Brevet FR3088959A1 — publié le 20200529

Description Titre de l'invention : Procédé de commande d'un dispositif de traction pour véhicule automobile comprenant un dispositif de traitement des gaz de combustion chauffé électriquement [pOol] La présente invention concerne, de manière générale, la réduction des émissions de polluants par un moteur à combustion interne de véhicule automobile. [0002] Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un procédé de commande d'un dispositif de traction pour véhicule automobile pour la réduction des émissions de polluants par un moteur à combustion interne, notamment à allumage commandé ou à allumage par compression, ainsi qu'à un dispositif de traction associé. [0003] Par moteur à allumage commandé, on entend tout moteur à combustion interne dont la combustion est initiée par une bougie dans les chambres de combustion du moteur, par exemple, un moteur à essence, alcool, GPL ou gaz. [0004] Par moteur à allumage par compression, on entend tout moteur à combustion interne dont la combustion est initiée par l'augmentation de la pression dans les chambres de combustion du moteur, par exemple un moteur diesel consommant du gazole. [0005] Généralement, au moins un dispositif de traitement des gaz de combustion, dit ca- talyseur ou pot catalytique, est monté à l'échappement du moteur et traite les gaz de combustion tels que les hydrocarbures, monoxydes de carbone, ou encore oxydes d'azotes, émis par le moteur. [0006] Par exemple dans le cas d'un moteur à allumage commandé, il peut s'agir d'un ca- talyseur trois voies. Par exemple dans le cas d'un moteur à allumage par compression, il peut s'agir d'un catalyseur d'oxydation. [0007] L'efficacité du catalyseur est liée à sa température. Lorsque le catalyseur est froid, c'est-à-dire à une température inférieure à sa température de mise en action, celui-ci n'est pas ou peu actif. En conséquence, le démarrage à froid et le fonctionnement lors des premières secondes du moteur engendrent une émission importante de polluants. [0008] Un réglage du moteur couramment utilisé consiste à dégrader le rendement de la combustion du moteur. Dans le cas d'un moteur à allumage commandé, cela consiste généralement à ajuster l'avance du moteur à l'allumage, et à décaler ainsi la combustion vers la détente des gaz, conventionnellement appelé sous-avance. Il en découle une augmentation de la température des gaz d'échappement, et par conséquent de celle du catalyseur qui atteint plus rapidement sa température de mise en action. Dans le cas d'un moteur à allumage par compression, le même décalage de la combustion peut généralement être obtenu en prévoyant une phase d'injection tardive de carburant dans les cylindres du moteur. 2 [0009] Toutefois, malgré l'augmentation avantageuse de température du catalyseur, le fonc- tionnement en sous-avance ou avec une injection retardée engendre à la fois une instabilité du moteur, une surconsommation de carburant et surtout une augmentation d'émission des polluants. Par exemple, dans le cas d'un moteur à allumage commandé, le moteur requiert un débit d'air plus grand, et pour maintenir une richesse équivalente un débit de carburant plus grand, ce qui entraîne une augmentation du débit d'échappement et, par conséquent, du débit de polluants émis. Dans le cas d'un moteur à allumage par compression, le débit d'air aspiré par le moteur n'est généralement pas modifié, mais le débit de carburant nécessaire à la production du couple est plus élevé, le rendement de combustion est dégradé, et les émissions de polluants sont augmentées. [0010] Une autre stratégie permettant de réduire le fonctionnement du moteur avec un rendement de combustion dégradé consiste à équiper le dispositif de traction du véhicule d'un catalyseur chauffé électriquement dans lequel le chauffage est réalisé par convection entre une grille chauffante et le ou les monolithes formant le catalyseur. [0011] La qualité de l'échange thermique entre la grille et le catalyseur est donc primordiale pour atteindre rapidement la température de mise en action du catalyseur. [0012] Comme cela est décrit dans le document US 5 357 752, une solution consiste à injecter un