EP3743603A1 - Procédé d'estimation de la dilution du carburant dans l'huile d'un moteur à combustion interne - Google Patents

Procédé d'estimation de la dilution du carburant dans l'huile d'un moteur à combustion interne

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EP3743603A1
EP3743603A1 EP19700601.8A EP19700601A EP3743603A1 EP 3743603 A1 EP3743603 A1 EP 3743603A1 EP 19700601 A EP19700601 A EP 19700601A EP 3743603 A1 EP3743603 A1 EP 3743603A1
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EP
European Patent Office
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fuel
dilution
fraction
rate
engine
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EP19700601.8A
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EP3743603B1 (fr
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Maxime THOREAU
Benoit PEYRARD
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Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/10—Indicating devices; Other safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0611—Fuel type, fuel composition or fuel quality
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/11—Oil dilution, i.e. prevention thereof or special controls according thereto

Definitions

  • the invention relates to a method for estimating the dilution of the fuel in the oil of an internal combustion engine, more particularly to an engine equipped with a device for treating polluting emissions, which is regenerated periodically by post-combustion. fuel injection into the engine cylinders. It accurately determines the engine drain interval when a fuel dilution threshold in oil is reached
  • Document FR-A1-2 974 853 discloses a method for estimating the fuel dilution ratio in the oil of an internal combustion engine equipped with such a device for treating combustion gases requiring regeneration phases by post-injection of fuel, for example a particulate filter.
  • the dilution ratio is estimated as a function of the operating mode of the engine:
  • the upward variation of the dilution during a period of time considered is calculated as the product of a regeneration function by the time interval considered, this regeneration function being able, for example, , be mapped according to engine parameters such as engine speed and fuel flow.
  • the downward variation of the dilution during a time interval is calculated as the product of the opposite of an evaporation function by the time interval considered.
  • Evaporation means the vaporization of the fuel in the gases surrounding the engine oil layer.
  • the variation of the evaporation between two neighboring instants is calculated according to a kinetic law of order 1, taking into account the time elapsed since the end of the last regeneration.
  • the temporal variation of concentration dC / dt is of the type -k'C (t), equation in which k denotes a speed parameter of the evaporation reaction, and C (t) denotes the concentration at the current time, so that the evaporation rate decreases with the time elapsed since the beginning of the normal operating phase, c that is, since the time elapsed since the end of the previous regeneration.
  • a method for estimating the fuel dilution ratio in the oil of an internal combustion engine equipped with a flue gas treatment device requiring regeneration phases by post-injection of fuel comprising a step of determining an overall fuel dilution rate.
  • a plurality of composition fractions of said fuel are defined, each fraction having a different density, that is to say a lightness that is more or less high, and the process comprises, repeatedly for a succession of instants, an estimate of the dilution rate by adding the dilution rate estimated at the previous instant with a value of variation of the dilution ratio; the variation value of the dilution ratio being calculated based on an estimate of the dilution, between two successive instants, of each fraction of the plurality of composition fractions of said fuel in the oil.
  • each composition fraction is associated with a fuel composition rate and a vaporization rate of said fraction, the estimated dilution of each fraction being a function of the overall dilution rate of the fuel, the fuel composition ratio and said vaporization rate of said fraction.
  • the dilution ratio can be calculated with relatively simple parameters to be established.
  • the vaporization speed of said fraction is a function of the engine torque at the moment considered.
  • the determination of the vaporization rate of each fraction can be improved.
  • the estimate of the variation of the dilution ratio of each fraction between two successive instants is equal to the product of the overall dilution rate with the rate of composition of the fuel to which the rate of evaporation is subtracted. of said fraction, the whole multiplied by the time interval between the two successive instants.
  • the estimation of the dilution ratio is relatively simple to obtain.
  • the engine is able to operate according to a regeneration mode, and outside said regeneration mode, said overall dilution rate of the fuel is equal to 0.
  • said estimate of the dilution ratio is even simpler to determine and proceeds from a single calculation common to both modes of operation of the engine, with and without regeneration.
  • the engine being able to operate according to a regeneration mode, and during said regeneration mode, said overall fuel dilution rate is predetermined as a function of the engine torque and a value representative of the temperature of the engine. engine water.
  • said overall dilution rate of the fuel can be obtained relatively simply and reliably.
  • the variation of the dilution ratio at each instant is calculated as the sum of the estimates of the dilution of each fraction of the plurality of composition fractions of said fuel in the oil.
  • the method is relatively simple, reliable, and inexpensive in computing time.
  • the invention also relates to a device for estimating the fuel dilution rate in the oil of an internal combustion engine equipped with a flue gas treatment device requiring regeneration phases by post-fuel injection, according to which the dilution ratio is estimated according to the operating mode of the engine,
  • said device comprising means for determining an overall dilution rate of the fuel.
  • the device comprises means for defining a plurality of composition fractions of said fuel, each fraction having a different density.
  • the device comprises means adapted to estimate, repeatedly for a succession of instants, an estimate of the dilution ratio by adding the dilution ratio estimated at the previous instant with a value of variation of the dilution ratio; the variation value of the dilution ratio being calculated according to an estimate of the variation of the dilution ratio, between two successive instants, of each fraction of the plurality of composition fractions of said fuel in the oil.
