12, pour stopper toute injection du second type de carburant stocké dans le second réservoir 14. La figure 2 illustre un second exemple du système de contrôle selon l'invention dans lequel des éléments identiques ou similaires sont désignés par les mêmes chiffres de référence que dans la figure 1 et ne seront plus décrits une seconde fois. Dans ce second exemple du système de contrôle 2, les moyens de détermination 24 d'une information de température des gaz d'échappement du moteur 6 comprennent des moyens 42 de mesure de la température du liquide 15 de refroidissement du moteur 6, et des moyens de calcul 44 de la température des gaz d'échappement. Les moyens de mesure 42, par exemple de type sonde de température, sont montés sur la boucle 16 de refroidissement du moteur de manière à mesurer la température du liquide 15 de refroidissement. Les moyens de calcul 44 sont aptes à calculer une information de température des gaz d'échappement à partir de la température mesurée par les 15 moyens 42. Les moyens de calcul 44 sont adaptés pour délivrer aux moyens de sélection 26 l'information de température des gaz d'échappement calculée. Les moyens de sélection 26 et les moyens de pilotage 36 traitent cette information de la même manière que dans le système de contrôle 2 décrit en relation avec la figure 1. Alternativement, les paramètres de fonctionnement du moteur ne sont pas optimisés pour fonctionner avec un type particulier de carburant. Dans ce cas, les moyens de pilotage 36 ajustent les paramètres d'optimisation du fonctionnement du moteur en fonction du type de carburant sélectionné pour alimen- ter le moteur 6. A cette fin, ils comprennent deux cartographies associées chacune à un type de carburant et contenant des paramètres d'optimisation de réglage du moteur. Ces paramètres définissent par exemple, la quantité d'air à injecter dans la ligne d'alimentation 7 en fonction du type de carburant et de la vitesse du véhi- cule. Alternativement, le système de contrôle 2 du fonctionnement d'un moteur peut également être appliqué à un moteur adapté pour être alimenté par trois ou quatre types de carburant. Dans ce cas, plusieurs valeurs de seuil sont enregistrées dans la mémoire de stockage 30. Le gaz naturel pour véhicule est avantageusement consommé de manière réduite par le moteur 6 notamment en raison de son indice d'octane élevé. Cet indice est généralement compris entre 115 et 130 et varie en fonction de sa teneur en hydrocarbures lourds et en diluants inertes, comme par exemple en azote ou en dioxyde de carbone. Avantageusement, le gaz naturel pour véhicule présente une haute résistance au phénomène de cliquetis. Avantageusement également, le fonctionnement du moteur alimenté par le second type de carburant permet d'accélérer l'activation des catalyseurs 10 17. Bien entendu, d'autres modes de réalisation de l'invention peuvent être envisagés. REVENDICATIONS 1. Système de contrôle (2) du fonctionnement d'un moteur thermique (6) de véhicule automobile associé à des moyens (10,11,12,13,14) d'alimentation en carburant comprenant des premiers moyens (11,13) d'alimentation en un premier carburant sous forme de gaz naturel pour véhicule (GNV) pour lequel le fonctionnement du moteur est optimisé, le moteur (6) étant associé à une ligne (8) d'échappement de gaz comprenant des moyens de dépollution (17) de ces gaz, caractérisé en ce que les moyens (10,11,12, 13,14) d'alimentation en carburant du moteur comprennent en outre des seconds moyens (12,14) d'alimentation de celui-ci en un second carburant présentant un indice d'octane inférieur à l'indice d'octane du gaz naturel pour véhicule, et en ce qu'il comporte en outre: - des moyens (24; 42,44) de détermination d'au moins une information de température des gaz dans la ligne (8) d'échappement du moteur (6), - des moyens (26,30,32,34) de sélection du carburant d'alimentation du moteur, gaz naturel pour véhicule ou second carburant, en fonction de ladite information de température, et - des moyens (36) de pilotage des premiers et seconds moyens d'alimentation (10,11,12,13,14) en carburant du moteur en fonction dudit carbu- rant sélectionné, pour alimenter celui-ci afin d'optimiser le fonctionnement des moyens de dépollution (17). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (24; 42,44) de détermination de l'information de température comprennent des moyens de mesure (24) de la température des gaz d'échappement, montés dans la ligne (8) d'échappement des gaz du moteur. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur (6) est associé à une boucle (16) d'un liquide de refroidissement (15) et en ce que les moyens de détermination (24; 42,44) comprennent des moyens de me-sure (42) de la température du liquide de refroidissement (15) et des moyens de calcul (44) de la température des gaz d'échappement à partir de ladite température mesurée du liquide (15) de refroidissement. 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de sélection (26,30,32,34) du carburant d'alimentation du moteur comprennent des moyens de comparaison (32) de l'information de température des gaz d'échappement déterminée à une valeur de seuil prédéfinie. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de sélection (26,30,32,34) sont aptes à sélectionner le second carburant, lorsque ladite information de température des gaz d'échappement déterminée est inférieure à ladite valeur de seuil prédéfinie et le gaz naturel pour véhicule, lorsque ladite information de température des gaz d'échappement déterminée est supérieure à ladite valeur de seuil prédéfinie. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second carburant est choisi parmi le groupe comprenant de l'essence, du gasoil, de hydrogène, du gaz de pétrole liquéfié (GPL) et des biocarburants. 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins les moyens de sélection (26,30,32,34) et les moyens de pilotage (36) sont intégrés dans un calculateur multifonctions moteur associé au moteur.