Brevet FR2933739A1 — publié le 20100115

PROCEDE DE PREVENTION DU FONCTIONNEMENT D'UN MOTEUR DE VEHICULE [000i ~ La présente invention concerne un procédé de prévention du fonctionnement d'un moteur de véhicule. [0002 Les carburants commerciaux européens évoluent pour comprendre notamment une fraction volumique de biodiesel. De tels biodiesel se présentent essentiellement sous la forme d'esters méthyliques ou d'esters éthyliques d'huiles végétales. L'objectif de certains pays européens est d'incorporer 7% en volume de biodiesel dès janvier 2008 et 10% en volume en 2010. [0003 ] Les biodiesel ont la particularité d'avoir une mauvaise stabilité à l'oxydation ayant un impact sur la qualité du carburant. L'utilisation de carburant instable peut causer plusieurs types de dysfonctionnements dans le circuit carburant du moteur, notamment la formation de dépôts dans le réservoir ou l'encrassement prématuré du filtre à gazole. [0004] La présence de biodiesel de mauvaise qualité dans le lubrifiant moteur peut aussi modifier les propriétés du lubrifiant. Notamment, la tenue du lubrifiant à l'oxydation peut être altérée. Des sédiments issus de la dégradation thermique du biodiesel contenu dans le lubrifiant peuvent également se former. [0005 ] Actuellement, le principal additif utilisé pour assurer la stabilité à l'oxydation des biodiesel est le BHT. Le BHT, appelé 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol ou 2,6 -Bis(1,1-diméthyl éthyl)-4-methylphenol ou encore t-butylhydroxytoluene, a pour formule chimique la formule suivante : [0006 ] Il est alors intéressant de pouvoir connaître la concentration en BHT dans le carburant pour pouvoir connaître la qualité du carburant utilisé et prévenir les dysfonctionnements du moteur du véhicule. [0007 Le document EP-B-O 863 490 décrit un procédé pour calculer et afficher des intervalles d'entretien dans le cas de composants et/ou de ressources de dispositifs soumis à l'usure et/ou à des processus de vieillissement qui comprennent la détection des paramètres qui influencent l'usure et/ou le vieillissement. Le procédé comporte en outre la division des paramètres de fonctionnement détectés en ceux qui présentent une relation constante avec l'usure et/ou le vieillissement des composants et/ou des ressources et en ceux qui présentent une relation discrète. Le procédé comprend également la détermination d'une grandeur de base en utilisant au moins un paramètre de fonctionnement ayant une relation constante et la quantification d'au moins un paramètre de fonctionnement en zones d'effets différents sur l'usure et/ou le vieillissement et affectation d'un facteur d'évaluation au paramètre de fonctionnement actuellement détecté et/ou dérivé. Le procédé comporte aussi la détermination au choix d'un facteur d'évaluation moyen sur un intervalle de temps prédéfini et le regroupement des paramètres de fonctionnement déterminés dans un dispositif d'évaluation, les paramètres de fonctionnement quantifiés étant pris en compte de manière factorielle avec les paramètres de fonctionnement non quantifiés. Le procédé comprend en outre l'intégration des grandeurs de paramètres de fonctionnement regroupées dans des intervalles temporels réglables, la pondération au choix de la grandeur globale intégrée avec une fonction d'évaluation non linéaire et la comparaison de la grandeur globale pondérée, intégrée au choix avec une valeur de seuil prédéfinie. [0008 Il est connu du document FR-A-2 505 279 un procédé pour définir des intervalles d'entretien et de révision pour des véhicules automobiles, suivant lequel le conducteur d'un véhicule automobile reçoit une instruction d'exécution d'un entretien ou d'une révision lorsqu'une valeur, obtenue en cours de marche du véhicule automobile, d'un élément de référence considéré comme déterminant pour l'intervalle d'entretien, atteint une grandeur prédéterminée définissant le moment de l'opération d'entretien ou de révision. Une valeur déterminée de façon continue, et qui est caractéristique de l'état de l'élément de référence, est appliquée à une unité de calcul comportant une mémoire, dans laquelle la valeur caractéristique de l'élément de référence, déterminant le moment de révision, est mémorisée. L'unité de calcul indique, par l'intermédiaire d'un dispositif indicateur et lorsque la valeur obtenue correspond à la valeur mémorisée de l'élément de référence, qu'une opération de révision doit être effectuée. L'unité de calcul reçoit d'autres valeurs caractéristiques de l'état d'éléments de référence sensibles à l'usure qui sont comparées avec des valeurs, enregistrées également dans la mémoire du calculateur et correspondant aux limites d'usure des éléments fonctionnels, le calculateur affectant alors aux éléments fonctionnels, selon leur condition d'usure, une