  • the invention also relates to an engine assembly comprising an internal combustion engine equipped with a combustion gas treatment device and an estimation device as described above.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising a motor assembly as described above.
  • FIG. 1 schematically represents an internal combustion engine equipped with an exhaust gas treatment device, suitable for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 2 represents the time evolution of the dilution of the fuel in the oil of such an engine
  • FIG. 3 represents the flow diagram of the method for estimating the dilution of the fuel in the oil according to the invention.
  • FIG. 4 represents a logic diagram for estimating the method according to the invention.
  • FIG. 1 represents an internal combustion engine 1, for example a diesel engine, of which only one cylinder has been drawn in section.
  • the engine 1 is here supercharged by a turbocharger 2, and its exhaust gas is treated by a device 3 for treating the exhaust gas.
  • the engine 1 is supplied with air by an air circuit comprising an air intake 4, a compressor 5 of the turbocharger 2, and an intake duct 6, one end of which opens into a combustion chamber 7 of the engine.
  • the chamber 7 receives at least one injector 8, which injects fuel, for example diesel fuel, into the chamber 7 for combustion with air.
  • the exhaust gases produced by the combustion in the chamber 7 are discharged to a turbine 9 of the turbocharger 2 via an exhaust manifold 10.
  • the gases pass through the turbine 9, an exhaust pipe 11, and the treatment device 3. They are finally discharged to the outside atmosphere by a muffler 12.
  • the treatment device 3 comprises, for example, inside the same outer casing, an oxidation catalyst which continuously oxidizes certain pollutants (unburned HC hydrocarbons and carbon monoxide CO) present in the exhaust gas, and a particulate filter which stores the soot emitted by the engine 1, and burn them when a predetermined mass is reached.
  • Two pressure sensors 13 and 14 are respectively located at the inlet and at the outlet of the treatment device 3. The pressure drop between the inlet and the outlet of the treatment device 3 makes it possible indirectly to evaluate the mass of stored soot. in the treatment device 3, more precisely in its particle filter.
  • the operation of the engine 1 is controlled by a computer 15 connected to a number of sensors, comprising at least the pressure sensors 13 and 14, and a number of actuators, comprising at least the injector 8 .
  • the computer 15 In normal operation of the engine lean mixture, that is to say outside the regeneration phases of the particulate filter, the computer 15 injected into the combustion chamber 7 a fuel quantity corresponding to a torque setpoint.
  • This setpoint can be a function of the speed of rotation of the engine and depression of the accelerator pedal (not shown) of the vehicle (not shown) on which is mounted the engine 1.
  • the fuel generally begins to be introduced before the top dead center of combustion of each engine cylinder 1, and it is fully burned.
  • the treatment device 3 stores the soot emitted by the engine 1 but does not eliminate them.
  • the computer 15 triggers a regeneration phase of the treatment device 3 in order to burn the stock of accumulated soot. For this purpose, in addition to the fuel injected into the chamber 7 according to the requested torque setpoint, the computer 15 triggers a fuel injection post-injection.
  • Figure 2 illustrates the evolution of the fuel dilution in the engine oil 1 over time.
  • the dilution of the fuel that is to say the percentage of fuel contained in the oil, is no.
  • the motor is in a normal operating mode, that is to say out of regeneration of the particulate filter.
  • a regeneration of the filter is triggered.
  • the combustion of soot accumulated in the filter continues until time t 2 .
  • the dilution of the oil increases from 0 to a value T 2 .
  • the regeneration stops, and there is no further fuel injection into the engine.
  • the dilution then decreases under the effect of evaporation of the fuel.
  • the decrease continues until time t 3 when a new regeneration is necessary.
  • the dilution reaches a value T 3 which is lower than the value T 2 but which does not recover the zero value of the instant to.
  • a new regeneration of the filter is triggered.
  • the combustion of the soot continues until time t 4 .
  • the dilution of the oil increases from T 3 to a value T 4 greater than T 2 .
  • the regeneration stops again.
  • the dilution decreases until time t 5 when the next regeneration is necessary.
  • the dilution decreases from the value T 4 to a value T 5 which remains greater than the value c 3.
  • the dilution therefore passes through a succession of alternating phases of increase and decrease, with an overall increase of the level in the long term.
  • the duration of the periods during which the filter is not regenerated, successively between t 0 and t 3 , between t 2 and t 3 , and between t 4 and t 5 in FIG. 2, may vary according to the running conditions. (urban, highway, etc.) of the vehicle on which the engine is mounted.
  • the dilution values observed at the beginning of each regeneration, respectively T 3 and T 5 in FIG. 2 depend on the duration of these periods, that is to say the time elapsed since the end of each regeneration.
  • FIG. 3 represents the flowchart of one embodiment of the method according to the invention.
  • the method comprises an initialization step 100, during which the estimation of the dilution ratio T (in mass) is initialized, either at a value of zero if the oil of the engine 1 is new, or at a value which has been stored previously in the computer 15.
  • composition fractions of said fuel are defined, each fraction having a density different from the others, that is to say a different lightness.
