FR3139364A1 - Vehicule automobile comprenant un controleur d’allumage estimant l’humidite de la ligne d’echappement, procede et programme sur la base d’un tel vehicule - Google Patents

Vehicule automobile comprenant un controleur d’allumage estimant l’humidite de la ligne d’echappement, procede et programme sur la base d’un tel vehicule Download PDF

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Abstract

L’invention concerne un véhicule automobile comprenant un moteur connecté à un échappement équipé d’une sonde à oxygène ou à oxydes d’azote, et d’un moyen de chauffage de la sonde. Selon l’invention le chauffage de la sonde est autorisé en fonction de la quantité d’eau autour de la sonde grâce à des estimateurs de :- quantité d’eau de combustion (QEM) sur la base du temps de fonctionnement du moteur (FM), de la température du moteur (TM), du point de fonctionnement régime/charge (RC), et du débit de gaz d’échappement (DG) ; et - quantité d’eau évacuée par la température (QEL) sur la base d’une température ambiante (Tex), d’un temps de non-fonctionnement du moteur (NFM), et d’une température dans la ligne d’échappement (TL). L’invention concerne également un procédé et un programme sur la base d’un tel véhicule. Fig. 2

Description

VEHICULE AUTOMOBILE COMPRENANT UN CONTROLEUR D’ALLUMAGE ESTIMANT L’HUMIDITE DE LA LIGNE D’ECHAPPEMENT, PROCEDE ET PROGRAMME SUR LA BASE D’UN TEL VEHICULE
L'invention se rapporte au domaine des véhicules automobiles comportant un moteur à combustion interne. L’invention se rapporte plus particulièrement au contrôle d’allumage d’un chauffage d’une sonde à oxygène ou à oxydes d’azote du moteur, en évitant la présence d’eau au voisinage de la sonde.
Pour qu’un moteur à combustion interne fonctionne correctement tout en respectant les normes sévères de dépollution (dites normes euro6 /euro7), le contrôle de moteur définit le bon mélange air/essence à injecter. Pour ce faire, il se base sur la quantité d’oxygène présente dans les gaz d’échappement à l’aide de sondes à oxygène ou à oxydes d’azote placées sur la ligne d’échappement.
Une sonde à oxygène fournit une valeur précise du taux d’oxygène lorsque la température de son élément sensible atteint une certaine valeur. C’est le contrôle de moteur qui définit la puissance et le temps de chauffage des sondes.
Au démarrage du moteur, tant que la sonde n’est pas chaude, le contrôle de moteur est imprécis ce qui pénalise les émissions de polluants pendant cette période. Il est donc primordial d’avoir un temps de chauffe rapide.
Pendant cette période de démarrage et de mise en action à froid, de l’humidité est présente dans l’environnement de la sonde. Cette humidité est issue de la condensation de la ligne d’échappement et de la combustion du moteur.
Malheureusement, si des gouttelettes d’eau rentrent en contact avec l’élément sensible de la sonde à sa température de fonctionnement, le risque de casse de la sonde est très élevé.
D’après ces données, pour respecter les normes de dépollution et garantir un niveau de défaillance d’organe faible, il est primordial de définir avec précision l’instant où l’on autorise le chauffage des sondes à oxygène.
Dans l’art antérieur, le contrôle moteur (illustré en ) autorise le chauffage de la sonde après une temporisation DT définie selon une température ambiante Tex du moteur M, un temps de coupure du moteur NFM (ou temps de non-fonctionnement du moteur) et une estimation de la température d’échappement TL. Ces paramètres DT, Tex, NFM, TL permettent d’estimer une temporisation correspondant à l’évacuation de la vapeur d’eau autour de la sonde. Après cette temporisation, le chauffage de la sonde est autorisé (référence AC).
Un objectif de la présente invention est de proposer une solution alternative à la temporisation, autorisant le chauffage de la sonde tout en limitant le risque de détérioration de la sonde par la présence d’eau.
Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un véhicule automobile comprenant :
- un moteur à combustion interne ;
- une ligne d’échappement connectée au moteur ;
- une sonde à oxygène ou à oxydes d’azote dans la ligne d’échappement ;
