Brevet FR2863664A1 — publié le 20050617

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé pour optimiser la consommation de carburant d'un moteur à combustion interne selon le concept du mode appauvri, notamment en cas d'injection directe d'essence, selon lequel on commute d'un mode homogène à un mode appauvri et inversement selon les paramètres de fonctionnement du moteur. Etat de la technique On connaît un tel procédé selon le document DE 100 43 690 Al. Pour déterminer le débit massique en oxydes d'azote NOx, on utilise les paramètres de fonctionnement du moteur à combustion interne en distinguant entre le mode homogène et le mode stratifié (mode appauvri ou mode maigre). Le débit massique brut d'oxydes d'azote NOx est une grandeur d'entrée essentielle pour commander un catalyseur accumulateur d'oxydes NOx en particulier dans des systèmes à injection directe d'essence ou dans les moteurs Diesel. Les fonctions de diagnostic d'une installation de capteurs et du catalyseur s'appuient sur le débit massique brut d'oxydes NOx. Habituellement, on enregistre le débit massique brut d'oxydes NOx dans un champ de caractéristiques, défini en fonction de la vitesse de rotation, de la charge, du taux de réintroduction des gaz d'échappement et du coefficient lambda en amont du catalyseur. Le débit massique brut d'oxydes NOx (en amont du catalyseur) est défini pour le mode de fonctionnement actuel. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé du type défini ci-dessus, permettant une économie de carburant tout en respectant les qualités de gaz d'échappement aussi bonnes que possible. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que pendant le mode homogène, en parallèle à celui-ci, on effectue une prévision du débit massique brut d'oxydes NOx pour déterminer s'il est possible d'avoir un mode appauvri élargi tout en ayant des valeurs d'émission d'oxydes d'azote acceptables. Selon l'invention, il est prévu d'effectuer, pendant le mode de fonctionnement homogène et en parallèle à celui-ci, une prévision du débit massique brut d'oxydes NOx pour déterminer s'il est possible de fonctionner en mode appauvri, étendu, tout en ayant des valeurs d'émission d'oxydes d'azote, acceptables. Comme cela est habituel, on définit le débit massique brut d'oxydes NOx pour le mode de fonctionnement actuel. En parallèle, on effectue dans l'arrière-plan une prévision ou une prédétermination des émissions brutes d'oxydes NOx des autres modes de fonctionnement qui se distinguent du mode de fonctionnement actuel par leur émission brute d'oxydes NOx. Cette prévision du débit massique brut d'oxydes NOx indique l'importance du débit massique brut d'oxydes NOx si au point de fonctionnement actuel qui existe dans l'appareil de commande du moteur, notamment en fonction du régime (vitesse de rotation) et du couple, on se situerait dans d'autres modes de fonctionnement. Un cas important est celui du mode de fonctionnement actuel qui serait le mode homogène et dont l'autre mode de fonctionnement serait le mode appauvri (mode stratifié). En mode homogène, on évacue le catalyseur accumulateur des oxydes d'azote qui s'y sont accumulés de façon connue (régénération) alors qu'en mode appauvri on accumule les oxydes NOx. Il est avantageux selon cette procédure que l'information correspondant au débit massique brut d'oxydes NOx, prévisionnel, soit utilisée pour se dégager ou commuter dans un autre mode de fonctionnement ou aussi à des fins de diagnostic. Un développement avantageux du procédé est caractérisé en ce qu'en constatant la possibilité du mode appauvri élargi, la commande du moteur commute sur celui-ci. Le mode appauvri, élargi, permet une économie de carburant avec un fonctionnement avantageux du moteur. Comme pour la fonction de diagnostic du catalyseur le mode appauvri est important, l'information relative au mode appauvri élargi fournit une commande de diagnostic pour la suite de l'exploitation, participe à la fiabilité et à la précision du diagnostic. Pour optimiser le mode de fonctionnement du moteur dans le sens d'une économie de carburant, il est avantageux d'adapter un seuil de température supérieur et/ou inférieur du catalyseur en s'appuyant sur le mode appauvri, élargi. Un autre avantage dans le sens d'un mode de fonctionne-ment du moteur