Brevet FR3053389A1 — publié le 20180105

PROCEDE DE REGULATION D'UN CHAUFFAGE D'UN ELEMENT DE DEPOLLUTION D'UNE LIGNE D'ECHAPPEMENT D'UN MOTEUR [0001] L'invention porte sur un procédé de régulation d'un chauffage d'au moins un élément de dépollution présent dans une ligne d'échappement de gaz en sortie d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, la régulation se faisant selon le profil de conduite du conducteur acquis lors d'un historique. [0002] La présente invention concerne la dépollution aussi bien des moteurs diesel qu'à essence, ces moteurs pouvant être associés ou non à un moteur électrique pour un véhicule hybride. [0003] Pour tous les types de véhicule automobile avec un moteur à combustion interne, le système de dépollution varie selon la motorisation mais, dans tous les cas, le système de dépollution comprend au moins un élément de dépollution. [0004] Pour les véhicules à essence, une dépollution est fréquemment réalisée par un catalyseur, dit trois voies. Il est aussi envisagé de munir la ligne d'échappement d'un filtre à particules spécifiquement adapté au carburant essence, ce catalyseur étant connu sous l'acronyme anglo-saxon de GPF (pour Gas Particle Filter en anglais et ) filtre à particules essence en français. [0005] Pour les véhicules diesel, une dépollution est réalisée par une série de catalyseurs en ligne. La ligne d'échappement peut être munie d'un catalyseur d'oxydation ou catalyseur DOC, d'un catalyseur de réduction sélective pour un système de réduction catalytique sélective connu sous l'acronyme RCS et un filtre à particules connu sous l'acronyme FAP. Un ou des pièges à NOx passif ou actif peuvent aussi être envisagés en association ou en remplacement du système RCS. [0006] Ces catalyseurs nécessitent d'être à une certaine température pour être efficaces, cette température étant dite température minimale de fonctionnement du catalyseur, cette température pouvant varier selon le type de catalyseur. Cette montée en température, générée par la température des gaz d'échappement ou par un équipement extérieur, par 3053389 2 exemple un chauffage électrique d'appoint, est plus ou moins rapide selon la technologie retenue pour le substrat du catalyseur ou les dispositifs de chauffage extérieurs. [0007] Du fait d'un fonctionnement déficient du ou des catalyseurs, une grande partie des émissions d'un polluant spécifique hors d'un véhicule automobile a lieu avant que le 5 catalyseur dédié à la dépollution du polluant spécifique atteigne la température minimale de fonctionnement. [0008] Les lignes d'échappement utilisent aujourd'hui soit des catalyseurs chauffés ou non chauffés électriquement. Les catalyseurs peuvent être en céramique ou métalliques. Actuellement, il existe une stratégie de chauffe d'un élément de dépollution tel que 10 catalyseur basé sur une durée fixe. A la fin de cette durée fixe, il est estimé que le catalyseur a atteint sa température minimale de fonctionnement. [0009] Les catalyseurs chauffés électriquement sont gourmands en énergie électrique et combustible. Ces catalyseurs ont besoin d'être chauffés pendant plusieurs secondes, voire pendant plusieurs minutes à des puissances supérieures à 1 KW. Afin de s'en servir il faut 15 que la batterie possède une charge suffisante. Pour pouvoir utiliser la batterie sans la décharger, un changement d'alternateur, de classe plus élevée, peut être obligatoire. [0010] Dans la durée de chauffe, il n'est pas tenu compte du style de conduite du conducteur. Pour une même durée de chauffage afin d'atteindre la température d'un élément de dépollution présent dans la ligne d'échappement, un conducteur de style 20 agressif polluera plus qu'un conducteur de style calme, étant donné que la dépollution est alors mal assurée et qu'une conduite agressive implique plus d'émissions de polluants. [0011] Le brevet US-A-2002/0139114 décrit un élément de dépollution du type catalyseur dans une ligne d'échappement de véhicule automobile comprenant un dispositif de chauffage et un système de contrôle commande permettant de maintenir un niveau de 25 température élevé même quand le moteur ne fonctionne pas. [0012] Les moyens de contrôle comprennent des moyens pour mémoriser et enregistrer les habitudes de conduite de manière à prédire l'utilisation du véhicule et activer les moyens de chauffage en conséquence. Ceci signifie que le catalyseur sera chauffé quand il est habituel que le véhicule est utilisé fréquemment à une heure précise, un peu avant l'arrivée de cette heure précise. L'élément de dépollution est alors prêt à assurer une dépollution satisfaisante. 