Brevet FR2912183A1 — publié le 20080808

L'invention concerne les stratégies de contrôle d'un moteur à combustion interne à allumage commandé et, plus particulièrement, les stratégies permettant de contrôler la température des gaz d'échappement de ces moteurs. Afin de respecter les normes environnementales internationales, la maîtrise des émissions de HC, de CO, de NOx des véhicules automobiles est impérative et des technologies de post-traitement des gaz sont indispensables. La dépollution des véhicules automobiles fait appel à io différents systèmes de post-traitement, parmi lesquels les catalyseurs, pour éliminer les polluants produits par le moteur. Lorsque le catalyseur est placé directement à la sortie du collecteur d'échappement et que le moteur fonctionne dans des plages de régime et charge élevés, les gaz is d'échappement sont très chaud et risquent d'entraîner une détérioration de ce catalyseur. Afin de ne pas dépasser le seuil de température critique, on limite la température des gaz d'échappement en enrichissant le mélange introduit dans le cylindre par un surcroît de 20 carburant. Cette augmentation de la quantité de carburant introduite engendre, bien entendu, une élévation de la consommation lorsque le moteur fonctionne dans les plages susdites. Il est donc indispensable de limiter au juste nécessaire cet 25 enrichissement. Pour ce faire, il faut, en premier lieu, estimer au plus juste la température des gaz d'échappement, de manière à être le plus proche possible de seuil de protection du catalyseur. En effet, si cette température est surestimée, le contrôle moteur 30 procédera à un enrichissement du mélange plus important que cela est nécessaire. La méthode le plus généralement utilisée actuellement pour calculer la quantité de carburant supplémentaire à ajouter, inclue dans le contrôle moteur un modèle de température des gaz d'échappement basé sur un certain nombre d'informations, telles que la vitesse du véhicule, la température et la pression à l'admission.. Or, aucun de ces modèles ne tient compte de la nature du carburant contenu dans le réservoir alors que la température des gaz d'échappement dépend fortement de cette nature et io de sa qualité. Des écarts de plus de 70 C peuvent être relevés dès 3000 tr/min et cette tendance augmente avec le régime. Il devient donc indispensable de tenir compte de ce paramètre, d'autant plus que l'on assiste actuellement à l'arrivée de biocarburants provenant de la biomasse utilisés en is adjonction dans les carburants classiques. Dans les essences, ces biocarburants sont ajoutés, par exemple, sous forme d'éthanol introduit tel quel ou sous forme d'éther (ethyltertiobutyléther ou ETBE) Le but de l'invention est donc de proposer une stratégie de 20 contrôle de la température des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile tenant compte de la nature et de la qualité du carburant contenu dans le réservoir dudit véhicule. A cet effet,la présente invention a pour objet un système de 25 contrôle pour moteur à allumage commandé de véhicule automobile équipé d'un catalyseur dans la ligne d'échappement comportant un module de contrôle de la température des gaz d'échappement de ce moteur, ledit module étant composé d'un modèle estimatif de la température 30 atteinte par les gaz d'échappement pour un couple et un régime donné, et d'une unité de calcul de la quantité de carburant supplémentaire à ajouter pour limiter ladite température à une valeur inférieure au seuil de détérioration du catalyseur. Conformément à l'invention, ce système comporte, en outre, des moyens de reconnaissance de la qualité et/ou de la nature du carburant présent dans le réservoir du véhicule et des moyens de correction du modèle estimatif de la température atteinte par les gaz d'échappement en fonction de la qualité et/ou de la nature du carburant déterminée. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention : - Les moyens de reconnaissance comportent au moins un capteur de mesure d'une caractéristique physique du io carburant, représentative de la nature ou de la qualité de ce carburant. - Un des capteurs mesure la quantité d'éthanol contenue dans l'essence. - Un des capteurs détermine la forme chimique sous lequel is l'éthanol se présente. - Les moyens de reconnaissance utilisent au moins une information contenue dans les stratégies du contrôle moteur et apte à déterminer les caractéristiques du carburant. 20 - L'information utilisée est la mesure de l'avance à l'allumage admissible avant le déclenchement de cliquetis permettant de déterminer l'indice d'octane du carburant utilisé. - Le système de contrôle moteur comporte une pluralité de modèles de température atteinte par les gaz d'échappement 25 pour un couple et un régime correspondant, chacun, à un type ou une qualité de carburant. En fonction de l'information sur le type de carburant délivrée par les moyens de reconnaissances, le modèle de température à l'échappement adéquat est sélectionné. 