Brevet FR2935431A1 — publié le 20100305

STRATEGIE DE CONTROLE DE LA QUALITE DU LUBRIFIANT D'UN MOTEUR DIESEL [0001 L'invention concerne une stratégie de contrôle de la qualité du lubrifiant d'un moteur Diesel de véhicule automobile. [0002] Le traitement des polluants contenus dans les gaz d'échappement des moteurs Diesel a conduit au développement de nouveaux systèmes, tels que le filtre à particules ou le piège à NOx. [0003] Ces systèmes se caractérisent par l'adsorption d'espèces chimiques polluantes présentes à l'échappement : particules solides carbonées, oxydes d'azote (NOx) et anhydrides du soufre (SOx) sur une matrice traitée chimiquement disposée dans la ligne d'échappement moteur. [0004] Afin de maintenir une efficacité satisfaisante de ces systèmes, il est nécessaire de procéder à des régénérations afin d'assurer la désorption de ces espèces sous une forme acceptable pour l'atmosphère. [0005] Ces 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 du mélange air/carburant. [0006] En ce qui concerne la régénération des filtres 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. [0007] Pour les Pièges à NOx, les phases de purge des NOx nécessitent de procéder à une injection tardive afin de provoquer une consommation pratiquement 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 doivent à la fois permettre de monter les gaz d'échappement à hautes température (supérieure à 650°C) et à richesse supérieure à 1. [0008] Toutefois, si ces post injections permettent de régénérer efficacement les systèmes de dépollution présents dans les lignes d'échappement, elles présentent l'inconvénient important de io provoquer une dilution de gazole dans l'huile. [0009] En effet ces injections tardives provoquent une introduction de gazole dans le film d'huile, soit par impact liquide direct du jet en provenance de l'injecteur, soit par condensation d'espèces de carburant vaporisées lors de la post injection, à l'extinction de la 15 combustion principale. [0010] Le film d'huile présent sur le cylindre étant partiellement ramené par raclage vers le bac à huile à chaque cycle, il en résulte une montée progressive du taux de dilution du gazole dans l'huile contenue dans ce bac, à chacune de ces phases de régénérations. 20 [0011] Pour un moteur dont la ligne d'échappement comporte un filtre à particules dont la régénération s'effectue généralement tous les 600 à 800kms, on estime que le taux de dilution au bout de 20 000 km est généralement compris entre 4 et 6%. [0012] Une motorisation de véhicule comportant un filtre à 25 particules et un système de post-traitement des NOx est encore plus fortement soumise au phénomène de dilution de son huile de lubrification. En effet, la purge du piège à NOx doit être réalisée plus fréquemment que celle du filtre à particules pour maintenir l'efficacité de conversion du catalyseur (en moyenne une purge toutes les 1 à 3 minutes), en ce qui concerne les NOX mais aussi les SOx. [0013] La résultante des effets de ces différentes régénérations' conduit à une dilution de l'huile de lubrification par du gazole qui dépasse généralement 30% en masse sur 30 000 km si aucune mesure n'est prise pour la corriger au cours du fonctionnement du moteur, alors que la limite acceptable pour les huiles Diesel actuelles se situe en dessous de 8%. [0014] Un niveau élevé de dilution de carburant signifie pour le io moteur une baisse de la viscosité de l'huile provoquant une chute de pression d'huile avec un risque de sous alimentation et donc de grippage d'un élément lubrifié ainsi qu'un amincissement des films de lubrifiant pouvant provoquer une usure prématurée d'organes de lubrification. On assiste également à une accélération du 15 vieillissement de l'huile, par oxydation, ainsi qu'à une corrosion des matériaux d'étanchéité de son circuit. En outre, la dilution, qui en résulte, des concentrations d'additifs contenus dans l'huile de lubrification entraîne un risque de réduction de ses performances. [0015] De plus, selon le mode d'utilisation du véhicule et/ou le type 20 de carburant utilisé, la teneur en carbone dans l'huile peut être au dessus du seuil acceptable de 5% maximum, teneur aggravée, entre autre, par l'utilisation des dispositifs de recyclage des gaz d'échappement (EGR). [0016] Le processus de