Brevet FR3062166A1 — publié le 20180727

PROCEDE DE CONTROLE D'UNE EMISSION D'UN POLLUANT PRESENT DANS LES GAZ EVACUES D'UN MOTEUR THERMIQUE [0001] La présente invention porte sur un procédé de contrôle d'une émission d'un polluant présent dans les gaz évacués d'un moteur thermique par une ligne d'échappement, ce polluant étant par exemple des oxydes d'azote aussi dénommés sous leur formule chimique NOx. Le procédé de contrôle s'applique pour des réglages alternatifs différents de ceux appliqués pendant un mode courant. [0002] La présente invention s'inscrit dans le domaine technique du pilotage d'une chaîne de traction avec un groupe motopropulseur en fonction des modes de combustions du moteur thermique, notamment un moteur Diesel. La présente invention entend estimer les NOx qui seraient produits en sortie de la chambre de combustion avec des réglages différents des réglages courants, ces réglages étant dénommés alternatifs. [0003] Le groupe motopropulseur comprend un calculateur ayant mémorisé plusieurs modes de fonctionnement distincts du groupe motopropulseur dont au moins un mode courant et au moins un mode alternatif donnant lieu à des émissions de quantité de polluant respectives. Une quantité de polluant selon le mode courant est mesurée ou estimée. Dans ce qui va suivre il va être pris comme exemple de polluant des oxydes d'azote ou NOx, ce qui n'est pas limitatif. [0004] La connaissance des NOx en sortie de la chambre de combustion peut se faire soit par mesure, soit par estimation. Dans ce dernier cas, cette estimation est réalisée à partir de nombreuses grandeurs physiques influant directement sur la formation du polluant, notamment la masse d'air enfermée dans la chambre, le taux de gaz d'échappement recirculés à l'admission du moteur, le taux d'oxygène dans la ligne d'échappement, la température extérieure et la température du moteur thermique connue selon la température du fluide caloporteur du système de refroidissement, le phasage et la pression d'injection, le régime moteur et le couple moteur. Tous ces paramètres ne sont pas limitatifs et peuvent comprendre, le taux d'oxygène dans la ligne d'admission ou dans la chambre de combustion, l'hygrométrie ambiante, la quantité d'eau injectée. [0005] La plupart de ces paramètres ne sont accessibles que pour le réglage selon un mode courant et il n'est pas possible de s'en servir pour estimer les NOx pour d'autres réglages alternatifs. Or, pour pouvoir gérer des compromis entre les prestations du 3062166 2 véhicule et les contraintes réglementaires, il est nécessaire de projeter les NOx qui seraient produits en sortie de la chambre de combustion pour les différents réglages de combustion accessibles. Ceci n'est pas actuellement possible, étant donné que le système actuel ne permet d'accéder aux NOx en sortie du moteur thermique que pour le réglage 5 selon un mode courant. [0006] Le document FR-A-3 031 764 décrit un procédé de contrôle d'un groupe motopropulseur avec un moteur thermique relié à une ligne d'échappement comportant un système de dépollution et un calculateur de commande. Le calculateur de commande mémorise plusieurs modes de fonctionnement distincts du groupe motopropulseur 10 permettant des consommations de carburant distinctes pour une même situation de vie de référence. [0007] Dans ce document, il est déterminé une teneur cible d'un polluant à surveiller dans les gaz d'échappement à ne pas dépasser et il est estimé pour chacun des modes de fonctionnement prédéterminés la teneur du polluant produite par le moteur thermique, 15 l'efficacité maximale de dépollution du polluant par le système de dépollution, la teneur attendue du polluant en aval du système de dépollution, à partir de la teneur attendue à la source et l'efficacité maximum de dépollution associée. [0008] Il est ensuite comparé les teneurs estimées pour chacun des modes de fonctionnement prédéterminés à la teneur cible et il est appliqué, parmi les modes de 20 fonctionnement pour lequel la teneur estimée est inférieure à la teneur cible, celui qui permet la moindre consommation de carburant. [0009] Ce document ne traite pas spécifiquement de modes alternatifs et de la difficulté d'évaluer les émissions d'un polluant spécifique lors d'un tel mode alternatif. Il est essayé dans ce document de trouver un compromis entre respect des émissions émises à la 25 sortie de la ligne d'échappement sur toutes les situations de vie du véhicule avec une consommation de carburant minimisée et non pas de connaître exactement la quantité de polluant rejetée pour des modes alternatifs. [0010] Le problème à la base de la présente invention est d'estimer de manière précise et rapide les émissions d'un polluant spécifique en sortie du moteur thermique d'un groupe 30 motopropulseur dans une ligne d'échappement pour un ou des modes de fonctionnement alternatif du moteur. 