Brevet FR2968036A1 — publié le 20120601

UN PROCEDE DE CONTROLE D'UN MOTEUR DE VEHICULE ET UN VEHICULE ADAPTE A METTRE EN OEUVRE CE PROCEDE [0001 L'invention se rapporte à un procédé de contrôle d'un moteur de véhicule et 5 à un véhicule adapté à mettre en oeuvre ce procédé. [0002] La combustion de combustible fossile comme le pétrole ou le charbon dans un système de combustion, en particulier le carburant diesel dans un moteur diesel, peut entraîner la production en quantité non négligeable de polluants qui peuvent être déchargés par l'échappement dans l'environnement et y causer des dégâts. 10 [0003i Les normes de dépollution étant de plus en plus strictes, de nouveaux systèmes de post-traitement dans les lignes d'échappement qui équipent les moteurs ont été développés. Notamment, dans le cas des moteurs Diesel, cela a conduit à l'émergence du filtre à particules (aussi désigné sous l'acronyme de FAP) ou du système de post traitement des oxydes d'azote (aussi désignés NOx en 15 référence à leur formule chimique générale). De tels systèmes se caractérisent par l'adsorption d'espèces chimiques polluantes présentes à l'échappement sur une matrice additivée chimiquement disposée dans la ligne d'échappement moteur. Dans le cas du filtre à particules, ce sont les suies qui sont adsorbées alors que pour système de post traitement des oxydes d'azote, ce sont à la fois les oxydes 20 d'azotes et les oxydes de soufre (aussi désignés SOx en référence à leur formule chimique générale) qui sont stockés puis convertis. [0004] Pour maintenir une efficacité satisfaisante de ces systèmes, il convient de procéder à des régénérations. Les filtres à particules équipant les moteurs Diesel fonctionnent ainsi selon une alternance de phases de stockage appelées phases de 25 chargement et de phases de déstockage appelées régénérations ou phases de purge. Au cours de la phase de chargement, le moteur fonctionne normalement et le filtre se charge en particules provenant des gaz d'échappement, par exemple des particules polluantes telles que des suies. Lors de la phase de régénération, les particules stockées à la phase de chargement sont éliminées du filtre pour le 30 régénérer. Cela permet de désorber les espèces stockées par le filtre sous une forme acceptable pour l'atmosphère. [0005i Les régénérations se caractérisent généralement par le recours à la post-injection de carburant (du gazole généralement puisqu'il s'agit d'un moteur diesel). La post-injection est une injection tardive de carburant effectuée pendant la détente après la combustion principale, ce qui permet de maintenir les gaz chauds ou une richesse suffisante. [0006 Dans le cas du 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. [000n Dans le cas du système de post traitement des oxydes d'azote, il convient à la fois de traiter les oxydes d'azote et les oxydes de soufre piégés. Pour les phases de purge des oxydes d'azote, l'injection tardive de carburant provoque 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 oxydes de soufre, les niveaux de post-injection doivent à la fois permettre de monter les gaz d'échappement à hautes températures (c'est-à-dire supérieures à 650°C) et à une richesse supérieure à 1. [0008] Néanmoins, si ces post-injections de carburant permettent de régénérer les systèmes de post-traitement, elles présentent l'inconvénient de provoquer une dilution de carburant dans l'huile. En effet, ces injections tardives provoquent une introduction de carburant dans le film d'huile 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 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 carburant dans l'huile lors de ces phases de régénérations. [0009i Dans le cas du filtre à particules, une régénération a lieu tous les 600 à 800 kilomètres. Le taux de dilution du carburant mesuré au bout de 20000 kilomètres sur les applications `série' est généralement compris entre 4 et 60/0. Ce phénomène de dilution de l'huile de lubrification est encore plus sensible pour les véhicules comportant un filtre à particules et un système de post-traitement dit catalyseur `deNOx'. En effet, la fréquence de purge pour la partie du système de post- traitement s'occupant des oxydes d'azote est plus importante que celle pour des régénérations de filtre à particules. En moyenne une purge toutes les 1 à 3 minutes est réalisée pour maintenir l'efficacité de conversion des oxydes d'azote du catalyseur. En outre, il faut ajouter à ces purges, les phases de purges des éléments du système de post-traitement traitant les sulfates. Pour ces dernières, les fréquences de purges sont moins importantes que celles des régénérations du filtre à particules. La résultante des effets des différentes purges mentionnées (à savoir purge pour la partie du système de post-traitement s'occupant des oxydes d'azote, purge pour les éléments