FR3054003A1 - Groupe motopropulseur et methode de pilotage de ce groupe motopropulseur - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un groupe motopropulseur (1) pour véhicule automobile, comportant : - une chaîne de traction thermique comprenant un bloc-moteur (10) qui délimite au moins un cylindre (11) et qui est équipé d'un vilebrequin (12), une ligne d'admission (20) d'air frais dans chaque cylindre, et une ligne d'échappement (80) de gaz brûlés hors de chaque cylindre qui comprend un catalyseur électrique (84) suivi d'un catalyseur principal (85), et - une chaîne de traction électrique qui comprend une batterie de traction (50) et un moteur électrique (90) qui est connecté à la batterie de traction et qui est couplé au vilebrequin du bloc moteur. Selon l'invention, la chaîne de traction thermique comporte une ligne de soufflage (70) d'air qui débouche dans la ligne d'échappement, entre le bloc-moteur et le catalyseur électrique et qui comprend une pompe à air (71).

Description

Domaine technique auquel se rapporte l'invention
La présente invention concerne de manière générale la réduction des émissions polluantes des moteurs à combustion interne.
Elle concerne plus particulièrement un groupe motopropulseur pour véhicule automobile, comportant :
- une chaîne de traction thermique comprenant un bloc-moteur qui délimite au moins un cylindre et qui est équipé d’un vilebrequin, une ligne d’admission d’air frais dans chaque cylindre, et une ligne d’échappement de gaz brûlés hors de chaque cylindre qui comprend un moyen de chauffage électrique suivi d’un catalyseur principal, et
- une chaîne de traction électrique qui comprend une batterie de traction et un moteur électrique qui est connecté à la batterie de traction et qui est couplé au vilebrequin du bloc moteur.
Elle concerne également une méthode de pilotage de ce groupe motopropulseur.
Arriere-plan technologique
Un véhicule hybride comporte une chaîne de traction thermique conventionnelle (avec un moteur à combustion interne et un réservoir de carburant) et une chaîne de traction électrique (avec un moteur électrique et une batterie de traction).
Un tel véhicule hybride est susceptible d’être tracté par sa seule chaîne de traction électrique, ou par sa seule chaîne de traction thermique, ou encore simultanément par ses deux chaînes de traction électrique et thermique.
On recherche actuellement, dans un cadre législatif toujours plus contraignant et dans un souci de préservation de l'environnement, des solutions techniques permettant d'améliorer le fonctionnement du moteur à combustion interne, notamment pour réduire le taux d'éléments polluants contenus dans les gaz brûlés qu’il émet dans l'atmosphère.
Pour réduire ces émissions polluantes, un moteur à combustion interne comporte généralement dans sa ligne d'échappement des moyens de traitement des gaz brûlés. Il s’agit généralement d’un catalyseur, lequel peut éventuellement avoir une fonction de piège à oxydes d’azote.
Un catalyseur fonctionne de manière optimale sur une plage de températures donnée (généralement comprise entre 150 et 1000 degrés Celsius).
Il présente en revanche des performances fortement réduites à température ambiante. En conséquence, la majeure partie des polluants rejetés dans l'atmosphère est émise dans les minutes qui suivent la phase de démarrage ou de redémarrage du moteur.
Or, dans les véhicules hybrides, cette phase de redémarrage intervient souvent puisque la chaîne de traction thermique n’est utilisée que lorsque la chaîne de traction électrique n’est plus en mesure de tracter le véhicule dans les conditions souhaitées par le conducteur.
Une solution pour améliorer l'efficacité de ce catalyseur consisterait alors à le dimensionner en fonction de son rendement à basses températures, en augmentant sa taille et/ou sa charge volumique en métaux précieux. Néanmoins, étant donné le prix élevé des matériaux précieux utilisés pour fabriquer un tel élément, il parait difficile de limiter le phénomène de rejets polluants par ce biais.
On connaît alors du document EP2563633 un véhicule hybride comportant dans sa ligne d’échappement, en amont du catalyseur principal, un catalyseur électrique qui intègre des moyens de chauffage des gaz brûlés. Ce catalyseur électrique permet de préchauffer le catalyseur principal avant un démarrage à froid du moteur à combustion interne. Pour cela, le moteur électrique est piloté pour faire tourner le vilebrequin du moteur à combustion interne (alors que ce dernier n’est pas alimenté en carburant), de manière que les pistons de ce moteur à combustion interne forcent de l’air frais à s’engager dans la ligne d’échappement. Cet air frais est alors réchauffé dans le catalyseur électrique avant de s’engouffrer dans le catalyseur principal dont il élève ainsi la température.
L’inconvénient majeur de cette solution est que l’actionnement du vilebrequin par le moteur électrique consomme une grande quantité d’énergie électrique, ce qui va à l’encontre de l’objectif usuellement recherché de prolongement de l’autonomie électrique du véhicule.
Par ailleurs, cette solution ne permet pas d’assurer un débit faible et régulier d’air dans la ligne d’échappement, de sorte que l’élévation de température du catalyseur principal n’est pas optimisée.
