Brevet FR3106628A1 — publié le 20210730

Procédé de contrôle d'un moteur de véhicule à carburant diesel pour des performances données homologuées, muni d'un calculateur, d'un système d'alimentation en carburant diesel et d'une chaîne cinématique, caractérisé en ce qu’il consiste à : - mettre en place un ensemble complémentaire d'alimentation dudit moteur en un gaz carburant - gérer l'alimentation dudit moteur à travers le calculateur en bi-carburants simultanés, - à maintenir les performances dudit moteur à un niveau de performances égales, au maximum, aux performances homologuées. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1 PROCEDE DE CONTROLE D'UN MOTEUR BI CARBURANTS SIMULTANES L’invention concerne un procédé de contrôle d'un moteur bi-carburants, simultanés. Il existe des moteurs à explosion interne pour véhicule de tourisme et utilitaires utilisant différents carburants d'origine pétrolière, parmi lesquels on peut citer les carburants diesel, essence et gaz carburant mais aussi les autres gaz utilisés comme carburants le gaz naturel ou GNV ainsi que les gaz issus de la méthanisation. Pour la suite de la description, nous utiliserons le terme "gaz carburant" pour couvrir l'ensemble de ces gaz. Ces carburants ont des propriétés différentes et requièrent des architectures différentes. Le moteur à essence comporte un allumage qui provoque une explosion du mélange carburant/comburant introduit dans les chambres de combustion des cylindres au moment où il est comprimé. Des progrès ont été réalisés pour assurer un dosage le plus précis possible afin de limiter les consommations. L'inconvénient de ce type de moteur est de présenter un faible couple et de présenter une robustesse limitée car l'architecture ne nécessite pas un bloc moteur renforcé, ces moteurs fonctionnant avec un allumage comme les moteurs à carburant essence, les taux de compression étant faibles. Un vrai problème est aussi que le coût de l'essence est élevé car ce produit est plus raffiné que le diesel par exemple. Un tel véhicule rejette de l'eau, du CO2, et des produits solides de la combustion mais en très faible quantité, ce qui est un atout. Ces moteurs à carburant essence ayant des blocs moteurs avec des masses plus faibles sont plus rapidement en température et sont donc plus adaptés aux trajets en ville, courts, répétitifs. Ce carburant est plutôt réservé aux véhicules performants, berlines de petite ou de grande puissance, où la légèreté est un atout, notamment. Le diesel est un carburant qui est moins raffiné et qui est réservé, à l'heure actuelle, aux poids lourds, aux véhicules utilitaires et aux véhicules du type quatre roues motrices ou encore à des véhicules berlines qui parcourent de nombreux kilomètres. En effet, le carburant est moins cher à produire en raffinerie, en dehors de toute taxe, et existera toujours tant que l'essence existera et il faut aussi pouvoir consommer ce carburant issu du pétrole. De nombreuses critiques ont été émises quant au caractère polluant de ce type de moteur du fait que la combustion rejette de l'eau et du CO2 mais aussi des particules fines nocives pour la santé. De nombreux progrès ont été réalisés dans ce domaine avec des pilotages dosage, quantité, pression de façon à obtenir une combustion la plus totale possible. Dans un moteur diesel l'explosion est générée par auto inflammation du mélange lorsque celui-ci est compressé au-delà d'une certaine valeur. Du fait de cette forte compression, les éléments constructifs du moteur sont nécessairement plus résistants. Une solution serait de diminuer les consommations et si des progrès ont été réalisés dans ce domaine, on arrive à une certaine stagnation car on se rapproche du pouvoir intrinsèque du carburant. L'avantage des moteurs diesel est de conférer des couples importants aux véhicules qui en sont munis, les moteurs fournissent ce couple à plus bas régime et de façon générale un moteur diesel tourne à des vitesses moins élevées d'où l'intérêt pour les véhicules professionnels. Les derniers progrès se sont focalisés sur la sortie des gaz de combustion avec des filtres à particules de façon à piéger des particules qui seraient nocives pour la santé mais on a constaté que les particules issues de ces pièges dits aussi pots catalytiques seraient de diamètre encore plus petit et donc encore plus aisément ingérées et allant au plus profond du système respiratoire. Le gaz carburant est abondant et présente un intérêt certain du fait de son coût et du fait qu'il est moins polluant car il produit de l'eau et du CO2 mais extrêmement peu de particules fines. Le gaz carburant est essentiellement composé de butane, éthane, méthane, propane, gaz utilisés aussi à titre domestique dans de nombreux pays. Ce gaz carburant est utilisé dans certains moteurs de façon exclusive. Néanmoins, le couple est moindre et les consommations sont importantes. Les moteurs fonctionnant au gaz carburant sont des