Brevet FR3120395A1 — publié le 20220909

La présente invention porte sur un procédé de contrôle d’un groupe motopropulseur (10) comportant un moteur thermique (11) associé à une ligne d'échappement (18) sur laquelle est monté un système de dépollution (17) comportant plusieurs éléments de dépollution (20, 21, 22, 23), ledit procédé comportant : - une étape de modélisation d'un état d’activité de chaque élément de dépollution (20, 21, 22, 23) en utilisant des capteurs (26) et des informations disponibles relatives à un état de fonctionnement du système de dépollution (17), - une étape de réception d'une requête de modification d'un état de fonctionnement du groupe motopropulseur (10) ayant un impact sur des émissions de polluants par le moteur thermique (11), et - une étape d'autorisation, d’interdiction, ou de limitation de ladite modification de l'état de fonctionnement du groupe motopropulseur (10) en fonction de l’état d’activité des éléments de dépollution (20, 21, 22, 23) précédemment modélisés. Figure 1 PROCEDE DE CONTROLE D'UN GROUPE MOTOPROPULSEUR EN FONCTION D'UNE EFFICACITE D'UN SYSTEME DE DÉPOLLUTION DES GAZ D’ÉCHAPPEMENT La présente invention porte sur un procédé de contrôle d'un groupe motopropulseur en fonction d'une efficacité d'un système de dépollution des gaz d’échappement. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les systèmes de dépollution pour des moteurs thermiques à essence ou diesel. Un système de dépollution des gaz d’échappement d'un moteur thermique est basé sur l'utilisation d'une série d'éléments de dépollution dont la configuration varie en fonction de la motorisation. On pourra ainsi utiliser un ou plusieurs catalyseurs, dit trois voies (ou TWC pour "Three Way catalytic Converter" en anglais) pour un moteur à essence et/ou un filtre à particules (ou GPF pour "Gasoline Particulate Filter" en anglais pour un moteur à essence), un catalyseur d’oxydation (DOC pour "Diesel Oxydation Catalyst" en anglais) pour les moteurs diesel, un catalyseur de réduction sélective (SCR pour "Selective Catalytic Reduction" en anglais) utilisé avec les moteurs diesel ou essence, ou encore un catalyseur de glissement d'ammoniac dit catalyseur ASC (pour "Amoniac Slip Catalyst" en anglais). Le système de dépollution se trouve parfois dans des phases de fonctionnement au cours desquelles il ne dispose pas de sa pleine efficacité, comme par exemple lorsqu’il monte en température pour atteindre sa température de rendement optimal, ou lorsqu’une phase de fonctionnement moteur spécifique et suffisamment longue l’a fait tellement chuter en température qu’il s’est désamorcé comme par exemple lors d'une phase de descente de col, ou lorsque le système de dépollution diagnostique son état de fonctionnement. La rigueur des règlementations anti-pollution nécessite de contrôler étroitement l’état d’activité de chaque élément du système de dépollution et donc l'efficacité de tous les éléments indépendamment en temps réel pour s'assurer que les niveaux de polluants rejetés dans l'atmosphère soient inférieurs aux seuils imposés. On connaît des systèmes de dépollution mettant en œuvre une fonction de limitation du couple du moteur thermique selon une température du catalyseur. Ce procédé n'est toutefois pas suffisant pour répondre aux contraintes imposées par les nouvelles règlementations. L'invention vise à répondre efficacement aux exigences des nouvelles normes en proposant un procédé de contrôle d’un groupe motopropulseur comportant un moteur thermique associé à une ligne d'échappement sur laquelle est monté un système de dépollution comportant plusieurs éléments de dépollution, ledit procédé comportant : - une étape de modélisation d'un état d’activité de chaque élément de dépollution en utilisant des capteurs et des informations disponibles relatives à un état de fonctionnement du système de dépollution, - une étape de réception d'une requête de modification d'un état de fonctionnement du groupe motopropulseur ayant un impact sur des émissions de polluants par le moteur thermique, et - une étape d'autorisation, d’interdiction, ou