  • Each fraction is associated with a fuel composition rate% Fi,% F2J J % FX , so that the sum of these fractions corresponds to 100% of the fuel.
  • composition rates by fuel type vary only negligibly.
  • Each fraction Fi, F 2 ,... F x, of fuel also has a vaporization rate of its own V vapoFi , V vapoF2 , V vapoFx , this speed being all the higher as the fraction is light (or less dense).
  • the evaporation rate of each fraction Fi, F 2 , ... F x is predetermined, or mapped, in advance as a function of the engine torque C.
  • the method comprises a test step 110, during which the computer determines whether a regeneration of the treatment device 3 is in progress, for example by checking the presence of a fuel post-injection. The test then directs to a step 120 if no regeneration is in progress, or to a step 130 in the opposite case.
  • step 1 10 the computer also increments and stores in a counter the elapsed time dt, in other words the time step dt, or the time difference dt, since the end of the last calculation of the dilution ratio T of the fuel in the oil.
  • the time difference dt corresponds, for a given moment, to the time elapsed between the previous calculation t and the current calculation t + dt.
  • the steps 120 and 130 are both intended to calculate a variation value of the dilution ratio dT, in the first case if the regeneration is in progress, and in the other case if the regeneration is not in progress.
  • step 120 corresponding to the operating mode of the engine with regeneration activated, the value of variation of the total dilution ratio dT of the fuel in the oil, also called total elementary dilution dT, is calculated as being the sum for each instant t, of the sum of elementary dilutions dT-i, dT 2 , ..., dT x of the plurality of fractions Fi, F 2 , ... F x constituting the fuel at each instant.
  • V D is an overall dilution rate of the fuel, which can be mapped according to engine parameters such as rotational speed and fuel flow;
  • dt denotes the deviation of time, or no time, between two successive instants t, t + dt of calculation of the dilution ratio T;
  • % F £ denotes the fuel composition ratio of the fraction Fi; and t oF / denotes the evaporation rate of the fraction Fi given.
  • the time difference dt between the two successive instants may be equal to a conventional computation step of the engine computer, for example about 100 ms. Such a frequency of updating the calculation of the dilution is largely sufficient, the evolution of the dilution being a slow phenomenon.
  • the overall dilution rate of the fuel V dN in the context of engine operation in regeneration mode, is predetermined at least as a function of the engine torque and of a value representative of the temperature of the water which characterizes the cold operation or classic hot engine.
  • the dilution ratio T is calculated by adding to the dilution ratio Ti (t) of the instant preceding the estimate of the variation of the rate dT during the time step dt carried out at step 120 or 130, so that
  • Ti (t + dt) Ti (t + dTi (2)
  • the overall elemental dilution dT is firstly calculated from the elementary dilutions DTi of each fraction F1 as follows:
  • T (t + dt) T (t) + dt (5)
  • the steps for calculating the dilution ratio T (t + dt) are identical to the steps performed during operation in the operating mode. regeneration, and can also be performed according to the two embodiments described above, except that it is then considered that the value of overall dilution rate of the fuel V dil is zero.
  • equation (1) for the case of step 130 can be written as follows:
  • the method then comprises a step 150 in the course of which the new dilution ratio obtained T (t + dt), also simply written T, is compared with a predetermined threshold S. If it is higher, the method can trigger an alert to the vehicle dashboard during a step 160 of the method, to warn the driver of the vehicle that it is necessary to drain the engine oil. In the opposite case, the flow of a time step dt is expected at step 170, before proceeding to a new calculation step by resuming at step 110.

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'estimation du taux de dilution de carburant dans l'huile d'un moteur à combustion interne équipé d'un dispositif de traitement des gaz de combustion nécessitant des phases de régénération par post-injection de carburant, au cours d'une étape préalable du procédé, on définit une pluralité de fractions (F1, F2,... Fx) de composition dudit carburant, chaque fraction (Fi) présentant une densité différente, et en ce que le procédé comprend, de manière répétée pour une succession d'instants (t, t+dt), une estimation du taux de dilution (T) par addition du taux de dilution(T(t)) estimé à l'instant précédent avec une valeur de variation du taux de dilution (dT) calculée en fonction d'une estimation de la variation du taux de dilution (dTi), entre deux instants successifs (t, t+dt), de chaque fraction (Fi) de la pluralité de fractions (F1, F2,... Fx) de composition dudit carburant dans l'huile.

Description

Procédé d'estimation de la dilution du carburant dans l'huile d'un moteur à combustion interne
L'invention concerne un procédé d'estimation de la dilution du carburant dans l'huile d'un moteur à combustion interne, plus particulièrement d'un moteur équipé d'un dispositif de traitement des émissions polluantes, qui est régénéré périodiquement par post-injection de carburant dans les cylindres du moteur. Elle permet de déterminer avec précision l'intervalle de vidange du moteur lorsqu'un seuil de dilution du carburant dans l'huile est atteint
De nombreux moteurs modernes sont équipés de dispositifs de traitement des gaz d'échappement, qui fonctionnent de manière séquentielle. La plupart des moteurs diesel, par exemple, sont équipés d'un filtre à particules. En fonctionnement normal en mélange pauvre, ces dispositifs piègent les polluants mais ne les traitent pas. Périodiquement, lorsqu'un paramètre représentatif de la quantité de polluants accumulés, par exemple la chute de pression dans le dispositif, atteint une valeur prédéfinie, une phase dite de régénération est déclenchée par un calculateur du moteur, au cours de laquelle les réglages du moteur sont modifiés pour traiter et éliminer les polluants.
