FR3091540A1 - Procede d’additivation d’un carburant pour une additivation des suies creees dans un moteur - Google Patents

Procede d’additivation d’un carburant pour une additivation des suies creees dans un moteur Download PDF

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Abstract

L’invention concerne un procédé d’additivation d’un carburant alimentant un moteur (2) thermique pour une additivation des suies créées lors de combustions dans le moteur (2), les suies additivées étant évacuées du moteur (2) dans une ligne d’échappement et retenues dans un filtre (3) à particules, un ajout d’additif étant effectué dans un premier réservoir (1) de carburant, une consigne d’additivation nominale étant fixée pour une alimentation de carburant dans le moteur (2). Du carburant en provenance d’un deuxième réservoir (4), avec un deuxième pourcentage d’additivation différent d’un premier pourcentage du premier réservoir (1), est mélangé à du carburant en provenance du premier réservoir (1), une quantité de carburant en provenance du deuxième réservoir (4) étant déterminée en fonction du deuxième pourcentage, d’une quantité en provenance du premier réservoir (1), de la consigne d’additivation nominale et d’une consigne d’additivation cible à atteindre pour un mélange final alimentant le moteur (2). Figure 4

Description

Description
Titre de l’invention : PROCEDE D’ADDITIVATION D’UN
CARBURANT POUR UNE ADDITIVATION DES SUIES CREEES DANS UN MOTEUR
Domaine technique de l’invention
[0001] La présente invention concerne un procédé d’additivation d’un carburant alimentant un moteur thermique pour une additivation des suies créées lors de combustions dans le moteur thermique avec mélange de deux carburants additivés différemment. Technique antérieure
[0002] Il est connu d’additiver un carburant alimentant un moteur thermique, afin que les suies issues lors de la combustion dans le moteur thermique soient additivées, de sorte que leur combustion lors d’une régénération d’un filtre à particules positionné dans une ligne d’échappement en sortie du moteur thermique soit facilitée.
[0003] Un filtre à particules permet de limiter les émissions de particules des moteurs, principalement à allumage par compression mais aussi à allumage commandé, par un fonctionnement alternatif entre deux phases de vie.
[0004] La première phase de vie est le stockage des particules issues de la combustion dans le moteur dénommée chargement, ce qui est le mode de fonctionnement largement majoritaire d’un filtre à particules.
[0005] Lorsque le filtre à particules est suffisamment chargé en particules, principalement par des particules de suie, il est déclenché, dans la deuxième phase de vie, une régénération du filtre à particules. Dans cette deuxième phase, la température dans la ligne d’échappement est augmentée, ce qui entraîne la combustion des suies dans le filtre à particules.
[0006] A l’issue de sa régénération, le filtre à particules est débarrassé des suies qu’il contenait et un nouveau cycle de chargement commence.
[0007] Il peut être utilisé un système de fonctionnement du filtre à particules ayant deux spécificités. La première spécificité est que la chauffe de la ligne d’échappement est obtenue par l’injection de carburant dans la chambre de combustion du moteur thermique après l’explosion du mélange air-carburant.
[0008] Cette injection sert à générer un exotherme sur un catalyseur d’oxydation, présent dans la ligne d’échappement en amont du filtre à particules, et donc dans le reste de la ligne d’échappement et notamment du filtre à particules.
[0009] La deuxième spécificité est d’abaisser la température de combustion des suies dans le filtre à particules par un ajout antérieur d’un additif d’aide à la régénération, aussi dénommé « additif pour filtre à particules ».
[0010] L’additif d’aide à la régénération des suies est injecté dans un réservoir de carburant chaque fois que l’utilisateur ajoute du carburant, par exemple mais non limitativement du gazole. Cet additif se mélange aux particules de suies quand elles sont générées lors de la combustion dans le moteur thermique.
[0011] Les particules collectées par le filtre à particules contiennent donc cet additif qui a la particularité d’abaisser leur température de combustion pour brûler une même quantité de suies.
[0012] Ainsi, les particules additivées ont besoin d’une température plus basse pour brûler, ce qui permet de faire moins de post-injections de carburant et ainsi de réduire la dilution de carburant dans l’huile moteur, ce qui protège le moteur.
[0013] La quantité d’additif ajoutée au carburant est calculée pour garantir un ratio additif/ carburant fixe, choisi lors de la conception du système filtre à particules. Ce ratio additif/carburant fixe permet d’assurer, pour les niveaux d’émissions de suies du moteur thermique, un ratio additif/carbone suffisant pour avoir une vitesse de combustion des suies importante pendant les phases de régénération du filtre à particules. Ce ratio additif/carbone traduit la proportion entre l’additif et le carbone dans les suies.
[0014] Le ratio additif/carbone, noté Radd/C est défini de la manière suivante :
[0015] [Math.l]
Radd/C
ConsGO . AD GO . 10 5 . R C/S
[0016] avec Cons GO une consommation de carburant en kg/h, AD GO une concentration d’additif ajoutée dans le carburant en ppm, typiquement 5ppm, S des émissions de suies en sortie du moteur thermique en g/h, R C/S un ratio de carbone dans les suies, typiquement 0,9.
[0017] En effet, l’additif se stockant dans la partie carbonée des suies, il ne faut considérer que cette partie carbonée pour l’estimation du ratio.