du système de post-traitement traitant les sulfates et la régénération du filtre à particules) conduit à une dilution de l'huile de lubrification par le carburant qui dépasse généralement 300/0 en masse sur 30 000 kilomètres en l'absence de correction au cours du fonctionnement du moteur. Or, la limite acceptable pour les huiles utilisées usuellement dans les moteurs Diesel se situe en dessous de 8°/O. [oolo] Cela signifie que, pour de tels véhicules, le niveau de dilution de carburant dans l'huile est élevé. Il en résulte une baisse de la viscosité de l'huile provoquant une chute de pression d'huile. Une telle diminution de pression entraîne un risque de sous-alimentation en huile et donc de grippage des éléments mal lubrifiés. Une conséquence négative de la baisse de viscosité de l'huile est l'amincissement des films d'huile pouvant provoquer une usure prématurée des organes de lubrification. [0011] Un niveau de dilution de carburant élevé peut également accélérer le vieillissement de l'huile (oxydation), provoquer la corrosion des matériaux en impactant ainsi l'étanchéité du circuit huile et diluer les concentrations d'additifs dans l'huile de lubrification avec un risque de réduction des performances de l'huile. [0012] De plus, les purges de régénération du post-traitement qui sont les responsables principaux de la dilution de l'huile génèrent aussi des phases de surémissions de particules (nanoparticules de combustion et suies) malgré la température de combustion élevée lors de ces purges. [0013] En outre, selon les utilisations du conducteur et/ou le type de carburant utilisé, la teneur en carbone (dont un des principaux contributeurs s'avère être les émissions de particules) dans l'huile peut être au dessus du seuil acceptable de 5°/O maximum, teneur aggravée entre autre par l'utilisation de la recirculation des gaz d'échappement. [0014] Les nanoparticules de suie sont des produits secondaires du processus de combustion et elles sont principalement constituées de carbone. Ces nanoparticules sont très petites, dures et abrasives. Leur taille est inférieure au micron. 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. Les agglomérations de suie peuvent s'accroitre en taille jusqu'à former des dépôts au fond du bac à huile ou dans les filtres moteurs (filtre à huile, turbomoteur). Les niveaux élevés de suie auront comme conséquence entre autre d'altérer les propriétés de certains additifs du lubrifiant. Ceci mène à un changement des propriétés chimiques et physiques de l'huile ayant pour résultat des températures de fonctionnement plus élevées et une usure accélérée du moteur. [0015] La présence importante d'une teneur en suie et donc d'une fraction organique soluble (aussi appelée « SOF » pour l'acronyme anglais de Soluble Organic Fraction) dans l'huile moteur entraîne une accélération de son vieillissement par neutralisation rapide de ses bases et changement de la formulation en additifs résiduels. La longévité d'un moteur dépendant en grande partie de la qualité de sa lubrification, la durée de vie du moteur peut être fortement dégradée si l'utilisation du conducteur du véhicule conduit à une génération importante de suies. La durée de vie du moteur dépendra alors surtout du type d'intervalle de maintenance huile moteur à appliquer. [0016] Il apparaît donc intéressant de pouvoir estimer la criticité du type de roulage d'un client et de pouvoir contrôler la durabilité de l'huile moteur. [001] Il est connu du document US-A-4 506 337 un système pour indiquer que l'huile de lubrification devrait être changée quand la vie d'huile de lubrification est terminée. Le système comporte : (a) un premier capteur qui détecte et signale le nombre de révolutions de moteur par temps ; (b) un deuxième capteur qui détecte la charge sur le moteur ; (c) un moyen de calcul de la quantité de suie suspendue dans l'huile pendant le fonctionnement du moteur sur la base des valeurs du premier et du second capteur ; (d) une mémoire qui ajoute et stocke la quantité calculée de suie afin d'enregistrer une quantité totale de suie ; et (e) une unité d'alarme qui produit une alarme sous une forme prédéterminée pour demander un changement d'huile quand le montant total de suie dépasse la quantité prédéterminée. [ools] Le document US-B-6 253 601 décrit quant à lui un système pour indiquer quand l'huile d'un moteur doit être changée. Il inclut les paramètres de mesure de moteur tels que la température de moteur, le taux de dilution, la vitesse du moteur, et la charge du moteur. À intervalles synchronisés, la génération de suie, l'augmentation de viscosité, et l'épuisement total de bases (TBN) sont estimés par un calcul pour chaque intervalle de maintenance. [0019] Ces stratégies s'avèrent être complexes et prennent en compte de nombreux paramètres. Ainsi le contrôle de la vitesse, et/ou