Brevet FR2645905A1 — publié le 19901019

La présente invention concerne un procédé de régénération d'un filtre de particules de suie disposé dans le tuyau d'échappement d'un moteur à combustion interne à injection et à compression d'air, en opérant par brûlage des particules de suie, selon lequel il est prévu dans le conduit d'admission du moteur à combustion interne un dispositif pouvant être actionné, en fonction de la charge et de la vitesse de rotation du moteur, entre une position d'ouverture et une position de diminution de la section de passage du conduit d'admission et qui se trouve, pendant la marche en poussée du moteur, le cas échéant dans une position ( position minimale) réduisant la section de passage du conduit à un minimum. Elle concerne en outre un appareillage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. D'après le brevet européen N 10 384, il est connu Ce faire monter la température des gaz d'échappement, en vue de la régération d'un filtre de particules de suie, par étranglement de l'écoulement d'air d'admission. La commande utilisée à cet égard prévoit, entre autres, de faire passer, pour de très hautes températures du corps du filtre de suie, le clapet d'étranglement,ou le système à clapet d'étranglement, dans la position d'ouverture. Quand le moteur fonctionne maintenant dans un domaine de charges élevées, c'est-à-dire dans un domaine o il existe déjà de hautes températures de gaz d'échappement, et lorsqu'il se déroule en outre précisément encore une phase de.régéné- ration, il s'établit sans retard, à cause du processus exothermique d'oxydation des particules de suie, une tem- pérature du corps du filtre de suie qui est suffisamment élevée pour que le clapet d'étranglement soit maintenu, par l'intermédiaire de la commande, dans la position d'ou- verture. Lorsque le moteur fonctionne maintenant par à-coups dans le mode de poussée, c'est-à-dire lorsque la charge est nulle ou approximativement nulle, il se produit alors dans les gaz d'échappement une introduction excessi- ve d'oxygène qui fait en sorte que, du fait de la forte exothermie de réaction des particules de suie avec la grande quantité d'oxygène, la température de fusion du matériau du corps du filtre de suie est dépassée, au moins localement, ce qui peut provoquer un endommagement du filtre de suie. L'invention a en conséquence pour but de créer un procédé du type défini dans le premier paragraphe et à l'aide duquel on puisse empêcher un endommagement du corps du filtre de suie lors d'un passage du moteur dans le mode de fonctionnement en poussée, notamment brs d'une transition à partir des domaines de charges élevées. Le problème est résolu avec le procédé conforme à l'invention en ce que le dispositif de commande de la section de passage du conduit d'admission est respective- ment toujours transféré, immédiatement après que le moteur est passé dans le mode de fonctionnement en poussée, ini- tialement de sa position d'ouverture dans la position réduisant la section de passage du conduit à un minimum et ensuite il est à nouveau ramené de façon continue dans sa position d'ouverture. Avec le procédé conforme à l'invention, on obtient que, immédiatement après une transition du moteur dans le mode de fonctionnement en poussée, l'introduction d'oxygène dans les gaz d'échappement soit maintenue à une valeur limitée. On empêche ainsi une brusque conversion des particules de suie et par conséquent une surcharge thermi- que excessive du corps du filtre de suie. Cependant pour garantir qu'unerégénération du filtre de suie déjà en servi- ce puisse se produire avec une quantité suffisante d'oxygè- ne, le dispositif de commande de la section de passage du conduit d'admission est ramené, après qu'il a atteint la position de réduction de la section de passage du conduit d'admission à un minimum, lentement dans la position d'ouverture. Une alTération de la sécurité de fonctionnement et une trcp grande réduction de la proportion d'air sous l'effet d'une influence brusque de la charge pendant cette phase