CA2685821C - Procede de reglage des parametres d'injection, de combustion et/ou de post-traitement d'un moteur a combustion interne a auto-allumage - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de réglage des paramètres d'injection, de combustion et/ou de post-traitement d'un moteur à combustion interne à auto-allumage caractérisé en ce qu'il comporte une étape de détermination de la teneur et du type de biocarburant présent dans le carburant alimentant le système d'injection. L'invention concerne également un système de motorisation et un équipement pour la mise en oeuvre de ce procédé, mettant en oeuvre un capteur (8) pour la détermination de la teneur et du type de biocarburant présent dans le carburant alimentant le système d'injection.
Description
PROCÉDÉ DE RÉGLAGE DES PARAMETRES D'INJECTION, DE
COMBUSTION ET/OU DE POST-TRAITEMENT D'UN MOTEUR A
COMBUSTION INTERNE A AUTO-ALLUMAGE
L'invention concerne un procédé permettant la réduction d'émissions polluantes à la source et l'optimisation de la dépollution d'un moteur Diesel en modifiant les paramètres d'injection, de combustion et de post traitement en fonction de la teneur de biocarburant contenu dans le carburant.
L'ajout de composés d'origine agricole de type ester par exemple dans le carburant commercial minimise les émissions globales de gaz à effet de serre, mais influe aussi sur les émissions polluantes, notamment sur les émissions d'oxydes d'azote (N0x) et les particules.
De nombreuses études telles que A Comprehensive Analysis of Biodiesel Impacts on Exhaust Emissions (United States Environmental Protection Agency , Air and Radiation EPA420-P-02-001 October 2002) ont démontré que l'ajout d'ester dans le carburant impacte les émissions polluantes du moteur à réglage constant. Ceci s'expliquant par la différence chimique notable entre les molécules hydrocarbonées constituant le carburant fossile et les composés oxygénés de famille ester par exemple.
Ces biocarburants sont incorporés dans le gazole dans de nombreux pays et le pourcentage de biocarburant dans le gazole est très variable. Il existe notamment des directives politiques très différentes d'un pays à un autre recommandant la teneur en biocarburant dans le carburant. D'autre part il existe des contraintes de raffinage imposées par les spécifications commerciales limitant les degrés de liberté dans l'incorporation de
COMBUSTION ET/OU DE POST-TRAITEMENT D'UN MOTEUR A
COMBUSTION INTERNE A AUTO-ALLUMAGE
L'invention concerne un procédé permettant la réduction d'émissions polluantes à la source et l'optimisation de la dépollution d'un moteur Diesel en modifiant les paramètres d'injection, de combustion et de post traitement en fonction de la teneur de biocarburant contenu dans le carburant.
L'ajout de composés d'origine agricole de type ester par exemple dans le carburant commercial minimise les émissions globales de gaz à effet de serre, mais influe aussi sur les émissions polluantes, notamment sur les émissions d'oxydes d'azote (N0x) et les particules.
De nombreuses études telles que A Comprehensive Analysis of Biodiesel Impacts on Exhaust Emissions (United States Environmental Protection Agency , Air and Radiation EPA420-P-02-001 October 2002) ont démontré que l'ajout d'ester dans le carburant impacte les émissions polluantes du moteur à réglage constant. Ceci s'expliquant par la différence chimique notable entre les molécules hydrocarbonées constituant le carburant fossile et les composés oxygénés de famille ester par exemple.
Ces biocarburants sont incorporés dans le gazole dans de nombreux pays et le pourcentage de biocarburant dans le gazole est très variable. Il existe notamment des directives politiques très différentes d'un pays à un autre recommandant la teneur en biocarburant dans le carburant. D'autre part il existe des contraintes de raffinage imposées par les spécifications commerciales limitant les degrés de liberté dans l'incorporation de
2 biocarburant en fonction des bases de raffinage constituant le carburant fossile.
De nombreux procédés permettent d'estérifier les huiles végétales d'origine agricole dans le but de synthétiser des produits pouvant être incorporés au carburant. De plus, les huiles végétales ont des origines très diverses comme le colza, le palme, le soja et autres végétaux. Les futurs procédés permettront d'élargir la diversité des biocarburants en utilisant la biomasse et les graisses d'origine animales par exemple. La diversité
des sources et des procédés d'estérification entraîne des différences importantes sur la structure chimique tel que le nombre de carbone constituant les chaînes hydrocarbonées de part et d'autre du groupement chimique ester. Ces spécificités chimiques notables entraînent des différences importantes en termes d'émission d'oxydes d'azote et de particules lors de leur combustion.
La diversité des procédés d'estérification, combinée aux multiples sources de matières premières, aux contraintes de raffinage et de qualité et aux différentes recommandations et directives des gouvernements, impliquent que les carburants dédiés aux moteurs Diesel distribués présentent une variabilité grandissante, notamment sur la teneur et/ou le type de biocarburant incorporé.
Les moteurs actuels doivent être en mesure de fonctionner et d'émettre une quantité de polluants inférieure aux normes en vigueur et ceci sur la gamme de variabilité des carburants distribués contenant une proportion et un type variables de biocarburant. Pour ce faire, cette contrainte est prise en compte dès le design
De nombreux procédés permettent d'estérifier les huiles végétales d'origine agricole dans le but de synthétiser des produits pouvant être incorporés au carburant. De plus, les huiles végétales ont des origines très diverses comme le colza, le palme, le soja et autres végétaux. Les futurs procédés permettront d'élargir la diversité des biocarburants en utilisant la biomasse et les graisses d'origine animales par exemple. La diversité
des sources et des procédés d'estérification entraîne des différences importantes sur la structure chimique tel que le nombre de carbone constituant les chaînes hydrocarbonées de part et d'autre du groupement chimique ester. Ces spécificités chimiques notables entraînent des différences importantes en termes d'émission d'oxydes d'azote et de particules lors de leur combustion.
La diversité des procédés d'estérification, combinée aux multiples sources de matières premières, aux contraintes de raffinage et de qualité et aux différentes recommandations et directives des gouvernements, impliquent que les carburants dédiés aux moteurs Diesel distribués présentent une variabilité grandissante, notamment sur la teneur et/ou le type de biocarburant incorporé.
Les moteurs actuels doivent être en mesure de fonctionner et d'émettre une quantité de polluants inférieure aux normes en vigueur et ceci sur la gamme de variabilité des carburants distribués contenant une proportion et un type variables de biocarburant. Pour ce faire, cette contrainte est prise en compte dès le design
3 du moteur et des gardes de sécurité sont prises au niveau du contrôle moteur. Le moteur n'est donc pas réglé à
l'optimum pour tous les carburants, mais des compromis de réglages d'injection et de combustion sont réalisés pour que le fonctionnement du moteur soit assuré quel que soit le taux et/ou le type de biocarburant incorporé dans le carburant.
Des efforts sont aussi réalisés au niveau du post traitement, notamment pour le filtre à particules additivé et le système de transformation des oxydes d'azote (DeN0x).
Pour le bon fonctionnement du filtre à particule additivé, une teneur constante en additif dans le carburant est régulée ; à chaque nouveau remplissage du réservoir de carburant, la quantité d'additif à injecter est déterminée en fonction du volume de carburant introduit dans le réservoir. Pour que le filtre à
particule fonctionne quels que soient la teneur et le type de biocarburant du carburant, une marge de sécurité
est prise dans l'injection de l'additif et cette injection n'est pas optimisée en fonction de la teneur et du type de biocarburant dans le carburant.
