Brevet FR2538448A1 — publié le 19840629

La présente invention se rapporte à un dispositif permettant de commander le processus de régénération-d'un filtre à particules placé sur la ligne d'échappement d'un moteur à allu- mage par compression. On sait que les gaz d'échappement des moteurs à allumage par compression contiennent des particules solides, for- mées de suie, qu'il est souhaitable de retenir dans des filtres afin de réduire la pollution Le colmatage progressif de ces filtres au cours de leur utilisation provoque, dans les collecteurs d'échappe- ment,une contrepression croissante qui diminue le rendement du moteur et dont l'importance deviendrait inacceptable si ces filtres n'étai ent pas régénérés périodiquement. La régénération des filtres à articules est générale- ment réalisée par brûlage des particules in situ Pour amorcer cette combustion il est nécessaire d'élever la température du filtre, localement ou en totalité, par exemple à l'aide d'un brûleur ou d'une résistance électrique, ou encore en élevant la température des gaz d'échappement par modification des conditions de fonctionnement du moteur Le réchauffage peut éventuellement être précédé d'une dévia- tion du flux des gaz d'échappement soit vers une simple dérivation, soit vers un second filtre, l'oxygène nécessaire à la combustion étant fourni par un apport d'air. Les dimensions des filtres étant nécessairement limitées par la place dont on dispose sous un véhicule automobile, leur régénération doit être assez fréquente, ce qui implique un dé clenchement automatique, la régénération pouvant se faire pendant la marche normale du véhicule, sans intervention du conducteur. Or, il est grandement souhaitable que le processus de régénération soit déclenché pour un niveau bien précis de col- \ 30 matage En effet, si le processus est déclenché pour un colmatage trop faible, la quantité de particules est insuffisante pour entrete- nir correctement la combustion, et la régénération est mauvaise. De plus, des régénérations trop fréquentes entravent un accroisse- ment de la consommation d'énergie. Inversement, si le processus est déclenché pour un colmatage trop important, la régénération peut être insuffisante dans des zones o l'air nécessaire à la combustion passe avec diffi- culté, ou bien la quantité de chaleur dégagée par la combustion des particules peut entraîher la destruction du filtre. Dans une solution connue, le processus de régénéra- tion est déclenché à partir d'un certain nombre de tours de fonc- tionnement du moteur ou d'un certain kilométrage parcouru par le véhicule Malheureusement, le niveau du colmatage atteint à ce moment peut être très variable suivant les conditions dans lesquel- les le moteur a été utilisé. Une autre solution connue pour déclencher le proces- sus de régénération consiste à mesurer la perte de charge à tra- vers le filtre, le processus étant déclenché à partir d'un seuil fixe. Malheureusement, cette indication n'est pas suffisam- ment précise, car la perte de charge à travers le filtre dépend non seulement de son niveau de colmatage, mais également des conditions de fonctionnement du moteur. L'invention a pour but-de remédier à cet inconvénient. Elle concerne donc un dispositif de commande du pro- cessus de régénération d'un filtre à particules placé sur l'échappe- ment d'un moteur à allumage par compression, ce dispositif com- prenant un capteur de mesure de la perte de charge à travers le filtre et des moyens pour déclencher le processus de régénération à partir d'un seuil donné de la perte de charge. Ce dispositif est caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour modifier la valeur dudit seuil en fonction de para- mètres de fonctionnement du moteur, t els que vitesse de rotation et charge. De préférence,lesdits moyens de modification de la valeur du seuil comprennent une mémoire contenant des valeurs de perte de charge correspondant à un taux de colmatage déterminé du filtre pour des valeurs différentes des paramètres de fonctionne- ment du moteur, tels que régime et charge et des moyens pour sélectionner dans cette mémoire la valeur appropriée, en fonction des valeurs desdits paramètres à un instant donné. A cet effet, cette mémoire, dite cartographique com- porte des entrées auxquelles sont appliqués des signaux représen- tatifs desdits paramètres et une sortie fournissant un signal repré- sentatif de la valeur de seuil de la perte de charge. Un exemple de réalisation de l'invention fait l'objet de la description qui suit, en référence à la Fig unique joint e qui cons- titue un schéma du dispositif. On a