date de révision qui est déterminée par l'élément de référence. [0009 ] Le document FR-A-2 883 602 décrit un procédé d'optimisation du fonctionnement d'un moteur thermique dont les paramètres de combustion sont pilotés par un boîtier électronique et au moins une cartographie moteur. Le procédé comporte une étape d'analyse de la composition du carburant à partir d'au moins un capteur implanté dans le circuit carburant du moteur comprenant le système de remplissage, le réservoir, les pompes, les filtres à carburant, et les circuits d'alimentation du moteur et un circuit retour vers le réservoir, et une étape de sélection ou de modification de ladite cartographie en fonction du résultat de ladite analyse. [0o10 ] Mais aucun des documents précités ne détermine le taux de BHT dans le carburant. [0011 ] Il existe donc un besoin pour un procédé permettant de prévenir les dysfonctionnements du moteur du véhicule, notamment lorsqu'un biocarburant est utilisé. [0012 ] Pour cela, l'invention propose un procédé de prévention du fonctionnement d'un moteur de véhicule, le procédé comportant la détermination du taux de BHT dans le carburant d'alimentation du moteur par spectroscopie proche infrarouge. [0013 ] Dans une variante, le procédé comprend en outre la détermination du taux de biocarburant dans le carburant, détermination réalisée de préférence par spectroscopie proche infrarouge [0014] Dans une variante, la spectroscopie infrarouge du BHT est réalisée par un capteur proche infrarouge, de préférence avec un capteur effectuant des mesures dans la gamme spectrale comprise entre 6970 cm-1 et 7250 cm-1, de préférence entre 7050 cm-1 et 7220 cm-1. Le capteur est de préférence placé dans le circuit de carburant du moteur. [0015 ] Dans une variante, appliquée à un véhicule comportant une chambre de lubrifiant du moteur, le procédé comprend en outre la détermination de l'état du lubrifiant à partir du taux de BHT dans le carburant [0016 ] Dans une variante, le procédé comprend en outre l'avertissement de l'utilisateur relativement à au moins l'une des détections choisie dans le groupe comprenant la détection de non-conformité du carburant et la détection d'une vidange du lubrifiant à réaliser. [0017] Dans une variante, l'avertissement est un signal du tableau de bord. [0018 ] L'invention a également pour objet un véhicule comprenant un réservoir de carburant, un capteur proche infrarouge mesurant le taux de BHT dans le carburant, un moteur alimenté en carburant depuis le réservoir de carburant, et un calculateur mettant en oeuvre le procédé tel que défini précedemment. [0019 ] Dans une variante, le véhicule comprend une chambre de lubrifiant, le calculateur déterminant en outre l'état du lubrifiant à partir du taux de BHT dans le carburant. [0020 ] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement. [0021 ] Il est proposé un procédé de prévention du fonctionnement d'un moteur de véhicule, le procédé comportant la détermination du taux de BHT dans le carburant d'alimentation du moteur par spectroscopie infrarouge. Le taux de BHT dans le carburant permet de déterminer la stabilité à l'oxydation du carburant et ainsi la qualité du carburant. Connaissant la qualité du carburant, il est possible d'éviter les dysfonctionnements du moteur. Le procédé de prévention accroît donc la durabilité du moteur ce qui permet d'augmenter la satisfaction du client. [0022 ] Le procédé de prévention peut être mis en oeuvre dans un véhicule qui comprend un réservoir de carburant. Le véhicule comprend en outre un moteur alimenté en carburant depuis le réservoir de carburant. Le véhicule comporte en outre un calculateur qui contrôle les différents paramètres des organes du véhicule. Le calculateur permet de mettre en oeuvre le procédé de prévention. [0023 ] Le procédé comporte la détermination du taux de BHT dans le carburant d'alimentation du moteur par spectroscopie infrarouge. L'utilisation de la spectroscopie proche infrarouge (aussi désignée par les acronymes anglais PIR ou NIR) permet de tracer et de doser le BHT dans diverses matrices gazoles contenant ou non des biodiesel. La détermination du taux de BHT dans le carburant permet de connaître une information sur la qualité du biodiesel contenu dans le réservoir du véhicule. A partir de l'information de la qualité du biodiesel, le nombre de défaillances du moteur peut ainsi être réduit. La durabilité du moteur est ainsi améliorée. [0024] La spectroscopie infrarouge du BHT peut être réalisée par un capteur infrarouge faisant partie du véhicule. Le capteur peut être placé dans le circuit de carburant du moteur. Le capteur permet ainsi de pouvoir réaliser le spectre proche infrarouge du carburant circulant dans le circuit d'alimentation du moteur en réflectance, transmittance ou absorbance. Le