Les systèmes de post traitement des oxydes d'azote (N0x) utilisent un réactif et un catalyseur. Le procédé
le plus utilisé aujourd'hui implique comme réactif une solution d'urée permettant la libération d'ammoniaque convertissant le monoxyde d'azote en azote selon l'équation suivante :
l'optimum pour tous les carburants, mais des compromis de réglages d'injection et de combustion sont réalisés pour que le fonctionnement du moteur soit assuré quel que soit le taux et/ou le type de biocarburant incorporé dans le carburant.
Des efforts sont aussi réalisés au niveau du post traitement, notamment pour le filtre à particules additivé et le système de transformation des oxydes d'azote (DeN0x).
Pour le bon fonctionnement du filtre à particule additivé, une teneur constante en additif dans le carburant est régulée ; à chaque nouveau remplissage du réservoir de carburant, la quantité d'additif à injecter est déterminée en fonction du volume de carburant introduit dans le réservoir. Pour que le filtre à
particule fonctionne quels que soient la teneur et le type de biocarburant du carburant, une marge de sécurité
est prise dans l'injection de l'additif et cette injection n'est pas optimisée en fonction de la teneur et du type de biocarburant dans le carburant.
Les systèmes de post traitement des oxydes d'azote (N0x) utilisent un réactif et un catalyseur. Le procédé
le plus utilisé aujourd'hui implique comme réactif une solution d'urée permettant la libération d'ammoniaque convertissant le monoxyde d'azote en azote selon l'équation suivante :
4 NO + 4NH3 + 02 4 N2 4- 61120 Ce procédé doit être finement contrôlé de manière à
d'une part injecter suffisamment de réactif pour assurer la conversion des oxydes d'azote et d'autre part éviter d'injecter un excès d'additif qui entraînerait une libération d'ammoniaque dans l'atmosphère, néfaste pour l'environnement. Pour ce faire, ce procédé DeN0x inclut un capteur mesurant la concentration en oxyde d'azote en aval du système de post traitement. Ce capteur dirigeant la régulation en post contrôle.
La variabilité en teneur et type de biocarburant dans le carburant et ses impacts sur les émissions de particules et NOx sont donc aujourd'hui appréhendés par :
= Une teneur en additif dans le gazole suffisante pour assurer le bon fonctionnement du filtre à particules additivé quel que soit le carburant et sa teneur et type de biocarburant.
= Un post contrôle basé sur le capteur de NOx Situé en aval du post traitement pour injecter la juste quantité de réactif pour assurer la transformation des oxydes d'azote.
L'ajout non optimisé en fonction de la teneur et du type de biocarburant dans le carburant des additifs utilisés pour le post traitement des particules par le filtre à particules additivé induit soit un dimensionnement en excès du réservoir d'additif soit un remplissage plus fréquent de ce réservoir. Les contraintes d'encombrement à bord d'un véhicule limitent le volume disponible pour le réservoir d'additif. D'autre part, les constructeurs souhaitent que les intervalles de kilométrage entre deux remplissages du réservoir d'additif soient le plus grands possible et pas à la charge de l'automobiliste. L'utilisation de l'additif en excès ne répond pas à ces contraintes d'encombrement ni d'intervalle entre deux remplissages.
Le post contrôle du système DeNOX basé sur le capteur NOx situé en aval du post traitement est un contrôle réactif et correctif mais non préventif, en effet, la régulation augmente le taux de réactif si le capteur détecte une concentration de NOx supérieure à une valeur cible et inversement limite le taux de réactif lorsque le capteur détecte une concentration de NOx
d'une part injecter suffisamment de réactif pour assurer la conversion des oxydes d'azote et d'autre part éviter d'injecter un excès d'additif qui entraînerait une libération d'ammoniaque dans l'atmosphère, néfaste pour l'environnement. Pour ce faire, ce procédé DeN0x inclut un capteur mesurant la concentration en oxyde d'azote en aval du système de post traitement. Ce capteur dirigeant la régulation en post contrôle.
La variabilité en teneur et type de biocarburant dans le carburant et ses impacts sur les émissions de particules et NOx sont donc aujourd'hui appréhendés par :
= Une teneur en additif dans le gazole suffisante pour assurer le bon fonctionnement du filtre à particules additivé quel que soit le carburant et sa teneur et type de biocarburant.
= Un post contrôle basé sur le capteur de NOx Situé en aval du post traitement pour injecter la juste quantité de réactif pour assurer la transformation des oxydes d'azote.
L'ajout non optimisé en fonction de la teneur et du type de biocarburant dans le carburant des additifs utilisés pour le post traitement des particules par le filtre à particules additivé induit soit un dimensionnement en excès du réservoir d'additif soit un remplissage plus fréquent de ce réservoir. Les contraintes d'encombrement à bord d'un véhicule limitent le volume disponible pour le réservoir d'additif. D'autre part, les constructeurs souhaitent que les intervalles de kilométrage entre deux remplissages du réservoir d'additif soient le plus grands possible et pas à la charge de l'automobiliste. L'utilisation de l'additif en excès ne répond pas à ces contraintes d'encombrement ni d'intervalle entre deux remplissages.
Le post contrôle du système DeNOX basé sur le capteur NOx situé en aval du post traitement est un contrôle réactif et correctif mais non préventif, en effet, la régulation augmente le taux de réactif si le capteur détecte une concentration de NOx supérieure à une valeur cible et inversement limite le taux de réactif lorsque le capteur détecte une concentration de NOx
5 inférieure à la valeur cible. L'amplitude des oscillations autour de la valeur cible et le temps nécessaire à la régulation pour atteindre cette valeur cible peut être affectée de manière négative par la teneur et le type de biocarburant dans le carburant ;
ceci entraînant une augmentation temporaire d'émissions polluantes.
Le filtre à particules additivé devient une solution prédominante pour la dépollution des véhicules Diesel depuis le début des années 2000 et les systèmes DeN0x utilisant le réactif AdBlue par exemple équipent de plus en plus de véhicules Diesel depuis 2004.
Les normes anti-pollution sont de plus en plus sévères et les constructeurs de véhicules et motoristes se doivent constamment de réduire les émissions réglementées dans les gaz d'échappement, comme les oxydes d'azote et les particules, pour chaque véhicule ou moteur vendu, sur l'ensemble de son cycle de vie, et ceci en assurant un coût additionnel minimum.
Il existe donc un besoin d'améliorer la gestion de l'injection, de la combustion et du post traitement des moteurs Diesel en prenant en compte la teneur et/ou le type de biocarburant du carburant.
Le document US2004000275 traite d'un système d'injection de carburant fournissant à un véhicule la capacité d'évaluer le carburant dans son propre système permettant d'améliorer les paramètres d'injection. Ce
ceci entraînant une augmentation temporaire d'émissions polluantes.
Le filtre à particules additivé devient une solution prédominante pour la dépollution des véhicules Diesel depuis le début des années 2000 et les systèmes DeN0x utilisant le réactif AdBlue par exemple équipent de plus en plus de véhicules Diesel depuis 2004.