3053389 3 [0013] Par contre, ce document ne tient compte que des habitudes de roulage du véhicule en termes d'horaire et non du mode de conduite, agressif ou calme, que le conducteur adopte habituellement. Le chauffage se fait avant la conduite du véhicule avec le risque de trop solliciter la batterie du véhicule. 5 [0014] Par conséquent, le problème à la base de l'invention est pour au moins un élément de dépollution placé dans une ligne d'échappement de moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, cet élément de dépollution nécessitant d'être chauffé en plus du chauffage des gaz d'échappement le traversant pour atteindre une température minimale de fonctionnement, de mettre en oeuvre ce chauffage au plus près des 10 conditions réelles estimées de roulage du véhicule afin d'éviter une pollution due à un fonctionnement de l'élément de dépollution encore insuffisant. [0015] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un procédé de régulation d'un chauffage d'au moins un élément de dépollution présent dans une ligne d'échappement d'un moteur de véhicule automobile, ledit au moins un élément de 15 dépollution nécessitant une température minimale pour son fonctionnement et étant chauffé pour atteindre la température minimale, avec la puissance de chauffage dudit au moins un élément de dépollution qui est est régulée en fonction d'un profil de conduite du conducteur du véhicule automobile préalablement établi selon un historique de conduite. [0016] L'effet technique de la présente invention est de réguler le chauffage d'au moins 20 un élément de dépollution selon des conditions estimées représentatives des conditions réelles en vigueur du véhicule automobile. Il est donc supposé que le conducteur est le même et que son habitude de conduite ne varie pas de ses précédentes habitudes de conduite. Le chauffage de l'élément de dépollution est donc régulé en fonction du profil passé de conduite du conducteur, variant d'une conduite agressive à une conduite calme, 25 selon des profils de conduite déjà enregistrés. Ceci n'est en aucun cas anticipé par ce que proposait le document US-A-2002/0139114 qui effectuait un chauffage de l'élément de dépollution préalablement au démarrage du véhicule en fonction de l'emploi du temps du véhicule précédemment relevé et non de la conduite du conducteur. [0017] Dans le cadre de l'invention, il peut être différencié entre plusieurs conducteurs 30 du véhicule automobile. Dans ce cas, il peut être communiqué à une unité de contrôle commande du véhicule une identification du conducteur, par exemple par une introduction d'un code via une interface ou une utilisation d'un élément spécifique au conducteur, du type clé. 3053389 4 [0018] Le procédé selon la présente invention permet de chauffer au moins un élément de dépollution de la ligne d'échappement plus précisément en adaptation avec un mode de conduite présumé. La puissance envoyée à l'élément de dépollution dépend du profil de conduite du conducteur. Si le conducteur a l'habitude de conduire de manière 5 agressive, la puissance de chauffe sera élevée et si le conducteur a l'habitude de conduire d'une manière plus délicate, la puissance de chauffe sera plus faible. [0019] La présente invention permet de diminuer la consommation de carburant du véhicule en diminuant les émissions de dioxyde de carbone liées à la phase de chauffe de l'élément de dépollution pour des profils de conduite moins sévères qui ne nécessitent pas 10 une puissance élevée de chauffage. Il s'ensuit que la présente invention permet de diminuer les émissions polluantes pour un profil de conduite agressif et aussi de diminuer la consommation de carburant en plus pour un profil de conduite peu agressif. En effet, un conducteur calme va consommer moins de carburant car, si on diminue la puissance de chauffe, on va restituer moins d'énergie à la batterie et par conséquence on 15 va consommer moins de carburant. [0020] [0021] Un chauffage d'un élément de dépollution selon l'état de la technique mettait en oeuvre toujours une même puissance donnée pour une durée aussi fixe. Au contraire, la présente invention permet de réguler la puissance et, le cas échéant, la durée de chauffe 20 de l'élément de dépollution selon un profil de conduite du conducteur. [0022] Avantageusement, il est établi plusieurs classes de profil de conduite correspondant respectivement à une puissance de chauffage. Ces classes peuvent aller d'un profil de conduite