capteur peut par exemple être des photodiodes enregistrant chacune l'intensité lumineuse à une longueur d'onde donnée. Le capteur peut avantageusement être refroidi pour améliorer le rapport signal sur bruit de la détection du spectre infrarouge. Un capteur infrarouge a l'avantage d'être un composant relativement facile à mettre en oeuvre pour réaliser une spectroscopie proche infrarouge dans un véhicule. L'encombrement et la masse d'un capteur infrarouge sont en effet généralement faibles. [0025 ] La quantification du BHT dans le carburant est possible en analysant plus particulièrement la zone du spectre proche infrarouge comprise entre 6970 cm-1 et 7250 cm-1. Le BHT présente une absorption fortement dépendante de la concentration dans cette zone particulière du spectre. La dépendance est encore plus sensible dans la zone de spectre comprise entre 7050 cm-1 et 7220 cm-1. Il est donc avantageux d'effectuer la quantification du BHT s'effectue dans le spectre compris entre 7050 cm-1 et 7220 cm-1. Une telle quantification est néanmoins possible sur d'autres parties du spectre d'absorption. [0026 ] Le procédé peut comprendre en outre la détermination du taux de biocarburant dans le carburant. Cela permet de disposer d'une information plus précise sur la qualité du carburant utilisé. Une meilleure connaissance de la qualité du carburant permet de mieux prévenir les dysfonctionnements du moteur. [0027] La détermination du taux de biocarburant peut en particulier être réalisée par spectroscopie infrarouge. La spectroscopie infrarouge est en effet aisée à mettre en place dans un véhicule. Un capteur infrarouge tel que décrit précédemment peut par exemple être utilisé. [0028 ] A titre d'illustration, le procédé de prévention peut être utilisé pour la détection d'un carburant non-conforme. Il est utile de détecter la non-conformité d'un carburant parce que plusieurs dysfonctionnements peuvent être causés dans le circuit carburant lorsqu'un carburant non-conforme est employé. Des dépôts dans le réservoir peuvent par exemple se former. Le filtre à gazole peut aussi être prématurément encrassé comme le circuit carburant haute pression. Le circuit carburant haute pression comprend notamment la pompe haute pression, les injecteurs ou la crépine. [0029 ] Dans certains pays, la présence de BHT est réglementaire dans les biocarburants et son absence est révélatrice d'une non-conformité du carburant. Il est donc possible à partir du taux de BHT déterminé dans le carburant de déterminer si le carburant est conforme. Une telle détermination peut en particulier être réalisée lors du remplissage du réservoir afin d'éviter d'empêcher tous les dysfonctionnements liés à l'utilisation d'un carburant non-conforme. [0030 ] Le procédé de prévention peut également être utilisé pour gérer et adapter le pas de maintenance du lubrifiant du moteur. Le lubrifiant employé est généralement de l'huile. [0031 ] La sévérité des normes de dépollution pour les moteurs Diesel a conduit au développement de nouveaux systèmes de post-traitement tels que le filtre à particules (FAP) ou le piège à oxydes d'azote (NOx). De tels systèmes se caractérisent par l'adsorption d'espèces chimiques polluantes présentes à l'échappement (suies pour le filtre à particules, NOx et SOx pour le piège à NOx) sur une matrice disposée dans la ligne d'échappement du moteur. Afin de maintenir une efficacité satisfaisante pour de tels systèmes, il est utile de procéder à des régénérations afin de désorber les espèces accumulées sous une forme acceptable pour l'atmosphère. Les régénérations se caractérisent toutes par le recours à la post-injection : une injection tardive est effectuée pendant la détente après la combustion principale afin de maintenir les gaz chauds ou une richesse suffisante. Pour les phases de purge des suies dans le filtre à particules, la post-injection est également 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 à particules. Pour les phases de purge des NOx, il s'agit de procéder à une injection tardive afin de provoquer une consommation quasi totale de l'oxygène des gaz d'échappement permettant de porter la richesse des gaz d'échappement traversant le catalyseur au-delà de 1. Pour les phases de purge des SOx, les niveaux de post-injection permettent à la fois de monter les gaz d'échappement à de hautes températures, typiquement supérieures 650°C, et à une richesse supérieure à 1. [0032 ] Les post-injections sont en fait des injections de carburant après le point mort haut. Il en résulte une dilution du lubrifiant du moteur présent sous forme de film dans le cylindre du moteur. En effet, les injections tardives provoquent une introduction de gazole dans le film de lubrifiant soit par impact liquide direct du spray d'injecteur, soit par condensation d'espèces