avec économie de carburant est d'utiliser le refroidisse-ment du catalyseur dans le mode de fonctionnement appauvri élargi, en passant au mode appauvri normal. Il est en outre avantageux pour l'exécution du procédé que la prévision du débit massique brut d'oxydes NOx se fasse au cours du mode homogène en s'appuyant sur les valeurs de vitesse de rotation et de charge. Un développement avantageux pour la précision de la prévision est caractérisé en ce que dans la prévision du débit massique brut d'oxydes NOx on intègre en plus également le taux de réintroduction des gaz d'échappement et le coefficient lambda que l'on détermine avec le régime et la charge. La commutation dans le mode appauvri élargi ou la commutation entre les modes de fonctionnement peut être affinée si la commutation à partir du mode homogène vers le mode appauvri élargi se fait en fonction du respect de critères d'interdiction absolue prédéfinis ou susceptibles d'être prédéfinis pour le passage du mode homogène au mode appauvri. Il faut par exemple prévoir que les critères d'interdiction comprennent un seuil maximum de température pour lequel le catalyseur ne peut plus convertir d'oxydes d'azote NOx et/ou de conditions prioritaires. Comme conditions de plus grande priorité on peut prédéfinir par exemple les fonctions de protection de pièces nécessitant un mode homogène comme par exemple le fonctionnement de secours pour un coefficient lambda = 1. On peut même utiliser comme base de critère d'interdiction la reconnaissance de l'état du catalyseur comme mauvais par une fonction de diagnostic de la commande de diagnostic. Des possibilités de commande supplémentaires pour le mode de fonctionnement sont possibles; si la commande de diagnostic reconnaît comme mauvais un état de catalyseur, le mode appauvri élargi en cas de prévision correspondante est autorisé par la commande du moteur pour un nouveau contrôle de l'état du catalyseur, en fonction de critères de contrôle prédéfinis ou susceptibles d'être prédéfinis. Cela permet de mettre en oeuvre le mode appauvri élargi bien que le catalyseur soit reconnu comme mauvais par la fonction de diagnostic, en cas de prévision correspondante, par exemple en fonction d'un nombre prédéfini ou susceptible d'être prédéfini de cycles de fonctionnement, si bien que l'on vérifie l'aptitude au fonctionnement du catalyseur et éventuellement on effectue une correction des données de diagnostic avec pour objectif si possible de passer de nouveau en mode appauvri et d'élargir de nouveau une plage de températures limitée à cause du vieillissement dans laquelle le catalyseur peut convertir les oxydes NOx. Les moyens indiqués permettent de passer notamment du mode homogène au mode appauvri dans les situations dans lesquelles ce changement n'était pas jusqu'à présent autorisé ou prévu par la commande de moteur. Dessin La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés schématiquement dans l'unique dessin annexé sous la forme d'un ordinogramme d'exécution du procédé. to Description de modes de réalisation La figure unique montre schématiquement la procédure pour déterminer si un mode appauvri élargi est possible et le passage dans un mode appauvri élargi. Lors du démarrage du moteur à combustion interne (étape Si), la commande de moteur choisit tout d'abord le mode homogène (étape S2) car entre autre les conditions de température ne sont pas remplies pour le mode appauvri. En mode homogène actuel, comme cela est habituel, on vérifie si l'on est dans une plage de température correspondant au mode appauvri. Lorsqu'on atteint la plage de température du mode ap- pauvri, on passe dans le mode appauvri et on conserve celui-ci aussi longtemps que l'on reste dans la plage de température. A défaut d'une telle plage de température on conserve le mode homogène S2. En parallèle à cela, selon l'invention, la commande de mo- teur exécute une prévision du débit massique brut d'oxydes NOx pour le mode stratifié ou mode appauvri (étape SA). Si dans cette prévision effec- tuée dans l'étape SB on constate que le débit massique brut d'oxydes NOx se situe en dessous d'un seuil prédéterminé ou susceptible d'être prédé- terminé, alors dans l'étape SC on passe à un mode appauvri élargi; ce passage dépend toutefois du respect de critères d'interdiction