de rétrogradation sont empêchées de la façon sui- vante: lorsque le dispositif de commande de la section de passage du conduit d'admission se trouve en dehors de sa position d'ouverture, il est ramené brusquement dans cette position d'ouverture sous l'influence de la charge ou bien dans le cas d'une diminution de la vitesse de rota- tion du moteur en dessous d'une valeur prédéterminée. Cette particularité présente en outre l'avantage qu'on n'a pas à craindre un calage du moteur par suite d'une - baisse de la vitesse de rotation pendant la période dans laquelle le dispositif de commande de l'écoulement d'air d'admission ne se trouve pas dans la position d'ouverture. Selon une autre particularité du procédé confor- me à l'invention, la section de passage du conduit d'admission est complètement libérée dans la position d'ouverture du dispositif. L'appareillage pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention comporte un organe d'actionnement du dispositif de commande de la section de passage du conduit d'admission en fonction de la charge et de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne, cet appareillage présentant les particularités suivantes: - l'organe d'actionnement est une boîte à dépression reliée au dispositif, - la boite à dépression est reliée à une pompe à dépres- sion par l'intermédiaire d'un conduit d'air, - la pompe à dépression a un débit de refoulement réglable et, lors d'une transition du moteur dans le mode de fonc- tionnement en poussée, elle est commutée au débit maximal puis, après que le dispositif a atteint la position minimale, elle est ramenée dans la condition de débit nul, - dans le conduit d'air, il est prévu une soupape d'arrêt qui passe dans la position d'ouverture lors de la transi- tion du moteur dans le mode de fonctionnement en poussée et qui, immédiatement après que le dispositif a atteint la position minimale, est à nouveau transférée dans la position de fermeture, - entre la soupape d'arrêt et la boite à dépression, le conduit d'air est pourvu d'un trou d'étranglement et - il est prévu entre la soupape d'arrêt et la boîte à dépression une'soupape de ventilation qui est transférée dans la position de fermeture lorsque le moteur passe dans le mode de fonctionnement en poussée. Selon encore une autre particularité de cet - appareillage, le dispositif de commande de la section de passage du conduit d'admission est agencé comme un clapet d'étranglement. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mis en évidence dans la suite de la descrip- tion, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins dans lesquels: la figure 1 est une représentation de principe d'un appa- reillage avantageux pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, la figure 2 est un organigramme mettan- en évidence le mode de fonc- tionnement de l'unité de commande électronique désignée par 13 sur la figure 1. Sur la figure 1, la référence 1 désigne le conduit d'admission d'un moteur à combustion interne à injection et à compression d'air, non représenté sur les dessins et dont le tuyau d'échappement, également non représenté, comporte un filtre de particules de suie qui peut être régénéré par brûlage des particules de suie qui ont été retenues par filtrage des gaz d'échappement. Dans le conduit d'admission est disposé un clapet d'étranglement 2, qui peut être actionné par une boite à dépression 3 par l'intermédiaire d'une tringlerie 33. La boite à dépression 3 est reliée à un conduit d'air 4,qui est lui-même relié avec une pompe à dépression 5, entraînée par le moteur à combustion interne et dont le débit est réglable. Dans le conduit d'air 6, il est prévu une soupape d'arrêt 7. En outre deux tubulures de dérivation 8 et 9 partent du conduit d'air 6 entre la jonction avec la boîte à dépres- sion 3 et la soupaped'arrêt 7. La tubulure 8 est pourvue d'un trou d'étranglement 10 et le conduit d'air 4 peut être alimenté en air en cas de besoin par l'intermédiaire de la tubulure 9 et d'une soupape de ventilation 1I dispo- sée dans celle-ci. Le