Les normes anti-pollution sont de plus en plus sévères et les constructeurs de véhicules et motoristes se doivent constamment de réduire les émissions réglementées dans les gaz d'échappement, comme les oxydes d'azote et les particules, pour chaque véhicule ou moteur vendu, sur l'ensemble de son cycle de vie, et ceci en assurant un coût additionnel minimum.
Il existe donc un besoin d'améliorer la gestion de l'injection, de la combustion et du post traitement des moteurs Diesel en prenant en compte la teneur et/ou le type de biocarburant du carburant.
Le document US2004000275 traite d'un système d'injection de carburant fournissant à un véhicule la capacité d'évaluer le carburant dans son propre système permettant d'améliorer les paramètres d'injection. Ce
6 système se limite à l'amélioration des réglages des paramètres d'injection et s'oriente vers le traitement des carburants pour moteurs à allumage commandés. De plus, ce document ne décrit pas la méthode de mesure embarquée de la qualité du carburant.
Le document WO 94/08226 traite d'un procédé
embarqué de détermination par spectroscopie proche infrarouge des propriétés du carburant. Ce procédé ne comprend pas la détermination du taux de biocarburant dans le carburant alimentant un moteur Diesel et ne prévoit aucune action visant à minimiser les polluants à
la source ni à optimiser les paramètres de post traitement du moteur.
Le document Fluid Condition Monitoring Sensors for Diesel Engine Control met en avant un système embarqué permettant d'appréhender le taux de FANE
(Fatty Methyl Ester) dans le Gazole. Le procédé utilisé
est un capteur infrarouge. La technologie infrarouge présente le désavantage majeur de la faible durée de vie de la source lumineuse ne répondant que partiellement aux contraintes de robustesse imposées par le marché
automobile par exemple. De plus, ce procédé nécessite un capteur à application unique permettant exclusivement de mesurer le taux de biodiesel dans le Diesel ou le taux d'éthanol dans l'essence impliquant de fait un coût supplémentaire spécifique pour répondre à une problématique unique.
Le document WO 02095376 propose de contrôler le mode de fonctionnement du moteur en fonction de l'analyse des gaz d'échappement. Un tel procédé met en oeuvre un capteur sur la ligne d'échappement devant répondre aux
Le document WO 94/08226 traite d'un procédé
embarqué de détermination par spectroscopie proche infrarouge des propriétés du carburant. Ce procédé ne comprend pas la détermination du taux de biocarburant dans le carburant alimentant un moteur Diesel et ne prévoit aucune action visant à minimiser les polluants à
la source ni à optimiser les paramètres de post traitement du moteur.
Le document Fluid Condition Monitoring Sensors for Diesel Engine Control met en avant un système embarqué permettant d'appréhender le taux de FANE
(Fatty Methyl Ester) dans le Gazole. Le procédé utilisé
est un capteur infrarouge. La technologie infrarouge présente le désavantage majeur de la faible durée de vie de la source lumineuse ne répondant que partiellement aux contraintes de robustesse imposées par le marché
automobile par exemple. De plus, ce procédé nécessite un capteur à application unique permettant exclusivement de mesurer le taux de biodiesel dans le Diesel ou le taux d'éthanol dans l'essence impliquant de fait un coût supplémentaire spécifique pour répondre à une problématique unique.
Le document WO 02095376 propose de contrôler le mode de fonctionnement du moteur en fonction de l'analyse des gaz d'échappement. Un tel procédé met en oeuvre un capteur sur la ligne d'échappement devant répondre aux
7 exigences de robustesse du marché automobile par exemple, et ceci dans un environnement particulièrement difficile (acidité des gaz par exemple) ; ceci induisant un surcoût notable. D'autre part, le contrôle des paramètres du moteur en fonction de l'analyse des gaz d'échappement est par définition un contrôle réactif et à posteriori induisant la présence d'émissions lors des régimes transitoires notamment.
Le document W02006100377 décrit l'optimisation d'un moteur à combustion mettant en uvre une mesure de la structure moléculaire du carburant par proche infrarouge.
La présente invention ne nécessite pas de considérer un tel détail de structure moléculaire, mais s'attache à la caractérisation de fonctions chimiques, de familles de composés chimiques et de reconnaissance de groupe de molécules permettant d'appréhender le taux et le type de biocarburant dans le carburant.
L'invention vise à répondre au besoin de détermination de la teneur et du type de biocarburant dans le carburant en adéquation avec le couple carburant/émissions polluantes, ceci en proposant un procédé de prépositionnement des paramètres d'injection, de combustion et de post traitement en se basant sur la teneur et le type de biocarburant du carburant.
A cet effet, l'invention permet de prépositionner d'une part les paramètres d'injection et de combustion de manière à minimiser les émissions polluantes à la source en fonction de la teneur et du type de biocarburant du carburant et d'autre part d'optimiser les paramètres de post traitement de manière à minimiser les émissions polluantes en sortie du véhicule tout en assurant la
Le document W02006100377 décrit l'optimisation d'un moteur à combustion mettant en uvre une mesure de la structure moléculaire du carburant par proche infrarouge.
La présente invention ne nécessite pas de considérer un tel détail de structure moléculaire, mais s'attache à la caractérisation de fonctions chimiques, de familles de composés chimiques et de reconnaissance de groupe de molécules permettant d'appréhender le taux et le type de biocarburant dans le carburant.
L'invention vise à répondre au besoin de détermination de la teneur et du type de biocarburant dans le carburant en adéquation avec le couple carburant/émissions polluantes, ceci en proposant un procédé de prépositionnement des paramètres d'injection, de combustion et de post traitement en se basant sur la teneur et le type de biocarburant du carburant.
A cet effet, l'invention permet de prépositionner d'une part les paramètres d'injection et de combustion de manière à minimiser les émissions polluantes à la source en fonction de la teneur et du type de biocarburant du carburant et d'autre part d'optimiser les paramètres de post traitement de manière à minimiser les émissions polluantes en sortie du véhicule tout en assurant la
8 meilleure gestion des catalyseurs, additifs et réactifs de post traitement.
Le procédé selon l'invention est adapté pour tout type de biocarburants (Ester méthylique ou éthylique de Colza, de palme, de tournesol et autres, ainsi que les biocarburants de seconde génération et les futurs biocarburants).
Un tel procédé comporte :
- une étape de détermination de la teneur en biocarburant dans le carburant, et/ou - une étape de détermination du type de biocarburant dans le carburant, - une étape de modification des réglages d'injection (par exemple : avance à l'injection, nombre d'injections, durée d'injection, taux d'introduction du carburant, gestion de la suralimentation : Débit, Pression et température d'air admis, Variation de la section du distributeur de turbine dans le cas de turbine à géométrie variable) en fonction de la teneur et du type de biocarburant du carburant, - une étape de modification des réglages de combustion (par exemple : taux de circulation des gaz d'échappement EGR, refroidissement de l'EGR, Taux de compression dans le cas de moteur à taux de compression variable, réglages de la suralimentation tels que le débit, la pression et la température d'air admis) en fonction de la teneur et/ou du type de biocarburant du carburant, - une étape de modification des réglages de post traitement (par exemple : quantité de réactif injecté
pour le traitement DeN0x, quantité d'additif injecté pour
Le procédé selon l'invention est adapté pour tout type de biocarburants (Ester méthylique ou éthylique de Colza, de palme, de tournesol et autres, ainsi que les biocarburants de seconde génération et les futurs biocarburants).
