FR3101112A1 - Thermal management method of an exhaust line depollution device - Google Patents

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Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de gestion thermique d’un dispositif de dépollution (23) d’une ligne d’échappement (21) d’un moteur thermique (10), la ligne d’échappement (21) comportant un premier conduit d’échappement (22) des gaz débouchant en entrée du dispositif de dépollution (23), lequel procédé comporte les étapes d’estimation d’un état de fonctionnement du moteur à partir de paramètres moteur représentatif d’une coupure d’injection de carburant à moteur tournant, par exemple en situation de lever de pied et, en cas de détection d’une coupure d’injection de carburant à moteur tournant, l’ouverture d’une vanne papillon d’admission (12) du moteur, et l’ouverture d’un clapet d’échappement (26) régulant le passage d’air entre le collecteur d’échappement (13) et un deuxième conduit d’échappement (25) débouchant à l’air extérieur de manière à évacuer l’air frais vers l’extérieur et détourner ledit air frais de la ligne d’échappement (21). Figure pour l’abrégé : figure 1The present invention relates to a method of thermal management of a pollution control device (23) of an exhaust line (21) of a heat engine (10), the exhaust line (21) comprising a first exhaust duct (22) of the gases emerging at the inlet of the pollution control device (23), which method comprises the steps of estimating an operating state of the engine from engine parameters representative of an injection cut-off of fuel with the engine running, for example when the foot is lifted and, in the event of detection of a fuel injection cut-off with the engine running, the opening of an intake butterfly valve (12) of the engine, and the opening of an exhaust valve (26) regulating the passage of air between the exhaust manifold (13) and a second exhaust duct (25) opening to the outside air so as to evacuate the fresh air to the outside and diverting said fresh air from the exhaust line (21). Figure for the abstract: figure 1

Description

Procédé de gestion thermique d’un dispositif de dépollution d’une ligne d’échappementProcess for thermal management of an exhaust line pollution control device

Le domaine de l’invention concerne un procédé de gestion d’un dispositif de dépollution d’une ligne d’échappement de moteur thermique.The field of the invention relates to a method for managing a pollution control device for a heat engine exhaust line.

Du fait des exigences accrues des normes de dépollution, le contrôle des organes formant la ligne d’échappement est devenu une composante essentielle des stratégies de commande des groupes motopropulseurs de véhicule automobile. Parmi ces organes, les catalyseurs constituent la base des fonctions dépolluantes. Ces catalyseurs nécessitent de fonctionner dans une plage de température spécifique pour être efficaces. Typiquement, la montée en température est contrôlée par un équipement de chauffage électrique ou par la température des gaz de combustion s’échappant du moteur.Due to the increased requirements of pollution control standards, the control of the organs forming the exhaust line has become an essential component of the control strategies of motor vehicle powertrains. Among these organs, the catalysts constitute the basis of the depolluting functions. These catalysts require operating within a specific temperature range to be effective. Typically, the temperature rise is controlled by electrical heating equipment or by the temperature of the combustion gases escaping from the engine.

On connait le document US2019/0063352A1 décrivant un système et procédé de gestion thermique d’un catalyseur à trois voies où la ligne d’échappement est munie d’un catalyseur à chauffage électrique en amont du catalyseur trois voies permettant un pré-conditionnement thermique du catalyseur trois voies avant le démarrage du moteur. A cet effet, le système prévoit un conduit d’injection d’air frais directement à l’entrée de la ligne d’échappement. Le conduit additionnel comporte une pompe et un clapet pilotant l’entrée d’air frais en pré-conditionnement thermique.Document US2019/0063352A1 is known describing a system and method for thermal management of a three-way catalyst where the exhaust line is provided with an electrically heated catalyst upstream of the three-way catalyst allowing thermal pre-conditioning of the three-way catalyst before starting the engine. To this end, the system provides a fresh air injection duct directly at the inlet of the exhaust line. The additional duct includes a pump and a valve controlling the fresh air inlet in thermal pre-conditioning.

Les groupes motopropulseurs récents, éventuellement ceux hybrides, sont configurés pour déclencher la coupure d’injection de carburant du moteur thermique en régime tournant dès qu’une opportunité se présente, par exemple en phase de lever de pied, dans un objectif de réduction de la consommation en carburant.Recent powertrains, possibly hybrid ones, are configured to trigger the fuel injection cut-off of the internal combustion engine at running speed as soon as an opportunity arises, for example during the lifting phase, with the aim of reducing fuel consumption.

Pour limiter les pertes par pompage lors de phases de lever de pied, il est connu d’ouvrir le papillon d’admission de manière à laisser écouler un flux d’air frais entre la ligne d’admission et la ligne d’échappement. Cette stratégie augmente le potentiel de récupération d’énergie électrique. Cependant, cette stratégie a pour effet de refroidir les éléments de dépollution et de dégrader sensiblement les performances de traitement des polluants. D’ailleurs, à ce jour les applications de motorisation essence présentent des pertes par pompage élevées parce que le papillon à l’admission moteur doit se fermer lors des levers de pieds. On rappelle que le travail de pompage de l’air est fonction de la différence de pression entre l’admission et l’échappement. La diminution de cette différence en pilotant un écoulement de flux d’air en admission permet de réduire la consommation de carburant.To limit pumping losses during foot lift phases, it is known to open the intake throttle valve so as to allow a flow of fresh air to flow between the intake line and the exhaust line. This strategy increases the potential for electrical energy harvesting. However, this strategy has the effect of cooling the depollution elements and significantly degrading the pollutant treatment performance. Moreover, to date, gasoline engine applications have high pumping losses because the throttle valve at the engine intake must close when you get up from your feet. Remember that the work of pumping the air is a function of the pressure difference between the intake and the exhaust. Reducing this difference by controlling an intake airflow flow reduces fuel consumption.