[0018] En se référant à la figure 1, globalement, l’impact de ce ratio additif/carbone R AD/C sur la vitesse de combustion des suies V S peut être partagé en deux zones. La première zone est une zone linéaire I. Plus on ajoute de l’additif, plus on accélère la combustion des suies. La deuxième zone est un plateau d’efficacité P. Malgré l’ajout d’additif, la vitesse de combustion V S n’augmente quasiment plus.
[0019] Pour avoir une combustion optimale, il est donc nécessaire d’avoir un ratio additif/ carbone R AD/C des suies dans le filtre à particules se trouvant sur le plateau d’efficacité P. Le système filtre à particules est conçu pour être dans ce cas dans la très grande majorité des situations de vie.
[0020] Outre les suies, le filtre à particules est capable de stocker différents composés métalliques issus de l’huile et du carburant, ainsi que l’additif d’aide à la régénération qui est libéré lors de la combustion des suies. Ces éléments métalliques restent piégés dans le filtre à particules. Ils s’accumulent au fond du filtre à particules et entraînent une réduction du volume utile du filtre. On parle alors de filtre encrassé.
[0021] Ceci est montré à la figure 2. Le filtre à particules en haut de la figure est un filtre normal FAP n donc non encrassé. Le filtre à particules du bas est un filtre encrassé FAP e avec un résidus res piégé dans le filtre à particules encrassé FAP e. Les flèches dans les filtres à particules FAP n et FAP e montrent le parcours des gaz d’échappement à l’intérieur de chaque filtre.
[0022] Dans le filtre à particules normal FAP n, avantageusement un filtre à particules neuf, les gaz d’échappement pénètrent dans le filtre FAP n et disposent de la totalité de la paroi pour traverser et sortir du filtre.
[0023] Dans le filtre à particules encrassé FAP e, la surface de la paroi est réduite par la présence de résidus res au fond des canaux d’entrée.
[0024] Lorsque le filtre est trop encrassé, on procède à un remplacement par un filtre à particules vide et un remplissage de la poche d’additif, typiquement autour de 150.000km.
[0025] L’utilisation d’une consigne fixe d’additivation du carburant permettant de couvrir la très grande majorité des situations de vie conduit à dépasser le ratio additif/carbone seuil entre la zone linéaire et le plateau d’efficacité, notamment lors des profils de conduite avec une forte consommation de carburant et de faibles émissions.
[0026] C’est donc une consommation excessive d’additif et donc une réduction de la distance atteignable avant remplacement du filtre à particules et remplissage de la poche d’additif filtre à particules qui s’effectuent.
[0027] Le problème à la base de la présente invention est d’adapter continûment l’additivation du carburant dans un moteur thermique selon la consommation de carburant et les émissions de suies courantes pour garantir un ratio additif/carbone au juste nécessaire afin de maximiser la durée de vie du filtre à particules et l’autonomie en additif d’aide à la régénération.
Résumé de l’invention
[0028] A cet effet, la présente invention concerne un procédé d’additivation d’un carburant alimentant un moteur thermique pour une additivation des suies créées lors de combustions dans le moteur thermique, les suies additivées étant évacuées du moteur thermique dans une ligne d’échappement et retenues dans un filtre à particules, un ajout d’additif étant effectué dans un premier réservoir de carburant à un premier pourcentage d’additivation, une consigne d’additivation nominale étant fixée pour une alimentation de carburant dans le moteur thermique, remarquable en ce que du carburant en provenance d’un deuxième réservoir, avec un deuxième pourcentage d’additivation différent du premier pourcentage du carburant du premier réservoir, est mélangé à du carburant en provenance du premier réservoir, une quantité de carburant en provenance du deuxième réservoir étant déterminée en fonction du deuxième pourcentage, d’une quantité en provenance du premier réservoir, de la consigne d’additivation nominale et d’une consigne d’additivation cible à atteindre pour un mélange final alimentant le moteur thermique.
[0029] Le procédé selon la présente invention permet une réduction de la consommation d’additif d’aide à la régénération du filtre à particules et en plus une augmentation de la durée de vie du filtre à particules tout en maintenant l’efficacité de régénération du filtre à particules.
[0030] La commande d’un tel procédé peut être intégrée dans une unité électronique de contrôle, ce qui représente une dépense logicielle réduite.
[0031] Avantageusement, le mélange des carburants en provenance du deuxième réservoir et du premier réservoir s’effectue dans un réservoir de mélange, le réservoir de mélange étant rempli soit quand vide ou soit pour une obtention d’une consigne d’additivation cible désirée en fonction du mélange effectué.
[0032] Avantageusement, le filtre à particules étant régénéré périodiquement, une durée entre deux régénérations consécutives est découpée en fenêtres successives avec, pour chaque fenêtre, une détermination d’un ratio additif/carbone des suies dans le filtre à particules par fenêtre pour les suies additivées sortant du moteur thermique puis d’un ratio additif/carbone global pour l’ensemble des fenêtres, une limite minimale de ratio additif/carbone constante étant fixée pour toutes les fenêtres permettant d’assurer une combustion des suies nominale dans le filtre à particules, la consigne d’additivation cible étant déterminée pour que le ratio additif/carbone par fenêtre soit supérieur à la limite minimale de ratio additif/carbone.
