Brevet FR2795132A1 — publié le 20001222

"Système de détection de dysfonctionnements d'un dispositif de traitement des gaz d'échappement" L'invention concerne un système de détection des dysfonctionnements d'un dispositif de traitement des gaz d'échappement d'un véhicule. L'invention concerne plus particulièrement un système de détection de dysfonctionnements d'un dispositif de traitement des gaz d'échappement d'un véhicule comprenant, un premier filtre à particules et un second filtre à particules disposés dans une ligne d'échappement dans laquelle s'écoulent les gaz d'échappement du moteur du véhicule. Les législations concernant les émissions polluantes sont de plus en plus sévères. II s'avère ainsi nécessaire d'augmenter l'efficacité et la fiabilité des dispositifs de dépollution. Dans ce but, des dispositifs de traitement des gaz d'échappement sont mis en place sur les lignes d'échappement des véhicules à moteur. II s'agit notamment de filtres qui captent ou piègent les particules émises dans les gaz d'échappement. A la suite d'un choc thermique ou mécanique, il arrive que le filtre à particules soit détérioré. II est impératif, d'une part de détecter ce dysfonctionnement et, d'autre part, de minimiser les émissions polluantes jusqu'à ce qu'une réparation soit effectuée. L'invention propose ainsi un système de détection de dysfonctionnements d'un dispositif de traitement des gaz d'échappement du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour mesurer la pression en amont et en aval du premier filtre à particules. Outre la détection des dysfonctionnements du premier filtre à particules, un tel système permet de traiter les émissions d'oxydes de carbone lors de la régénération du premier filtre à particules. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le dispositif comporte un premier moyen pour mesurer la pression différentielle entre l'amont et l'aval du premier filtre à particules, et un second moyen pour mesurer la pression en aval du premier filtre à particules ; - lorsque le second moyen de mesure indique une valeur de pression supérieure à une valeur maximum déterminée de la pression, et que le premier moyen de mesure indique une valeur de pression différentielle inférieure à une valeur de pression différentielle déterminée, un moyen d'alerte prévient l'utilisateur que le premier filtre à particules est défectueux ; - lorsque le premier moyen de mesure indique une valeur de pression différentielle inférieure à une valeur de différence de pression minimum déterminée, un moyen d'alerte prévient l'utilisateur que le premier filtre à particules est défectueux ; - lorsque le premier moyen de mesure indique une valeur de pression différentielle supérieure à la valeur de la pression différentielle minimum déterminée et que valeur de la pression différentielle n'augmente pas alors que le moteur émet des particules, un moyen d'alerte prévient utilisateur que le premier filtre à particules est défectueux ; - le second filtre à particules est catalytique ; - un catalyseur d'oxydation est placé en amont du premier filtre à particules dans le sens de l'écoulement des gaz d'échappement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, pour la compréhension de laquelle on se reportera à la figure unique en annexe. La figure unique est une représentation schématique d'une ligne d'échappement équipée d'un système de détection des dysfonctionnements d'un dispositif de traitement des gaz d'échappement. On a représenté sur la figure unique, un dispositif de traitement 10 des gaz d'échappement G d'un moteur 12. Une ligne 14 permet l'écoulement des gaz G du moteur vers l'atmosphère. Un système de traitement 10 destiné à purifier les gaz d'échappement G se situe à l'intérieur de la ligne 14. II se compose principalement d'un premier filtre à particules 16, d'un second filtre à particules 18 et de moyens de chauffage 20. Les deux filtres 16 et 18 sont placés successivement d'amont en aval dans la ligne 14 dans le sens d'écoulement des gaz G. Les filtre à particules 16 et 18 comportent une face d'entrée et une face de sortie des gaz G. Ils sont par exemple composés de canaux de filtration alternativement bouchés et ouverts en entrée et, inversement ouverts et bouchés en sortie. Les parois des filtres 16 et 18 sont poreuses. Avantageusement, le premier filtre à particules 16 a un volume plus important que le second filtre à particules 18. Avantageusement, le second filtre à particules 18 comporte un revêtement catalytique. Les deux filtres à particules 16 et 18, ainsi que les moyens de chauffage 20, sont placés dans une chambre 22. Cette chambre 22 comporte une section