Brevet FR2811370A1 — publié le 20020111

L'invention concerne un moteur à combustion interne, en particulier pour des véhicules automobiles, avec un système de gaz d'échappement dans lequel est disposé un filtre à particules régénérable, et avec une commande permettant selon les besoins de procéder à une régénération du filtre à particules. Un tel moteur à combustion interne est connu, par exemple, par le EP O 115 722 Bi et présente ainsi un système de gaz d'échappement dans lequel est disposé un filtre à particules régénérable. Le moteur à combustion interne dispose en outre d'une commande qui, selon les besoins, permet de procéder à une régénération de ce filtre à particules. A cette fin, le moteur à combustion interne connu présente une sonde de mesure devant mesurer la perte 1-5 de pression ou perte de charge au passage du filtre à particules. En outre, sont prévus des moyens pour comparer la perte de pression mesurée à une valeur seuil et des moyens pour déclencher la régénération. La régénération est déclenchée lorsque la perte de pression mesurée atteint la valeur seuil citée. La présente invention concerne le problème, pour un moteur à combustion interne du type cité au début, d'indiquer une forme de réalisation pour laquelle la régénération du filtre à particules est améliorée. Ce problème est résolu selon l'invention par un moteur a combustion interne caractérisé par le fait que dans le système de gaz d'échappement, en amont du filtre à particules, soit disposé un élément à effet catalytique, par exemple un catalyseur à oxydation, que dans le système d'échappement en amont du filtre à particules soit disposé un capteur de température qui est relié à une commande et détermine une valeur réelle de température, qu'un dispositif d'injection de carburant soit prévu, qui permette d'effectuer des processus de réinjection, et que la commande de mise en oeuvre de la régénération du filtre à particules actionne le dispositif d'injection de carburant pour effectuer des processus de réinjection, la commande effectuant une comparaison, entre la valeur réelle de la température et une valeur de consigne de température prédéterminée, et réglant le dispositif d'injection de carburant en fonction de cette comparaison. Par suite, dans le tronçon d'aspiration du système de gaz d'échappement en amont du filtre à particules est disposé un élément à effet catalytique, en particulier un catalyseur à oxydation. De même, dans le système de gaz d'échappement, en amont du filtre à particules, est disposé un capteur de temperature, relié à la commande et déterminant une valeur réelle de température. Le moteur à combustion interne comporte un dispositif d'injection de carburant permettant de mettre en oeuvre des processus de réinjection. Pour effectuer la régénération du filtre à - particules, la commande actionne le dispositif d'injection de carburant pour effectuer des processus de réinjection, sachant que la commande ensuite procède à une comparaison entre la valeur réelle de température et une valeur de consigne de température prédéterminée et, en fonction de cette comparaison, règle le dispositif d'injection de carburant. Une partie du carburant réinjecté peut encore brûler dans les chambres de combustion du moteur à combustion interne, faisant que la température des gaz d'échappement augmente. La partie restante du carburant réinjecté pénètre alors à l'état imbrûlé dans l'élément à effet catalytique ou bien dans le catalyseur à oxydation et y est oxydé, une réaction fortement exothermique se déroulant alors. En même temps, la température du catalyseur à oxydation, ainsi que des gaz d'échappement sortant du catalyseur à oxydation, augmente. A l'aide de ces gaz d'échappement chauffés, il y a chauffage du filtre à particules. Dès que le filtre à particules atteint une température suffisamment élevée, la régénération du filtre à particules peut être effectuée. Dans le cas d'un filtre à particules réalisé sous la forme de filtre à suie, la température minimale à partir de laquelle on peut procéder avec succès à une régénération des filtres à particule est située à environ 550 C. L'invention repose à présent sur l'idée générale de régler la réinjection de carburant, effectuée pour augmenter la température du filtre à particules, en fonction de la température des gaz d'échappement en amont du filtre à particules. Grâce à cette régulation, la quantité de carburant injectée dans le cadre de la réinjection est surveillée à l'aide de la température de gaz d'échappement réglée en amont du