[0033] Avantageusement, un découpage des fenêtres se fait selon une durée prédéterminée de roulage, une distance prédéterminée atteinte lors du roulage ou une quantité de suies prédéterminée émise par le moteur thermique atteinte lors du roulage.
[0034] Avantageusement, la consigne d’additivation cible est définie par défaut au départ en étant égale à la consigne d’additivation nominale ou la consigne d’additivation cible converge par étapes vers la consigne d’additivation nominale en diminuant ou augmentant à chaque début de fenêtre, un pourcentage d’une diminution ou d’une augmentation de la consigne d’additivation cible étant asymétrique ou non.
[0035] Avantageusement, quand la consigne d’additivation cible converge par étapes, il est calculé, à chaque fin de fenêtre, un ratio additif/carbone des suies dans le filtre à particules selon une consommation de carburant, des émissions de suies et une additivation du carburant en entrée du moteur thermique par pondération entre une masse de suies ajoutée pendant la fenêtre et les suies précédemment chargées selon l’équation suivante :
[0036] [Math.2] _ Rg vl Ms + Rf Ms f ti n Msvi + Ms f
[0037] Rg n étant le ratio additif/carbone global nouvellement calculé pour la fenêtre juste terminée, Rg vi le ratio additif/carbone global anciennement calculé pour la fenêtre précédente, Ms vi une masse totale de suies anciennement estimée à une fin de la fenêtre précédente, Rf le ratio additif/carbone pour la fenêtre juste terminée, Ms f une masse de suies estimée pour la fenêtre juste terminée.
[0038] Avantageusement, quand la consigne d’additivation cible converge par étapes, avec, quand le ratio additif/carbone des suies est supérieur à la limite minimale de ratio additif/carbone, la consigne d’additivation cible est diminuée et, quand le ratio additif/ carbone des suies est supérieur de moins d’un pourcentage seuil prédéterminé de la limite minimale de ratio additif/carbone, la consigne d’additivation cible est maintenue constante puis, quand le ratio additif/carbone des suies continue à se rapprocher de la limite minimale de ratio additif/carbone à la ou aux fenêtres suivantes, la consigne d’additivation cible est augmentée.
[0039] Avantageusement, la consigne d’additivation cible est augmentée en atteignant la consigne d’additivation nominale puis maintenue à la consigne d’additivation nominale.
[0040] L’invention concerne aussi un ensemble d’un dispositif d’alimentation en carburant additivé, d’un moteur thermique et d’une ligne d’échappement en sortie du moteur comportant un filtre à particules pour une mise en œuvre d’un tel procédé d’additivation d’un carburant, le dispositif comprenant un premier réservoir de carburant rempli de carburant avec un premier pourcentage d’additivation, remarquable en ce que le dispositif comprend un deuxième réservoir rempli de carburant avec un deuxième pourcentage d’additivation différent du premier pourcentage du carburant du premier réservoir, deux conduites munies chacune d’une vanne reliant chacune le premier réservoir ou le deuxième réservoir à un réservoir de mélange, des moyens de régulation des deux vannes étant intégrées dans une unité électronique de contrôle comprenant aussi des moyens d’estimation d’une consigne d’additivation nominale et d’une consigne d’additivation cible.
[0041] Avantageusement, les premier et deuxième réservoirs sont de taille différente, avec : - le premier réservoir étant le plus petit et sur-additivé par rapport à une consigne d’additivation nominale et le deuxième réservoir le plus grand étant non additivé à la consigne d’additivation nominale en lui étant inférieure, ou - le premier réservoir étant le plus grand et additivé à la consigne d’additivation nominale et le deuxième réservoir le plus petit étant non additivé à la consigne d’additivation nominale en lui étant inférieure, une conduite auxiliaire reliant les premier et deuxième réservoirs ensemble, le premier réservoir alimentant le deuxième réservoir quand le deuxième réservoir est vide.
Brève description des figures
[0042] D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels :
[0043] [fig.l]
- la figure 1 montre une courbe de vitesse de combustion des suies en fonction d’un ratio additif/carbone pouvant avoir lieu dans le procédé selon l’invention,
[0044] [fig.2]
- la figure 2 montre respectivement une coupe longitudinale d’un filtre à particules normal et d’un filtre à particules encrassé,
[0045] [fig.3]
- la figure 3 illustre un ensemble d’un dispositif d’alimentation en carburant, d’un moteur et d’un filtre à particules selon l’état de la technique,
[0046] [fig.4]
- la figure 4 illustre un ensemble d’un dispositif d’alimentation en carburant avec deux réservoirs et un réservoir de mélange, d’un moteur et d’un filtre à particules selon un premier mode de réalisation de la présente invention,
[0047] [fig.5]
- la figure 5 illustre deux courbes de ratio d’additif/carbone respectivement avec une consigne d’additivation nominale fixe respectivement par fenêtre et globale et d’une limite inférieure de ratio,
[0048] [fig.6]
- la figure 6 illustre quatre courbes de ratio d’additif/carbone respectivement avec une consigne d’additivation nominale fixe respectivement par fenêtre et globale, une consigne d’additivation cible variable respectivement par fenêtre et globale et d’une limite inférieure de ratio,
[0049] [fig.7]
- la figure 7 illustre deux courbes d’additivation de carburant pour une consigne d’additivation nominale fixe et une consigne d’additivation cible variable,
[0050] [fig.8]
- la figure 8 illustre deux courbes de cumul de consommation d’additif pour une consigne d’additivation nominale fixe et une consigne d’additivation cible variable,
[0051] [fig.9]
- la figure 9 illustre un ensemble d’un dispositif d’alimentation en carburant avec deux réservoirs et un réservoir de mélange, d’un moteur et d’un filtre à particules selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention,
[0052] [fig.10]
- la figure 10 illustre un ensemble d’un dispositif d’alimentation en carburant avec deux réservoirs et un réservoir de mélange, d’un moteur et d’un filtre à particules selon un troisième mode de réalisation de la présente invention.