combustion induit, en effet, la formation de 25 nanoparticules principalement constituées de carbone. Ces nanoparticules, dont la taille est inférieure au micron, sont dures et abrasives. Elles conduisent à une augmentation de l'usure des pièces mécaniques moteur (bielle, distribution..). Après destruction des propriétés dispersives de l'huile elles ont tendance à s'agglomérer pour former des suies remplies aux interstices de composés organiques, ce qui entraîne alors des agglomérats considérés comme mous. [0017] Ces agglomérats peuvent s'accroître en taille jusqu'à former des dépôts au fond du bac à huile ou dans les filtres moteurs. Les niveaux élevés de suie auront comme conséquence entre autre d'altérer les propriétés de certains additifs du lubrifiant et donc de provoquer le changement des propriétés chimiques et physiques de l'huile ayant pour résultat des températures de fonctionnement plus élevées et une usure accélérée du moteur. [0018] La longévité d'un moteur dépend en grande partie de la qualité de sa lubrification. Cette qualité peut donc être sérieusement dégradée si l'utilisation du véhicule augmente le taux de dilution du carburant dans l'huile ou celui des particules carbonées. [0019] La durée de vie du moteur dépend alors surtout du bon ajustement de l'intervalle entre chaque maintenance de l'huile moteur que l'on applique. [0020] Le but de l'invention est donc de proposer une stratégie permettant d'appliquer une maintenance préventive du lubrifiant d'un moteur de véhicule automobile adaptée au type de roulage dudit véhicule. [0021] Conformément à l'invention, il est proposé une stratégie de surveillance de la qualité de l'huile de lubrification d'un moteur, comportant les étapes suivantes • la détermination d'une première (Zd) et d'une seconde zone (Zp) de fonctionnement du moteur correspondant respectivement à un premier risque élevé de dilution du carburant dans l'huile et à un second risque élevé de présence de particules carbonées dans l'huile, • la sélection d'une distance de référence Dref, • le calcul sur cette distance de référence, ajustée en valeur glissante, du pourcentage de la distance parcourue dans la première et/ou la seconde zone, ce pourcentage étant associé à un premier (Cd) et second niveau (Cp) de criticité associé au premier et au second risque ; • le déclenchement d'une alerte lorsque l'un au moins de ces niveaux de criticité dépasse un seuil d'alerte propre au risque considéré. [0022] Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention : • Les zones de criticité sont déterminées en fonction du couple du moteur et de son régime ou dans une autre variante, en fonction de la vitesse du véhicule. • Les niveaux de criticité sont mis en mémoire toutes les fois que la distance prédéterminée a été parcourue par le véhicule. • La stratégie comporte une étape supplémentaire au cours de laquelle on prend en compte le mode de roulage du véhicule entre les deux dernières vidanges effectuées, rapporté à la distance parcourue depuis la dernière vidange, pour définir un niveau de criticité à long terme. • L'alerte est transmise par allumage d'un voyant ou par affichage de la distance restant à parcourir avant la prochaine vidange. • La distance à parcourir jusqu'à la prochaine vidange est ajustée, lors d'une opération de maintenance, en fonction des informations enregistrées concernant les niveaux de criticité. [0023] L'invention s'applique tout particulièrement à un véhicule automobile dont la ligne d'échappement de son moteur comportant, au moins, un filtre à particules et/ou un dispositif de traitement des oxydes d'azote régénérés par post-injection de carburant, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de stockage et de calcul pour la mise en oeuvre de la stratégie définie ci-dessus.. [0024] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description ci-après, donnée à titre indicatif, et de la figure annexée qui est un graphique du couple d'un moteur en fonction du régime montrant les zones critiques de fonctionnement. [0025] Comme on vient de l'exposer, les risques engendrés par les io systèmes de dépollution d'un moteur Diesel concernent, d'une part la dilution de l'huile de ce moteur par le gazole et, d'autre part la présence d'éléments d'usure dans cette