Brevet FR3151885A1 — publié le 20250207

L’invention concerne un procédé de gestion des ratés d’allumage (1) d’un moteur à combustion interne à hydrogène pour un véhicule automobile, le moteur à combustion interne à hydrogène comportant au moins un cylindre, le procédé comportant une étape préliminaire (10) de détection d’un raté d’allumage dans le cylindre, puis des étapes supplémentaires de : Incrémentation (40) d’un compteur de ratés d’allumage associé au cylindre ; Évaluation (42) d’une valeur de concentration d’hydrogène à l’échappement à partir du compteur de ratés d’allumage précédemment incrémenté ; Si la valeur de concentration d’hydrogène est supérieure à une valeur seuil prédéterminée, alors le procédé déclenche (44) une coupure de l’injection au sein du cylindre concerné. Figure 1 PROCÉDÉ de gestion de ratés d’allumage au sein d’un moteur thermique À hydrogÈne Domaine technique de l’invention L’invention concerne, de façon générale, le domaine technique de la gestion d’un moteur thermique, en particulier la gestion des ratés d’allumage d’un moteur à combustion interne à hydrogène. État de la technique antÉrieure Aujourd’hui, au sein d’un groupe propulseur d’un véhicule automobile comportant un moteur à combustion interne conventionnel, c’est-à-dire dont la source d’énergie est un combustible fossile, une stratégie de détection des ratés d’allumage est implémentée au sein d’un calculateur pilotant le groupe motopropulseur. En particulier, sur les moteurs à combustion interne à allumage commandé, cette stratégie de détection des ratés d’allumage est imposée par la réglementation OBD (acronyme de « On Board Diagnostics », expression anglo-saxonne pour « Diagnostics Embarqués ») depuis la norme Euro3. Cette réglementation impose de détecter deux types de défauts : — un niveau de ratés d’allumage entraînant le dépassement de la norme OBD sur cycle (la détection doit se faire en analysant le taux de ratés d’allumage sur 1000 cycles moteurs) ; — un niveau de ratés d’allumage entraînant l’endommagement du catalyseur à cause d’une température trop élevée (la détection doit se faire en analysant le taux de ratés d’allumage sur 200 cycles moteurs). Dans le cas d’un moteur à combustion interne à hydrogène, les deux points précédents de la réglementation ODB s’appliquent également. Toutefois, pour ces moteurs à combustion interne à hydrogène, il y a un cas de vie qui doit être spécifiquement géré : l’hydrogène peut s’enflammer très facilement dès 4 % de concentration dans l’air. Dans une ligne d’échappement déjà très chaude, à la suite d’un raté d’allumage, l’hydrogène injecté par le moteur à combustion interne à hydrogène va se retrouver dans la ligne d’échappement et risque de générer des explosions dans le catalyseur ou plus généralement dans ladite ligne d’échappement. Cela a pour risques une destruction des pièces mécaniques, une bruyance (explosion) audible dans le véhicule automobile et à l’extérieur du véhicule automobile (risque de panique) ou encore un coût en service après-vente important et une image de marque fortement dégradée. L’invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique en proposant notamment une solution permettant une gestion des ratés d’allumage adaptée à des moteurs à combustion interne à hydrogène. Pour ce faire, il est proposé, selon un premier aspect de l’invention, un procédé de gestion des ratés d’allumage d’un moteur à combustion interne à hydrogène pour un véhicule automobile, le moteur à combustion interne à hydrogène comportant au moins un cylindre, le procédé comportant une étape préliminaire de détection d’un raté d’allumage dans le cylindre, ainsi que des étapes supplémentaires de : Incrémentation d’un compteur de ratés d’allumage associé au cylindre ; Évaluation d’une valeur de concentration d’hydrogène à l’échappement à partir du compteur de ratés d’allumage précédemment incrémenté ; Si la valeur de concentration d’hydrogène est supérieure à une valeur seuil prédéterminée, alors le procédé déclenche une coupure de l’injection au sein du cylindre concerné. Selon un mode de réalisation, la valeur seuil est de 4 % environ. Selon un mode de réalisation, lors de l’étape c), le procédé comporte une étape d’alerte d’un utilisateur du véhicule automobile, concomitante de l’étape de coupure de l’injection. Selon un mode de réalisation, le moteur à combustion interne à hydrogène comprenant deux ou plus cylindres, l’étape préliminaire de détection d’un raté d’allumage s’effectuant dans l’un des cylindres, l’étape a) comporte en outre une incrémentation d’un compteur de ratés d’allumage global sur l’ensemble des cylindres. Selon un mode de réalisation, l’évaluation d’une valeur de la concentration d’échappement s’effectue à partir de l’ensemble des compteurs de ratés d’allumage associés à chacun des cylindres et à partir du compteur de ratés d’allumage global. Selon un mode de réalisation, le compteur de ratés d’allumage cumule les volumes d’hydrogène effectivement injectés dans le cylindre et ayant fait l’objet d’un raté d’allumage. Selon un mode de réalisation, le procédé comporte des étapes de mise en œuvre de la réglementation ODB. Selon un autre aspect de l’invention, il est prévu un groupe motopropulseur pour véhicule automobile comportant un moteur à combustion interne à hydrogène, et un calculateur est agencé de sorte à mettre en œuvre un procédé présentant au moins l’une des caractéristiques techniques précédentes. Selon un autre aspect encore de l’invention, il est prévu un véhicule automobile comportant un groupe motopropulseur présentant l’une des caractéristiques techniques précédentes. brÈve description des figures D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : : un organigramme représentant un procédé de gestion des ratés d’allumage selon l’invention. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures. description DÉTAILLÉE d’un mode de rÉalisation La illustre un organigramme représentant un procédé de gestion de ratés d’allumage 1 selon l’invention. Le procédé de gestion de ratés d’allumage 1 selon l’invention est destiné à être mis en œuvre par un calculateur de pilotage et de surveillance d’un groupe motopropulseur comportant un moteur à combustion interne à hydrogène, ce groupe motopropulseur pouvant équiper un véhicule automobile. Comme pour un moteur à combustion interne conventionnel à hydrocarbures, comme l’essence ou le GPL ou le Gaz Naturel, le moteur à combustion interne à hydrogène doit être supervisé par un procédé de gestion de ratés d’allumage (ou encore « misfire » selon la terminologie anglo-saxonne correspondante) comme l’exige la réglementation ODB depuis la norme Euro 3. Pour rappel, cette réglementation impose de détecter deux types de défauts. Le premier type de défaut correspond à un taux de ratés d’allumage sur cycle dont un seuil est imposé par la réglementation ODB : l’analyse s’effectue sur le taux de ratés d’allumage pour 1000 cycles effectués par le moteur thermique. Le deuxième type de défaut concerne un taux de ratés d’allumage qui va entraîner l’endommagement du catalyseur de la ligne d’échappement du fait d’une température trop élevée issue de la combustion de carburant, ayant fait l’objet de ratés d’allumage au sein du moteur thermique, dans ladite ligne d’échappement. Pour ce type de défauts, la réglementation ODB impose une analyse du taux de ratés d’allumage sur 200 cycles effectués par le moteur thermique. Le procédé de gestion de ratés d’allumage 1 selon l’invention implémente la réglementation ODB, car il est destiné à être mis en œuvre en relation avec un moteur à combustion interne à hydrogène, ce dernier étant aussi un moteur à allumage commandé comme ses homologues conventionnels à hydrocarbure. Le moteur à combustion interne à hydrogène comporte au moins un cylindre. Pour cela, le procédé de gestion de ratés d’allumage 1 selon l’invention comporte une étape préliminaire 10 de détection d’un raté d’allumage dans le cylindre du moteur à combustion interne à hydrogène. Dans une étape 20, le procédé de gestion de ratés d’allumage 1 selon l’invention évalue une moyenne du taux de ratés d’allumage sur 1000 cycles moteur. Pour un moteur thermique à quatre temps, un cycle moteur correspond à deux rotations d’un vilebrequin du moteur thermique, soit deux points morts hauts (PMH) pour un piston du cylindre concerné. Donc en pratique, le procédé de gestion de ratés d’allumage 1 selon l’invention calcule le taux de ratés d’allumage sur 2000 PMH. Dans une étape 22, le procédé de gestion de ratés d’allumage 1 selon l’invention détermine si la moyenne du taux de ratés d’allumage précédemment évaluée à l’étape 20 dépasse le seuil imposé par la réglementation ODB pour cette situation. Si c’est le cas, dans une étape 24, le procédé de gestion de ratés d’allumage 1 selon l’invention précède à un allumage du témoin d’anomalie, ou encore dénommé voyant moteur, sur le tableau de bord du véhicule automobile de sorte à avertir un utilisateur dudit véhicule automobile et applique d’éventuels modes dégradés de fonctionnement du moteur à combustion interne à hydrogène. Dans une étape 30, parallèle à l’étape 20 précédente, le procédé de gestion de ratés d’allumage 1 selon l’invention évalue une moyenne du taux de ratés d’allumage sur 200 cycles moteur, soit pour 400 PMH pour un moteur thermique à quatre temps. Dans une étape 32, le procédé de gestion de ratés d’allumage 1 selon l’invention détermine ensuite si la moyenne du taux de ratés d’allumage précédemment évaluée à l’étape 30 dépasse le seuil imposé par la réglementation ODB pour cette situation. Si c’est le cas, dans une étape 34, le procédé de gestion de ratés d’allumage 1 selon l’invention précède à un allumage intermittent du témoin d’anomalie, ou encore dénommé voyant moteur, sur le tableau de bord du véhicule automobile de sorte à avertir un utilisateur dudit véhicule automobile et applique des limitations de couple moteur tout en procédant à des coupures d’injection sur le cylindre concerné par ce dépassement du seuil dans cette situation. Toutefois, il se trouve que, pour un moteur à combustion interne à hydrogène, une situation de vie particulière doit être gérée par le procédé de gestion de ratés d’allumage 1 selon l’invention. Cette situation de vie a été citée en préambule et concerne la concentration de l’hydrogène non — « brûlé » dans la ligne d’échappement du moteur à