filtre à particules. On peut ainsi de ce fait éviter de réaliser une détermination coûteuse de la quantité de carburant injectée. De même, les phénomènes de vieillissement se produisant de ce fait le cas échéant peuvent être éliminés par une régulation. Dans le cas d'une forme de réalisation préférée, on peut prévoir un premier capteur de température qui est disposé dans le système de gaz d'échappement, en amont du filtre à particules et en aval de l'élément catalytique, par exemple du catalyseur à oxydation, et qui est relié à une commande et détermine une première valeur réelle de température. En outre, un deuxième capteur de température peut être prévu, qui est disposé dans le système de gaz d'échappement en amont de l'élément à effet catalytique ou du catalyseur à oxydation et qui est relié à la commande et détermine une deuxième valeur réelle de température. En outre, dans cette forme de réalisation, pendant la régénération du filtre à particules, la commande peut effectuer une comparaison entre la première valeur de température et une première valeur de consigne de température prédéterminée et effectuer une comparaison entre la deuxième valeur de température et une deuxième valeur de consigne de température prédéterminée et régler le dispositif d'injection de carburant en fonction de ces comparaisons. 'Dans cette forme de réalisation, ainsi on surveille deux températures précisément d'une part, la température de gaz d'échappement avant l'entrée des gaz d'échappement dans le catalyseur à oxydation et, d'autre part, la température de gaz d'échappement après le catalyseur à oxydation, cependant avant son entrée dans le filtre à particules. La température des gaz d'échappement avant l'élément à effet catalytique, par exemple le catalyseur à oxydation, peut ainsi être réglée à une valeur de consigne qui assure un comportement en conversion sûire de la part de l'élément à effet catalytique ou du catalyseur à oxydation. Ce n'est que pour une température suffisamment élevée des gaz d'échappement, en amont de l'élément à effet catalytique ou bien en amont du catalyseur à oxydation, qu'on peut faire se dérouler dans l'élément à effet catalytique ou dans le catalyseur à oxydation une conversion complète du carburant imbrûlé, avec une dissipation de chaleur correspondante. En - outre, une température de gaz d'échappement trop élevée en amont de l'élément à effet catalytique ou bien du catalyseur à oxydation, lors de la conversion du carburant imbrûlé, dans l'élément à effet catalytique ou dans le catalyseur à oxydation, peut mener à un endommagement de cet élément à effet catalytique ou du catalyseur à oxydation ou du système des gaz d'échappement. Ce n'est que lorsqu'un comportement en conversion sûre de l'élément à effet catalytique ou du catalyseur à oxydation est assuré que l'on peut obtenir dans le filtre à particules l'augmentation de température qui est nécessaire à la régénération du filtre à particules. Par le biais de la surveillance de la température de gaz d'échappement, entre l'élément à effet catalytique ou le catalyseur à oxydation et le filtre à particules, on peut surveiller l'atteinte et/le respect de la température nécessaire pour la régénération du filtre à particules. En principe, dans le dispositif d'injection de carburant, on peut régler une pluralité de paramètres, par exemple on peut régler le début et la fin de la réinjection, ainsi que la pression et la quantité de carburant réinjecté. De plus, un processus de réinjection peut être constitué de plusieurs injections de carburant, de sorte que le nombre d'injections de carburant forme également un paramètre réglable du dispositif d'injection de carburant. Dans le cas d'une forme de réalisation préférée de l'invention, la commande peut, pendant la régénération du filtre à particules pour les processus de réinjection, régler le début de la réinjection et/ou la quantité réinjectée. Ces dispositions reposent sur la connaissance du fait que le début de la réinjection agit essentiellement sur la température des gaz d'échappement en amont de l'élément à effet catalytique ou du catalyseur à oxydation. Plus le début de la réinjection est précoce, plus la proportion de carburant réinjecté qui brûle encore avant l'élément à effet catalytique, par exemple le catalyseur à oxydation, et, ainsi, la température des gaz d'échappement, sont augmentées. De manière correspondante, par le réglage à dessein du début de la réinjection, on peut régler la température de gaz d'échappement en amont de l'élément à effet