débit d'air supplémentaire en amont du catalyseur au travers d'un espace annulaire située à l'entrée du catalyseur. [0013] Cependant, cette solution reste complexe et coûteuse, puisqu'elle requiert l'installation de composants additionnels et la modification du catalyseur pour implanter l'anivée d'air. De plus, elle engendre l'encombrement et l'augmentation de la masse du dispositif de traction. [0014] L'invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients et de proposer un procédé de commande d'un dispositif de traction permettant de favoriser le chauffage du catalyseur et d'atteindre plus rapidement la température de mise en action du catalyseur sans augmenter l'émission de polluants. [0015] Il est donc proposé un procédé de commande d'un dispositif de traction pour véhicule automobile comprenant un moteur à combustion interne, le moteur comportant une pluralité de cylindres chacun pourvu d'au moins une soupape d'admission d'air, d'au moins une soupape d'échappement des gaz de combustion générés par le moteur à combustion interne et d'un injecteur de carburant, et un dispositif de traitement des gaz de combustion actif à partir d'une température de mise en action, ledit dispositif de traitement étant placé en aval de la soupape d'échappement. [0016] En outre, le dispositif de traction comprend un moyen de chauffage électrique du dispositif de traitement des gaz de combustion et un dispositif de commande. On 3 compare la température du dispositif de traitement des gaz de combustion avec la température de seuil de mise en action et, tant que la température du dispositif de traitement des gaz de combustion est inférieure à la température de seuil, on active le moyen de chauffage du dispositif de traitement des gaz de combustion et coupe l'alimentation en carburant dans un ou plusieurs des cylindres du moteur. [0017] Avantageusement, le dispositif de commande peut réaliser les étapes suivantes : la détermination du régime du dispositif de traction et de l'enfoncement d'une pédale d'accélérateur ; le calcul d'une consigne de couple du dispositif de traction en fonction du régime du dispositif de traction et de l'enfoncement de la pédale déterminés ; et le contrôle de l'arrêt de l'alimentation en carburant d'un ou plusieurs des cylindres en fonction de la consigne de couple du dispositif de traction calculée. [0018] De manière encore plus avantageuse, le procédé de commande peut comprendre le contrôle par le dispositif de commande du pourcentage d'ouverture des soupapes d'admission et d'échappement des cylindres dont l'alimentation en carburant est coupée. [0019] Selon une autre caractéristique avantageuse, le procédé de commande peut comprendre la répartition par le dispositif de commande du couple du dispositif de traction à fournir entre un moteur électrique du dispositif de traction et le moteur à allumage commandé, lorsque la température du dispositif de traitement est inférieure à la température de seuil de mise en action. [0020] De préférence, le dispositif de commande coupe l'alimentation en carburant dans l'ensemble des cylindres du moteur à allumage commandé et la totalité du couple du dispositif de traction est fournie par le moteur électrique, lorsque la température du dispositif de traitement est inférieure à la température de seuil de mise en action. [0021] Préférablement, le procédé de commande comprend la détermination par le dispositif de commande de l'écart entre la température du dispositif de traitement et la température de seuil de mise en action et la répartition du couple du dispositif de traction à fournir respectivement par le moteur électrique et le moteur à combustion interne en fonction de l'écart déterminé. [0022] L'invention concerne également un dispositif de traction pour véhicule automobile comprenant un moteur à combustion interne, le moteur comportant une pluralité de cylindres chacun pourvu d'au moins une soupape d'admission d'air, d'au moins une soupape d'échappement des gaz de combustion générés par le moteur et d'un injecteur de carburant, et un dispositif de traitement des gaz de combustion actif à partir d'une température de mise en action, ledit dispositif de traitement étant