Brevet FR3062163A1 — publié le 20180727

PROCEDE D'ACTIVATION D'UN MODE DE COMBUSTION D'UN MOTEUR FAVORISANT LA THERMIQUE A L'ECHAPPEMENT EN DEBUT DE ROULAGE [0001] La présente invention porte sur un procédé d'activation d'un mode de combustion d'un moteur favorisant la thermique à l'échappement en début de roulage. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, pour augmenter la température dans la ligne d'échappement d'un moteur de type diesel afin d'atteindre une température de fonctionnement minimale d'un système de dépollution. [0002] Dans un contexte de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur diesel, on utilise notamment des systèmes de réduction catalytique sélective (ou SCR pour "Sélective Catalyst Réduction" en anglais) visant à réduire les oxydes d'azote (N0x) contenus dans les gaz d'échappement. Le fonctionnement du système SCR est basé sur une réaction chimique entre les oxydes d'azote et un réducteur prenant classiquement la forme d'ammoniac. L'injection de l'ammoniac dans la ligne d'échappement est généralement réalisée par l'intermédiaire d'une autre espèce chimique, telle que l'urée solubilisée dans de l'eau. [0003] Plus précisément, la solution d'urée injectée dans la ligne d'échappement se vaporise dans un premier temps pour se transformer en urée solide et en vapeur d'eau. Ensuite, l'urée se transforme en ammoniac à l'intérieur d'un catalyseur implanté sur la ligne d'échappement. L'ammoniac pourra ensuite réduire les oxydes d'azote rejetés par le moteur en azote et en eau. [0004] Il est nécessaire d'attendre que les gaz d'échappement atteignent une certaine température au niveau de l'injecteur, notamment supérieur à 150 degrés, avant de pouvoir assurer dans de bonnes conditions la vaporisation de la solution d'urée dans la ligne d'échappement. Avant que cette température soit atteinte, les oxydes d'azote ne sont pas traités, ce qui pose des problèmes d'efficacité du système de dépollution. [0005] Dans certaines situations de vie, le mode de combustion dit "nominal" ne permet pas d'atteindre cette température suffisamment rapidement, notamment en phase de roulage urbain. Pour pallier à cela, il existe des modes de combustion spécifiques qui dégradent la combustion et permettent une augmentation de la thermique à l'échappement. 3062163 2 [0006] Ces modes de combustions spécifiques présentent toutefois l'inconvénient d'augmenter la consommation de carburant, et de diluer le gasoil dans l'huile. Il est donc important d'utiliser ces méthodes avec parcimonie. [0007] Les stratégies existantes basées sur l'activation du mode de combustion 5 spécifique pendant une durée prédéterminée en début de roulage ne sont toutefois pas optimales, ce mode de combustion spécifique pouvant être utilisé alors qu'il n'est pas efficace ou sur une durée trop longue, pénalisant fortement dans les deux cas la consommation du véhicule sans changer l'efficacité de la ligne de dépollution. [0008] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un 10 procédé de pilotage d'un moteur thermique de véhicule automobile équipé d'un système de dépollution des gaz d'échappement installé dans une ligne d'échappement, caractérisé en ce qu'il comporte: - une étape de comparaison d'une température mesurée de la ligne d'échappement avec une température seuil, 15 - une étape de calcul de durée d'une fenêtre temporelle correspondant à une quantité donnée émise de dioxyde de carbone, dite fenêtre de dioxyde de carbone, - une étape de comparaison d'une puissance reçue par le système de dépollution durant la fenêtre de dioxyde de carbone avec un seuil minimum correspondant à un potentiel d'activation d'un mode de combustion spécifique et un seuil maximum correspondant à 20 une capacité d'échauffement suffisante de la ligne d'échappement, et - une étape d'activation du mode de combustion spécifique permettant l'échauffement de la ligne d'échappement dans le cas où la température de la ligne d'échappement est inférieure à la température seuil et où la puissance reçue par le système de dépollution durant la fenêtre de dioxyde de carbone est comprise entre le seuil minimum et le seuil 25 maximum. [0009] L'invention permet ainsi de favoriser la montée en température de la ligne d'échappement en début de roulage, afin d'obtenir le plus rapidement possible l'efficacité maximale du système de dépollution. L'invention permet en outre de garantir l'activation du mode de combustion spécifique favorisant la thermique au juste nécessaire. On optimise 30 ainsi la consommation de carburant et on diminue la dilution de gasoil dans l'huile, tout en atteignant l'efficacité maximale du système de dépollution le plus rapidement possible. [0010] Selon une mise en oeuvre, la température seuil est comprise entre 100°C et 130°C. 3062163 3 [0011] Selon une mise en oeuvre, la fenêtre de dioxyde de carbone est comprise entre 50g et 100g de dioxyde de carbone. [0012] Selon une mise en oeuvre, la puissance reçue par le système de dépollution durant la fenêtre de dioxyde de carbone est définie par une énergie reçue par le système 5 de dépollution durant la fenêtre de dioxyde de carbone divisée par une durée de la fenêtre de dioxyde de carbone. [0013] Selon une mise en