[0053] Il est à garder à l’esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l’invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, les dimensions des différents éléments illustrés ne sont pas représentatives de la réalité.
Description détaillée de l’invention
[0054] Dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées.
[0055] La figure 3 montre un dispositif d’alimentation de carburant additivé dans un moteur 2 thermique selon l’état de la technique.
[0056] Un ajout de carburant AJ CA est effectué dans un réservoir 1 dans lequel on injecte aussi une quantité d’additif par un injecteur d’additif INJ AD. A chaque ajout de carburant dans le réservoir 1, il est déclenché une additivation : selon le volume de carburant ajouté, l’injecteur d’additif INJ AD libère la quantité d’additif correspondant à une consigne fixe ou consigne d’additivation nominale fixe.
[0057] Le carburant à la sortie du réservoir 1 est un carburant additivé selon une consigne d’additivation nominale CAADNOM et est introduit dans le moteur 2 thermique. La combustion du carburant dans le moteur 2 génère des particules qui piègent l’additif. En sortie du moteur 2, les suies ainsi additivées sont collectées dans le filtre 3 à particules.
[0058] Un tel dispositif d’alimentation en carburant additivé de l’état de la technique présente les inconvénients précédemment mentionnés.
[0059] En se référant à toutes les figures 4 à 10 et plus particulièrement aux figures 4, 9 et 10, la présente invention concerne un procédé d’additivation d’un carburant alimentant un moteur 2 thermique pour une additivation des suies créées lors de combustions dans le moteur 2 thermique. Les suies additivées sont évacuées du moteur 2 thermique dans une ligne d’échappement et retenues dans un filtre 3 à particules.
[0060] Un ajout d’additif est effectué dans un premier réservoir 1 de carburant ceci à un premier pourcentage d’additivation, une consigne d’additivation nominale CAADNOM étant fixée pour une alimentation de carburant dans le moteur 2 thermique.
[0061] Du carburant en provenance d’un deuxième réservoir 4, avec un deuxième pourcentage d’additivation différent du premier pourcentage du carburant du premier réservoir 1, est mélangé à du carburant en provenance du premier réservoir 1.
[0062] Une quantité de carburant en provenance du deuxième réservoir 4 est déterminée en tenant compte du deuxième pourcentage, d’une quantité en provenance du premier réservoir 1 et donc aussi du premier pourcentage, de la consigne d’additivation nominale CAADNOM et d’une consigne d’additivation cible CAADcib à atteindre pour un mélange final alimentant le moteur 2 thermique.
[0063] En sortant du moteur 2 thermique, les suies sont additivées selon une cible prédéterminée SADCib.
[0064] A la figure 4, à la sortie du premier réservoir 1, le carburant sortant peut être additivé à la consigne d’additivation nominale CAADNOM, tandis que le carburant sortant du deuxième réservoir 4 est un carburant non additivé la consigne nominale CANADNOM. Ceci n’est cependant pas limitatif dans le cadre de la présente invention.
[0065] Plusieurs autres cas de figures de carburants contenus dans les premier et deuxième réservoirs 1, 4 seront décrits notamment en regard des figures 9 à 10. De manière générale les carburants des premier et deuxième réservoirs 1, 4 peuvent être différemment additivés, sur-additivés ou sous additivés ou non additivés pour un des premier et deuxième réservoirs 1, 4.
[0066] Toujours en se référant principalement aux figures 4, 9 et 10, la présente invention concerne un ensemble d’un dispositif d’alimentation en carburant additivé, d’un moteur 2 thermique et d’une ligne d’échappement en sortie du moteur 2 comportant un filtre 3 à particules pour une mise en œuvre d’un tel procédé d’additivation d’un carburant.
[0067] Ces figures reprennent des références de la figure 3, à savoir relatives à un ajout de carburant AJ CA et à un injecteur d’additif INJ AD.
[0068] Le dispositif d’alimentation comprend un premier réservoir 1 de carburant rempli de carburant avec un premier pourcentage d’additivation.
[0069] Aux figures 4 et 10, ce premier pourcentage correspond à une consigne d’additivation nominale CAADNOM. A la figure 9, ce premier pourcentage correspond à une sur-additivation du carburant par rapport à la consigne d’additivation nominale CAADNOM.
[0070] Aux figures 4, 9 et 10, le dispositif d’alimentation comprend un deuxième réservoir 4 rempli de carburant avec un deuxième pourcentage d’additivation différent du premier pourcentage du carburant du premier réservoir 1.