Un objectif de l’invention est de palier les problèmes précités et vise à empêcher un désamorçage en température d’un ou des éléments de dépollution de la ligne d’échappement lors de phase de lever de pied. Un autre objectif est d’augmenter les capacités de récupération d’énergie du véhicule et réduire la consommation de carburant en réduisant les pertes par pompage.One objective of the invention is to overcome the aforementioned problems and aims to prevent a temperature defusing of one or more depollution elements of the exhaust line during the kick-off phase. Another objective is to increase the vehicle's energy recovery capabilities and reduce fuel consumption by reducing pumping losses.

Plus précisément, l’invention concerne un procédé de gestion thermique d’un dispositif de dépollution d’une ligne d’échappement d’un moteur thermique, la ligne d’échappement comportant un premier conduit d’échappement des gaz débouchant en entrée du dispositif de dépollution. Selon l’invention, le procédé comporte les étapes suivantes :More specifically, the invention relates to a process for thermal management of a device for depolluting an exhaust line of a heat engine, the exhaust line comprising a first gas exhaust duct opening out at the inlet of the device depollution. According to the invention, the method comprises the following steps:

  • l’estimation d’un état de fonctionnement du moteur à partir de paramètres moteur représentatif d’une coupure d’injection de carburant à moteur tournant, par exemple en situation de lever de pied,the estimation of an operating state of the engine from engine parameters representative of a fuel injection cut-off with the engine running, for example in a situation of lifting the foot,
  • en cas de détection d’une coupure d’injection de carburant à moteur tournant :in the event of detection of a fuel injection cut-off with the engine running:
  • l’ouverture d’une vanne papillon d’admission du moteur,the opening of an engine inlet butterfly valve,
  • l’ouverture d’un clapet d’échappement régulant le passage d’air entre le collecteur d’échappement et un deuxième conduit d’échappement débouchant à l’air extérieur de manière à évacuer l’air frais vers l’extérieur et détourner ledit air frais de la ligne d’échappement.the opening of an exhaust valve regulating the passage of air between the exhaust manifold and a second exhaust duct opening out to the outside air so as to evacuate the fresh air to the outside and divert said fresh air from the exhaust line.

Selon une variante, le procédé comporte en outre une étape d’extraction forcée de l’air frais à travers le deuxième conduit depuis le collecteur d’échappement vers l’air extérieur.According to a variant, the method further comprises a step of forced extraction of fresh air through the second duct from the exhaust manifold to the outside air.

Selon une variante, le procédé comporte en outre les étapes successives suivantes :According to a variant, the method further comprises the following successive steps:

  • la mise à l’arrêt du moteur thermique à régime nul,stopping the heat engine at zero speed,
  • en cas de détection d’une demande de démarrage du moteur, le pompage d’air frais préalablement au démarrage à travers le deuxième conduit de sorte à commander l’injection d’air frais directement dans le premier conduit vers l’organe de dépollution,in the event of detection of a request to start the engine, the pumping of fresh air prior to starting through the second duct so as to control the injection of fresh air directly into the first duct towards the pollution control unit,
  • le chauffage de l’air durant une durée prédéterminée,heating the air for a predetermined time,
  • le démarrage du moteur thermique,starting the heat engine,
  • l’arrêt dudit pompage.stopping said pumping.

L’invention prévoit également un système de gestion thermique d’un dispositif de dépollution d’une ligne d’échappement d’un moteur thermique comportant un collecteur d’échappement, un premier conduit d’échappement reliant le collecteur d’échappement et l’entrée du dispositif de dépollution, un deuxième conduit d’échappement reliant le collecteur d’échappement et un passage ouvert à l’air extérieur et un moyen d’estimation d’un état de fonctionnement du moteur à partir de paramètres moteur représentatif d’une coupure d’injection de carburant à moteur tournant. Selon l’invention, le procédé comporte en outre un clapet d’échappement entre le collecteur d’échappement et le deuxième conduit dépendant dudit état de fonctionnement, et des moyens de régulation du débit d’air frais configurés pour, en cas de détection d’une coupure d’injection de carburant à moteur tournant, ouvrir une vanne papillon d’admission d’air au moteur et ouvrir le clapet d’échappement de manière à évacuer l’air frais circulant à travers le moteur vers l’air extérieur et détourner ledit air frais du premier conduit d’échappement.The invention also provides a thermal management system for a device for depolluting an exhaust line of a combustion engine comprising an exhaust manifold, a first exhaust duct connecting the exhaust manifold and the inlet of the depollution device, a second exhaust duct connecting the exhaust manifold and a passage open to the outside air and a means for estimating an operating state of the engine from engine parameters representative of a fuel injection cut-off with engine running. According to the invention, the method further comprises an exhaust valve between the exhaust manifold and the second duct depending on said operating state, and means for regulating the flow of fresh air configured to, in the event of detection of a fuel injection cut-off with the engine running, open an air intake butterfly valve to the engine and open the exhaust valve so as to evacuate the fresh air circulating through the engine to the outside air and diverting said fresh air from the first exhaust duct.