catalytique ou du catalyseur à oxydation. En outre, la quantité réinjectée dépend essentiellement de la température des gaz d'échappement entre l'élément à effet catalytique, par exemple le catalyseur à oxydation, et le filtre à particules. Plus la quantité réinjectée est grande, plus la proportion de carburant réinjecté, qui arrive à l'état imbrûlé dans l'élément à effet catalytique ou dans le catalyseur à oxydation et y est converti par voie exothermique, est grande, la température des gaz d'échappement étant augmentée. De ce fait, par le biais d'un réglage à dessein de la quantité de carburant réinjecté, on règle la température des gaz d'échappement entre l'élément à effet catalytique, par exemple le catalyseur à oxydation, et un point en amont du filtre à particules. De manière appropriée, la commande peut régler la quantité réinjectée des processus de réinjection en fonction de la comparaison entre la première valeur réelle de température et la première valeur de consigne de température. De manière correspondante, il s'avère approprié que la commande règle le début de la réinjection des processus de réinjection, en fonction de la comparaison entre la deuxième valeur réelle de température et la deuxième valeur de consigne de température. Dans la mesure o un processus de réinjection ne comprend qu'une unique injection de carburant, il est particulièrement avantageux que la quantité injectée soit réglée en fonction de la comparaison consigne- réelle de la première température et que son début d'injection soit réglé en fonction de la comparaison consigne-réelle de la deuxième température. Au moyen des deux circuits de régulation, indépendamment l'un de l'autre, on peut améliorer la régénération du filtre à particules. Dans la mesure o un processus de réinjection comprend deux injections de carburant, une amélioration de la régénération du filtre à particules peut être obtenue en particulier par le fait qu'une première injection de carburant est réglée en fonction de la comparaison consigne-réelle de la première température et que l'autre injection de carburant est réglée en fonction de la comparaison consigne-réelle de la deuxième température, quant à la quantité injectée et/ou au début de l'injection. Dans le cas d'un perfectionnement particulier du moteur à combustion interne selon l'invention, la commande peut présenter en outre des moyens de diagnostic vérifiant, lors d'une génération du filtre à particules, si l'allure temporelle de la première et/ou de la deuxième température se trouve dans une plage admissible, sachant que ces moyens de diagnostic interrompent la régénération du filtre à particules si l'allure temporelle de la première et/ou de la deuxième valeur réelle de température quitte la plage admissible. La plage admissible de l'allure temporelle des valeurs réelles de température peut par exemple être une augmentation temporelle de la température avec une pente d'augmentation déterminée. De même, on surveille alors si la valeur réelle respective atteint la valeur de consigne afférente dans un intervalle de temps prédéterminé. Grâce à ces dispositions, on peut surveiller le fonctionnement conforme de la régénération pendant le fonctionnement du moteur à combustion interne. Il est clair que, en cas de défaut, un signal correspondant est généré et, par exemple, mémorisé dans un module d'entretien analogue du moteur à combustion interne. Le moteur à combustion interne est réalisé de préférence sous la forme de moteur Diesel ou de moteur à cycle de Otto (allumage commandé). Le filtre à particules est, de préférence, réalisé sous la forme de filtre à suie. D'autres caractéristiques importantes et avantages de l'invention résultent des sous-revendications, des dessins et de la description afférente des figures faites à l'aide des dessins. Il est évident que les caractéristiques citées ci- dessus et celles allant encore être explicitées sont utilisables, non seulement dans la combinaison chaque fois indiquée, mais également en d'autres combinaisons ou individuellement, sans quitter le cadre de la présente invention. Un exemple de réalisation préféré de l'invention est représenté dans le dessin et explicité plus en détail dans la description suivante. La figure 1 unique représente une illustration de principe schématisée d'un moteur à combustion interne selon l'invention. De manière correspondante, la figure 1 présente un moteur à combustion interne 1 selon l'invention qui, par exemple, est réalisé sous la forme de moteur Diesel, un tronçon d'aspiration 