Brevet FR2961558A1 — publié le 20111223

PROCEDE D'ADAPTATION DES REGLAGES D'UN MOTEUR SUR LA CONSOMMATION D'AGENT REDUCTEUR D'OXYDES D'AZOTE [0001 L'invention se rapporte à un procédé d'adaptation des réglages d'un moteur sur la consommation d'agent réducteur d'oxydes d'azote à bord d'un véhicule. [0002 Les niveaux de polluants émis par les véhicules sont soumis à réglementation. Parmi ces polluants les oxydes d'azote NOx sont plus particulièrement réglementés. Le tableau en figure 1 présente des normes d'émission de NOx. Les normes d'émission d'oxydes d'azote par un véhicule sont de plus en plus contraignantes. Ainsi, la norme E6 impose un niveau de NOx limite de 0,08 g/km sur un parcours homologué de référence. [0003] Comme présenté en figure 2, les oxydes d'azote 10 sont générés par la combustion 13 au sein de la chambre de combustion du moteur. Les niveaux d'émission d'oxydes d'azote 10 sont fonction du réglage appliqué sur la boucle d'air 11 et la boucle carburant 12. [0004] Pour diminuer le niveau d'émissions d'oxydes d'azote, ces derniers peuvent être traités en sortie du moteur via des systèmes de post-traitement. La quantité d'oxydes d'azote émis par un véhicule est donc égale à la quantité d'oxydes d'azote émis à la source, c'est-à-dire à la sortie du moteur, moins la quantité d'oxydes d'azote traitée par le système de post traitement. Par exemple, le système de post-traitement des gaz d'échappement du moteur peut comprendre une réduction catalytique sélective (SCR pour Selective Catalyst reduction en anglais) à l'aide d'un agent réducteur provenant d'un réservoir d'agent réducteur. L'agent réducteur peut être de l'urée. [0005] La figure 3 présente le niveau de consommation en carburant en fonction du niveau d'oxydes d'azote à traiter à la source à un point de fonctionnement du moteur. Cette balance NOx/consommation est dépendante du réglage en air et en carburant. Pour un certain réglage air et carburant, on peut en effet augmenter la quantité de NOx, mais diminuer la consommation de carburant et vice-versa. [0006] Un exemple de système de post-traitement utilisant la réduction catalytique sélective est présenté en figure 4. A l'étape 20, une formation d'oxydes d'azote a lieu dans la chambre de combustion du moteur. A l'étape 21, l'oxydes d'azote est acheminé dans des conduites. A l'étape 22, un agent réducteur tel que l'urée est injecté dans la conduite. A l'étape 23, l'oxydes d'azote subi un post-traitement par réduction catalytique sélective ou SCR. A l'étape 24, les gaz d'échappement sont évacués avec un niveau d'oxydes d'azote diminué après réduction par dans la réduction catalytique sélective. [0007] Le système de réduction catalytique sélective fonctionne grâce à l'injection d'agent réducteur en amont de la réduction catalytique sélective. L'agent réducteur permet la réduction des oxydes d'azote par la réduction catalytique sélective. La figure 5 présente la consommation en agent réducteur (ici de l'urée) en fonction du niveau d'oxydes d'azote à traiter. On observe que plus le niveau d'oxydes d'azote à traiter est important, plus la quantité d'urée à injecter est importante. Les niveaux d'oxydes d'azote émis à la source par la combustion du moteur peuvent donc être traités dans une certaine limite, qui dépend du dimensionnement du réservoir d'agent réducteur. [0008] Pour un dimensionnement du réservoir d'agent réducteur donné, il est donc possible de traiter les oxydes d'azote pendant une certaine durée de fonctionnement du moteur. Lorsque le réservoir d'agent réducteur est vide, le système SCR n'est plus capable de traiter les oxydes d'azote. Les niveaux d'émissions d'oxydes d'azote exigés par la norme ne peuvent plus être respectés. [0009] Dans ce cas de figure, le contrôleur du moteur n'autorise plus le fonctionnement du moteur. Le véhicule est alors immobilisé, sans possibilité de pouvoir redémarrer afin de respecter la contrainte réglementaire sur l'émission d'oxydes d'azote. [0010] Il est recherché un procédé de gestion de l'agent réducteur permettant d'optimiser la consommation en carburant et la consommation en agent réducteur. [0011] Les documents US2006184307, US2008098726, WO09001195, FR2929644, FR2903728, et FR2930282 présentent des procédés de gestion de l'agent réducteur. Aucun de ces documents ne présente un procédé permettant de gérer la consommation en