oeuvre, le seuil minimum correspondant au potentiel d'activation du mode de combustion spécifique de la ligne d'échappement est compris entre lkW et 3kW. 10 [0014] Selon une mise en oeuvre, le seuil minimum est de préférence égal à 2kW. [0015] Selon une mise en oeuvre, le seuil maximum correspondant à la capacité d'échauffement suffisante de la ligne d'échappement est compris entre 5kW et 7kW. [0016] Selon une mise en oeuvre, le seuil maximum est de préférence égal à 5kW. [0017] Selon une mise en oeuvre, la température seuil, le seuil minimum, et le seuil 15 maximum dépendent d'un vieillissement de la ligne d'échappement. [0018] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'a titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0019] La figure 1 est une représentation schématique d'une ligne d'échappement 20 comportant un système de dépollution des gaz d'échappement piloté suivant le procédé selon la présente invention; [0020] La figure 2 est un diagramme des étapes mises en oeuvre dans le procédé de pilotage du moteur thermique selon la présente invention. [0021] La figure 1 représente une ligne d'échappement 1 d'un moteur thermique 2 sur 25 laquelle est implanté un système de dépollution 5 intégrant par exemple un catalyseur 51 de système de réduction catalytique (SCR) et un filtre à particules 52. Un injecteur 6 d'agent réducteur est positionné en amont du système de dépollution 5. 3062163 4 [0022] Une boîte de mélange 4 pourra être positionnée de préférence en amont du catalyseur 51. Cette boîte de mélange 4 permet d'augmenter la distance parcourue par les gaz d'échappement entre le point d'injection et le catalyseur 51 via l'établissement d'une trajectoire en forme de spirale. Cela facilite le mélange avec les gaz d'échappement ainsi 5 que l'évaporation des gouttelettes de la solution d'agent réducteur. [0023] Le système SCR est adapté à injecter une solution d'agent réducteur dans la ligne d'échappement 1 afin de transformer les oxydes d'azote (N0x) rejetés par le moteur en azote et en eau. La solution d'agent réducteur est constituée d'urée solubilisée dans de l'eau. 10 [0024] Un calculateur 8 assure notamment la commande du moteur thermique 2, ainsi qu'une gestion des différents éléments de post-traitement des gaz d'échappement. En particulier, le calculateur 8 gère l'injection de la quantité de réducteur dans la ligne d'échappement 1 en fonction des conditions de fonctionnement du moteur 2 ainsi que les différents modes de combustion du moteur thermique 2. Le calculateur 8 comporte une 15 mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention. [0025] On décrit ci-après, en référence à la figure 2, les étapes du procédé de pilotage du moteur thermique 2 selon l'invention permettant de favoriser la montée en température de la ligne d'échappement 1 en début de roulage afin d'obtenir le plus rapidement possible 20 l'efficacité maximale du système de dépollution 5. [0026] Dans une étape 101, on compare une température mesurée Tmes de la ligne d'échappement 1 avec une température seuil Ts de la ligne d'échappement 1 froide, par exemple comprise entre 100°C et 130°C, pour déterminer si le véhicule est dans une phase de fonctionnement de début de roulage ou équivalente, comme par exemple une 25 phase de roulage en descente sans demande de puissance moteur. Dans le cas où la température mesurée Tmes est supérieure à la température seuil Ts, cela signifie que le véhicule ne se trouve pas dans une phase de début de roulage, et un mode de combustion dit nominal M nom est donc activé dans une étape 102. Le mode de combustion nominal M nom est le mode normal d'utilisation du moteur 2 permettant 30 d'avoir le meilleur compromis notamment en termes d'émissions, de consommation, de performances, et de bruit. 3062163 5 [0027] Dans le cas où la température mesurée Tmes est inférieure à la température seuil Ts, cela signifie que le véhicule se trouve dans une phase de début de roulage. Le calculateur 8 détermine alors si une puissance suffisante a été apportée à la ligne d'échappement 1 dans une étape 103. 5 [0028] A cet effet, le calculateur 8 calcule, dans une étape 104, une durée d'une fenêtre temporelle, dite fenêtre de dioxyde de carbone, correspondant à la durée sur laquelle est émise une quantité donnée de dioxyde de carbone. Cette quantité de dioxyde de carbone par fenêtre est par exemple comprise entre 50g et 100g, ce qui correspond à une énergie donnée. Puis, dans une étape 105, le calculateur 8 calcule une puissance Pf reçue par le 10 système de dépollution durant une fenêtre de dioxyde de carbone en divisant l'énergie reçue par le système de dépollution durant la fenêtre de dioxyde de carbone par une durée de la fenêtre de dioxyde de carbone précédemment calculée. [0029] Le calculateur 8 effectue ensuite, dans une étape 106 une comparaison entre la puissance Pf avec un seuil maximum Smax correspondant à une capacité d'échauffement 15 suffisante de la ligne d'échappement 1. Le seuil maximum Smax est par exemple compris entre 5kW et 7kW, et vaut de préférence 5kW. [0030] Dans le cas où la puissance Pf est supérieure au seuil maximum Smax, le mode nominal M nom est activé dans l'étape 102, car cela signifie que le roulage est