[0071] Deux conduites, symbolisées par des flèches, munies chacune d’une vanne relient chacune le premier réservoir 1 ou le deuxième réservoir 4 à un réservoir de mélange 5. Des moyens de régulation des deux vannes sont intégrés dans une unité électronique de contrôle comprenant aussi des moyens d’estimation d’une consigne d’additivation nominale dite fixe CAADNOM et d’une consigne d’additivation cible CAADcib dite variable. En sortant du moteur 2 thermique, les suies sont additivées selon une cible prédéterminée SADCib.
[0072] A la figure 4 après le réservoir de mélange 5, le carburant est à une consigne d’additif cible CAADCib alors que le carburant sortant du premier réservoir 1 était à une consigne d’additivation nominale CAADNOM et le carburant sortant du deuxième réservoir 4 est un carburant non additivé CANADNOM à la consigne d’additivation nominale.
[0073] Non additivé signifie que ce carburant peut être à un pourcentage d’additivation différent de celui correspondant à la consigne d’additivation nominale CAADNOM ou même ne pas contenir du tout d’additif.
[0074] A la figure 9, après le réservoir de mélange 5, le carburant est à une consigne d’additif cible CAADcib alors que le carburant sortant du premier réservoir 1 était à un pourcentage de sur-additivation CASADNOM supérieur à celui correspondant à la consigne d’additivation nominale et le carburant sortant du deuxième réservoir 4 est à un pourcentage d’additivation CANADNOM ne correspondant pas à la consigne d’additivation nominale CAADNOM en étant inférieur au pourcentage correspondant à la consigne d’additivation nominale CAADNOM, afin que le mélange de carburant en sortie du réservoir de mélange 5 soit à une consigne d’additivation cible CAADcib.
[0075] A la figure 10, après le réservoir de mélange 5, le carburant est à une consigne d’additif cible CAADcib alors que le carburant sortant du premier réservoir 1 était à une consigne d’additivation nominale CAADNOM et le carburant sortant du deuxième réservoir 4 est à un pourcentage d’additivation CANADNOM ne correspondant pas à la consigne d’additivation nominale CAADNOM en étant inférieur au pourcentage correspondant à la consigne d’additivation nominale CAADNOM, afin que le mélange de carburant en sortie du réservoir de mélange 5 soit à une consigne d’additivation cible CAADcib inférieure à la consigne d’additivation nominale CAADNOM.
[0076] Les premier et deuxième réservoirs 1, 4 peuvent être de même taille ou de tailles différentes.
[0077] Par exemple à la figure 9, les premier et deuxième réservoirs 1, 4 sont de taille différente, avec le premier réservoir 1 étant le plus petit et sur-additivé par rapport à une consigne d’additivation nominale CAADNOM et le deuxième réservoir 4 le plus grand étant non additivé à la consigne d’additivation nominale CAADNOM en lui étant inférieure.
[0078] Par exemple, à la figure 10, le premier réservoir 1 peut être le plus grand ou de même taille que le deuxième réservoir 4 et additivé à la consigne d’additivation nominale CAADNOM et le deuxième réservoir 4 le plus petit étant non additivé à la consigne d’additivation nominale CAADNOM en lui étant inférieure. Une conduite auxiliaire 9 peut relier les premier et deuxième réservoirs 1, 4 ensemble, le premier réservoir 1 alimentant le deuxième réservoir 4 quand le deuxième réservoir 4 est vide.
[0079] Le mélange des carburants en provenance du deuxième réservoir 4 et du premier réservoir 1 peut ainsi s’effectuer dans un réservoir de mélange 5, le réservoir de mélange 5 étant rempli soit quand vide ou soit pour une obtention d’une consigne d’additivation cible CAADcib désirée en fonction du mélange effectué.
[0080] Les premier et deuxième réservoirs 1, 4 sont remplis en parallèle à chaque ajout de carburant. En fonction de la quantité de carburant ajoutée à un réservoir avec additif selon la consigne nominale ou selon une sur-additivation, ce réservoir étant en général le premier réservoir 1, on injecte dans ce premier réservoir 1 l’additif correspondant comme précédemment à la consigne d’additivation nominale CAADNOM ou à une consigne de sur-additivation CASADNOM.
[0081] Selon la consigne d’additivation cible CAADcib, on mélange les quantités de carburant additivé et non-additivé permettant d’atteindre la cible. La sélection de la consigne d’additivation cible CAADcib du carburant est faite en s’assurant d’avoir une additivation du carburant conduisant à une additivation des suies suffisantes pour ne pas impacter la vitesse de combustion pendant la régénération du filtre 3 à particules.
[0082] Selon la consigne d’additivation cible choisi, il est possible de vider l’un des deux réservoirs 1, 4. Pour éviter de demander un remplissage carburant prématuré, et donc de réduire l’autonomie du véhicule, il est possible d’adopter l’une des architectures suivantes.
[0083] Dans le cas de la figure 9, en utilisant un petit réservoir super-additivé, à cette figure le premier réservoir 1, l’incertitude de l’injecteur d’additif étant absolue, on adopte une additivation très élevée et on améliore la précision relative de l’additivation dans ce réservoir 1.
[0084] La répartition des débits vers le réservoir de mélange 5 par régulation des vannes se trouvant dans les conduites reliant chaque premier ou deuxième réservoir 1,4 au réservoir de mélange 5 permet d’assurer la bonne consigne d’additivation cible CAADcib.