prédétermi- nés ou susceptibles d'être prédéterminés pour sortir du mode homogène et passer dans le mode appauvri élargi. De tels critères d'interdiction peu- vent être par exemple un seuil maximum de température pour lequel le catalyseur ne peut plus convertir d'oxydes NOx, c'est-à-dire les accumuler et les régénérer ou encore vérifier s'il y a une condition de priorité supérieure comme par exemple une fonction de protection de pièces nécessitant le mode homogène comme par exemple le fonctionnement de secours pour un coefficient lambda égal à 1 ainsi que la reconnaissance de l'état du catalyseur par une fonction de diagnostic d'une commande de diag- nostic considérant que l'état est mauvais (détection de mauvaise qualité du catalyseur). Aussi longtemps toutefois que le seuil du débit massique brut d'oxydes NOx n'est pas passé, on maintient le mode homogène. Dans l'arrière-plan du mode homogène actuel, en parallèle, on exécute la prévision ou la prédéfinition du débit massique brut d'oxydes NOx indiquant l'importance du débit massique brut d'oxydes NOx si au point de fonctionnement homogène actuel, notamment pour le régime et le couple actuel dans l'appareil de commande du moteur, on passerait en mode appauvri. Avec cette prévision on peut décider si en dessous du mode homogène prévu par la commande du moteur on commute néanmoins en mode appauvri. Cela permet le mode appauvri étendu et des émissions brutes d'oxydes NOx du mode de fonctionnement actuel et des autres modes de fonctionnement se distinguent du fait des conditions de fonctionnement différentes. En mode appauvri élargi on détermine le débit massique brut effectif d'oxydes NOx en se fondant sur les paramètres de fonctionnement actuels (régime, 2....). A partir de cette détermination on peut décider si la commutation vers le mode appauvri élargi était justifiée. Dans l'affirmative, en fonction de la température actuelle dans le catalyseur (S3), on commute en mode appauvri (S4) ou on reste en mode appauvri élargi. Dans le cas contraire, on commute en mode homogène (S2) et dans le sens de la prévision du débit massique brut d'oxydes NOx (SA) on attend des états de fonctionnement avec des débits massiques bruts d'oxydes NOx plus faibles. Le débit massique brut d'oxydes NOx est déterminé jusqu'à présent pour le mode de fonctionnement actuel et sert à commander le catalyseur accumulateur d'oxydes NOx. Le mode de fonctionnement actuel est prédéfini dans le cas normal à l'aide d'un champ de caractéristiques dit de la demande du conducteur; ce champ de caractéristiques tient par exemple compte de l'actionnement de la pédale d'accélérateur. En plus, on peut également interdire ou demander des fonctions à priorité plus élevée, en particulier les critères d'interdiction évoqués ci-dessus pour les modes de fonctionnement. C'est ainsi que par exemple une commande de catalyseur accumulateur existant dans la commande de moteur peut demander dans certaines conditions le mode homogène bien que le champ de caractéristiques des demandes du conducteur prédéfinirait un mode de fonctionnement appauvri. La commande de catalyseur accumulateur requiert le mode homogène par exemple pour régénérer le catalyseur ou si l'on dépasse vers le haut ou vers le bas les limites de température du catalyseur. Si le mode homogène est demandé par la commande de catalyseur accumulateur, on ne dispose pas d'informations concernant l'émission brute d'oxydes NOx prévisible pour les modes de fonctionnement maigres. Par la prévision d'émission brute NOx ou du débit massique brut d'oxydes NOx constatée en amont du catalyseur, on peut en plus décider en fonction de cette grandeur prédéfinie si l'on renonce à la demande du mode homogène et si l'on peut passer en mode appauvri. Le débit massique brut d'oxydes NOx prévisionnel est enre-10 gistré dans les champs de caractéristiques pour les modes de fonctionne-ment par exemple en fonction du régime et du couple. Dans un exemple de réalisation on prévoit qu'au-dessus d'un seuil de température du catalyseur (par exemple supérieur à 550 C) on interdit le fonctionnement en accumulation d'oxydes NOx en deman- dant le mode homogène et un coefficient lambda égal à 1. Si le mode de fonctionnement actuel est le mode homogène, on fixe à la valeur 0 les émissions brutes d'oxydes NOx. En