2 constitué essentiellement d'une conduite d'amenée d'air neuf 3, d'un collecteur d'air neuf 4 et de plusieurs tubes d'aspiration 5. En outre, le moteur à combustion interne 1 comporte un système de gaz d'échappement 6 dans lequel est disposé un collecteur de gaz d'échappement 7 qui reçoit les gaz d'échappement brûlés dans le moteur à combustion interne 1 par des tubes de gaz d'échappement 8. Au collecteur de gaz d'échappement 7 est en outre raccordé un clapet de retour de recirculation de gaz d'échappement 9 qui permet d'introduire, selon les besoins, des gaz d'échappement dans la conduite de recirculation d'air 3 par une conduite de recirculation de gaz d'échappement 10 correspondante. En aval du collecteur de gaz d'échappement 7, sont disposés dans le système de gaz d'échappement 6, d'abord un catalyseur à oxydation 11, puis un filtre à particules 12, ensuite un autre catalyseur 13 et, enfin, un silencieux 14. Au lieu d'un catalyseur à oxydation 11, on peut en principe également disposer un élément à effet catalytique quelconque autre, qui, par exemple, peut être un constituant du filtre à particules 12. En aval du silencieux 14, les gaz d'échappement sortent à l'ambiance par un élément d'échappement 15. Il est clair que ce mode de réalisation du système de gaz d'échappement 6 est uniquement cité à titre d'exemple, de sorte qu'en principe on peut également envisager tout autre agencement et nombre de composants quelconques. Il est à ce sujet essentiel pour l'invention uniquement que le catalyseur à oxydation 11 ou un élément à effet catalytique, par exemple une zone à revêtement catalytique, soit disposé en amont du filtre à particules 12 dans le système de gaz d'échappement 6. Le filtre à particules 12 peut être réalisé, par exemple, sous la forme de filtre à suie. Entre le catalyseur à oxydation 11 et le filtre à particules 12, est disposé un premier capteur de température 16 qui mesure la température de gaz d'échappement entre le catalyseur à oxydation 11 et le filtre à particules 12, de préférence à l'entrée du filtre à particules 12 et retransmet cette mesure à une commande 18 par une ligne de signalisation 17 correspondante. En outre, entre le collecteur de gaz d'échappement 7 et le catalyseur à oxydation 11, est disposé dans le système de gaz d'échappement 6 un deuxième capteur de température 19 qui mesure la température de gaz d'échappement entre le collecteur de gaz d'échappement 7 et le catalyseur à oxydation 11, de préférence à l'entrée du catalyseur à oxydation 11, et retransmet cette mesure également à la commande 18, par l'intermédiaire d'une ligne de signalisation 20 correspondante. La commande 18 est réalisée de manière qu'elle puisse actionner un dispositif d'injection de carburant 22 par l'intermédiaire d'une ligne de commande 21 correspondante, le dispositif 22 alimentant en carburant, par exemple par une conduite de carburant haute pression 23 (ce que l'on appelle la "rampe commune"), plusieurs injecteurs 24 associés aux différentes chambres de combustion du moteur à combustion interne. Il est clair que le dispositif de carburant 22 est également réalisé pour l'actionnement des injecteurs 24. Une première valeur de consigne de température et une deuxième valeur de consigne de température sont mémorisées dans une mémoire 25 et, pour assurer une régénération conforme du filtre à particules 12, doivent se présenter à l'entrée du filtre à particules 12 (première valeur de consigne de température) ou à l'entrée du catalyseur à oxydation il (deuxième valeur de consigne de température). Le moteur à combustion interne 1 selon l'invention travaille de la façon suivante: Pendant un fonctionnement normal du moteur à combustion interne 1, celui-ci génère des gaz d'échappement qui sont chargés par des particules, en particulier des particules de suie. Ces particules sont séparées par filtrage depuis des gaz d'échappement dans le filtre à particules 12, ces particules se déposant dans le filtre à particules 12. De ce fait, il peut petit à petit se produire un bouchage croissant du filtre à particules 12 t0 faisant que, en règle générale, il est nécessaire de procéder à une régénération du filtre à particules 12. Si la commande 18 ordonne d'effectuer une régénération du filtre à particules 12, le moteur à combustion interne 1 est exploité en fonctionnement en régénération. La commande 18 actionne le dispositif d'injection de carburant 22, de sorte que celui-ci provoque une réinjection de carburant. Dans le cas de la forme de réalisation préférée décrite