Brevet FR3162791A1 — publié le 20251205

Un aspect de l’invention concerne un procédé 100 de détermination d’un volume d’air d’une réserve d’air pour un moteur à combustion interne équipant un véhicule automobile, le procédé 100 étant caractérisé en ce que, lorsqu’une demande de chauffe d’un catalyseur d’échappement du véhicule est détectée, il exécute les étapes de : Déterminer 101 un premier volume d’air maximum pour la réserve d’air en fonction d’un régime moteur déterminé, d’une consigne de couple déterminée et d’une température de liquide de refroidissement déterminée ; Injecter 103 le premier volume d’air maximum stocké dans une réserve d’air dans le moteur ; Lorsque la quantité d’énergie accumulée dans le catalyseur atteint un seuil de quantité d’énergie, déterminer un deuxième volume d’air pour la réserve d’air inférieur au premier volume d’air maximum ; Diminuer le volume d’air maximal stocké dans la réserve d’air jusqu’à atteindre le deuxième volume d’air. Figure 2 PROCÉDÉ DE DÉTERMINATION D’UN VOLUME D’AIR D’UNE RÉSERVE D’AIR POUR UN MOTEUR À COMBUSTION INTERNE D’UN VÉHICULE La présente invention concerne de manière générale la réduction des émissions polluantes des moteurs à combustion interne. Le domaine technique de l’invention concerne plus particulièrement celui du contrôle d’une réserve d’air pour augmenter la température d’un catalyseur d’échappement. On recherche actuellement, dans un cadre législatif toujours plus contraignant et dans un souci de préservation de l'environnement, des solutions techniques permettant d'améliorer le fonctionnement des moteurs à combustion interne, notamment pour réduire le taux d'éléments polluants contenus dans les gaz brûlés qui sont rejetés par les moteurs dans l'atmosphère. Pour réduire ces émissions polluantes, un moteur à combustion interne comprend un nombre sélectionné de cylindres, chacun formant une chambre de combustion, apte à permettre la combustion d'un mélange d’air et de carburant. Cette combustion est supervisée par un calculateur, également désigné sous l'appellation contrôle moteur, configuré pour ajuster, via l'intermédiaire d'actionneurs, différents paramètres de fonctionnement du moteur influant sur cette combustion, à titre exemple, la régulation de la quantité d’air admise dans les cylindres, la masse de carburant injecté, ainsi que l'allumage pour déclencher la combustion. Les gaz d’échappement, et plus particulièrement les polluants comme le monoxyde de carbone, les oxydes d’azote et les hydrocarbures imbrulés, issus de la combustion sont usuellement traités au moyen d’un catalyseur d’échappement. Ce catalyseur fonctionne de manière optimale à une température avoisinant les 400°C. Il présente en revanche des performances fortement réduites à température ambiante, juste après le démarrage à froid du moteur. En conséquence, la majeure partie des polluants rejetés dans l'atmosphère est émise. Avec l’arrivée de nouvelles normes concernant les véhicules automobiles, notamment Euro7, il a été décidé que cette situation ne pouvait pas perdurer. Lorsque le catalyseur d’échappement est à température ambiante, par exemple lors d'un démarrage du moteur, afin d'atteindre la température du catalyseur optimale de 400°C, une quantité d’air supplémentaire au bon fonctionnement du moteur est injectée dans le moteur. En effet, l’apport en oxygène dans le moteur contribue efficacement à l’augmentation de la température à l’échappement et donc à celle du catalyseur. Dans l’objectif de réaliser cette opération, on pilote l’ouverture du papillon d’air d’admission de sorte à stocker un volume d’air prédéterminé dans une réserve d’air. Puis, ce volume d’air prédéterminé stocké dans la réserve d’air est injecté dans les cylindres du moteur de sorte à augmenter l’apport en oxygène dans le moteur, et donc la température des gaz d’échappement. On connait également du document FR-A1-3122901, une stratégie de contrôle permettant d’accélérer la chauffe catalyseur en utilisant la dépression de la pompe à vide d’un système de freinage pour augmenter la masse d’air du catalyseur d’échappement. L’invention offre une solution différente, en proposant un procédé permettant d’accélérer la chauffe d’un catalyseur d’échappement dont l’implémentation est aisée. Dans ce contexte, l’invention se rapporte ainsi, dans son acceptation la plus large, à un procédé de détermination d’un volume d’air d’une réserve d’air pour un moteur à combustion interne équipant un véhicule automobile, le véhicule comportant un catalyseur d’échappement, le procédé étant remarquable en ce qu’il exécute via des moyens de contrôles du véhicule, lorsqu’une demande de chauffe du catalyseur est