Brevet FR2942320A1 — publié le 20100820

PROCEDE DE DETERMINATION DU POUVOIR CALORIFIQUE INFERIEUR D'UN CARBURANT [000l] La présente invention concerne un procédé de détermination du pouvoir calorifique inférieur d'un carburant utilisé dans un moteur. [0002] L'ensemble des paramètres de fonctionnement d'un moteur constitue une cartographie du moteur. L'optimisation de la cartographie du moteur afin de minimiser la consommation et les émissions de polluants du moteur est généralement réalisée par des tests effectués en laboratoires. La cartographie optimale peut fortement varier selon les conditions de fonctionnement. En particulier, le pouvoir calorifique inférieur influe sur la cartographie optimale. Le pouvoir calorifique inférieur (aussi désigné sous l'acronyme PCI) est la quantité de chaleur que peut fournir un kilogramme de carburant pendant la combustion. [0003] Du fait de la multiplication des carburants disponibles à l'achat, il devient de plus en plus difficile de prévoir la qualité du carburant utilisé par l'utilisateur et donc de connaître la cartographie optimale pour le moteur. En particulier, les points de fonctionnements du moteur peuvent être décalés si le carburant employé est différent du carburant utilisé pour réaliser les tests d'optimisation de cartographie. Pour un même couple moteur demandé par l'utilisateur, le débit à injecter dépend du carburant utilisé. Injecter trop de carburant augmente les émissions de polluants et la consommation de carburant. Ne pas connaître la nature du carburant peut également poser d'autres problèmes. L'utilisation de certains carburants nécessite la mise en oeuvre de stratégie de protection du moteur. C'est notamment le cas des carburants se détériorant rapidement. De telles stratégies de protection peuvent augmenter la consommation de carburant lorsqu'elles ne sont pas optimisées. En ignorant la qualité du carburant employé, il existe aussi un risque de perturbation du fonctionnement du filtre à particules. [0004 Il est donc souhaitable de pouvoir déterminer la qualité du carburant, et notamment le pouvoir calorifique inférieur du carburant utilisé. [0005] Il est ainsi connu du document FR-A-2 883 602 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. [0006] Le brevet EP-A-1 775 584 propose un procédé pour contrôler la qualité du carburant introduit dans la chambre de combustion d'un moteur à combustion interne, avec au moins un capteur agencé dans le moteur à combustion interne. Le procédé comprend une étape de mesure d'un paramètre de fonctionnement du moteur à combustion interne avec le au moins un capteur. Le procédé comporte en outre une étape de mesure de la pression caractéristique produite durant la combustion du carburant dans la chambre de combustion et/ou de mesure d'au moins un coefficient lambda correspondant durant un point de fonctionnement constant et prédéterminé du moteur à combustion interne. Le procédé comprend en outre une étape d'évaluation de la pression caractéristique mesurée et/ou du au moins un coefficient lambda en utilisant un algorithme spécifié et la détermination d'un facteur k spécifique au carburant avec lequel la qualité du carburant est contrôlé. [000n Mais, les solutions des documents précités sont des solutions complexes à mettre en oeuvre. [000si Il existe donc un besoin pour un procédé de détermination du pouvoir calorifique inférieur d'un carburant utilisé dans un moteur qui soit plus simple à mettre en oeuvre. [0009] Pour cela, l'invention propose un procédé de détermination du pouvoir calorifique inférieur d'un carburant utilisé dans un moteur, le procédé comprenant les étapes de détermination d'une quantité de carburant injectée dans le moteur, de mesure d'une donnée de température d'un catalyseur en sortie du moteur, et de détermination du pouvoir calorifique inférieur du carburant à partir de la quantité de carburant et de la donnée de température mesurée. [ooio] Dans une variante, la donnée de température est choisie dans un groupe comprenant la variation de température en aval du catalyseur dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement du moteur, la différence entre une température mesurée en amont du catalyseur dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement du moteur et une température mesurée en aval du catalyseur dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement du moteur. [0011] Dans une variante, dans lequel la quantité de carburant injectée est déterminée par la durée d'injection