Selon une variante du système, le clapet d’échappement est monostable, la position stable étant la fermeture du deuxième conduit.According to a variant of the system, the exhaust valve is monostable, the stable position being the closing of the second duct.

Selon une variante du système, il comporte en outre une pompe logée dans le deuxième conduit agencée pour au moins aspirer l’air frais sortant du collecteur d’échappement.According to a variant of the system, it further comprises a pump housed in the second duct arranged to at least suck in the fresh air coming out of the exhaust manifold.

Selon une variante, la pompe est réversible.According to a variant, the pump is reversible.

L’invention prévoit également un véhicule automobile comportant groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique, une ligne d’échappement équipé d’un dispositif de dépollution et un système de gestion thermique dudit dispositif de dépollution selon l’une quelconque des modes de réalisation précédents. Selon l’invention, le véhicule comporte une unité de commande dudit groupe motopropulseur configurée pour mettre en œuvre le procédé de gestion thermique selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents.The invention also provides a motor vehicle comprising a powertrain comprising a heat engine, an exhaust line equipped with a pollution control device and a thermal management system of said pollution control device according to any one of the preceding embodiments. According to the invention, the vehicle comprises a control unit of said powertrain configured to implement the thermal management method according to any one of the preceding embodiments.

L’invention permet de diminuer les émissions de gaz polluant par une gestion thermique améliorée des organes de dépollution et une meilleure gestion énergétique du groupe motopropulseur en réduisant notamment les pertes par pompage.The invention makes it possible to reduce polluting gas emissions through improved thermal management of the pollution control units and better energy management of the powertrain, in particular by reducing pumping losses.

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels :Other characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the following detailed description comprising embodiments of the invention given by way of non-limiting examples and illustrated by the appended drawings, in which:

représente plus précisément le moteur thermique, la ligne d’admission, la ligne d’évacuation d’air en phase de lever de pied conformément à l’invention et la ligne d’échappement des gaz de combustion. represents more precisely the internal combustion engine, the intake line, the air evacuation line during the lifting phase in accordance with the invention and the combustion gas exhaust line.

représente un organigramme illustrant un premier algorithme du procédé de gestion thermique selon l’invention. represents a flowchart illustrating a first algorithm of the thermal management method according to the invention.

En figure 1, on a représenté le moteur thermique 10 d’un groupe motopropulseur de véhicule automobile conformément à l’invention comportant une ligne d’admission 11 en air frais alimentant le collecteur d’admission dont le débit en air est régulé par un organe papillon d’admission 12. De façon connue en soi, l’air frais traverse un filtre à air non représenté sur la figure 1 avant d’être amené au collecteur d’admission du moteur 10. Le moteur 10 comporte un collecteur d’échappement 13 des gaz d’échappement débouchant au moins vers la ligne d’échappement 21 laquelle comporte un premier conduit d’échappement des gaz de combustion 22 en sortie du collecteur d’échappement, puis, en aval du conduit 22, un organe de dépollution 23 pouvant être muni d’un ou plusieurs dispositifs de dépollution ici au représentés à titre d’exemple non limitatif au nombre de trois. Dans cet exemple, l’organe de dépollution 23 comporte dans le sens de circulation des gaz d’échappement un catalyseur 231 apte à être chauffé thermiquement par des moyens électriques, puis un catalyseur trois voies 232, puis un filtre à particule 233, puis un conduit d’échappement 24 des gaz traités vers l’air extérieur.In Figure 1, there is shown the heat engine 10 of a motor vehicle powertrain in accordance with the invention comprising an intake line 11 with fresh air supplying the intake manifold whose air flow is regulated by a member intake throttle valve 12. In a manner known per se, the fresh air passes through an air filter, not shown in FIG. 1, before being brought to the intake manifold of the engine 10. The engine 10 comprises an exhaust manifold 13 of the exhaust gases opening at least towards the exhaust line 21 which comprises a first combustion gas exhaust duct 22 at the outlet of the exhaust manifold, then, downstream of the duct 22, a depollution device 23 being able to be equipped with one or more depollution devices represented here by way of non-limiting example, three in number. In this example, the depollution device 23 comprises, in the direction of flow of the exhaust gases, a catalyst 231 capable of being thermally heated by electrical means, then a three-way catalyst 232, then a particle filter 233, then a exhaust duct 24 for the treated gases to the outside air.

Les termes amont et aval seront définis dans la description en prenant comme référence le sens de circulation des gaz d’échappement ou de l’air sortant du collecteur d’échappement vers l’air extérieur au moteur.The terms upstream and downstream will be defined in the description taking as reference the direction of circulation of the exhaust gases or the air leaving the exhaust manifold towards the air outside the engine.