- un moyen de chauffage de la sonde ;
- un contrôleur de moteur connecté au moteur à combustion interne, au moyen de chauffage, et à des moyens d’évaluation d’une température ambiante, de temps de fonctionnement et de non-fonctionnement du moteur, d’une température dans la ligne d’échappement, d’une température du moteur, de points de fonctionnement régime/charge, de débits de gaz d’échappement ;
le contrôleur de moteur comprenant :
- un estimateur de la quantité d’eau produite par la combustion sur la base du temps de fonctionnement du moteur, de la température du moteur, du point de fonctionnement régime/charge, et du débit de gaz d’échappement ; et
- un estimateur de quantité d’eau évacuée par la température de la ligne d’échappement sur la base d’une température ambiante, d’un temps de non-fonctionnement du moteur, et d’une température dans la ligne d’échappement ;
- un moyen d’évaluation de l’humidité liée à une évaporation d’eau dans la ligne d’échappement par l’échauffement de la ligne d’échappement sur la base de la quantité d’eau présente dans la ligne d’échappement, et de la quantité d’eau produite par la combustion du moteur,
- un moyen d’autorisation de chauffage de la sonde connecté au moyen de chauffage de la sonde, autorisant le chauffage de la sonde si l’humidité est inférieure à un seuil.
Avantageusement, l’invention permet d’optimiser la stratégie de chauffage de la sonde en mettant en place un estimateur de la quantité d’eau produite par la combustion et un estimateur de quantité d’eau évacuée par la température de la ligne d’échappement, afin d’évaluer la vapeur d’eau au voisinage de la sonde.
L’invention apparaît plus précise que dans l’art antérieur, puisqu’elle est liée à la quantité d’humidité en elle-même et non au temps nécessaire évalué pour que l’humidité baisse.
Cette invention peut être appliquée à un moteur à essence, diesel ou hybride.
Selon une variante, le véhicule automobile comprend des sondes de température pour lesdites températures.
Cela permet d’obtenir facilement une température précise.
Selon une variante, les estimateurs et le moyen d’évaluation de l’humidité fonctionnent au moyen de courbes de calibration.
Cela permet d’avoir une valeur précise sans besoin de beaucoup de ressources de calcul.
Selon une variante, le seuil est inférieur à 10%, de préférence inférieur à 5%, plus préférentiellement inférieur à 1%, davantage préférentiellement inférieur à 0,5%.
Cela permet d’avoir un chauffage de la sonde avec peu de risque de détérioration de la sonde.
L’invention porte en outre sur un procédé de contrôle d’allumage pour un véhicule automobile selon l’invention, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- estimer la quantité d’eau produite par la combustion sur la base du temps de fonctionnement du moteur, de la température du moteur, du point de fonctionnement régime/charge, et du débit de gaz d’échappement ; et
- estimer de quantité d’eau évacuée par la température de la ligne d’échappement sur la base d’une température ambiante, d’un temps de non-fonctionnement du moteur, et d’une température dans la ligne d’échappement ;
- évaluer l’humidité liée à une évaporation d’eau dans la ligne d’échappement par l’échauffement de la ligne d’échappement sur la base de la quantité d’eau présente dans la ligne d’échappement, et de la quantité d’eau produite par la combustion du moteur,
- autoriser le chauffage de la sonde au moyen de chauffage de la sonde, si l’humidité est inférieure à un seuil.
Selon une variante, les quantités d’eau et d’humidité sont obtenues au moyen de courbes de calibration.
Selon une variante, le seuil est inférieur à 10%, de préférence inférieur à 5%, plus préférentiellement inférieur à 1%, davantage préférentiellement inférieur à 0,5%.
Un autre objet de l’invention concerne un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de contrôle d’allumage selon l’invention, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.
L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l’invention, dans lesquelles :
- illustre schématiquement un procédé de contrôle d’allumage selon l’art antérieur, où l’autorisation de chauffage est basée sur une temporisation ;