Objet de l’invention
Afin de remédier aux inconvénients précités de l’état de la technique, la présente invention propose d’insuffler de l’air frais dans la ligne d’échappement d’une manière différente.
Plus particulièrement, on propose selon l’invention un groupe motopropulseur tel que défini dans l’introduction, dans lequel la chaîne de traction thermique comporte une ligne de soufflage d’air qui débouche dans la ligne d’échappement, entre le bloc-moteur et le moyen de chauffage électrique, et qui comprend une pompe à air.
Ainsi, grâce à l’invention, il est seulement nécessaire de piloter la pompe à air à l’état démarré pour insuffler de l’air frais dans la ligne d’échappement.
Cette solution s’avère satisfaisante en ce sens qu’elle est peu consommatrice d’énergie électrique et qu’elle permet de réguler très finement le débit d’air frais insufflé dans la ligne d’échappement. Il est notamment possible de faire circuler lentement cet air frais au travers du moyen de chauffage électrique et du catalyseur principal, de manière à augmenter plus rapidement et plus efficacement la température de ce dernier.
Préférentiellement, la pompe à air est à fonctionnement électrique et est connectée à une batterie d’accumulateurs, distincte ou confondue avec la batterie de traction.
Avantageusement, il est prévu un capteur de température adapté à acquérir la température dans le catalyseur principal.
L’invention concerne aussi une méthode de pilotage d’un groupe motopropulseur tel que précité dans laquelle, le bloc-moteur, le moyen de chauffage électrique et la pompe à air étant chacun adaptés à être pilotés entre un état arrêté et un état démarré, lorsque le bloc-moteur est piloté à l’état arrêté, il est prévu d’acquérir la température dans le catalyseur principal et de piloter le moyen de chauffage électrique et la pompe à air en fonction de la température acquise.
D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de cette méthode conforme à l’invention sont les suivantes :
- si la température dans le catalyseur principal est comprise entre un premier seuil et un second seuil, il est prévu de piloter le moyen de chauffage électrique à l’état démarré (le moyen de chauffage étant sinon piloté à l’état arrêté) ;
- il est prévu une étape d’acquisition de la température dans le moyen de chauffage électrique puis, lorsque la température dans le moyen de chauffage électrique dépasse un troisième seuil, de piloter la pompe à air à l’état démarré tant que la température dans le catalyseur principal reste inférieure audit second seuil (la pompe à air étant sinon pilotée à l’état arrêté) ;
- il est prévu une étape de détermination d’une niveau de probabilité d’un pilotage du bloc-moteur à l’état démarré, puis, si le niveau de probabilité dépasse un seuil de probabilité et si la température dans le catalyseur principal est comprise entre un quatrième seuil et un cinquième seuil, il est prévu de piloter le moyen de chauffage électrique à l’état démarré ;
- il est prévu une étape d’acquisition de la température dans le moyen de chauffage électrique puis, lorsque la température dans le moyen de chauffage électrique dépasse un sixième seuil, de piloter la pompe à air à l’état démarré tant que la température dans le catalyseur principal reste inférieure audit cinquième seuil ;
- lorsque le bloc-moteur est piloté depuis l’état arrêté à l’état démarré, il est prévu, si la température dans le catalyseur principal est inférieure à un septième seuil, de piloter le moyen de chauffage électrique et la pompe à air à l’état démarré puis, dès que la température dans le catalyseur principal atteint un huitième seuil, de mise en rotation du vilebrequin du bloc-moteur par le moteur électrique et de pilotage de la pompe à air à l’état arrêté ;
- lorsque le bloc-moteur est à l’état démarré, si la température dans le catalyseur principal est inférieure à un douzième seuil, de piloter le moyen de chauffage électrique et la pompe à air à l’état démarré.
Description detaillee d’un exemple de réalisation
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés :
- la figure 1 est une vue schématique d’un groupe motopropulseur conforme à l’invention ; et
- la figure 2 est un organigramme illustrant différents algorithme permettant de mettre en œuvre une méthode de pilotage du groupe motopropulseur selon l’invention.
Dans la description, les termes « amont » et « aval » seront utilisés suivant le sens de l’écoulement des gaz, depuis le point de prélèvement de l'air frais dans l’atmosphère jusqu’à la sortie des gaz brûlés dans l’atmosphère.
Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un groupe motopropulseur 1 embarqué dans un véhicule automobile hybride.
Ce groupe motopropulseur 1 comprend une chaîne de traction électrique, une chaîne de traction thermique et un calculateur 100 adapté à piloter ces deux chaînes de traction.
La chaîne de traction thermique comporte en particulier un moteur à combustion interne 2.
Ce moteur à combustion interne 2 comprend tout d’abord un bloc-moteur 10 pourvu d'un vilebrequin 12 relié ici à quatre pistons (non représentés) logés dans quatre cylindres 11. Ce moteur est ici à allumage par compression (Diesel). Il pourrait également être à allumage commandé (Essence). Il pourrait comporter davantage de cylindres ou au contraire un nombre réduit de cylindres.
En amont des cylindres 11, le moteur à combustion interne 2 comporte une ligne d’admission 20 qui prélève l’air frais dans l’atmosphère et qui débouche dans un répartiteur d’air 25 agencé pour répartir l'air frais vers chacun des quatre cylindres 11 du bloc-moteur 10.