Un tel procédé comporte :
- une étape de détermination de la teneur en biocarburant dans le carburant, et/ou - une étape de détermination du type de biocarburant dans le carburant, - une étape de modification des réglages d'injection (par exemple : avance à l'injection, nombre d'injections, durée d'injection, taux d'introduction du carburant, gestion de la suralimentation : Débit, Pression et température d'air admis, Variation de la section du distributeur de turbine dans le cas de turbine à géométrie variable) en fonction de la teneur et du type de biocarburant du carburant, - une étape de modification des réglages de combustion (par exemple : taux de circulation des gaz d'échappement EGR, refroidissement de l'EGR, Taux de compression dans le cas de moteur à taux de compression variable, réglages de la suralimentation tels que le débit, la pression et la température d'air admis) en fonction de la teneur et/ou du type de biocarburant du carburant, - une étape de modification des réglages de post traitement (par exemple : quantité de réactif injecté
pour le traitement DeN0x, quantité d'additif injecté pour
9 le traitement des particules par filtre à particule additivé, quantité d'oxygène ajouté pour la post oxydation des suies) en fonction de la teneur et/ou du type de biocarburant du carburant.
- une étape de stockage de l'information relative à la teneur et/ou au type de biocarburant dans le carburant.
Ce procédé est appliqué à fréquence définie et/ou sur événement. Ce procédé est appliqué au moins à chaque remplissage en carburant. Le démarrage du procédé étant dirigé par une variation positive notable du niveau de carburant indiqué par la jauge à carburant.
La mise en uvre du procédé implique préalablement la calibration des lois, paramètres et cartographie d'injection, de combustion et post traitement. Cette calibration permettant de définir des stratégies distinctes de contrôle moteur afin de prendre en considération la teneur et/ou le type de biocarburant du carburant.
Un tel procédé permet, grâce au stockage des informations relatives à la teneur et/ou au type de biocarburant du carburant, de minimiser les émissions polluantes lors d'un démarrage à froid en optimisant les paramètres d'injection, de combustion et de post traitement en prenant en compte la dernière information stockée relative à la teneur et/ou au type de biocarburant du carburant.
Un tel procédé permet de réconcilier les informations issues de la détermination du taux et du type de biocarburant du carburant selon notre invention lo avec d'autres capteurs existants (notamment le capteur de NOx situé en aval du post traitement) dans le but de confirmer le bon fonctionnement de ces dits capteurs ou le cas échéant d'informer l'OBD (On Board Diagnostic) de la défaillance d'un ou de plusieurs de ces capteurs.
Selon une réalisation particulière, la teneur et/ou le type de biocarburant du carburant est déterminée à
partir d'un capteur. Ce capteur est implanté sur le circuit carburant comprenant le système de remplissage, le réservoir, le module jauge pompe, le ou les filtres à
carburant, le circuit d'alimentation du moteur et le circuit retour vers le réservoir.
Selon une réalisation particulière, le capteur permettant les déterminations de la teneur et/ou le type de biocarburant du carburant sont basées sur une analyse spectroscopique utilisant la technologie proche infrarouge. En effet, le proche infrarouge est particulièrement bien adapté au diagnostic qualitatif des carburants dans le sens où le proche infrarouge est une méthode très sensible et que le spectre proche infrarouge peut être considéré comme l'ADN du produit. De plus, le proche infrarouge est particulièrement répétable.
La technologie proche infrarouge permet de plus l'utilisation d'un spectromètre sans pièce mobile de type réseau dispersif, transformé de Fourrier, diodes émettrices et autres. Ces technologies peuvent être miniaturisées. Les systèmes d'émission et de détection peuvent être reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire de fibre optique. Ainsi la technologie proche infrarouge présente l'avantage d'être facilement intégrable à bord d'un véhicule. Et présente une grande robustesse impliquant de faibles coûts.
. .
Il est possible de citer les ouvrages de référence pour le proche infrarouge comme celui de L. G. WEYER publié en 1985 ou le Handbook of near infrared analysis publié en 1992 ou des publications plus spécifiques comme les applications spectroscopiques en pétrochimie et raffinage comme présentées dans les articles de Jérôme WORKMAN Jr en 1996 ou de M. VALLEUR
en 1999.
L'information contenue dans le spectre proche infrarouge du carburant est extraite par traitement mathématique permettant de déterminer la teneur et/ou le type de biocarburant du carburant.
Cette détermination de la teneur et/ou du type de biocarburant est prise en compte pour l'optimisation des réglages d'injection, de combustion et de post traitement dans le but de minimiser les émissions polluantes du moteur.
Selon une réalisation particulière, le taux et/ou le type de biocarburant sont calculés à partir de la détermination de la structure moléculaire du produit. La structure moléculaire du produit fournit en effet un niveau de détail extrêmement fin permettant d'appréhender avec précision les spécificités du biocarburant tels que les groupements Chimiques ou les familles chimiques, par exemple par la mise en évidence du groupement ester par l'intermédiaire de l'analyse de la structure moléculaire.
L'invention a pour objet un procédé de réglage des paramètres d'injection, de combustion et/ou de post-traitement d'un moteur à combustion interne à auto-allumage caractérisé en ce qu'il comporte une étape de détermination de la teneur de lia biocarburant présent dans le carburant alimentant le système d'injection au moyen d'un capteur spectroscopique, le procédé en outre incluant le stockage des informations liées à la teneur de biocarburant dans le carburant dans une mémoire et la réutilisation des dernières informations ainsi stockées pour prépositionner les paramètres d'injection, de combustion et de post traitement pour réduire les émissions polluantes lors d'un démarrage du véhicule.
L'invention a aussi pour objet un procédé de réglage des paramètres d'injection, de combustion et/ou de post-traitement d'un moteur à combustion interne à auto-allumage caractérisé en ce que qu'il comporte une étape de détermination de la teneur de biocarburant présent dans le carburant alimentant le système d'injection au moyen d'un capteur spectroscopique, le procédé en outre incluant le stockage des informations liées à la teneur de biocarburant dans le carburant et l'enregistrement dans une mémoire d'un historique de cette teneur et en ce que lorsqu'un dysfonctionnement du capteur ou de la détermination erronée de la teneur est diagnostiquée, prendre en compte la teneur la plus défavorable et régler les paramètres d'injection, de combustion et de post traitement de manière sécuritaire visant à réduire les risques d'émissions polluantes au détriment de la performance du moteur.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, en référence aux figures annexées.
La figure 1 est une représentation schématique d'un circuit d'alimentation en carburant d'un moteur dans lequel le procédé selon l'invention est mis en uvre avec un exemple de réalisation du capteur.
La figure 2 est une représentation schématique d'un circuit d'alimentation en carburant d'un moteur avec l'indication des localisations possibles du capteur.
La figure 3 est un diagramme représentant les étapes du procédé et notamment les étapes de détermination de la teneur et/ou du type de biocarburant dans le carburant et les étapes de réglage du moteur visant à minimiser les émissions polluantes.
