Brevet FR2848600A1 — publié le 20040618

La présente invention concerne un procédé de détection du niveau d'encrassement par des résidus non éliminés, après régénération par combustion des particules, d'un filtre à particules intégré sur une ligne d'échappement d'un moteur diesel. Depuis que les effets nocifs de certaines matières issues du fonctionnement d'un moteur de véhicule automobile ont été démontrés, et que des réglementations spécifiques à ce domaine sont en vigueur, les constructeurs se voient en permanence contraints de développer et de proposer des équipements aptes à réduire l'émission dans 10 l'environnement de telles matières polluantes. Ainsi, de nombreux moteurs de véhicules diesels comportent actuellement, de manière systématique, au moins un filtre à particules intégré au niveau de la ligne d'échappement et destiné à capturer au moins une partie desdites matières polluantes autrefois 15 directement rejetées dans l'atmosphère. Un tel filtre a pour caractéristique de subir de manière régulière une régénération, grâce à l'élimination par combustion des particules piégées, lui permettant de préserver son efficacité et lui garantissant une certaine longévité. La combustion de ces particules n'est cependant jamais totale, si bien que l'on constate, au bout d'un certain temps d'utilisation, un encrassement préjudiciable au bon fonctionnement du filtre, d à l'accumulation de cendres déposées au fur et à mesure sur les parois de ce dernier. Finalement, au fil des régénérations, des problèmes similaires à l'accumulation des particules polluantes surgissent, de sorte qu'il devient nécessaire de nettoyer le filtre de ses cendres. La détermination du moment o cette opération s'impose pose cependant problème, car il n'existe aujourd'hui aucun moyen efficace 30 de vérifier le degré d'encrassement d'un filtre à particules sans le démonter. L'on sait seulement que le niveau d'encrassement du filtre est tributaire d'un certain nombre de facteurs, et qu'il dépend en particulier du mode de conduite du chauffeur, et du nombre de 35 kilomètres parcourus. Il est ainsi couramment admis qu'il est nécessaire de réaliser ce nettoyage environ tous les 70 000 à 100 000 km, selon le type de conduite. Par conséquent, les constructeurs recommandent simplement de 5 procéder au nettoyage du filtre après, en moyenne, 80 000 km effectués par le véhicule. On comprendra aisément que ce manque de précision n'est absolument pas satisfaisant pour le propriétaire du véhicule, qui suivant le cas, pourrait être amené à se rendre en concession pour 10 faire procéder au nettoyage du filtre sans être certain que ce ne soit déjà utile, ou, au contraire, aurait d faire le nécessaire depuis longtemps déjà parce que le filtre de son véhicule est largement encrassé et ne joue plus son rôle dans la ligne d'échappement. La présente invention propose de palier à cet inconvénient en proposant un procédé permettant de gérer le fonctionnement d'un filtre à particules et de détecter avec précision le moment o son nettoyage s'impose, par un suivi permanent de son état d'encrassement. Ainsi, la présente invention concerne un procédé de détection du niveau d'encrassement par des résidus non éliminés, après régénération par combustion des particules, d'un filtre à particules sur une ligne d'échappement d'un moteur diesel, caractérisé par le fait que: * On mesure en cours de régénération du filtre, à au moins un endroit le long de ce dernier, la température maximale atteinte et/ou on relève la progression de température, * on compare ladite température maximale atteinte et/ou la progression de température par rapport, selon le cas, à une 30 température et/ou une pente de température de référence, * on détermine le niveau d'encrassement en fonction de la différence entre la température maximale atteinte et ladite température de référence et/ou entre la pente de la progression de température relevée et la pente de température 35 de référence. Un tel procédé permet ainsi de connaître régulièrement, au fil des régénérations successives, l'état d'encrassement d'un filtre à particules, la valeur des températures étant directement liée aux dégagements de chaleur issus des réactions successives de combustions des particules qui s'y déroulent. Selon un premier mode de mise en oeuvre avantageux, ledit procédé se caractérise en ce que la température de référence et/ou la pente de température de référence retenue correspond à la température maximale et/ou la pente de la progression de température 10 mesurée au cours d'une régénérations précédentes. Selon l'invention, la température de référence et/ou la pente de température de référence retenue peut encore être déterminée en fonction des températures maximales et/ou des pentes de la progression de température mesurées au cours de plusieurs 15 régénérations précédentes. Selon une première caractéristique dudit procédé, l'on relève la température de référence et/ou la pente de température de référence et la température maximale atteinte et/ou la pente de la progression de température au même endroit, de préférence au