Cette ligne d'admission 20 comporte, dans le sens d’écoulement de l’air frais, un filtre à air 21 qui filtre l'air frais prélevé dans l’atmosphère, un compresseur principal 22 qui comprime l'air frais filtré par le filtre à air 21, un refroidisseur d'air principal 23 qui refroidit cet air frais comprimé, et une vanne d’admission 24 qui permet de réguler le débit d’air frais débouchant dans le répartiteur d’air 25.
En sortie des cylindres 11, le moteur à combustion interne 2 comporte une ligne d'échappement 80 qui s’étend depuis un collecteur d’échappement 81 dans lequel débouchent les gaz qui ont été préalablement brûlés dans les cylindres 11, jusqu’à un silencieux d'échappement 87 permettant de détendre les gaz brûlés avant qu’ils ne soient évacués dans l’atmosphère. Elle comporte par ailleurs, dans le sens d’écoulement des gaz brûlés, une turbine 82 et un pot catalytique 83 pour le traitement des gaz brûlés.
La turbine 82 est entraînée en rotation par le flux de gaz brûlés sortant du collecteur d’échappement 81, et elle permet d’entraîner le compresseur principal 22 en rotation, grâce à des moyens de couplage mécanique tels qu’un simple arbre de transmission.
Le pot catalytique 83 peut quant à lui se présenter sous différentes formes.
Il pourrait ainsi comporter un piège à oxydes d’azote suivi d’un filtre à particules.
Il comporte plus précisément ici un catalyseur principal 85 à deux voies, adapté à traiter les hydrocarbures et le monoxyde de carbone contenus dans les gaz brûlés.
La ligne d’échappement 80 comporte en outre un moyen de chauffage électrique adapté à chauffer si nécessaire les gaz avant qu’ils ne traversent le catalyseur principal 85.
Préférentiellement, ce moyen de chauffage électrique se présente sous la forme d’un catalyseur qui intègre une résistance électrique. Il sera alors ci-après appelé catalyseur électrique 84.
Tel qu’il est représenté sur la figure 1, ce catalyseur électrique 84 est situé à l’intérieur du pot catalytique 83 mais il pourrait en variante être situé en amont de celui-ci.
Comme cela apparaît sur la figure 1, le moteur à combustion interne 2 peut éventuellement aussi comporter une ligne de recirculation 40 des gaz brûlés qui permet de prélever une partie des gaz brûlés circulant dans la ligne d'échappement 80 pour la réinjecter dans les cylindres 11 afin de réduire les émissions polluantes du moteur, et en particulier les émissions d'oxydes d'azote. Cette ligne de recirculation 40 comporte ici un refroidisseur secondaire 42 suivi d’une vanne 41 de régulation du débit.
La chaîne de traction thermique comporte par ailleurs un réservoir 61 de carburant dans lequel une ligne d'injection 60 du moteur à combustion interne 2 est adaptée à prélever du carburant pour l’injecter dans les cylindres 11.
Cette ligne d'injection 60 comporte une pompe d'injection 62 agencée pour prélever le carburant dans le réservoir 61 afin de l'amener sous pression dans un rail de distribution 63. Cette ligne d'injection 60 comporte en outre quatre injecteurs 64 dont les entrées communiquent avec le rail de distribution 63 et dont les sorties débouchent respectivement dans les quatre cylindres 61.
La chaîne de traction électrique comporte quant à elle une batterie d’accumulateurs principale, appelée batterie de traction 50, et une machine électrique, appelée ici moteur électrique 90 (bien que ce moteur puisse éventuellement être réversible pour fonctionner en mode génératrice).
Ce moteur électrique 90 est couplé au vilebrequin 12 du moteur à combustion interne 2, ici par une courroie 92, de manière à ce qu’il puisse entraîner les pistons à coulisser dans les cylindres, notamment lorsque l’admission en carburant est stoppée (comme cela sera bien décrit dans la suite de cet exposé), et éventuellement aussi lors du démarrage du moteur à combustion interne 2 (le moteur électrique 90 ayant ainsi aussi une fonction de démarreur).
Le moteur électrique 90 est supervisé par un boîtier de commande 91 qui est piloté par le calculateur 100 et qui est connecté à la batterie de traction 50.
Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l’invention, le moteur à combustion interne 2 comporte en outre une ligne de soufflage 70 d’air qui comprend une pompe à air 71, qui prend naissance dans l’atmosphère (c’està-dire à l’extérieur du moteur à combustion interne 2), et qui débouche dans la ligne d’échappement 80, entre la turbine 82 et le catalyseur électrique 84.
Comme le catalyseur électrique 84, la pompe à air 71 est à fonctionnement électrique.
Ces deux composants 71, 84 sont donc prévus pour être alimentés en courant par une batterie d’accumulateurs 73. Telle qu’elle est représentée sur la figure 1, cette batterie d’accumulateurs 73 est distincte de la batterie de traction 50. En variante, elle pourrait être confondue avec celle-ci. Encore en variante, le catalyseur électrique 84 et la pompe à air 71 pourraient être alimentés en courant par des batteries d’accumulateurs distinctes.