En référence à la figure 1, on décrit un procédé de minimisation des émissions polluantes d'un véhicule équipé d'un moteur thermique en prenant en compte dans les réglages d'injection, de combustion et de post traitement, la teneur et/ou le type de biocarburant du carburant.
Le moteur est alimenté en carburant par le circuit carburant (1), comprenant un réservoir (2), un système de remplissage du réservoir (3) et un circuit d'alimentation en carburant (4). Le circuit comprend par exemple une ou plusieurs pompes à carburant (5), un ou plusieurs filtres à carburant (6) et le circuit retour vers le réservoir (7).
Selon une réalisation représentée sur la figure 1, un capteur spectroscopique (8) est implanté dans le circuit carburant (1) et est relié au système électronique ou numérique (13) permettant l'utilisation de la teneur et/ou du type de biocarburant du carburant dans la gestion des paramètres d'injection, de combustion et de post traitement.
Dans le cas d'une analyse proche infrarouge, le capteur est constitué d'une source lumineuse (9), d'un système de séparation de lumière, d'une cellule d'échantillonnage du carburant (10), d'un système de détection photosensible (11) et d'un calculateur dédié
(12). Il est possible de délocaliser le système d'échantillonnage des autres composants du spectromètre par l'intermédiaire de fibres optiques. Le calculateur dédié (12) permet de piloter les séquences de mesure, de régler et de contrôler le bon fonctionnement du capteur (8). Le calculateur (12) contient les modèles mathématiques permettant d'effectuer la totalité des calculs associés au traitement du spectre proche infrarouge permettant l'autodiagnostic du système de mesure et la détermination de la teneur et du type de biocarburant dans le carburant. Le calculateur (12) est relié à un système électronique ou numérique (13) permettant l'utilisation des informations relatives à la teneur et/ou au type de biocarburant par le contrôle moteur pour l'injection, la combustion et le post traitement. Ce système électronique ou numérique pilote les actuateurs (A) de régulation. Les fonctions réalisées par le calculateur (12) peuvent être prises en charge et réalisées directement par le système électronique ou numérique (13).
Dans le cas du proche infrarouge, le capteur (8) peut comporter indifféremment une seule source et un seul détecteur ou plusieurs sources lumineuses et un seul détecteur ou une seule source et plusieurs détecteurs ou plusieurs sources lumineuses et plusieurs détecteurs. Il peut utiliser dans le cas du proche infrarouge notamment des filtres interférentiels, des réseaux de Bragg, des réseaux dispersifs, des cristaux liquides, un système à
Transformée de Fourier ou une caméra linéaire pour séparer la lumière. Le microanalyseur (8) peut être à
accès séquentiels ou multiplexés.
Le capteur (8) peut être un spectroFtietre proche infrarouge à barrette composées de plusieurs centaines de photodiodes qui enregistrent chacune l'intensité
lumineuse à une longueur d'onde donnée. Le détecteur qui compose le capteur (8) est un semi-conducteur à base de Silicium (Si) ou d'un alliage de type complexe (InGaAs, InAs, InSb, PbS, PbSe) à haute sensibilité ou un composant de type CMOS ou CCD. Le détecteur peut être refroidi ou non.
Le capteur (8) peut être placé dans le réservoir (position Pl sur la figure 2), au niveau du système de remplissage du réservoir (position P2 sur la figure 2), dans le module jauge-pompe (position P3 sur la figure 2), dans le circuit d'alimentation en carburant du moteur.
Dans ce dernier cas, le capteur (8) peut être placé entre la pompe (5) et le filtre (6) (position P4 sur la figure 2), dans le filtre à carburant (position P5 sur la figure 2) ou après en aval du filtre à carburant (position P6 sur la figure 2). Le capteur peut être également implanté
dans le circuit retour du carburant (position P7 sur la figure 2).
Le capteur (8) est agencé pour effectuer des mesures dans les régions spectrales comprises entre 780 et 2500 nanomètres (12820 cm-4 à 4000 cm-1).10n peut par exemple prévoir des plages de mesure successives comprises entre 780 nanomètres et 1100 nanomètres (12820 =
=
cm-' à 9090 cm-1), 1100 nanomètres et 2000 nanomètres (9090 cm-' à 5000 cm-1) et 2000 nanomètres et 2500 nanomètres (5000 crel à 4000 cm'). à cet effet, le système d'échantillonnage est agencé pour présenter un trajet 5 optique, c'est-à-dire une épaisseur de produit au travers duquel se fait la mesure, comprise entre 0,5 millimètres et 100 millimètres, c'est-à-dire des trajets optiques correspondant aux plages de longueurs d'ondes de 50 millimètres à 100 millimètres dans le premier cas, de 10
- une étape de stockage de l'information relative à la teneur et/ou au type de biocarburant dans le carburant.
Ce procédé est appliqué à fréquence définie et/ou sur événement. Ce procédé est appliqué au moins à chaque remplissage en carburant. Le démarrage du procédé étant dirigé par une variation positive notable du niveau de carburant indiqué par la jauge à carburant.
La mise en uvre du procédé implique préalablement la calibration des lois, paramètres et cartographie d'injection, de combustion et post traitement. Cette calibration permettant de définir des stratégies distinctes de contrôle moteur afin de prendre en considération la teneur et/ou le type de biocarburant du carburant.
Un tel procédé permet, grâce au stockage des informations relatives à la teneur et/ou au type de biocarburant du carburant, de minimiser les émissions polluantes lors d'un démarrage à froid en optimisant les paramètres d'injection, de combustion et de post traitement en prenant en compte la dernière information stockée relative à la teneur et/ou au type de biocarburant du carburant.
Un tel procédé permet de réconcilier les informations issues de la détermination du taux et du type de biocarburant du carburant selon notre invention lo avec d'autres capteurs existants (notamment le capteur de NOx situé en aval du post traitement) dans le but de confirmer le bon fonctionnement de ces dits capteurs ou le cas échéant d'informer l'OBD (On Board Diagnostic) de la défaillance d'un ou de plusieurs de ces capteurs.
Selon une réalisation particulière, la teneur et/ou le type de biocarburant du carburant est déterminée à
partir d'un capteur. Ce capteur est implanté sur le circuit carburant comprenant le système de remplissage, le réservoir, le module jauge pompe, le ou les filtres à
carburant, le circuit d'alimentation du moteur et le circuit retour vers le réservoir.
Selon une réalisation particulière, le capteur permettant les déterminations de la teneur et/ou le type de biocarburant du carburant sont basées sur une analyse spectroscopique utilisant la technologie proche infrarouge. En effet, le proche infrarouge est particulièrement bien adapté au diagnostic qualitatif des carburants dans le sens où le proche infrarouge est une méthode très sensible et que le spectre proche infrarouge peut être considéré comme l'ADN du produit. De plus, le proche infrarouge est particulièrement répétable.
La technologie proche infrarouge permet de plus l'utilisation d'un spectromètre sans pièce mobile de type réseau dispersif, transformé de Fourrier, diodes émettrices et autres. Ces technologies peuvent être miniaturisées. Les systèmes d'émission et de détection peuvent être reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire de fibre optique. Ainsi la technologie proche infrarouge présente l'avantage d'être facilement intégrable à bord d'un véhicule. Et présente une grande robustesse impliquant de faibles coûts.