agent réducteur et la consommation en carburant. [0012] Il y a donc un besoin pour une gestion plus efficace de la consommation en carburant et de la consommation en agent réducteur. [0013] Pour cela, l'invention propose un procédé d'adaptation des réglages d'un moteur sur la consommation d'agent réducteur d'oxydes d'azote à bord d'un véhicule, le véhicule comprenant un moteur et un réservoir d'agent réducteur d'oxydes d'azote, caractérisé en ce que le procédé comprend l'estimation d'une distance restante à parcourir par le véhicule avant que le réservoir d'agent réducteur soit vide en fonction de l'historique de la consommation en agent réducteur, la comparaison de l'estimation de la distance restante avec une distance prédéterminée, le réglage en air et en carburant injectés dans le moteur en fonction de la comparaison, le réglage de l'injection d'agent réducteur en fonction du réglage en air et en carburant injectés. [0014] Par modification des réglages, on entend une modification des quantités d'air et/ou de carburant et/ou une modification du moment et de la façon d'injecter [0015] Selon une variante, le réglage d'air et de carburant est tel que la distance restante pour le véhicule soit égale à la distance prédéterminée. [0016] Selon une variante, si l'estimation de la distance restante est supérieure à la distance prédéterminée, les réglages en air et en carburant sont ajustés de façon à diminuer la quantité de carburant injecté. [0017] Selon une variante, si l'estimation de la distance restante est inférieure à la distance prédéterminée, les réglages en air et en carburant sont ajustés de façon à augmenter la quantité de carburant injecté. [0018] Selon une variante, un signal d'alerte est déclenché si le niveau du réservoir d'agent réducteur est inférieur à une valeur seuil prédéterminée. [0019] Selon une variante, le moteur du véhicule est mis hors de fonctionnement si le niveau du réservoir d'agent réducteur est nul. [0020] Selon une variante, l'agent réducteur est de l'urée. [0021] Selon une variante, l'estimation de la distance restante à parcourir est effectuée à intervalle de temps régulier ou à intervalle de distance parcourue régulier. [0022] Selon une variante, le réglage en air et en carburant injectés dans le moteur est aussi en fonction de l'atteinte d'un seuil de niveau d'agent réducteur dans le réservoir d'agent prédéterminé. [0023] L'invention se rapporte aussi à un véhicule comprenant un moteur et un réservoir d'agent réducteur d'oxydes d'azote, caractérisé en ce que le véhicule est spécialement conçu pour la mise en oeuvre du procédé décrit précédemment. [0024] 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, l'indication des niveaux de NOx limites selon les normes applicables ; ^ figures 2 et 4, un schéma relatif à la production de NOx dans un moteur ; - figure 3, la consommation de carburant en fonction du niveau de NOx à la source ; - figure 5, la quantité d'agent réducteur injectée en fonction du niveau de NOx à la source ; - figure 6, un système d'alerte relativement à la quantité d'agent réducteur disponible ; - figure 7, un schéma du procédé selon l'invention. - figures 8 à 13 et 14 à18, des courbes d'adaptation des réglages moteur dans deux exemples de roulage du véhicule. [0025] L'invention se rapporte à un procédé d'adaptation des réglages d'un moteur sur la consommation d'agent réducteur d'oxydes d'azote à bord d'un véhicule. Plus particulièrement, le procédé de l'invention a pour objet de modifier le niveau d'oxydes d'azote émis à la source en fonction de la consommation en agent réducteur. Le procédé comprend l'estimation d'une distance restante à parcourir par le véhicule avant que le réservoir d'agent réducteur soit vide en fonction de l'historique de la consommation en agent réducteur, la comparaison de l'estimation de la distance restante avec une distance prédéterminée, le réglage d'air et de carburant injectés dans le moteur en fonction de la comparaison, le réglage de l'injection d'agent réducteur en fonction du réglage d'air et de carburant injectés. réglage de la quantité d'air et de la quantité de carburant injectées. [0026] Le procédé comprend donc l'adaptation des réglages du moteur aux informations de consommation d'agent réducteur et l'adaptation de la quantité d'agent réducteur injectée à ces nouveaux réglages du moteur. La figure 7 