L’objectif principal de l’invention est d’éviter d’une part le désamorçage thermique de chaque ou partie des organes de dépollution 231, 232, 233 lors de phases de lever de pied et d’autre part la réduction des pertes par pompage du moteur 10. On rappelle que durant une phase de lever de pied, l’arbre d’entrainement du moteur thermique est en régime tournant, entrainé par les roues du véhicule, et piloté en coupure d’injection de carburant. Dans cette configuration de la chaine cinématique du groupe motopropulseur, le moteur est relié mécaniquement et en état de transmission avec les roues, l’embrayage est fermé et la boite de vitesses présente un rapport engagé. Cette configuration de la chaine cinématique est détectable par l’unité de commande du groupe motopropulseur à partir notamment de paramètres de fonctionnement du moteur (coupure d’injection carburant, régime moteur), la position pédale d’accélérateur et de l’ensemble des organes du groupe motopropulseur, ou bien encore à partir de l’état d’un paramètre spécifiquement dédié à la détection d’une coupure d’injection de carburant. Le paramètre d'état de la coupure d'injection est une variable à deux états qui est enregistrée en mémoire de l’unité de commande du moteur thermique, par exemple une variable de type booléenne, dont la valeur est déterminée selon que l'injection de carburant est coupée (VRAI) ou non (FAUX).The main objective of the invention is to avoid on the one hand the thermal defusing of each or part of the depollution members 231, 232, 233 during phases of foot lifting and on the other hand the reduction of losses by pumping of the engine 10. It is recalled that during a lifting phase, the drive shaft of the heat engine is rotating, driven by the wheels of the vehicle, and controlled in fuel injection cut-off. In this configuration of the kinematic chain of the powertrain, the engine is mechanically connected and in a state of transmission with the wheels, the clutch is closed and the gearbox has an engaged gear. This configuration of the kinematic chain can be detected by the powertrain control unit based in particular on engine operating parameters (fuel injection cut-off, engine speed), the accelerator pedal position and all of the components of the powertrain, or even from the state of a parameter specifically dedicated to the detection of a fuel injection cut-off. The injection cut-off state parameter is a two-state variable which is stored in the memory of the heat engine control unit, for example a Boolean-type variable, the value of which is determined according to whether the injection fuel is shut off (TRUE) or not (FALSE).

Plus précisément, pour éviter le désamorçage thermique de l’organe de dépollution, le groupe motopropulseur comporte un deuxième conduit d’échappement 25 prévu pour évacuer de l’air frais sortant du collecteur d’échappement 13 et pour détourner cet air frais du conduit 22 lors de phase de lever de pied. L’entrée du conduit d’échappement 25 est reliée en aval du collecteur d’échappement 13 et en amont du conduit 22. De plus, un moyen de régulation 26 du débit d’air traversant le conduit 25, par exemple un clapet monostable, est positionné en entrée du conduit 25. Ce conduit 25 débouche sur son autre extrémité à l’air extérieur. Le conduit 25 est dimensionné pour la circulation d’air frais uniquement, et exclut la circulation de gaz d’échappement. Il est donc exclu que le deuxième conduit 25 puisse être un conduit de recirculation des gaz vers l’admission du moteur, tel un conduit EGR (« Exhaust Gas Recirculation ») ou à travers un circuit muni d’un turbocompresseur.More specifically, to avoid thermal defusing of the pollution control unit, the powertrain comprises a second exhaust duct 25 provided to evacuate fresh air exiting from the exhaust manifold 13 and to divert this fresh air from the duct 22 during the lifting phase. The inlet of the exhaust duct 25 is connected downstream of the exhaust manifold 13 and upstream of the duct 22. In addition, a means 26 for regulating the air flow passing through the duct 25, for example a monostable valve, is positioned at the inlet of conduit 25. This conduit 25 opens at its other end to the outside air. Duct 25 is sized for the circulation of fresh air only, and excludes the circulation of exhaust gases. It is therefore excluded that the second duct 25 can be a gas recirculation duct towards the engine intake, such as an EGR (Exhaust Gas Recirculation) duct or through a circuit fitted with a turbocharger.

Le clapet 26 est donc de préférence un clapet monostable où la position stable, en absence de commande électrique, est la position fermée. Une situation d’émission de gaz d’échappement à l’air libre sans passage par la ligne d’échappement 21 est donc ainsi exclue. Le clapet 26 est piloté par une commande qui est fonction d’un état de fonctionnement du moteur, à partir de paramètres moteur, représentatif d’une coupure d’injection de carburant à moteur tournant, notamment en situation de lever de pied. La commande du clapet, par exemple commande électrique, est pilotée par l’unité de commande du moteur thermique.The valve 26 is therefore preferably a monostable valve where the stable position, in the absence of electrical control, is the closed position. A situation of emission of exhaust gases in the open air without passing through the exhaust line 21 is thus excluded. The valve 26 is controlled by a command which is a function of an operating state of the engine, based on engine parameters, representative of a cut-off of fuel injection with the engine running, in particular in a situation of lifting the foot. The damper control, for example electric control, is controlled by the heat engine control unit.