. .
Il est possible de citer les ouvrages de référence pour le proche infrarouge comme celui de L. G. WEYER publié en 1985 ou le Handbook of near infrared analysis publié en 1992 ou des publications plus spécifiques comme les applications spectroscopiques en pétrochimie et raffinage comme présentées dans les articles de Jérôme WORKMAN Jr en 1996 ou de M. VALLEUR
en 1999.
L'information contenue dans le spectre proche infrarouge du carburant est extraite par traitement mathématique permettant de déterminer la teneur et/ou le type de biocarburant du carburant.
Cette détermination de la teneur et/ou du type de biocarburant est prise en compte pour l'optimisation des réglages d'injection, de combustion et de post traitement dans le but de minimiser les émissions polluantes du moteur.
Selon une réalisation particulière, le taux et/ou le type de biocarburant sont calculés à partir de la détermination de la structure moléculaire du produit. La structure moléculaire du produit fournit en effet un niveau de détail extrêmement fin permettant d'appréhender avec précision les spécificités du biocarburant tels que les groupements Chimiques ou les familles chimiques, par exemple par la mise en évidence du groupement ester par l'intermédiaire de l'analyse de la structure moléculaire.
L'invention a pour objet un procédé de réglage des paramètres d'injection, de combustion et/ou de post-traitement d'un moteur à combustion interne à auto-allumage caractérisé en ce qu'il comporte une étape de détermination de la teneur de lia biocarburant présent dans le carburant alimentant le système d'injection au moyen d'un capteur spectroscopique, le procédé en outre incluant le stockage des informations liées à la teneur de biocarburant dans le carburant dans une mémoire et la réutilisation des dernières informations ainsi stockées pour prépositionner les paramètres d'injection, de combustion et de post traitement pour réduire les émissions polluantes lors d'un démarrage du véhicule.
L'invention a aussi pour objet un procédé de réglage des paramètres d'injection, de combustion et/ou de post-traitement d'un moteur à combustion interne à auto-allumage caractérisé en ce que qu'il comporte une étape de détermination de la teneur de biocarburant présent dans le carburant alimentant le système d'injection au moyen d'un capteur spectroscopique, le procédé en outre incluant le stockage des informations liées à la teneur de biocarburant dans le carburant et l'enregistrement dans une mémoire d'un historique de cette teneur et en ce que lorsqu'un dysfonctionnement du capteur ou de la détermination erronée de la teneur est diagnostiquée, prendre en compte la teneur la plus défavorable et régler les paramètres d'injection, de combustion et de post traitement de manière sécuritaire visant à réduire les risques d'émissions polluantes au détriment de la performance du moteur.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, en référence aux figures annexées.
La figure 1 est une représentation schématique d'un circuit d'alimentation en carburant d'un moteur dans lequel le procédé selon l'invention est mis en uvre avec un exemple de réalisation du capteur.
La figure 2 est une représentation schématique d'un circuit d'alimentation en carburant d'un moteur avec l'indication des localisations possibles du capteur.
La figure 3 est un diagramme représentant les étapes du procédé et notamment les étapes de détermination de la teneur et/ou du type de biocarburant dans le carburant et les étapes de réglage du moteur visant à minimiser les émissions polluantes.
En référence à la figure 1, on décrit un procédé de minimisation des émissions polluantes d'un véhicule équipé d'un moteur thermique en prenant en compte dans les réglages d'injection, de combustion et de post traitement, la teneur et/ou le type de biocarburant du carburant.
Le moteur est alimenté en carburant par le circuit carburant (1), comprenant un réservoir (2), un système de remplissage du réservoir (3) et un circuit d'alimentation en carburant (4). Le circuit comprend par exemple une ou plusieurs pompes à carburant (5), un ou plusieurs filtres à carburant (6) et le circuit retour vers le réservoir (7).
Selon une réalisation représentée sur la figure 1, un capteur spectroscopique (8) est implanté dans le circuit carburant (1) et est relié au système électronique ou numérique (13) permettant l'utilisation de la teneur et/ou du type de biocarburant du carburant dans la gestion des paramètres d'injection, de combustion et de post traitement.
Dans le cas d'une analyse proche infrarouge, le capteur est constitué d'une source lumineuse (9), d'un système de séparation de lumière, d'une cellule d'échantillonnage du carburant (10), d'un système de détection photosensible (11) et d'un calculateur dédié
(12). Il est possible de délocaliser le système d'échantillonnage des autres composants du spectromètre par l'intermédiaire de fibres optiques. Le calculateur dédié (12) permet de piloter les séquences de mesure, de régler et de contrôler le bon fonctionnement du capteur (8). Le calculateur (12) contient les modèles mathématiques permettant d'effectuer la totalité des calculs associés au traitement du spectre proche infrarouge permettant l'autodiagnostic du système de mesure et la détermination de la teneur et du type de biocarburant dans le carburant. Le calculateur (12) est relié à un système électronique ou numérique (13) permettant l'utilisation des informations relatives à la teneur et/ou au type de biocarburant par le contrôle moteur pour l'injection, la combustion et le post traitement. Ce système électronique ou numérique pilote les actuateurs (A) de régulation. Les fonctions réalisées par le calculateur (12) peuvent être prises en charge et réalisées directement par le système électronique ou numérique (13).
Dans le cas du proche infrarouge, le capteur (8) peut comporter indifféremment une seule source et un seul détecteur ou plusieurs sources lumineuses et un seul détecteur ou une seule source et plusieurs détecteurs ou plusieurs sources lumineuses et plusieurs détecteurs. Il peut utiliser dans le cas du proche infrarouge notamment des filtres interférentiels, des réseaux de Bragg, des réseaux dispersifs, des cristaux liquides, un système à
Transformée de Fourier ou une caméra linéaire pour séparer la lumière. Le microanalyseur (8) peut être à
accès séquentiels ou multiplexés.
Le capteur (8) peut être un spectroFtietre proche infrarouge à barrette composées de plusieurs centaines de photodiodes qui enregistrent chacune l'intensité
lumineuse à une longueur d'onde donnée. Le détecteur qui compose le capteur (8) est un semi-conducteur à base de Silicium (Si) ou d'un alliage de type complexe (InGaAs, InAs, InSb, PbS, PbSe) à haute sensibilité ou un composant de type CMOS ou CCD. Le détecteur peut être refroidi ou non.
Le capteur (8) peut être placé dans le réservoir (position Pl sur la figure 2), au niveau du système de remplissage du réservoir (position P2 sur la figure 2), dans le module jauge-pompe (position P3 sur la figure 2), dans le circuit d'alimentation en carburant du moteur.
Dans ce dernier cas, le capteur (8) peut être placé entre la pompe (5) et le filtre (6) (position P4 sur la figure 2), dans le filtre à carburant (position P5 sur la figure 2) ou après en aval du filtre à carburant (position P6 sur la figure 2). Le capteur peut être également implanté
dans le circuit retour du carburant (position P7 sur la figure 2).
