Brevet FR2804167A1 — publié le 20010727

La présente invention concerne un système d'aide à la régénération d'un filtre à particules intégré dans une ligne d'échappement d'un moteur Diesel de véhicule automobile. On sait que la réduction des émissions polluantes liées au fonction nement des moteurs des véhicules automobiles et en particulier des moteurs Diesel est un souci permanent des constructeurs. Différents systèmes ont déjà été développés dans l'état de la techni que pour réduire le niveau de ces émissions polluantes en particulier en utilisant un filtre à particules intégré dans la ligne d'échappement. Cependant, la gestion du fonctionnement de celui-ci et en particulier la gestion de sa régénération génère encore des difficultés. Le but de l'invention est donc de les résoudre. A cet effet, l'invention a pour objet un système d'aide à la régénération d'un filtre à particules intégré dans une ligne d'échappement d'un moteur Diesel de véhicule .automobile, caractérisé en ce que le moteur est associé à différents organes, parmi lesquels - des moyens d'admission d'air dans le moteur, - des moyens de recyclage de gaz d'échappement du moteur en en trée de celui-ci, - un turbocompresseur, - un catalyseur d'oxydation disposé en amont du filtre à particules dans la ligne d'échappement, - un système d'alimentation commune en carburant des cylindres du moteur, comportant des injecteurs à commande électrique, associés à ces cylin dres, - des moyens d'ajout au carburant d'un additif destiné à se déposer sur le filtre à particules pour abaisser la température de combustion des particu les piégées dans celui-ci, - des moyens d'acquisition d'informations relatives à différents para mètres de fonctionnement du moteur et des organes associés à celui-ci, et - des moyens de contrôle du fonctionnement des moyens d'admission, des moyens de recyclage, du turbocompresseur et/ou du système d'alimentation pour piloter le fonctionnement du moteur, ces moyens étant en outre adaptés pour déclencher une phase de régénération du filtre à particules par combustion des particules piégées dans celui-ci en enclenchant une phase d'injections multi ples de carburant dans les cylindres du moteur pendant leur phase de détente, et en ce que les moyens de contrôle comprennent des moyens de mémorisation d'un état de charge de référence du filtre à particules, et des moyens de réactua- lisation de cet état de charge de référence par mesure de celui-ci après au moins certaines phases de régénération de ce filtre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.1 représente un schéma synoptique illustrant un moteur Diesel de véhicule automobile, et les différents organes associés à celui-ci ; et - la Fig.2 représente un schéma synoptique illustrant la structure des moyens de réactualisation d'une information d'état de charge de référence du filtre. On a en effet représenté sur cette figure 1, un moteur Diesel de véhi cule automobile qui est désigné par la référence générale 1. Ce moteur Diesel est associé à des moyens d'admission d'air en en trée de celui-ci, qui sont désignés par la référence générale 2. En sortie, ce moteur est associé à une ligne d'échappement qui est désignée par la référence générale 3. Des moyens de recyclage de gaz d'échappement du moteur en entrée de celui-ci sont également prévus et sont désignés par la référence générale 4. Ces moyens sont alors interposés par exemple entre la sortie du mo teur et les moyens 2 d'admission d'air dans celui-ci. La ligne d'échappement peut également être associée à un turbocom presseur désigné par la référence générale 5 et plus particulièrement à la portion de turbine de celui-ci, de façon classique. Enfin, la ligne d'échappement comporte un catalyseur d'oxydation dé signé par la référence générale 6, disposé en amont d'un filtre à particules dési gné par la référence générale 7, dans la ligne d 'échappement. Le moteur est également associé à un système d'alimentation com mune en carburant des cylindres de celui-ci. Ce système est désigné par la réfé- rencé générale 8 sur cette figure et comporte par exemple des injecteurs à com mande électrique associés à ces cylindres. Dans l'exemple de réalisation représenté, le moteur est un moteur à quatre cylindres et comporte donc quatre injecteurs à commande électrique, res pectivement 9,10,11 et 12. Ces différents injecteurs sont associés à une rampe d'alimentation commune en carburant désignée par la référence générale 13 et reliée à des moyens d'alimentation en carburant désignés par la référence générale 14, com prenant par exemple une pompe à haute pression. Ces moyens d'alimentation sont reliés à un réservoir de carburant dé signé par la référence générale 15 et à des moyens d'ajout à ce carburant d'un additif destiné à se déposer sur le filtre à particules pour abaisser la température de combustion des particules piégées dans celui-ci. En fait, cet additif peut par exemple être contenu dans un réservoir auxiliaire désigné par la référence générale 16 associé au réservoir de carburant 15, pour permettre l'injection d'une certaine quantité de cet additif dans le carbu rant. Enfin, ce moteur et les différents organes qui viennent d'être décrits sont également associés à des moyens de contrôle de leur fonctionnement dési gnés par la référence générale 17 sur cette figure, comprenant par exemple tout calculateur approprié 18 associé à des moyens de stockage d'informations 19, et raccordé en entrée à différents moyens d'acquisition d'informations relatives à différents paramètres de fonctionnement de ce moteur et de ces organes, ce cal culateur étant alors adapté pour contrôler le fonctionnement des moyens d'admission, des moyens de recyclage, du turbocompresseur et/ou du système d'alimentation pour piloter le fonctionnement du moteur et notamment le couple engendré par celui-ci en fonction des conditions de roulage du véhicule de façon classique. C'est ainsi par exemple que ce calculateur est relié à un capteur de pression différentielle 20 aux