clapet d'étranglement 2 peut être actionné par la bolte à dépression 3 entre une position d'ouverture, dans laquelle toute la section de passage du conduit d'admission 1 est libérée, et une position de ré- duction de la section de passage du conduit d'admission 1 à un minimum (position représentée en trait interrompu en 2'), - cette position étant appelée dans la suite la "position minimale 2"'-.Sur la boîte à dépression 3 est disposé un contacteur d'extrémité 12, qui peut être action- né, dans la position minimale 2' du clapet d'étranglement 2, par l'intermédiaire du taquet 32 fixé sur la tringle- rie 31. Il est évidemment également possible d'assurer la réduction au minimum de la section de passage du conduit d'admission en produisant une fermeture complète d'un clapet d'étranglement pourvu d'un trou de traversée dimensionné en correspondance. Tant que le moteur à combustion interne fonction- ne en charge, la soupape de ventilation 11 se trouve dans la position d'ouverture, la soupape d'arrêt 7 dans la posi- tion de fermeture et le-débit VH de la pompe 5 est nul. Dans ces conditions de fonctionnement, la pression atmos- phérique est ainsi appliquée par l'intermédiaire du conduit d'air 4 à la boîte à dépression 3 de sorte que le clapet d'étranglement 2 est maintenu dans sa position d'ouverture. Lorsqu'il se produit une variation de la charge dans le mode de fonctionnement en poussée, c'est-à-dire lorsque le moteur fonctionne brusquement avec une charge nulle ( par exemple lors d'un freinage du véhicule), il se produit immédiatement après la variation de charge une fermeture de la soupape de ventilation 11 et une ouver- ture de la soupape d'arrêt 7. Simultanément, la pompe à dépression 5 est commutée à son débit maximal VHmax. Sous l'effet de la dépression s'établissant maintenant instan- tanément ( faible section de passage) dans le conduit d'air 4, le.clapet d'étranglement 2 est immédiatement - ramené dans la position minimale 2' par l'intermédiaire de la boîte à dépression 3. Par ce moyen, l'introduction d'oxygène dans les gaz d'échappement est réduite à une valeur telle que, dans le cas o le filtre de suie se trouve précisément dans une phase de régénération, on exclut un endommagement dufiltre par suite d'une forte augmentation brutale de la proportion d'oxygène dans les gaz d'échappement. Pour qu'il y ait cependant suffisamment d'oxygène disponible pour toute la régénération du filtre de particules de suie, aussitôt que le clapet d'étrangle- ment 2 est parvenu dans la position minimale 2' - ce.qui est signalé par le contacteur d'extrémité 12 -, il se produit une fermeture de la soupape d'arrêt 7 et un retour de la pompe à dépression 5 au débit nul. Par l'intermé- diaire du trou d'étranglement 10, il se produit maintenant une ventilation tout à fait graduelle du conduit d'air 4 entre la soupape d'arrêt 7 et la boîte à dépression 3, de sorte que le clapet d'étranglement 2 est ramené de façon continue dans sa position d'ouverture. La vitesse de rappel du clapet d'étranglement 2 dépend de la grosseur du trou d'étranglement 10. Plus ce trou est choisi petit, plus le clapet d'étranglement 2 revient lentement dans la position d'ouverture. Lorsque maintenant, sous l'influence du conduc- teur, une impulsion de charge est transmise au moteur pendant une telle charge de rappel du clapet d'étrangle- ment, il se produit une ouverture immédiate de la soupape de ventilation 11, ce qui provoque une brusque ventila- tion du conduit d'air 4 et par conséquent une ouverture immédiate du clapet d'étranglement 2. Le même processus se déroulerait dans le cas o la vitesse de rotation n du moteur diminuerait pendant une telle phase de rappel, en dessous d'une valeur limite prédéterminée. Comme valeur limite de la vitesse de rotation, on a choisi dans cet exemple de réalisation une valeur de 1200 t/min. En corres- pondance, un transfert du clapet d'étranglement 2 dans la position minimale 2' dans une transition du moteur dans le mode de fonctionnement poussé ne s'effectuera que lorsque la vitesse