de limitation de ladite modification de l'état de fonctionnement du groupe motopropulseur en fonction de l’état d’activité des éléments de dépollution précédemment modélisés. L'invention permet ainsi de filtrer les requêtes de modification de l'état de fonctionnement du moteur thermique de façon à limiter au maximum les émissions de polluants que le système de dépollution n’est pas en mesure de traiter afin de respecter les plus stricts seuils des règlementations. L’invention permet ainsi de contraindre le fonctionnement du moteur thermique au profit du respect de la règlementation et de la capacité de traitement des polluants en temps réel en fonction de l'état des différents éléments du système de dépollution. Selon une mise en œuvre, le système de dépollution peut comporter plusieurs éléments de dépollution choisis parmi: un catalyseur trois voies, un catalyseur de réduction sélective, un catalyseur de glissement d'ammoniac, un filtre à particules, un piège à oxydes d'azote, un piège à hydrocarbures, ou un élément chauffant d'un catalyseur. Selon une mise en œuvre, des capteurs associés à un système de diagnostic embarqué sont utilisés pour modéliser individuellement des éléments de dépollution. Selon une mise en œuvre, ledit procédé comporte une étape de modélisation d’un état d’activité d’un catalyseur trois voies via une modélisation d’un volume amorcé du catalyseur à partir d’informations mesurées ou modélisées représentatives d’un débit d’échappement du moteur thermique, d’une richesse d’un mélange gazeux, et d'une température du catalyseur. Selon une mise en œuvre, ledit procédé comporte une étape de modélisation de l’état d’activité d'un filtre à particules lié à un chargement en masse de particules via des capteurs de pression situés en amont et en aval du filtre à particules. Selon une mise en œuvre, ledit procédé comporte une étape de modélisation de l’état d’activité d’un catalyseur de glissement d'ammoniac via une température mesurée ou modélisée dudit catalyseur de glissement d'ammoniac ainsi qu’avec une information d’au moins un capteur d'ammoniac. Selon une mise en œuvre, ledit procédé comporte en outre une étape d’interprétation de données issues d'un système de diagnostic embarqué pour pondérer l’état d’activité d'au moins un élément de dépollution. Selon une mise en œuvre, la modification de l'état de fonctionnement du groupe motopropulseur est choisie dans la liste non exhaustive suivante : un changement de rapport de vitesse demandé à une boîte de vitesses automatique, une coupure d’injection totale ou partielle du moteur thermique, un changement de couple moteur, une modification de position d’arbres à came du moteur thermique, un changement d'enrichissement et/ou de composition de mélange gazeux dans des cylindres du moteur thermique. Selon une mise en œuvre, ledit procédé comporte une étape de commande d'une stabilisation des paramètres du moteur thermique et une étape de demande de production d'un complément de propulsion nécessaire par une autre source énergie dans le cas d’un système hybride lorsqu’une requête de diagnostic est en cours. L'invention a également pour objet un ou plusieurs calculateurs comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé tel que précédemment défini. 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’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention. La est une représentation schématique d'un groupe motopropulseur et d'un système de dépollution monté sur une ligne d'échappement d'un moteur thermique; La est un diagramme des différentes étapes du procédé selon l'invention de contrôle moteur en fonction d'une efficacité d'un système de dépollution des gaz d'échappement. La montre un groupe motopropulseur 10 pour un véhicule automobile comportant un moteur thermique 11 accouplé à une boîte de vitesses 12 qui pourra être de type automatique ou non. Dans le cas d'une boîte de vitesses 12 de type manuelle, on prévoit un embrayage 13 entre le moteur thermique 11 et la boîte de vitesses 12. La boîte de vitesses 12 est connectée à un train de roues 15 par l'intermédiaire