moteurs avec une architecture du type diesel. Par ailleurs une autre donnée importante pour les véhicules, c'est qu'ils sont fabriqués par les constructeurs selon des normes très strictes qui définissent tous les autres organes en fonction de la puissance moteur. Ainsi, les organes de sécurité tels que les moyens de freinage, les types de pneumatiques, la direction, les moyens de suspension et amortissement, sont dimensionnés pour une puissance et une vitesse maximale données. Toute modification implique de passer un contrôle de conformité. On a constaté que des véhicules utilitaires, des véhicules quatre roues motrices fonctionnant au diesel, pouvaient aussi fonctionner avec des carburants mixtes et notamment en injectant une proportion non négligeable de gaz carburant, simultanément au carburant diesel. Du fait de la diminution de la quantité de carburant diesel, les rejets sont donc limités de façon intégralement proportionnelle. De plus, le carburant mixte permet de conserver le couple généré par le carburant diesel. C'est ainsi que l'on connaît un document brevet, le EP 3 014 091 décrit parfaitement un moteur converti pour une part au gaz carburant utilisant donc un bi-carburants. Cette modification consiste en l'adjonction d'un réservoir de gaz carburant liquéfié, d'une ligne d'injection de ce gaz carburant, d'un contrôleur/calculateur qui assure le dosage du gaz carburant par rapport au carburant diesel dans la chambre de mélange avant introduction dans la chambre de combustion, grâce à des injecteurs. Les modifications sont peu complexes dans l'architecture mécanique du moteur, les modifications étant essentiellement d'ordre logiciel par la programmation du contrôleur/calculateur. Les modifications de carburant conduisent à des évolutions des performances et notamment de couple, de puissance et de vitesse maximale du véhicule dont le moteur a été modifié pour accueillir deux carburants simultanément. Ceci oblige les propriétaires à requérir un aval des autorités de contrôle après que ce type de modification a pu être autorisé de façon générale. En effet, toute évolution, au-delà des paramètres constructeurs de sécurité initialement prévus, engendre une mise en conformité. Le but de la présente invention est de pallier ce type de problème de mise en conformité. La présente invention est maintenant décrite à l’aide d’exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l’invention, et à partir des illustrations jointes, dans lesquelles : représente une courbe des performances comparées du couple moteur d'un carburant diesel utilisé seul et d'un mélange bi-carburants diesel et gaz carburant. représente une courbe des performances comparées de la puissance moteur d'un carburant diesel utilisé seul et d'un mélange bi-carburants diesel et gaz carburant. Le procédé selon la présente invention concerne un procédé de pilotage d'un moteur bi-carburants simultanés, diesel et gaz carburant, en l'occurrence du gaz propane liquéfié, GPL. Le moteur selon la présente invention est un moteur à explosion interne notamment un véhicule utilitaire, par exemple à quatre roues motrices, fonctionnant au carburant diesel. Ce moteur comprend le bloc moteur proprement dit de type connu, une alimentation du carburant diesel par injection sous très haute pression à travers des injecteurs dans des chambres de combustion dont est doté ledit bloc moteur. Le but des injecteurs et de la très haute pression est de microniser le carburant diesel pour assurer un mélange optimisé avec l'air introduit simultanément au carburant diesel afin d'initier la meilleure combustion, en fournissant l'oxygène nécessaire, c’est-à-dire le comburant. Le dosage, l'instant précis d'injection dans la chambre, et plus généralement tous les paramètres de fonctionnement du moteur en phase d'accélération, de ralentissement, de vitesse stabilisée, de descente, de montée sont pris en compte pour piloter l'injection. L'explosion dans la chambre a lieu spontanément du fait de la très haute compression qui provoque l'auto-inflammation du carburant diesel. Les pistons de chaque chambre sont ainsi mis en mouvement tour à tour suivant le cycle prévu ainsi que toute la chaîne cinématique. Dans le cas de l'adjonction d'un second carburant, du gaz carburant, les modifications consistent à adjoindre un réservoir distinct de gaz carburant au réservoir de carburant diesel. Le gaz carburant est maintenu sous pression à l'état liquide dans le réservoir de gaz carburant et un circuit supplémentaire d'alimentation en gaz carburant est installé afin de pouvoir alimenter chaque chambre avec du gaz carburant. Des injecteurs sont également prévus pour venir injecter dans la chambre la quantité de gaz carburant nécessaire. Cette injection est également pilotée par le calculateur en fonction des paramètres introduits dans le logiciel de pilotage. Les modifications restent limitées puisqu'elles ne viennent aucunement interagir