combustion interne à hydrogène. Pour gérer cette situation de vie, le procédé de gestion de ratés d’allumage 1 selon l’invention comporte une série d’étapes 40 à 44 effectuées en parallèle des étapes 20 à 24, d’une part, et 30 à 34, d’autre part, précédemment décrites en relation avec la réglementation ODB. Dans une étape 40, le procédé de gestion de ratés d’allumage 1 selon l’invention incrémente un compteur de ratés d’allumage associé au cylindre concerné. Puis, dans une étape 42, le procédé de gestion de ratés d’allumage 1 selon l’invention évalue une valeur de concentration d’hydrogène à l’échappement à partir du compteur de ratés d’allumage ainsi incrémenté. Da ns une étape 44, si la valeur de concentration d’hydrogène est supérieure à une valeur seuil prédéterminée, alors le procédé de gestion de ratés d’allumage 1 selon l’invention déclenche une coupure de l’injection au sein du cylindre concerné. La valeur seuil prédéterminée est par exemple de 4 %. Concomitamment à la coupure, le procédé de gestion de ratés d’allumage 1 selon l’invention alerte l’utilisateur, par exemple, en procédant à l’allumage du témoin d’anomalie, ou voyant moteur. En variante de réalisation du procédé de gestion de ratés d’allumage 1 selon l’invention, le moteur à combustion interne à hydrogène comporte deux ou plus cylindres. Les étapes précédemment décrites du procédé de gestion de ratés d’allumage 1 selon l’invention sont mises en œuvre pour chacun des cylindres du moteur à combustion interne à hydrogène. Au surplus, l’étape 40 comporte l’incrémentation d’un compteur de ratés global sur l’ensemble des cylindres du moteur à combustion interne à hydrogène. Dès lors, l’évaluation d’une valeur de la concentration d’échappement de l’étape 42 s’effectue à partir de l’ensemble des compteurs de ratés associés à chacun des cylindres et à partir du compteur de ratés global. En variante de réalisation, le compteur de ratés d’allumage cumule les volumes d’hydrogène effectivement injectés dans le cylindre et ayant fait l’objet d’un raté d’allumage. Naturellement, l’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que la personne de l’art est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention. Il est souligné que toutes les caractéristiques, telles qu’elles se dégagent pour une personne de l’art à partir de la présente description, des dessins et des revendications attachées, même si concrètement elles n’ont été décrites qu’en relation avec d’autres caractéristiques déterminées, tant individuellement que dans des combinaisons quelconques, peuvent être combinées à d’autres caractéristiques ou groupes de caractéristiques divulguées ici, pour autant que cela n’a pas été expressément exclu ou que des circonstances techniques rendent de telles combinaisons impossibles ou dénuées de sens. Procédé de gestion des ratés d’allumage (1) d’un moteur à combustion interne à hydrogène pour un véhicule automobile, le moteur à combustion interne à hydrogène comportant au moins un cylindre, le procédé comportant une étape préliminaire (10) de détection d’un raté d’allumage dans le cylindre, caractérisé en ce que le procédé comporte des étapes supplémentaires de : Incrémentation (40) d’un compteur de ratés d’allumage associé au cylindre ; Évaluation (42) d’une valeur de concentration d’hydrogène à l’échappement à partir du compteur de ratés d’allumage précédemment incrémenté ; Si la valeur de concentration d’hydrogène est supérieure à une valeur seuil prédéterminée, alors le procédé déclenche (44) une coupure de l’injection au sein du cylindre concerné. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur seuil est de 4 % environ. Procédé selon l’une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que, lors de l’étape c), le procédé comporte une étape d’alerte d’un utilisateur du véhicule automobile, concomitante de l’étape de coupure de l’injection. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, le moteur à combustion interne à hydrogène comprenant deux ou plus cylindres, l’étape préliminaire de détection d’un raté d’allumage s’effectuant dans l’un des cylindres, l’étape a) comporte en outre une incrémentation d’un compteur de ratés d’allumage global sur l’ensemble des cylindres. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l’évaluation d’une valeur de la concentration d’échappement s’effectue à partir de l’ensemble des compteurs de ratés d’allumage associés à chacun des cylindres et à partir du compteur de ratés d’allumage global. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le compteur de ratés d’allumage cumule les volumes d’hydrogène effectivement injectés dans le cylindre et ayant fait l’objet d’un raté d’allumage. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le procédé comporte des étapes (20, 22, 24, 30, 32, 34) de mise en œuvre de la réglementation ODB. Groupe motopropulseur pour véhicule automobile comportant un moteur à combustion interne à hydrogène, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un calculateur est agencé de sorte à mettre en œuvre le procédé selon l’une des revendications 1 à 7. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comporte un groupe motopropulseur selon la revendication 8.