transversale supérieure à celle de la ligne 14. Elle est intégrée dans la ligne 14 de façon à limiter les pertes de charges dues aux changements de section. Avantageusement, un catalyseur d'oxydation 28 est inséré en amont du premier filtre à particules 16. Conformément à l'invention, des moyens 24 de mesure de pression différentielle sont placés en amont et en aval du premier filtre à particules 16. Des moyens 26 de mesure de pression sont placés entre le premier et le second filtre à particules 16 et 18. Le fonctionnement du dispositif de traitement 10 est le suivant. Les gaz d'échappement G produits par le moteur 12 sont envoyés dans la ligne 14. Les gaz d'échappement G traversent successivement le catalyseur d'oxydation 28, le premier filtre à particules 16 puis le second filtre à particules 18. Ils sont ensuite rejetés dans l'atmosphère. L'action du catalyseur d'oxydation 28 est double. II permet d'une part d'oxyder les particules imbrûlées par le moteur et, d'autre part, d'oxyder du monoxyde d'azote en dioxyde d'azote. Les filtres 16 et 18 grâce à leurs parois poreuses filtrent les particules présentes dans les gaz d'échappement G. Les moyens 24 de mesure de pression différentielle ainsi que les moyens 26 de mesure de pression permettent d'effectuer en permanence des mesures. Les valeurs issues de ces mesures sont transmises à un système électronique de gestion (non représenté) et, leur analyse permet de détecter la détérioration du premier filtre à particules 16. Le filtre à particules 16 est détérioré lorsque par exemple un choc thermique ou mécanique perce des canaux de filtration. Les gaz d'échappement G circulent alors directement d'amont en aval du filtre à particules 16 sans être déchargés de leurs particules. Deux principes peuvent être utilisés pour la détection de la détérioration du filtre à particules 16. Le premier principe consiste à analyser les valeurs fournies par les moyens 24 de mesure de pression différentielle et par les moyens 26 de mesure de pression. Le filtre à particules 18 ayant un faible volume, son chargement en particules est rapide lorsque le filtre à particules 16 est défectueux. La contre pression qui résulte de ce dysfonctionnement devient rapidement importante. Si les moyens 26 de mesure de pression fournissent une valeur de pression élevée, c'est-à-dire supérieure à une valeur de pression maximum déterminée, alors que les moyens 24 de mesure de pression différentielle fournissent une valeur faible inférieure à une valeur de pression différentielle déterminée. c'est que le filtre à particules 16 est alors défectueux. La valeur de pression maximum déterminée et la valeur de pression différentielle déterminée sont définies pour chaque type de filtre en fonction du régime et de la charge du moteur. Elles sont mémorisées dans le système de gestion. Le système électronique de gestion déclenche alors l'allumage d'un voyant lumineux (non représenté) sur le tableau de bord du véhicule pour signaler l'anomalie au conducteur qui doit procéder, au moins, au remplacement du premier filtre à particules 16 en faisant appel à un spécialiste. Le second principe de détection consiste à analyser uniquement les valeurs fournies par les moyens 24 de mesure de pression différentielle. Lorsque le filtre à particules 16 est détérioré, les moyens 24 fournissent une valeur de pression différentielle plus faible que la valeur de la différence de pression engendrée par le filtre à particules 16 lorsque ce dernier et dans un état normal de fonctionnement. En effet, la détérioration ayant aboutit au perçage de canaux de filtration du filtre à particules 16, les gaz d'échappement G circulent directement d'amont en aval du filtre à particules 16 sans traverser les parois poreuses. Les pertes de charges produites par le filtre à particules 16 défectueux sont minimes. La valeur de la différence de pression produite par le filtre à particules 16 à l'état neuf, en fonction du régime et de la charge correspond à la valeur de pression différentielle minimum déterminée. Elle est stockée dans des moyens non représentés. En comparant cette valeur avec la différence de pression aux extrémités du filtre 16 fournie par les moyens 24, il est possible de détecter lorsque le filtre à particules 16 est défectueux. II en est de même lorsque la valeur de la pression différentielle mesurée par les moyens 24 n'augmente pas, alors que le moteur émet des particules. Comme précédemment, dans ces deux cas, le système électronique de gestion déclenche l'allumage d'un voyant lumineux (non représenté) sur le tableau de bord du véhicule pour signaler l'anomalie au conducteur. Le filtre à