On connaît notamment le document FR -A1 - 2 974 853 qui divulgue un procédé d’estimation du taux de dilution de carburant dans l’huile d’un moteur à combustion interne équipé d’un tel dispositif de traitement des gaz de combustion nécessitant des phases de régénération par post-injection de carburant, par exemple un filtre à particules.
Selon ce procédé de l’art antérieur, on estime le taux de dilution en fonction du mode de fonctionnement du moteur :
- lors d’une phase de régénération, la variation à la hausse de la dilution pendant un intervalle de temps considéré est calculée comme le produit d’une fonction de régénération par l’intervalle de temps considéré, cette fonction de régénération pouvant, par exemple, être cartographiée en fonction de paramètres du moteur tels que le régime et le débit de carburant.
- lors d’une phase de fonctionnement normal (autrement dit hors régénération), la variation à la baisse de la dilution pendant un intervalle de temps est calculée comme le produit de l’opposé d’une fonction d’évaporation par l’intervalle de temps considéré. Par évaporation, on entend la vaporisation du carburant dans les gaz environnant la nappe d’huile du moteur. La variation de l’évaporation entre deux instants voisins est calculée selon une loi cinétique d’ordre 1 , en tenant compte du temps écoulé depuis la fin de la dernière régénération.
Plus précisément, selon une telle loi cinétique d’ordre 1 , la variation temporelle de concentration dC/dt, c’est-à-dire la vitesse d’évaporation, est du type -k'C(t), équation dans laquelle k désigne un paramètre de vitesse de la réaction d’évaporation, et C(t) désigne la concentration à l’instant courant, de sorte que la vitesse d’évaporation diminue avec le temps écoulé depuis le début de la phase de fonctionnement normal, c’est-à-dire depuis le temps écoulé depuis la fin de la régénération précédente.
Toutefois, pour un tel procédé d’estimation, indépendamment du nombre de régénérations successives, la variation à la baisse, c’est-à-dire l’évaporation, ou vaporisation, du carburant, suit exactement le même profil de vitesse lorsque la concentration instantanée, autrement dit la dilution, du carburant dans l’huile est identique. Or, on a constaté par des essais précis que tel n’est pas le cas. Le modèle d’évaporation du procédé connu de l’art antérieur tend à surestimer l’évaporation, ou vaporisation, du carburant à mesure que les régénérations se répètent.
D’autre part, on a constaté que l’utilisation seule de la température de l’eau pour caractériser la vaporisation du carburant n’est pas correcte. Une telle utilisation étant une simplification visant à pallier l’absence de mesure de la température de l’huile du moteur, dont on peut penser qu’elle est représentative du phénomène de vaporisation.
Aussi, il existe le besoin d’un procédé d’estimation du taux de dilution de carburant dans l’huile d’un moteur à combustion interne équipé d’un dispositif de traitement des gaz de combustion nécessitant des phases de régénération par post-injection de carburant, résolvant les problèmes énoncés précédemment.
On propose un procédé d'estimation du taux de dilution de carburant dans l'huile d'un moteur à combustion interne équipé d'un dispositif de traitement des gaz de combustion nécessitant des phases de régénération par post-injection de carburant, ledit procédé comprenant une étape de détermination d’une vitesse de dilution globale du carburant.
Au cours d’une étape préalable du procédé, on définit une pluralité de fractions de composition dudit carburant, chaque fraction présentant une densité différente, c’est-à-dire une légèreté plus ou moins élevée, et le procédé comprend, de manière répétée pour une succession d’instants, une estimation du taux de dilution par addition du taux de dilution estimé à l’instant précédent avec une valeur de variation du taux de dilution ; la valeur de variation du taux de dilution étant calculée en fonction d’une estimation de la dilution, entre deux instants successifs, de chaque fraction de la pluralité de fractions de composition dudit carburant dans l’huile. Ainsi, on peut déterminer à chaque instant le taux de dilution du carburant dans l’huile de manière relativement précise et rapide, quel que soit le mode de fonctionnement du moteur, en cours ou non de régénération.
Avantageusement et de manière non limitative, chaque fraction de composition est associée à un taux de composition du carburant et à une vitesse de vaporisation de ladite fraction, l’estimation de la dilution de chaque fraction étant fonction de la vitesse de dilution globale du carburant, du taux de composition du carburant et de ladite vitesse de vaporisation de ladite fraction. Ainsi, on peut calculer le taux de dilution avec des paramètres relativement simples à établir.
Avantageusement et de manière non limitative, la vitesse de vaporisation de ladite fraction est fonction du couple moteur à l’instant considéré. Ainsi, on peut améliorer la détermination de la vitesse de vaporisation de chaque fraction.