de carburant dans le moteur. [0012] Dans une variante, le procédé comprenant en outre une étape de détection du mouvement d'une pédale d'accélération. [0013] Avantageusement, la quantité de carburant injectée est déterminée en fonction du mouvement de la pédale d'accélération détecté. [0014] Avantageusement encore, le mouvement de la pédale d'accélération est décomposé dans une phase d'enfoncement de la pédale et une phase de 15 stabilisation de l'enfoncement de la pédale et/ou de levée de la pédale. [0015] La présente invention a également pour objet un procédé de contrôle d'un moteur, ce procédé de contrôle comprenant la détermination du pouvoir calorifique inférieur d'un carburant utilisé dans le moteur selon le procédé décrit précédemment et comportant en outre une étape d'optimisation des paramètres de fonctionnement 20 du moteur en fonction du pouvoir calorifique inférieur déterminé. [0016] Dans une variante, les paramètres de fonctionnement incluent l'injection de carburant. [0017] Enfin, l'invention a également pour objet un véhicule comprenant un moteur, un injecteur de carburant dans le moteur, un catalyseur, au moins un capteur de 25 température mesurant une donnée de température du catalyseur et un calculateur mettant en oeuvre le procédé de contrôle moteur tel que défini précédemment. [0018] Dans une variante, un des capteurs de température est en aval du catalyseur dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement du moteur, la donnée de température étant la variation de la température mesurée par le capteur. [0019] Dans une variante, un capteur de température est en aval du catalyseur dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement du moteur et un autre capteur de température est en amont du catalyseur dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement du moteur, la donnée de température étant la différence entre la température mesurée par le capteur en amont et la température mesurée par le capteur en aval. [0020] Dans une variante, le véhicule comprend en outre un détecteur du mouvement de la pédale d'accélération. [0021] 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 et en références aux dessins qui montrent : • figure 1, une vue schématique d'un véhicule, et • figure 2, un organigramme d'un exemple de mise en oeuvre du procédé de détermination. [0022] II est proposé un procédé de détermination du pouvoir calorifique inférieur d'un carburant utilisé dans un moteur comprenant une étape de détermination d'une quantité de carburant injectée dans le moteur. Le procédé comporte en outre une étape de mesure d'une donnée de température d'un catalyseur en sortie du moteur et une étape de détermination du pouvoir calorifique inférieur du carburant à partir de la quantité de carburant et de la donnée de température mesurée. [0023] Le procédé de détermination permet d'obtenir une valeur du pouvoir calorifique inférieur du carburant utilisé dans le moteur. Une information sur la qualité du carburant est ainsi connue. Un tel procédé peut être mis en oeuvre avec des éléments communément employés dans les moteurs. La mise en oeuvre du procédé est ainsi facilitée puisque aucun nouvel élément n'est ajouté pour pouvoir mettre en oeuvre le procédé. Un tel procédé de détermination peut en outre être utilisé dans un procédé de contrôle du moteur dans le but d'optimiser les paramètres de fonctionnement du moteur. [0024] Le procédé de détermination peut être mis en oeuvre dans un véhicule 10 comme illustré dans la vue schématique de la figure 1. Le véhicule 10 comprend un moteur 12 qui peut être tout type de moteur. Le moteur 12 peut en particulier utiliser tout carburant comme l'essence, le Diesel, les biocarburants ou le GPL. Le carburant est injecté dans le moteur 12 par un injecteur 14 de carburant. Un catalyseur 18 permettant de réduire la quantité de polluants émise vers l'extérieur est placé en sortie du moteur 12. Le catalyseur 18 tel que représenté sur la figure 1 est dans une ligne 16 d'échappement qui conduit les gaz d'échappement du moteur 12 vers l'extérieur. [0025] Dans l'exemple de la figure 1, deux capteurs 20, 22 de température sont placés dans la ligne 16 d'échappement, le capteur 20 en amont, l'autre capteur 22 en aval. A titre d'exemple, les capteurs 20, 22 peuvent être des thermocouples. Dans d'autres exemples de configurations, l'un seulement des capteurs 20, 22 de température peut être présent. [0026] Le véhicule 10 comporte en outre une pédale 26 d'accélération contrôlant