placé en aval de la soupape d'échappement. [0023] En outre, le dispositif de traction comprend un moyen de chauffage électrique dudit dispositif de traitement, un capteur de température configuré pour relever la tem- pérature dudit dispositif de traitement et un dispositif de commande configuré pour activer le moyen de chauffage du dispositif de traitement et couper l'alimentation en carhurant dans un ou plusieurs des cylindres du moteur, tant que la température du dispositif de traitement est inférieure à la température de seuil de m isc en action. [0024] De préférence, le dispositif de commande est configuré pour : déterminer le régime du dispositif de traction et de l'enfoncement d'une pédale d'accélérateur ; calculer une consigne de couple du dispositif de traction en fonction du régime et de l'enfoncement déterminés ; et contrôler l'arrêt de l'alimentation en carhurant dans un ou plusieurs des cylindres en fonction de la consigne de couple du dispositif de traction calculée. [0025] Avantageusement, le dispositif de commande peut être apte à contrôler le pourcentage d'ouverture des soupapes d'admission et d'échappement des cylindres dont l'alimentation en carhurant est coupée. [0026] De manière encore plus avantageuse, le dispositif de traction peut comprendre un moteur électrique, le dispositif de commande étant configuré pour ordonner la traction du véhicule automobile au moins en partie par un moteur électrique, tant que la température du dispositif de traitement est inférieure à la température de seuil de mise en action. [0027] De préférence, le dispositif de commande est configuré pour couper l'alimentation en carhurant dans l'ensemble des cylindres du moteur à combustion interne et ordonner la fourniture de la totalité du couple du dispositif de traction par le moteur électrique, lorsque la température du dispositif de traitement est inférieure à la température de seuil de mise en action. [0028] De préférence, le dispositif de commande est configuré pour déterminer l'écart entre la température du dispositif de traitement et la température de seuil de mise en action et déterminer la répartition du couple à fournir respectivement par le moteur électrique et le moteur à combustion interne en fonction de l'écart déterminé. [0029] L'invention concerne, en outre, un véhicule automobile comprenant un dispositif de traction comme décrit précédemment. [0030] D'autres buts, avantages et caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : [0031] [fig.1] [0032] illustre schématiquement un dispositif de traction comprenant un moteur à combustion interne du type à allumage commandé relié à un dispositif de traitement des gaz de combustion générés par le moteur selon un mode de réalisation de l'invention ; [0033] [fig.2] [0034] est une vue en coupe d'un cylindre de moteur à allumage commandé tel qu'illustré à la figure 1 ; et [0035] [fig.3] [0036] illustre un procédé de commande d'un dispositif de traction pour véhicule au- tomobile, comprenant un dispositif de traitement des gaz de combustion chauffé électriquement. [0037] Comme illustré à la figure 1, un moteur à combustion interne 1 d'un dispositif de traction comprend une pluralité de cylindres 2, 3 et 4. Dans l'exemple illustré, le moteur 1 est pourvu de trois cylindres 2, 3 et 4. Dans l'exemple illustré par la figure 1 le moteur est du type à allumage commandé, mais il pourrait aussi s'agir d'un moteur à allumage par compression sans sortir du cadre de l'invention. [0038] Chaque cylindre 2, 3 et 4 comprend un injecteur de carburant, respectivement 6 7 et 8, pouvant être alimenté en carburant par un conduit 5, par exemple une rampe commune d'alimentation en carburant 5. [0039] Un conduit d'alimentation 9, alimenté en air 10, débouche avantageusement dans chaque cylindre 2, 3 et 4 par l'intermédiaire d'un conduit d'admission, respectivement 11, 12 et 13. [0040] Dans cette représentation, un conduit d'échappement 14, 15, 16 des gaz de combustion générés par le moteur 1 débouche de chaque cylindre 2, 3 et 4. Les trois conduits d'échappement 14, 15, 16 débouchent vers un conduit commun 17 connecté à un dispositif de traitement 18 des gaz de combustion générés par le