de rotation n du moteur sera supérieure à cette valeur limite. La commande des deux soupapes 7 et 11 et de la pompe à dépression 5 est assurée par l'intermédiaire d'une unité de commande électronique 13, qui reçoit en outre un signal représentant la charge (xRS), un signal représentant la vitesse de rotation de moteur n et un signal correspon- dant à la position du contacteur d'extrémité 12 ( conduc- teur de valeur de mesure 31). Le mode de fonctionnement de cette unité de commande électronique 13 a été représenté sur la figure 2, qui va être décrite dans la suite, à l'aide d'un organigramme 14. Après le démarrage du moteur, par l'intermédiaire du bloc de sortie 15, la soupape de ventilation 11 est ouverte, le débit VH de la pompe à dépression 5 est réglé à zéro et la soupape d'arrêt 7, dans le cas o elle se trou- verait encore dans sa position d'ouverture, est fermée. Aussi bien la soupape de ventilation 11 que la soupape d'arrêt 7 peuvent à cet instant être également maintenues dans la position respectivement opposée car, tant que la pompe 5 est réglée au débit nul, un équilibre de pression est toujours établi par l'intermédiaire du trou d'étran- ment 10 entre l'environnement et le conduit d'air 4 de sorte que le clapet d'étranglement 2 est alors maintenu dans sa position d'ouverture. Dans le bloc d'entrée 16 suivant, il se produit une entrée de la charge actuelle xRS du moteur et de sa vitesse de rotation actuelle n. La charge xRS est alors captée par l'intermédiaire d'un capteur à partir de la tige de régulation de la pompe d'injection et la vitesse de rotation n est captée par l'intermédiaire d'un autre capteur à partir du vilebrequin du moteur. Dans le bloc de dérivation 17 suivant s'effectue le contrôle permettant de déterminer si le moteur fonction- necons le mode de poussée, c'est-à-dire si la déviation de la tige de régulation xRS est égale à O et si simulta- nément la vitesse de rotation n du moteur est encore supé- rieure à la valeur limite de 1200 t/min. Dans la négative, il se produit une dérivation vers le point 18 pour une nouvelle entrée d'une charge xRS et d'une vitesse de rota- tion n. Lorsqu'un mode de fonctionnement en poussée est détecté (bloc de dérivation 17), il se produit, par l'intermédiaire du bloc de sortie 19, une fermeture de la soupape de ventilation il et une ouverture de la soupape d'arrêt 7. Simultanément le débit VH de la pompe à dépres- sion est réglé à la valeur"maximale" VHmax. Dans cette étape, le clapet d'étranglement 2 est transféré dans sa position minimale 2'. Ensuite il se produit, par l'intermé- diaire du bloc 20, l'entrée de la condition de commutation du contacteur d'extrémité 12 et, dans le bloc 22, l'inter- rogation pour déterminer si ce contacteur a déjà été actionné par le taquet 32 du clapet d'étranglement 2'. Dans l'affirmative, c'est-à-dire lors--que le clapet d'étrangle- ment 2 est arrivé dans la position minimale 2', la commande est dérivée vers le bloc de sortie 23, par lequel sont déclenchés la fermeture de la soupape d'arrêt 7 et un rappel de la pompe 5 au débit nul. Il se produit ainsi une ventilation lente du conduit d'air 4 par l'intermé- diaire du trou d'étranglement 10. Dans le bloc suivant 24, à nouveau la charge actuelle xRS et la vitesse de rotation actuelle n sont introduites. Si maintenant, pendant la période truck pendant laquelle le clapet d'étranglement est lentement ramené dans sa position d'ouverture, la charge actuelle xRS était supérieure à 0 ou bien la vitesse de rotation actuelle diminuait en dessous de la valeur limite de 1200 t/min ( bloc de dérivation 25), il se produirait alors une ventilation immédiate du conduit d'air 4 par - une commande correspondante de la soupape de ventilation i1l dans le bloc de sortie 26. Le clapet d'étranglement 2 reviendrait alors brusquement dans la position d'ouverture. Si l'interrogation intervenant dans le bloc 25 donne une réponse négative, la commande est dérivée vers le bloc 28, et notamment jusqu'à ce que le clapet d'étranglement 2 ait à nouveau atteint sa position