Avantageusement et de manière non limitative, l’estimation de la variation du taux de dilution de chaque fraction entre deux instants successifs, est égale au produit de la vitesse de dilution globale avec le taux de composition du carburant auquel est soustrait la vitesse d’évaporation de ladite fraction, le tout multiplié par l’intervalle de temps entre les deux instants successifs. Ainsi l’estimation du taux de dilution est relativement simple à obtenir.
Avantageusement et de manière non limitative, le moteur est apte à fonctionner selon un mode de régénération, et en dehors dudit mode de régénération, ladite vitesse de dilution globale du carburant est égale à 0. Ainsi l’estimation du taux de dilution est encore plus simple à déterminer et procède d’un unique calcul commun aux deux modes de fonctionnement du moteur, avec et sans régénération.
Avantageusement et de manière non limitative, le moteur étant apte à fonctionner selon un mode de régénération, et lors dudit mode de régénération, ladite vitesse de dilution globale du carburant est prédéterminée en fonction du couple moteur et d’une valeur représentative de la température d’eau du moteur. Ainsi la vitesse de dilution globale du carburant peut être obtenue de manière relativement simple et fiable.
Avantageusement et de manière non limitative, la variation du taux de dilution à chaque instant est calculée comme la somme des estimations de la dilution de chaque fraction de la pluralité de fractions de composition dudit carburant dans l’huile. Ainsi, le procédé est relativement simple, fiable, et peu coûteux en temps de calcul.
L’invention concerne aussi un dispositif d'estimation du taux de dilution de carburant dans l'huile d'un moteur à combustion interne équipé d'un dispositif de traitement des gaz de combustion nécessitant des phases de régénération par post-injection de carburant, selon lequel on estime le taux de dilution en fonction du mode de fonctionnement du moteur,
ledit dispositif comprenant des moyens de détermination d’une vitesse de dilution globale du carburant.
Le dispositif comprend des moyens de définition d’une pluralité de fractions de composition dudit carburant, chaque fraction présentant une densité différente.
Le dispositif comprend des moyens adaptés pour estimer, de manière répétée pour une succession d’instants, une estimation du taux de dilution par addition du taux de dilution estimé à l’instant précédent avec une valeur de variation du taux de dilution ; la valeur de variation du taux de dilution étant calculée en fonction d’une estimation de la variation du taux de dilution, entre deux instants successifs, de chaque fraction de la pluralité de fractions de composition dudit carburant dans l’huile. L’invention concerne aussi un ensemble moteur comprenant un moteur à combustion interne équipé d'un dispositif de traitement des gaz de combustion et un dispositif d’estimation tel que décrit précédemment.
L’invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant un ensemble moteur tel que décrit précédemment.
D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d’un mode de réalisation particulier de l’invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente schématiquement un moteur à combustion interne équipé d'un dispositif de traitement des gaz d'échappement, apte à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention,
- la figure 2 représente l'évolution temporelle de la dilution du carburant dans l'huile d'un tel moteur, et
- la figure 3 représente le logigramme du procédé d'estimation de la dilution du carburant dans l'huile selon l'invention.
- la figure 4 représente un logigramme d’estimation du procédé selon l’invention.
La figure 1 représente un moteur à combustion interne 1 , par exemple un moteur diesel, dont un seul cylindre a été dessiné en coupe. Le moteur 1 est ici suralimenté par un turbocompresseur 2, et ses gaz d'échappement sont traités par un dispositif de traitement 3 des gaz d'échappement.
Le moteur 1 est alimenté en air par un circuit d'air comprenant une prise d'air 4, un compresseur 5 du turbocompresseur 2, et un conduit d'admission 6 dont une extrémité débouche dans une chambre de combustion 7 du moteur. La chambre 7 reçoit au moins un injecteur 8, qui injecte du carburant, par exemple du gazole, dans la chambre 7 pour sa combustion avec l'air.
Les gaz d'échappement produits par la combustion dans la chambre 7 sont évacués vers une turbine 9 du turbocompresseur 2 par l'intermédiaire d'un collecteur d'échappement 10. Les gaz traversent la turbine 9, un conduit d'échappement 1 1 , et le dispositif de traitement 3. Ils sont finalement évacués vers l'atmosphère extérieure par un pot d'échappement 12. Le dispositif de traitement 3 comprend par exemple, à l'intérieur d'une même enveloppe extérieure, un catalyseur d’oxydation qui oxyde de manière continue certains polluants (hydrocarbures imbrûlés HC et monoxyde de carbone CO) présents dans les gaz d'échappement, et un filtre à particules qui permet de stocker les suies émises par le moteur 1 , et de les brûler quand une masse prédéterminée est atteinte. Deux capteurs de pression 13 et 14 sont implantés respectivement à l'entrée et à la sortie du dispositif de traitement 3. La chute de pression entre l'entrée et la sortie du dispositif de traitement 3 permet d'évaluer indirectement la masse de suies stockées dans le dispositif de traitement 3, plus précisément dans son filtre à particules.
De manière connue, le fonctionnement du moteur 1 est piloté par un calculateur 15 relié à un certain nombre de capteurs, comprenant au moins les capteurs de pression 13 et 14, et à un certain nombre d'actionneurs, comprenant au moins l'injecteur 8.