huile. [0026] Le premier de ces risques, la dilution, se rencontre sur un véhicule dont le roulage s'effectue essentiellement à faible régime, 15 faible charge, de sorte que la régénération de son filtre à particules se fera difficilement. Les risques de régénérations avortées sont alors augmentés ce qui entraîne la dégradation de l'huile moteur par dilution par le gazole de cette dernière. [0027] Le second risque, la présence dans l'huile d'éléments 20 d'usure, se rencontre sur le moteur des véhicules dont le roulage s'effectue essentiellement à fort régime forte charge. Ce type de roulage, qui est particulièrement présent pour les véhicules utilitaires, va générer une augmentation rapide du taux de matières carbonées dans l'huile moteur, et ainsi augmenter la part d'éléments 25 d'usure dans l'huile et donc sa dégradation par vieillissement. [0028] La figure 1 montre, à titre d'exemple, un graphique représentatif du couple C d'un moteur en fonction de son régime N. Sur ce graphique, on a délimitée une zone Zd correspondant à un roulage critique vis-à-vis de la dilution et une zone Zp correspondant au roulage critique par rapport aux éléments d'usure. [0029] Bien entendu, ces limites dépendent de la motorisation et du type de véhicule. Sur le graphique, on a délimité les deux zones par couple et régime mais les limites peuvent être interprétées au moyen d'une fonction du régime et du couple ou en fonction de la vitesse du véhicule. [0030] Les informations nécessaires afin de définir la criticité d'un roulage sont donc la distance parcourue par le véhicule, le régime et io la charge du moteur. Ces informations sont directement disponibles au niveau du contrôle moteur. [0031] Pour chaque moteur, on défini tout d'abord la zone Zd critique au point de vue dilution et la zone Zp critique au point de vue des particules carbonées, ainsi qu'on l'a vu plus haut. On défini 15 également une distance X parcourue par le véhicule de référence, par exemple 1000 km. [0032] On calcule ensuite le pourcentage de la distance X effectué avec un fonctionnement du moteur situé dans la zone Zd ce qui détermine un premier niveau Cd de criticité pour les risques de 20 dilution, et le pourcentage de la distance X effectué dans la zone Zp ce qui détermine un deuxième niveau Cp de criticité concernant les risques liés aux particules. [0033] Par exemple, si le calcul sur 1000 km glissant (X=1000 km ici) indique que le client passe 65% de son kilométrage en zone Zd 25 entre 24000 et 25000 km le niveau de criticité Cd24 de roulage vis-à-vis de la tenue huile moteur passera à 1 (ie critique). [0034] La première valeur n'apparaît qu'après que la distance X ait été parcourue pour la première fois et les mesures suivantes sont ajustées en valeur glissante. [0035] En outre, toutes les fois que la distance prédéterminée X a été parcourue par le véhicule, les deux valeurs enregistrées sont mises en mémoire. [0036] Un dernier paramètre de contrôle de qualité d'huile est également associé à ces deux premiers paramètres de contrôle. Celui-ci permet de définir un niveau Ct de criticité à plus long terme Io prenant en compte le mode de roulage du véhicule entre les deux dernières vidanges effectuées, rapporté à la distance D parcourue depuis la dernière vidange : Ct = arrondi {[somme(Cd1+...+Cdn+ Cpt +...+ Cpn+1) / (D/X)] ; 0} où les valeurs Cd1 à Cdn et Cpt à Cpn correspondent 15 respectivement aux niveaux de criticité Cd et Cp mis en mémoire toutes les distances X atteintes entre les deux dernières vidanges. [0037] Les Cd1 , Cd2, ... Cdn, Cpt , ...Cpn sont soient à 1 ou 0 (cf exemple ci-dessus) et sommées puis la somme est divisée par la distance parcouru divisée par la distance de référence. La fonction 20 arrondi (nombre ; 0) permet d'effectuer un arrondi réel et non un arrondi inférieur ou un arrondi supérieur, la valeur ainsi obtenue sera donc 0 ou 1. [0038] On rappellera que les niveaux de criticité correspondent au pourcentage de la distance parcourue par le véhicule avec un 25 régime situé dans l'une des zones critiques Zd ou Zp, dans le pas de mesure de la distance X considéré. [0039] Pour chaque niveau de criticité ainsi défini, un seuil d'alerte est prédéterminé, par exemple lorsque le véhicule effectue plus de 65% de son roulage dans l'une des deux