Brevet FR2884767A1 — publié le 20061027

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de gestion d'une ligne de transmission comportant une machine électrique commutable reliée pour l'entraînement à un moteur et dont la ligne des gaz d'échap- pement comporte un dispositif de nettoyage des gaz d'échappement. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Etat de la technique Les systèmes de traitement aval des gaz d'échappement tels que par exemple un filtre à particules diesel ou un catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote NOx sont utilisés pour respecter les valeurs limites relatives aux gaz d'échappement. Dans le cas du filtre à particules diesel, on collecte les particules engendrées par la combustion. Aux températures élevées des gaz d'échappement, on brûle les particules accumulées et on vide de nouveau le filtre à particules. Mais cela ne se fait sans action supplémentaire que sous une charge importante. En outre dans une plage de fonctionnement importante, on peut prendre des mesures pour augmenter la température comme par exemple commander une détérioration intentionnelle du rendement du moteur en réglant l'injection dans le sens du retard, en assurant une post-injection, etc. ou en préchauffant la température d'air d'admission, pour régénérer le filtre à particules. Mais cela réduit toutefois les avantages du moteur diesel par rapport au moteur à essence. En outre il peut arriver que dans le cas d'une charge et d'une vitesse de rotation trop faibles, la régénération du filtre à particules ne soit pas possible à cause de la trop basse température des gaz d'échappement. Cette plage de fonctionnement constitue un problème pour la sécurité de fonctionnement du filtre à particules. Le fonctionnement du catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote NOx se subdivise en des phases de stockage d'oxydes d'azote NOx et des phases de régénération. Du fait de la capacité de stockage ou d'accumulation, limitée, du catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote NOx, de telles phases alternent à des intervalles brefs. Dans le cas du ca- talyseur accumulateur d'oxydes d'azote NOx, l'efficacité du stockage des oxydes d'azote NOx aux faibles températures des gaz d'échappement est mauvaise. Notamment dans le premier segment du nouveau cycle euro- péen, cela se traduit par des émissions relativement élevées d'oxydes d'azote NOx. La régénération du catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote NOx se fait en mode riche pour un coefficient d'air, Le document DE-101 60 018-Al décrit un entraînement comprenant un moteur à combustion interne et une machine électrique selon lequel, on prédéfinit une vitesse de rotation optimale pour le moteur à combustion interne en fonction de la demande de puissance instantanée appliquée à l'entraînement et en fonction de la puissance instantanément disponible fournie par l'entraînement, par une commande coordonnée du moteur à combustion interne et de la machine électrique, en conservant la demande de puissance instantanée. Exposé et avantages de l'invention L'invention concerne un procédé de gestion d'une ligne de transmission du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on ajoute un couple fourni ou reçu par la machine électrique, à un couple moteur de-mandé par l'installation de gestion du moteur, dépendant de l'état de fonctionnement du dispositif de nettoyage des gaz d'échappement. La machine électrique peut fonctionner au choix comme moteur ou comme générateur. Il est avantageux que le couple moteur demandé par l'installation de gestion du moteur soit combiné au couple complémentaire fourni par la machine électrique de façon que dans certaines situations de fonctionnement comme par exemple lors de la régénération du filtre à particules et/ou d'un catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote NOx, on influence positivement les émissions et/ou le rendement du moteur ou que cette situation de fonctionnement nécessaire à la régénération soit seulement possible. Le moteur est de préférence un moteur diesel. Mais il est également avantageux d'utiliser un moteur à essence à injection directe ou équivalent. De façon préférentielle, la machine électrique est un démarreurgénérateur. Mais le procédé peut également s'appliquer à d'autres ma-chines d'entraînement électrique comme par exemple celles de systèmes hybrides. Il est particulièrement avantageux qu'en décalant la charge du moteur, on crée des conditions facilitant la régénération du dispositif de nettoyage des gaz