3062166 3 [0011] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un procédé de contrôle d'une émission d'un polluant présent dans les gaz évacués d'un moteur thermique d'un groupe motopropulseur par une ligne d'échappement, le groupe motopropulseur comprenant un calculateur ayant mémorisé plusieurs modes de fonctionnement distincts 5 du groupe motopropulseur dont au moins un mode courant et au moins un mode alternatif donnant lieu à des émissions de quantité de polluant respectives, une quantité de polluant selon ledit au moins un mode courant étant mesurée ou estimée, caractérisé en ce qu'il est estimé un ratio de quantités de polluant entre ledit au moins un mode courant et ledit au moins un mode alternatif en fonction d'un groupe de paramètres accessibles lors dudit 10 au moins un mode courant, une quantité de polluant selon ledit au moins un mode alternatif étant estimée en fonction de la quantité de polluant selon ledit au moins un mode courant et ledit ratio de quantité de polluants. Le ratio peut être utilisé dans les deux sens d'estimation quand le mode alternatif remplace le mode courant avec une inversion préalable. On peut également choisir une différence de quantité entre les modes. 15 [0012] L'effet technique est d'obtenir une estimation d'un polluant, avantageusement des oxydes d'azote pour un mode alternatif, ce qui n'était pas possible précisément selon l'état de la technique, les paramètres pour une telle estimation en analogie avec ce qui est fait pour un mode courant n'étant pas tous disponibles pour un mode alternatif. Grâce à cela, il est possible de prendre en compte un effet transitoire sur la base de la quantité de 20 polluants selon un mode courant. [0013] L'estimation du polluant pour des modes ou réglages alternatifs peut se faire en utilisant des fonctions de transfert de la quantité de polluant courante vers la quantité de polluant selon un mode ou réglage alternatif. Ces fonctions de transfert s'appuient sur les paramètres utilisés pour piloter le moteur et qui sont communs à tous les réglages de 25 combustion courants et alternatifs et donc accessibles. Cela représente une simplification de l'estimation, étant donné qu'il y a moins de paramètres à considérer. [0014] Les paramètres principaux de pilotage du moteur identifiés pour un mode alternatif sont en effet en nombre réduit par rapport à tous ceux intervenant physiquement dans la formation du polluant, avantageusement des oxydes d'azote. Comme il sera vu 30 par la suite, il est possible de se limiter au régime moteur, au couple moteur, à la température du moteur, à la température d'air ou la température extérieure et la pression atmosphérique, ceci de préférence pour une correction du ratio des quantités de polluant. 3062166 4 [0015] Avantageusement, avant l'estimation de la quantité de polluant selon ledit au moins un mode alternatif, le ratio de quantité de polluants est modifié en un ratio corrigé en fonction de la température extérieure et de l'altitude alors en vigueur. 5 [0016] Avantageusement, le groupe de paramètres accessibles comprend un régime moteur, un couple moteur, une température du moteur et une température d'air admis au moteur thermique. On peut adapter cette liste en fonction du niveau de performance que l'on attend du modèle ainsi créé. 10 [0017] Avantageusement, le ratio de quantités de polluant est estimé en fonction du régime moteur et du couple moteur. [0018] Avantageusement, le ratio de quantités de polluant est estimé selon une cartographie sélectionnée parmi des cartographies élaborées sur banc moteur lors d'une 15 mise au point préalable du groupe motopropulseur. [0019] Avantageusement, quand la quantité de polluant selon ledit au moins un mode courant est estimée, cette estimation se fait selon des paramètres de fonctionnement du moteur pris, unitairement ou en combinaison, parmi une quantité de masse d'air enfermée 20 dans le moteur thermique, un taux de recirculation de gaz d'échappement à l'admission d'air du moteur thermique, un taux d'oxygène dans la ligne d'échappement, dans la ligne d'admission ou dans la chambre de combustion, l'hygrométrie ambiante, une température extérieure, une température du moteur, un phasage et une pression d'injection, un régime moteur et un couple moteur, la quantité d'eau injectée. Ces paramètres peuvent être 25 obtenus directement, par mesure ou estimation, ou indirectement, par mesure ou estimation des facteurs principaux d'influence. Par exemple, la position d'une vanne de recirculation de gaz d'échappement peut donner une sensibilité du taux de gaz recirculés, ou l'activation d'un évènement de distribution peut donner une sensibilité du taux de gaz brulés enfermés dans la chambre de combustion. 