Brevet FR2837241A1 — publié le 20030919

etant axialement fixe par rapport a l'arbre (2). PROCEDE DE REGENERATION D'UN FILTRE A PARTICULES DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La presente invention concerne un procede de regeneration d'un filtre a particules dans la ligne dechappement d'un moteur a combustion interne. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Les normes concernant la pollution et la consommation des moteurs a combustion interne equipant les vehicules deviennent de plus en plus severes dans l 'ensemble des pays industrialises. Parmi les dispositifs de traitement connus pour eliminer les particules de suie emises par de tels moteurs on peut citer les filtres a particules, qui vent inseres dans les lignes d'echappement de ces moteurs. Les filtres a particules vent adaptes pour pieger les particules de suie contenues dans les gaz d'echappement. Des systemes de regeneration permettent de bruler periodiquement les particules piegees dans ces filtres et eviter leur colmatage. La mise en action de ces differents systemes d' aide a la regeneration est realisee par un systeme electronique de commande qui determine en fonction d'un certain nombre de parametres et notamment le chargement du filtre a particules, l' instant de la regeneration. Ainsi, le document FR 2 774 421 divulque un systeme de gestion du fonctionnement d'un filtre a B 13996 DB particules associe a un moteur de vehicule automobile, et decrit comment la mise en action des moyens d' aide a la regeneration est declenchee des lors que la masse de suie dans le filtre est superieure a une valeur de seuil, cette masse de suie etant determinee a partir de la mesure de la perte de charge aux bornes du filtre a particules et des conditions de fonctionnement du moteur. De maniere connue, la strategic de mise en action de tels moyens d' aide a la regeneration, sitSt le seuil de chargement atteint, est relativement simple. Wile consiste essentiellement a maintenir ces moyens actives pendant une periode de temps calibree ou encore a maintenir les moyens actives tent que le chargement n'est pas repasse en dessous d'une seconde valeur de seuil donnee. Les systemes de regeneration de l'art connu vent de differents types. Des systemes de chauffage par resistance electrique, notamment par grilles chauffantes, permettent de porter la temperature des gaz d'echappement a une valeur suffisante pour provoquer la combustion des particules dans le filtre. Ces systemes necessitent une puissance electrique importante qu'il n'est pas touj ours possible de fournir. De plus, ils compliquent la conception de la ligne d'echappement. D'autres systemes proposent d' augmenter la temperature des gaz d'echappement par l'utilisation d' injections specifiques: par exemple une injection retardee ou une post-injection d'une quantite B 13996 DB supplementaire de carburant dans au moins une des chambres de combustion. La demande de brevet fran,cais FR 2 799 508 decrit un procede d' injection retardee de carburant pour un moteur a combustion. Dans ce procede il y a injection de carburant dans au moins un des cylindres d'un moteur a combustion, avec ['injection d'une quantite principale de carburant dependent du point de fonctionnement du moteur, et lors de la phase de regeneration du systeme de traitement des gaz d'echappement tel qu'un filtre a particules, l' augmentation de ladite quantite principale de carburant. L' injection de cette quantite de carburant augmentee est retardee par rapport au point mort haut (PMH) du piston du moteur d'un retard compris entre O DV et 35 DV (degree de vilebrequin). Ce retard a pour objectif d' augmenter l'energie degagee a liechappement. La consequence nefaste est que cela diminue le rendement du moteur. Pour maintenir le couple sur l'arbre moteur, il faut augmenter la quantite diinjection principale. Dans la post-injection, apres avoir injecte la quantite de carburant necessaire au fonctionnement "classique" du moteur, on injecte une quantite supplementaire de carburant. Une partie de cette quantite de carburant additionnelle s'enflamme en produisant une augmentation de la temperature des gaz d'echappement. L'autre partie de cette quantite est transformee en