moteur 1. [0041] En outre, le dispositif de traitement 18 actif à partir cl'une température de mise en action correspond, par exemple, à un catalyseur trois voies pour le traitement simultané d'oxyde d'azote, de monoxyde de carbone et d'hydrocarbure. D'autres types de dispositifs de traitement 18 sont envisageables en variante : par exemple, il peut s'agir, de manière non limitative, d'un piège à oxydes d'azote. Par exemple, si le moteur est du type à allumage par compression, il peut s'agir d'un catalyseur d'oxydation. En outre, le dispositif de traitement 18 comprend des moyens de détermination 21 de la température du dispositif 18, par exemple un capteur de température 21. En variante très courante, il peut aussi s'agir d'un modèle qui est par exemple une fonction d'un ensemble de paramètres de fonctionnement du moteur, comprenant au moins le régime du moteur, le couple du moteur, et, une température du liquide de refroidissement du moteur, permettant d'obtenir la température du catalyseur 18. [0042] Dans l'exemple illustré, le dispositif de traitement 18 est disposé en amont d'un pot d'échappement 19 destiné à l'échappement des gaz traités 20 par le dispositif de traitement 18. [0043] La figure 2 illustre une vue en coupe d'un des cylindres 2, 3, 4 du moteur 1. Dans l'exemple illustré, les trois cylindres 2, 3 et 4 sont configurés de manière similaire. Le cylindre 2 représenté comprend une chambre de combustion 24, un piston 25 et une 6 bougie d'allumage 26. [0044] En outre, le cylindre 2 comprend une soupape 22 d'admission d'air et une soupape 23 d'échappement des gaz de combustion générés par le moteur 1. Bien entendu, il peut être envisagé que chaque cylindre 2, 3 et 4 soit pourvu de soupape d'admission 22 et de soupape d'échappement 23 supplémentaires. Les soupapes 22 et 23 sont représentées à l'état ouvert. [0045] Tel que cela est illustré aux figures 1 et 2, les injecteurs de carburant 6, 7 et 8 sont reliés à un dispositif de commande 27. [0046] De préférence, les soupapes d'admission 22, les soupapes d'échappement 23, ainsi que le capteur de température 21 sont également liés au dispositif de commande 27. [0047] De plus, le dispositif de traction comprend un moyen de chauffage électrique 28 du dispositif de traitement 18. Dans l'exemple illustré, le dispositif de traitement 18 comprend une grille chauffante 28 disposée en regard d'un monolithe 29 du dispositif de traitement 18. [0048] La température T du dispositif de traitement des gaz de combustion est comparée à la température de seuil de mise en action Ts. [0049] La température du catalyseur est généralement inférieure à sa température de seuil de mise en action lorsque le moteur 1 est froid, ce qui est notamment le cas lors du démarrage et des premières secondes de fonctionnement de ce dernier. [0050] Lorsque la température T du dispositif de traitement 18 des gaz de combustion est in- férieure à sa température de seuil de mise en action Ts, on active dans une étape 30 le moyen de chauffage du dispositif de traitement et on coupe l'alimentation en carburant dans un ou plusieurs des cylindres 2, 3 et 4. [0051] En revanche, le fonctionnement des soupapes d'admission 22 et d'échappement 23 est maintenu inchangé et les soupapes s'ouvrent et se ferment selon un fonctionnement normal du moteur. [0052] Dans l'exemple illustré, le moyen de chauffage 28 est activé par le dispositif de commande 27 qui coupe l'injection de carburant dans un des cylindres, le cylindre 2. [0053] De préférence, s'agissant dans l'exemple illustré d'un moteur à allumage commandé, on coupe également l'allumage des bougies dans les cylindres où l'injection de carburant est coupée. Seules l'ouverture et la fermeture des soupapes d'admission 22 et d'échappement 23 continuent de fonctionner normalement. [0054] Dans cette configuration, l'air 10 injecté dans le conduit d'admission 11 passe, via le cylindre 2, vers le conduit d'échappement 14 lorsque les soupapes d'admission 22 et d'échappement 23 s'ouvrent conformément à un fonctionnement normal du moteur. L'air peut alors se diriger vers le dispositif de traitement 18. [0055] L'alimentation en carburant de tous les cylindres 2, 3, 4 est rétablie