détectée par les moyens de contrôle, les étapes de : Déterminer un premier volume d’air maximum pour la réserve d’air en fonction d’un régime moteur déterminé, d’une consigne de couple déterminée et d’une température de liquide de refroidissement déterminée ; Injecter le premier volume d’air maximum dans la réserve d’air ; Injecter le premier volume d’air maximum stocké dans la réserve d’air dans le moteur ; Déterminer une quantité d’énergie accumulée dans le catalyseur ; Lorsque la quantité d’énergie accumulée dans le catalyseur atteint un seuil de quantité d’énergie, déterminer un deuxième volume d’air pour la réserve d’air inférieur au premier volume d’air maximum ; Diminuer le volume d’air maximal stocké dans la réserve d’air jusqu’à atteindre le deuxième volume d’air. Grâce au procédé selon l’invention, au démarrage du moteur thermique, le catalyseur d’échappement ne possède pas ou très peu d’énergie accumulée. Ce boost enthalpique créé par un volume d’air maximum stocké dans la réserve d’air permet d’augmenter rapidement la température du catalyseur et ainsi l’énergie accumulée dans le catalyseur le plus rapidement possible. Lorsque l’énergie accumulée atteint un seuil de quantité d’énergie prédéterminée, reflétant par exemple une température de 400°C du catalyseur, le procédé diminue le volume d’air présent dans la réserve d’air pour revenir à un volume d’air nominal permettant de respecter une température de fonctionnement optimale du catalyseur. Cette solution ne nécessite aucun composant complémentaire. Effectivement, il suffit de piloter le boitier papillon du moteur à combustion interne pour réguler le volume d’air stocké dans la réserve d’air. Cette solution alternative est donc peu couteuse et facile à implémenter. Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le procédé selon cet aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. Selon un aspect non limitatif de l’invention, la quantité d’énergie accumulée dans le catalyseur est déterminée par la formule suivante : Avec E = Quantité d’énergie accumulée dans le catalyseur ; m = Masse d’air à l’échappement ; Cp = Capacité thermique massique de l’air ; T 0 = Température du catalyseur lorsqu’une demande de chauffe du catalyseur est détectée ; T 1 =Température du catalyseur lors de l’étape de déterminer une quantité d’énergie accumulée dans le catalyseur. Selon un aspect non limitatif de l’invention, le premier volume d’air maximum est déterminé par le produit d’un volume d’air initial et d’un coefficient. Selon un aspect non limitatif de l’invention, Le volume d’air initial est déterminé au moyen d’une première cartographie renseignant des valeurs de volume d’air initial en fonction de valeurs de régime moteur et de valeurs de consigne de couple ; Le coefficient étant déterminé au moyen d’une deuxième cartographie renseignant des valeurs de coefficient en fonction de valeurs de température de liquide de refroidissement. Selon un aspect non limitatif de l’invention, le deuxième volume d’air est déterminé en appliquant un pourcentage de diminution au premier volume d’air maximum. Selon un aspect non limitatif de l’invention, le pourcentage de diminution est déterminé au moyen d’une troisième cartographie renseignant des valeurs de pourcentage de diminution en fonction de valeurs de quantité d’énergie accumulée dans le catalyseur. Selon un aspect non limitatif de l’invention, le volume d’air stocké dans la réserve d’air est régulé en pilotant, via les moyens de contrôle, un papillon d’admission d’air que comporte le moteur à combustion interne. Un autre aspect de l’invention se rapporte à un véhicule automobile comportant un moteur à combustion interne, un catalyseur d’échappement, une réserve d’air et des moyens de contrôle configurés pour exécuter les étapes du procédé selon l’un quelconque des aspects de l’invention précités. Selon un aspect non limitatif de l’invention, le catalyseur est de type trois voies. Un autre aspect de l’invention concerne un produit programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur. Le produit programme d’ordinateur comprend des instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé selon l’un quelconque des aspects de l’invention précités, lorsque le programme est exécuté sur un ordinateur. L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. FIG. 1 illustre, de façon schématique, un véhicule selon un mode de réalisation non limitatif de l’invention. FIG. 2 illustre un diagramme d’étapes d’un procédé de détermination d’un volume d’air d’une réserve d’air pour un moteur à combustion interne équipant un véhicule tel que celui représenté à la FIG. 1 . Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention. Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. La FIG. 1 illustre un véhicule 1 automobile. Le véhicule 1 comporte notamment, d’amont en aval de la circulation d’air, Un boitier papillon 2 ; Une réserve d’air 3, également dénommée plénum ; Un moteur à combustion interne 4 ; et Un catalyseur 5 d’échappement, par exemple de type trois voies. Le véhicule 1 comporte en outre des moyens de contrôle 6. Ces moyens de contrôle 6 sont configurés pour exécuter les étapes d’un procédé 100 de détermination d’un volume d’air de la réserve d’air 3 du moteur à combustion interne 4 équipant le véhicule 1 automobile tel que celui illustré à la FIG. 2 . Lorsqu’une demande de chauffe du catalyseur 5 d’échappement est détectée par les moyens de contrôle 6, par exemple lors du démarrage du moteur à combustion interne 4, le procédé 100 exécute d’une étape de déterminer 101 un premier volume d’air maximum pour la réserve d’air 3 en fonction d’un régime moteur déterminé, par exemple en tours par minute, d’une consigne de couple déterminée, par exemple en newton mètre, et d’une température de liquide de refroidissement déterminée, par exemple en °C. Selon un exemple non limitatif, cette consigne de couple correspond à une course d’enfoncement de la pédale d’accélérateur du véhicule 1 mesurée au moyen d’un capteur de course d’enfoncement. Cette consigne de couple reflète le souhait d’utilisateur en termes d’accélération du véhicule. En outre, selon un mode de réalisation non limitatif, la température de liquide de refroidissement peut être mesurée par un capteur de température. Le premier volume d’air est maximum afin d’apporter un volume d’oxygène au moteur 4 maximum permettant d’augmenter le plus rapidement possible la température des gaz d’échappement, et par voie de conséquence la température du catalyseur 5 d’échappement, sans pour autant dérégler le fonctionnement du moteur 4. Selon un aspect non limitatif de l’invention, le premier volume d’air maximum est déterminé par le produit d’un volume d’air initial et d’un coefficient. Selon un mode de réalisation non limitatif, le volume d’air initial est déterminé au moyen d’une première cartographie C1. Cette première cartographie C1 renseigne des valeurs de volume d’air initial en fonction de valeurs de régime moteur et de valeurs de consigne de couple. Ainsi, à partir d’un régime moteur déterminé et d’une consigne de couple déterminée, il est possible de sélectionner le volume d’air initial du produit. Selon un mode de réalisation non limitatif, le coefficient du produit est déterminé au moyen d’une deuxième cartographie C2. Cette deuxième cartographie C2 renseigne des valeurs de coefficient en fonction de valeurs de température de liquide de refroidissement. Ainsi, à partir d’une température de liquide de refroidissement du moteur à combustion interne 4 déterminée, il est possible de sélectionner le coefficient du produit. Le procédé 100 comporte aussi d’une étape d’injecter 102, au moyen du boitier papillon 2 piloté par les moyens de contrôle 6, le premier volume d’air maximum dans la réserve d’air 3, puis une étape d’injecter 103 le premier volume d’air maximum stocké dans la réserve d’air 3 dans le moteur 4. Le procédé 100 comporte également une étape de déterminer 104 une quantité d’énergie accumulée dans le catalyseur 5 d’échappement. La quantité d’énergie accumulée dans le catalyseur 5 d’échappement peut être déterminée par la formule suivante : Avec E = Quantité d’énergie accumulée dans le catalyseur 5 d’échappement ; m = Masse d’air à l’échappement ; Cp = Capacité thermique massique de l’air ; T 0 = Température du catalyseur 5 d’échappement lorsqu’une demande de chauffe du catalyseur 5 est détectée ; T 1 =Température du catalyseur 5 d’échappement lors de l’étape de détermination 104 une quantité d’énergie accumulée dans le catalyseur 5 d’échappement. Lorsque la quantité d’énergie accumulée dans le catalyseur 5 d’échappement atteint un seuil de quantité d’énergie, le procédé 100 comporte d’une étape de déterminer 105 un deuxième volume d’air pour la réserve d’air 3 inférieur au premier volume d’air maximum. Selon un mode de réalisation non limitatif, le deuxième volume d’air est déterminé en appliquant un pourcentage de diminution au premier volume d’air maximum. Par exemple, le pourcentage de diminution est déterminé au moyen d’une troisième cartographie C3 renseignant des valeurs de pourcentage de diminution en fonction de valeurs de quantité d’énergie accumulée dans le catalyseur 5 d’échappement. Ainsi, à partir de la quantité d’énergie accumulée dans le catalyseur 5 déterminée lors de l’étape 104, il est possible de sélectionner