produits d'oxydation partielle comme le monoxyde de carbone CO et les hydrocarbures HC. Cette post-injection a pour objectif d'apporter des B 13996 DB hydrocarbures ml-brutes a l'echappement pour augmenter l'exothermicite du catalyseur. Cette post-injection est phasee par rapport au point mort haut ou PMH car elle est independante de ['injection. Toutefois, il peut y avoir une correction de debit de l' injection principale pour ne pas affecter le couple du moteur. Les debits vent relativement importants, c'est-a-dire superieurs a mg/cp (mg/coup). Mais ces modes d' injection, utilises pour regenerer le filtre a particules, peuvent provoquer des emissions importantes de particules dans la ligne d'echappement et affecter la vitesse de regeneration du filtre a particules. L' invention a pour objectif d'ameliorer le bilan de la regeneration en diminuant le flux de particules en entree du filtre a particules en phase de regeneration. EXPOSE DE L' INVENTION La presente invention concerne un procede de regeneration d'un filtre a particules, insere dans la ligne d'echappement d'un moteur a combustion interne, qui comporte une injection principale de carburant dans au moins un de ses cylindres, caracterise en ce que, dans au moins ce cylindre, on realise une post-injection de carburant dephasee d'un angle determine par rapport a ['injection principale, le debit de post-injection etant inferieur a 8 mg/cp. Avantageusement, ['angle entre la fin de ['injection principale et le debut de la post B 13996 DB injection, ou "phasage", est compris entre 3 DV et DV (degree de vilebrequin). Avantageusement, ce procede comprend une pre-injection de carburant dans au moins un cylindre du moteur. Le procede de l' invention n'a pas pour objet d' augmenter la temperature d'echappement mais d'oxyder les particules produites par la combustion du carburant de ['injection principale, et eventuellement la pre-injection, en modifiant les conditions thermomecaniques dans la (ou les) chambre(s) de combustion. L' invention permet ainsi d'ameliorer le bilan de regeneration du filtre a particules en diminuant le flux de particules en entree de ce filtre en phase de regeneration. On peut de plus utiliser, eventuellement, une strategic classique, telle que l 'injection retardee ou la post-injection vues precedemment, qui permet d' augmenter les temperatures d'echappement. Le procede de l' invention presente de nombreux avantages par rapport aux procedes de l'art connu: - le logiciel utilise est simple: il concerne une cartographic de phasage par rapport a ['injection principale du mode regeneration et des cartographies classiques de debit et de corrections dues aux conditions exterieures (pression, temperature...), - la calibration necessaire est simple, B 13996 DB la regeneration est plus complete et plus rapide, - en cas d'echec d'une regeneration, il n'y a pas d'augmentation importante de la masse de particules stockees dans le filtre a particules. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 illustre l' implantation d'un filtre a particules dans la ligne d'echappement d'un moteur a combustion interne. Les figures 2A, 2B et 2C vent des diagrammes qui illustrent la quantite de carburant injectee Q en fonction de l' angle du vilebrequin DC, pour differents modes d'injection; la figure 2A illustrant un mode d'injection normale avec chargement du filtre a particules, la figure 2B illustrant une injection de l'art connu pour la regeneration d'un filtre a particules, la figure 2C illustrant ['injection pour la regeneration du filtre a particules selon le procede de ['invention. EXPOSE DETA1LLE DE L'lNVENTION La figure 1 illustre la structure generale d'un moteur a combustion interne, destine a equiper par exemple un vehicule automobile. Ce moteur 10 est ici suralimente par un turbocompresseur (turbine 11 + compresseur 12). La ligne d'echappement 14 de ce moteur 10 est equipee de dispositifs de post-traitement actifs destines a purifier les gaz d'echappement, ici un pre-catalyseur 13 et un filtre a particules 14. Une vanne EGR 15 ("Exhaust Gaz Recirculation") permet une recirculation des gaz d'echappement. La circulation des B 13996 DB gaz frais, referencee 16, traverse successivement un