avec le bloc moteur et la chaîne cinématique. Les résultats d'une telle modification sont représentés sur les courbes de la figure 1 qui montrent en trait pointillé la courbe du couple initial du moteur à carburant diesel utilisé seul. La puissance max est de l'ordre de 175 CV à 2200 tours/minute environ. Le couple faiblit ensuite quasiment constamment si l'on augmente le régime moteur, avec un trou marqué autour de 2700 tours. On constate, sur la seconde courbe en trait plein qui représente une alimentation bi-carburants, simultanés, que la puissance est très nettement augmentée à environ 190 CV avec une constance jusqu'à 3100 tours/minute. La puissance est délivrée de façon parfaitement progressive et constante sur une plage de 1000 tours/minute, sans trou, très linéaire. Ceci est extrêmement intéressant pour des véhicules utilitaires, notamment lors de démarrage multiples et lorsque le véhicule est de plus à pleine charge. Ceci est donc particulièrement bénéfique pour les paramètres de consommation de carburant car non seulement le gaz carburant est moins cher, plus facile à gérer du point de vue pollution mais il est ainsi possible d'améliorer les performances du moteur et de le rendre plus efficient, notamment dans le cas de véhicules utilitaires. Le ratio diesel/gaz carburant est de l'ordre de 60% diesel et 40% gaz carburant, en l'occurrence avec du gaz propane liquéfié GPL, en circulation urbaine et de 50/50 en consommation route toujours avec le gaz propane liquéfié GPL. La consommation en ville est de 6,48 litres de carburant diesel aux 100 kms et de 6,00 litres de gaz carburant aux 100 kms et la consommation sur route est de 6,70 litres de carburant diesel aux 100 kms et de 4,88 litres de gaz carburant aux 100 kms. Le prix de revient général est inférieur au prix du seul carburant diesel pour des performances très supérieures. On constate aussi que la puissance du moteur suit les mêmes augmentations de performances. Le problème qui se pose est lié au fait que les performances améliorées du moteur, placent le véhicule équipé d'un tel système d'alimentation en bi-carburants simultanés, en dehors des normes pour lesquelles il a été homologué. Un tel véhicule n'est donc plus conforme, il ne peut pas être assuré de façon habituelle, ne peut être commercialisé dans les circuits habituels. Le procédé selon la présente invention consiste à réguler les paramètres du moteur, puissance et couple, afin de les maintenir au maximum aux paramètres homologués. Le procédé selon la présente invention consiste à prévoir une modification des paramètres moteur en bi-carburants simultanés à des valeurs de puissance et de couple à un niveau maximal de valeurs égal au niveau maximal des valeurs des données constructeurs, homologuées. Ce procédé relève d'une démarche du type préjugé vaincu car généralement, le propriétaire qui dispose de moyens conduisant à une amélioration des performances souhaite les utiliser dans leur intégralité. Le but est ainsi de pouvoir bénéficier des améliorations liées à l'utilisation de bi-carburants simultanés par exemple pour lisser le couple moteur sur une plage plus large de tours/minute. De même, le procédé permet aussi de bénéficier d'une meilleure progressivité du couple et de la puissance. Le procédé permet surtout de faciliter la gestion d'émissions de microparticules en limitant la consommation du carburant diesel tout en bénéficiant de ses performances, ce qui est un progrès écologique certain. En effet, le gaz carburant émet essentiellement du gaz carbonique et de la vapeur d'eau et un taux de particules extrêmement limité. Parallèlement, le coût du gaz carburant à pouvoir énergétique équivalent, est d'un prix moins élevé, ce qui compense l'investissement lié aux modifications des circuits, du logiciel du calculateur et au second réservoir. Le procédé consiste à maintenir les valeurs de performances initiales d'un véhicule modifié pour être alimenté en bi-carburants diesel et gaz carburant en modifiant les paramètres du calculateur. Procédé de contrôle d'un moteur de véhicule à carburant diesel pour des performances données homologuées, muni d'un calculateur, d'un système d'alimentation en carburant diesel et d'une chaîne cinématique, caractérisé en ce qu’il consiste à : - mettre en place un ensemble complémentaire d'alimentation dudit moteur en un gaz carburant - gérer l'alimentation dudit moteur à travers le calculateur en bi-carburants simultanés, - à maintenir les performances dudit moteur à un niveau de performances égales, au maximum, aux performances homologuées. Procédé de contrôle d'un moteur de véhicule à carburant diesel selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz carburant est du gaz propane liquéfié. Procédé de contrôle d'un moteur de véhicule à carburant diesel selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à injecter entre 40 et 50% de gaz carburant dans le mélange total diesel/gaz carburant.