d'un différentiel 16. Un système de dépollution 17 est disposé sur une ligne d'échappement 18 du moteur thermique 11. Le système de dépollution 17 vise à traiter les polluants contenus dans les gaz d'échappement, notamment les oxydes d'azote (Nox), les hydrocarbures (HC), le monoxyde de carbone (CO) et toute autre particule polluante. Le système de dépollution 17 pourra comporter plusieurs éléments de dépollution choisis notamment parmi: un ou plusieurs catalyseurs 20, notamment un catalyseur dit trois voies (ou TWC pour "Three Way catalytic Converter" en anglais) pour un moteur à essence et/ou un filtre à particules (ou GPF pour "Gasoline Particulate Filter" en anglais pour un moteur à essence), un catalyseur d’oxydation (DOC pour "Diesel Oxydation Catalyst" en anglais) pour les moteurs diesel, un catalyseur de réduction sélective (SCR pour "Selective Catalytic Reduction" en anglais) utilisé avec les moteurs diesel ou essence, ou encore un catalyseur de glissement d'ammoniac dit catalyseur ASC (pour "Amoniac Slip Catalyst" en anglais). Un élément chauffant 21, notamment un dispositif de chauffage électrique, pourra être utilisé pour accélérer la montée en température du catalyseur 20. Il est possible d’utiliser autant d'éléments chauffants qu’il y a de systèmes de dépollution montés sur la ligne d'échappement. Il est également envisageable d'installer un échangeur de chaleur pour réduire la température des gaz d'échappement en amont d'un catalyseur de type ASC qui lui fonctionne à plus basse température qu'un catalyseur de type TWC. Le système de dépollution 17 comporte également un filtre à particules 22 appelé filtre GPF ("Gasoline Particulate Filter" en anglais) pour les véhicules essence. Il est également possible de prévoir un piège 23 à oxydes d'azote, ou un piège à hydrocarbures. Ce type de piège 23 permet de piéger temporairement des particules polluantes pour permettre ultérieurement leur traitement lorsque les conditions de fonctionnement du ou des catalyseurs 20 sont optimales. Un calculateur moteur 25 est apte à piloter les organes du groupe motopropulseur 10, en particulier le moteur thermique 11 et la boîte de vitesses 12 en fonction de différentes informations reçues de capteurs 26 implantés dans le moteur thermique 11 et sur la ligne d'échappement 18. Le calculateur moteur 25 comporte une mémoire 27 stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention décrit plus en détails ci-après en référence avec la . En variante, d'autres calculateurs du véhicule, notamment des calculateurs associés à des éléments de dépollution pourront participer à la mise en œuvre du procédé selon l'invention. Comme on peut le voir sur la , le procédé comporte une étape 100 de modélisation d'un état d’activité de chaque élément de dépollution 20, 21, 22, 23 en utilisant des capteurs 26 et des informations disponibles relatives à un état de fonctionnement du système de dépollution 17. De préférence, des capteurs 26 associés à un système de diagnostic embarqué, dit diagnostic OBD (pour "On-Board Diagnostic" en anglais) sont utilisés pour modéliser individuellement les différents éléments de dépollution 20, 21, 22, 23. Ainsi, il est possible de modéliser un état d’activité d’un catalyseur 20 trois voies via une modélisation d’un volume du catalyseur amorcé. Par volume du catalyseur "amorcé", on entend un volume du catalyseur traitant efficacement les polluants du fait du dépassement d'une température seuil de rendement optimal. La modélisation du catalyseur 20 trois voies est effectuée à partir d’informations mesurées ou modélisées représentatives d’un débit d’échappement du moteur thermique 11, d’une richesse d'un mélange gazeux, et d'une température du catalyseur 20. En outre, le signal des sondes à oxygène, dites aussi sondes lambda, positionnées en amont et en aval du catalyseur 20, peut compléter l’état d’activité du catalyseur 20 tout en informant l’état de saturation d’oxygène. Cette modélisation pourra être effectuée sur autant de catalyseurs 20 que comporte la ligne d'échappement 18. L’état d’activité d’un filtre à particules 