permet de mieux comprendre l'objet de l'invention. [0027] Un réglage en air standard 30, et un réglage en carburant standard 31 permettent une combustion 32 dans la chambre du moteur. La combustion 32 entraîne des émissions d'oxydes d'azote 33 à un certain niveau. [0028] A partir des informations de consommation en agent réducteur 34, c'est-à- dire de l'historique de la consommation d'agent réducteur, et des informations de niveau d'agent réducteur 35, on procède à la vérification 36 de la consommation en agent réducteur et du niveau d'agent réducteur dans le réservoir. Autrement dit, on vérifie que la consommation en agent réducteur et le niveau d'agent réducteur dans le réservoir permettent d'atteindre un objectif de durabilité entre deux remplissages du réservoir d'agent réducteur. L'historique de la consommation est enregistré dans une mémoire et permet de retracer l'évolution de l'utilisation de l'agent réducteur en fonction de l'utilisation du véhicule par l'utilisateur. [0029] Ensuite, les réglages en air et en carburant sont adaptés si besoin. En d'autres termes, les réglages en air et en carburant dans le moteur sont adaptés en fonction de la vérification précédente. Ces réglages sont mis en oeuvre par l'intermédiaire d'un contrôle 37 du moteur. [0030] Ainsi, un réglage en air optimisé 38 et un réglage en carburant optimisé 39 permettent une combustion 40. La combustion 40 entraîne des émissions en oxydes d'azote modifiées 41, c'est-à-dire ayant un niveau différent de celui des émissions initiales 33. L'émission différente d'oxydes d'azote implique une modification de l'injection d'agent réducteur et donc une modification de la consommation à venir d'agent. [0031] La quantité de NOx émise dans la chambre de combustion peut être détectée par un capteur positionné en sortie de la chambre de combustion et/ou en bout de ligne d'échappement. Il est aussi envisageable de déterminer la quantité de NOx émise dans la chambre de combustion grâce à des cartographies enregistrées dans le calculateur du moteur. Ces cartographies prennent en compte le réglage du moteur et notamment le couple disponible, le régime, la quantité d'air et de carburant injectée, le moment d'injection, la pression d'injection, et éventuellement d'autres paramètres comme par exemple les conditions de températures et de pression. [0032] Les informations de consommation en agent réducteur 34 et les informations de niveau d'agent réducteur 35 dépendent du profil de roulage du véhicule. En effet, le niveau d'oxydes d'azote 33 émis à la source est dépendant du type de roulage de l'utilisateur, c'est-à-dire des points de fonctionnement régime-charge de l'utilisateur (le terme charge pouvant être remplacé par couple). Or, la consommation en agent réducteur est fonction du niveau d'oxydes d'azote 33 émis à la source. La quantité d'agent réducteur à injecter pour traiter les oxydes d'azote dépend donc du type de roulage. L'évolution du niveau d'agent réducteur dépend donc du profil de roulage. [0033] Le procédé de l'invention permet donc d'adapter les réglages du moteur en fonction du profil de roulage de l'utilisateur. Ainsi, le procédé permet d'offrir à l'utilisateur un intervalle de remplissage d'agent réducteur allongé dans le cas d'un profil de roulage sévère, c'est-à-dire en forts régimes / fortes charges. Alternativement, le procédé permet une amélioration de certaines prestations (par exemple de la consommation en carburant) dans le cas d'un profil favorable, c'est-à-dire présentant de faibles régimes et de faibles charges. [0034] La figure 8 présente un premier exemple de profil de roulage A. Le régime est présenté en abscisse, le couple est présenté en ordonnées, et les niveaux d'émissions en oxydes d'azote correspondant à une paire régime-couple sont représentés par des lignes de niveau. Les niveaux d'émissions en oxydes d'azote sont exprimés en g/h. Les points 50 représentent les points de fonctionnement type du roulage de l'utilisateur. On observe que les points de fonctionnement 50 sont rassemblés dans la partie basse du graphe, dans la zone 51 (partie hachurée). L'utilisateur a donc un profil de roulage peu sévère, c'est-à-dire avec de faibles régimes et de faibles couples. [0035] Le calcul de la consommation en agent réducteur et de l'évolution du niveau d'agent réducteur dans le réservoir permet d'obtenir une