la vitesse de déplacement du véhicule 10. Un détecteur 28 du mouvement de la pédale d'accélération permet de connaître le mouvement de la pédale 26. Le détecteur 28 peut être un capteur de la pression exercée par le pied de l'utilisateur sur la pédale 26. [0027] Le véhicule 10 comporte également un calculateur 24 pouvant mettre en oeuvre le procédé de détermination. Le calculateur 24 peut contrôler l'injecteur 14, et notamment la durée d'ouverture de l'injecteur 14. Le calculateur 24 peut en outre recevoir des mesures réalisées par les capteurs 20, 22 et le détecteur 28. Les liens entre le calculateur 24 et l'injecteur 14, les capteurs 20, 22 et le détecteur 28 sont indiqués par des traits en pointillés sur la figure 1. Le calculateur 24 est par exemple un ordinateur embarqué. [0028] La figure 2 est un organigramme qui illustre un exemple de mise en oeuvre du procédé de détermination. [0029] Le procédé de détermination comprend une étape 30 de détermination d'une quantité de carburant injectée dans le moteur 12. [0030] La quantité de carburant injectée peut être déterminée par la durée d'injection de carburant dans le moteur 12. Dans les moteurs classiques, la durée d'injection de carburant est mesurée afin de bien maîtriser la quantité de carburant injectée pour la combustion. La durée d'injection de carburant a ainsi l'avantage d'être bien contrôlée dans le moteur 12. De ce fait, la quantité de carburant injectée peut être connue avec une bonne précision. En outre, l'étape 30 de détermination du procédé est facile à mettre en oeuvre puisqu'il suffit de programmer différemment le calculateur 24 qui contrôle l'injecteur 14. [0031] Le procédé de détermination comporte également une étape 32 de mesure d'une donnée de température du catalyseur 18 en sortie du moteur 12. La mesure de la donnée de température donne accès à l'exotherme généré sur le catalyseur 18 par la quantité de carburant injectée à l'étape 32. L'exotherme généré sur le catalyseur 18 est représentatif de la quantité d'énergie transmise par le carburant injecté au catalyseur 18. La quantité d'énergie transmise au catalyseur 18 dépend de la quantité de carburant introduite et du pouvoir calorifique inférieur du carburant utilisé. [0032] Afin de caractériser l'exotherme généré sur le catalyseur 18, la donnée de température mesurée peut correspondre à des mesures différentes. La donnée de température peut notamment être la variation de température en aval du catalyseur 18 dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement du moteur 12. Cela permet d'utiliser un seul capteur 20 de température placé en aval du catalyseur 18 dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement du moteur 12. [0033] La donnée de température mesurée peut aussi être la différence entre une température mesurée en amont du catalyseur 18 dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement du moteur 12 et une température mesurée en aval du catalyseur 18 dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement du moteur 12. Notamment, le capteur 20 de température placé en aval du catalyseur 18 dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement du moteur 12 et le capteur 22 de température placé en amont du catalyseur 18 dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement du moteur 12 peuvent permettre de réaliser une telle mesure. La différence entre une température mesurée en amont du catalyseur 18 d'échappement du moteur 12 et une température mesurée en aval du catalyseur 18 est un bon indicateur de l'évolution de l'exotherme du catalyseur 18. [0034] Le procédé comprend en outre une étape 34 de détermination du pouvoir calorifique inférieur du carburant à partir de la quantité de carburant et de la donnée de température mesurée. L'étape de détermination est aisée à mettre en oeuvre parce qu'une donnée de température est utilisée pour la détermination au lieu d'une donnée de pression, d'une donnée de taux d'oxygène ou d'une donnée spectroscopique. Le lien entre la donnée de température mesurée et la quantité de carburant d'une part et le pouvoir calorifique inférieur du carburant d'autre part est en effet simple. Peu de calculs sont à effectuer par le calculateur 24 pour obtenir le pouvoir calorifique inférieur du carburant utilisé. La détermination du pouvoir calorifique inférieur est donc facilitée. [0035] Le procédé de détermination permet ainsi d'obtenir aisément une valeur du pouvoir calorifique inférieur du carburant utilisé dans le moteur 