30 [0020] Avantageusement, quand le groupe motopropulseur comprend des moyens de transmission, des paramètres de réglage des moyens de transmission sont pris en compte pour l'estimation de la quantité de polluant selon ledit au moins un mode courant. [0021] Avantageusement, le polluant est formé d'oxydes d'azote. 3062166 5 [0022] L'invention concerne aussi un calculateur de commande d'un groupe motopropulseur, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire et de commande requis pour une mise en oeuvre d'un tel procédé. 5 [0023] L'invention concerne enfin un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique relié à des moyens de transmission, caractérisé en ce qu'il comprend un tel calculateur de commande. Tout cela ne nécessite pas de nouvelles caractérisations spécifiques du moteur et donc n'entraîne pas de surcoût lié. Il est important de noter que 10 ces avantages restent compatibles avec les réglementations en vigueur, notamment pour un moteur Diesel. [0024] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : 15 - la figure 1 est une représentation schématique de trois logigrammes d'un procédé d'estimation de la quantité de polluant évacué par une ligne d'échappement d'un moteur thermique, le premier logigramme en partant du haut de la figure étant pour un mode courant, le deuxième selon la présente invention pour un mode alternatif et le troisième étant un logigramme pour un mode alternatif établi en analogie avec le 20 logigramme pour un mode courant mais ne pouvant être mis en oeuvre, (ce 3ème logigramme pouvant techniquement être mis en oeuvre, mais nécessitant plus de ressources du calculateur que les autres logigrammes) - la figure 2 est une représentation schématique d'un logigramme d'un procédé d'estimation selon la présente invention avec l'estimation d'un ratio entre quantités 25 courante et alternative puis une estimation de la quantité alternative de polluant en fonction de la quantité courante et du ratio. [0025] Il est à garder à l'esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l'invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention. Aux figures, le polluant est 30 formé par des oxydes d'azote, ce qui n'est pas limitatif. [0026] Dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées. 3062166 6 [0027] La figure 1 montre un logigramme d'un procédé d'estimation de la quantité de NOx évacuée par la ligne d'échappement d'un moteur thermique pour un mode courant. En pointillés, il est montré un procédé d'estimation de la quantité de NOx évacuée par la ligne d'échappement d'un moteur thermique pour un mode alternatif, ce qui n'est pas 5 réalisable, étant donné que des paramètres de fonctionnement du moteur thermique ne sont pas disponibles. [0028] La quantité de NOx évacuée avec les gaz d'échappement par la ligne d'échappement est estimée en sortie du moteur thermique donc en amont d'un éventuel élément de dépollution sélectif de ce polluant présent dans la ligne d'échappement. En 10 complément, la quantité de NOx peut aussi être estimée ou mesurée en aval de l'élément de dépollution pour vérifier l'efficacité de la dépollution. [0029] En haut de la figure 1, en partant de paramètres de pilotage du moteur PAR, il est défini le réglage de combustion courant 1 concernant principalement l'injection de carburant et la boucle d'air. Pour un réglage selon un mode courant REG cour, il est 15 estimé ou mesuré en 2 la quantité de NOx courante NOx cour en sortie de la chambre de combustion pour le réglage selon un mode courant REG cour. [0030] En bas de la figure 1, par analogie avec ce qui est fait pour un réglage selon un mode courant REG cour tout en étant impossible à mettre en oeuvre, il est estimé une quantité de NOx alternative NOx alt pour un réglage alternatif REG alt. Les étapes de 20 réglage de combustion alternative la et de mesure ou d'estimation de la quantité de NOx alternative NOx alt sont difficiles de mise en oeuvre et sont donc indiquées en pointillés. Ceci est techniquement possible mais nécessite plus de ressources du calculateur que l'invention. [0031] Au milieu de la figure 1, le logigramme conforme à la présente invention prévoit 25 d'établir une fonction de transfert de quantité de NOx courante NOx cour en quantité de NOx en réglage alternatif NOx alt. Ceci est fait par la fonction 3 et sera mieux vu en regard de la figure 2. [0032] A la figure 2, il est illustré le logigramme d'un mode de réalisation d'un procédé de contrôle selon l'invention. Ce procédé contrôle une émission d'un polluant présent dans 30 les gaz évacués d'un moteur thermique d'un groupe motopropulseur par une ligne d'échappement. 