bornes du catalyseur et du filtre à particules, res pectivement 6 et 7, à des capteurs de température 21,22 et 23, respectivement en amont du catalyseur, entre ce catalyseur et le filtre à particules et en aval de ce filtre à particules dans la ligne d'échappement. Le calculateur peut également recevoir une information de teneur en oxygène des gaz d'échappement à partir d'une sonde Lambda a, proportionnelle désignée par la référence générale 24 sur cette figure, intégrée dans la ligne d'échappement. En sortie, ce calculateur est adapté pour piloter les moyens d'admission d'air, les moyens de recyclage de gaz d'échappement, le turbocom presseur, les moyens d'ajout au carburant de l'additif, les moyens d'alimentation en carburant de la rampe commune et les différents injecteurs associés aux cy lindres du moteur. En particulier, ce calculateur est adapté pour déclencher une phase de régénération du filtre à particules par combustion des particules piégées dans celui-ci en enclenchant une phase d'injections multiples de carburant dans les cylindres du moteur pendant leur phase de détente. Les particules émises par le moteur au cours de son fonctionnement sont en effet piégées dans le filtre à particules. II convient alors de régénérer ce lui-ci régulièrement par combustion de ces particules. Les moyens de contrôle 17 comportent également des moyens de mémorisation d'une information d'état de charge de référence du filtre à particu les et des moyens de réactualisation de cette information d'état de charge de référence par mesure de celui-ci après au moins certaines phases de régénéra tion du filtre. En effet, les moyens de contrôle sont par exemple adaptés pour dé clencher la régénération du filtre à particules si la charge de celui-ci atteint une valeur prédéterminée. Cette valeur prédéterminée peut par exemple être établie à partir d'une charge de référence qui correspond à l'état du filtre lorsque celui-ci est considéré comme propre . L'établissement initial de cette valeur de référence ne pose pas de problème lorsque le filtre est neuf. Mais il convient de recaler cette valeur au cours de la vie du filtre car la charge de celui-ci n'est pas forcément égale à la valeur de référence établie initialement, après sa régénération. Pour prendre en compte ces variations de l'état de charge de réfé rence, on mesure la charge du filtre après au moins certaines phases de régéné- ration de celui-ci pour réactualiser l'information d'état de charge de référence du filtre utilisé par les moyens de contrôle. Ceci permet alors de recaler ce niveau pour optimiser par exemple le déclenchement de la régénération du filtre par ces moyens de contrôle. Ce recalage peut être limité à des phases de régénération qui sont estimées suffisantes, c'est-à-dire par exemple au cours desquelles la tempéra ture de sortie du catalyseur a dépassé un seuil prédéterminé pendant un temps supérieur à une valeur prédéterminée où lorsque le moteur a fonctionné dans des conditions prédéterminées pendant une période de temps minimum prédé terminée. Si ces conditions sont remplies, on estime alors que l'état de charge du filtre après régénération doit être utilisé comme état de charge de référence pour la gestion du fonctionnement du système. Ceci est illustré sur la figure 2, sur laquelle on reconnaît les moyens de contrôle 17 et plus particulièrement le calculateur 18 et des moyens de mé morisation 25 d'un état de charge de référence du filtre à particules. Le calculateur 18 est relié au capteur de pression différentielle 20 dis posé aux bornes du filtre à particules, dont les informations de sortie sont repré sentatives de l'état de charge du filtre. Le calculateur est alors adapté pour évaluer qu'une régénération du filtre s'est déroulée dans des conditions satisfaisantes pour acquérir l'état de charge du filtre après cette régénération et réactualiser l'état de charge de réfé rence stocké dans les moyens 25 selon l'état acquis à partir du capteur de pres sion différentielle 20. REVENDICATIONS 1. Système d'aide à la régénération d'un filtre à particules intégré dans une ligne d'échappement d'un moteur Diesel de véhicule automobile, caractérisé en ce que le moteur (1) est associé à différents organes, parmi lesquels - des moyens (2) d'admission d'air dans le moteur, - des moyens (4) de recyclage de gaz d'échappement du moteur en entrée de celui-ci, - un turbocompresseur (5), - un catalyseur d'oxydation (6) disposé en amont du filtre à particules (7) dans la ligne d'échappement ; - un système (8) d'alimentation commune en carburant des cylindres du moteur, comportant des injecteurs à commande électrique (9,10,11,12), as sociés à ces cylindres, - des moyens (16) d'ajout au carburant d'un additif destiné à se dépo ser sur le filtre à particules (7) pour abaisser la température de combustion des particules piégées dans celui-ci, - des moyens (20,21,22,23,24) d'acquisition d'informations relatives à différents paramètres de fonctionnement du moteur et des organes associés à celui-ci, - et des moyens (17) de contrôle du fonctionnement des moyens d'admission, des moyens de recyclage, du turbocompresseur et/ou du système d'alimentation pour contrôler le fonctionnement du moteur, ces moyens étant en outre adaptés pour déclencher une phase de régénération du filtre à particules par combustion des particules piégées dans celui-ci en enclenchant une phase d'injections multiples de carburant dans les cylindres du moteur pendant leur phase de détente; et en ce que les moyens de contrôle (17) comprennent des moyens (25) de mémorisation d'un état de charge de référence du filtre à parti cules (7), et des moyens (18) de réactualisation de cet état de charge de réfé rence par mesure de celui-ci après au moins certaines phases de régénération de ce filtre. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (17) sont adaptés pour déterminer l'état de charge du filtre à partir des informations de sortie d'un capteur de pression différentielle (20) disposé aux bornes du filtre.