Brevet FR3063521A1 — publié le 20180907

PROCEDE DE CONTROLE D'EMISSION D'UN POLLUANT PENDANT UN MODE DE FONCTIONNEMENT D'UN MOTEUR THERMIQUE LE PROTEGEANT DE FORTES TEMPERATURES [0001] La présente invention porte sur un procédé de contrôle d'émission d'au moins un polluant pendant un mode de fonctionnement d'un moteur thermique le protégeant de fortes températures, par exemples supérieures à 1.000°C. Dans le cadre de la présente invention, plusieurs polluants peuvent être suivis simultanément, ce polluant pouvant être du monoxyde de carbone, aussi connu sous sa formule chimique CO, formule qui sera aussi ci-après utilisée pour désigner le monoxyde de carbone. [0002] La présente invention s'inscrit dans le domaine technique du pilotage d'un groupe motopropulseur, de préférence à carburant essence et de ses modes de combustion pilotés par une unité de contrôle moteur, ceci couplé avec le fonctionnement d'un système de dépollution du polluant considéré. [0003] Dans certaines situations de vie, les niveaux élevés de température d'un moteur thermique, avec des températures supérieures à 1.000°C, peuvent, sur le long terme, porter atteinte à son intégrité. Afin d'éviter une casse du moteur, il est connu de limiter ce vieillissement causé par la répétition de trop fortes températures en enrichissant le mélange air/essence diminuant ainsi la température dans la chambre de combustion du moteur thermique. [0004] Cette situation de vie apparaît notamment sur les moteurs à carburant essence atmosphériques pour de forts régimes, par exemple supérieurs à 4.500 tours par minute ou tr/min et de fortes charges. [0005] Cet enrichissement a comme conséquence une dégradation ponctuelle de l'efficacité du système de dépollution instantanée. Cela se traduit notamment alors par une augmentation des niveaux de CO à l'échappement. Dans ce qui va suivre, il va être pris comme polluant à considérer le monoxyde de carbone mais ceci n'est pas limitatif et la présente invention est valable pour tout polluant augmentant pour ces conditions d'enrichissement du mélange air/carburant lors du mode de fonctionnement de protection du moteur thermique. 3063521 2 [0006] Le document FR-A-2 931 881 décrit un procédé de détection d'une combustion anormale dans la chambre de combustion d'un cylindre d'un moteur à combustion interne à allumage commandé, selon laquelle on produit un signal dont l'amplitude dépend d'une grandeur liée à la combustion du mélange carburé et on traite les signaux reçus pendant 5 une fenêtre temporelle selon un algorithme comparatif avec un signal de référence représentatif d'une combustion normale dans les mêmes conditions représentatives du fonctionnement du moteur. [0007] Le début de la fenêtre temporelle est choisi avec un retard prédéterminé par rapport à une avance de base à l'allumage choisie en fonction du point de fonctionnement 10 du moteur. Ce document n'est pas relatif au problème de la régulation d'un polluant quand une stratégie d'enrichissement est mis en oeuvre pour un moteur thermique lorsque la température du moteur est très élevée afin d'assurer une protection du moteur thermique. [0008] Le document FR-A-2 991 723 décrit un dispositif de contrôle d'ouverture et de fermeture de soupapes d'admission et d'échappement de moteur à combustion de 15 véhicule automobile. Il est déterminé une consigne de balayage maximale admissible en air en fonction d'un taux d'oxygène maximal admissible dans des gaz d'échappement, étant donné que le balayage entraîne un taux important d'oxygène dans les gaz d'échappement. [0009] Ce document divulgue donc une interdiction du balayage quand un taux 20 d'oxygène maximal est présent dans les gaz d'échappement, ceci principalement pour protéger un élément de dépollution pouvant vieillir prématurément sous fort taux d'oxygène. Par contre, ce document n'est pas relatif à l'autorisation d'un mode de fonctionnement spécifique d'un moteur thermique pour protéger le moteur thermique contre une température élevée du moteur thermique par enrichissement du mélange 25 air/carburant. [0010] Le problème à la base de la présente invention est de contrôler les émissions d'au moins un polluant en sortie d'un moteur thermique, lors d'une mise en oeuvre d'un mode de fonctionnement de protection du moteur thermique contre des températures élevées, ces émissions dudit au moins un polluant ayant été augmentées par la mise en 30 oeuvre du mode de fonctionnement. [0011] A cet effet, la présente invention concerne un procédé de contrôle d'émission d'au moins un polluant spécifique pendant un mode de fonctionnement de protection d'un moteur thermique mis