3062166 7 [0033] De manière connue, le groupe motopropulseur comprend un calculateur ayant mémorisé plusieurs modes de fonctionnement distincts du groupe motopropulseur dont au moins un mode courant REG cour et au moins un mode alternatif REG alt donnant lieu à des émissions de quantité de polluant respectives. 5 [0034] Comme il a été montré à la figure 1, une quantité de polluant courante NOx cour selon ledit au moins un mode courant est mesurée ou estimée. L'estimation peut se faire étant donné que tous les paramètres pour son établissement sont disponibles pour un mode courant REG cour alors que ce n'est pas le cas pour un mode alternatif REG alt. [0035] Selon l'invention, en regard de la figure 2, il est estimé un ratio ratio b, dit ratio 10 brut, de quantités de polluant entre ledit au moins un mode courant REG cour et ledit au moins un mode alternatif REG alt en fonction d'un groupe de paramètres accessibles lors dudit au moins un mode alternatif REG alt. [0036] Ce ratio peut être un ratio de la quantité de polluant courante NOx cour sur la quantité de polluant NOx alt selon un mode alternatif REG alt ou l'inverse. 15 [0037] L'étape suivante est l'estimation d'une quantité de polluant NOx alt selon ledit au moins un mode alternatif en fonction de la quantité de polluant NOx cour selon ledit au moins un mode courant et ledit ratio ratio b de quantités de polluants. Il est alors effectué une multiplication X de la quantité de polluant courante par le ratio ou une division selon que le ratio est un ratio de la quantité de polluant NOx alt selon un mode alternatif REG alt 20 sur la quantité de polluant courante NOx cour ou l'inverse. [0038] A la figure 2, il est montré tout d'abord un ratio brut ratio b de la quantité de polluant courante NOx cour sur la quantité de polluant NOx alt selon un mode alternatif REG alt. Avant l'estimation de la quantité de polluant selon un mode alternatif REG alt, le ratio brut ratio b peut être modifié en un ratio corrigé en fonction de la température 25 extérieure T° et de l'altitude Altit alors en vigueur pour donner un ratio corrigé ratio corr, par exemple un ratio corrigé ratio corr de la quantité de NOx NOx alt selon le mode alternatif REG alt sur la quantité de NOx courante NOx cour ou l'inverse. [0039] Le groupe de paramètres accessibles pour le calcul du ratio brut ratio b pour un 30 mode alternatif REG alt comprend un régime moteur R, un couple moteur C, une température du moteur et une température d'air admis au moteur thermique. La température du moteur peut être la température du fluide caloporteur du circuit de refroidissement du moteur. 3062166 8 [0040] Comme il est montré à la figure 2, le ratio ratio b de quantités de polluant peut être estimé en fonction du régime moteur R et du couple moteur C. Le ratio ratio b de quantités de polluant peut être estimé selon une cartographie sélectionnée parmi des 5 cartographies élaborées sur banc moteur lors d'une mise au point préalable du groupe motopropulseur. Ceci est valable pour le ratio brut ratio b puis pour le ratio corrigé ratio corr. [0041] Comme précédemment mentionné, la quantité de polluant NOx cour selon un 10 mode courant REG cour peut être estimée ou mesurée. Quand la quantité de polluant NOx cour selon le mode courant REG cour est estimé, cette estimation peut se faire selon des paramètres de fonctionnement du moteur pris, unitairement ou en combinaison, parmi une quantité de masse d'air enfermée dans le moteur thermique, un taux de recirculation de gaz d'échappement à l'admission d'air du moteur thermique, un taux d'oxygène dans la 15 ligne d'échappement, une température extérieure T°, une température du moteur, un phasage et une pression d'injection, un régime moteur R et un couple moteur C. Ceci n'est pas limitatif. [0042] Le groupe motopropulseur peut comprendre des moyens auxiliaires comme un 20 turbocompresseur, une boîte de vitesses automatique ou manuelle et un embrayage de sorte que, par exemple, quand le groupe motopropulseur comprend des moyens de transmission, des paramètres de réglage des moyens de transmission peuvent être pris en compte pour l'estimation