Ici, ces deux composants 71, 84 sont alimentés en courant via un boîtier de commande 72 qui est piloté par le calculateur 100 et qui est connecté à la batterie d’accumulateurs 73.
Pour piloter les différents organes du groupe motopropulseur 1 et notamment les boîtiers de commande 72, 91, il est prévu un calculateur 100 comportant un processeur (CPU), une mémoire vive (RAM), une mémoire morte (ROM), des convertisseurs analogiques-numériques (A/D), et différentes interfaces d'entrée et de sortie.
Grâce à ses interfaces d'entrée, le calculateur 100 est adapté à recevoir de différents capteurs des signaux d'entrée relatifs au fonctionnement du moteur à combustion interne 2.
Il est notamment adapté à recevoir une première température T84 mesurée par une première sonde 74 située à l’intérieur du catalyseur électrique 84, et une seconde température T85 mesurée par une seconde sonde 75 située à l’intérieur du catalyseur principal 85.
En variante, l’une et/ou l’autre de ces deux températures pourraient être acquises autrement. Elles pourraient notamment être estimées en fonction d’autres paramètres tels que la température extérieure, le régime du moteur, la charge du moteur, ...
Dans sa mémoire vive, le calculateur 100 mémorise ainsi en continu ces deux températures T84, T85.
Dans sa mémoire morte, le calculateur 100 mémorise des données utilisées dans le cadre du procédé décrit ci-dessous.
Il mémorise notamment treize seuils de température. Il mémorise aussi une application informatique, constituée de programmes d’ordinateur comprenant des instructions dont l’exécution par le processeur permet la mise en œuvre par le calculateur du procédé décrit ci-après.
Enfin, le calculateur 100 est adapté à générer, pour chaque condition de fonctionnement du moteur, des signaux de sortie permettant notamment de piloter la pompe à air 71 et le catalyseur électrique 84.
Classiquement, lorsque le conducteur du véhicule automobile met le contact, le calculateur 100 s'initialise puis commande le démarrage de l’une et/ou l’autre des deux chaînes de traction électrique et thermique.
Pour réduire les émissions de polluants dans l’atmosphère, la chaîne de traction électrique est privilégiée, mais dans certaines situations, il est nécessaire d’utiliser le moteur à combustion interne 2.
Dans la suite de cet exposé, on dira alors du moteur à combustion interne 2 qu’il peut être piloté en état arrêté (ce qui signifie ici que l’injection de carburant est stoppée, mais ce qui ne signifie pas nécessairement que le vilebrequin 12 est à l’arrêt) ou en état démarré (ce qui signifie ici que l’injection de carburant est initiée).
Lorsque ce moteur à combustion interne 2 est à l’état démarré, l'air frais prélevé dans l'atmosphère par la ligne d'admission 20 est filtré par le filtre à air 21, comprimé par le compresseur principal 22, refroidi par le refroidisseur d'air principal 23, mélangé avec des gaz brûlés issus de la ligne de recirculation 40, puis brûlé dans les cylindres 11 avec le carburant. A leur sortie des cylindres 11, les gaz brûlés sont détendus dans la turbine 82, traités et/ou filtrés dans le pot catalytique 83, puis détendus à nouveau dans le silencieux d'échappement 87 avant d'être rejetés dans l'atmosphère.
Dans la suite de cet exposé, on considérera également que la pompe à air 71 est adaptée à être pilotée entre un état démarré et un état arrêté.
Lorsqu’elle est à l’état démarré, la pompe à air 71 fonctionne à un régime efficace, de sorte qu’elle prélève de l’air frais dans l’atmosphère et l’insuffle dans la ligne d’échappement 80, de manière à ce que cet air frais traverse le pot catalytique 83 puis le silencieux d'échappement 87. En revanche, à l’état arrêté, la pompe à air 71 empêche la circulation des gaz brûlés au travers de la ligne de soufflage 70.
Dans la suite de cet exposé, on considérera aussi que le catalyseur électrique 84 est adapté à être piloté entre un état démarré et un état arrêté. A l’état démarré, il est prévu pour réchauffer les gaz qui le traversent. A l’état arrêté, il est inactif et n’a donc aucune incidence sur la température des gaz qui le traversent.
Lorsque la chaîne de traction thermique n’a pas été utilisée très récemment, la température du catalyseur principal 85 est inférieure à la température à partir de laquelle ce catalyseur est en mesure de traiter efficacement les polluants contenus dans les gaz brûlés.
Le risque est alors qu’au démarrage du moteur à combustion interne 2, les gaz brûlés qui traversent ce catalyseur principal 85 ne soient pas dépollués avant d’être rejetés dans l’atmosphère. On dit du catalyseur principal 85 qu’il n’est pas encore amorcé.
Pour éviter que le moteur à combustion interne 2 démarre alors que son catalyseur principal 85 n’est pas encore amorcé, la présente invention propose d’utiliser :
- le catalyseur électrique 84 pour élever la température des gaz qui le traversent lorsque le moteur à combustion interne 2 est encore à l’état arrêté, et
- la pompe à air 71 pour forcer la circulation de ces gaz depuis le catalyseur électrique 84 vers le catalyseur principal 85.