en oeuvre lorsqu'une température du moteur supérieure à un seuil 3063521 3 de température calibrable au-delà duquel on considère que la température peut porter atteinte à une intégrité physique du moteur et/ou de ses composants est détectée, le mode de fonctionnement conduisant à un enrichissement d'un mélange air/carburant admis dans le moteur, caractérisé en ce que le mode de fonctionnement de protection est autorisé tant 5 qu'un ratio cible prédéterminé calibrable d'une masse maximale dudit au moins un polluant spécifique rejeté du moteur thermique dans les gaz d'échappement par kilomètre parcouru n'est pas atteint ou est estimé ne pas être atteint dans une prochaine durée prédéterminée non écoulée ayant commencé à un début de roulage du véhicule automobile. [0012] Dans le cadre de la présente invention, il est possible d'autoriser ou de ne pas 10 autoriser l'utilisation d'un mode de fonctionnement de protection du moteur en fonction des masses dudit au moins un polluant spécifique déjà rejetées. De plus, toujours dans le cadre de l'invention, il est possible d'extrapoler les masses dudit au moins un polluant spécifique déjà rejetées pour estimer les masses dudit au moins un polluant spécifique qui vont être prochainement rejetées, donc d'effectuer une autorisation valide sur une plus 15 grande durée. [0013] L'effet technique est de subordonner la mise en oeuvre d'un mode de fonctionnement de protection du moteur visant à diminuer la température du moteur alors considérée comme trop élevée en dépassant le seuil calibré, par exemple les 1.000°C, ce mode de fonctionnement de protection du moteur pouvant conduire à une augmentation 20 de l'enrichissement du mélange air essence à une émission maîtrisée d'au moins un polluant émis par le moteur thermique. [0014] Ceci permet d'optimiser différentes prestations en plus de l'émission du polluant, notamment la consommation de carburant, les performances du moteur, la protection du moteur par la mise en oeuvre d'un mode de fonctionnement approprié du moteur 25 thermique. [0015] Le procédé de contrôle d'une émission d'un polluant selon la présente invention consiste à se donner un niveau de polluant spécifique pendant un roulage du véhicule que l'on peut émettre via le mode de fonctionnement spécifique de protection du moteur, niveau de polluant spécifique qui se trouve augmenté du fait de la mise en oeuvre du mode 30 fonctionnement de protection du moteur. Pour ce faire, il est effectué des bilans d'émissions à intervalles de temps réguliers pour déterminer si on dispose de suffisamment de marge pour autoriser l'utilisation du mode de fonctionnement de protection du moteur. 3063521 4 [0016] Le procédé de contrôle d'une émission d'au moins un polluant selon la présente invention permet l'activation du mode de fonctionnement de protection du moteur thermique pour le véhicule tout en prévenant le risque d'une émission trop élevée d'au moins un polluant par le moteur lors de la mise en oeuvre de ce mode de fonctionnement 5 de protection du moteur. [0017] Le procédé d'autorisation selon la présente invention permet notamment d'autoriser ou non l'usage d'un mode de fonctionnement de protection du moteur en s'assurant que l'on reste toujours compatible des limites d'émissions réglementaires en vigueur d'au moins un polluant spécifique. 10 [0018] Bien que l'enrichissement du mélange air/carburant soit nécessaire pour protéger le moteur, ce qui est fait par la mise en oeuvre du mode de fonctionnement de protection du moteur, la présente invention entend, dans le même temps, limiter les émissions d'au moins un polluant à l'échappement du moteur. La présente invention effectue le meilleur compromis possible entre, d'une part, protection du moteur thermique et de ses 15 composants et, d'autre part, émissions de polluants, avantageusement le monoxyde de carbone. En effet, les phénomènes de casses du moteur pouvant résulter d'un vieillissement thermique et donc en étant des phénomènes se produisant sur le long terme, il est possible de ne pas enrichir et donc de ne pas mettre en oeuvre le mode de fonctionnement du moteur thermique dans certains cas pour privilégier la limitation des 20 émissions, tout cela sans compromettre l'intégrité du moteur. [0019] Avantageusement, le mode de fonctionnement de protection consiste en un enrichissement du mélange air/essence diminuant ainsi la température dans une chambre de combustion du moteur thermique. [0020] Avantageusement, des masses rejetées du polluant spécifique lors du mode de 25 fonctionnement de protection du moteur thermique sont régulièrement calculées ou estimées en fonction