zones. L'alerte est déclanchée lorsque le seuil est atteint pour l'un au moins des niveaux surveillés. [0040] Cette alerte peut être transmise à l'utilisateur de différentes manières, par exemple, par allumage d'un voyant ou affichage de la distance restant à parcourir avant la prochaine vidange. [0041] Lorsque le véhicule intègre l'affichage au tableau de bord de io la distance à parcourir jusqu'à la prochaine vidange, celle-ci peut-être préajustée, lors d'une opération de maintenance, pour tenir compte des informations pertinentes enregistrées concernant les niveaux de criticité, notamment le niveau Ct à long terme. [0042] On peut, également, associer à ces informations une 15 analyse des composants impactés par la qualité de l'huile : paliers, distribution, filtre à huile... [0043] L'invention que l'on vient de décrire permet de s'assurer de la conservation des propriétés des huiles de lubrification d'un moteur Diesel en ajustant les intervalles entre deux vidanges aux 20 conditions d'utilisation du véhicule. On limite ainsi les défaillances des organes dont la durabilité dépend pour une grande part de la qualité de ces huiles. REVENDICATIONS1. Stratégie de surveillance de la qualité de l'huile de lubrification d'un moteur, comportant les étapes suivantes : • la détermination d'une première (Zd) et d'une seconde zone (Zp) de fonctionnement du moteur correspondant respectivement à un premier risque élevé de dilution du carburant dans l'huile et à un second risque élevé de présence de particules carbonées dans l'huile, • la sélection d'une distance de référence Dref, • le calcul sur cette distance de référence, ajustée en valeur glissante, du pourcentage de la distance parcourue dans la première et/ou la seconde zone, ce pourcentage étant associé à un premier (Cd) et second niveau (Cp) de criticité associé au premier et au second risque ; • le déclenchement d'une alerte lorsque l'un au moins de ces niveaux de criticité dépasse un seuil d'alerte propre au risque considéré. 2. Stratégie selon la revendication 1, caractérisée en ce que les zones de criticité (Zd) et (Zp) sont déterminées en fonction du 20 couple (C) du moteur et de son régime (N). 3. Stratégie selon la revendication 1, caractérisée en ce que les zones de criticité (Zd) et (Zp) sont déterminées en fonction de la vitesse du véhicule. 4. Stratégie selon la revendication 2 ou la revendication 25 3,caractérisée en ce que les niveaux de criticité (Zd) et (Zp) sont mis en mémoire toutes les fois que la distanceii prédéterminée (X) a été parcourue par le véhicule. 5. Stratégie selon la revendication 4, caractérisée en ce qu' elle comporte une étape supplémentaire au cours de laquelle on prend en compte le mode de roulage du véhicule entre les deux dernières vidanges effectuées, rapporté à la distance (D) parcourue depuis la dernière vidange, pour définir un niveau (Ct) de criticité à long terme. 6. Stratégie selon la revendication 5, caractérisée en ce que le niveau de criticité (CO est la moyenne des niveaux de criticité lo depuis la dernière vidange. II peut être calculé au moyen de l'équation : Ct = arrondi {[somme(Cd'+...+Cd"+ CP'+...+ CP"+1) / (D/X)] ; 0} où les valeurs (Cd)' à (Cd") et (Cr1) à (CP") correspondent respectivement aux niveaux de criticité (Cd) et (Cv) enregistrés 15 toutes les distances (X) atteintes entre les deux dernières vidanges. 7. Stratégie selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'alerte est transmise par allumage d'un voyant. 8. Stratégie selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en 20 ce que l'alerte est transmise par affichage de la distance restant à parcourir avant la prochaine vidange. 9. Stratégie selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la distance à parcourir jusqu'à la prochaine vidange est ajustée, lors d'une opération de 25 maintenance, en fonction des informations enregistrées concernant les niveaux de criticité. 10. 10. Véhicule automobile dont la ligne d'échappement de son moteur comportant, au moins, un filtre à particules et/ou un dispositif de traitement des oxydes d'azote régénérés par post- 30 injection de carburant, caractérisé en ce qu'il comporte desmoyens de stockage et de calcul pour la mise en oeuvre de la stratégie selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.5