calme à un profil de conduite très agressif. [0023] Avantageusement, une durée de chauffage est régulée en fonction du profil de 25 conduite du conducteur. Ceci permet d'optimiser le chauffage en complément de la puissance de chauffage. [0024] Avantageusement, le profil de conduite du conducteur est défini selon un ou plusieurs des paramètres suivants pris unitairement ou en combinaison : un enfoncement d'une pédale d'accélérateur, un régime moteur, des régimes moteur lors de changements 30 de vitesse pour une boîte de vitesses, une charge du moteur,. Ces éléments influent notoirement sur les émissions de polluants dans la ligne d'échappement du véhicule 3053389 5 automobile. Avantageusement, l'historique de conduite est réactualisé selon une moyenne glissante. [0025] Avantageusement, il est tenu compte du type dudit au moins un élément de dépollution et de sa température minimale de fonctionnement pour la régulation de la 5 puissance de chauffage. [0026] Avantageusement, la régulation de la puissance se fait par une cartographie. [0027] Avantageusement, le chauffage est électrique. [0028] La présente invention concerne une ligne d'échappement associée à une unité de contrôle commande, la ligne d'échappement comprenant au moins un élément de 10 dépollution et au moins un élément de chauffage dudit au moins un élément de dépollution dont la puissance est régulée, telle que ledit au moins un élément de dépollution est chauffé conformément à un tel procédé de régulation d'un chauffage, l'unité de contrôle commande comprenant un module de mémorisation d'un historique de conduite, un module de détermination d'un profil de conduite à partir de l'historique et comprenant ou 15 étant associée à un module de commande dudit au moins un élément de chauffage dudit au moins un élément de dépollution. [0029] Avantageusement, ledit au moins un élément de dépollution est un ou plusieurs des éléments suivants : un catalyseur trois voies, un catalyseur d'oxydation, un catalyseur de réduction faisant partie d'un système de réduction catalytique sélective, un filtre à 20 particules, un piège à oxydes d'azote passif ou actif. [0030] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif et sur lequel : - la figure 1 est une représentation schématique d'une ligne d'échappement de 25 gaz en sortie d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, la ligne d'échappement comprenant au moins un élément de dépollution chauffé conformément à un procédé selon la présente invention. [0031] II est à garder à l'esprit que la figure est donnée à titre d'exemple et n'est pas limitative de l'invention. Elle constitue une représentation schématique de principe 30 destinée à faciliter la compréhension de l'invention et n'est pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les dimensions des différents éléments illustrés ne sont pas représentatives de la réalité. 3053389 6 [0032] En se référant à la figure 1, il est montré une portion d'une ligne 1 d'échappement en sortie d'un moteur 2 à combustion interne. A cette figure 1, la ligne 1 d'échappement comprend au moins un élément de dépollution 3 mais il est vraisemblable que la ligne comprend plusieurs éléments de dépollution tels qu'un catalyseur trois voies, un 5 catalyseur d'oxydation, un catalyseur de réduction pour un système de réduction catalytique sélective ou un filtre à particules. Cette liste n'est pas limitative. [0033] Dans le sens de la présente invention, l'élément de dépollution 3 qui peut ne pas être unique est avantageusement un catalyseur mais il peut être un élément de dépollution 3 d'un polluant sélectif autre qu'un catalyseur, comme un piège à oxydes d'azote actif ou 10 passif. [0034] Cet élément de dépollution 3 est muni d'un dispositif de chauffage 4, 4a, à la figure 1 un dispositif de chauffage électrique à électrodes 4, 4a. Une ligne 1 d'échappement peut utiliser des éléments de dépollution chauffés et/ou des éléments de dépollution non chauffés. Comme les éléments de dépollution et notamment des 15 catalyseurs peuvent être en céramique ou métalliques, certains éléments de dépollution chauffent plus vite que d'autres. [0035] Un catalyseur est généralement composé d'un substrat cylindrique ou de forme ovoïde imprégné d'un composé chimique contenant ou non des métaux précieux permettant de catalyser les réactions chimiques qui vont éliminer les polluants. Tous les 20 catalyseurs ont besoin d'atteindre une certaine température pour être efficace. Par exemple, un catalyseur trois voies présente 50% d'efficacité entre 300 et 350°C environ et atteint sa pleine efficacité à partir de 600°C. [0036] A la figure 1, le dispositif de chauffage est électrique en étant muni de deux électrodes 4, 4a. Par contre une autre forme de chauffage qu'électrique peut être 25 envisagée en restant toujours dans le cadre de la présente invention. [0037] Les deux électrodes 4, 4a sont alimentés électriquement par la batterie 7 du véhicule ou une batterie 7 auxiliaire, ou un générateur notamment une machine électrique servant par ailleurs à la propulsion du véhicule en remplacement du moteur 2 à combustion interne quand celui-ci est éteint. 