Le capteur (8) est agencé pour effectuer des mesures dans les régions spectrales comprises entre 780 et 2500 nanomètres (12820 cm-4 à 4000 cm-1).10n peut par exemple prévoir des plages de mesure successives comprises entre 780 nanomètres et 1100 nanomètres (12820 =
=
cm-' à 9090 cm-1), 1100 nanomètres et 2000 nanomètres (9090 cm-' à 5000 cm-1) et 2000 nanomètres et 2500 nanomètres (5000 crel à 4000 cm'). à cet effet, le système d'échantillonnage est agencé pour présenter un trajet 5 optique, c'est-à-dire une épaisseur de produit au travers duquel se fait la mesure, comprise entre 0,5 millimètres et 100 millimètres, c'est-à-dire des trajets optiques correspondant aux plages de longueurs d'ondes de 50 millimètres à 100 millimètres dans le premier cas, de 10
10 millimètres à 20 millimètres dans le second cas et de 0.5 millimètres à 5 millimètres dans le dernier cas.
Le capteur (8) est agencé pour effectuer le spectre proche infrarouge du carburant circulant dans le circuit 15 carburant d'alimentation du moteur en réflectance, transmittance ou absorbance.
Le capteur (8) possède une résolution spectacle (précision) réglable de 1 cm-' à 20 cm' préférentiellement à 4 crif4.
Le système optique et d'échantillonnage du capteur (8) peut être également autonettoyant ce qui permet d'éviter d'avoir à le démonter afin de le nettoyer.
Les mesures des spectres en proche infrarouge du carburant sont faîtes par exemple en absorbance dans les zones de longueurs d'onde considérées. Les valeurs des absorbances mesurées à chaque longueur d'onde sélectionnée sont introduites dans des modèles mathématiques et statistiques universels préalablement calibrés sur une banque de données de référence, selon les règles connues de la chimiométrie pour renseigner la matrice à entrées multiples permettant de déterminer la teneur et le type de biocarburant dans le carburant.
Cette information qualitative est mise à
disposition du contrôle moteur qui modifie en fonction de cette teneur et du type de biocarburant le réglage (paramétrage, lois et cartographies) de l'injection, de la combustion et du post traitement de manière à
optimiser les réglages dans le but de minimiser les émissions polluantes issues du moteur.
Les meilleurs paramétrages, lois et/ou cartographies d'injection, de combustion et de post traitement du moteur sont choisis par le système électronique ou numérique en fonction des informations usuelles relevées par les différents capteurs et détecteurs mais également par le capteur (8) qui le renseigne désormais sur la teneur et/ou le type de en biocarburant dans le carburant.
Les paramétrages, lois et cartographie moteur peuvent être choisis pour minimiser limiter les émissions dans les gaz d'échappement à iso performance du moteur ou pour augmenter les performances du moteur à iso émissions.
Les déterminations de la teneur et du type de biocarburant du carburant peuvent être effectuées par le capteur (8) régulièrement dans le temps.
Selon une réalisation particulière, un détecteur du volume de carburant présent dans le réservoir (2) peut être également prévu. Le lancement de la prise de mesure du capteur (8) est alors commandé pour se produire à
chaque fois que le réservoir est rempli (augmentation du volume dans le réservoir).
Une étape de stockage des informations relatives à
la teneur et/ou au type de biocarburant est utilisée de façon à former un historique de cette teneur et de ce type de biocarburant. Lors du démarrage du moteur, la dernière teneur et le dernier type de biocarburant stocké
sont utilisés par le contrôle moteur pour ajuster les paramètres, lois et cartographie d'injection, de combustion et de post traitement en fonction de la teneur et du type de biocarburant.
Le procédé selon l'innovation inclut un système d'autodiagnostic permettant de s'assurer du bon fonctionnement du capteur (8). En cas de défaillance du capteur (8), l'autodiagnostic détecte la panne et informe le système numérique ou électronique en charge du contrôle moteur de ladite panne. Ce système électronique ou numérique prend dans ces conditions les actions suivantes :
= Le système suppose que la teneur et/ou le type de biocarburant dans le carburant sont les plus défavorables et règle en fonction les paramètres, lois et cartographies d'injection, de combustion et post traitement de manière à minimiser les émissions polluantes au détriment de la performance.
= Le système informe l'OBD ( On Board Diagnostic ) de la défaillance du capteur (8).
= Le système informe l'utilisateur du moteur ou la société chargée de sa maintenance de la défaillance du capteur (8).
La figure 3 représente les différentes étapes du procédé :
- étape A : collecte du spectre proche infrarouge du carburant - étape B : autodiagnostic du capteur appliqué sur le spectre proche infrarouge - étape C : Communication du statut de la détermination de la teneur et/ou du type de biocarburant au système centralisé de diagnostique (On Board Diagnostic) - étape D : détermination de la teneur et/ou du type de biocarburant dans le carburant à partir du traitement mathématique appliqué au spectre proche infrarouge du carburant - étape E : En cas de validité du capteur, transfert de l'information relative à la teneur et/ou au type de biocarburant au système numérique ou électronique en charge du contrôle moteur - étape F : sélection ou modification des paramètres, lois et/ou cartographies adaptés par le système numérique ou électronique en charge du contrôle moteur;
- étape G : réglage du moteur en fonction des paramètres, lois et/ou cartographies adaptés.
Le capteur (8) est agencé pour effectuer le spectre proche infrarouge du carburant circulant dans le circuit 15 carburant d'alimentation du moteur en réflectance, transmittance ou absorbance.
Le capteur (8) possède une résolution spectacle (précision) réglable de 1 cm-' à 20 cm' préférentiellement à 4 crif4.
Le système optique et d'échantillonnage du capteur (8) peut être également autonettoyant ce qui permet d'éviter d'avoir à le démonter afin de le nettoyer.
Les mesures des spectres en proche infrarouge du carburant sont faîtes par exemple en absorbance dans les zones de longueurs d'onde considérées. Les valeurs des absorbances mesurées à chaque longueur d'onde sélectionnée sont introduites dans des modèles mathématiques et statistiques universels préalablement calibrés sur une banque de données de référence, selon les règles connues de la chimiométrie pour renseigner la matrice à entrées multiples permettant de déterminer la teneur et le type de biocarburant dans le carburant.
Cette information qualitative est mise à
disposition du contrôle moteur qui modifie en fonction de cette teneur et du type de biocarburant le réglage (paramétrage, lois et cartographies) de l'injection, de la combustion et du post traitement de manière à
optimiser les réglages dans le but de minimiser les émissions polluantes issues du moteur.
Les meilleurs paramétrages, lois et/ou cartographies d'injection, de combustion et de post traitement du moteur sont choisis par le système électronique ou numérique en fonction des informations usuelles relevées par les différents capteurs et détecteurs mais également par le capteur (8) qui le renseigne désormais sur la teneur et/ou le type de en biocarburant dans le carburant.
Les paramétrages, lois et cartographie moteur peuvent être choisis pour minimiser limiter les émissions dans les gaz d'échappement à iso performance du moteur ou pour augmenter les performances du moteur à iso émissions.
Les déterminations de la teneur et du type de biocarburant du carburant peuvent être effectuées par le capteur (8) régulièrement dans le temps.
Selon une réalisation particulière, un détecteur du volume de carburant présent dans le réservoir (2) peut être également prévu. Le lancement de la prise de mesure du capteur (8) est alors commandé pour se produire à
chaque fois que le réservoir est rempli (augmentation du volume dans le réservoir).