[0085] En se référant à la figure 10, avec possibilité d’échanges directs entre les premier et deuxième réservoirs 1, 4, lorsque le réservoir 4 sans ou avec le plus faible pourcentage d’additif est vide, on lui transfère une partie du carburant du réservoir additivé 1 par une conduite 9.
[0086] On ne peut plus assurer la cible d’additivation du mélange et on n’obtient pas le plein potentiel du procédé selon la présente invention, mais on garantit l’autonomie en carburant du véhicule.
[0087] Comme précédemment mentionné, le filtre 3 à particules est régénéré périodiquement en étant alors estimé être suffisamment chargé.
[0088] En se référant plus particulièrement à la figure 5 qui montre un ratio additif par rapport au carbone contenu dans les suies, il est élaboré une courbe de ratio fixe par fenêtre Rf fe, une courbe de ratio fixe global Rf gl pour toutes les fenêtres et une limite Lim inférieure d’additivation Lim qui ne doit pas être franchie en baisse sous peine que les suies ne brûlent pas assez rapidement lors d’une régénération.
[0089] A la figure 5, ceci est fait pour une consigne d’additivation nominale fixe tandis qu’à la figure 6, ceci est fait pour une consigne d’additivation nominale fixe et une consigne d’additivation cible variable.
[0090] En se référant aux figures 4, 5 et 6, une durée entre deux régénérations consécutives peut être découpée en fenêtres successives. Pour chaque fenêtre, il est effectué une détermination d’un ratio additif/carbone R AD/C des suies dans le filtre 3 à particules par fenêtre pour les suies additivées sortant du moteur 2 thermique puis d’un ratio additif/ carbone global Rv gl pour l’ensemble des fenêtres.
[0091] Une limite Lim minimale de ratio additif/carbone constante est fixée pour toutes les fenêtres permettant d’assurer une combustion des suies nominale dans le filtre 3 à particules.
[0092] La consigne d’additivation nominale CAADNOM est déterminée pour que les ratios additif/carbone global fenêtre fixe Rf gl et variable Rv gl soient supérieurs à la limite Lim minimale de ratio additif/carbone.
[0093] Un découpage des fenêtres se fait selon une durée prédéterminée de roulage, par exemple toutes les X minutes de roulage, une distance prédéterminée atteinte lors du roulage, par exemple tous les Y kilomètres de roulage, ou une quantité de suies prédéterminée émise par le moteur 2 thermique atteinte lors du roulage, par exemple tous les Z grammes de suies émises par le moteur 2.
[0094] Aux figures 5 et 6, le ratio additif/carbone fixe global Rf gl reste toujours loin audessus de la limite Lim. A la figure 6, le ratio additif/carbone global variable Rv gl reste toujours au-dessus de la limite Lim tout en étant plus proche de cette limite Lim que le ratio additif/carbone fixe global Rf gl.
[0095] En se référant aux figures 4, 9 et 10, dans un process de régulation de la consigne d’additivation cible CAADcib du carburant, plusieurs modes de réalisation peuvent être possibles pour déterminer la consigne d’additivation cible CAADcib.
[0096] Dans un premier mode, la consigne d’additivation cible CAADcib peut être définie par défaut au départ en étant égale à la consigne d’additivation nominale CAADNOM.
[0097] Dans un deuxième mode, la consigne d’additivation cible CAADcib peut converger par étapes vers la consigne d’additivation nominale CAADNOM en diminuant ou augmentant à chaque début de fenêtre. Dans ce cas, en sous mode, un pourcentage d’une diminution ou d’une augmentation de la consigne d’additivation cible CAADcib peut être asymétrique ou non.
[0098] Une modification de consigne asymétrique s’effectue comme suit: quand il faut baisser la consigne, on la réduit de X ppm et, quand il faut l’augmenter, on lui ajoute Y ppm.
[0099] Dans un troisième mode, si on est proche de la limite Lim on peut décider de maintenir la consigne d’additivation nominale CAADNOM pour éviter de passer endessous de la limite Lim.
[0100] Dans tous les cas, il n’est pas nécessaire d’attendre que le réservoir de mélange 5 soit vide pour déclencher son remplissage à une consigne d’additivation cible CAADcib donnée.
[0101] Pour adapter immédiatement la consigne d’additivation cible CAADcib, on peut ajouter du carburant additivé pour augmenter l’additivation du réservoir de mélange 5 ou ajouter du carburant non-additivé pour la réduire.
[0102] Il va être donné un exemple d’une stratégie de modification de +/-X ppm de la consigne d’additivation cible CAADcib pour s’approcher ou s’éloigner de la limite Lim de ratio additif/carbone des suies dans le filtre 3 à particules.
[0103] A chaque fin de fenêtre, on calcule le ratio additif/carbone des suies dans le filtre 3 à particules selon la consommation de carburant, les émissions de suies et l’additivation du carburant.
[0104] Pour la première fenêtre, c’est immédiat.
[0105] Pour les fenêtres suivantes, il faut pondérer entre la masse de suies ajoutée pendant la fenêtre juste terminée et les suies précédemment chargées selon l’équation suivante :
[0106] [Math.3]
R , v,· vi+ RfM, f n _ g vi s γι_______f s i K β Π Ms y ; + M s f
[0107] Rg n étant le ratio additif/carbone global nouvellement calculé pour la fenêtre juste terminée, Rg vi le ratio additif/carbone global anciennement calculé pour la fenêtre précédente, Ms vi une masse totale de suies anciennement estimée à une fin de la fenêtre précédente, Rf le ratio additif/carbone pour la fenêtre juste terminée, Msf une masse de suies estimée pour la fenêtre juste terminée.