30 - Le système de contrôle moteur comporte un module de calcul qui reçoit l'information sur les caractéristiques du carburant délivrée par les moyens de reconnaissance pour élaborer les facteurs de correction spécifiques au carburant reconnu et corriger, en conséquence, les données du modèle d'échappement standard de sorte que celui-ci délivre une prédiction de la température d'échappement la plus proche possible de la température réelle. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description ci-après, donnée à titre indicatif en référence aux dessins annexés dans lesquels . io La figure 1 est un diagramme du couple moteur en fonction du régime, La figure 2 est un diagramme de modèle d'adaptation de la température à l'échappement, La figure 3 est une cartographie selon l'invention, is utilisant ce type de modèle et, La figure 4 est une variante de cartographie selon l'invention. Sur la figure 1 on a schématisé un diagramme représentatif du couple d'un moteur à allumage commandé en fonction de son 20 régime. Lorsque ce moteur est équipé d'un catalyseur disposé en sortie du collecteur d'échappement et qu'il fonctionne dans la zone Z, où à la fois le couple et le régime sont élevés, la chaleur des gaz d'échappement devient telle qu'elle peut entraîner une détérioration du catalyseur. 25 C'est donc dans cette zone de fonctionnement qu'il est nécessaire de limiter la température de ces gaz par une augmentation de la quantité de carburant injecté dans le cylindre. Actuellement, la quantité de carburant supplémentaire 30 nécessaire est calculée à partir d'un modèle cartographique MS, schématisé sur la figure 2. Pour un couple C et un régime R donné, le modèle fournit une estimation de la température Te atteinte par les gaz d'échappement et, par conséquent la quantité de carburant supplémentaire à injecter dans le cylindre. Cette augmentation de la quantité de carburant injectée entraîne, évidemment, une augmentation de la consommation. Il est donc important de la limiter au plus juste et, pour cela, d'estimer le plus précisément possible la température atteinte par les gaz d'échappement. Comme on l'a déjà exposé, cette température dépend beaucoup de la qualité et des caractéristiques, physiques et io chimiques, du carburant utilisé par le véhicule. Or celles-ci peuvent varier très significativement en fonction de différents facteurs tels que, les sources d'approvisionnement, les conditions climatiques, la composition du mélange.. 15 Ces variations ne sont pas maîtrisables et peuvent varier d'un plein de réservoir à l'autre. En outre, les préoccupations actuelles concernant la réduction des émissions polluantes ainsi que la diversification des sources d'approvisionnement en carburant conduisent à 20 encourager l'adjonction d'un certain pourcentage de carburants de substitution dans les carburants classiques. Il peut s'agir, par exemple, d'éthanol produit à partir de la biomasse ou d'autres sortes de biocarburants. Selon l'invention, on intègre donc, dans le système de 25 contrôle du moteur, des moyens RC permettant de reconnaître la qualité et/ou la nature du carburant présent dans le réservoir du véhicule. Ces moyens peuvent être, par exemple, des capteurs de mesure d'une caractéristique physique du carburant, 30 représentative de la nature ou de la qualité de ce carburant. C'est ainsi qu'un dispositif apte à mesurer la quantité d'éthanol contenue dans le carburant et la forme chimique sous lequel il se présente : éthanol ou éther (éthyltertiobutyléther ou ETBE) par exemple, déterminera la nature du carburant utilisé. Une autre méthode consiste à utiliser une ou plusieurs informations contenues dans les stratégies du contrôle moteur et aptes à déterminer les caractéristiques du carburant. Ces informations peuvent être, par exemple, le temps de démarrage, les ratés de combustion, l'avance à l'allumage admissible avant le déclenchement de cliquetis... io On sait, par exemple, que l'indice d'octane d'un carburant est calculé en fonction de son comportement vis-à-vis de la résistance au cliquetis. Par conséquent la mesure de l'avance à l'allumage admissible avant le déclenchement de cliquetis permettra de déterminer l'indice d'octane du carburant utilisé. is Cette deuxième méthode présente l'avantage d'utiliser des informations déjà présentes dans le système de contrôle moteur sans nécessiter l'installation de composants supplémentaires. L'information sur le type de carburant utilisé peut être, ensuite 20 exploitée de plusieurs manières. Sous forme de cartographies spécifiques (figure 3) : le contrôle moteur conserve en mémoire un nombre n de modèles, M1, M2..Mn de température à l'échappement conformes au modèle estimatif MS, dont chacun est adapté à 25 un type ou une qualité de carburant. En