des points de fonctionnement utilisés par les conducteurs (couple et charge), et/ou une reconnaissance des profils de mission des conducteurs peuvent notamment être pris en compte. De plus, la mise en oeuvre de ces stratégies implique parfois de nombreux capteurs additionnels. Or, du fait de la complexité croissante des cartographies moteur, la réduction de nombre de labels du calculateur à utiliser est recommandée. Une démarche simplifiée est donc désormais recherchée. [0020] Une tentative d'un système d'indicateur de changement d'huile est déterminée dans le document US 5 750 887. Dans ce document, il est décrit une méthode pour déterminer une durabilité de l'huile en mesurant de nombreux paramètres moteur, déterminant des caractéristiques ou des propriétés d'huile moteur en fonction des paramètres du moteur, et ainsi déterminant sa durabilité. Les propriétés prévues pour l'huile moteur incluent une évaluation de la quantité de suie, de la viscosité, de l'oxydation, et du nombre de bases de l'huile, mais il s'agit d'une évaluation de la quantité de suies estimée et non d'une mesure directe de la quantité de suies ce qui rend la méthode peu précise. [0021] Il est connu du document US 6,253,601 que peuvent être utilisées toutes informations issues du moteur dont, entre autre, un capteur de suie. Cependant, il n'est pas explicité comment les données issues de ce capteur sont utilisées. [0022] II existe donc un besoin pour un procédé simplifié de contrôle d'un moteur de véhicule permettant d'assurer une maintenance de la qualité de l'huile. [0023] Pour cela, il est proposé un procédé de contrôle d'un moteur de véhicule, le véhicule comportant un capteur de suies placé en aval du moteur dans le sens d'écoulement des gaz. Le procédé comporte une étape de détection d'une valeur de quantité de suie détectée par le capteur supérieure à une valeur seuil de quantité de suies dans une fenêtre de kilomètres prédéterminée et une étape de détermination du nombre de kilomètres effectués dans la fenêtre après l'étape de détection. [0024] Selon une variante, la fenêtre correspond à 100 kilomètres. [0025] Selon une variante, le moteur est équipé d'une ligne d'échappement, le capteur étant dans la ligne d'échappement. [0026] Selon une variante, le moteur est équipé d'une boucle de recirculation des gaz d'échappement, le capteur étant dans la boucle. [0027] Selon une variante, la valeur seuil de quantité de suies correspond à 60 mg/m3. [0028] Selon une variante, l'étape de détermination est mise en oeuvre pour plusieurs fenêtres, le procédé comportant en outre une étape de moyennage des différents nombres kilomètres déterminés. [0029] Selon une variante, le procédé comporte en outre une étape de comparaison du nombre de kilomètres déterminé avec un seuil, une étape de génération d'alerte étant mise en oeuvre lorsque le nombre de kilomètre dépasse le seuil. [0030] Selon une variante, le véhicule comporte un tableau de bord et un calculateur, l'étape de génération d'alerte est mise en oeuvre par l'une des étapes du groupe constitué de l'allumage d'une diode d'information de l'utilisateur, le report d'une indication au niveau du tableau de bord du véhicule et la modification de contrôles du calculateur. [0031] Selon une variante, le procédé comporte en outre une étape d'analyse de durabilité de composants du véhicule. [0032] II est également proposé un véhicule comportant un moteur et un capteur de suies placé en aval du moteur dans le sens d'écoulement des gaz. Le véhicule est adapté pour la mise en oeuvre du procédé précédemment décrit. [0033] 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. [0034] II est proposé un véhicule comportant un moteur et un capteur de suies placé en aval du moteur dans le sens d'écoulement des gaz. Le capteur de suies est un capteur de particules adapté pour mesurer la quantité de suies présentes dans les gaz d'échappement. La plupart de ces capteurs reposent sur des technologies résistives utilisant la nature conductrice des suies. Ces capteurs permettent de comptabiliser la masse ou la concentration de suies passante : usuellement de 0 à 1000 mg/m3, et préférentiellement de 50 à 500 mg/m3. De ce fait, la valeur délivrée par le capteur du véhicule peut être une valeur absolue, c'est- à-dire une quantité de suies ou un pourcentage de suies dans les gaz d'échappement. Le capteur permet ainsi de contrôler les émissions et participer à l'évaluation des émissions par des éléments embarqués sur le véhicule (aussi désigné par l'acronyme « On Board Diagnostic »). La présence de tels moyens sur les véhicules est obligatoire depuis la norme euro 3. [0035] Le capteur peut être placé à différents endroits du véhicule. Notamment, lorsque le moteur est équipé d'une ligne d'échappement, le capteur peut être dans la ligne d'échappement. Cela présente