niveau 20 de la partie amont du filtre à particules, en considérant le sens de circulation des gaz d'échappement. La détermination du niveau d'encrassement est ici réalisée par un prélèvement de températures au cours d'au moins deux cycles de régénération, puis par comparaison entre les valeurs mesurées, et 25 analyse du résultat. Selon un second mode de mise en oeuvre préférentiel, la température de référence et/ou la pente de température de référence retenue est celle mesurée au cours de la régénération à un endroit se situant en amont de l'endroit o l'on effectue la mesure de la 30 température maximale atteinte et/ou l'on relève la pente de la progression de température, en considérant le sens de circulation des gaz d'échappement. Dans ce cas de figure, la détermination du niveau d'encrassement du filtre peut avantageusement être effectuée au 35 cours d'un même cycle de régénération. Selon une autre caractéristique, l'on mesure la température maximale atteinte et/ou la pente de la progression de température à un endroit se situant de préférence au niveau de la partie terminale du filtre à particules, en considérant le sens de circulation des gaz d'échappement. Selon une caractéristique additionnelle dudit procédé, l'on détermine la température de référence et/ou la pente de température de référence et la température maximale atteinte et/ou la pente de la progression de température à au moins un endroit situé 10 directement à l'intérieur des canaux du filtre à particules. Selon une autre forme de mise en oeuvre, le procédé peut également se caractériser en ce que l'on mesure la température de référence et/ou la pente de température de référence et la température maximale atteinte et/ou la pente de la progression de 15 température à au moins un endroit situé à la surface du filtre à particules. Selon une caractéristique additionnelle dudit procédé, l'on détermine que le nettoyage du filtre à particules s'impose lorsque la température maximale atteinte et/ou la pente de la progression de 20 température est, respectivement, inférieure à la température de référence et/ou à la pente de température de référence et/ou lorsque leur différence en valeur absolue est supérieure à une valeur seuil. Cette différence indique, en effet, une accumulation de cendres et autres résidus non éliminés à l'intérieur du filtre dont 25 la présence empêche un déroulement efficace des réactions de combustion des particules. Dans ce cas de figure, ledit procédé peut, en outre, se caractériser en ce que ledit signal se manifeste sous la forme d'un voyant devenu lumineux ou clignotant disposé, par exemple, sur le 30 tableau de bord d'un véhicule équipé d'un moteur diesel dont la ligne d'échappement intègre un filtre à particules. Ceci permet, avantageusement, de procéder à l'opération de nettoyage du filtre à particules en connaissance de cause, lorsque c'est effectivement nécessaire, en fonction de son état 35 d'encrassement réel et non supposé. L'invention et ses avantages seront à présent mieux compris à la lecture de la description qui va suivre et au vu du dessin cijoint, se rapportant à des exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif. La compréhension de cette description sera facilitée en se référant au dessin ci-joint dans lequel: - la figure 1 est une représentation schématisée d'un filtre à particules; - la figure 2 illustre la mise en oeuvre du procédé, selon un premier mode de réalisation; - la figure 3 est une vue similaire à la figure précédente illustrant la mise en oeuvre de l'invention selon un second mode de réalisation; - la figure 4 représente schématiquement l'implantation d'un capteur de température à la surface du filtre à particules; - la figure 5 est une représentation graphique de la température de régénération atteinte le long d'un filtre à particules obstrué dans sa partie avale par 20 des cendres. La présente invention concerne un procédé relatif au domaine de l'industrie automobile, dont l'objet est d'améliorer la gestion du fonctionnement d'un filtre à particules 1, dont l'implantation dans une ligne d'échappement d'un moteur diesel est destinée à 25 réduire la quantité de particules polluantes émises dans l'atmosphère par ce dernier. En fait, un tel filtre 1 est constitué, comme représenté schématiquement dans les figures 1 et 2, de canaux poreux 2 qui permettent le passage des gaz d'échappement, tandis qu'ils 30 retiennent sur leurs parois 3 les particules de suies présentes dans ces gaz, lesquelles sont éliminées au fur et à mesure par combustion, ce qui permet de régénérer le filtre en permanence. Un tel filtre 1 doit en outre subir, périodiquement, un nettoyage destiné à supprimer l'accumulation de cendres provenant 35 des combustions successives et incomplètes des particules de suie. Le présent procédé a plus particulièrement pour objet de permettre une détermination précise du niveau d'encrassement d'un filtre à particules par des résidus non éliminés, afin de connaître le moment exact o son nettoyage doit être entrepris. En fait, ledit procédé repose sur le résultat d'études préalables