Brevet FR2982640A1 — publié le 20130517

Système de motorisation comportant un moteur thermique et un piège à oxydes d'azote et son procédé de commande. DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un procédé de commande d'un système de motorisation comportant un moteur thermique, un dispositif de changement de rapport de transmission de la puissance du moteur au véhicule et un piège à oxydes d'azote. Le moteur thermique est en particulier un moteur à allumage par compression, tel qu'un moteur Diesel. Elle concerne également un tel système de motorisation mettant en oeuvre ce procédé. TECHNIQUE ANTÉRIEURE Un piège à oxydes d'azote est un système de post-traitement des gaz d'échappement moteur qui fonctionne selon un principe différent des catalyseurs classiques (catalyseur 3 voies) : il permet de stocker les oxydes d'azote en présence d'un excès d'oxygène (mélange pauvre) et de les réduire dans une phase de purge du piège en présence de réducteurs (mélange riche). La structure d'un piège à oxydes d'azote comprend classiquement : - un monolithe, c'est-à-dire un support avec un très grand nombre de canaux parallèles, il peut être métallique ou en céramique, - un revêtement "washcoat", c'est-à-dire un matériau poreux destiné à offrir une très grande surface spécifique permettant de favoriser les réactions catalytiques, - des additifs du revêtement "washcoat", par 5 exemple différents oxydes métalliques (Cerium, Nickel, Baryum...), qui permettent de stabiliser thermiquement le revêtement et favorisent les réactions de stockage d'oxygène et d'oxydes d'azote, et 10 - des métaux précieux en imprégnation dans le revêtement, ces métaux précieux actifs étant dispersés à la surface du revêtement "washcoat", les sites formés par ces métaux permettant de favoriser les différentes réactions qui sont à la base du 15 fonctionnement du piège à Oxydes d'azote. Les métaux les plus couramment utilisés sont le Platine (Pt), le Palladium (Pd) et le Rhodium (Rh). Le stockage des oxydes d'azote se fait généralement en deux étapes. 20 D'abord l'oxyde d'azote NO est oxydé pour former du dioxyde d'azote NO2. Ensuite celui-ci est adsorbé sur des sites d'oxydes métalliques (MO) pour former des nitrates métalliques. 25 La purge des oxydes d'azote, est réalisée lors d'un passage en mélange riche, où l'absence d'oxygène favorise la décomposition des nitrates métalliques M(NO3)2 et la présence d'espèces réductrices (HC, CO, H2) permet de traiter les oxydes d'azote désorbés. Le 30 passage en mélange riche et à température élevée peut se faire par exemple par injection tardive de carburant dans les cylindres ou par injection de carburant ou de reformât (réducteurs) directement dans la conduite d'échappement en amont du piège. Un système de post-traitement des gaz d'échappement moteur comprenant un piège à oxydes d'azote a un grand potentiel d'efficacité (supérieur à 80%), mais nécessite la mise en place de stratégies de gestion des passages en mélange riche. Par ailleurs, la capacité de stockage d'un piège à oxydes d'azote est altérée dans le temps par la présence de soufre dans les gaz d'échappement, en provenance du carburant ou de l'huile de lubrification. Le soufre se dépose sur les sites de réactions de l'oxyde d'azote en diminuant ainsi les capacités de stockage en oxydes d'azote. Ainsi, en plus des purges des oxydes d'azote, on prévoit des phases de désulfuration du piège à oxydes d'azote. Une telle régénération est obtenue par une température élevée du piège à oxydes d'azote, en général supérieure à 650°C, et par un milieu réducteur. Les phases de régénération et de purge des oxydes d'azote doivent être de préférence suffisamment longues. En effet, le piège à oxydes d'azote capte également de l'oxygène. Celui-ci réagit en premier lieu avec les réducteurs des gaz d'échappement au début de la phase de purge. Si cette phase est arrêtée rapidement après le début, elle n'aura pas eu d'efficacité puisque les oxydes d'azote n'auront pas eu le temps d'être désorbés. L'oxygène va à nouveau se stocker et son déstockage occupera à nouveau la première phase de la purge suivante. L'oxygène stocké est utile pendant les phases de désulfuration. En effet, le soufre libéré se combine avec l'oxygène pour former du SO2. Lorsque le stock d'oxygène est épuisé, le soufre se combine avec les éléments réducteurs et forme de l'hydrogène sulfuré H2S et de l'oxysulfure de carbone COS, produits malodorants et cancérigènes. C'est ainsi que le document FR 2 927 362 Al a proposé une méthode de pilotage d'un système de motorisation selon laquelle, lorsque des phases de purge ou de régénération du soufre sont en cours, des périodes de gaz réducteurs (mélange riche) et des périodes de gaz oxydants (mélange pauvre) sont alternées. Cette méthode permet en outre de contrôler la température du système de dépollution afin d'optimiser son fonctionnement et de préserver sa durée de vie en évitant des températures excessives. En