Brevet FR3159415A1 — publié le 20250822

L’invention concerne un véhicule automobile comprenant un moyen de contrôle d’un catalyseur de fuite d’ammoniac en fonction de modes dépendant de sa charge (Q) en ammoniac et de sa température, à savoir de contrôle, parmi : - un mode sans stratégie de contrôle (0), à faible charge (Q) ; - un mode de chauffage (2), à charge (Q) intermédiaire et basse température (T), où on réalise une demande de chauffage du catalyseur en fonction d’une application donnée de couple. Cela permet de contrôler la charge et la température du catalyseur et de le mettre dans une bonne plage de température et de quantité d’oxygène, en limitant le phénomène de fuite de l’ammoniac. L’invention concerne également un procédé et un programme sur la base d’un tel véhicule. Figure 1 VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UN MOYEN DE CONTRÔLE DE CATALYSEUR DE FUITE D’AMMONIAC EN FONCTION DE SA CHARGE ET SA TEMPERATURE, PROCEDE ET PROGRAMME SUR LA BASE D’UN TEL VEHICULE L'invention se rapporte au domaine des systèmes de contrôle après traitement dans un véhicule automobile à moteur essence, et plus particulièrement la gestion du catalyseur de fuite d’ammoniac (ou « Ammonia slip catalyst » en langue anglaise). Le catalyseur de fuite d’ammoniac vise à stocker l’ammoniac et à le convertir en présence d’oxygène. Pour ce faire, le catalyseur de fuite d’ammoniac doit être dans une fenêtre de température spécifique (autour de 250°C - 450°C). Au-dessus de 450°C, l’ammoniac stocké dans ledit catalyseur pourrait être désorbé sans être oxydé. Dans l’art antérieur, le catalyseur de fuite d’ammoniac est une partie passive de la ligne d’échappement. Il n’est pas proposé de gérer sa charge. De ce fait, il peut apparaître une fuite de l’ammoniac, c’est-à-dire que le catalyseur n’est plus en mesure de stocker de l’ammoniac. Un objectif de la présente invention est de remédier aux défauts de l’art antérieur, et notamment de proposer une solution d’évaluation précise de la charge du catalyseur de fuite d’ammoniac, pour déterminer s’il est encore en mesure de stocker de l’ammoniac. Dans la négative, il en résulte une interruption de conversion de l’ammoniac et une désorption de l’ammoniac. Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un véhicule automobile comprenant un moteur ; des roues ; une commande d’accélération du moteur ; une ligne d’échappement équipée d’un catalyseur de fuite d’ammoniac ; un moyen d’estimation de température estimant la température du catalyseur ; un moyen d’estimation de charge estimant la charge en ammoniac du catalyseur ; un moyen d’estimation d’historique estimant si la charge en ammoniac augmente ou diminue ; et un moyen de contrôle du catalyseur en fonction de modes de contrôle parmi : - un mode sans stratégie de contrôle si le catalyseur a une charge inférieure à un premier seuil de charge ; ou si le catalyseur a une charge supérieure au premier seuil de charge et inférieure à un deuxième seuil de charge, et a une température inférieure à un premier seuil de température ; - un mode de chauffage si le catalyseur a une charge supérieure au deuxième seuil de charge et inférieure à un troisième seuil de charge, et a une température inférieure au premier seuil de température ; ou si le catalyseur a une charge supérieure au troisième seuil de charge, et a une température inférieure au premier seuil de température, et supérieure à un deuxième seuil de température, dans lequel un moyen de chauffage effectue une demande de chauffage du catalyseur en fonction d’une application donnée de couple. Avantageusement, l’invention propose une stratégie de contrôle visant à activer des actions préventives pour amener le catalyseur de fuite d’ammoniac dans de bonnes conditions pour convertir l’ammoniac, à savoir une bonne plage de température et une bonne contribution en oxygène. Ainsi, l’invention permet d’avoir une évaluation de la charge du catalyseur et d’optimiser la conversion continue de l’ammoniac, évitant ainsi la fuite d’ammoniac et une désorption de l’ammoniac liée aux hautes températures. Avoir une gestion active de la charge du catalyseur permet d’avoir un catalyseur dans de bonnes conditions de température et d’oxygène pour convertir l’ammoniac de manière adéquate. De préférence, le moyen de chauffage augmente la température du catalyseur à une valeur comprise entre 250°C et 450°C, et pour une demande de chauffage du catalyseur, une demande de couple minimum est calculée en fonction de : - une vitesse du moteur ; - une température de liquide de refroidissement du moteur ; - une température en amont du catalyseur ; - la charge d’ammoniac du catalyseur. De préférence, le moyen de contrôle du catalyseur présente des modes de contrôle supplémentaires, à savoir : - un mode de purge opportuniste si le catalyseur a une charge supérieure au premier seuil de charge et inférieure au deuxième seuil de charge, et a une température supérieure au premier seuil de température, dans lequel un moyen de purge opportuniste effectue un couplage du moteur aux roues et une demande d’entraînement