parallèle, on détermine au préalable les émissions brutes d'oxydes NOx qui s'établiraient pour un mode de fonctionnement appauvri. Si les émissions brutes d'oxydes NOx prévision- nelles sont inférieures au seuil, on libère de nouveau le mode de fonctionnement en accumulation d'oxydes NOx et on reprend la requête de fonctionnement homogène. Le mode appauvri élargi utilisé alors le cas échéant, c'est-à-dire le mode non étranglé selon lequel on fournit plus d'air, refroidit le catalyseur de sorte que le moteur à combustion interne continue de fonctionner en mode appauvri choisi normalement par la commande de moteur. Il est également possible d'adapter le seuil de température supérieur et/ou le seuil de température inférieur du catalyseur car ces seuils ne jouent un rôle seulement qu'en liaison avec le mode appauvri. On a ainsi la possibilité avantageuse de réadapter une variation du seuil de température liée au vieillissement du catalyseur et qui se traduit par une plage de température rétrécie pour le mode appauvri, en vérifiant cette variation et en la réadaptant le cas échéant si cela est possible, par exemple pour un meilleur état du catalyseur. Dans cet exemple de réalisation ou dans un autre exemple de réalisation on peut prévoir de bloquer le mode appauvri par la fonction de diagnostic du catalyseur accumulateur d'oxydes NOx. Comme pour le diagnostic du catalyseur il faut être en mode appauvri, il n'y a ainsi plus de possibilité d'exécuter un diagnostic. La prévision du débit massique brut d'oxydes NOx peut être de nouveau autorisée pour les débits massiques bruts faibles en mode appauvri si bien que dans tous les cas on influencera moins l'émission mais on pourra exécuter un nouveau diagnostic. REVENDICATIONS 1 ) Procédé pour optimiser la consommation de carburant d'un moteur à combustion interne selon le concept du mode appauvri, notamment en cas d'injection directe d'essence, selon lequel on commute d'un mode homogène à un mode appauvri et inversement selon les paramètres de fonctionnement du moteur, caractérisé en ce que pendant le mode homogène, en parallèle à celui-ci, on effectue une prévision du débit massique brut d'oxydes NOx pour déterminer s'il est possi- IO ble d'avoir un mode appauvri élargi tout en ayant des valeurs d'émission d'oxydes d'azote acceptables. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en constatant la possibilité du mode appauvri élargi la commande du moteur commute sur celui-ci. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'information relative au mode appauvri élargi est fournie à une commande de diagnostic pour être exploitée. 4 ) Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu' on adapte un seuil de température supérieur et/ou inférieur du catalyseur sur la base du mode appauvri élargi. 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on utilise le refroidissement du catalyseur lié au mode appauvri élargi pour passer au mode appauvri normal. 6 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on effectue la prévision du débit massique brut d'oxydes NOx pendant le mode homogène en s'appuyant sur le régime du moteur et sa charge. 7 ) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' on intègre également le taux de réintroduction des gaz d'échappement et le coefficient lambda dans la prévision du débit massique brut d'oxydes NOx, ce taux et ce coefficient se déterminant à leur tour à partir du régime du moteur et de sa charge. 8 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on commute du mode homogène au mode appauvri élargi en fonction du to respect de critères d'interdiction absolue prédéfinis ou susceptibles d'être prédéfinis pour le passage du mode homogène au mode appauvri. 9 ) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les critères d'interdiction comprennent un seuil de température maximum pour lequel le catalyseur ne peut plus convertir d'oxydes Nox, et/ou des conditions prioritaires. 10 ) Procédé selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que si la commande de diagnostic estime que l'état du catalyseur est mauvais, la commande du moteur autorise un nouveau contrôle de l'état du catalyseur, pour le mode appauvri élargi en cas de prévision correspondante, en fonction de critères de contrôle prédéfinis ou susceptibles de l'être.