particulier, le stock d'oxygène peut être reconstitué pendant les phases pauvres de désulfuration pour favoriser la désulfuration sous forme de SO2 lors des phases riches. Les conditions de fonctionnement d'un moteur à allumage par compression avec des gaz d'échappement réducteurs sont rares et très particulières. Le point de fonctionnement du moteur, caractérisé par le couple délivré et le régime, c'est-à-dire la vitesse de rotation du vilebrequin, doit se situer dans une zone particulière pour que la faisabilité des phases de purges et de régénération soit atteinte. Lorsque les conditions de fonctionnement évoluent après le lancement d'une phase de régénération pour se situer en dehors de ladite zone particulière, cette phase doit être interrompue prématurément. En se référant à la figure 2, la zone particulière favorable est la zone A, tandis que la zone B n'est pas favorable pour des problèmes de stabilité de la combustion, et la zone C n'est pas favorable car on atteint des limites thermiques ou d'émission de fumées. L'impossibilité de terminer le traitement peut avoir pour conséquence l'émission de gaz polluants que le système de dépollution ne peut plus traiter. De même, pour la phase de désulfuration qui doit être menée à une température élevée, il faut à nouveau remettre le piège à oxydes d'azote en température, ce qui entraîne une surconsommation de carburant. Lorsque le système de motorisation comporte un système de changement de rapports de transmission automatisé, celui-ci pilote les rapports pour optimiser la consommation en carburant. Les changements de rapports sont commandés par une unité de commande en fonction d'une loi interne qui prend en compte la puissance requise, le régime du moteur, sa température et les requêtes du système de dépollution en besoin de gaz pauvres ou réducteurs. Le système de changement de rapport peut être remplacé par un dispositif d'affichage pour le conducteur piloté par l'unité de préconisation et qui lui conseille le changement de rapport de transmission lorsque le système de changement de rapport de transmission est une boîte de vitesse manuelle. L'unité de commande applique en général une loi qui optimise la consommation de carburant, ce qui peut contrarier les phases de régénération ou de purge. OBJECTIFS DE L'INVENTION L'invention vise à fournir un procédé de commande d'un système de motorisation d'un véhicule comprenant un moteur thermique à allumage commandé et un dispositif de traitement des gaz d'échappement dont le fonctionnement soit optimisé pour déclencher et maintenir des phases de purges et de régénération. Elle vise également à fournir un système de motorisation mettant en oeuvre ce procédé. EXPOSÉ DE L'INVENTION Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un procédé de commande d'un système de motorisation d'un véhicule comprenant un moteur thermique à allumage commandé, un dispositif de changement de rapport de transmission de la puissance du moteur au véhicule et un dispositif de traitement des gaz d'échappement issus du moteur comprenant un piège à oxydes d'azote, le système comportant en outre une unité de préconisation de changement de rapport de transmission. Selon le procédé, on pilote le système de motorisation pour contrôler les conditions de fonctionnement du piège à oxydes d'azote, et on contrôle les conditions de fonctionnement du piège à oxydes d'azote en appliquant une loi spécifique à l'unité de préconisation pour préconiser un éventuel changement de rapport de transmission lorsque le piège à oxydes d'azote doit être activé ou maintenu dans une étape de déstockage. En appliquant une loi spécifique, le système de motorisation peut être placé dans des conditions de fonctionnement qui restent à l'intérieur d'une zone permettant le fonctionnement générant des gaz réducteurs. On limite ainsi la fréquence des cas où une phase de purge ou une phase de régénération doit être interrompue, même si ces conditions de fonctionnement ne correspondent pas une optimisation de la consommation ponctuellement. Dans une première application du procédé, le dispositif de changement de rapport de transmission est une boîte de vitesses manuelle et l'unité de préconisation comporte un système d'affichage, et on indique au conducteur grâce au système d'affichage quel rapport de transmission il devrait enclencher. L'optimisation des conditions de fonctionnement du système de motorisation passe ainsi par le conducteur, qui est informé des mesures permettant cette optimisation et est invité à les appliquer. Dans une deuxième application du procédé, l'unité de préconisation pilote directement le dispositif de changement de rapport de transmission. Dans cette application, l'unité de préconisation agit sur les moyens qui permettent le changement de rapport de transmission sans faire intervenir le conducteur. L'unité de préconisation peut agir directement sur le changement de rapport, ou indirectement par l'intermédiaire