suffisamment dynamique pour que la ligne d'échappement 1 puisse chauffer toute seule 20 assez rapidement. [0031] Dans le cas où la puissance Pf est inférieure au seuil maximum Smax, le calculateur 8 détermine s'il existe un potentiel à activer le mode de combustion spécifique M spe. Le mode de combustion spécifique M spe est un mode de combustion dégradé par rapport au mode de combustion nominal M nom permettant d'augmenter la 25 température de la ligne d'échappement 1 en jouant sur les motifs du train d'injection de manière à appliquer une post-injection qui n'apporte pas de couple mais uniquement de la thermique. [0032] A cet effet, le calculateur 8 compare, dans une étape 107, la puissance Pf avec un seuil minimum Smin de potentiel d'activation du mode de combustion spécifique 30 M spe, qui est par exemple compris entre 1kW et 3kW, et vaut de préférence 2kW. 3062163 6 [0033] Dans le cas où la puissance Pf est inférieure au seuil minimum Smin, cela signifie que la puissance du moteur 2 est trop faible pour que le mode spécifique M spe puisse développer son potentiel thermique. Une activation dans ces conditions est donc inefficace, de sorte que le calculateur 8 commande l'activation du mode nominal M nom 5 dans l'étape 102. [0034] Dans le cas où la puissance Pf est supérieure au seuil minimum Smin, cela signifie que le roulage est suffisamment dynamique. Le mode de combustion spécifique M spe est alors activé dans une étape 108. [0035] Ainsi, le mode de combustion spécifique M spe est activé dans le cas où la 10 température Tmes de la ligne d'échappement 1 est inférieure à la température seuil Ts et où la puissance Pf reçue par le système de dépollution durant une fenêtre de dioxyde de carbone est comprise entre le seuil minimum Smin de potentiel d'activation du mode de combustion spécifique M spe et le seuil maximum Smax de capacité d'échauffement suffisante de la ligne d'échappement 1. 15 [0036] Le comportement de la ligne d'échappement 1 se dégradant au fur et à mesure de son vieillissement, les critères d'activation ainsi que les durées d'activation du mode spécifique M spe dépendent de ce vieillissement. Ainsi, la température seuil Ts, le seuil minimum Smin, le seuil maximum Smax et les durées d'activations du mode de combustion spécifique M spe dépendent du kilométrage du véhicule afin de prendre en 20 compte le vieillissement de la ligne d'échappement 1 et donc la chute théorique d'efficacité su système de dépollution 5. REVENDICATIONS: 1. Procédé de pilotage d'un moteur thermique (2) de véhicule automobile équipé d'un système de dépollution des gaz d'échappement (5) installé dans une ligne d'échappement (1), caractérisé en ce qu'il comporte: - une étape (101) de comparaison d'une température mesurée (Tmes) de ladite ligne d'échappement (1) avec une température seuil (Ts), - une étape (104) de calcul de durée d'une fenêtre temporelle correspondant à une quantité donnée émise de dioxyde de carbone, dite fenêtre de dioxyde de carbone, - une étape (106, 107) de comparaison d'une puissance reçue par ledit système de dépollution durant ladite fenêtre de dioxyde de carbone (Pf) avec un seuil minimum (Smin) correspondant à un potentiel d'activation d'un mode de combustion spécifique (M spe) et un seuil maximum (Smax) correspondant à une capacité d'échauffement suffisante de ladite ligne d'échappement (1), et - une étape (108) d'activation dudit mode de combustion spécifique (M spe) permettant l'échauffement de ladite ligne d'échappement (1) dans le cas où la température de ladite ligne d'échappement (1) est inférieure à ladite température seuil (Ts) et où ladite puissance reçue par ledit système de dépollution durant la fenêtre de dioxyde de carbone (Pf) est comprise entre ledit seuil minimum (Smin) et ledit seuil maximum (Smax). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite température seuil (Ts) est comprise entre 100°C et 130°C. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite fenêtre de dioxyde de carbone est comprise entre 50g et 100g de dioxyde de carbone. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite puissance reçue par ledit système de dépollution durant ladite fenêtre de dioxyde de carbone (Pf) est définie par une énergie reçue par ledit système de dépollution durant ladite fenêtre de dioxyde de carbone divisée par une durée de ladite fenêtre de dioxyde de carbone. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit seuil minimum (Smin) correspondant au potentiel d'activation dudit mode de combustion spécifique (M spe) de ladite ligne d'échappement (1) est compris entre 1kW et 3kW. 3062163 8 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit seuil minimum (Smin) est de préférence égal à 2kW. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit seuil maximum (Smax) correspondant à la capacité d'échauffement suffisante de 5 ladite ligne d'échappement (1) est compris entre 5kW et 7kW. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit seuil maximum (Smax) est de préférence égal à 5kW. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite température seuil (Ts), ledit seuil minimum (Smin), et ledit seuil maximum 10 (Smax) dépendent d'un vieillissement de ladite ligne d'échappement (1).