d'ouverture, c'est-à-dire jusqu'à la fin de la période truck. Lorsque cela est le cas ( bloc de dérivation 28), la commande est dérivée vers le point final 30. Dans le cas de moteurs à combustion interne qui sont déjà équipés d'une pompe à dépression pour alimenter d'autres appareils utilisateurs, il n'est naturellement pas nécessaire de prévoir une pompe séparée avec débit réglable mais, dans ce cas, le conduit d'air 4 peut égale- ment être relié directement à la pompe à dépression déjà existante, également lorsque son débit n'est pas réglable. Dans un autre aspect de l'invention, il est également possible de commander le clapet d'étranglement de la maniè- re conforme à l'invention par l'intermédiaire d'un moteur électrique. REVENDICATIONS 1. Procédé de régénération d'un filtre de particu- les de suie disposé dans le tuyau d'échappement d'un moteur à combustion interne à injection et à compression d'air, en opérant par brûlage des particules de suie, selon lequel il est prévu dans le conduit d'admission du moteur à com- bustion interne un dispositif pouvant être actionné, en fonction de la charge et-de la vitesse de rotation du moteur, entre une position d'ouverture et une position de diminution de la section de passage du conduit d'admission et qui se trouve, pendant la marche en poussée du moteur, le cas échéant dans une position (position minimale) réduisant la section de passage du conduit à un minimum, caractérisé en ce que le dispositif de commande de la. section de passage du conduit d'admission est respective- ment toujours transféré, immédiatement après que le moteur est passé dans le mode de fonctionnement en poussée, ini- tialement de sa position d'ouverture dans la position ( position minimale 2') réduisant la section de passage du conduit à un minimum et ensuite il est à nouveau ramené de façon continue dans sa position d'ouverture. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'ensuite, lorsque le dispositif se trouve en dehors de sa position d'ouverture, il est à nouveau transféré brusquement dans cette position d;ouverture sous l'influen- ce de la charge ou bien en cas de diminution de la vitesse de rotation du moteur en dessous d'une valeur prédétermi- née. 3. Procédé selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la section de passage du conduit d'admission est complètement libérée dans la position d'ouverture du dispositif. 4. Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé selon une des revendications 1 à 3, comportant un organe d'actionnement assurant la manoeuvre du dispositif en il fonction de la charge et de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne, caractérisé par les particula- rités suivantes: - l'organe d'actionnement est une boîte à dépression (3) reliée au dispositif, - la boîte à dépression (3) est reliée à une pompe à dépression (5) par l'intermédiaire d'un conduit d'air (6), - la pompe à dépression (5) a un débit de refoulement (VH) réglable et, lors d'une transition du moteur dans le mode de fonctionnement en poussée, elle est commutée au débit maximal puis, après que le dispositif a atteint la position minimale (2'), elle est ramenée dans la con- dition de débit nul, - dans le conduit d'air (6), il est prévu une soupape d'arrêt (7) qui passe dans la position d'ouverture lors de la transition du moteur dans le mode de fonctionnement en poussée et qui, immédiatement après que le dispositif a atteint la position minimale (2'), est à nouveau trans- férée dans la position de fermeture, - entre la soupape d'arrêt (7) et la boîte à dépression (3), le conduit d'air (4) est pourvu d'un trou d'étran- glement (10) et - il est prévu entre la soupape d'arrêt (7) et la boîte à dépression (3) une soupape de ventilation (11) qui est transférée dans la position de fermeture lorsque le moteur passe dans le mode de fonctionnement en poussée. 5. Appareillage selon la revendication 4, caracté- risé en ce que le dispositif de commande de la section de passage du conduit d'admission est agencé comme un clapet d'étranglement (2).