d'un superviseur qui arbitre éventuellement entre les requêtes de l'unité de préconisation ou celle de la loi standard. Selon un mode de réalisation, on établit une liste de points de fonctionnement possibles du système de motorisation si on agit sur le rapport de transmission, on calcule une distance entre un point de référence et chaque point de fonctionnement de la liste, on retient un point de fonctionnement préféré pour lequel la distance est minimale, et on préconise un changement de rapport de transmission si le point de fonctionnement préféré est différent du point de fonctionnement actuel. Le point de référence représente la zone de fonctionnement favorable pour les phases de régénération ou de purge. Par le calcul d'une distance et la minimisation de cette distance, on approche ou on entre plus sûrement dans ladite zone. Dans le cas d'un système de motorisation dont le dispositif de changement de rapport de transmission est une boîte de vitesses qui a des rapports de transmission fixes étagés, la liste des points de fonctionnement est établie pour une puissance correspondant à la puissance actuelle et avec les différents rapports de transmission de la boîte de vitesses. La liste des points de fonctionnement est établie en fonction des seuls rapports de transmission accessibles. Dans le cas d'un système de motorisation dont le dispositif de changement de rapport de transmission est à variation continue du rapport de transmission, la liste des points de fonctionnement est établie pour une puissance correspondant à la puissance actuelle et avec différentes vitesses de rotation du moteur régulièrement réparties. A titre d'exemple, on fait varier la vitesse de transmission par pas fixes de 250 tours par minute, sur une plage de 750 à 5500 tours par minutes. Le nombre de calcul est limité, mais l'intervalle est suffisamment étroit pour trouver l'optimum. A titre d'exemple, le point de fonctionnement de référence est défini par un couple de référence Cref et un régime de référence Nref, un point de fonctionnement est défini par un couple de fonctionnement Ck et un régime de fonctionnement Nk, la distance Dk entre le point de fonctionnement et le point de référence est déterminée par la formule : Dk = Va (Nk - Nref Y + 13 (Ck - Cref )2 où cc et p sont des coefficients de pondération prédéterminés. La distance ainsi calculée est une distance quadratique assez classique. Cependant, d'autres règles de calcul de distance peuvent s'appliquer, telle qu'une valeur absolue des différences pondérées. Selon un perfectionnement, on affiche une information pour un conducteur pour signaler lorsque le système de préconisation applique la loi spécifique. Ainsi, le conducteur est prévenu que la loi spécifique s'applique et peut comprendre pourquoi le comportement du système de motorisation n'est pas le comportement habituel. L'invention a aussi pour objet un système de motorisation d'un véhicule comprenant un moteur thermique à allumage commandé, un dispositif de changement de rapport de transmission de la puissance du moteur au véhicule, un dispositif de traitement des gaz d'échappement issus du moteur comprenant un piège à oxydes d'azote, une unité de commande qui pilote le système de motorisation pour contrôler en particulier les conditions de fonctionnement du piège à oxydes d'azote, et une unité de préconisation de changement de rapport de transmission, le système étant caractérisé en ce que l'unité de préconisation est programmée pour appliquer une loi spécifique pour préconiser d'éventuels changement de rapport de transmission lorsque le piège à oxydes d'azote doit être activé ou maintenu dans une étape de déstockage. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un système de motorisation conforme à l'invention ; - la figure 2 est un diagramme représentant une zone de faisabilité du mode de combustion pour les phases de purge ou de régénération et des points de fonctionnement du système de motorisation pour un système de motorisation comportant un dispositif de changement de rapports étagés ; - la figure 3 est un diagramme similaire à la figure 2 pour un système de motorisation comportant un dispositif de changement de rapport continu. DESCRIPTION DETAILLÉE Un système de motorisation mettant en oeuvre la méthode selon l'invention et représenté sur la figure 1, comporte un moteur 1 du type Diesel dont les gaz d'échappement sont traités par un dispositif de traitement 2, et un dispositif de changement 3 de rapport de transmission transmettant le mouvement de rotation du vilebrequin du moteur 1 à des roues 30 avec un changement de la vitesse de rotation. Le moteur 1 admet de l'air frais par une tubulure d'admission 12. Les gaz d'échappement produits par la combustion sont évacués du moteur 1 par une tubulure d'échappement 10 vers le dispositif de traitement 2 comprenant un piège à oxydes d'azote. Par ailleurs, un circuit de recyclage 11 des gaz d'échappement comporte un piquage