30 [0038] De manière classique, la dépollution de la ligne 1 d'échappement est supervisée par une unité de contrôle commande 6 qui peut être modifiée ou complétée d'une partie 3053389 7 logicielle pour la mise en oeuvre de la présente invention, comme il va être détaillé ci-après. [0039] La présente invention concerne un procédé de régulation d'un chauffage d'au moins un élément de dépollution 3 présent dans une ligne 1 d'échappement d'un moteur 2 5 de véhicule automobile, ledit au moins un élément de dépollution 3 nécessitant une température minimale pour son fonctionnement et étant chauffé pour atteindre la température minimale, soit électriquement soit par une autre source. L'important est que ce chauffage complète celui assuré par les gaz d'échappement qui est relativement faible en phase de roulage du véhicule juste après son démarrage. 10 [0040] Selon l'invention, une puissance de chauffage dudit au moins un élément de dépollution 3 est régulée en fonction d'un profil de conduite du conducteur du véhicule automobile préalablement établi selon un historique de conduite. Ceci remplace la durée fixe de chauffage de l'état de la technique et permet d'adapter le chauffage au fonctionnement réel du véhicule, plus précisément au mode de conduite du conducteur tel 15 qu'il a été relevé précédemment. [0041] Il est possible de chauffer plusieurs éléments de dépollution simultanément avec une puissance correspondant à la température minimale de fonctionnement de chaque élément de dépollution 3 afin d'atteindre rapidement cette température. Dans le cas de plusieurs éléments de dépollution, il est préférable de doser les diverses puissances de 20 chauffage pour que les éléments de dépollution atteignent simultanément leur température minimale de fonctionnement. [0042] En alternative, quand un polluant est jugé à traiter prioritairement, l'élément de dépollution 3 dédié à ce polluant peut bénéficier de plus de puissance de chauffage que les autres éléments de dépollution pour atteindre le plus rapidement possible sa 25 température minimale de fonctionnement. [0043] Comme précédemment mentionné, il peut donc être tenu compte du type dudit au moins un élément de dépollution 3 et de sa température minimale de fonctionnement pour la régulation de la puissance de chauffage. [0044] II peut être établi plusieurs classes de profil de conduite correspondant 30 respectivement à une puissance de chauffage, la puissance de chauffage envoyée à l'élément de dépollution 3 dépendant du profil de conduite du conducteur. Si le conducteur conduit de manière agressive, la puissance de chauffe de l'élément de dépollution sera 3053389 8 élevée et si le conducteur conduit d'une manière plus délicate, la puissance de chauffe l'élément de dépollution sera plus faible. [0045] Par exemple, sans que cela soit limitatif, il peut être classé des modes de conduite selon une échelle de 1 à 10, 1 illustrant le comportement de conduite le plus 5 calme et 10 le comportement le plus agressif de profil de conduite du conducteur. [0046] Il est aussi possible de réguler une durée de chauffage en fonction du profil de conduite du conducteur, c'est-à-dire de l'allonger pour un profil agressif plus que pour un profil calme de conduite. [0047] Le profil de conduite du conducteur peut être défini selon un ou plusieurs des 10 paramètres suivants pris unitairement ou en combinaison : un enfoncement d'une pédale d'accélérateur, un régime moteur, des régimes moteur lors de changements de vitesse pour une boîte de vitesses, une charge du moteurPlus la pédale d'accélérateur est enfoncée et/ou plus le régime moteur est élevé, plus l'émission de polluant est forte. Le fait de « pousser les vitesses » c'est-à-dire de rouler en surrégime augmente l'émission de 15 polluants, de même que la charge du moteur. Une température extérieure faible est désavantageuse pour une bonne combustion dans le moteur 2 et il sera aussi