Le conduit 25 est, dans une première variante, équipé uniquement du clapet 26. Du fait de l’absence d’obstacles dans le conduit 25, au contraire de la ligne d’échappement 21, l’air s’échappera naturellement par le conduit 25. Dans une deuxième variante, il est prévu que le conduit d’échappement 25 comporte une pompe 27 d’extraction de l’air en sortie du collecteur d’échappement 13. La pompe assure une extraction forcée évitant tout passage d’air frais sortant du collecteur vers la ligne d’échappement 21 lorsque le papillon d’admission 12 et clapet 26 sont ouverts à un même instant.The duct 25 is, in a first variant, equipped only with the valve 26. Due to the absence of obstacles in the duct 25, unlike the exhaust line 21, the air will escape naturally through the duct 25. In a second variant, provision is made for the exhaust duct 25 to include a pump 27 for extracting the air from the outlet of the exhaust manifold 13. The pump provides forced extraction avoiding any passage of fresh air leaving the manifold to the exhaust line 21 when the intake throttle 12 and valve 26 are open at the same time.

Dans une troisième variante, le conduit d’échappement 25 comporte un filtre à air 28 sur son extrémité où se trouve l’ouverture d’échappement débouchant à l’air extérieur. Le filtre à air est prévu pour filtrer tout résidu susceptible d’être évacué de la ligne d’admission 11, de l’intérieur du carter du moteur 10, du collecteur d’échappement 13 et enfin du conduit 25.In a third variant, the exhaust duct 25 comprises an air filter 28 on its end where the exhaust opening opening to the outside air is located. The air filter is provided to filter any residue likely to be evacuated from the intake line 11, from inside the engine casing 10, from the exhaust manifold 13 and finally from the duct 25.

Dans une quatrième variante, la pompe 27 est une pompe réversible apte à aspirer de l’air frais depuis l’air extérieur pour l’injecter directement vers la ligne d’échappement 21 sans passage à travers le moteur thermique 10. Le filtre à air 28 est alors présent pour éviter l’introduction de résidus ou particules extérieures à l’intérieur de la ligne d’échappement 21. En résumé, la pompe est apte à extraire l’air sortant du collecteur d’échappement 13 pour opérer un premier mode de gestion thermique activé en phase de lever de pied, et optionnellement à introduire de l’air frais directement dans la ligne d’échappement 21 via le conduit 25. Cet air est ensuite chauffé par le catalyseur 231 pour opérer un deuxième mode de gestion thermique activé en phase de démarrage du moteur pour préconditionner thermiquement le catalyseur trois voies 232.In a fourth variant, the pump 27 is a reversible pump capable of sucking fresh air from the outside air to inject it directly into the exhaust line 21 without passing through the heat engine 10. The air filter 28 is then present to avoid the introduction of residues or external particles inside the exhaust line 21. In summary, the pump is able to extract the air leaving the exhaust manifold 13 to operate a first mode thermal management activated during the lifting phase, and optionally to introduce fresh air directly into the exhaust line 21 via the duct 25. This air is then heated by the catalyst 231 to operate a second thermal management mode activated during the engine starting phase to thermally precondition the three-way catalyst 232.

Finalement, l’unité de commande du moteur, le clapet 26, et éventuellement la pompe 27 constituent des moyens de régulation du débit d’air dans le conduit 25 pilotés en fonction du paramètre d’état représentatif d’une coupure d’injection de carburant à moteur tournant.Finally, the engine control unit, the valve 26, and possibly the pump 27 constitute means for regulating the flow of air in the duct 25 controlled according to the state parameter representative of a cut-off of injection of running fuel.

On décrit maintenant en figure 2, le procédé de gestion thermique d’un organe de dépollution de la ligne d’échappement en phase de lever de pied mis en œuvre par l’unité de commande du moteur thermique. L’unité de commande est munie d’un calculateur à circuits intégrés et de mémoires électroniques, le calculateur et les mémoires étant configurés pour exécuter le procédé de gestion thermique. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, le calculateur pourrait être externe à l’unité de commande, tout en étant couplé à cette dernière. Dans ce dernier cas, il peut être lui-même agencé sous la forme d’un calculateur dédié comprenant un éventuel programme dédié, par exemple. Par conséquent, l’unité de commande, selon l’invention, peut être réalisé sous la forme de modules logiciels (ou informatiques (ou encore « software »)), ou bien de circuits électroniques (ou « hardware »), ou encore d’une combinaison de circuits électroniques et de modules logiciels.We now describe in figure 2, the thermal management process of a depollution device of the exhaust line in the lifting phase implemented by the control unit of the combustion engine. The control unit is provided with an integrated circuit computer and electronic memories, the computer and the memories being configured to carry out the thermal management process. But this is not mandatory. Indeed, the computer could be external to the control unit, while being coupled to the latter. In the latter case, it can itself be arranged in the form of a dedicated computer comprising a possible dedicated program, for example. Consequently, the control unit, according to the invention, can be produced in the form of software (or computer (or even “software”)) modules, or else of electronic circuits (or “hardware”), or even of a combination of electronic circuits and software modules.