de durées écoulées ou en fonction de masses de dioxyde de carbone émises, une masse dudit au moins un polluant spécifique rejetée du moteur thermique par kilomètre parcouru étant, à partir desdites masses rejetées dudit au moins un polluant spécifique, calculée et comparée au ratio cible prédéterminé, le kilométrage 30 parcouru étant calculé en fonction d'une vitesse du véhicule. [0021] Avantageusement, les masses rejetées dudit au moins un polluant spécifique sont calculées ou estimées pour chaque sous-fenêtre d'une fenêtre glissante comprenant un premier nombre n calibrable de sous-fenêtres, une masse totale dudit au moins un 3063521 5 polluant spécifique Ma étant calculée pour la fenêtre glissante en fonction du total des masses dudit au moins un polluant spécifique des sous-fenêtres précédentes, mB, étant la masse dudit au moins un polluant spécifique émise pour la sous-fenêtre j, selon l'équation suivante: MBi MBi j=i-n+1 5 avec, soit une distance D, parcourue pendant la fenêtre glissante se terminant par la sous- fenêtre i, une définition d'une masse totale dudit au moins un polluant spécifique Ma sur la distance parcourue D, selon l'équation : MB. MD.= Di [0022] Avantageusement, la masse totale dudit au moins un polluant spécifique par kilomètre parcouru depuis le début du roulage du véhicule automobile est calculée selon 10 une moyenne pondérée des émissions de chaque fenêtre parcourue depuis le début du roulage: Ek WkMdk Ek Wk wk étant un facteur de pondération pour la fenêtre k et Mdk étant la masse dudit au moins un polluant spécifique par kilomètre rejetés pour la fenêtre k, et quand cette masse totale dudit au moins un polluant spécifique par kilomètre parcouru est inférieure au ratio cible 15 prédéterminé, le mode de fonctionnement de protection du moteur est autorisé au moins pour la sous-fenêtre en cours suivant la dernière sous-fenêtre complète de la dernière fenêtre glissante. [0023] Avantageusement, le mode de fonctionnement de protection du moteur s'effectue pour un deuxième nombre N prédéterminé de fenêtres glissantes, le deuxième nombre N 20 étant inférieur ou égal au premier nombre n calibrable de sous-fenêtres, la masse totale dudit au moins un polluant spécifique par kilomètre pendant les fenêtres glissantes étant égale à: 3063521 6 Ek=1wkmd +Ei" k k=i-FiWkMdk wk+E" k=t-Fi wk [0024] Avantageusement, le mode de fonctionnement de protection du moteur s'effectue pour le deuxième nombre de fenêtres glissantes tant que la masse totale dudit au moins un polluant spécifique par kilomètre pendant les fenêtres glissantes est inférieure au ratio 5 cible prédéterminé Cco additionné d'un décalage Offset selon l'inégalité : i+ E v N ik=1WkMdk + Lik=i+1WkMdk Ek.i Wk + Eie+1 Wk cco + Offset [0025] Avantageusement, le décalage correspond à une quantité moyenne dudit au moins un polluant spécifique par kilomètre estimée lors d'une activation du mode de fonctionnement de protection du moteur. [0026] Avantageusement, le facteur de pondération wk est pris égal à 1 et il est défini 10 deux grandeurs A et B comme étant égales respectivement à: A= Wk k=1 B = Eik=l Wk Mdk et quand les deux grandeurs sont introduites dans l'inégalité, on obtient: B Eik+-1\ir +1Mdk A+ N Cc0+ Offset ou en développant avec Mdk = MBk/ Dk i+N Mb k dk Cco X (A + N) -B +Offset k=i+1 puis en estimant des distances des futures fenêtres glissantes Dk donnant pour toute 15 fenêtre k compris entre i+1 et i+N : 3063521 7 Où v, est la vitesse moyenne de la fenêtre glissante se terminant par la sous-fenêtre i et D, la distance pour la sous-fenêtre i, d'où on obtient : i+N Mbk (C CO x (A + N) - B) x dix f(vi)+ Offset k=i+1 dans lequel il est appliqué une projection sur le deuxième nombre des prochaines fenêtres pour le calcul de la masse totale dudit au moins un polluant spécifique mB,±1 pour 5 la sous-fenêtre i+1: REVENDICATIONS: 1. Procédé de contrôle d'émission d'au moins un polluant spécifique pendant un mode de fonctionnement de protection d'un moteur thermique mis en oeuvre lorsqu'une température du moteur supérieure à un seuil de température calibrable au-delà duquel on considère que la température peut porter atteinte à une intégrité physique du moteur et/ou de ses composants est détectée, le mode de fonctionnement conduisant à un enrichissement d'un mélange air/carburant admis dans le moteur, caractérisé en ce que le mode de fonctionnement de protection est autorisé tant qu'un ratio cible prédéterminé calibrable d'une masse maximale dudit au moins un polluant spécifique rejetée du moteur thermique dans les gaz d'échappement par kilomètre parcouru n'est pas atteint ou est estimé ne pas être atteint dans une prochaine durée prédéterminée non écoulée ayant commencé à un début de roulage du véhicule automobile. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel des masses rejetées dudit au moins un polluant spécifique lors du mode de fonctionnement de protection du moteur thermique sont régulièrement calculées ou estimées en fonction de durées écoulées ou en fonction de masses de dioxyde de carbone émises, une masse dudit au moins un polluant spécifique rejetée du moteur thermique par kilomètre parcouru étant, à partir desdites masses rejetées dudit au moins un polluant spécifique, calculée et comparée au ratio cible prédéterminé, le kilométrage parcouru étant calculé en fonction d'une vitesse du véhicule. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel les masses rejetées dudit au moins un polluant spécifique sont calculées ou estimées pour chaque sous-fenêtre d'une fenêtre glissante (F gliss) comprenant un premier nombre n calibrable de sous-fenêtres, une masse totale dudit au moins un polluant spécifique Ma étant calculée pour la fenêtre glissante (F gliss) en fonction du total des masses dudit au moins un polluant spécifique des sous-fenêtres précédentes, mB, étant la masse dudit au moins un polluant spécifique émise pour la sous-fenêtre j, selon l'équation suivante: 3063521 17 avec, soit une distance D, parcourue pendant la fenêtre glissante (F gliss) se terminant par la sous-fenêtre i (sfi), une définition d'une masse totale dudit au moins un polluant spécifique MD sur la distance parcourue D, selon l'équation : MBi Di 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la masse totale dudit au moins un 5 polluant spécifique par kilomètre parcouru depuis le début du roulage du véhicule automobile est calculée selon une moyenne pondérée des émissions de chaque fenêtre parcourue depuis le début du roulage: Ek WkMdk Ek Wk wk étant un facteur de pondération pour la fenêtre k et Mdk étant la masse dudit au moins un polluant spécifique par kilomètre rejetée pour la fenêtre k, et quand cette 10 masse totale dudit au moins un polluant spécifique par kilomètre parcouru est inférieure au ratio cible prédéterminé, le mode de fonctionnement de protection du moteur est autorisé au moins pour la sous-fenêtre en cours (sfi+1) suivant la dernière sous-fenêtre complète (sfi) de la dernière fenêtre glissante (F gliss). 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel le mode de fonctionnement de 15 protection du moteur s'effectue pour un deuxième nombre (N) prédéterminé de fenêtres glissantes (F gliss), le deuxième nombre (N) étant inférieur ou égal au premier nombre n calibrable de sous-fenêtres, la masse totale dudit au moins un polluant spécifique par kilomètre pendant les fenêtres glissantes (F gliss) étant égale à : EL1 wkmdk +Eik+-ti WkMdk t-FN Ekt =1Wk'j_ Lv,k=i+iWk 20 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le mode de fonctionnement de protection du moteur s'effectue pour le deuxième nombre (N) de fenêtres glissantes (F gliss) tant que la masse totale dudit au moins un polluant spécifique par kilomètre pendant les fenêtres glissantes (F gliss) est inférieure au ratio cible prédéterminé Cco additionné d'un décalage Offset selon l'inégalité : MDi 3063521 18 i+ E + v N ik=1WkMdk ' Lik=i+1WkMdk Ek=i Wk + Eie+1 Wk cco + Of f set 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le décalage correspond à une quantité moyenne dudit au moins un polluant spécifique par kilomètre estimée lors d'une activation du mode de fonctionnement de protection du moteur. 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le facteur de pondération wk est 5 pris égal à 1 et il est défini deux grandeurs A et B comme étant égales respectivement à: A= Wk k=1 B = Eik=l Wk Mdk et quand les deux grandeurs sont introduites dans l'inégalité, on obtient: B Ek=i+1 Md k Cc() + Of f set ou en développant avec Mdk = IMBk/Dk i+N Mb k 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le polluant est le monoxyde de carbone. 10. Véhicule automobile comprenant au moins un moteur thermique et une unité de contrôle moteur pilotant différents modes de fonctionnement du moteur thermique, caractérisé en ce que pendant un mode de fonctionnement de protection du moteur 15 thermique contre des températures élevées pouvant porter atteinte à une intégrité physique du moteur et/ou de ses composants, ce mode de fonctionnement conduisant à un enrichissement d'un mélange air/carburant admis dans le moteur, il est mis en oeuvre un procédé de contrôle d'émission d'au moins un polluant spécifique selon l'une quelconque des revendications précédentes. 20