Brevet FR2907902A1 — publié le 20080502

Procédé pour identifier un carburant de véhicule automobile et mise en oeuvre de ce procédé La présente invention concerne un procédé pour identifier un carburant. L'invention permet notamment de faire intervenir le type du carburant dans un programme de prédiction d'intervalles de maintenance calculant le nombre de kilomètres à l'issue desquels une vidange d'huile moteur devrait être effectuée. L'invention trouve une application io particulièrement avantageuse avec les véhicules de type diesel. Les normes de dépollution pour les moteurs diesel ont conduit au développement de nouveaux systèmes de post-traitement tels que le filtre à particules (FAP) ou le piège à oxydes d'azote (piège à NOx). Ces systèmes se caractérisent par le piégeage et la modification et/ou la 15 disparition d'espèces chimiques polluantes présentes à l'échappement (suies pour le FAP, oxydes d'azote et oxydes de soufre pour le piège à NOx). Afin de maintenir une efficacité satisfaisante de ces systèmes, il est nécessaire de procéder à des régénérations (ou phases de purge) 20 permettant d'évacuer les espèces chimiques sous une forme acceptable pour l'atmosphère. Ces régénérations se caractérisent souvent par le recours à la post-injection, c'est-à-dire à une injection tardive qui est effectuée pendant la détente, après la combustion principale. Cette injection tardive permet de maintenir les gaz d'échappement chauds et/ou 25 une richesse de mélange suffisante. Pour les phases de purge des suies dans un filtre à particules, la post-injection est requise pour chauffer les gaz d'échappement à un niveau de température suffisant permettant d'atteindre la combustion des suies carbonées retenues sur le filtre. 30 Pour les phases de purge des oxydes d'azote contenus dans les pièges à NOx, il s'agit de procéder à une injection tardive afin de provoquer une quasi-totale consommation de l'oxygène des gaz d'échappement permettant de porter la richesse des gaz d'échappement traversant le catalyseur au-delà de 1. 2907902 2 Pour les phases de purge des oxydes de soufre dans les pièges à NOx, les niveaux de post-injection doivent à la fois permettre de monter les gaz d'échappement à hautes températures (supérieures à 650 C) et à une richesse de mélange air/carburant supérieure à 1. 5 Néanmoins, si ces post-injections permettent de régénérer les systèmes de post-traitement, elles présentent l'inconvénient important de provoquer une dilution de l'huile moteur. En effet, ces injections tardives provoquent une introduction de gazole dans le film d'huile, soit par impact liquide direct du spray d'injecteur, soit par condensation d'espèces de io carburant vaporisées lors de la post-injection à l'extinction de la combustion principale, le film d'huile présent sur le cylindre étant partiellement ramené par raclage vers le bac à huile à chaque cycle. Il en résulte alors une dilution de l'huile par le gazole. Avec l'utilisation d'un filtre à particules qui est régénéré tous les 15 600-800kms, le taux de dilution de l'huile mesuré au bout de 20000kms sur les applications série est généralement compris entre 4 et 6%. Une motorisation de véhicule comportant un filtre à particules et un piège à oxydes d'azote est encore plus fortement soumise au phénomène de dilution de l'huile de lubrification, en raison de la grande fréquence de 20 purges de NOx qu'il est nécessaire de mettre en oeuvre pour maintenir l'efficacité du catalyseur (en moyenne une purge toutes les 1 à 3 minutes) et du besoin d'ajouter des phases de purge des sulfates. La dilution de l'huile par le gazole engendre une baisse de la viscosité de l'huile. Or la baisse de la viscosité engendre une chute de 25 pression d'huile avec un risque de sous-alimentation et donc de grippage d'un élément lubrifié. Une baisse de viscosité engendre également un risque d'amincissement des films d'huile pouvant provoquer une usure prématurée d'organes de lubrification. En outre, la baisse de viscosité engendre une accélération du 30 vieillissement d'huile (oxydation), une corrosion des matériaux qui peut détériorer l'étanchéité du circuit d'huile, ainsi qu'une dilution des concentrations d'additifs dans l'huile de lubrification avec un risque de réduction des performances de l'huile. Il apparaît donc indispensable de pouvoir estimer le taux de dilution 35 carburant dans l'huile. A cet effet, des algorithmes de maintenance d'huile 2907902 3 moteur ont été développés