filtre a air 17, un debitmetre 18, le compresseur 12 et un refroidisseur d'air de suralimentation 19. La circulation des gaz brules est. quant a elle, referencee 20. Le filtre a particules 14 pourrait, egalement, etre place a la place de pre-catalyseur 13 et assurer les fonctions de piegeage des particules ainsi que l'oxydation des gaz d'echappement (fonction usuelle du pre-catalyseur). Pour que la regeneration dun filtre a particules soit rapide, il faut que la cinetique de combustion des particules stockees dans ce filtre soit superieure au flux de particules en entree du filtre. Le procede de l' invention consiste a associer un type particulier de post-injection a un mode d' injection quelconque utilise pour regenerer le filtre a particules. Cette post-injection permet de diminuer les emissions de particules du moteur en phase de regeneration pour ameliorer la vitesse de la regeneration. En effet, la vitesse instantanee C de la regeneration du fi ltre a part icules est tel le que: (DMb DMc) c = - - 1, avec: Dt Dt J -: cinetique de combustion des particules stockees Dt dans le filtre a particules, -: emission instantanee de particules du moteur Dt pendant la phase de regeneration. B 13996 DB Le procede de l' invention a pour objet de modifier les conditions thermodynamiques dans au moins une chambre de combustion du moteur de maniere a oxyder les particules produites par la combustion du carburant. Ceci se fait par l'emploi d'une post- injection tres proche de l' injection principale (phasage compris entre 3 DV et 10 DV) du mode dtinjection utilise pour la regeneration du filtre a particules. Le debit de l' injection principale peut alors etre tres legerement modifie pour qu'il n'y ait pas d' impact sur le couple du moteur. Les figures 2A, 2B et 2C vent des diagrammes illustrant differents types d' injection, et notamment la post-injection du procede de ['invention. La figure 2A illustre une injection normale comportant une pre-injection 25 et une injection principale 26 (injection d'une quantite de carburant Q1) entralnant le chargement du filtre a particules. La figure 2B illustre une injection de l'art connu pour la regeneration du filtre a particules de comportant une pre-injection 27 et une injection principale retardee 28, la quantite de carburant Q2 injectee lors de cette injection principale etant telle: Q2 > Q1. L' angle de phasage a entre le debut de la pre-injection et le debut de ['injection principale est compris entre 10 DV et 40 DV, de preference entre DV et 25 DV (DV ou degree de vilebrequin). PMH est le point mort haut du piston. La figure 2C illustre une injection pour regeneration du filtre a particules selon le procede de B 13996 DB l' invention comportant une eventuelle pre-injection 29, une injection principale 30 decalees et une post- injection particuliere 31 pour reduire les emissions de particules des injections 29 et 30, telles qu'illustrees deja a la figure 2B. La quantite de carburant Q3 injectee lors de cette injection principale est telle que: Q3 de la post-injection est compris entre 3 DV et 10 DV. Contrairement a la post-injection de l'art connu, analysee precedemment, la post-injection 31 du procede de l' invention est decalee d'un angle faible par rapport a ['injection principale 30 et n'apporte pas de gain de temperature a l'echappement. Son efficacite depend directement de l 'angle de phasage a'. Les debits de post-injection vent tres petite, inferieurs a 8 mg/cp. B 13996 DB REVENDICATIONS 1. Procede de regeneration d'un filtre a particules, insere dans la ligne d'echappement d'un moteur a combustion interne, qui comporte une injection principale de carburant (30) dans au moins un de ses cylindres, caracterise en ce que, dans au moins ce cylindre, on realise une postinjection de carburant (31) dephasee d'un angle determine (a') par rapport a ['injection principale (30), le debit de post-injection etant inferieur a 8 mg/cp. 2. Procede selon la revendication 1, dans lequel ['angle (a ') entre la fin de ['injection principale (30) et le debut de la post-injection (31) est compris entre 3 DV et 10 DV. 3. Procede selon la revendication 1, qui comporte une pre-injection de carburant (29) dans au moins un cylindre du moteur.