projection sur le kilométrage maximum réalisable par l'utilisateur avant la nécessité d'un remplissage du réservoir d'agent réducteur. La figure 9 représente la projection du niveau d'agent réducteur 52. La droite 54 représente le seuil de niveau bas du réservoir d'agent réducteur. La projection de niveau d'agent réducteur 52 indique une distance supérieure à l'objectif 53 de durabilité entre deux remplissages. Dans cette situation, le gain est en consommation d'agent réducteur. [0036] Selon les figures 10 et 11, le procédé va impliquer une baisse de la consommation de carburant. Il est procédé à une modification du réglage en air 55 et en carburant 56 injectés dans le moteur afin de baisser la consommation de carburant. Ceci a pour conséquence le passage d'un niveau nominal 57 d'oxydes d'azote émis à la source à un niveau 58 plus élevé. L'augmentation du niveau de NOx à la source implique que la quantité d'agent réducteur injectée est augmentée. [0037] La figure 12 montre le passage d'un niveau 59 d'oxydes d'azote émis à la source à un niveau 60 plus élevé. La consommation d'agent réducteur est ajustée sur le nouveau réglage pour compenser l'augmentation du niveau de NOx à la source. Ainsi, le procédé permet la diminution de la consommation de carburant au détriment de la consommation d'agent réducteur qui augmente (les perspectives de consommation d'agent réducteur montrant qu'une consommation plus importante est possible). [0038] Selon la figure 13, sur le même roulage A, il en résulte une nouvelle évolution du niveau d'agent réducteur. De la courbe 52 initiale de perspective de consommation d'agent réducteur, l'augmentation de la consommation d'agent permet d'obtenir une nouvelle projection du niveau d'urée selon la droite 61 qui vise l'objectif 53 de durabilité entre deux remplissages. [0039] La figure 14 présente un deuxième exemple de profil de roulage B. Le régime est présenté en abscisse, le couple est présenté en ordonnées, et les niveaux d'émissions en oxydes d'azote correspondant à une paire régime-couple sont représentés par des lignes de niveau. Les niveaux d'émissions en oxydes d'azote sont exprimés en g/h. Les points 62 représentent les points de fonctionnement type du roulage de l'utilisateur. On observe que les points de fonctionnement 62 sont répartis sur le graphe. L'utilisateur a donc un profil de roulage plus sévère, c'est-à-dire avec de forts régimes et de forts couples. [0040] Le calcul de la consommation en agent réducteur et de l'évolution du niveau d'agent réducteur dans le réservoir permet d'obtenir une projection sur le kilométrage maximum réalisable par l'utilisateur avant la nécessité d'un remplissage du réservoir d'agent réducteur. La figure 15 représente la projection du niveau d'agent réducteur 63. La droite 54 représente toujours le seuil de niveau bas du réservoir d'agent réducteur. La projection de niveau d'agent réducteur 63 indique une distance inférieure à l'objectif 53 de durabilité entre deux remplissages. Dans cette situation, le gain est essentiellement en consommation de carburant. [0041] Selon la figure 16, le procédé va impliquer une augmentation de la consommation de carburant. Il est procédé à une modification du réglage en air et en carburant injectés dans le moteur, la quantité de carburant injectée étant plus importante. Ceci a pour conséquence le passage d'un niveau nominal 64 d'oxydes d'azote émis à la source à un niveau 65 moins élevé. La diminution du niveau de NOx à la source implique que la quantité d'agent réducteur injectée est diminuée. [0042] La figure 17 montre le passage d'un niveau 66 d'oxydes d'azote émis à la source à un niveau 67 moins élevé. La consommation d'agent réducteur est ajustée sur le nouveau réglage pour compenser la diminution du niveau de NOx à la source. Ainsi, le procédé permet la diminution de la consommation d'agent réducteur au détriment de la consommation de carburant qui augmente (les perspectives de consommation d'agent réducteur montrant qu'une consommation moins importante est souhaitée). [0043] Selon la figure 18, sur le même roulage B, il en résulte une nouvelle évolution du niveau d'agent réducteur. De la courbe 63 initiale de perspective de consommation d'agent réducteur, la diminution de la consommation d'agent permet d'obtenir une nouvelle projection du niveau d'urée selon la droite 68 qui vise