pour calculer, en fonction des paramètres moteurs, le taux de dilution de l'huile. Toutefois, ces algorithmes ne tiennent pas compte du carburant utilisé dans le moteur. Or les carburants présentent des coupes de distillations ainsi que des 5 viscosités différentes d'un pays à l'autre. Ainsi 2% de dilution de l'huile avec du gazole suédois entraîne la même chute de viscosité que 8% de dilution avec du gazole français ou 15% de dilution avec du gazole zaïrien. L'invention propose donc de prendre en compte la variabilité carburant sur la chute de viscosité de l'huile moteur due à la dilution par le carburant. A io cet effet, la nature du carburant est déterminée à travers le calcul de viscosités de l'huile du moteur, elles-mêmes déterminées par des mesures de pression d'huile. Le modèle d'estimation du taux de dilution de l'huile, qui est calé par défaut pour un carburant et une huile de référence, est alors d'adapté au carburant et à l'huile réellement utilisés par le moteur. 15 L'invention concerne donc un procédé pour identifier un carburant de base alimentant un moteur d'un véhicule équipé d'un piège à espèces chimiques polluantes, des pièces mobiles de ce moteur étant lubrifiées au moyen d'une huile de base, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : 20 - calculer une variation de viscosité de l'huile de base après un nombre z de kilomètres parcourus, cette variation de viscosité étant due à la dilution de l'huile de base par le carburant de base lors de phases de régénération du piège, cette variation de viscosité étant calculée à partir de mesures de pression de l'huile de base, une relation de linéarité existant 25 entre pression mesurée et viscosité de l'huile de base, - calculer par simulation une variation de viscosité d'une huile de référence après un nombre z de kilomètres parcourus, cette variation de viscosité étant due à la dilution de l'huile de référence par un carburant de référence lors de phases de régénération du piège, et 30 - identifier le carburant de base à partir d'une comparaison entre ces deux variations de viscosité. Dans une mise en oeuvre, pour calculer la variation de viscosité de l'huile de base, il comporte les étapes suivantes : calculer la viscosité initiale de l'huile de base neuve à la vidange à 35 partir d'une mesure de pression de l'huile de base, 2907902 4 - calculer la viscosité de l'huile de base après z kilomètres parcourus à partir d'une mesure de pression de l'huile de base effectuée après z kilomètres parcourus, et - calculer la différence entre ces deux viscosités. 5 Dans une mise en oeuvre, le calcul de la viscosité initiale de l'huile de base est effectué après un premier démarrage du moteur qui se produit après une vidange. Dans une mise en oeuvre, pour calculer par simulation la variation de viscosité de l'huile de référence, il comporte les étapes suivantes : io - calculer par simulation un taux de dilution de l'huile de référence par le carburant de référence après z kilomètres parcourus, et -multiplier ce taux de dilution par un coefficient directeur de la relation linéaire entre la viscosité et la dilution de l'huile de référence. Dans une mise en oeuvre, pour identifier le carburant de base il 15 comporte les étapes suivantes : - calculer un identifiant qui est égal au rapport entre la variation de viscosité de l'huile de base et la variation de viscosité de l'huile de référence, - déterminer, à partir de cet identifiant, le carburant de base à l'aide d'un tableau, ce tableau assurant la correspondance entre l'identifiant et le 20 type de carburant de base. Dans une mise en oeuvre, l'identifiant contenu dans le tableau vaut (1ùyl)yz avec : a (GOx) -a (GOPSA) , et Y1 a (GOPSA) tGOx ti GOPSA 25 - tiooPSA étant le taux de dilution de l'huile de référence par le carburant de référence obtenu après z kilomètres parcourus, et a(GOPSA) étant le coefficient directeur de la relation linéaire viscosité-dilution de l'huile de référence pour le carburant de référence (GOPSA), - tiGox étant le taux de dilution de l'huile de base par le carburant de 30 base obtenu après z kilomètres parcourus et a(GOx) étant le coefficient directeur de la relation linéaire viscosité-dilution de l'huile de base pour le carburant de base (GOx). 