- illustre schématiquement un procédé de contrôle d’allumage selon l’invention, où l’autorisation de chauffage est basée sur une évaluation de l’humidité autour de la sonde d’oxygène ;
- illustre schématiquement un véhicule automobile selon le mode de réalisation préféré de l’invention.
L’invention concerne un véhicule V comprenant un moteur à combustion interne M, une ligne d’échappement LE connectée au moteur M, au moins une sonde SO à oxygène ou à oxydes d’azote NOx dans la ligne d’échappement LE, et un moyen de chauffage CS de ladite ou desdites sondes SO.
En particulier, le véhicule V comprend au moins une sonde SO à oxygène dans le cas d’un moteur à essence ; ou au moins une sonde SO à oxydes d’azote NOx dans le cas d’un moteur diesel.
Le véhicule V comprend en outre un contrôleur de moteur C connecté au moteur à combustion interne M, au moyen de chauffage CS, et à des moyens d’évaluation d’une température ambiante Tex, de temps de fonctionnement FM et de non-fonctionnement NFM du moteur M, d’une température dans la ligne d’échappement TL, d’une température du moteur TM, de points de fonctionnement régime/charge RC, de débits de gaz d’échappement DG. Les moyens d’évaluation peuvent être des capteurs ou sondes.
Selon l’invention, le contrôleur de moteur C comprend un estimateur de la quantité d’eau produite par la combustion QEM, et un estimateur de quantité d’eau évacuée par la température de la ligne d’échappement QEL.
L’estimateur de la quantité d’eau produite par la combustion QEM réalise l’estimation sur la base du temps de fonctionnement du moteur FM, de la température du moteur TM, du point de fonctionnement régime/charge RC, et du débit de gaz d’échappement DG. L’estimation est par exemple réalisée au moyen de courbes de calibration. En particulier, les courbes de calibration sont basées sur le débit échappement et la température d’eau au démarrage puis corrigées en fonction de la température d’échappement courante.
L’estimateur de quantité d’eau évacuée par la température de la ligne d’échappement QEL réalise l’estimation sur la base d’une température ambiante Tex, d’un temps de non-fonctionnement du moteur NFM, et d’une température dans la ligne d’échappement TL. L’estimation est par exemple réalisée au moyen de courbes de calibration, telles que celles détaillées plus haut.
Sur la base de ces informations, on peut déduire l’humidité dans la ligne d’échappement, et autoriser le chauffage de la sonde SO quand l’humidité est minimale.
Ainsi, le contrôleur de moteur C comprend en outre un moyen d’évaluation C1 de l’humidité liée à une évaporation d’eau dans la ligne d’échappement par l’échauffement de la ligne d’échappement EVL sur la base de la quantité d’eau présente dans la ligne d’échappement QEL, et de la quantité d’eau produite par la combustion du moteur QEM. L’évaluation est par exemple réalisée au moyen de courbes de calibration, telles que celles détaillées plus haut.
Lorsque l’humidité est minimale, le chauffage de la sonde à oxygène peut être autorisé. Le seuil d’humidité peut être inférieur à 10%, de préférence inférieur à 5%, plus préférentiellement inférieur à 1%, davantage préférentiellement inférieur à 0,5%.
Par défaut, la valeur est 0% d’eau sous forme liquide mais cette valeur varie en fonction du fournisseur, de la technologie de sonde et peut varier de 0 à 10% d’eau sous forme liquide dans les gaz d’échappement. Un seuil à 0% permet de sécuriser parfaitement la sonde SO.
Le seuil peut être ajusté en fonction des données du fournisseur sur chaque projet.
Ainsi, le contrôleur de moteur C comprend en outre un moyen d’autorisation de chauffage AC de la sonde connecté au moyen de chauffage de la sonde CS, autorisant le chauffage de la sonde si l’humidité EVL est inférieure à un seuil.
L’invention porte en outre sur un procédé comprenant des étapes d’évaluation et d’autorisation correspondantes.
Le procédé et un programme correspondants sont mis en œuvre dans un système de contrôle de type ordinateur. Un tel programme peut être mis en œuvre dans un contrôleur d’allumage C du moteur M du véhicule automobile V.