Pour cela, selon une caractéristique particulièrement avantageuse de la présente invention, lorsque le moteur à combustion interne 2 est à l’état arrêté, il est prévu d’acquérir la température T85 dans le catalyseur principal 85 et de piloter le catalyseur électrique 84 et la pompe à air 71 en fonction de cette température Tgs acquise.
Sur la figure 2, on a plus précisément représenté un organigramme illustrant quatre algorithmes A1, A2, A3, A4 qui sont susceptibles d’être mis en œuvre par le calculateur 100 à intervalles réguliers.
On considérera pour chacun de ces algorithmes qu’initialement, la pompe à air 71 et le catalyseur électrique 84 sont à l’état arrêté.
Le premier algorithme A1 est mis en œuvre lorsque le moteur à combustion interne 2 est également à l’état arrêté.
Il consiste à faire en sorte que la température T85 dans le catalyseur principal 85 reste supérieure à un premier seuil Ti.
Pour cela, au cours d’une première étape S11, le calculateur 100 détermine si la température T85 dans le catalyseur principal 85 est inférieure à ce premier seuil T-i.
Si tel n’est pas le cas, ce qui signifie que le catalyseur principal 85 est considéré comme étant suffisamment chaud, le premier algorithme A1 s’interrompt.
Dans le cas contraire, il se poursuit en une seconde étape S12 au cours de laquelle le calculateur 100 vérifie si la température T84 dans le catalyseur électrique 84 dépasse un troisième seuil T3.
Si tel n’est pas le cas, au cours d’une étape S13, le catalyseur électrique 84 est piloté à l’état démarré, pour commencer à réchauffer les gaz qu’il contient, puis l’étape S11 est à nouveau mise en œuvre.
Au contraire, si la température T84 dans le catalyseur électrique 84 dépasse le troisième seuil T3, au cours d’une étape S14, le catalyseur électrique 84 et la pompe à air 71 sont pilotés à l’état démarré, pour commencer à réchauffer le catalyseur principal 85.
Pour ne pas réchauffer plus que nécessaire ce dernier (ce qui générerait des pertes en énergie électrique trop importantes), il est ensuite prévu une étape S15 au cours de laquelle le calculateur 100 vérifie si la température T85 dans le catalyseur principal 85 ne dépasse pas un second seuil T2.
Tant que la température T85 dans le catalyseur principal 85 ne dépasse pas ce second seuil T2, le catalyseur électrique 84 et la pompe à air 71 restent pilotés à l’état démarré.
En revanche, dès que la température T85 dans le catalyseur principal 85 dépasse ce second seuil T2, le catalyseur électrique 84 et la pompe à air 71 sont pilotés à l’état arrêté (étape S16).
Les deux seuils T-ι et T2 sont ici choisis inférieurs à la température d’amorçage du catalyseur principal 85, mais supérieurs à la température ambiante. Ils sont plus précisément choisis de telle manière que la durée nécessaire pour amorcer le catalyseur principal 85 soit restreinte.
Le second algorithme A2 est mis en œuvre lorsque, d’une part, le moteur à combustion interne 2 est à l’état arrêté, et, d’autre part, on estime qu’il est probable que le moteur à combustion interne 2 soit piloté à l’état démarré sous peu (par exemple dans un délai de quelques minutes).
Il consiste dans ces conditions à faire en sorte que la température T85 dans le catalyseur principal 85 reste supérieure à un quatrième seuil T4 qui est strictement supérieur au premier seuil T-ι, voire supérieur également au second seuil T2.
Pour cela, au cours d’une première étape S20, le calculateur 100 détermine un niveau de probabilité Np que le moteur à combustion interne 2 soit piloté à l’état démarré sous peu.
Cette étape peut être mise en œuvre de différentes manières, en fonction d’un grand nombre de paramètres. Elle peut ainsi par exemple être mise en œuvre en fonction :
- du niveau de charge de la batterie de traction 50 (la probabilité d’un démarrage prochain du moteur à combustion interne 2 étant élevé lorsque ce niveau de charge se rapproche d’un seuil minimum de charge),
- du trajet du véhicule (la probabilité d’un démarrage prochain du moteur à combustion interne 2 étant élevé lorsque le véhicule se rapproche d’une forte côte, d’une autoroute, ...),
- des conditions climatiques, ...
Alors, si le niveau de probabilité Np est inférieur à un seuil de probabilité Snp prédéterminé, ce qui signifie qu’on estime peu probable que le moteur à combustion interne 2 soit démarré dans les prochaines minutes, le second algorithme A2 s’interrompt. On comprend alors que dans ce cas, seul le premier algorithme A1 est mis en œuvre, ce qui assure le maintien de la température TSs dans le catalyseur principal 85 au-delà du premier seuil T-i.
En revanche, si le niveau de probabilité Np dépasse le seuil de probabilité Snp, ce qui signifie qu’on estime qu’il y a une forte probabilité que le moteur à combustion interne 2 soit démarré dans les prochaines minutes, le second algorithme A2 se poursuit en des étapes S21 à S26, homologues des étapes S11 à S16 du premier algorithme A1.