à sa mise au point qui ont permis de montrer que dans un filtre à particules ne contenant pas de cendres, les températures mesurées augmentent à mesure que l'on progresse sur sa longueur, en raison de l'accumulation de la chaleur venant des combustions 10 successives des particules En revanche, dans un filtre à particules dont les derniers centimètres sont remplis de cendres, on constate que les températures augmentent uniquement jusqu'à ce qu'on atteigne cette zone. La présence de cendres et la quantité réduite de particules empêchent ensuite la progression de l'augmentation des températures. Cela ressort de la représentation graphique de la figure 5. Ainsi, ledit procédé repose sur l'analyse de l'évolution de valeurs de températures prélevées le long d'un filtre 1, sachant 20 qu'une baisse de température peut être considérée comme le reflet d'une présence importante de cendres et autres résidus non éliminés, laquelle suppose une baisse d'efficacité des réactions de combustions des particules. Par conséquent, le présent procédé prévoit de mesurer la 25 température maximale atteinte et/ou à relever la progression de température en cours de régénération, à au moins un endroit 4 le long du filtre à particules 1 et de la comparer avec une température de référence et/ou une pente de température de référence, pour en déduire l'état d'encrassement du filtre, en fonction de l'éventuelle 30 différence constatée entre les deux valeurs. En fait, il est possible de procéder de différentes manières pour prélever lesdites températures. Une première solution, représentée dans la figure 2 consiste ainsi, par exemple, à équiper un filtre à particules 1 d'un seul 35 capteur de températures 5, et de comparer entre elles les températures maximales mesurées et/ou entre les pentes de la progression de température relevées au cours de deux cycles successifs de régénération du filtre, la température de référence et/ou la pente de température de référence étant alors définie par celle du cycle n-1, tandis que la température maximale atteinte 5 et/ou la pente de la progression de température est définie par celle du cycle n. Dans ce cas de figure, le procédé prévoit donc de prélever ou relever les températures au niveau d'un même endroit du filtre à particules 1, situé de préférence dans sa partie amont d'entrée, en 10 considérant le sens de circulation 7 des gaz d'échappement. Il convient d'observer que la température de référence et/ou la pente de température de référence peut être déterminée en fonction des températures maximales et/ou des pentes de la progression de température mesurées au cours de plusieurs 15 régénérations précédentes. Une autre solution prévue par le présent procédé et illustrée dans la figure 3, repose sur une mesure ou un relevé conjoint de températures au cours d'un même cycle de régénération, réalisée par le biais d'au moins deux capteurs de températures 5, 5A placés le 20 long d'un filtre à particules 1, la température de référence et/ou la pente de température de référence étant alors définie par celle donnée par un premier capteur 5A situé en amont du sens de circulation 7 des gaz d'échappement. Le deuxième capteur 5 destiné à mesurer la température 25 maximale atteinte et/ou la pente de la progression de température pourra être situé le long du filtre l n'importe o entre le premier capteur 5A et la partie terminale 6 du filtre 1. Le présent procédé prévoit cependant, de mesurer la température maximale atteinte et/ou de relever la pente de la 30 progression de température de préférence au niveau de la partie terminale 6 du filtre l, à proximité directe de la zone d'évacuation des gaz, qui correspond à la zone du filtre o les températures sont les plus élevées. Par ailleurs, selon la présente invention, il est envisageable 35 de procéder aux différentes mesures ou aux différents relevés de température par le biais d'un ou plusieurs capteurs de températures 5, 5A placés, soit directement à l'intérieur des canaux du filtre à particules comme cela a été illustré dans les figures 2 et 3, soit, comme visible dans la figure 4, au contact de la surface du filtre 1, sous l'enveloppe métallique 8 contenant ce dernier. En fait, ce 5 ou ces capteurs en 5, 5A sont susceptible d'être intégrés, dans ce cas, au niveau de la nappe de maintien en céramique 9 entourant ledit filtre 1. Ces solutions sont, bien entendu équivalentes du point de vue de la précision des mesures effectuées. Quel que soit le mode de mise en oeuvre choisi, lorsque la température maximale atteinte mesurée et/ou la pente de la progression de température relevée à un endroit 4 donné du filtre à particules 1 est inférieure à la température de référence et/ou la pente de température de référence et/ou lorsque leur différence en 15 valeur absolue est supérieure à une valeur seuil, cela indique une accumulation de cendres et autres résidus non éliminés telle que le nettoyage du filtre à particules s'impose. D'ailleurs, selon le procédé il est prévu d'émettre un signal sonore et/ou visuel à l'attention du conducteur du véhicule, 20 l'informant que le filtre