nécessaire de réchauffer à plus forte puissance et, le cas échéant, sur une plus longue durée l'élément de dépollution 3 car le différentiel de température entre température initiale de l'élément de dépollution 3, égale à la température extérieure, et température minimale de 20 fonctionnement sera plus grand. [0048] L'historique de conduite peut être réactualisé selon une moyenne glissante. Cela permet de lisser les résultats précédemment obtenus en les réactualisant progressivement pour éviter la prise en compte de mesures aberrantes. [0049] La régulation de la puissance de chauffage peut se faire par une cartographie 25 dans l'unité de contrôle commande 6 en charge de la dépollution dans la ligne 1 d'échappement du véhicule automobile. [0050] La présente invention concerne une ligne 1 d'échappement associée à une unité de contrôle commande 6, la ligne 1 d'échappement comprenant au moins un élément de dépollution 3 et au moins un élément de chauffage 4, 4a dudit au moins un élément de 30 dépollution 3 dont la puissance est régulée. [0051] Selon l'invention, ledit au moins un élément de dépollution 3 est chauffé conformément à un procédé de régulation d'un chauffage tel que précédemment 3053389 9 mentionné. L'unité de contrôle commande 6 comprend un module de mémorisation d'un historique de conduite, un module de détermination d'un profil de conduite à partir de l'historique et comprenant ou étant associée à un module de commande 5 dudit au moins un élément de chauffage 4, 4a dudit au moins un élément de dépollution 3. 5 [0052] L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. REVENDICATIONS1. Procédé de régulation d'un chauffage d'au moins un élément de dépollution (3) présent dans une ligne (1) d'échappement d'un moteur (2) de véhicule automobile, ledit au moins un élément de dépollution (3) nécessitant une température minimale pour son fonctionnement et étant chauffé pour atteindre la température minimale, caractérisé en ce qu'une puissance de chauffage dudit au moins un élément de dépollution (3) est régulée en fonction d'un profil de conduite du conducteur du véhicule automobile préalablement établi selon un historique de conduite. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel il est établi plusieurs classes de profil de conduite correspondant respectivement à une puissance de chauffage. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel une durée de chauffage est régulée en fonction du profil de conduite du conducteur. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le profil de conduite du conducteur est défini selon un ou plusieurs des paramètres suivants pris unitairement ou en combinaison : un enfoncement d'une pédale d'accélérateur, un régime moteur, des régimes moteur lors de changements de vitesse pour une boîte de vitesses, une charge du moteur,. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'historique de conduite est réactualisé selon une moyenne glissante. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel il est tenu compte du type dudit au moins un élément de dépollution (3) et de sa température minimale de fonctionnement pour la régulation de la puissance de chauffage. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la régulation de la puissance se fait par une cartographie. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le chauffage est électrique. 3053389 11 9. Ligne (1) d'échappement associée à une unité de contrôle commande (6), la ligne (1) d'échappement comprenant au moins un élément de dépollution (3) et au moins un élément de chauffage (4, 4a) dudit au moins un élément de dépollution (3) dont la puissance est régulée, caractérisée en ce que ledit au moins un élément de 5 dépollution (3) est chauffé conformément à un procédé de régulation d'un chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'unité de contrôle commande (6) comprenant un module de mémorisation d'un historique de conduite, un module de détermination d'un profil de conduite à partir de l'historique et comprenant ou étant associée à un module de commande (5) dudit au moins un élément de chauffage (4, 10 4a) dudit au moins un élément de dépollution (3). 10. Ligne (1) d'échappement selon la revendication précédente, dans laquelle ledit au moins un élément de dépollution (3) est un ou plusieurs des éléments suivants : un catalyseur trois voies, un catalyseur d'oxydation, un catalyseur de réduction faisant partie d'un système de réduction catalytique sélective, un filtre à particules, un piège à 15 oxydes d'azote passif ou actif.