ici de l'invention, la commande 18 règle le début de la réinjection et la quantité réinjectée sur le dispositif d'injection de carburant 22. La commande 18 reçoit du premier capteur de température 16 une première valeur réelle de température, que la commande 18 compare à la première valeur de consigne de température. En outre, la commande 18 reçoit du deuxième capteur de température 19 une deuxième valeur réelle de température, que la commande 18 compare à la deuxième - valeur de consigne de température. La commande 18 règle la quantité réinjectée en fonction de la comparaison entre la première valeur réelle de température et la première valeur de consigne de température, faisant qu'on a formé un premier circuit de régénération. En outre, la commande 18, par la comparaison opérée entre la deuxième valeur réelle de température et la deuxième valeur de consigne de température, règle le début de la réinjection, faisant qu'on a formé un deuxième circuit de régulation. A l'aide du deuxième circuit de régulation, il est assuré qu'une proportion suffisamment élevée de la quantité de carburant réinjectée soit brûlée avant l'arrivée au catalyseur à oxydation 11, en particulier encore dans les chambres de combustion du moteur à combustion interne 1, afin ainsi d'obtenir une augmentation de la température des gaz d'échappement en amont du catalyseur à oxydation 11. On règle de cette manière à l'entrée du catalyseur à oxydation 11 une température assurant une conversion sûre des proportions de carburant encore imbrûlé dans le catalyseur à oxydation 11. A l'aide du premier circuit de régulation, par le biais de la variation de la quantité injectée de carburant, on règle à l'entrée du filtre à particules 12 une température de gaz d'échappement qui est optimale pour la régénération de ce filtre à particules 12. La température des gaz d'échappement à l'entrée du filtre à particules 12 est alors une indication quantitative de la température du filtre à particules 12, du fait que celui-ci est traversé par l'écoulement des gaz d'échappement et est en échange thermique avec ceux-ci. Dans le moteur à combustion interne selon l'invention, ainsi on renonce à procéder à un calcul coûteux de la quantité de carburant injectée effective. La régulation en température de la réinjection est avantageuse, en particulier si, à l'aide du dispositif d'injection de carburant 22, on peut réaliser des processus de réinjection comportant plusieurs injections de carburant. Dans le cas de telles injections multiples, on peut avoir des - fluctuations hydrauliques de pression dans le système d'injection, ce qui rend difficile le calcul de quantité de carburant injectée, faisant qu'une quantité réinjectée trop élevée peut mener à un endommagement dans le système de gaz d'échappement 6. Dans la forme de réalisation préférée représentée ici, la commande peut en outre présenter des moyens de diagnostic 26 qui vérifient, pendant que le filtre à particules 12 est en régénération, si l'allure temporelle de la première valeur réelle de température et de la deuxième valeur réelle de température sont conformes. Dès que les moyens de diagnostic 26 identifient un écart suffisamment grave par rapport à l'allure temporelle conforme mémorisée, on peut interrompre la régénération du filtre à particules 12 pour, par exemple, empêcher que l'installation de gaz d'échappement 6 ou que le moteur à combustion interne 1 soit endommagé. Dans le moteur à combustion interne 1 selon l'invention, pour la régénération du filtre à particules 12, il est assuré qu'on règle toujours des températures optimales de gaz d'échappement à l'entrée du catalyseur à oxydation 11 ou à l'entrée du filtre à particules 12. C'est- à-dire que l'on évite d'avoir des températures trop basses que des températures trop élevées. La régénération du filtre à particules 12 bénéficie de cette manière d'une haute reproductibilité ainsi que d'une haute fiabilité et qualité. La durée de vie du filtre à particules 12 ainsi que du système de gaz d'échappement 6 et, en fin de compte, du moteur à combustion interne 1, est de ce fait améliorée. REVENDICATIONS 1. Moteur à combustion interne, en particulier pour des véhicules automobiles, avec un système de gaz d'échappement (6) dans lequel est disposé un filtre à particules (12) régénérable, et avec une commande (18) permettant selon les besoins de procéder à une régénération du filtre à particules, caractérisé en ce que - dans le système de gaz d'échappement (6), en amont du filtre à particules (12), est disposé un élément