12. Le procédé permet ainsi de connaître le type de carburant utilisé du point de vue du pouvoir calorifique inférieur. Le procédé utilise des capteurs (capteurs 20, 22 de température), des actionneurs (injecteur 14) et un calculateur 24 communément utilisés dans les moteurs. La mise en oeuvre du procédé est ainsi plus simple. Aucun élément supplémentaire n'est ajouté pour pouvoir mettre en oeuvre le procédé. Une simple modification de la programmation du calculateur 24 suffit pour mettre en oeuvre le procédé. [0036] Selon l'exemple de mise en oeuvre de la figure 2, le procédé peut comporter également une étape 36 de détection du mouvement de la pédale 26 d'accélération. Une telle étape permet d'améliorer la précision de la détermination du pouvoir calorifique inférieur. [0037] Ainsi, la détection d'un mouvement particulier peut alors être favorisée pour la mise en oeuvre du procédé de détermination. A titre d'exemple, le mouvement de la pédale 26 d'accélération peut comprendre une phase d'enfoncement de la pédale 26 et une phase de stabilisation de l'enfoncement de la pédale 26. Une telle situation correspond à une phase de déplacement à vitesse constante. L'injection de carburant peut alors avoir lieu pendant la phase de stabilisation de la pédale 26. Il est intéressant de déterminer la quantité de carburant pendant la phase de stabilisation au lieu d'une phase avec une séquence complexe d'enfoncements et de levés de la pédale 26. Cela permet en effet de simplifier les calculs à réaliser pour déterminer le pouvoir calorifique inférieur du carburant et d'obtenir une mesure du pouvoir calorifique inférieur de bonne qualité. [0038] Une autre illustration est le mouvement de la pédale 26 d'accélération qui comprend une phase d'enfoncement de la pédale 26 et une phase de levé de la pédale 26. Une telle situation correspond à une phase de décélération du véhicule 10. L'injection de carburant peut alors avoir lieu pendant la phase de levé de la pédale 26. Il est intéressant de déterminer la quantité de carburant pendant la phase de levé au lieu d'une phase avec une séquence complexe d'enfoncements et de levés de la pédale 26. Cela permet en effet de simplifier les calculs à réaliser pour déterminer le pouvoir calorifique inférieur du carburant et d'obtenir une mesure du pouvoir calorifique inférieur de bonne qualité. [0039] D'autres exemples de mouvement de la pédale peuvent être favorables à la détermination du pouvoir calorifique inférieur du carburant. Dans un tel cas, la quantité de carburant injectée peut alors être déterminée en fonction du mouvement de la pédale 26 d'accélération détecté. Cela permet d'adapter la quantité de carburant injectée à la demande de l'utilisateur afin d'obtenir une détermination du pouvoir calorifique inférieur la plus précise possible. [0040] Le procédé de détermination du pouvoir calorifique inférieur décrit précédemment peut être utilisé pour un procédé de contrôle du moteur 12. [0041] Le procédé de contrôle comprend les étapes du procédé de détermination du pouvoir calorifique inférieur d'un carburant utilisé dans le moteur 12 précédemment décrites. Le procédé de contrôle comporte en outre une étape d'optimisation des paramètres de fonctionnement du moteur 12 en fonction du pouvoir calorifique inférieur déterminé. Le procédé de contrôle peut également être mis en oeuvre avec le calculateur 24. [0042] Le procédé de contrôle permet de connaître les réglages optimaux pour le fonctionnement du moteur 12 sans utiliser des cartographies spécifiques obtenues après des tests réalisés en laboratoire. Le procédé de contrôle permet donc d'adapter la cartographie du moteur 12 à la nature du carburant utilisé. La réaction de combustion est ainsi optimisée. Les décalages des points de fonctionnement du moteur dus à l'emploi de carburant différent des carburants utilisés lors des tests pour l'optimisation de la cartographie du moteur 12 sont en particulier évités. La consommation de carburant et les émissions de polluants dans l'atmosphère sont de ce fait réduites. En outre, certains carburants peuvent se dégrader rapidement et risquent de dégrader le moteur 12. A titre d'exemple, 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 12, notamment la formation de dépôts dans le réservoir. Déterminer que de tels carburants sont utilisés implique des précautions particulières d'emploi afin d'éviter tout risque pour le moteur 12. Il peut ainsi être utile de purger le carburant en cas d'utilisation prolongée. De