22 lié à un chargement en masse de particules peut être modélisé via des capteurs 26 de pressions situés en amont et en aval du filtre à particules 22. Il est possible de modéliser l’état d’activité d’un catalyseur 20 de glissement d'ammoniac ou catalyseur ASC (pour "Amoniac Slip Catalyst" en anglais) pouvant être utilisé avec un catalyseur de type SCR. La modélisation du catalyseur ASC est effectuée via sa température mesurée ou modélisée ainsi qu’avec l’information d’un ou de plusieurs capteurs 26 de présence d'ammoniac. A l’inverse d’un catalyseur 20 de type trois voies, un catalyseur ASC n’est plus fonctionnel pour une température supérieure à environ 800°C. Le procédé pourra comporter de façon optionnelle une étape supplémentaire 101 d’interprétation de données issues du système de diagnostic embarqué OBD exploitées par le calculateur 25 pour pondérer l’état d’activité du catalyseur 20. Par exemple, un seuil de température permettant de valider l’activité du catalyseur 20 pourra être revu en fonction d’un indice d’efficacité du catalyseur 20 issu du système de diagnostic embarqué OBD. Le procédé comporte une étape 102 de réception d'une requête de modification d'un état de fonctionnement du groupe motopropulseur 10 ayant un impact sur des émissions de polluants par le moteur thermique 11. La modification de l'état de fonctionnement du groupe motopropulseur correspond à tout évènement moteur réalisé à un instant N pouvant engendrer une surémission de polluants à l’instant N+1. Le procédé comporte en outre une étape 103 d'autorisation ou d’interdiction ou de limitation de la modification de l'état de fonctionnement du groupe motopropulseur 10 en fonction de l’état d’activité d'un ou plusieurs éléments de dépollution 20, 21, 22, 23 précédemment modélisés. Le procédé est ainsi en mesure de contrôler toutes les requêtes de modification de l'état de fonctionnement du groupe motopropulseur 10 ayant un impact sur les émissions du moteur thermique 11 afin de les interdire ou les limiter dans le cas où le système de dépollution 17 ne serait pas à un niveau d'efficacité permettant de traiter la surémission de polluants générée par la modification de l'état de fonctionnement du groupe motopropulseur 10. Le calculateur 25 peut ainsi autoriser ou interdire une coupure totale ou sélective d’injection en fonction de l’état d’activité d’un ou plusieurs éléments de dépollution 20, 21, 22, 23. Le calculateur 25 peut également contrôler l’injection du moteur thermique 11 et/ou modifier une position des arbres à cames pour modifier une composition des gaz d’échappement en fonction de l’état d’activité d’un ou plusieurs éléments de dépollution 20, 21, 22, 23. Le calculateur 25 peut également contrôler un changement d'enrichissement et/ou de composition de mélange gazeux dans les cylindres du moteur thermique 11 en fonction de l’état d’activité d’un ou plusieurs éléments du système de dépollution 17. Dans le cas où le contrôle moteur souhaite demander à la boîte de vitesses 12 automatique de changer de rapport de vitesse, le calculateur 25 interdit cette requête si l’état d'activité d’un ou plusieurs éléments de dépollution est tel qu'il ne serait plus possible de traiter convenablement les polluants, c’est-à-dire de respecter les seuils d'émissions après le changement de rapport de vitesse. Par ailleurs, après que le moteur thermique 11 a démarré, le système de dépollution 17 va s’amorcer et le volume de catalyse actif, va évoluer au fur et à mesure. Le système peut alors être en mesure de limiter le couple disponible du moteur thermique 11 en fonction d'un volume de catalyse amorcé sur le catalyseur 20. Suivant une autre situation de vie, le calculateur 25 commande une stabilisation des paramètres du moteur thermique 11 et demande qu'un complément de propulsion nécessaire soit produit par une autre source d’énergie (électrique ou hydrogène), dans le cas d’un système hybride, lorsqu’une requête de diagnostic par exemple de type OBD est en cours. Il est possible de prévoir autant d’étages que nécessaire dans le calculateur 25 pour superviser tous les