fonction de l'information le sur le type de carburant délivrée par les moyens de reconnaissances RC, le modèle M de température a l'échappement adéquat est sélectionné de sorte que l'enrichissement nécessaire est calculé au plus 30 juste. L'information sur le type de carburant utilisé peut être aussi exploitée sous forme d'une cartographie utilisant directement les facteurs de correction spécifiques aux caractéristiques du carburant (figure 4). L'information le sur les caractéristiques du carburant délivrée par le module de reconnaissance RC est envoyée sur un module de calcul D qui élabore les facteurs de correction spécifiques au carburant reconnu et corrige, en conséquence, les données du modèle estimatif d'échappement courant MS de sorte que celui-ci délivre une prédiction de la température d'échappement Te la plus proche possible de la température io réelle. L'invention, en adaptant le modèle de température à l'échappement utilisé par le contrôle moteur aux spécificités du carburant présent dans le réservoir du véhicule permet, de ce fait, d'enrichir le mélange air-carburant avec précision afin is d'être au plus proche de la température limite acceptée par le catalyseur. On obtient ainsi un gain de consommation significatif sur des zones de fonctionnement du moteur (régime/charge) rencontrées fréquemment. Ces gains seront d'autant plus importants que les contraintes 20 sur la nature et/ou la qualité du carburant auxquelles sont soumis les moteurs sont plus fortes. Bien entendu, l'invention est applicable à tous les moteurs à essence à allumage commandé, suralimentés ou non, à injection directe ou indirecte. REVENDICATIONS 1. Système de contrôle pour moteur à allumage commandé de véhicule automobile équipé d'un catalyseur dans la ligne d'échappement, comportant un module de contrôle de la température des gaz d'échappement de ce moteur, ledit module étant composé d'un modèle estimatif (MS) de la température (Te) atteinte par les gaz d'échappement pour un couple (C) et un régime (R) donné, et d'une unité de calcul de la quantité de carburant supplémentaire à ajouter pour limiter io ladite température à une valeur inférieure au seuil de détérioration du catalyseur, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de reconnaissance (RC) de la qualité et/ou de la nature du carburant présent dans le réservoir du véhicule et des moyens is de correction du modèle estimatif (MS) de la température atteinte par les gaz d'échappement en fonction de la qualité et/ou de la nature du carburant déterminée de sorte que celui-ci délivre une prédiction de la température d'échappement (Te) la plus proche possible de la température réelle. 20 2. Système de contrôle pour moteur à allumage commandé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de reconnaissance (RC) comportent au moins un capteur de mesure d'une caractéristique physique du carburant, représentative de la 25 nature ou de la qualité de ce carburant. 3. Système de contrôle pour moteur à allumage commandé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un des capteurs mesure la quantité d'éthanol contenue dans l'essence. 4. Système de contrôle pour moteur à allumage commandé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'un des capteurs détermine la forme chimique sous lequel l'éthanol se présente. 5. Système de contrôle pour moteur à allumage commandé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de reconnaissance (RC) utilisent au moins une information contenue dans les stratégies du contrôle moteur et apte à déterminer les io caractéristiques du carburant. 6. Système de contrôle pour moteur à allumage commandé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'information utilisée est la mesure de l'avance à l'allumage admissible avant le déclenchement de is cliquetis permettant de déterminer l'indice d'octane du carburant utilisé. 7. Système de contrôle pour moteur à allumage commandé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un pluralité de modèles (M1, 20 M2..Mn) de température (Te) atteinte par les gaz d'échappement pour un couple (C) et un régime (R) correspondant, chacun, à un type ou une qualité de carburant. 8. Système de contrôle pour moteur à allumage commandé selon la revendication 7, 25 caractérisé en ce que, en fonction de l'information (lc) sur le type de carburant délivrée par les moyens de reconnaissances (RC), le modèle (M) de température à l'échappement adéquat est sélectionné. 2912183 io 9. Système de contrôle pour moteur à allumage commandé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un module de calcul (D) qui reçoit l'information (lc) sur les caractéristiques du carburant 5 délivrée par les moyens de reconnaissance (RC) pour élaborer les facteurs de correction spécifiques au carburant reconnu et corriger, en conséquence, les données du modèle de température d'échappement courant (MS).