Brevet FR2812689A1 — publié le 20020208

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, I'invention a pour objet un système d'aide à la régénéra- tion 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 en carburant des cylindres du moteur, comportant des injecteurs à commande électrique, associés à ces cylindres, - des moyens pour abaisser la température de combustion des parti- cules piégées dans le filtre, - 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 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 mul- tiples de carburant dans les cylindres du moteur pendant leur phase de détente, et en ce que les moyens de contrôle sont associés à des moyens de détermina- tion du niveau d'activité du catalyseur pour commander le phasage et/ou la quantité de carburant injecté lors des injections multiples, afin d'adapter de façon continue la quantité d'hydrocarbures produite par le moteur au niveau d'activité du catalyseur et optimiser le fonctionnement de celui-ci. 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 au dessin an- nexé qui représente un schéma synoptique illustrant un moteur Diesel de véhi- cule automobile, et les différents organes associés à celui-ci. On a en effet représenté sur cette figure, un moteur Diesel de véhicule 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 turbo- compresseur 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 désigné par la référence générale 6, disposé en amont d'un filtre à particules désigné par la référence générale 7, disposé dans la ligne d 'échappement. Le moteur est également associé à un système d'alimentation par exemple commune en carburant des cylindres de celui-ci. Ce système est dési- gné par la référence générale 8 sur cette figure et comporte par exemple des injecteurs à haute pression à commande électrique associés à ces cylindres. Bien entendu, d'autres systèmes d'alimentation à haute pression comme par exemple par injecteurs-pompes peuvent être envisagés. 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. 3 2812689 Ces différents injecteurs sont associés par exemple 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 géné- rale 14, comprenant par exemple une pompe à haute pression. Ces moyens d'alimentation sont reliés à un réservoir de carburant désigné par la référence générale 15 et par exemple 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 pour permettre l'injection d'une certaine quantité de cet additif dans le carbu- rant. D'autres moyens pour abaisser cette température peuvent également être utilisés comme par exemple un filtre à particules catalysé. 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 contrôler le fonctionnement du moteur et notamment le cou- ple 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 capteur de pression 20 peut également être relié aux bornes du filtre seul. 4 2812689 Le calculateur peut également recevoir une information de teneur en oxygène des gaz d'échappement à partir d'une sonde Lambda X 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 turbocompresseur, 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. Il convient alors de régénérer ce- lui-ci régulièrement par combustion de ces particules. Les moyens de contrôle 17 sont également associés à des moyens de détermination de l'état d'activation du catalyseur d'oxydation 6 formés par le cal- culateur 18 de ceux-ci, pour, lors de la régénération du filtre, adapter de façon continue les conditions de déroulement de la phase d'injections multiples de car- burant dans les cylindres du moteur afin de tenir compte de l'état d'activation du catalyseur. Ceci est réalisé en commandant le phasage et/ou la quantité de car- burant injecté lors des injections multiples pour adapter de façon continue la quantité d'hydrocarbures produite lors de cette phase par le moteur, au niveau d'activité du catalyseur et optimiser le fonctionnement de celui-ci, par pilotage du système d'alimentation en carburant 8. Une surveillance en continu du niveau d'activité du catalyseur permet donc de commander en continu le phasage et/ou la quantité de carburant injecté pour optimiser en continu le fonctionnement du catalyseur et donc la température au sein de ce catalyseur en évitant toute dégradation de celui-ci, du filtre à parti- cules ou encore du moteur et toute production de fumées ou d'odeurs. L'état d'activation du catalyseur 6 peut être déterminé par le calcula- teur 18 par exemple à partir des informations délivrées par les capteurs de term- 2812689 pérature 21 en entrée du catalyseur et 22 en sortie de celui-ci, de façon classi- que. De préférence, le calculateur 18 est associé à une modélisation numé- rique intégrée du catalyseur pour connaître son état d'activité à partir des infor- mations fournies par les capteurs. Bien entendu, d'autres moyens peuvent être utilisés comme par exemple des moyens d'analyse de la composition chimique des gaz d'échappement en entrée et en sortie de ce catalyseur. 6 2812689 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, ca- ractérisé en ce que le moteur (1) est associé à différents organes, parmi les- quels: - 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 en carburant des cylindres du moteur, comportant des injecteurs à commande électrique (9,10,11,12), associés à ces cylindres, des moyens (16) pour abaisser la température de combustion des particules piégées dans le filtre, - 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) sont associés à des moyens (18,21,22) de détermination du niveau d'activité du catalyseur (6) pour commander le phasage et/ou la quantité de carburant injecté lors des injections multiples, afin d'adapter de façon continue la quantité d'hydrocarbures produite par le moteur au niveau d'activité du catalyseur et optimiser le fonctionnement de celui- ci. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le niveau d'activité du catalyseur (6) est déterminé par un calculateur (18) des moyens de contrôle (17) à partir d'informations de température délivrées par des capteurs 7 2812689 (21,22) placés en amont du catalyseur et entre ce catalyseur (6) et le filtre à particules (7) respectivement. 3. Système selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que le système d'alimentation est un système d'alimentation à rampe commune à haute pression des cylindres du moteur. 4. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le système d'alimentation comporte des injecteurs-pompes. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens pour abaisser la température de combustion des particules comprennent des moyens d'ajout au carburant d'un additif destiné à se déposer sur le filtre à particules. 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caracté- risé en ce que le filtre à particules est un filtre catalysé. 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le calculateur comporte une modélisation numérique du catalyseur.