l'avantage qu'un tel capteur de suie est généralement déjà présent dans la ligne d'échappement, ce qui évite l'ajout d'un nouveau capteur dans le véhicule. [0036] En variante, le moteur peut également être équipé d'une boucle de recirculation des gaz d'échappement. Une boucle de recirculation des gaz d'échappement (ou « Exhaust gas recirculation » EGR en anglais) est un système introduit dans les années 70 dans les lignes d'air qui consiste à rediriger une partie des gaz d'échappement des moteurs à combustion interne vers l'admission. Une boucle de recirculation permet de réduire la formation d'oxydes d'azote dans la chambre de combustion. Le capteur de suies peut alors être placé dans la boucle. [0037] Ce véhicule est adapté pour la mise en oeuvre d'un procédé de contrôle du moteur tel que décrit dans la suite de la description. [0038] Le procédé comporte une étape de détection d'une valeur de quantité de suie détectée par le capteur supérieure à une valeur seuil de quantité de suies dans une fenêtre de kilomètres prédéterminée. La fenêtre peut correspondre à 100 kilomètres. La valeur de quantité de suies est choisie pour correspondre à une zone de fonctionnement critique vis-à-vis de la tenue de l'huile. La valeur seuil de quantité de suies peut être choisie comme étant 60 mg/m3. Il ainsi possible que l'étape de détection corresponde à la détection d'une valeur de quantité de suie détectée par le capteur supérieure à 60 mg/m3 sur 100 kilomètres glissants. [0039] Le procédé peut en outre comporter une étape de détermination du nombre N de kilomètres effectués dans la fenêtre après l'étape de détection. Ce nombre N peut être donné sous la forme d'un nombre de kilomètres absolu ou normalisé par la fenêtre de kilomètres. Cette étape de détermination permet notamment d'obtenir le pourcentage de kilomètres effectués avec une valeur de quantité de suie supérieure à la valeur seuil. Ce pourcentage n'est obtenu qu'au bout de la fenêtre. [0040] Un tel procédé permet ainsi d'obtenir un paramètre représentatif de l'état de l'huile dans le moteur. Ce paramètre peut ainsi servir à contrôler la qualité de l'huile. Cela permet de s'assurer de la conservation des propriétés des huiles de lubrification jusqu'à la vidange. Parmi ces propriétés, il est intéressant de maintenir une bonne viscosité, un bon pouvoir lubrifiant, une bonne capacité d'oxydation ou une bonne résistance au cisaillement. Le procédé permet donc de contrôler un moteur de véhicule assurant une maintenance de la qualité de l'huile. Cela permet de limiter les défaillances en après-vente induisant des coûts garantie pouvant entraîner des insatisfactions du conducteur sur la qualité de son véhicule. En outre, avec une bonne qualité d'huile, la durabilité des motorisations Diesel est accrue. [0041] En outre, ce n'est pas le capteur d'huile qui est utilisé mais directement un capteur suies. Cela évite ainsi d'utiliser des calculs et des modèles ce qui libère de la disponibilité au calculateur moteur par une lecture de l'information obtenue par ce capteur. Le procédé peut fonctionner avec un nombre de labels pour le calculateur moteur réduit. Le procédé est ainsi simplifié. [0042] II est avantageux que l'étape de détermination soit mise en oeuvre pour plusieurs fenêtres. Une étape de moyennage des différents nombres de kilomètres déterminés peut alors faire partie du procédé, ce qui permet de disposer d'un paramètre de contrôle de qualité d'huile au long terme. Il devient notamment possible de juger de la sévérité du roulage du client en fonction du kilométrage parcouru depuis la dernière vidange par rapport au pas de maintenance standard. [0043] Le moyennage peut être effectué de plusieurs manières distinctes. Notamment, il peut être obtenu par la moyenne arithmétique des nombres de kilomètres déterminés. [0044] Ainsi, en supposant qu'entre m et m+1 fois cent kilomètres ont été parcourus par le conducteur du véhicule, m nombres de kilomètres seront déterminés, chacun étant noté Ni où i est un entier variant entre 1 et m. En notant la moyenne du nombre de kilomètres déterminés Nmoy, on aura : [0045] Nmoy= arrondi (somme(N1 + ... + Nm+100) / kilométrage parcouru). [0046] Le procédé peut comporter en outre une étape de comparaison du nombre de kilomètres déterminé avec un seuil. Ce seuil est choisi pour que le roulage du client soit considéré comme critique pour la qualité de l'huile si le nombre de kilomètres déterminé est supérieur au seuil. Par exemple, en poursuivant l'exemple précédent d'une fenêtre de 100 km et d'une valeur seuil de quantité de suies de 60 mg/m3, le niveau d'alerte pour que le roulage du client soit considéré comme critique pour la qualité de l'huile peut être fixé à un seuil de 15°/O. Autrement dit, il peut ainsi être défini un niveau de criticité en fonction du nombre de kilomètres