de la quantité de polluant selon le mode courant REG cour. 25 [0043] Pour toutes les caractéristiques précédemment décrites, le polluant peut être formé d'oxydes d'azote. Dans ce cas, la ligne d'échappement peut comprendre comme élément de dépollution un système de réduction catalytique sélective, un piège à oxydes d'azote passif ou actif ou tout autre système de neutralisation des oxydes d'azote ou NOx. 30 [0044] L'invention concerne aussi un calculateur de commande d'un groupe motopropulseur. Le calculateur de commande comporte des moyens d'acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire et de commande requis pour une mise en oeuvre d'un tel procédé. En particulier, le calculateur de commande peut mémoriser des cartographies de modes alternatifs pour déterminer le ratio ratio b, ratio 35 corr de quantités de polluant. 3062166 9 [0045] L'invention concerne enfin un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique relié à des moyens de transmission comprenant un tel calculateur de commande. [0046] L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui 5 n'ont été donnés qu'a titre d'exemples. REVENDICATIONS: 1. Procédé de contrôle d'une émission d'un polluant présent dans les gaz évacués d'un moteur thermique d'un groupe motopropulseur par une ligne d'échappement, le groupe motopropulseur comprenant un calculateur ayant mémorisé plusieurs modes de fonctionnement distincts du groupe motopropulseur dont au moins un mode courant (REG cour) et au moins un mode alternatif (REG alt) donnant lieu à des émissions de quantité de polluant respectives, une quantité de polluant (NOx cour) selon ledit au moins un mode courant étant mesurée ou estimée, caractérisé en ce qu'il est estimé un ratio (ratio b) de quantités de polluant entre ledit au moins un mode courant (REG cour) et ledit au moins un mode alternatif (REG alt) en fonction d'un groupe de paramètres accessibles lors dudit au moins un mode courant (Par), une quantité de polluant (NOx alt) selon ledit au moins un mode alternatif étant estimée en fonction de la quantité de polluant (NOx cour) selon ledit au moins un mode courant et ledit ratio (ratio b) de quantités de polluants. 2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, avant l'estimation de la quantité de polluant (NOx alt) selon ledit au moins un mode alternatif, le ratio (ratio b) de quantités de polluants est modifié en un ratio corrigé (ratio cor) en fonction de la température extérieure (Tc') et de l'altitude (Alti t) alors en vigueur. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le groupe de paramètres accessibles comprend un régime moteur (R), un couple moteur (C), une température du moteur et une température d'air admis au moteur thermique. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le ratio (ratio b) de quantités de polluant est estimé en fonction du régime moteur (R) et du couple moteur (C). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ratio (ratio b) de quantités de polluant est estimé selon une cartographie sélectionnée parmi des cartographies élaborées sur banc moteur lors d'une mise au point préalable du groupe motopropulseur. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, quand la quantité de polluant (NOx cour) selon ledit au moins un mode courant est estimée, cette estimation se fait selon des paramètres de fonctionnement du moteur pris, unitairement ou en combinaison, parmi une quantité de masse d'air enfermée dans le 3062166 11 moteur thermique, un taux de recirculation de gaz d'échappement à l'admission d'air du moteur thermique, un taux d'oxygène, une température extérieure (T°), une température du moteur, un phasage et une pression d'injection, un régime moteur (R) et un couple moteur (C). 5 7. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, quand le groupe motopropulseur comprend des moyens de transmission, des paramètres de réglage des moyens de transmission sont pris en compte pour l'estimation de la quantité de polluant (NOx cour) selon ledit au moins un mode courant. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le 10 polluant est formé d'oxydes d'azote. 9. Calculateur de commande d'un groupe motopropulseur, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'acquisition, de traitement par instructions logicielles stockées dans une mémoire et de commande requis pour une mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 15 10. Groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique relié à des moyens de transmission, caractérisé en ce qu'il comprend un calculateur de commande selon la revendication précédente.