[0108] Il va maintenant être fait référence à la figure 6, similaire à la figure 5 en montrant des courbes de ratios d’additif/carbone avec rajout par rapport à la figure 5, d’une courbe de ratio variable par fenêtre Rv f et une courbe de ratio variable global Rv gl.
[0109] A l’issue de la première fenêtre, les courbes de ratio additif/carbone Rf fe, Rf gi, Rv fe, Rv gi des suies chargées sont supérieures à la limite Lim de ratio permettant d’assurer une vitesse de combustion des suies nominale. On décide de réduire la consigne d’additivation du carburant.
[0110] Cette opération se répète jusqu’à la fenêtre 4 : l’additivation du carburant descend mais le ratio additif/carbone global variable Rv gi des suies reste au-dessus de la limite Lim.
[0111] A partir de la fenêtre 5, on est proche de la limite Lim. On ne modifie plus la consigne d’additivation cible.
[0112] A la fenêtre 10, on constate que le ratio additif/carbone variable Rv gi est trop proche de la limite Lim. On augmente la consigne d’additivation cible du carburant pour l’améliorer.
[0113] Le processus de décision se répète à chaque fenêtre suivante.
[0114] En se référant à toutes les figures, on compare les quantités d’additif injectées au global. L’additivation variable par consigne d’additivation cible permet de réduire significativement la consommation d’additif tout en garantissant une bonne combustion des suies pendant les régénération du filtre 3 à particules.
[0115] Selon le niveau de précision voulu, on peut prendre en compte l’effet de retard de changement d’additivation du carburant dans le moteur 2 en raison du volume de carburant présent entre le réservoir de mélange 5 et le moteur 2.
[0116] Ainsi, quand la consigne d’additivation cible CAADcib converge par étapes, avec, quand le ratio additif/carbone des suies est supérieur à la limite Lim minimale de ratio additif/carbone, la consigne d’additivation cible CAADcib est diminuée.
[0117] De plus, quand le ratio additif/carbone des suies est supérieur de moins d’un pourcentage seuil prédéterminé de la limite Lim minimale de ratio additif/carbone, la consigne d’additivation cible CAADcib est maintenue constante puis, quand le ratio additif/carbone des suies continue à se rapprocher de la limite Lim minimale de ratio additif/carbone à la ou aux fenêtres suivantes, la consigne d’additivation cible CAADcib est augmentée. Le seuil prédéterminé peut être de 5%, ce qui n’est pas limitatif.
[0118] Quand la consigne d’additivation cible CAADcib est augmentée, elle peut atteindre la consigne d’additivation nominale CAADNOM et être maintenue égale à la consigne d’additivation nominale CAADNOM.
[0119] La figure 7 montre pour une additivation de carburant ADCA deux courbes d’additivation fixe AD f correspondant à une consigne d’additivation nominale et d’additivation variable AD v correspondant à une consigne d’additivation cible. Il peut être vu que la consigne d’additivation cible permet d’économiser de l’additif alors qu’il a été visible à la figure 6 que la limite à ne pas dépasser à la baisse pour assurer une bonne combustion des suies dans le filtre 3 à particules n’était pas franchie.
[0120] La figure 8 montre un cumul de consommation d’additif Cum cons AD pendant des fenêtres 1 à 20 successives pour une une additivation fixe AD f selon une consigne d’additivation nominale et une additivation variable AD v selon une consigne d’additivation cible obtenue après mélange du carburant en provenance des premier et deuxième réservoirs de carburant.
[0121] Il peut être vu que la consommation avec une additivation variable AD v est moins forte que la consommation avec une additivation fixe AD f.

Claims (1)

  1. Revendications [Revendication 1] Procédé d’additivation d’un carburant alimentant un moteur (2) thermique pour une additivation des suies créées lors de combustions dans le moteur (2) thermique, les suies additivées étant évacuées du moteur (2) thermique dans une ligne d’échappement et retenues dans un filtre (3) à particules, un ajout d’additif étant effectué dans un premier réservoir (1) de carburant à un premier pourcentage, une consigne d’additivation nominale (CAADNOM) étant fixée pour une alimentation de carburant dans le moteur (2) thermique, caractérisé en ce que du carburant en provenance d’un deuxième réservoir (4), avec un deuxième pourcentage d’additivation différent du premier pourcentage du carburant du premier réservoir (1), est mélangé à du carburant en provenance du premier réservoir (1), une quantité de carburant en provenance du deuxième réservoir (4) étant déterminée en fonction du deuxième pourcentage, d’une quantité en provenance du premier réservoir (1), de la consigne d’additivation nominale (CAADNOM) et d’une consigne d’additivation cible (CAADcib) à atteindre pour un mélange final alimentant le moteur (2) thermique. [Revendication 2] Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le mélange des carburants en provenance du deuxième réservoir (4) et du premier réservoir (1) s’effectue dans un réservoir de mélange (5), le réservoir de mélange (5) étant rempli soit quand vide ou soit pour une obtention d’une consigne d’additivation cible (CAADcib) désirée en fonction du mélange effectué. [Revendication 3] Procédé selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel le filtre (3) à particules étant régénéré périodiquement, une durée entre deux régénérations consécutives est découpée en fenêtres successives avec, pour chaque fenêtre, une détermination d’un ratio additif/carbone des suies dans le filtre (3) à particules par fenêtre pour les suies additivées sortant du moteur (2) thermique puis d’un ratio additif/carbone variable global (Rv gl) pour l’ensemble des fenêtres, une limite (Lim) minimale de ratio additif/carbone constante étant fixée pour toutes les fenêtres permettant d’assurer une combustion des suies nominale dans le filtre (3) à particules, la consigne d’additivation cible (CAADCib) étant déterminée pour que le ratio additif/carbone par fenêtre (Rv fe) soit supérieur à la limite (Lim) minimale de ratio additif/ carbone.