déterminé. Pour un nombre de kilomètres supérieur au seuil, le niveau de criticité sera à 1 c'est-à-dire que l'huile peut avoir été endommagé alors que pour un nombre de kilomètres inférieur au seuil, le niveau de criticité sera à 0, c'est-à-dire qu'il sera considéré que l'huile est encore de bonne qualité. Dans le cas d'un moyennage, le moyennage peut ainsi être effectué au niveau des valeurs critiques notées NC. On obtient avec les mêmes notations que ci-dessus pour les indices : [0047] NCmoy= arrondi ((somme(NC1 + ... + NCm+1) / (kilométrage [ parcouru/100)) ; 0). [0048] Le procédé peut alors comprendre en outre une étape de génération d'alerte lorsque le nombre de kilomètres dépasse le seuil. Ainsi, en poursuivant l'exemple précédent, si le procédé indique à l'étape de détermination que le client a effectué 200/0 de son kilométrage en zone d'alerte, la comparaison de 200/0 avec le seuil de 150/0 entraînera la génération d'une alerte. Cela permet d'avertir le conducteur ou la personne chargée de la maintenance du véhicule de mettre en place des opérations de maintenance préventive. [0049] L'alerte peut être générée de plusieurs manières. Par exemple, l'alerte peut être déclenchée par l'allumage d'une diode d'information de l'utilisateur. Cela permet d'informer le conducteur que son plan de maintenance doit être adapté à son utilisation qui n'est pas une utilisation standard. Une telle adaptation du plan de maintenance pourra notamment être effectuée lors de la visite du client en après-vente pour un contrôle. [0050] Le véhicule comportant généralement un tableau de bord et un calculateur, de tels éléments peuvent aussi être utilisés pour générer une alerte. Ainsi, une indication au niveau du tableau de bord peut être reportée au niveau du tableau de bord. L'indication peut en particulier être un rappel de la prochaine vidange à effectuer dans un certain nombre de kilomètres. [0051] Il est également possible de modifier les contrôles du calculateur. Une telle modification des contrôles du calculateur pourra être lue par le professionnel chargé de la maintenance du moteur via un outil de communication. Ceci entraîne une valorisation du réseau. [0052] Toute autre forme de récupération et utilisation de l'information peut être envisagée. Par exemple, le procédé peut également comporter une étape d'analyse de durabilité de composants associée à l'étape de détermination. Les composants analysés sont alors ceux qui sont en contact avec l'huile, notamment les paliers, le système de distribution ou encore le filtre à huile. REVENDICATIONS1. Un procédé de contrôle d'un moteur de véhicule, le véhicule comportant un capteur de suies placé en aval du moteur dans le sens d'écoulement des gaz, 5 caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes de : - détection d'une valeur de quantité de suie détectée par le capteur supérieure à une valeur seuil de quantité de suies dans une fenêtre de kilomètres prédéterminée, - détermination du nombre de kilomètres effectués dans la fenêtre après l'étape de 10 détection. 2. Le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fenêtre correspond à 100 kilomètres. 3. Le procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moteur est équipé d'une ligne d'échappement, le capteur étant dans la ligne 15 d'échappement. 4. Le procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moteur est équipé d'une boucle de recirculation des gaz d'échappement, le capteur étant dans la boucle. 5. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la 20 valeur seuil de quantité de suies correspond à 60 mg/m3. 6. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape de détermination est mise en oeuvre pour plusieurs fenêtres, le procédé comportant en outre une étape de moyennage des différents nombres de kilomètres déterminés. 25 7. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le procédé comporte en outre une étape de comparaison du nombre de kilomètres déterminé avec un seuil, une étape de génération d'alerte étant mise en oeuvre lorsque le nombre de kilomètres dépasse le seuil. 8. Le procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le véhicule 30 comporte un tableau de bord et un calculateur, l'étape de génération d'alerte étant mise en oeuvre par l'une des étapes du groupe constitué de :- l'allumage d'une diode d'information de l'utilisateur, - le report d'une indication au niveau du tableau de bord du véhicule, et - la modification de contrôles du calculateur. 9. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le 5 procédé comporte en outre une étape d'analyse de durabilité de composants du véhicule. 10. Un véhicule comportant un moteur et un capteur de suies placé en aval du moteur dans le sens d'écoulement des gaz, caractérisé en ce que le véhicule est adapté pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 9. 10