A une première étape 30 du procédé, on prend l’hypothèse que le moteur thermique est tournant en injection de carburant durant laquelle le cycle de combustion conventionnel est opéré. Les gaz d’échappement circulent depuis le collecteur d’échappement vers la ligne d’échappement. Le clapet 26 régulant le passage d’air vers le conduit d’échappement 25, en référence à la figure 1, est fermé. S’il s’agit d’un clapet monostable, aucune commande électrique n’est émise vers le clapet 26. Les organes de dépollution fonctionnent dans la plage de température optimale.At a first step 30 of the method, the assumption is made that the thermal engine is rotating in fuel injection during which the conventional combustion cycle is operated. The exhaust gases flow from the exhaust manifold to the exhaust line. The valve 26 regulating the passage of air to the exhaust duct 25, with reference to Figure 1, is closed. If it is a monostable valve, no electrical command is sent to the valve 26. The pollution control devices operate in the optimum temperature range.

A chaque instant, le procédé comporte à une étape 31 l’estimation d’un état de fonctionnement du moteur, à partir de paramètres moteur, représentatif d’une coupure d’injection de carburant à moteur tournant, par exemple en situation de lever de pied. L’un de ces paramètres moteur est par exemple le paramètre d’état de coupure d’injection de carburant.At each instant, the method comprises in a step 31 the estimation of an operating state of the engine, from engine parameters, representative of a fuel injection cut-off with the engine running, for example in a situation of lifting foot. One of these engine parameters is for example the fuel injection cut-off state parameter.

En cas de détection d’une coupure d’injection de carburant à moteur tournant, indiquée par l’état VRAI du paramètre de coupure d’injection par exemple, le procédé pilote une étape d’ouverture 32 de la vanne papillon d’admission du moteur de sorte à permettre l’écoulement d’un flux d’air à travers le moteur généré par l’aspiration naturelle du moteur. Le moteur est entrainé par les roues éventuellement. De cette manière, en phase de lever de pied le flux d’air réduit les pertes par pompage et indirectement la consommation de carburant du fait des capacités augmentées de récupération d’énergie électrique via un alternateur ou machine électrique apte à être entrainée par l’arbre moteur du moteur thermique (par exemple machine électrique de traction).In the event of detection of a fuel injection cutoff with the engine running, indicated by the TRUE state of the injection cutoff parameter for example, the method controls a step 32 of opening the inlet butterfly valve of the engine so as to allow a flow of air through the engine generated by the natural aspiration of the engine. The motor is driven by the wheels possibly. In this way, in the lifting phase, the air flow reduces pumping losses and indirectly fuel consumption due to the increased capacity for recovering electrical energy via an alternator or electrical machine capable of being driven by the motor shaft of the heat engine (for example electric traction machine).

En parallèle, pour éviter un désamorçage des organes de dépollution de la ligne d’échappement, le procédé comporte une étape d’ouverture 33 du clapet 26 de manière à évacuer l’air frais vers l’extérieur et détourner ledit air frais de la ligne d’échappement 21. Une commande électrique d’ouverture émise par l’unité de commande du moteur actionne l’ouverture du clapet. La circulation d’air est donc la suivante : de l’air frais entre par l’admission du moteur, transite par le collecteur d’admission, puis à travers le moteur par aspiration naturelle généré par les pistons puis en sortie du collecteur d’échappement, cet air frais circule via le conduit d’échappement 25 jusqu’à l’air extérieur.At the same time, to prevent defusing of the exhaust line pollution control devices, the method comprises a step 33 of opening the valve 26 so as to evacuate the fresh air to the outside and divert said fresh air from the exhaust line. exhaust 21. An electrical opening command issued by the engine control unit actuates the opening of the valve. The air circulation is therefore as follows: fresh air enters through the engine intake, passes through the intake manifold, then through the engine by natural aspiration generated by the pistons and then out of the intake manifold. exhaust, this fresh air circulates via the exhaust duct 25 to the outside air.

De préférence, pour augmenter le débit de la circulation d’air frais à travers le conduit 25, le procédé comporte une étape de pilotage d’extraction forcée 34 de l’air frais vers l’extérieur. La pompe 28 est commandée à une valeur de régime tournant prédéterminé. De plus, l’extraction d’air assure également une réduction supplémentaire des pertes par pompage provoquée par le flux d’écoulement de l’air à extraction forcée.Preferably, to increase the flow rate of the circulation of fresh air through the duct 25, the method comprises a step of controlling forced extraction 34 of the fresh air to the outside. The pump 28 is controlled at a predetermined rotating speed value. In addition, the air extraction also ensures a further reduction in pumping losses caused by the forced extraction air flow stream.

Le procédé comporte une étape d’estimation 35 à chaque instant de l’état du fonctionnement du moteur représentatif d’une coupure d’injection de carburant à moteur tournant. En cas de détection d’une demande d’injection, synonyme d’une fin de la lever de pied, le procédé comporte une étape d’arrêt 36 de l’extraction forcée, puis une étape de fermeture 37 du clapet 26. Le procédé retourne ensuite à l’étape 30 en prenant l’hypothèse que le moteur thermique fonctionne à nouveau en cycle de combustion.The method comprises a step 35 of estimating at each instant the operating state of the engine representative of a fuel injection cut-off with the engine running. In the event of detection of an injection request, synonymous with an end of the lifting of the foot, the method comprises a step 36 of stopping the forced extraction, then a step of closing 37 of the valve 26. The method then returns to step 30 assuming that the heat engine is again operating in the combustion cycle.