le pourcentage de diminution. Dès lors, le procédé 100 comporte une étape de diminuer 106, en pilotant le boitier papillon 2 via les moyens de contrôle 6, le volume d’air maximal stocké dans la réserve d’air 3 jusqu’à atteindre le deuxième volume d’air. Puis, ce deuxième volume d’air stocké dans la réserve d’air 3 est injecté dans les cylindres du moteur à combustion interne 4 de sorte à diminuer l’apport en oxygène dans le moteur à combustion interne 4, et donc par voie de conséquence à stopper l’augmentation en température du catalyseur 5 d’échappement et maintenir celui-ci à une température optimale de fonctionnement Effectivement, afin d’éviter une montée en température trop importante du catalyseur 5 d’échappement, le deuxième volume d’air déterminé par le procédé 100 selon l’invention est inférieur au premier volume d’air maximum initialement prévu pour augmenter rapidement la température du catalyseur d’échappement 5. Procédé (100) de détermination d’un volume d’air d’une réserve d’air (3) pour un moteur (4) à combustion interne équipant un véhicule (1) automobile, ledit véhicule (1) comportant un catalyseur (5) d’échappement, ledit procédé (100) étant caractérisé en ce qu’il exécute via des moyens de contrôles (6) dudit véhicule (1), lorsqu’une demande de chauffe dudit catalyseur (5) est détectée par lesdits moyens de contrôle (6), les étapes de : Déterminer (101) un premier volume d’air maximum pour ladite réserve d’air (3) en fonction d’un régime moteur déterminé, d’une consigne de couple déterminée et d’une température de liquide de refroidissement déterminée ; Injecter (102) ledit premier volume d’air maximum dans ladite réserve d’air (3) ; Injecter (103) ledit premier volume d’air maximum stocké dans ladite réserve d’air (3) dans ledit moteur (4) ; Déterminer (104) une quantité d’énergie accumulée dans le catalyseur (5) ; Lorsque ladite quantité d’énergie accumulée dans ledit catalyseur (5) atteint un seuil de quantité d’énergie, déterminer (105) un deuxième volume d’air pour ladite réserve d’air (3) inférieur audit premier volume d’air maximum ; Diminuer (106) ledit volume d’air maximal stocké dans ladite réserve d’air jusqu’à atteindre ledit deuxième volume d’air. Procédé (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la quantité d’énergie accumulée dans le catalyseur (5) est déterminée par la formule suivante : Avec E = Quantité d’énergie accumulée dans le catalyseur (5) ; m = Masse d’air à l’échappement ; Cp = Capacité thermique massique de l’air ; T 0 = Température du catalyseur (5) lorsqu’une demande de chauffe du catalyseur (5) est détectée ; T 1 =Température du catalyseur (5) lors de l’étape de déterminer (104) une quantité d’énergie accumulée dans ledit catalyseur (5). Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier volume d’air maximum est déterminé par le produit d’un volume d’air initial et d’un coefficient. Procédé (100) selon la revendication précédentes, caractérisé en ce que : Le volume d’air initial est déterminé au moyen d’une première cartographie (C1) renseignant des valeurs de volume d’air initial en fonction de valeurs de régime moteur et de valeurs de consigne de couple ; Le coefficient étant déterminé au moyen d’une deuxième cartographie (C2) renseignant des valeurs de coefficient en fonction de valeurs de température de liquide de refroidissement. Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième volume d’air est déterminé en appliquant un pourcentage de diminution au premier volume d’air maximum. Procédé (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le pourcentage de diminution est déterminé au moyen d’une troisième cartographie (C3) renseignant des valeurs de pourcentage de diminution en fonction de valeurs de quantité d’énergie accumulée dans le catalyseur (5). Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volume d’air stocké dans la réserve d’air (3) est régulé en pilotant, via les moyens de contrôle (6), un papillon d’admission d’air (2) que comporte le moteur à combustion interne (4). Véhicule (1) automobile comportant un moteur à combustion interne (4), un catalyseur (5) d’échappement et une réserve d’air (3), ledit véhicule (1) étant caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de contrôle (6) configurés pour exécuter les étapes du procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes. Véhicule (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le catalyseur (5) est de type trois voies. Produit programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur, caractérisé en ce qu’il comprend des instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, lorsque le programme est exécuté sur un ordinateur.