plus, les risques de perturbations du fonctionnement du filtre à particules sont fortement diminués. Cela assure également une meilleure réduction des polluants émis par le moteur. [0043] Un des paramètres de fonctionnement optimisés peut être l'injection de carburant. Le contrôle permet en effet de maîtriser la richesse du mélange air-carburant introduit dans le moteur 12 et donc d'optimiser le rendement de la combustion et de limiter la production de polluants. [0044] La mise en oeuvre des procédés de détermination et de contrôle peut se faire à différents instants du fonctionnement du véhicule 10. Il est en particulier intéressant de mettre en oeuvre de tels procédés lors de la première utilisation du moteur après un remplissage du réservoir de carburant ou régulièrement lors de la consommation d'un réservoir rempli. REVENDICATIONS1. Un procédé de détermination du pouvoir calorifique inférieur d'un carburant utilisé dans un moteur (12), le procédé comprenant les étapes de détermination d'une quantité de carburant injectée dans le moteur (12), de mesure d'une donnée de température d'un catalyseur (18) en sortie du moteur (12), et de détermination du pouvoir calorifique inférieur du carburant à partir de la quantité de carburant et de la donnée de température mesurée. 2. Le procédé selon la revendication 1, dans lequel la donnée de température est choisie dans un groupe comprenant la variation de température en aval du catalyseur (18) dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement du moteur (12), la différence entre une température mesurée en amont du catalyseur (18) dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement du moteur (12) et une température mesurée en aval du catalyseur (18) dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement du moteur (12). 3. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel la quantité de carburant injectée est déterminée par la durée d'injection de carburant dans le moteur (12). 4. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 3, le procédé comprenant en outre une étape de détection du mouvement d'une pédale (26) d'accélération. 5. Le procédé selon la revendication 4, dans lequel la quantité de carburant injectée est déterminée en fonction du mouvement de la pédale (26) d'accélération détecté. 6. Le procédé selon l'une des revendications 4 à 5, dans lequel le mouvement de la pédale (26) d'accélération comprend une phase d'enfoncement de la pédale (26) et une phase de stabilisation de l'enfoncement de la pédale (26). 7. Le procédé selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel le mouvement de la pédale (26) d'accélération comprend une phase d'enfoncement de la pédale (26) et une phase de levée de la pédale (26). 8. Un procédé de contrôle d'un moteur (12), le procédé de contrôle comprenant la détermination du pouvoir calorifique inférieur d'un carburant utilisé dans le moteur (12) selon le procédé de l'une des revendications 1 à 7, et comportant en outre une étape d'optimisation des paramètres de fonctionnement du moteur (12) en fonction du pouvoir calorifique inférieur déterminé. 9. Le procédé selon la revendication 8, dans lequel les paramètres de fonctionnement incluent l'injection de carburant. 10. Un véhicule (10) comprenant un moteur (12), un injecteur (14) de carburant dans le moteur (12), un catalyseur (18), au moins un capteur (20, 22) de température mesurant une donnée de température du catalyseur (18), un calculateur (24) mettant en oeuvre le procédé de contrôle du moteur selon la revendication 8 ou la revendication 9. 11. Le véhicule (10) selon la revendication 10, dans lequel un des capteurs (20) de température est en aval du catalyseur (18) dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement du moteur (12), la donnée de température étant la variation de la température mesurée par le capteur (20). 12. Le véhicule (10) selon la revendication 10, dans lequel un capteur (20) de température est en aval du catalyseur (18) dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement du moteur (12) et un autre capteur (22) de température est en amont du catalyseur (18) dans le sens d'écoulement des gaz d'échappement du moteur (12), la donnée de température étant la différence entre la température mesurée par le capteur (22) en amont et la température mesurée par le capteur (20) en aval. 13. Un véhicule (10) selon l'une des revendications 10 à 12 comprenant en outre un détecteur (28) du mouvement de la pédale (26) d'accélération.