l'objectif 53 de durabilité entre deux remplissages. [0044] D'une manière générale, l'estimation de la distance restante à parcourir est effectuée à intervalle de temps régulier ou à intervalle de distance parcourue régulier. A intervalle de temps ou de distance donné, la projection d'évolution du niveau d'agent réducteur peut induire une modification du réglage. Ceci permet d'adapter la consommation d'urée et de carburant à mesure de l'utilisation du véhicule. [0045] Egalement, et comme indiqué en figure 7, il est envisageable d'adapter les réglages en air et en carburant injectés dans le moteur aussi en fonction des l'atteinte d'un seuil de niveau d'agent réducteur dans le réservoir d'agent prédéterminé (informations de niveau d'agent réducteur 35). Il s'agit par exemple de l'atteinte d'un seuil de niveau bas, ce qui permet d'augmenter l'autonomie du véhicule sur les derniers kilomètres avant d'atteindre le niveau zéro du réservoir d'agent réducteur. [0046] La figure 6 présente un exemple de système d'alerte pour avertir l'utilisateur du véhicule. Afin d'éviter que l'utilisateur soit impacté par l'immobilisation présentée ci-dessus, le système d'alerte-niveau bas 27 permet de l'avertir lorsque le niveau d'agent réducteur 28 dans le réservoir 25 d'agent réducteur passe en dessous d'un seuil bas 26. L'utilisateur est alors autorisé à parcourir un certain kilométrage avant que le véhicule ne soit arrêté lorsque le niveau d'agent réducteur 28 a atteint un niveau zéro 29, c'est-à-dire un niveau d'agent réducteur nul. L'utilisateur peut alors assurer le remplissage d'agent réducteur dans cet intervalle de temps. [0047] L'invention a pour avantage d'augmenter le nombre de kilomètres maximum que l'utilisateur pourra parcourir entre deux remplissages d'agent réducteur ou améliorer les prestations pour l'utilisateur, telles que la consommation de carburant. REVENDICATIONS1. Procédé d'adaptation des réglages d'un moteur sur la consommation d'agent réducteur d'oxydes d'azote à bord d'un véhicule, le véhicule comprenant un moteur et un réservoir d'agent réducteur d'oxydes d'azote, caractérisé en ce que le procédé comprend : - l'estimation d'une distance restante à parcourir par le véhicule avant que le réservoir d'agent réducteur soit vide en fonction de l'historique de la consommation en agent réducteur (34), - la comparaison de l'estimation de la distance restante avec une distance prédéterminée, - le réglage en air (38) et en carburant (39) injectés dans le moteur en fonction de la comparaison, - le réglage de l'injection d'agent réducteur en fonction du réglage en air et en carburant. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réglage d'air et de carburant est tel que la distance restante pour le véhicule soit égale à la distance prédéterminée. 3. Procédé de gestion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, si l'estimation de la distance restante est supérieure à la distance prédéterminée, les réglages en air et en carburant sont ajustés de façon à diminuer la quantité de carburant injecté. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, si l'estimation de la distance restante est inférieure à la distance prédéterminée, les réglages en air et en carburant sont ajustés de façon à augmenter la quantité de carburant injecté. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un signal d'alerte est déclenché si le niveau du réservoir d'agent réducteur est inférieur à une valeur seuil prédéterminée. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moteur du véhicule est mis hors de fonctionnement si le niveau du réservoir d'agent réducteur est nul. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'agent réducteur est de l'urée. 8. Procédé selon l'une quelconques des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'estimation de la distance restante à parcourir est effectuée à intervalle de temps régulier ou à intervalle de distance parcourue régulier. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le réglage d'air et de carburant injectés dans le moteur est aussi en fonction de l'atteinte d'un seuil de niveau d'agent réducteur dans le réservoir d'agent prédéterminé. 10. Véhicule comprenant un moteur et un réservoir d'agent réducteur d'oxydes d'azote, caractérisé en ce que le véhicule est spécialement conçu pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.