Claims (8)

  1. Véhicule automobile (V) comprenant :
    - un moteur à combustion interne (M) ;
    - une ligne d’échappement (LE) connectée au moteur (M) ;
    - une sonde (SO) à oxygène ou à oxydes d’azote dans la ligne d’échappement (LE) ;
    - un moyen de chauffage (CS) de la sonde (SO) ;
    - un contrôleur de moteur (C) connecté au moteur à combustion interne (M), au moyen de chauffage (CS), et à des moyens d’évaluation d’une température ambiante (Tex), de temps de fonctionnement (FM) et de non-fonctionnement (NFM) du moteur (M), d’une température dans la ligne d’échappement (TL), d’une température du moteur (TM), de points de fonctionnement régime/charge (RC), de débits de gaz d’échappement (DG) ;
    le contrôleur de moteur (C) comprenant :
    - un estimateur de la quantité d’eau produite par la combustion (QEM) sur la base du temps de fonctionnement du moteur (FM), de la température du moteur (TM), du point de fonctionnement régime/charge (RC), et du débit de gaz d’échappement (DG) ; et
    - un estimateur de quantité d’eau évacuée par la température de la ligne d’échappement (QEL) sur la base d’une température ambiante (Tex), d’un temps de non-fonctionnement du moteur (NFM), et d’une température dans la ligne d’échappement (TL) ;
    - un moyen d’évaluation (C1) de l’humidité liée à une évaporation d’eau dans la ligne d’échappement par l’échauffement de la ligne d’échappement (EVL) sur la base de la quantité d’eau présente dans la ligne d’échappement (QEL), et de la quantité d’eau produite par la combustion du moteur (QEM),
    - un moyen d’autorisation de chauffage (AC) de la sonde connecté au moyen de chauffage de la sonde (CS), autorisant le chauffage de la sonde si l’humidité (EVL) est inférieure à un seuil.
  2. Véhicule automobile (V) selon la revendication 1, comprenant des sondes de température pour lesdites températures.
  3. Véhicule automobile (V) selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel les estimateurs et le moyen d’évaluation de l’humidité fonctionnent au moyen de courbes de calibration.
  4. Véhicule automobile (V) selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel le seuil est inférieur à 10%, de préférence inférieur à 5%, plus préférentiellement inférieur à 1%, davantage préférentiellement inférieur à 0,5%.
  5. Procédé de contrôle d’allumage pour un véhicule automobile (V) selon l’une des revendications précédentes, le procédé comprenant les étapes suivantes :
    - estimer la quantité d’eau produite par la combustion (QEM) sur la base du temps de fonctionnement du moteur (FM), de la température du moteur (TM), du point de fonctionnement régime/charge (RC), et du débit de gaz d’échappement (DG) ; et
    - estimer de quantité d’eau évacuée par la température de la ligne d’échappement (QEL) sur la base d’une température ambiante (Tex), d’un temps de non-fonctionnement du moteur (NFM), et d’une température dans la ligne d’échappement (TL) ;
    - évaluer l’humidité liée à une évaporation d’eau dans la ligne d’échappement par l’échauffement de la ligne d’échappement (EVL) sur la base de la quantité d’eau présente dans la ligne d’échappement (QEL), et de la quantité d’eau produite par la combustion du moteur (QEM),
    - autoriser le chauffage (AC) de la sonde (SO) au moyen de chauffage de la sonde (CS), si l’humidité (EVL) est inférieure à un seuil.
  6. Procédé de contrôle d’allumage selon la revendication 5, dans lequel les quantités d’eau et d’humidité sont obtenues au moyen de courbes de calibration.
  7. Procédé de contrôle d’allumage selon l’une quelconque des revendications 5 à 6, dans lequel le seuil est inférieur à 10%, de préférence inférieur à 5%, plus préférentiellement inférieur à 1%, davantage préférentiellement inférieur à 0,5%.
  8. Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé de contrôle d’allumage selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, lorsque ledit programme fonctionne sur un ordinateur.
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