à particules est encrassé et qu'il est indispensable de le nettoyer. Ce signal peut, par exemple, être délivré de manière automatique par le biais d'un voyant, situé de préférence sur le tableau de bord d'un véhicule automobile, et apte à clignoter ou 25 devenir lumineux en cas de détection de présence de cendres dans le filtre. Cette caractéristique permet au conducteur d'un véhicule d'être averti de l'état du filtre à particules et du moment o il doit se rendre chez son garagiste pour le faire entretenir ou 30 remplacer. Le présent procédé permet ainsi, non seulement, de faciliter l'organisation de l'entretien d'un véhicule équipé d'un filtre à particules, mais également d'optimiser ce dernier grâce à la détection du moment précis o son état d'encrassement requiert un 35 nettoyage. Bien que l'invention ait été décrite à propos de quelques formes de réalisation particulières, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de forme, de matériaux et de combinaisons de ces 5 divers éléments, sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection du niveau d'encrassement après régénération par des résidus non éliminés, par combustion des particules, d'un filtre à particules (1) sur une ligne d'échappement d'un moteur diesel, caractérisé par le fait que: * On mesure en cours de régénération du filtre (1), à au moins un endroit (4) le long de ce dernier, la température maximale 10 atteinte et/ou on relève la progression de température, * on compare ladite température maximale atteinte et/ou la progression de température par rapport, selon le cas, à une température et/ou une pente de température de référence, * on détermine le niveau d'encrassement en fonction de la différence entre la température maximale atteinte et ladite température de référence et/ou entre la pente de la progression de température relevée et la pente de température de référence. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 20 la température de référence et/ou la pente de température de référence retenue correspond à la température maximale et/ou la pente de la progression de température mesurée au cours d'une régénérations précédentes. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 25 la température de référence et/ou la pente de température de référence retenue est déterminée en fonction des températures maximales et/ou des pentes de la progression de température mesurées au cours de plusieurs régénérations précédentes. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'on relève la température de référence et/ou la pente de température de référence et la température maximale atteinte et/ou la pente de la progression de température au même endroit, de préférence au niveau de la partie amont du filtre à particules (1), en considérant le sens de circulation (7) des gaz d'échappement. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température de référence et/ou la pente de température de référence retenue est celle mesurée au cours de la régénération à un endroit se situant en amont de l'endroit (4) o l'on effectue la 5 mesure de la température maximale atteinte et/ou l'on relève la pente de la progression de température, en considérant le sens de circulation (7) des gaz d'échappement. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on mesure la température maximale atteinte et/ou la pente de la 10 progression de température à un endroit (4) se situant de préférence au niveau de la partie terminale (6) du filtre à particules (1), en considérant le sens de circulation (7) des gaz d'échappement. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en que l'on détermine la température de 15 référence et/ou la pente de température de référence et la température maximale atteinte et/ou la pente de la progression de température à au moins un endroit (4) situé directement à l'intérieur des canaux (2) du filtre à particules (1). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 20 6, caractérisé en ce que l'on mesure la température de référence et/ou la pente de température de référence et la température maximale atteinte et/ou la pente de la progression de température à au moins un endroit (4) situé à la surface du filtre à particules (1). 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en que l'on détermine que le nettoyage du filtre à particules (1) s'impose lorsque la température maximale atteinte et/ou la pente de la progression de température est, respectivement, inférieure à la température de référence et/ou à la 30 pente de température de référence et/ou lorsque leur différence en valeur absolue est supérieure à une valeur seuil. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on émet un signal sonore et/ou visuel à l'attention du conducteur du véhicule, lorsqu'il est 35 déterminé que le filtre à particules est encrassé et qu'il est indispensable de le nettoyer. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit signal se manifeste sous la forme d'un voyant lumineux disposé sur le tableau de bord d'un véhicule équipé d'un moteur diesel dont la ligne d'échappement intègre un filtre à particules.