d'échappement c'est-à-dire celle d'un filtre à particules et/ou d'un catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote NOx. C'est ainsi que par exemple le procédé selon l'invention permet de faire une régénération même pour des charges faibles ce qui n'est pas possible dans les conditions habituelles. Selon un développement avantageux, à partir du couple souhaité, demandé par le conducteur pendant une phase de stockage des oxydes d'azote dans le dispositif de nettoyage des gaz d'échappement, on déduit un couple moteur optimisé et en fonction d'une largeur de bande autour du couple souhaité à l'intérieur de laquelle la machine électrique peut recevoir ou fournir un couple, par la prédéfinition du couple moteur on optimise une fonction cible dépendant au moins du rendement du moteur, de l'émission brute NOx et du taux d'accumulation d'oxydes d'azote NOx. Comme avantageusement le couple moteur peut se choisir librement dans la largeur de bande, on peut ainsi réaliser une stratégie de gestion du moteur pour optimiser la fonction - cible. A côté des grandeurs évoquées, on peut également utiliser d'autres grandeurs dans la fonction -cible. Cela permet une adaptation souple de la stratégie de gestion du moteur aux différentes conditions aux limites. Il est avantageux d'appliquer le procédé de l'invention à la combinaison d'un démarreur-générateur. Contrairement à un moteur électrique, un démarreur-générateur utilisé pour le démarrage convient également seulement dans certaines limites, pour entraîner le véhicule. Dans les limites données, le démarreur-générateur peut s'utiliser avantageusement comme grandeur de réglage supplémentaire pour les stratégies de traitement aval des gaz d'échappement. Cela peut se faire en plus ou en variante des grandeurs de réglage déjà connues. La stratégie selon l'invention permet dans certaines phases de fonctionnement d'augmenter la température des gaz d'échappement et d'améliorer ainsi le coefficient d'accumulation du catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote NOx. De façon avantageuse, on peut injecter le couple moteur optimisé dans le chemin du couple d'une installation de gestion du moteur. Un chemin de couple habituel d'une unité de régulation électronique de moteurs diesel (unité EDC) peut ainsi s'appliquer sans modification. En plus, la machine électrique peut recevoir ou fournir un couple qui, avec le couple moteur donne le couple dont dispose le conducteur pour la ligne de transmission. Il est avantageux que dans une phase de régénération du dispositif de nettoyage des gaz d'échappement, la machine électrique ab-sorbe un couple plus important et que le moteur soit sollicité par une charge augmentée de celle correspondant au couple. De préférence, la machine électrique reçoit son couple maximum. De manière préférentielle, en phase de régénération, on ré-génère un catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote NOx. Grâce au couple appliqué par la machine électrique, la charge du moteur est avantageuse-ment décalée pour faciliter de manière générale la régénération du dispositif de nettoyage des gaz d'échappement. Cela permet une régénération même lorsque de très faibles charges sont appliquées au moteur. En outre lors de la régénération, le moteur peut de préférence fonctionner avec un rendement d'accumulation d'oxydes d'azote particulièrement élevé. En outre on peut travailler en mode riche avec des pertes de rendement du moteur faibles. On diminue avantageusement toute détérioration du rendement du moteur pour atteindre un faible coefficient d'air. En augmentant la charge appliquée au moteur, on abaisse son coefficient d'air par rapport à celui d'un fonctionnement sans la machine électrique. Comme en outre les moyens connus actuellement, tels que l'étranglement et le ré- glage de l'injection, partent de ce coefficient d'air plus faible, pour le diminuer jusqu'à une valeur inférieure à l'unité, on réduit également la détérioration du rendement du moteur. Un coefficient d'air inférieur à l'unité est choisi de préférence pour la régénération du catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote NOx. En même temps, on peut stocker le couple reçu par la ma-chine électrique en particulier sous la forme d'énergie électrique et l'utiliser à d'autres fins dans le véhicule. Il est en outre avantageux que dans une phase de régénération du dispositif de nettoyage des gaz d'échappement, la machine élec- trique prenne du couple en laissant le couple disponible pour le conducteur. La phase de régénération concerne notamment