Une étape de stockage des informations relatives à
la teneur et/ou au type de biocarburant est utilisée de façon à former un historique de cette teneur et de ce type de biocarburant. Lors du démarrage du moteur, la dernière teneur et le dernier type de biocarburant stocké
sont utilisés par le contrôle moteur pour ajuster les paramètres, lois et cartographie d'injection, de combustion et de post traitement en fonction de la teneur et du type de biocarburant.
Le procédé selon l'innovation inclut un système d'autodiagnostic permettant de s'assurer du bon fonctionnement du capteur (8). En cas de défaillance du capteur (8), l'autodiagnostic détecte la panne et informe le système numérique ou électronique en charge du contrôle moteur de ladite panne. Ce système électronique ou numérique prend dans ces conditions les actions suivantes :
= Le système suppose que la teneur et/ou le type de biocarburant dans le carburant sont les plus défavorables et règle en fonction les paramètres, lois et cartographies d'injection, de combustion et post traitement de manière à minimiser les émissions polluantes au détriment de la performance.
= Le système informe l'OBD ( On Board Diagnostic ) de la défaillance du capteur (8).
= Le système informe l'utilisateur du moteur ou la société chargée de sa maintenance de la défaillance du capteur (8).
La figure 3 représente les différentes étapes du procédé :
- étape A : collecte du spectre proche infrarouge du carburant - étape B : autodiagnostic du capteur appliqué sur le spectre proche infrarouge - étape C : Communication du statut de la détermination de la teneur et/ou du type de biocarburant au système centralisé de diagnostique (On Board Diagnostic) - étape D : détermination de la teneur et/ou du type de biocarburant dans le carburant à partir du traitement mathématique appliqué au spectre proche infrarouge du carburant - étape E : En cas de validité du capteur, transfert de l'information relative à la teneur et/ou au type de biocarburant au système numérique ou électronique en charge du contrôle moteur - étape F : sélection ou modification des paramètres, lois et/ou cartographies adaptés par le système numérique ou électronique en charge du contrôle moteur;
- étape G : réglage du moteur en fonction des paramètres, lois et/ou cartographies adaptés.
Claims (17)
1. Procédé de réglage des paramètres d'injection, de combustion et/ou de post-traitement d'un moteur à combustion interne à auto-allumage caractérisé en ce qu'il comporte une étape de détermination de la teneur de biocarburant présent dans le carburant alimentant le système d'injection au moyen d'un capteur spectroscopique, le procédé en outre incluant le stockage des informations liées à la teneur de biocarburant dans le carburant dans une mémoire et la réutilisation des dernières informations ainsi stockées pour prépositionner les paramètres d'injection, de combustion et de post traitement pour réduire les émissions polluantes lors d'un démarrage du véhicule.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur spectroscopique est un capteur proche infrarouge.
3. Procédé selon revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de détermination du type de biocarburant présent dans le carburant alimentant le système d'injection.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'ajustement du taux d'injection de réactifs et ou d'additifs de post-traitement en fonction de la teneur et/ou du type de biocarburant dans le carburant alimentant le moteur.
5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'ajustement d'au moins un des paramètres d'injection tel que l'avance à l'injection, le nombre d'injection, les durées d'injection, le taux d'introduction du carburant, la gestion de la suralimentation, tel que le débit, la pression et la température d'air admis, la variation de la section du distributeur de turbine dans le cas de turbine à
géométrie variables en fonction de la teneur et/ou du type de biocarburant dans le carburant alimentant le moteur.
géométrie variables en fonction de la teneur et/ou du type de biocarburant dans le carburant alimentant le moteur.
6. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'ajustement d'au moins un des paramètres de combustion tel que le taux de re-circulation des gaz d'échappement (EGR), le refroidissement des gaz d'échappement re-circulés, le taux de compression dans le cas de moteur à taux de compression variable et l'ouverture et la fermeture des soupapes en fonction de la teneur et/ou du type de biocarburant dans le carburant alimentant le moteur Diesel de manière à
minimiser les émissions polluantes à la source.
minimiser les émissions polluantes à la source.
7. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend l'enregistrement dans la mémoire d'un historique de la teneur et/ou du type de biocarburant.
8. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite étape de détermination de la teneur et/ou du type de biocarburant dans le carburant et le prépositionnement et l'optimisation des paramètres d'injection, de combustion et de post traitement sont exécutées périodiquement et/ou sur ordre du système numérique ou électronique en charge de la gestion du contrôle moteur, et/ou dès lors qu'un nouveau remplissage du réservoir est effectué.
9.
Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la teneur et/ou le type de biocarburant dans le carburant sont déterminés à partir d'un capteur proche infrarouge implanté sur le circuit carburant, comprenant le système de remplissage du réservoir, le réservoir, le module jauge pompe, le ou les filtres à carburant, le circuit d'alimentation en carburant du moteur et le circuit retour vers le réservoir.
Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la teneur et/ou le type de biocarburant dans le carburant sont déterminés à partir d'un capteur proche infrarouge implanté sur le circuit carburant, comprenant le système de remplissage du réservoir, le réservoir, le module jauge pompe, le ou les filtres à carburant, le circuit d'alimentation en carburant du moteur et le circuit retour vers le réservoir.
10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le capteur est autonettoyant.
11. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'étape de détermination de la teneur et du type de biocarburant dans le carburant inclus un autodiagnostic de la validité du capteur et de la teneur et/ou du type de biocarburant déterminés.
12. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les informations issues de la détermination de la teneur et/ou du type de biocarburant dans le carburant sont réconciliés et comparés avec les informations issus d'autres capteurs existants dans le but de confirmer le bon fonctionnement de l'ensemble de ces capteurs ou le cas échéant d'informer l'OBD (On board Diagnostic) de la défaillance d'un ou plusieurs de ces capteurs.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que lorsqu'un disfonctionnement d'un ou plusieurs capteurs est observé, l'utilisateur du véhicule est informé de manière visuelle ou sonore.
14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que lorsqu'un disfonctionnement d'un ou plusieurs capteurs est observé, la société en charge de la maintenance du véhicule est informée par le biais de communication sans fil.
15. Équipement pour la mise en uvre du procédé selon l'une au moins des revendications 1 à 14 caractérisé en ce qu'il comprend un capteur spectroscopique implanté sur le circuit carburant, et un calculateur pour la détermination de la teneur de biocarburant dans le carburant.
16. Équipement selon la revendication 15, caractérisé en ce que le capteur spectroscopique est un capteur proche infrarouge.
17. Procédé de réglage des paramètres d'injection, de combustion et/ou de post-traitement d'un moteur à combustion interne à auto-allumage caractérisé en ce que qu'il comporte une étape de détermination de la teneur de biocarburant présent dans le carburant alimentant le système d'injection au moyen d'un capteur spectroscopique, le procédé en outre incluant le stockage des informations liées à la teneur de biocarburant dans le carburant et l'enregistrement dans une mémoire d'un historique de cette teneur et en ce que lorsqu'un dysfonctionnement du capteur ou de la détermination erronée de la teneur est diagnostiquée, prendre en compte la teneur la plus défavorable et régler les paramètres d'injection, de combustion et de post traitement de manière sécuritaire visant à réduire les risques d'émissions polluantes au détriment de la performance du moteur.
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