éléments de dépollution 20, 21, 22, 23. Le contrôle des différents éléments de dépollution 20, 21, 22, 23 pourra être effectué en parallèle si besoin. Bien entendu, les situations de vies citées ci-dessus ne sont données qu’à titre d’exemple et il est possible d'agir sur d'autres paramètres du groupe motopropulseur 10 en fonction de l'état d'activité d'un ou plusieurs éléments de dépollution 20, 21, 22, 23. Procédé de contrôle d’un groupe motopropulseur (10) comportant un moteur thermique (11) associé à une ligne d'échappement (18) sur laquelle est monté un système de dépollution (17) comportant plusieurs éléments de dépollution (20, 21, 22, 23), caractérisé en ce que ledit procédé comporte : - une étape (100) de modélisation d'un état d’activité de chaque élément de dépollution (20, 21, 22, 23) en utilisant des capteurs (26) et des informations disponibles relatives à un état de fonctionnement du système de dépollution (17), - une étape (102) de réception d'une requête de modification d'un état de fonctionnement du groupe motopropulseur (10) ayant un impact sur des émissions de polluants par le moteur thermique (11), et - une étape (103) d'autorisation, d’interdiction, ou de limitation de ladite modification de l'état de fonctionnement du groupe motopropulseur (10) en fonction de l’état d’activité des éléments de dépollution (20, 21, 22, 23) précédemment modélisés. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de dépollution comporte plusieurs éléments de dépollution choisis parmi: un catalyseur trois voies, un catalyseur de réduction sélective, un catalyseur de glissement d'ammoniac, un filtre à particules, un piège à oxydes d'azote, un piège à hydrocarbures, ou un élément chauffant d'un catalyseur. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que des capteurs (26) associés à un système de diagnostic embarqué sont utilisés pour modéliser individuellement des éléments de dépollution (20, 21, 22, 23). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il comporte une étape de modélisation d’un état d’activité d’un catalyseur (20) trois voies via une modélisation d’un volume amorcé du catalyseur (20) à partir d’informations mesurées ou modélisées représentatives d’un débit d’échappement du moteur thermique (11), d’une richesse d’un mélange gazeux, et d'une température du catalyseur (20). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comporte une étape de modélisation de l’état d’activité d'un filtre à particules (22) lié à un chargement en masse de particules via des capteurs (26) de pression situés en amont et en aval du filtre à particules (22). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de modélisation de l’état d’activité d’un catalyseur (20) de glissement d'ammoniac via une température mesurée ou modélisée dudit catalyseur (20) de glissement d'ammoniac ainsi qu’avec une information d’au moins un capteur (26) d'ammoniac. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comporte en outre une étape (101) d’interprétation de données issues d'un système de diagnostic embarqué pour pondérer l’état d’activité d'au moins un élément de dépollution (20, 21, 22, 23). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la modification de l'état de fonctionnement du groupe motopropulseur (10) est choisie dans la liste non exhaustive suivante : un changement de rapport de vitesse demandé à une boîte de vitesses (12) automatique, une coupure d’injection totale ou partielle du moteur thermique (11), un changement de couple moteur, une modification de position d’arbres à came du moteur thermique (11), un changement d'enrichissement et/ou de composition de mélange gazeux dans des cylindres du moteur thermique (11). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de commande d'une stabilisation de paramètres du moteur thermique (11) et une étape de demande de production d'un complément de propulsion nécessaire par une autre source énergie dans le cas d’un système hybride lorsqu’une requête de diagnostic est en cours. Calculateur (25) comportant une mémoire (27) stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.