si la commande d’accélération est relâchée ; - un mode d’entraînement et purge active si le catalyseur a une charge supérieure au deuxième seuil de charge, et a une température supérieure au premier seuil de température, dans lequel un moyen d’entraînement effectue un couplage du moteur aux roues avec une coupure d’injection. La demande d’entraînement est une demande d’entraînement (ou « dragging » en langue anglaise) du moteur à essence (ou moteur ICE) par la route. Cela permet d’apporter de l’oxygène au catalyseur afin qu’il puisse couvrir la conversion de l’ammoniac. Préférentiellement, le moyen de contrôle du catalyseur présente un mode de contrôle supplémentaire, à savoir un mode d’inhibition si le catalyseur a une charge supérieure au troisième seuil de charge, et a une température inférieure au deuxième seuil de température, dans lequel un moyen d’inhibition inhibe la production d’ammoniac au démarrage du moteur. Cela permet de limiter la quantité d’ammoniac produite par les catalyseurs, et par conséquent le phénomène de fuite de l’ammoniac. De préférence, le moyen d’estimation de charge est basé sur un modèle physique de l’équilibre entre une absorption et une désorption de l’ammoniac du catalyseur, ainsi que sur des réactions d’oxydo-réduction de l’ammoniac et des oxydes d’azote. Cela permet d’avoir une détermination précise de la quantité d’ammoniac dans le catalyseur. L’invention porte en outre sur un procédé de contrôle d’un catalyseur d’un véhicule automobile selon l’invention, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : - une étape sans stratégie de contrôle si le catalyseur a une charge inférieure à un premier seuil de charge ; ou si le catalyseur a une charge supérieure au premier seuil de charge et inférieure à un deuxième seuil de charge, et a une température inférieure à un premier seuil de température ; - une étape de chauffage si le catalyseur a une charge supérieure au deuxième seuil de charge et inférieure à un troisième seuil de charge, et a une température inférieure au premier seuil de température ; ou si le catalyseur a une charge supérieure au troisième seuil de charge, et a une température inférieure au premier seuil de température, et supérieure à un deuxième seuil de température, dans laquelle on effectue une demande de chauffage du catalyseur en fonction d’une application donnée de couple. De préférence, à l’étape de chauffage, on augmente la température du catalyseur à une valeur comprise entre 250°C et 450°C, et pour une demande de chauffage du catalyseur, on calcule une demande de couple minimum en fonction de : - une vitesse du moteur ; - une température de liquide de refroidissement du moteur ; - une température en amont du catalyseur ; - la charge d’ammoniac du catalyseur. Préférentiellement, le procédé de contrôle comprend en outre les étapes suivantes : - une étape de purge opportuniste si le catalyseur a une charge supérieure au premier seuil de charge et inférieure au deuxième seuil de charge, et a une température supérieure au premier seuil de température, dans laquelle on effectue un couplage du moteur aux roues et une demande d’entraînement de moteur sur route si la commande d’accélération est relâchée ; - un étape d’entraînement et purge active si le catalyseur a une charge supérieure au deuxième seuil de charge, et a une température supérieure au premier seuil de température, dans laquelle on effectue un couplage du moteur aux roues avec une coupure d’injection. De préférence, le procédé de contrôle comprend en outre une étape d’inhibition si le catalyseur a une charge supérieure au troisième seuil de charge, et a une température inférieure au deuxième seuil de température, dans laquelle on inhibe la production d’ammoniac au démarrage du moteur. Préférentiellement, l’étape d’estimation de charge est basée sur un modèle physique de l’équilibre entre une absorption et une désorption de l’ammoniac du catalyseur, ainsi que sur des réactions d’oxydo-réduction de l’ammoniac et des oxydes d’azote. Un autre objet de l’invention concerne un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de contrôle selon l’invention, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur. L'invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base de la FIG. 1 annexée illustrant les différentes stratégies de contrôle en fonction de la température et la charge du catalyseur dans le cadre de l'invention. Le catalyseur de fuite d’ammoniac est un élément passif de la ligne d’échappement, placé à la fin de la ligne d’échappement, après les catalyseurs, avant le silencieux d’échappement. Le stockage et la conversion de l’ammoniac par le catalyseur peuvent être gérés avec une stratégie spécifique de gestion du groupe motopropulseur du moteur à combustion interne et de son couplage aux roues. La stratégie est basée sur 5 différents modes qui seront décrits ci-dessous, et la demande pour un mode spécifique est basée sur l’estimation de la température du catalyseur, l’estimation de la charge d’ammoniac du catalyseur et l’historique du catalyseur, c’est-à-dire si la charge augmente