sur la tubulure d'échappement 10 et est connecté sur la tubulure d'admission 12. Une unité de commande 4 reçoit des informations sur le fonctionnement du système de motorisation et commande le moteur 1. Elle détermine en particulier les conditions dans lesquelles est réalisée l'injection de carburant dans le moteur 1 et quelle proportion de gaz d'échappement est recyclée. L'unité de commande 4 comporte en outre une unité de préconisation 5. L'unité de commande 4 est par exemple une carte à microprocesseur mettant en oeuvre un ou plusieurs programmes. L'unité de préconisation 5 peut être intégrée à l'unité de commande 4 sous la forme d'un programme spécifique, ou sous la forme d'une carte électronique séparée échangeant des informations avec l'unité de commande 4 sur un bus de données. D'autres configurations peuvent aussi être mises en oeuvre. L'unité de préconisation 5 met en oeuvre une loi spécifique, détaillée ci-après, pour suggérer des changements de rapport de transmission afin d'optimiser le fonctionnement du dispositif de traitement 2 des gaz d'échappement. Dans une première application du procédé, le dispositif de changement 3 de rapport de transmission est une boîte de vitesses manuelle et l'unité de préconisation 5 pilote un dispositif d'affichage 6 disposé dans un habitacle du véhicule pour fournir des informations visuelles au conducteur U. Le dispositif d'affichage 6 peut être complété également par des moyens sonores pour délivrer des informations au conducteur par voie sonore. Dans une deuxième application du procédé, le dispositif de changement 3 de rapport de transmission est piloté, c'est-à-dire que le conducteur U n'intervient pas pour le choix du rapport de transmission. Dans ce cas, l'unité de préconisation 5 pilote directement le dispositif de changement 3 de rapport de transmission. L'unité de préconisation 5 agit indirectement sur le rapport de transmission par l'intermédiaire de l'unité de commande 4 qui arbitre éventuellement entre les requêtes de l'unité de préconisation 5 ou celles de la loi standard. Pour les deux applications, on prévoit que le dispositif d'affichage 6 affiche une information pour le conducteur U pour signaler lorsque l'unité de préconisation 5 applique la loi spécifique. Cette information peut être un voyant qui s'allume, d'une couleur particulière et/ou avec un message spécifique. La loi spécifique est appliquée par l'unité de préconisation 5 lorsqu'une phase de purge des oxydes d'azote ou une phase de désulfuration est souhaitée ou déjà amorcée. La loi spécifique va maintenant être décrite pour le cas d'un dispositif de changement 3 de rapport de transmission à rapports fixes. Une telle transmission est par exemple une boîte de vitesses manuelle, robotisée ou une boîte de vitesse automatique à commande hydraulique. On établit tout d'abord une liste de points de fonctionnement possibles du système de motorisation pour chacun des P rapports de transmission possibles. Le point de fonctionnement est caractérisé par une vitesse de rotation du moteur N et un couple fourni C. Pour chacun des points de fonctionnement, la puissance fournie est la même et correspond à la puissance délivrée au point de fonctionnement actuel n. Si on nomme Nn le régime actuel du moteur 1, Cn le couple actuel délivré par le moteur 1, et Bn le rapport de transmission actuel, on détermine les P-1 autres points de fonctionnement d'indice k avec les relations suivantes : Nk = Nnx Rkn Ck = Cn Rkn où Rkn = Bk Bn Les autres points de fonctionnement possibles sont donc caractérisés par le régime Nk et le couple Ck respectifs. On calcule ensuite une distance entre un point de référence ref et chaque point de fonctionnement de la liste. Le point de référence ref est caractérisé par un couple Cref et un régime Nref. Pour chaque point de fonctionnement possible k, la distance est calculée selon la formule : Dk =Va(Nk-Nref)2 + 13 (Ck - Cref )2 où cc et p sont des coefficients de pondération prédéterminés. On retient un point de fonctionnement préféré kmin qui est celui pour lequel la distance Dk est minimale. Si le point de fonctionnement préféré kmin est différent du point de fonctionnement actuel n, alors on préconise un changement de rapport de transmission pour engager le rapport de transmission Bkmin. La demande de changement de rapport est soit affichée pour le conducteur U, soit transmise à l'unité de commande 4 qui la prend en compte. Pour le cas d'un système de motorisation dont le dispositif de changement 3 de rapport de transmission est à variation continue du rapport de transmission, la liste des points de fonctionnement est établie pour une puissance correspondant à la puissance actuelle et avec différentes vitesses de rotation du moteur régulièrement réparties. Ainsi, on fait varier Nk de 750 à 5500 tr/min, par pas de 250, et pour chaque régime Nk, on établit le couple Ck correspondant par la formule : Ck =CnNn Nk Pour chaque point de fonctionnement possible (Nk, Ck), on calcul la distance Dk selon la formule exposée précédemment. On choisit le point de fonctionnement avec le rapport de transmission Rkmin pour lequel la distance Dk est minimale. Comme précédemment, la requête de changement de rapport de transmission est envoyée à l'unité de commande 4, qui décide d'appliquer ou pas ce rapport de transmission selon ses propres critères. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits à titre d'exemple. En particulier, la formule du calcul de distance peut être différente. De même, l'établissement des points de fonctionnement possibles pourra prendre en compte d'autres paramètres que la puissance à la sortie du moteur 1, comme par exemple la puissance à la sortie du dispositif de changement 3 de rapport ou à la roue. REVENDICATIONS1. Procédé de commande d'un système de motorisation d'un véhicule comprenant un moteur (1) 5 thermique à allumage commandé et un dispositif de changement (3) de rapport de transmission de la puissance du moteur (1) au véhicule, le système de motorisation comportant un dispositif de traitement (2) des gaz d'échappement issus du moteur (1) 10 comprenant un piège à oxydes d'azote et une unité de préconisation (5) de changement de rapport de transmission, procédé selon lequel on pilote le système de motorisation pour contrôler les conditions de fonctionnement du piège à oxydes d'azote, 15 caractérisé en ce qu'on contrôle les conditions de fonctionnement du piège à oxydes d'azote en appliquant une loi spécifique à l'unité de préconisation (5) pour préconiser un éventuel changement de rapport de transmission lorsque le 20 piège à oxydes d'azote doit être activé ou maintenu dans une étape de déstockage. 2. Procédé selon la revendication 1, selon lequel le dispositif de changement (3) de rapport de transmission est une boîte de vitesses manuelle et 25 l'unité de préconisation (5) comporte un système d'affichage, et on indique au conducteur (U) grâce au système d'affichage quel rapport de transmission il devrait enclencher. 3. Procédé selon la revendication 1, selon 30 lequel l'unité de préconisation (5) pilote directement le dispositif de changement (3) derapport de transmission. 4. Procédé selon la revendication 1, selon lequel on établit une liste de points de fonctionnement possibles du système de motorisation si on agit sur le rapport de transmission, on calcule une distance entre un point de référence et chaque point de fonctionnement de la liste, on retient un point de fonctionnement préféré pour lequel la distance est minimale, et on préconise un changement de rapport de transmission si le point de fonctionnement préféré est différent du point de fonctionnement actuel. 5. Procédé selon la revendication 4 pour un système de motorisation dont le dispositif de changement (3) de rapport de transmission est une boîte de vitesses qui a des rapports de transmission fixes étagés, selon lequel la liste des points de fonctionnement est établie pour une puissance correspondant à la puissance actuelle et avec les différents rapports de transmission de la boîte de vitesse. 6. Procédé selon la revendication 4 pour un système de motorisation dont le dispositif de changement (3) de rapport de transmission est à variation continue du rapport de transmission, selon lequel la liste des points de fonctionnement est établie pour une puissance correspondant à la puissance actuelle et avec différentes vitesses de rotation du moteur (1) régulièrement réparties. 7. Procédé selon la revendication 4, selon lequel le point de fonctionnement de référence estdéfini par un couple de référence Cref et un régime de référence Nref, un point de fonctionnement est défini par un couple de fonctionnement Ck et un régime de fonctionnement Nk, la distance Dk entre le point de fonctionnement et le point de référence est déterminée par la formule : Dk = Va (Nk - Nref Y + 13 (Ck - Cref )2 où cc et p sont des coefficients de pondération prédéterminés. 8. Procédé selon la revendication 1, selon lequel on affiche une information pour un conducteur (U) pour signaler lorsque le système de préconisation applique la loi spécifique. 9. Système de motorisation d'un véhicule comprenant un moteur (1) thermique à allumage commandé, un dispositif de changement (3) de rapport de transmission de la puissance du moteur (1) au véhicule, un dispositif de traitement (2) des gaz d'échappement issus du moteur (1) comprenant un piège à oxydes d'azote, une unité de commande (4) qui pilote le système de motorisation pour contrôler en particulier les conditions de fonctionnement du piège à oxydes d'azote, et une unité de préconisation (5) de changement de rapport de transmission, le système étant caractérisé en ce que l'unité de préconisation (5) est programmée pour appliquer une loi spécifique pour préconiser d'éventuels changement de rapport de transmission lorsque le piège à oxydes d'azote doit être activé ou maintenu dans une étape de déstockage.