la régénération d'un filtre à particules en particulier d'un filtre à particules diesel. Les températures de gaz d'échappement élevées nécessaires peuvent être obtenues beaucoup plus simplement et elle réduisent l'inconvénient de consommation lié à la régénération. La régénération du filtre à particules est également possible au ralenti. Pour cela, le couple que doit prendre la ma- chine électrique est fourni par le moteur si bien que la température des gaz d'échappement augmente, ce qui est avantageux pour régénérer le filtre à particules. Si la température des gaz d'échappement doit être augmentée on peut utiliser d'autres moyens déjà connus actuellement pour augmenter en plus la température des gaz d'échappement. Contrairement à une augmentation de la température des gaz d'échappement par une détérioration du rendement du moteur, l'énergie du carburant injecté en plus est convertie par la machine électrique en énergie électrique que l'on peut stocker et utiliser pour d'autres fins. Cela est notamment avantageux pour les réseaux embarqués des vé- hicules actuels qui sont habituellement fortement sollicités. Globalement, le procédé selon l'invention améliore non seulement les taux de conversion des oxydes d'azote, mais également le rendement du moteur alors que les phases de régénération des filtres à particules et du catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote NOx permettent de régénérer dans une plage de travail plus importante, en régénérant les filtres à particules sans dérégler le moteur dans toute la plage de fonctionnement. Le procédé est appliqué d'une manière particulièrement préférentielle à un moteur diesel équipé d'un démarreur-générateur. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé qui comporte au moins une installation de gestion du moteur prévue pour le procédé. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus 30 détaillée à l'aide de modes de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma par blocs pour déterminer les couples optimums d'un moteur et une machine électrique en fonctionnement normal, - la figure 2 est un schéma par blocs pour déterminer les couples optimums d'un moteur et d'une machine électrique en phase de régénération dans le catalyseur accumulateur. Description de modes de réalisation Une ligne de transmission préférentielle non représentée comprend une ligne d'entraînement équipée d'un moteur notamment d'un moteur diesel, d'une machine électrique telle que par exemple un démar- reur-générateur intégré ainsi que d'une installation de nettoyage des gaz d'échappement comportant un catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote NOx ainsi qu'un filtre à particules notamment un filtre à particules diesel, de préférence un filtre à particules de suie. La figure 1 montre un schéma par blocs pour déterminer les couples optimum d'un moteur 10 et d'une machine électrique 11 en mode de fonctionnement normal d'un catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote NOx non représenté, qui stocke les oxydes d'azote NOx. Une installation de gestion de moteur 16 non représentée, intègre de préférence un bloc fonctionnel 12 pour une gestion de couple EDC et une injection, ainsi qu'un bloc fonctionnel 13 pour commander la machine électrique 11, et en amont de celle-ci un bloc fonctionnel 14 avec optimisation d'une fonction cible x = f (i', NOx brut, v). Le rendement du moteur rl peut en mode maigre, pour une application déterminée du mode maigre, être indiqué en fonction de la vi-tesse de rotation n, du couple moteur (md-moteur) et éventuellement d'autres grandeurs d'entrée (par exemple la consommation). On peut également utiliser l'émission brute d'oxydes d'azote (NOx-brut) du moteur 10 pour l'application faite comme champ de caractéristiques. Le taux d'accumulation v du catalyseur accumulateur dépend entre autres de la température des gaz d'échappement et pour une application maigre, déterminée, il est également donné en fonction du paramètre n et du couple moteur (md-moteur) (par exemple la consommation). La fonction cible (x) est optimisée en prédéfinissant un couple moteur (md-moteur). Alors que pour un mode de fonctionnement du moteur sans machine électrique 11, on prédéfinit un point de fonctionnement du moteur 10 par le couple (md-conducteur) demandé par le conducteur, la ma-chine électrique 11 peut recevoir et fournir des couples (md-SG) dans une certaine largeur de bande. Ainsi on peut choisir librement le couple moteur (md-moteur) dans cette largeur de bande autour de ce couple sou- haité (md-conducteur). Cela permet une stratégie de gestion du moteur qui optimise la fonction cible x dépendant du rendement du moteur i, de l'émission brute d'oxydes d'azote NOx-brut et du taux d'accumulation v d'oxydes d'azote NOx, en prédéfinissant le couple moteur (md-moteur) (bloc fonctionnel 14). On peut également utiliser d'autres grandeurs à côté de celles de la fonction cible x. Le résultat est un couple moteur optimum (md-moteur-opt). Ce couple moteur (md-moteur-opt) passe alors dans la gestion de couple habituelle du système EDC (bloc fonctionnel 12) comme valeur de consigne (md-optconsigne). En plus, on commande la machine électrique 11 dans le bloc fonctionnel 13 pour prendre ou fournir le couple Amd de sorte qu'il subsiste pour la ligne de transmission, le couple souhaité (md-conducteur). Cette stratégie permet dans certaines phases de fonctionne-ment, une augmentation de la température des gaz d'échappement et ainsi une amélioration du taux d'accumulation v du catalyseur accumulateur. En cas de régénération du catalyseur accumulateur comme le montre la figure 2 sous la forme d'un schéma par blocs, à la place du taux v d'accumulation d'oxydes NOx, on considère le coefficient d'air X. Le but est de réduire la détérioration du rendement rl du moteur lorsqu'on passe dans un mode riche pour En cas de demande d'une régénération du filtre à particu- les, souvent la température des gaz d'échappement n'est pas suffisante. Dans ce cas, il faut que la machine électrique 11 absorbe un couple. Pour cela la température des gaz d'échappement augmente sans que le couple (mdconducteur) disponible pour le conducteur ne soit modifié. Mais si la température des gaz d'échappement est toujours insuffisante, on peut appliquer d'autres moyens déjà connus actuellement pour augmenter la température. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de gestion d'une ligne de transmission comportant une machine électrique commutable (11) reliée pour l'entraînement à un moteur (10) et dont la ligne des gaz d'échappement comporte un dispositif de nettoyage des gaz d'échappement, caractérisé en ce qu' on ajoute un couple (md-SG) fourni ou reçu par la machine électrique (11), à un couple moteur (md-moteur) du moteur (10) demandé par l'installation de gestion (16) du moteur, dépendant de l'état de fonctionnement du dispositif de nettoyage des gaz d'échappement. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' à partir du couple souhaité, demandé par le conducteur (md-conducteur) pendant une phase de stockage des oxydes d'azote (NOx) dans le dispositif de nettoyage des gaz d'échappement, on déduit un couple moteur optimisé (mdmoteur-opt) en ce qu'en fonction d'une largeur de bande autour du couple souhaité (md-conducteur) à l'intérieur de laquelle la machine électrique (11) peut recevoir ou fournir un couple (md-SG), on optimise par la prédéfinition du couple moteur (md-moteur) une fonction cible (x) dépendant au moins du rendement du moteur (ii), de l'émission brute NOx (NOx-brut) et du taux (v) d'accumulation d'oxydes d'azote NOx. 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on injecte le couple moteur optimisé (md-moteur-opt) dans la gestion de couple d'une installation de gestion (16) du moteur (10). 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la machine électrique (11) reçoit ou fournit un couple (Amd) qui avec le couple moteur (md-moteur-opt) donne un couple à la disposition du conducteur (mdconducteur, réel) pour la ligne de transmission. 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans une phase de régénération du dispositif de nettoyage des gaz d'échappement, la machine électrique (11) prend un couple plus impor-tant (md-SG, max) et le moteur (10) reçoit une charge (md-conducteur + md-SG, max) augmentée du couple (md-SG, max). 6 ) Procédé selon la revendication 5, 5 caractérisé en ce que la machine électrique (11) reçoit son couple maximum (md-SG, max). 7 ) Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu' on régénère un catalyseur accumulateur d'oxydes d'azote NOx. 8 ) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans la phase de régénération du dispositif de nettoyage des gaz d'échap-15 pement, en conservant le couple disponible pour le conducteur (mdconducteur, réel) la machine électrique (11) reçoit le couple (md-SG). 9 ) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu' on régénère un filtre à particules diesel. 10 ) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par au moins une installation de commande de moteur (16) pour la mise en oeuvre du procédé.