En fonctionnement normal du moteur en mélange pauvre, c'est-à-dire en dehors des phases de régénération du filtre à particules, le calculateur 15 injecte dans la chambre de combustion 7 une quantité de carburant correspondant à une consigne de couple. Cette consigne peut être une fonction du régime de rotation du moteur et de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur (non-représentée) du véhicule (non-représenté) sur lequel est monté le moteur 1. Le carburant commence généralement à être introduit avant le point mort haut de combustion de chaque cylindre du moteur 1 , et il est entièrement brûlé. Dans ce mode de fonctionnement, le dispositif de traitement 3 stocke les suies émises par le moteur 1 mais ne les élimine pas.
Lorsque la différence de pression mesurée par les capteurs 13 et 14 atteint un seuil prédéterminé, le calculateur 15 déclenche une phase de régénération du dispositif de traitement 3 afin de brûler le stock de suies accumulées. A cet effet, en complément du carburant injecté dans la chambre 7 suivant la consigne de couple demandée, le calculateur 15 déclenche une post-injection de carburant.
Plus précisément, il injecte dans la chambre 7, assez longtemps après le point mort haut de chaque cylindre, une quantité de carburant qui ne participe pas à la combustion, c'est-à-dire qu'elle n'est pas brûlée pour produire un couple moteur. Cette quantité de carburant est évacuée presque en totalité dans le collecteur d'échappement 10, vers le dispositif de traitement 3 où elle brûle les suies qui y sont stockées.
Toutefois une petite partie du carburant injecté tardivement dans le cylindre pénètre et se dilue dans l'huile du moteur, notamment dans le film d'huile qui lubrifie les parois des cylindres du moteur 1 , et à travers les interstices entre les pistons et les cylindres du moteur 1.
La figure 2 illustre l'évolution de la dilution du carburant dans l'huile du moteur 1 au cours du temps. A un instant t0 où l'huile du moteur est neuve et où le dispositif de traitement 3 est soit neuf, soit régénéré, la dilution du carburant, c'est-à-dire le pourcentage de carburant contenu dans l'huile, est nul.
Entre les instants t0 et t-i, le moteur est dans un mode de fonctionnement normal, c'est-à-dire hors régénération du filtre à particules. A l'instant t-i, une régénération du filtre est déclenchée. La combustion des suies accumulées dans le filtre se poursuit jusqu'à l'instant t2. De l'instant ti à l'instant t2, la dilution de l'huile augmente de 0 jusqu'à une valeur T2. A l'instant t2, la régénération s'arrête, et il n'y a plus de post-injection de carburant dans le moteur. La dilution diminue alors sous l'effet de l'évaporation du carburant. La baisse se poursuit jusqu'à l'instant t3 où une nouvelle régénération est nécessaire. La dilution atteint une valeur T3 qui est plus faible que la valeur T2 mais qui ne retrouve pas la valeur nulle de l'instant to.
A l'instant t3, une nouvelle régénération du filtre est déclenchée. La combustion des suies se poursuit jusqu'à l'instant t4. De l'instant t3 à l'instant t4, la dilution de l'huile augmente de T3 jusqu'à une valeur T4 supérieure à T2. A l'instant t4, la régénération s'arrête à nouveau. La dilution baisse jusqu'à l'instant t5 où la régénération suivante est nécessaire. De l'instant t4 à l'instant t5, la dilution baisse de la valeur T4 à une valeur T5 qui reste supérieure à la valeur c3.
La dilution passe donc par une succession de phases alternées d'augmentation et de diminution, avec une augmentation globale du niveau à long terme. La durée des périodes pendant lesquelles le filtre n'est pas régénéré, successivement comprise entre t0 et t3, entre t2 et t3, et entre t4 et t5 sur la figure 2, peut varier en fonction des conditions de roulage (urbain, autoroutier, etc.) du véhicule sur lequel le moteur est monté. Les valeurs de dilution observées au début de chaque régénération, respectivement T3 et T5 sur la figure 2, dépendent de la durée de ces périodes, c'est-à-dire du temps écoulé depuis la fin de chaque régénération.
La figure 3 représente l'organigramme d'un mode de réalisation du procédé selon l'invention. Le procédé comprend une étape d'initialisation 100, lors de laquelle l'estimation du taux de dilution T (en masse) est initialisée, soit à une valeur nulle si l'huile du moteur 1 est neuve, soit à une valeur qui a été mémorisée précédemment dans le calculateur 15.
Au cours d’une étape préalable, non représentée, on définit une pluralité de fractions de composition dudit carburant, chaque fraction présentant une densité différente des autres, c’est-à-dire une légèreté différente.
Chaque fraction est associée à un taux de composition du carburant %F-i, %F2J J %FX, de sorte que la somme de ces fractions corresponde à 100% du carburant.
Le taux de composition du carburant de chaque fraction étant prédéterminée ; les taux de composition par type de carburant ne variant que de manière négligeable.
Chaque fraction F-i, F2, ... Fx, de carburant a aussi une vitesse de vaporisation propre VvapoFi, VvapoF2, VvapoFx, cette vitesse étant d’autant plus élevée que la fraction est légère (ou moins dense).