de carburant vaporisées lors de la post- injection à l'extinction de la combustion principale. Le film de lubrifiant présent sur le cylindre étant partiellement ramené par raclage vers le bac à lubrifiant à chaque cycle du moteur, il en résulte une montée progressive du taux de dilution du gazole dans le lubrifiant lors des phases de régénération. [0033 ] Un niveau élevé de dilution du carburant dans le lubrifiant signifie pour le moteur une baisse de la viscosité du lubrifiant. Une telle baisse peut résulter en une chute de la pression du lubrifiant avec un risque de grippage de l'élément lubrifié. De plus, le film de lubrifiant peut s'amincir provoquant ainsi une usure prématurée des organes de lubrification. L'oxydation du lubrifiant peut aussi avoir lieu ce qui accélère le vieillissement du lubrifiant. La corrosion a aussi un impact sur l'étanchéité du circuit du lubrifiant. Les concentrations des additifs dans le lubrifiant diminuent en outre du fait de la dilution. Cela peut résulter en une diminution des performances du lubrifiant. [0034] Les risques liés à la dilution du lubrifiant par le carburant étant amplifiés par la présence de biodiesel, il est intéressant de déterminer l'état du lubrifiant à partir du taux de BHT dans le carburant. Cela permet de s'assurer que les propriétés du lubrifiant que sont par exemple la viscosité, pouvoir lubrifiant, oxydation, résistance au cisaillement sont conservées jusqu'à la prochaine vidange de lubrifiant. Le pas de maintenance peut ainsi être adapté à l'état du lubrifiant. Cela permet de trouver le bon compromis entre une vidange réalisée trop tôt alors que le lubrifiant pourrait encore être efficace et une vidange réalisée trop tard lorsque le manque d'efficacité du lubrifiant pourrait conduire à un endommagement du moteur. La maintenance est ainsi adaptée au carburant utilisé dans le moteur. [0035 ] Le procédé peut également comprendre l'avertissement de l'utilisateur relativement à au moins l'une des détections choisie dans le groupe comprenant la détection de non-conformité du carburant et la détection d'une vidange du lubrifiant à réaliser. Cela permet à l'utilisateur d'agir avant que le véhicule ne soit endommagé. Les dysfonctionnements du moteur du véhicule sont donc empêchés ce qui améliore la satisfaction du client. [0036 ] Le véhicule peut en outre comporter un tableau de bord. L'avertissement peut alors être notamment sous la forme d'un signal émis par le tableau de bord du véhicule. Un tel signal peut notamment être visuel ou sonore. De tels moyens d'avertissement présentent l'avantage d'être relativement simples à mettre en oeuvre. REVENDICATIONS1. Un procédé de prévention du fonctionnement d'un moteur de véhicule, le procédé comportant la détermination du taux de BHT dans le carburant d'alimentation 5 du moteur par spectroscopie proche infrarouge. 2. Le procédé selon la revendication 1 comprenant en outre la détermination du taux de biocarburant dans le carburant. 3. Le procédé selon la revendication 2, dans lequel la détermination du taux de biocarburant est réalisée par spectroscopie proche infrarouge. 10 4. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la spectroscopie infrarouge du BHT est réalisée par un capteur proche infrarouge. 5. Le procédé selon la revendication 4, dans lequel le capteur effectue des mesures dans la gamme spectrale comprise entre 6970 cm-1 et 7250 cm-1, de préférence entre 7050 cm-1 et 7220 cm-'. 15 6. Le procédé selon l'une des revendications 4 à 5, dans lequel le capteur est dans un circuit de carburant du moteur. 7. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le véhicule comporte une chambre de lubrifiant du moteur, le procédé comportant en outre la détermination de l'état du lubrifiant à partir du taux de BHT dans le carburant. 20 8. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 7 comprenant en outre l'avertissement de l'utilisateur relativement à au moins l'une des détections choisie dans le groupe comprenant la détection de non-conformité du carburant et la détection d'une vidange du lubrifiant à réaliser. 9. Le procédé selon la revendication 8, dans lequel le véhicule comporte en outre 25 un tableau de bord, l'avertissement étant un signal du tableau de bord. 10. Véhicule comprenant : - un réservoir de carburant, - un capteur proche infrarouge mesurant le taux de BHT dans le carburant,- un moteur alimenté en carburant depuis le réservoir de carburant, - un calculateur comportant une mémoire dans laquelle sont enregistrées des instructions de code de programme permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 9. 11. Le véhicule selon la revendication 10, comprenant une chambre de lubrifiant, le calculateur déterminant en outre l'état du lubrifiant à partir du taux de BHT dans le carburant.