Plus précisément, au cours de l’étape S21, le calculateur 100 vérifie si la température T85 dans le catalyseur principal 85 est inférieure au quatrième seuil T4.
Si tel n’est pas le cas, ce qui signifie que le catalyseur principal 85 est considéré comme étant déjà suffisamment chaud, le second algorithme A2 s’interrompt.
Dans le cas contraire, il se poursuit en une étape S22 au cours de laquelle le calculateur 100 vérifie si la température T84 dans le catalyseur électrique 84 dépasse un sixième seuil T6 (qui est supérieur ou égal au troisième seuil T3).
Si tel n’est pas le cas, au cours d’une étape S23, le catalyseur électrique 84 est piloté à l’état démarré, pour commencer à réchauffer les gaz qu’il contient, puis l’étape S22 est à nouveau mise en œuvre.
Au contraire, si la température T84 dans le catalyseur électrique 84 dépasse le sixième seuil T6, au cours d’une étape S24, le catalyseur électrique 84 et la pompe à air 71 sont pilotés à l’état démarré, pour commencer à réchauffer le catalyseur principal 85.
Pour ne pas réchauffer plus que nécessaire ce dernier (ce qui générerait des pertes en énergie électrique trop importantes), il est ensuite prévu une étape S25 au cours de laquelle le calculateur 100 vérifie si la température T85 dans le catalyseur principal 85 ne dépasse pas un cinquième seuil T5.
Tant que la température T85 dans le catalyseur principal 85 ne dépasse pas ce cinquième seuil T5, le catalyseur électrique 84 et la pompe à air 71 restent pilotés à l’état démarré.
En revanche, dès que la température TSs dans le catalyseur principal 85 dépasse ce cinquième seuil T5, le catalyseur électrique 84 et la pompe à air 71 sont pilotés à l’état arrêté (étape S26).
Ici encore, les deux seuils T4 et T5 sont ici choisis inférieurs à la température d’amorçage du catalyseur principal 85. Ils sont plus précisément choisis de telle manière que la durée nécessaire pour amorcer le catalyseur principal 85 soit très restreinte.
Le troisième algorithme A3 est cette fois mis en œuvre uniquement lorsque le calculateur 100 reçoit une consigne de démarrage du moteur à combustion interne 2.
Il permet d’assurer alors une montée rapide de la température T85 dans le catalyseur principal 85, avant le démarrage effectif du moteur à combustion interne 2.
Pour cela, au cours d’une première étape S30, le calculateur 100 vérifie si la température T85 dans le catalyseur principal 85 est inférieure à un septième seuil T7, lequel est strictement supérieur aux premier et quatrième seuils Ti, T4.
Si tel n’est pas le cas, ce qui signifie que le catalyseur principal 85 est déjà chaud et amorcé, ce troisième algorithme A3 s’interrompt.
Dans le cas contraire, il se poursuit en une étape S31 au cours de laquelle le calculateur 100 vérifie si la température T84 dans le catalyseur électrique 84 dépasse un neuvième seuil T9 (qui est supérieur ou égal aux troisième et sixième seuils T3, T6).
Si tel n’est pas le cas, au cours d’une étape S32, le catalyseur électrique 84 est piloté à l’état démarré, pour commencer à réchauffer les gaz qu’il contient, puis l’étape S30 est à nouveau mise en œuvre.
Au contraire, si la température T84 dans le catalyseur électrique 84 dépasse le neuvième seuil T9, au cours d’une étape S33, le catalyseur électrique 84 et la pompe à air 71 sont pilotés à l’état démarré, pour commencer à réchauffer le catalyseur principal 85.
A ce stade, l’utilisation de la pompe à air 71 est préférée car elle permet de réguler à un faible débit les gaz traversant le pot catalytique 83. Elle permet de ce fait d’utiliser le catalyseur électrique 84 efficacement, à sa plus grande capacité électrique, sans risque de surchauffe.
Toutefois, passé un huitième seuil de température T8 dans le catalyseur principal 85, on préfère insuffler l’air dans le pot catalytique 83 autrement, en utilisant le bloc-moteur 10. De cette manière, il n’est plus nécessaire d’avoir recours à la pompe à air 71, et on peut ainsi économiser l’énergie nécessaire à son entraînement.
Pour cela, il est prévu une étape S34 au cours de laquelle le calculateur
100 vérifie si la température T85 dans le catalyseur principal 85 est supérieure à un huitième seuil T8.
Tant que la température T85 dans le catalyseur principal 85 ne dépasse pas ce huitième seuil T8, le catalyseur électrique 84 et la pompe à air 71 restent pilotés à l’état démarré.
En revanche, dès que la température T85 dans le catalyseur principal 85 dépasse ce huitième seuil T8, la pompe à air 71 est pilotée à l’état arrêté (étape S35). Le catalyseur électrique 84 reste quant à lui piloté à l’état démarré.
Au cours de cette étape S35, le moteur électrique 90 est quant à lui piloté par le calculateur 100 pour faire tourner le vilebrequin 12 du moteur à combustion interne 2 alors que ce dernier est toujours à l’état arrêté (aucune injection d’essence n’a lieu dans les cylindres 11).