représenté sur cette Fig un moteur 1 à allumage par compression et son collecteur d'échappement 2 Ce dernier est relié à&l'entrée d'une vanne à trois voies 3 destinée à orienter les gaz d'échappement, soit vers un filtre à particules 4, soit vers une dérivation 5. Le filtre à particules comporte, ainsi qu'il est connu, un élément filtrant 6, proprement dit, et des moyens pour amorcer et entretenir la combustion des particules pendant la phase de ré- génération,à savoir, un injecteur d'air 7, un injecteur de carburant 8, une bougie de préchauffage 9. Une prise de pression amont 10 et une prise de pression * aval 11 i sont reliées à un capteur 12 de pression différentielle qui fournit une tension TU proportionnelle à la différence entre les deux pressions donc à la perte de charge à travers l'élément filtrant 6. La tension U est appliquée à un amplificateur 13 et après amplification, à un convertisseur analogique/humérique 14. Le signal 15 émis par-ce dernier est transmis à un comparateur 16 qui reçoit par ailleurs un signal de référence varic'1 le 17 délivré par une mémoire 18 dite " mémoire cartographique Cette mémoire contient des valeurs de référence de la perte de charge, correspon- dant à un taux de colmatage déterminé du filtre pour des valeurs différentes du régime et de la charge, taux à partir duquel le proces- sus de régénération doit être déclenché Elle est documentée à la suite de mesures au banc d'essais, qui permettent de définir avec précision, pour chaque vitesse de rotation du moteur et chaque ni- veau de charge, la valeur de la perte de charge correspondant à un colmatage donné. La mémoire 1-8 comporte deux entrées 19,20 dont les signaux sont respectivement représentatifs de la vi- tesse de rotation et de la charge du moteur 1 et une sortie délivrant le signal 17. Le signal 19 peut être fourni, ainsi qu'il est connu, par un capteur magnétique devant lequel défilent les dents de la couronne de démarrage du moteur, tandis que le signal 20 peut être obtenu, ainsi qu'il est également connu, à partir de la mesure de la quantité de carburant injecté dans un cylindre, à chaque levée d'ai- guille de l'injecteur, cette quantité de carburant étant représentati- ve de la charge du:-moteur. A titre d'exemple,les composants précités peuvent être constitués par les composants portant les références ci-des- sous de la firme NATIONAL SEMICONDUCTOR des Etats-Unis d'Amérique Amplificateur 13 = LM 308 Convertisseur 14 = ADC 0804 Comparateur 16 = CD 4063 Mémoire 18 = IM 6653 La sortie 21 du comparateur 16 est reliée,ainsi qu'il est -connu à un circuit électronique 22 de commande de la vanne à trois voies 3 et des différents: moyens d'amorçage et d'entretien de la combustion des particules pendant la phase de régénération qui est déclenchée automatiquement dès que le signal 15 atteint le si- gnal 17 de référence variable. Grâce à la disposition décrite ci-dessus, on est toujours assuré de déclencher le processus de régénération pour un même niveau de colmatage du filtre, ce qui était bien le but de l'invention. Il va de soi que le procédé de régénération lui-même est totalement indépendant de l'invention, et qu'il peut être de tout type connu. REVENDICATIONS - 1 Dispositif de commande du processus de régéné - ration d'un filtre ( 6) à particules placé sur l'échappement ( 2) d'un moteur ( 1) à allumage par compression, comprenant un capteur ( 12) de mesure de la perte de charge à travers le filtre et des moyens pour comparer la perte de charge mesurée à une valeur de seuil et déclencher le processus de régénération lorsque la va- leur de seuil est atteinte, caractérisé en ce que des moyens ( 18, 19, ) sont prévus pour modifier la valeur dudit seuil en fonction de paramètres de fonctionnement du moteur, tels que vitesse de rota- tion et charge. 2 Dispositif de commande suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de modification de la valeur de seuil comprennent une mémoire ( 18) contenant des valeurs de réfé- rence de la perte de charge, correspondant à un taux de colmatage déterminé du filtre pour des valeurs différentes des paramètres de fonctionnement du moteur, tels que régime et charge et des moyens ( 19, 20) pour sélectionner dans cette mémoire la valeur appropriée, en fonction des valeurs desdits paramètres à un instant donné. 3 Dispositif de commande suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ladite mémoire comporte des entrées ( 19, 20) auxquelles sont appliqués des signaâx représentatifs desdits paramètres et une sortie ( 17) fournissant un signal représentatif de la valeur de seuil de la perte de charge.