En particulier, la prise en compte des quatre fractions principales, en termes de taux de composition du carburant, suffit à obtenir une modélisation satisfaisante du taux de dilution du carburant dans l’huile. Ceci permet en particulier de réduire de manière importante les calculs nécessaires tout en assurant une estimation satisfaisante. Cependant, il est parfaitement possible de prendre plus ou moins de fractions en compte selon les besoins de rapidité et/ou de précision.
La vitesse d’évaporation de chaque fraction F-i, F2, ... Fx est prédéterminée, ou cartographiée, à l’avance en fonction du couple moteur C.
Le procédé comprend une étape de test 110, au cours de laquelle le calculateur détermine si une régénération du dispositif de traitement 3 est en cours, par exemple en vérifiant la présence d'une post-injection de carburant. Le test oriente alors vers une étape 120 si aucune régénération n'est en cours, ou vers une étape 130 dans le cas contraire.
A l’étape 1 10, le calculateur incrémente et mémorise également dans un compteur le temps écoulé dt, autrement dit le pas de temps dt, ou l’écart de temps dt, depuis la fin du dernier calcul de taux de dilution T du carburant dans l’huile.
Par soucis de simplicité, on emploiera pour la suite de la description les instants t et t+dt, séparés par un écart de temps dt, pour désigner deux instants successifs au cours desquels sont calculés les valeurs successives de taux de dilution du carburant.
Autrement dit, l’écart de temps dt correspond, pour un instant donné, au temps qui s’est écoulé entre le calcul précédent t et le calcul actuel t+dt. Les calculs de variation des taux de dilution dTi et dT, décrits ci-dessous correspondent par conséquent aux variations entre les instants t et t+dt, séparés par cet écart de temps dt.
Les étapes 120 et 130 ont toutes deux pour objectif de calculer une valeur de variation du taux de dilution dT, dans le premier cas si la régénération est en cours, et dans l’autre cas si la régénération n’est pas en cours.
Dans le cas de l’étape 120, correspondant au mode de fonctionnement du moteur avec régénération activée, on calcule la valeur de variation du taux de dilution dT global du carburant dans l’huile, aussi appelée dilution élémentaire globale dT, comme étant la somme, pour chaque instant t, de la somme de dilutions élémentaire dT-i, dT2,...,dTx de la pluralité de fractions F-i, F2, ... Fx composant le carburant à chaque instant.
La dilution élémentaire dTi, correspondant au taux de variation de la dilution pour chaque fraction Fi du carburant dans l’huile, entre deux instants successifs t, t+dt ; est calculée selon l’équation suivante :
dTi = Vdü * %Ft * dt— VVapoFi * dt (1 )
équation que l’on peut factoriser sous la forme :
dans lesquelles : Vdil est une vitesse de dilution globale du carburant, pouvant être cartographiée en fonction de paramètres de moteur tels que le régime de rotation et le débit de carburant ;
dt désigne l’écart de temps, ou pas de temps, entre deux instants successifs t, t+dt de calcul du taux de dilution T ;
%F£ désigne le taux de composition du carburant de la fraction Fi; et t oF/désigne la vitesse d’évaporation de la fraction Fi donnée.
L’écart de temps dt, entre les deux instants successifs peut être égal à un pas de calcul classique du calculateur du moteur, par exemple environ 100 ms. Une telle fréquence de la mise à jour du calcul de la dilution est largement suffisante, l’évolution de la dilution étant un phénomène lent.
La vitesse de dilution globale du carburant VdN, dans le cadre du fonctionnement moteur en mode de régénération, est prédéterminée au moins en fonction du couple moteur et d’une valeur représentative de la température de l’eau qui caractérise le fonctionnement à froid ou classique à chaud du moteur.
Selon un premier mode de réalisation de l’invention, en référence à la figure 4, on calcule alors pour chaque fraction Fi, le taux de dilution T, en ajoutant au taux de dilution Ti(t) de l’instant précédent l'estimation de la variation du taux dT pendant le pas de temps dt réalisée à l'étape 120 ou 130, de sorte que
Ti(t + dt) = Ti(t + dTi (2)
Le taux de dilution global T (t+dt), aussi écrit T, pour l’instant suivant t+dt étant alors calculé comme la somme des taux de dilution de chaque fraction :
Selon un deuxième mode de réalisation, on calcule tout d’abord la dilution élémentaire globale dT à partir des dilutions élémentaires DTi de chaque fraction Fi comme suit :
dT = åf=1 dTi (4)
Puis on ajoute 140 la variation du taux de dilution dT calculée à l’instant t, au taux de dilution global T (t) tel que calculé à l’instant précédent t, de sorte à obtenir le taux de dilution actuel T (t+dt) pour l’instant t+dt. Autrement dit :
T(t + dt) = T (t) + dt (5) Au cours de l'étape 130, dans le cas du mode de fonctionnement du moteur hors régénération, les étapes de calcul du taux de dilution T(t+dt), aussi écrit simplement T, sont identiques aux étapes effectuées lors du fonctionnement en mode de régénération, et peut aussi être effectué selon les deux modes de réalisation décrits précédemment, sauf qu’on considère alors que la valeur de vitesse de dilution globale du carburant Vdil est nulle.