à effet catalytique (11), par exemple un catalyseur à oxydation, - que dans le système d'échappement (6) en amont du filtre à particules (12) soit disposé un capteur de température (16, 19), qui est relié à une commande (18) et détermine une valeur réelle de température, - qu'un dispositif d'injection de carburant (22) soit prévu, qui permette d'effectuer des processus de réinjection, - que la commande (18) de mise en oeuvre de la régénération du filtre à particules (12) actionne le dispositif d'injection de carburant (22) pour effectuer des processus de réinjection, - la commande (18) effectuant une comparaison, entre la valeur réelle de la température et une valeur de consigne de température prédéterminée, et réglant le dispositif d'injection de carburant (22) en fonction de cette comparaison. 2. Moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'est prévu un premier capteur de température (16), disposé dans le système de gaz d'échappement (6), en amont du filtre à particules (12) et en aval de l'élément à effet catalytique (11), et relié à la commande (18) et déterminant une première valeur réelle de température - en ce qu'un deuxième capteur de température est prévu, disposé dans le système de gaz d'échappement (6) en amont de l'élément (11) à effet catalytique et relié à la commande (18) et déterminant une deuxième valeur réelle de température, - la commande (18), pendant la régénération du filtre à particules (12), effectuant une comparaison, entre la première valeur réelle de température et une première valeur de consigne de température prédéterminée, et effectuant une comparaison, entre la deuxième valeur réelle de température et une valeur de consigne de température prédéterminée, et réglant le dispositif d'injection de carburant (22) en fonction de ces comparaisons. 3. Moteur à combustion interne selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, pendant la régénération du filtre à particules (12), la commande (18) règle le début de réinjection et/ou la quantité réinjectée, - pour les processus de réinjection. 4. Moteur à combustion interne selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que, en fonction de la comparaison faite entre la première valeur réelle de température et la première valeur de consigne de température, la commande (18) règle la quantité réinjectée lors des processus de réinjection. 5. Moteur à combustion interne selon au moins les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que, en fonction de la comparaison faite entre la deuxième valeur réelle de température et la deuxième valeur de consigne de température, la commande (18) règle le début de réinjection des processus de réinjection. 6. Moteur à combustion interne selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'un processus de réinjection ne comprend qu'une unique injection de carburant, dont la quantité injectée est réglée en fonction de la comparaison consigneréelle de la première température et dont le début d'injection est réglé en fonction de la comparaison consigne-réelle de la deuxième température. 7. Moteur à combustion interne selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un processus de réinjection comprend plusieurs injections de carburant. 8. Moteur à combustion interne selon la revendications 7, caractérisé en ce qu'un processus de réinjection comprend deux injections de carburant, une première injection de carburant étant réglée, quant à la quantité injectée et/ou le début d'injection, en fonction de la comparaison consigne-réelle de la première température et l'autre injection de carburant étant réglée en fonction de la comparaison consigne-réelle de la deuxième température. 9. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la commande (18) présente des moyens de diagnostic (26) qui, lors d'une régénération du filtre à particules (12), vérifie si l'allure temporelle de la première et/ou de la deuxième valeur de température se trouve dans une plage admissible, et qui interrompent la régénération du filtre à particules (12) si l'allure temporelle de la première et/ou de la deuxième valeur réelle de température quitte la plage chaque fois admissible. 10. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne (1) est réalisé sous la forme de moteur Diesel. 11. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne (1) est réalisé sous la forme de moteur à cycle de Otto (allumage commandé). 12. Moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le filtre à particules (12) est réalisé sous la forme de filtre à suie.