ou diminue. L’estimation du stockage actuel de l’ammoniac est basée sur un modèle physique d’équilibre entre l’adsorption/désorption de l’ammoniac, les réactions d’oxydo-réduction du NOx/NH3. Cela permet de déterminer 5 différent modes d’action : - le mode normal 0 : dans ce mode, aucune stratégie n’est demandée ; - le mode des leviers de purge opportunistes 1 : par exemple une demande d’entraînement (ou « dragging » en langue anglaise) est effectuée si possible : le moteur est couplé aux roues, et un entraînement opportuniste est mis en œuvre au relâchement du pied ; - le mode de chauffage 2 : une demande de chauffage du catalyseur de fuite d’ammoniac peut être effectuée avec une application minimale de couple ; - le mode d’entraînement et purge active 3 : dans ce mode, le moteur est couplé aux roues avec une coupure d’injection ; - le mode d’inhibition 4 : il s’agit d’un mode de protection pour prévenir la production d’ammoniac au redémarrage du moteur dans le cas où le catalyseur est presque plein, mais pas assez chaud pour que l’ammoniac soit converti. Le mode normal 0 est déterminé si le catalyseur a une basse charge inférieure à un premier seuil de charge A ; ou si le catalyseur a une charge supérieure au premier seuil de charge A et inférieure à un deuxième seuil de charge B, et a une température inférieure à un premier seuil de température T1. Le mode de leviers opportunistes 1 est déterminé si le catalyseur a une charge supérieure au premier seuil de charge A et inférieure à un deuxième seuil de charge B, et a une température supérieure au premier seuil de température T1. Le mode de chauffage 2 est déterminé si le catalyseur a une charge supérieure au deuxième seuil de charge B et inférieure à un troisième seuil de charge B1, et a une température inférieure au premier seuil de température T1 ; ou si le catalyseur a une charge supérieure au troisième seuil de charge B1, et a une température inférieure au premier seuil de température T1, et supérieure à un deuxième seuil de température T2. Le mode d’entraînement et purge active 3 est déterminé si le catalyseur a une charge supérieure au deuxième seuil de charge B, et a une température supérieure au seuil de température T. Le mode d’inhibition 4 est déterminé si le catalyseur a une charge supérieure au troisième seuil de charge B1, et a une température inférieure au deuxième seuil de température T2. Le chauffage du catalyseur vise à augmenter sa température interne à une valeur supérieure à 250°C afin qu’il puisse convertir l’ammoniac stocké en présence d’oxygène. Pour une demande de chauffage du catalyseur, une demande de couple minimum est calculée en fonction de : - La vitesse du moteur ; - La température du liquide de refroidissement du moteur ; - La température en amont du catalyseur ; - La charge d’ammoniac du catalyseur. La demande d’entraînement vise à apporter de l’oxygène au catalyseur afin qu’il puisse couvrir la conversion de l’ammoniac, car le catalyseur est déjà suffisamment chaud pour le faire. L’entraînement (« dragging » en langue anglaise) est un mode où on demande le couplage du moteur à combustion interne aux roues, avec une coupure d’injection afin que l’oxygène puisse être amené à la ligne d’échappement en grande quantité et débit massique. De plus, apporter de l’oxygène à un catalyseur qui est déjà chaud évite l’événement de libération massive de l’ammoniac du catalyseur qui se produit lorsque la température du catalyseur augmente trop. Le mode de protection vise à limiter la quantité d’ammoniac produite par les catalyseurs, pour s’assurer qu’un catalyseur qui est déjà presque plein et pas assez chaud pour abriter la conversion de l’ammoniac ne serait pas davantage chargé, évitant ainsi les événements de fuite de l’ammoniac (quantité massive d’ammoniac vue à la sortie du catalyseur en conséquence de l’incapacité du catalyseur à charger plus d’ammoniac. L’invention concerne en outre un programme de mise en œuvre d’un procédé tel que décrit précédemment. Le programme peut être chargé dans la mémoire d’un contrôleur du véhicule automobile, par exemple dans un contrôleur de la ligne d’échappement. Véhicule automobile comprenant un moteur ; des roues ; une commande d’accélération du moteur ; une ligne d’échappement équipée d’un catalyseur de fuite d’ammoniac ; un moyen d’estimation de température estimant la température (T) du catalyseur ; un moyen d’estimation de charge estimant la charge en ammoniac (Q) du catalyseur ; un moyen d’estimation d’historique estimant si la charge en ammoniac (Q) augmente ou diminue ; et un moyen de contrôle du catalyseur en fonction de modes de contrôle parmi : - un mode sans stratégie de contrôle (0) si le catalyseur a une charge (Q) inférieure à un premier seuil de charge (A) ; ou si le catalyseur a une charge (Q) supérieure au premier seuil de charge (A) et inférieure à un deuxième seuil de charge (B), et a une température (T) inférieure à un premier seuil de température (T1) ; - un mode de chauffage (2) si le catalyseur a une charge (Q) supérieure au deuxième seuil de charge (B) et inférieure à un troisième seuil de charge (B1), et a une température (T) inférieure au premier seuil de température (T1) ; ou si le catalyseur a une charge (Q) supérieure au troisième seuil de charge (B1), et a une température (T) inférieure au premier seuil de température (T1), et supérieure à un deuxième seuil de température (T2), dans lequel un moyen de chauffage effectue une demande de chauffage du catalyseur en fonction d’une application donnée de couple. Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de chauffage augmente la température du catalyseur à une valeur comprise entre 250°C et 450°C, et en ce que pour une demande de chauffage du catalyseur, une demande de couple minimum est calculée en fonction de : - une vitesse du moteur ; - une température de liquide de refroidissement du moteur ; - une température en amont du catalyseur ; - la charge d’ammoniac du catalyseur. Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le moyen de contrôle du catalyseur présente des modes de contrôle supplémentaires, à savoir : - un mode de purge opportuniste (1) si le catalyseur a une charge (Q) supérieure au premier seuil de charge (A) et inférieure au deuxième seuil de charge (B), et a une température (T) supérieure au premier seuil de température (T1), dans lequel un moyen de purge opportuniste effectue un couplage du moteur aux roues et une demande d’entraînement si la commande d’accélération est relâchée ; - un mode d’entraînement et purge active (3) si le catalyseur a une charge (Q) supérieure au deuxième seuil de charge (B), et a une température (T) supérieure au premier seuil de température (T1), dans lequel un moyen d’entraînement effectue un couplage du moteur aux roues avec une coupure d’injection. Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen de contrôle du catalyseur présente un mode de contrôle supplémentaire, à savoir un mode d’inhibition (4) si le catalyseur a une charge supérieure au troisième seuil de charge (B1), et a une température inférieure au deuxième seuil de température (T2), dans lequel un moyen d’inhibition inhibe la production d’ammoniac au démarrage du moteur. Véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moyen d’estimation de charge est basé sur un modèle physique de l’équilibre entre une absorption et une désorption de l’ammoniac du catalyseur, ainsi que sur des réactions d’oxydo-réduction de l’ammoniac et des oxydes d’azote. Procédé de contrôle d’un catalyseur d’un véhicule automobile selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : - une étape sans stratégie de contrôle (0) si le catalyseur a une charge (Q) inférieure à un premier seuil de charge (A) ; ou si le catalyseur a une charge (Q) supérieure au premier seuil de charge (A) et inférieure à un deuxième seuil de charge (B), et a une température (T) inférieure à un premier seuil de température (T1) ; - une étape de chauffage (2) si le catalyseur a une charge (Q) supérieure au deuxième seuil de charge (B) et inférieure à un troisième seuil de charge (B1), et a une température (T) inférieure au premier seuil de température (T1) ; ou si le catalyseur a une charge (Q) supérieure au troisième seuil de charge (B1), et a une température (T) inférieure au premier seuil de température (T1), et supérieure à un deuxième seuil de température (T2), dans laquelle on effectue une demande de chauffage du catalyseur en fonction d’une application donnée de couple. Procédé de contrôle selon la revendication 6, caractérisé en ce qu’à l’étape de chauffage, on augmente la température du catalyseur à une valeur comprise entre 250°C et 450°C, et pour une demande de chauffage du catalyseur, on calcule une demande de couple minimum en fonction de : - une vitesse du moteur ; - une température de liquide de refroidissement du moteur ; - une température en amont du catalyseur ; - la charge d’ammoniac du catalyseur. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 6 à 7, caractérisé en ce qu’il comprend en outre les étapes suivantes : - une étape de purge opportuniste si le catalyseur a une charge (Q) supérieure au premier seuil de charge (A) et inférieure au deuxième seuil de charge (B), et a une température (T) supérieure au premier seuil de température (T1), dans laquelle on effectue un couplage du moteur aux roues et une demande de d’entraînement de moteur sur route si la commande d’accélération est relâchée ; - un étape d’entraînement et purge active si le catalyseur a une charge (Q) supérieure au deuxième seuil de charge (B), et a une température (T) supérieure au premier seuil de température (T1), dans laquelle on effectue un couplage du moteur aux roues avec une coupure d’injection. Procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape d’inhibition (4) si le catalyseur a une charge supérieure au troisième seuil de charge (B1), et a une température inférieure au deuxième seuil de température (T2), dans laquelle on inhibe la production d’ammoniac au démarrage du moteur. Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de contrôle selon l’une quelconque des revendications 6 à 9, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.