Au contraire, tant que la coupure d’injection est commandée, la vanne papillon du moteur est ouverte, le clapet d’accès au conduit d’échappement 25 est ouvert et optionnellement la pompe 27 est à régime tournant.On the contrary, as long as the injection cut-off is controlled, the engine butterfly valve is open, the access valve to the exhaust duct 25 is open and optionally the pump 27 is at rotating speed.

Il est prévu une autre variante du procédé de gestion thermique permettant la mise en œuvre d’un mode de pré-conditionnement thermique des organes de dépollution de la ligne d’échappement avant un démarrage moteur. Ce mode de pré-conditionnement thermique prévoit d’inverser le flux d’air dans le conduit 25 par rapport au premier mode de gestion thermique.Another variant of the thermal management process is provided, allowing the implementation of a thermal pre-conditioning mode for the exhaust line pollution control devices before engine start. This thermal pre-conditioning mode provides for reversing the air flow in the duct 25 with respect to the first thermal management mode.

Plus précisément, selon ce deuxième mode, le moteur est commandé à l’arrêt à régime nul, par exemple une situation d’arrêt et extinction du moteur, soit en roulage dans le cas d’une architecture de groupe motopropulseur hybride, soit à l’arrêt complet du véhicule. On prend l’hypothèse que les organes de dépollution ne se trouvent plus en état d’action optimale.More precisely, according to this second mode, the engine is controlled when stationary at zero speed, for example a situation of stopping and extinguishing the engine, either while driving in the case of a hybrid powertrain architecture, or at the complete stop of the vehicle. It is assumed that the depollution devices are no longer in an optimal state of action.

Puis, en cas de détection d’une demande de démarrage du moteur, (toujours en roulage ou à l’arrêt), le procédé comporte le pompage d’air frais préalablement au démarrage à travers le conduit 25 préalablement par le passage du filtre à air, et l’ouverture du clapet régulant le débit d’air à travers le conduit 25, en référence à la figure 1, de sorte à commander l’injection d’air frais directement dans le premier conduit 22 vers l’organe de dépollution 23. Le procédé comporte une étape de chauffage de l’air durant une durée prédéterminée, dix secondes par exemple. L’air est chauffé par le catalyseur électrique 231. Puis une fois que l’écoulement de la durée prédéterminée est détecté, le démarrage du moteur thermique est commandé. Le clapet 26 est fermé lors de la procédure de démarrage pour éviter l’échappement de gaz de combustion vers le conduit 25. Le procédé pilote également l’arrêt dudit pompage. Le chauffage est maintenu activé quelques secondes à la suite de la fin de la procédure de démarrage, instant d’atteinte du régime de ralenti.Then, in the event of detection of a request to start the engine (still while driving or stationary), the method comprises the pumping of fresh air prior to starting through the duct 25 beforehand by passing the filter to air, and the opening of the valve regulating the flow of air through the duct 25, with reference to Figure 1, so as to control the injection of fresh air directly into the first duct 22 towards the pollution control unit 23. The method comprises a step of heating the air for a predetermined duration, ten seconds for example. The air is heated by the electric catalyst 231. Then once the flow of the predetermined duration is detected, the start of the heat engine is controlled. The valve 26 is closed during the start-up procedure to prevent combustion gases from escaping to the pipe 25. The method also controls the stopping of said pumping. The heating is kept activated for a few seconds following the end of the start-up procedure, the instant at which idle speed is reached.

L’invention s’applique aux groupes motopropulseurs conventionnels à motorisation thermique uniquement (essence et diesel), ainsi qu’aux groupes motopropulseurs hybrides.The invention applies to conventional powertrains with internal combustion engines only (gasoline and diesel), as well as to hybrid powertrains.

Claims (8)