72 = 2907902 5 L'invention concerne également un véhicule automobile comportant un moteur alimenté par un carburant de base, ce moteur étant équipé d'un piège à espèces chimiques polluantes, des pièces mobiles de ce moteur étant lubrifiées par une huile de base, cette huile de base étant mise sous 5 pression au moyen d'une pompe à huile caractérisé en ce qu'il comporte : - des moyens pour calculer une variation de viscosité de l'huile de base après un nombre z de kilomètres parcourus, cette variation de viscosité étant due à la dilution de l'huile de base par le carburant de base lors de phases de régénération du piège, cette variation de viscosité étant calculée à io partir de mesures de pression de l'huile de base, et - des moyens pour calculer par simulation une variation de viscosité d'une huile de référence après un nombre z de kilomètres parcourus, cette variation de viscosité étant due à la dilution de l'huile de référence par un carburant de référence lors de phases de régénération du piège, et 15 - des moyens pour identifier le carburant de base à partir d'une comparaison entre ces deux variations de viscosité, - la pompe à huile fonctionnant dans une zone de non-régulation lors des mesures de pression de l'huile de base. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit 20 et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Ces figures montrent : - figure 1 : une représentation schématique d'une structure d'un véhicule selon l'invention ; 25 - figure 2: un diagramme d'étapes du procédé selon l'invention permettant de déterminer la nature du carburant utilisé ; - figure 3 : une représentation graphique de la relation linéaire entre la viscosité d'une huile et le taux de dilution de cette huile, pour différentes températures ; 30 - figure 4 : un tableau établissant une correspondance entre des carburants de différents pays et des coefficients les caractérisant. La figure 1 montre une représentation schématique d'un véhicule 1 comportant un moteur 2 alimenté par un carburant 3 de base appelé GOx. Les pièces mobiles de ce moteur 2 sont lubrifiées par une huile 4 de base qui 35 est mise sous pression au moyen d'une pompe à huile 7. 2907902 6 Le véhicule 1 est équipé d'un piège 5 à espèces chimiques polluantes, tel qu'un piège à NOx, ou SCR (Selective Catalyst Reduction en anglais), ou un filtre à particules, disposé dans sa ligne d'échappement. Comme on l'a vu, l'huile 4 est diluée lors des phases de post-injections permettant de 5 régénérer le piège 5. En effet, des injections tardives de carburant de base pour la régénération du piège 5 provoquent une introduction de carburant dans le film d'huile déposé à l'intérieur des cylindres du moteur et ramené dans le bac à huile. Pour calculer l'intervalle de maintenance pour la vidange de l'huile 4 io de base, le véhicule 1 comporte un calculateur 6. Ce calculateur 6 comporte une mémoire 9 de données, une mémoire de programmes 10 et un microprocesseur 11 reliés entre eux par un bus de données 12. Plus précisément, la mémoire 10 comporte un programme 10.1 pour calculer le nombre de kilomètres au bout desquels la dilution de l'huile 4 de 15 base par le carburant de base GOx est telle, que l'huile 4 devrait être changée. Des paramètres d'entrée de ce programme sont le type de l'huile 4 de base et le type du carburant 3 de base car, on l'a vu, le taux de dilution de l'huile 4 de base dépend fortement du type carburant utilisé. Pour déterminer le type de l'huile 4 de base, le calculateur 5 exécute 20 un programme 10.2, de préférence après le premier démarrage qui suit une vidange de l'huile 4 de base. Ce programme 10.2 engendre la mesure de la pression de l'huile 4 de base à l'aide d'un capteur 15 pour différentes températures comprises entre 60 et 90 degrés. Des valeurs de viscosité o(T) de l'huile 4 de base pour ces 25 différentes températures sont calculées à partir de ces valeurs de pressions. Ces calculs de viscosité sont effectués à partir d'une relation de linéarité existant entre la pression de l'huile 4 de base et la viscosité de cette huile. Pour que cette relation de linéarité existe, la pompe 7 à huile n'est pas régulée lors des mesures de pression d'huile, c'est-à-dire que son clapet de 30 régulation est ouvert. Les différents types d'huile existant sur le marché, le grade de ces huiles, et les viscosités qui leur sont associées sont stockés dans une zone 9.1 de la mémoire. A partir des différentes viscosités calculées, on peut donc en déduire le type d'huile (MA3 ou MA4) et son grade (W30, W40). Ces 2907902 7 données (type d'huile et grade) sont utilisées comme entrées par le programme 10.1 du calcul de l'intervalle de