    [Revendication 4] Procédé selon la revendication précédente, dans lequel un découpage des fenêtres se fait selon une durée prédéterminée de roulage, une distance prédéterminée atteinte lors du roulage ou une quantité de suies prédéterminée émise par le moteur (2) thermique atteinte lors du roulage. [Revendication 5] Procédé selon l’une quelconque des trois revendications précédentes, dans lequel la consigne d’additivation cible (CAADcib) est définie par défaut au départ en étant égale à la consigne d’additivation nominale (CAADNOM) ou la consigne d’additivation cible (CAADcib) converge par étapes vers la consigne d’additivation nominale (CAADNOM) en diminuant ou augmentant à chaque début de fenêtre, un pourcentage d’une diminution ou d’une augmentation de la consigne d’additivation cible (CAADcib) étant asymétrique ou non. [Revendication 6] Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, quand la consigne d’additivation cible (CAADcib) converge par étapes, il est calculé, à chaque fin de fenêtre, un ratio additif/carbone des suies dans le filtre (3) à particules selon une consommation de carburant, des émissions de suies et une additivation du carburant en entrée du moteur (2) thermique par pondération entre une masse de suies ajoutée pendant la fenêtre et les suies précédemment chargées selon l’équation suivante : [Math.4] _ Rg Yi Ms vi + RfMsf Kg n Ms vi + Ms f Rg n étant le ratio additif/carbone global nouvellement calculé pour la fenêtre juste terminée, Rg vi le ratio additif/carbone global anciennement calculé pour la fenêtre précédente, Ms vi une masse totale de suies anciennement estimée à une fin de la fenêtre précédente, Rf le ratio additif/carbone pour la fenêtre juste terminée, Msf une masse de suies estimée pour la fenêtre juste terminée. [Revendication 7] Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, quand la consigne d’additivation cible (CAADcib) converge par étapes, avec, quand le ratio additif/carbone des suies est supérieur à la limite (Lim) minimale de ratio additif/carbone, la consigne d’additivation cible (CAADcib) est diminuée et, quand le ratio additif/carbone des suies est supérieur de moins d’un pourcentage seuil prédéterminé de la limite (Lim) minimale de ratio additif/carbone, la consigne d’additivation cible (CAADcib) est maintenue constante puis, quand le ratio additif/carbone
    des suies continue à se rapprocher de la limite (Lim) minimale de ratio additif/carbone à la ou aux fenêtres suivantes, la consigne d’additivation cible (CAADcib) est augmentée. [Revendication 8] Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, la consigne d’additivation cible (CAADcib) est augmentée en atteignant la consigne d’additivation nominale (CAADNOM) puis est maintenue à la consigne d’additivation nominale (CAADNOM). [Revendication 9] Ensemble d’un dispositif d’alimentation en carburant additivé, d’un moteur (2) thermique et d’une ligne d’échappement en sortie du moteur (2) comportant un filtre (3) à particules pour une mise en œuvre d’un procédé d’additivation d’un carburant selon l’une quelconque des revendications précédente, le dispositif comprenant un premier réservoir (1) de carburant rempli de carburant avec un premier pourcentage d’additivation, caractérisé en ce que le dispositif comprend un deuxième réservoir (4) rempli de carburant avec un deuxième pourcentage d’additivation différent du premier pourcentage du carburant du premier réservoir (1), deux conduites munies chacune d’une vanne reliant chacune le premier réservoir (1) ou le deuxième réservoir (4) à un réservoir de mélange (5), des moyens de régulation des deux vannes étant intégrées dans une unité électronique de contrôle comprenant aussi des moyens d’estimation d’une consigne d’additivation nominale (CAADNOM) et d’une consigne d’additivation cible (CAADcib). [Revendication 10] Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel les premier et deuxième réservoirs (1,4) sont de taille différente, avec : - le premier réservoir (1) étant le plus petit et sur-additivé par rapport à une consigne d’additivation nominale (CAADNOM) et le deuxième réservoir (4) le plus grand étant non additivé à la consigne d’additivation nominale (CAADNOM) en lui étant inférieure, ou - le premier réservoir (1) étant le plus grand et additivé à la consigne d’additivation nominale (CAADNOM) et le deuxième réservoir (4) le plus petit étant non additivé à la consigne d’additivation nominale (CAADNOM) en lui étant inférieure, une conduite auxiliaire reliant les premier et deuxième réservoirs (1,4) ensemble, le premier réservoir (1) alimentant le deuxième réservoir (4) quand le deuxième réservoir (4) est vide.
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