De sorte que l’équation (1 ) pour le cas de l’étape 130 peut être écrite comme suit :
Le procédé comprend ensuite une étape 150 au cours de laquelle le nouveau taux de dilution obtenu T(t+dt), aussi écrit simplement T, est comparé à un seuil S prédéterminé. S’il est supérieur, le procédé peut déclencher une alerte au tableau de bord du véhicule au cours d'une étape 160 du procédé, afin de prévenir le conducteur du véhicule qu'il est nécessaire de vidanger l'huile du moteur. Dans le cas contraire, on attend l'écoulement d'un pas de temps dt à l'étape 170, avant de procéder à un nouveau pas de calcul en reprenant à l'étape 110.
Ainsi, on peut déterminer de manière fiable et rapide le taux de dilution du carburant dans l’huile d’un moteur, que ce moteur fonctionne en phase de régénération ou non.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'estimation du taux de dilution de carburant dans l'huile d'un moteur (1 ) à combustion interne équipé d'un dispositif de traitement (3) des gaz de combustion nécessitant des phases de régénération par post-injection de carburant,
ledit procédé comprenant une étape de détermination d’une vitesse de dilution globale du carburant (Vdil),
caractérisé en ce qu’au cours d’une étape préalable du procédé, on définit une pluralité de fractions (F-i, F2, ... Fx) de composition dudit carburant, chaque fraction (F,) présentant une densité différente,
et en ce que le procédé comprend, de manière répétée pour une succession d’instants (t, t+dt), une estimation du taux de dilution (T) par addition du taux de dilution(T(t)) estimé à l’instant précédent avec une valeur de variation du taux de dilution (dT),
la valeur de variation du taux de dilution (dT) étant calculée en fonction d’une estimation de la variation du taux de dilution (dTi), entre deux instants successifs (t, t+dt), de chaque fraction (F,) de la pluralité de fractions (F-i, F2, ... Fx) de composition dudit carburant dans l’huile.
2. Procédé d'estimation selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chaque fraction (Fi) de composition est associée à un taux de composition (%Fi) du carburant et à une vitesse de vaporisation (VVapFi) de ladite fraction (Fi), l’estimation de la dilution (77) de chaque fraction (Fi) étant fonction de la vitesse de dilution globale du carburant (Vdil), du taux de composition (%Fi) du carburant et de ladite vitesse de vaporisation (VVapFi) de ladite fraction.
3. Procédé d'estimation selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vitesse de vaporisation (VVapFi) de ladite fraction (Fi) est fonction du couple moteur (C) à l’instant (t) considéré.
4. Procédé d'estimation selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l’estimation de la variation du taux de dilution (dTi) de chaque fraction (Fi) entre deux instants successifs (t, t+dt) est égale au produit de la vitesse de dilution globale (Vdil) avec le taux (%Fi) de composition du carburant auquel est soustrait la vitesse de vaporisation (VvapFi) de ladite fraction (Fi), le tout multiplié par l’intervalle de temps entre les deux instants successifs (dt).
5. Procédé d'estimation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, le moteur étant apte à fonctionner selon un mode de régénération, caractérisé en ce qu’en dehors dudit mode de régénération, ladite vitesse de dilution globale (Vdil) du carburant est égale à 0.
6. Procédé d'estimation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, le moteur étant apte à fonctionner selon un mode de régénération, caractérisé en ce que lors dudit mode de régénération, ladite vitesse de dilution globale (Vdil) du carburant est prédéterminée en fonction du couple moteur (C) et d’une valeur représentative de la température de l’eau.
7. Procédé d'estimation selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la variation du taux de dilution (dT) à chaque instant (t, t+dt) est calculée comme la somme des estimations de variation du taux de dilution (dTi) de chaque fraction (Fi) de la pluralité de fractions (F-i, F2, ... Fx) de composition dudit carburant dans l’huile.
8. dispositif d'estimation du taux de dilution de carburant dans l'huile d'un moteur (1 ) à combustion interne équipé d'un dispositif de traitement (3) des gaz de combustion nécessitant des phases de régénération par post-injection de carburant, selon lequel on estime le taux de dilution (T) en fonction du mode de fonctionnement du moteur,
ledit dispositif comprenant des moyens de détermination d’une vitesse de dilution globale du carburant (Vdil),
caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de définition d’une pluralité de fractions (F-i, F2, ... Fx) de composition dudit carburant, chaque fraction (F,) présentant une densité différente ; et en ce que le dispositif comprend des moyens adaptés pour estimer, de manière répétée pour une succession d’instants (t, t+dt), une estimation du taux de dilution (T) par addition du taux de dilution(T(t)) estimé à l’instant précédent avec une valeur de variation du taux de dilution (dT) ;
la valeur de variation du taux de dilution (dT) étant calculée en fonction d’une estimation de la variation du taux de dilution (dTi), entre deux instants successifs (t, t+dt), de chaque fraction (F,) de la pluralité de fractions (F-i, F2, ... Fx) de composition dudit carburant dans l’huile.
9. Ensemble moteur comprenant un moteur à combustion interne équipé d'un dispositif de traitement (3) des gaz de combustion et un dispositif d’estimation selon la revendication 8.
10. Véhicule automobile comprenant un ensemble moteur selon la revendication 9.
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