La rotation du vilebrequin 12 permet, grâce à l’action des pistons dans les cylindres 11, de faire circuler de l’air frais depuis la ligne d’admission 20 vers la ligne d’échappement 80, au travers notamment du pot catalytique 83.
De cette manière, le moteur électrique 90 permet de faire circuler de l’air au travers du catalyseur électrique 84 pour réchauffer cet air, puis au travers du catalyseur principal 85 pour continuer de réchauffer ce dernier.
Au cours de l’étape S36 suivante, le calculateur 100 vérifie si la température T85 dans le catalyseur principal 85 est supérieure à un dixième seuil T-ioTant que ce n’est pas le cas, ce qui signifie que le catalyseur principal 85 n’est pas encore assez chaud pour permettre le démarrage du moteur à combustion interne 2, le calculateur 100 répète les étapes S35 et S36 précitées.
En revanche, dès que la température T85 dans le catalyseur principal 85 dépasse le dixième seuil Tw, le processus se poursuit en une étape S37 au cours de laquelle il est prévu de démarrer le moteur à combustion interne 2. Le moteur électrique 90 étant couplé au vilebrequin 12, il sert de démarreur. II suffit donc pour démarrer le moteur à combustion interne 2 de commander l’injection de carburant dans les cylindres 11 (et éventuellement aussi l’allumage de bougies).
Une fois le moteur à combustion interne 2 démarré, le calculateur surveille la température T85 dans le catalyseur principal 85 (étape S38) puis, dès qu’elle dépasse un onzième seuil Tu, il commande l’arrête du catalyseur électrique (étape S39).
Enfin, le quatrième algorithme A4 est mis en œuvre lorsque le moteur à combustion interne 2 est à l’état démarré.
Il consiste à optimiser la montée en température du catalyseur principal 85 soit parce que celui-ci n’est pas encore bien amorcé, soit parce que l’on souhaite initier une opération particulière (par exemple une opération de brûlage des suies) nécessitant une température élevée dans le catalyseur principal 85.
Pour cela, au cours d’une première étape S40, le calculateur 100 vérifie si la température T85 dans le catalyseur principal 85 est inférieure à un douzième seuil T-I2.
Si tel n’est pas le cas (ce qui signifie que le catalyseur est déjà amorcé et n’a pas besoin d’être réchauffé), ce quatrième algorithme A4 s’interrompt.
Dans le cas contraire, il se poursuit en une étape S41 au cours de laquelle le calculateur 100 pilote le catalyseur électrique 84 à l’état démarré, pour que ce dernier participe à réchauffer les gaz qui le traversent (lesquels gaz sont déjà chauffés dans les cylindres 11 ).
Puis, le calculateur attend que la température T85 dans le catalyseur principal 85 dépasse un quatorzième seuil Tu (étape S42).
Dès que ce seuil est dépassé, au cours d’une étape S43, la pompe à air 71 est pilotée à l’état démarré pour augmenter le débit de gaz traversant le pot catalytique 83. Par ailleurs, l’injection de carburant est pilotée de manière qu’un surplus de carburant non brûlé sorte des cylindres 11 et s’engouffre dans le pot catalytique 83, générant alors une réaction chimique très exothermique. On comprend ainsi que cette réaction chimique participe à l’augmentation rapide de la température T85 du catalyseur principal 85.
Pour ne pas réchauffer plus que nécessaire ce dernier, il est ensuite prévu une étape S44 au cours de laquelle le calculateur 100 vérifie si la température T85 dans le catalyseur principal 85 ne dépasse pas un treizième seuil ΤηTant que la température T85 dans le catalyseur principal 85 ne dépasse pas ce treizième seuil Ti3, le catalyseur électrique 84 et la pompe à air 71 restent pilotés à l’état démarré.
En revanche, dès que la température T85 dans le catalyseur principal 85 dépasse ce treizième seuil Ti3, le catalyseur électrique 84 et la pompe à air 71 sont pilotés à l’état arrêté et la surinjection de carburant dans les cylindres 11 est stoppée (étape S45).
On considère en effet alors que la température T8s dans le catalyseur principal 85 est telle que ce dernier est bien amorcé.
La présente invention n’est nullement limitée au mode de réalisation 5 décrit et représenté, mais l’homme du métier saura y apporter toute variante conforme à l’invention.
Ainsi, dans le cas où le pot catalytique comporte un filtre (par exemple un filtre à particules ou un filtre à oxydes d’azote), on pourra utiliser le catalyseur électrique et éventuellement aussi la pompe à air lors des phases de régénération de ce filtre.
En effet, comme on le sait bien, un filtre à particules est conçu pour se charger progressivement de particules fines. Or, l'accumulation de particules fines entrave progressivement l'évacuation des gaz brûlés. Il est donc connu de brûler régulièrement les particules fines que le filtre contient, en élevant la température des gaz qui le traversent.