particules 18 situé en aval du filtre à particules 16 présente d'autres avantages. II permet de respecter les niveaux d'émissions en particules fixés par la norme lorsque le filtre à particules 16 est défectueux. En effet, le filtre à particules 16 ne remplissant plus sa fonction, les particules ne sont plus filtrées. Les gaz d'échappement G sont donc toujours chargés en particules en aval du filtre à particules 16. Le filtre à particules 18 remédie à ce dysfonctionnement en filtrant les gaz d'échappement G jusqu'à ce que le filtre à particules 16 soit changé. De plus le filtre à particules 18 traite les émissions d'oxydes de carbone lors des régénérations du filtre à particules 16. Lorsque le filtre à particules 16 doit être régénéré, les moyens de chauffages 20 sont activés. Les moyens de chauffages 20 peuvent être, soit le filtre à particules 16 lui-même utilisé comme résistance électrique chauffante, soit un moyen de chauffage additionnel tel qu'une grille chauffante, un brûleur etc. placés en amont du filtre à particules 16, soit un dispositif mettant en oeuvre une stratégie de contrôle moteur permettant d'utiliser l'énergie thermique dégagée par le moteur pour chauffer les gaz d'échappement G en amont du filtre à particules 16. Dans la première configuration, c'est la chaleur dégagée par le filtre à particules 16 qui provoque la combustion des particules déposées dans celui-ci. Dans les deux autres configurations se sont les gaz d'échappement G chauffés qui produisent la combustion des particules. La régénération du filtre à particules 16 provoque l'émission d'oxydes de carbone. Le filtre à particules 18 muni d'un revêtement catalytique permet, outre la filtration des particules, le traitement des oxydes de carbones en les oxydant. A titre d'exemple, on peut envisager l'utilisation d'un catalyseur métallique supporté par le filtre à particules 18. Le métal doit posséder des propriétés oxydantes (ex : Pt, Cu). II doit être fortement dispersé sur la surface et très dilué c'est à dire que sa teneur en métal et que le diamètre des particules métalliques doivent être très faibles pour éviter le vieillissement de la phase catalytique par frittage des particules métalliques, sous l'effet de la température. Le support peut être de type oxyde (ex : A1203) et il doit favoriser le stockage et la mobilité de l'oxygène par épandage sur la surface, de façon à améliorer le contact entre les particules formant une source de carbone et un agent oxydant (OZ). REVENDICATIONS 1. Système de détection de dysfonctionnements d'un dispositif de traitement des gaz d'échappement (G) d'un véhicule comprenant, un premier filtre à particules (16) et un second filtre à particules (18) disposés dans une ligne d'échappement dans laquelle s'écoulent les gaz d'échappement (G) du moteur du véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour mesurer la pression en amont et en aval du premier filtre à particules (16). 2. Système selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un premier moyen (24) pour mesurer la pression différentielle entre l'amont et l'aval du premier filtre à particules (16), et un second moyen (26) pour mesurer la pression en aval du premier filtre à particules (16). 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que lorsque le second moyen (26) de mesure indique une valeur de pression supérieure à une valeur maximum déterminée de la pression, et que le premier moyen (24) de mesure indique une valeur de pression différentielle inférieure à une valeur de pression différentielle déterminée, un moyen d'alerte prévient l'utilisateur que le premier filtre à particules (16) est défectueux. 4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsque le premier moyen (24) de mesure indique une valeur de pression différentielle inférieure à une valeur de différence de pression minimum déterminée, un moyen d'alerte prévient l'utilisateur que le premier filtre à particules (16) est défectueux. 5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsque le premier moyen (24) de mesure indique une valeur de pression différentielle supérieure à la valeur de la pression différentielle minimum déterminée et que valeur de la pression différentielle n'augmente pas alors que le moteur émet des particules, un moyen d'alerte prévient utilisateur que le premier filtre à particules (16) est défectueux. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second filtre à particules (18) est catalytique. 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un catalyseur d'oxydation (28) est placé en amont du premier filtre à particules (16) dans le sens de l'écoulement des gaz d'échappement (G).