Procédé de gestion thermique d’un dispositif de dépollution (23) d’une ligne d’échappement (21) d’un moteur thermique (10), la ligne d’échappement (21) comportant un premier conduit d’échappement (22) des gaz débouchant en entrée du dispositif de dépollution (23), caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes :
  • l’estimation (31) d’un état de fonctionnement du moteur à partir de paramètres moteur représentatif d’une coupure d’injection de carburant à moteur tournant, par exemple en situation de lever de pied,
  • en cas de détection d’une coupure d’injection de carburant à moteur tournant :
  • l’ouverture (32) d’une vanne papillon d’admission (12) du moteur,
  • l’ouverture (33) d’un clapet d’échappement (26) régulant le passage d’air entre le collecteur d’échappement (13) et un deuxième conduit d’échappement (25) débouchant à l’air extérieur de manière à évacuer l’air frais vers l’extérieur et détourner ledit air frais de la ligne d’échappement (21).
Process for thermal management of a pollution control device (23) of an exhaust line (21) of a combustion engine (10), the exhaust line (21) comprising a first exhaust duct (22) gases emerging at the inlet of the depollution device (23), characterized in that it comprises the following steps:
  • the estimation (31) of an operating state of the engine from engine parameters representative of a cut-off of fuel injection with the engine running, for example in a situation of lifting the foot,
  • in the event of detection of a fuel injection cut-off with the engine running:
  • the opening (32) of an inlet butterfly valve (12) of the engine,
  • the opening (33) of an exhaust valve (26) regulating the passage of air between the exhaust manifold (13) and a second exhaust duct (25) opening to the outside air so as to evacuating fresh air to the outside and diverting said fresh air from the exhaust line (21).
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte en outre une étape d’extraction forcée (34) de l’air frais à travers le deuxième conduit (25) depuis le collecteur d’échappement (13) vers l’air extérieur.Method according to claim 1, characterized in that it further comprises a step of forced extraction (34) of fresh air through the second duct (25) from the exhaust manifold (13) to the air outside. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu’il comporte en outre les étapes successives suivantes :
  • La mise à l’arrêt du moteur thermique (10) à régime nul,
  • En cas de détection d’une demande de démarrage du moteur (10), le pompage d’air frais préalablement au démarrage à travers le deuxième conduit (25) de sorte à commander l’injection d’air frais directement dans le premier conduit (22) vers l’organe de dépollution (23),
  • Le chauffage de l’air durant une durée prédéterminée,
  • Le démarrage du moteur thermique (10),
  • L’arrêt dudit pompage.
Method according to any one of claims 1 to 2, characterized in that it further comprises the following successive steps:
  • Shutting down the heat engine (10) at zero speed,
  • In the event of detection of a request to start the engine (10), the pumping of fresh air prior to starting through the second duct (25) so as to control the injection of fresh air directly into the first duct ( 22) to the depollution unit (23),
  • Heating the air for a predetermined time,
  • Starting the heat engine (10),
  • Stopping said pumping.
Système de gestion thermique d’un dispositif de dépollution (23) d’une ligne d’échappement (21) d’un moteur thermique (10) comportant un collecteur d’échappement (13), un premier conduit d’échappement (22) reliant le collecteur d’échappement (13) et l’entrée du dispositif de dépollution (23), un deuxième conduit d’échappement (25) reliant le collecteur d’échappement (13) et un passage ouvert à l’air extérieur et un moyen d’estimation d’un état de fonctionnement du moteur à partir de paramètres moteur représentatif d’une coupure d’injection de carburant à moteur tournant, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un clapet d’échappement (26) entre le collecteur d’échappement (13) et le deuxième conduit (25) dépendant dudit état de fonctionnement, et des moyens de régulation du débit d’air frais configurés pour, en cas de détection d’une coupure d’injection de carburant à moteur tournant, ouvrir une vanne papillon d’admission (12) d’air au moteur et ouvrir le clapet d’échappement (26) de manière à évacuer l’air frais circulant à travers le moteur vers l’air extérieur et détourner ledit air frais du premier conduit d’échappement (22).Thermal management system for a pollution control device (23) for an exhaust line (21) of a heat engine (10) comprising an exhaust manifold (13), a first exhaust duct (22) connecting the exhaust manifold (13) and the inlet of the depollution device (23), a second exhaust duct (25) connecting the exhaust manifold (13) and a passage open to outside air and a means for estimating an operating state of the engine from engine parameters representative of a fuel injection cut-off with the engine running, characterized in that it further comprises an exhaust valve (26) between the exhaust manifold (13) and the second duct (25) depending on said operating state, and means for regulating the flow of fresh air configured to, in the event of detection of a fuel injection cut-off with the engine running , opening an air intake butterfly valve (12) to the engine and opening the exhaust valve (26) so as to evacuate the fresh air circulating through the engine to the outside air and divert said fresh air from the first exhaust duct (22). Système de gestion thermique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le clapet d’échappement (26) est monostable, la position stable étant la fermeture du deuxième conduit (25).Thermal management system according to Claim 4, characterized in that the exhaust valve (26) is monostable, the stable position being the closing of the second duct (25). Système de gestion thermique selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu’il comporte en outre une pompe (27) logée dans le deuxième conduit (25) agencée pour au moins aspirer l’air frais sortant du collecteur d’échappement (13).Thermal management system according to Claim 4 or 5, characterized in that it further comprises a pump (27) housed in the second duct (25) arranged to at least suck in the fresh air leaving the exhaust manifold (13 ). Système de gestion thermique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la pompe (27) est réversible.Thermal management system according to Claim 6, characterized in that the pump (27) is reversible. Véhicule automobile comportant groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique, une ligne d’échappement équipé d’un dispositif de dépollution et un système de gestion thermique dudit dispositif de dépollution selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu’il comporte une unité de commande dudit groupe motopropulseur configurée pour mettre en œuvre le procédé de gestion thermique selon l’une quelconque des revendications 1 à 3.Motor vehicle comprising a powertrain comprising a heat engine, an exhaust line equipped with a pollution control device and a thermal management system of said pollution control device according to any one of Claims 4 to 7, characterized in that it comprises a control unit of said powertrain configured to implement the thermal management method according to any one of claims 1 to 3.
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