Cette régénération est alors ici mise en œuvre en injectant, à chaque cycle du moteur, un surplus de carburant dans les cylindres, de manière à accroître le taux d'hydrocarbures imbrûlés contenus dans les gaz brûlés. Ce carburant peut ainsi venir réagir dans le catalyseur, de manière très exothermique.
Le catalyseur électrique (et éventuellement aussi la pompe à air) est en parallèle utilisé pour participer à l’augmentation de la température de ces gaz brûlés.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Groupe motopropulseur (1) pour véhicule automobile, comportant :
    - une chaîne de traction thermique comprenant un bloc-moteur (10) qui délimite au moins un cylindre (11) et qui est équipé d’un vilebrequin (12), une ligne d’admission (20) d’air frais dans chaque cylindre (11), et une ligne d’échappement (80) de gaz brûlés hors de chaque cylindre (11) qui comprend un moyen de chauffage électrique (84) suivi d’un catalyseur principal (85), et
    - une chaîne de traction électrique qui comprend une batterie de traction (50) et un moteur électrique (90) qui est connecté à la batterie de traction (50) et qui est couplé au vilebrequin (12) du bloc moteur (10), caractérisé en ce que la chaîne de traction thermique comporte une ligne de soufflage (70) d’air qui débouche dans la ligne d’échappement (80), entre le bloc-moteur (10) et le moyen de chauffage électrique (84), et qui comprend une pompe à air (71).
  2. 2. Groupe motopropulseur (1) selon la revendication précédente, dans lequel la pompe à air (71) est à fonctionnement électrique et est connectée à une batterie d’accumulateurs (73), distincte ou confondue avec la batterie de traction (50).
  3. 3. Groupe motopropulseur (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel il est prévu un capteur de température (75) adapté à acquérir la température dans le catalyseur principal (85).
  4. 4. Méthode de pilotage d’un groupe motopropulseur (1) conforme à l’une des revendications précédentes dans lequel le bloc-moteur (10), le moyen de chauffage électrique (84) et la pompe à air (71) sont chacun adaptés à être pilotés entre un état arrêté et un état démarré, dans laquelle, lorsque le bloc-moteur (10) est piloté à l’état arrêté, il est prévu d’acquérir la température (Tes) dans le catalyseur principal (85) et de piloter le moyen de chauffage électrique (84) et la pompe à air (71) en fonction de la température (T85) acquise.
  5. 5. Méthode de pilotage selon la revendication 4, dans laquelle, si la température (T85) dans le catalyseur principal (85) est comprise entre un premier seuil (T-ι) et un second seuil (T2), il est prévu de piloter le moyen de chauffage électrique (84) à l’état démarré.
  6. 6. Méthode de pilotage selon la revendication 5, dans laquelle il est prévu une étape d’acquisition de la température (T84) dans le moyen de chauffage électrique (84) puis, lorsque la température (T84) dans le moyen de chauffage électrique (84) dépasse un troisième seuil (T3), de piloter la pompe à air (71) à l’état démarré tant que la température (T85) dans le catalyseur principal (85) reste inférieure audit second seuil (T2).
  7. 7. Méthode de pilotage selon l’une des revendications 4 à 6, dans laquelle il est prévu une étape de détermination d’une niveau de probabilité (Np) d’un pilotage du bloc-moteur (10) à l’état démarré, puis, si le niveau de probabilité (Np) dépasse un seuil de probabilité (SNp) et si la température (T85) dans le catalyseur principal (85) est comprise entre un quatrième seuil (T4) et un cinquième seuil (T5), il est prévu de piloter le moyen de chauffage électrique (84) à l’état démarré.
  8. 8. Méthode de pilotage selon la revendication 7, dans laquelle il est prévu une étape d’acquisition de la température (T84) dans le moyen de chauffage électrique (84) puis, lorsque la température (T84) dans le moyen de chauffage électrique (84) dépasse un sixième seuil (T6), de piloter la pompe à air (71) à l’état démarré tant que la température (T85) dans le catalyseur principal (85) reste inférieure audit cinquième seuil (T5).
  9. 9. Méthode de pilotage selon l’une des revendications 4 à 8, dans laquelle, lorsque le bloc-moteur (10) est piloté depuis l’état arrêté à l’état démarré, il est prévu :
    - si la température (T85) dans le catalyseur principal (85) est inférieure à un septième seuil (T7), de piloter le moyen de chauffage électrique (84) et la pompe à air (71) à l’état démarré puis,
    - dès que la température (T85) dans le catalyseur principal (85) atteint un huitième seuil (T8), de mise en rotation du vilebrequin (12) du bloc-moteur (10) par le moteur électrique (90) et de pilotage de la pompe à air (71 ) à l’état arrêté.
  10. 10. Méthode de pilotage selon l’une des revendications 4 à 9, dans laquelle, lorsque le bloc-moteur (10) est à l’état démarré, si la température (T85) dans le catalyseur principal (85) est inférieure à un douzième seuil (T-|2), de piloter le moyen de chauffage électrique (84) et la pompe à air (71) à l’état démarré.
    1/2
    50-Π
    I
    I
    I
    Γ*Ί +
    \ι
    2/2
    CM
    CD
    A zvx
    CN
    CO ω
    A
    S11 Ml S20
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