maintenance. Par ailleurs, pour un type d'huile identifié et une température donnée, le calculateur 6 exécute un programme 10.2 permettant de déterminer le type 5 du carburant GOx de base utilisé. Les différentes étapes de ce programme 10.2 sont représentées à la figure 2. Dans une première étape 21, une mesure réelle de la variation de viscosité AiZkm(GOx,T) de l'huile 4 de base après z kms de roulage (par ex 500kms) est effectuée. A cette fin, on calcule la viscosité iZkm(GOx,T) de io l'huile après zkm parcourus à partir d'une mesure de pression d'huile. La relation de linéarité entre la pression d'huile 4 et la viscosité de cette huile permet là encore de faire un tel calcul. En outre, comme la viscosité initiale de l'huile de base o(T)a été calculée dans l'étape précédente, on en déduit D ,~(GOx,T) qui vaut zk.(GOx,T)- o(T). 15 On a par ailleurs : D Zkm(GOx,T)=tiGox *a(GOx,T), tiGox étant le taux de dilution de l'huile 4 de base par le carburant de base GOx obtenu après z kilomètres parcourus et a(GOx) étant le coefficient directeur de la relation linéaire viscosité-dilution de l'huile 4 de base pour le carburant de base GOx. En effet, comme représenté à la figure 3, pour une température (50, 20 80, 100 ou 125 degrés par exemple), un carburant et une huile donnés, il existe une relation de la linéarité entre la viscosité cinématique et le taux de dilution de l'huile. En parallèle de cette mesure de variation de viscosité effectuée sur le carburant de base GOx, dans une étape 22, le superviseur 6 calcule, par 25 simulation, la variation de viscosité Agzkm(GOPSA) d'une huile de référence diluée par un carburant de référence GOPSA après z kilomètres parcourus : D zk.(GOPSA)=tiooPSA *a(GOPSA), tiooPSA étant le taux de dilution de l'huile de référence par le carburant de référence GOPSA obtenu après z kilomètres parcourus, et a(GOPSA) étant le coefficient directeur de la relation 30 linéaire viscosité-dilution pour le carburant de référence GOPSA. tiooPSA est calculé par simulation par le calculateur 6 à partir des caractéristiques 9.2, 9.3 de l'huile de référence contenues dans la mémoire 9 et du carburant de référence GOPSA, ainsi qu'à partir du nombre de kilomètres z parcourus. Par ailleurs, a(GOPSA) pour l'huile de référence est 35 connu et également stocké dans la mémoire 9. 2907902 8 Ensuite, dans une étape 23, on calcule le rapport entre la variation de viscosité de l'huile de base et la variation de viscosité de l'huile de référence. On a alors : D ,(GOx,T) = tiGOX a(GOx,T) Agzk.(GOPSA,T) tiGQPSA a(GOPSA,T) En posant : 5 71 = a (GOx) -a (GOPSA) d'où a (GOx) =1 _ 71, et a (GOPSA) a (GOPSA) GOx 72= ti GOPSA On établit D , (GOx,T) =(1ù71 2 0l'^Zkm(GOPSA, T) Le tableau de la figure 4 assure la correspondance entre le type de carburant de base utilisé (autrement dit son pays d'origine) et les coefficients io yl et 72 précités. Par exemple, pour l'Afrique du sud, y1 vaut 15.4% et 72 vaut 146, 6%, donc le produit (1ùy1)y2 vaut 1.240. Seuls certains pays ont été indiqués dans ce tableau. Toutefois, les correspondances entre coefficients et pays existent pour tous les pays du monde. Connaissant le produit de coefficients(1ùy1)y2, on peut alors identifier 15 le carburant de base GOx associé à ce produit de coefficients, dans une étape 24 du procédé selon l'invention. A l'issue de cette étape, le programme 10.1 de maintenance dispose du type d'huile 4 et du type de carburant GOx et peut alors prédire l'intervalle de maintenance huile moteur à signaler au conducteur. 20 Le procédé d'identification du carburant de base GOx selon l'invention a été décrit dans le cadre d'une utilisation avec un programme permettant le calcul de l'intervalle de maintenance de l'huile moteur. Toutefois, l'invention pourrait aussi être utilisée avec un programme faisant intervenir le type de carburant dans le calcul de la consommation du moteur, afin d'estimer par 25 exemple une autonomie du véhicule. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour identifier un carburant de base (GOx) alimentant un moteur (2) d'un véhicule équipé d'un piège (5) à espèces chimiques polluantes, des pièces mobiles de ce moteur étant lubrifiées au moyen d'une huile (4) de base, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - calculer une variation de viscosité de l'huile de base (Ap (GOx,T)) après un nombre z de kilomètres parcourus, cette variation de viscosité étant due à la dilution de l'huile de base par le carburant de base (GOx) lors de io phases de régénération du piège (5), cette variation de viscosité étant calculée à partir de mesures de pression de l'huile de base, une relation de linéarité existant entre pression mesurée et viscosité de l'huile (4) de base, - calculer par simulation une variation de viscosité d'une huile de référence Agzkm(GOPSA) après un nombre z de kilomètres parcourus, cette 15 variation de viscosité étant due à la dilution de l'huile de référence par un carburant de référence (GOPSA) lors de phases de régénération du piège, et - identifier le carburant de base (GOx) à partir d'une comparaison entre ces deux variations de viscosité. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour 20 calculer la variation de viscosité de l'huile de base (ApZkm(GOx,T)), il comporte les étapes suivantes : - calculer la viscosité initiale de l'huile (4) de base o(T) neuve à la vidange à partir d'une mesure de pression de l'huile (4) de base, - calculer la viscosité de l'huile de base .Zkm(GOx,T) après z 25 kilomètres parcourus à partir d'une mesure de pression de l'huile de base effectuée après z kilomètres parcourus, et -calculer la différence entre ces deux viscosités. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que : - le calcul de la viscosité initiale de l'huile de base o(T) est effectué 30 après un premier démarrage du moteur (2) qui se produit après une vidange. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pour calculer par simulation la variation de viscosité de l'huile de référence (Agzkm(GOPSA)), il comporte les étapes suivantes : - calculer par simulation un taux de dilution (t,oPSA) de l'huile de 35 référence par le carburant de référence après z kilomètres parcourus, et 2907902 -multiplier ce taux de dilution (tGQPSA) par un coefficient directeur (a(GOPSA)) de la relation linéaire entre la viscosité et la dilution de l'huile de référence. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce 5 que pour identifier le carburant de base (GOx) il comporte les étapes suivantes : - calculer un identifiant ((1ûy1)y2) qui est égal au rapport entre la variation de viscosité de l'huile de base (Ap (GOx,T)) et la variation de viscosité de l'huile de référence (Ap (GOPSA)), et io -déterminer, à partir de cet identifiant ((1ûy1)y2), le carburant de base (GOx) à l'aide d'un tableau (29), ce tableau (29) assurant la correspondance entre l'identifiant et le type de carburant de base. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'identifiant contenu dans le tableau vaut (1ûy1)y2 avec : y = a (GOx) -a (GOPSA) et a (GOPSA) tGOx ti GOPSA - tiooPSA étant le taux de dilution de l'huile de référence par le carburant de référence obtenu après z kilomètres parcourus, et a(GOPSA) étant le coefficient directeur de la relation linéaire viscosité-dilution de l'huile de 20 référence pour le carburant de référence (GOPSA), - tGox étant le taux de dilution de l'huile de base par le carburant de base obtenu après z kilomètres parcourus et a(GOx) étant le coefficient directeur de la relation linéaire viscosité-dilution de l'huile de base pour le carburant de base (GOx). 25 7 - Véhicule automobile comportant un moteur (2) alimenté par un carburant de base (GOx), ce moteur (2) étant équipé d'un piège (5) à espèces chimiques polluantes, des pièces mobiles de ce moteur (2) étant lubrifiées par une huile (4) de base, cette huile de base étant mise sous pression au moyen d'une pompe (7) à huile caractérisé en ce qu'il comporte : 30 - des moyens (6, 15) pour calculer une variation de viscosité de l'huile de base (Ap (GOx,T)) après un nombre z de kilomètres parcourus, cette variation de viscosité étant due à la dilution de l'huile de base par le carburant de base (GOx) lors de phases de régénération du piège (5), cette 72 = 2907902 11 variation de viscosité étant calculée à partir de mesures de pression de l'huile (4) de base, et - des moyens (6, 10.3) pour calculer par simulation une variation de viscosité d'une huile de référence Ap (GOPSA) après un nombre z de 5 kilomètres parcourus, cette variation de viscosité étant due à la dilution de l'huile de référence par un carburant de référence (GOPSA) lors de phases de régénération du piège (5), et - des moyens (6, 10, 10.3) pour identifier le carburant de base (GOx) à partir d'une comparaison entre ces deux variations de viscosité, io - la pompe (7) à huile fonctionnant dans une zone de non-régulation lors des mesures de pression de l'huile de base.