lorsque le dispositif de traitement 18 atteint sa température de seuil de mise en action, à partir de 7 laquelle il traite efficacement les émissions polluantes du moteur 1. [0056] Bien entendu, il est possible de couper l'alimentation en carburant dans plusieurs des cylindres 2, 3, 4. [0057] L'ouverture des soupapes d'admission 22 et d'échappement 23 des cylindres non alimentés en carburant permet ainsi le passage d'air vers le dispositif de traitement 18. Cette augmentation du débit d'air et son contact avec le moyen de chauffage 18 ont pour conséquence de favoriser les échanges thermiques entre le moyen de chauffage 28, ici une grille chauffante, et le monolithe catalyseur 18 ce qui conduit à l'augmentation plus rapide de la température du dispositif de traitement 18. Le dispositif de traitement 18, en particulier le monolithe, atteint plus vite sa température de seuil de mise en action Ts et la production d'hydrocarbures est diminuée. Il en résulte une émission réduite des gaz polluants. [0058] L'augmentation du débit d'air dans le dispositif de traitement 18 est ainsi réalisée sans modification du dispositif de traction, ni incorporation d'élément additionnel. En outre, le procédé de commande selon l'invention est applicable à la fois à des moteurs à injection directe et à injection indirecte. [0059] Par ailleurs, on pourra prévoir que le dispositif de commande 27 soit apte à contrôler le pourcentage d'ouverture des soupapes d'admission 22 et d'échappement 23 des cylindres 2, 3, 4 dont l'alimentation en carburant est coupée. De cette manière, on pourra ouvrir soit totalement, soit partiellement les soupapes 22, 23. [0060] De plus, le dispositif de commande 27 peut être configuré pour contrôler l'arrêt de l'alimentation en carburant dans un ou plusieurs des cylindres en fonction d'une consigne de couple du dispositif de traction. [0061] Pour cela, le dispositif de commande 27 calcule la consigne de couple du dispositif de traction en fonction du régime du dispositif de traction et de l'enfoncement d'une pédale d'accélérateur déterminés au préalable. [0062] Dans le cas d'un véhicule automobile hybride, le dispositif de commande 27 pourra également être configuré pour contrôler la répartition du couple du dispositif de traction à fournir entre un moteur électrique et le moteur à combustion interne, lorsque la température du dispositif de traitement est inférieure à la température de seuil de mise en action. [0063] Par exemple, le dispositif de commande 27 coupe l'alimentation en carburant dans l'ensemble des cylindres 2, 3, 4 du moteur à combustion interne 1 et la totalité du couple du dispositif de traction est fournie par le moteur électrique, lorsque la température du dispositif de traitement est inférieure à la température de seuil de mise en action. [0064] Le moteur électrique fonctionne seul tant que le dispositif de traitement 18 n'est pas actif et capable de traiter les polluants émis par le moteur à combustion interne en 8 fonctionnement, et le couple du dispositif de traction est assuré sans émission de polluants. [0065] En outre, on pourra prévoir que le dispositif de commande 27 détermine l'écart entre la température T du dispositif de traitement et la température de seuil de mise en action Ts et répartit le couple du dispositif de traction à fournir respectivement par le moteur électrique et le moteur à combustion interne en fonction de l'écart de température déterminé. [0066] Par exemple, plus la température T du dispositif de traitement 18 se rapproche de sa température de seuil de mise en action Ts, c'est-à-dire plus l'écart de température déterminé diminue, plus le couple à fournir par le dispositif de traction sera attribué par le dispositif de commande 27 au moteur à combustion interne 1 qui rétablit progressivement l'injection de carburant dans la pluralité de cylindres 2, 3, 4. Le moteur à combustion interne 1 démarre alors progressivement avec une émission de polluants ainsi minimisée. [0067] On pourra également prévoir que le procédé de commande décrit précédemment soit mis en oeuvre sur un moteur autre qu'un moteur de véhicule automobile. 9 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4]