Brevet FR2862101A1 — publié le 20050513

La présente invention concerne un système d'aide à la régénération de moyens de dépollution associés à des moyens formant catalyseur d'oxydation, et intégrés dans une ligne d'échappement d'un moteur Diesel de véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un système dans lequel le moteur est associé à des moyens à rampe commune d'alimentation en carburant de cylindres du moteur, adaptés pour mettre en oeuvre, à isocouple, une stratégie de régénération par injection de carburant dans les cylindres, selon au moins une post-injection. Lors de la régénération de moyens de dépollution tels que par exemple un filtre à particules, les phases de lever de pied de l'accélérateur du véhicule (pas d'injection de carburant en fonctionnement normal), et de ralenti du moteur (température d'échappement très faible), sont problématiques car elles font chu-ter la température d'échappement, c'està-dire de la ligne et des éléments inté- grés dans celle-ci. L'utilisation d'une ou de plusieurs post-injections lors de ces phases de vie du moteur permet de limiter la chute de température de la ligne d'échappement, en se basant sur la conversion catalytique des HC produits par la combustion de la ou des post-injections dans le moteur. Cependant, ces stratégies reposent sur l'exotherme produit par les moyens formant catalyseur, ces moyens, comprenant par exemple un catalyseur d'oxydation ou un piège à NOx avec une fonction d'oxydation CO/HC, étant considérés comme activés. Lors des phases de retour au ralenti du moteur, consécutivement à un lever de pied de l'accélérateur, il n'y a pas d'injection principale ni d'injection pi-lote et la ou chaque post-injection ne brûle donc pas dans le cylindre, car elle ne fait que vaporiser le carburant sous forme d'HC qui sont convertis par les moyens formant catalyseur. La température en entrée des moyens formant catalyseur d'oxydation est donc très faible et malgré l'exotherme catalytique produit par la combustion des HC issus de la ou de chaque post-injection, la face avant des moyens formant catalyseur refroidit progressivement et son activité de conversion se désamorce progressivement. 2862101 2 Lors des phases de ralenti du moteur, malgré l'utilisation d'une ou plu-sieurs post-injections, la température en entrée des moyens formant catalyseur est relativement faible. La stratégie de post- injection au ralenti repose également sur la conversion catalytique des HC produits par la combustion de la ou des post-injections dans le moteur. Malgré cet exotherme catalytique, la face avant des moyens formant catalyseur refroidit progressivement et son activité de conversion se désamorce progressivement. Lors d'une phase de retour au ralenti ou d'une phase de ralenti prolongée, il se peut que les moyens formant catalyseur ne soient donc pas suffi- samment actifs pour convertir tous les HC, ce qui se traduit par des pics d'HC en aval de ces moyens formant catalyseur, voire des fumées bleues et/ou des odeurs à l'échappement. Par ailleurs, l'utilisation de post-injections engendre une dilution de l'huile de lubrification par le carburant, ce qui dégrade les propriétés de lubrifica- tion de celle-ci, et notamment une baisse de la viscosité et peut conduire si cette viscosité est trop basse, à une casse du moteur. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet un système d'aide à la régénération de moyens de dépollution associés à des moyens formant catalyseur d'oxydation, et intégrés dans une ligne d'échappement d'un moteur Diesel de véhicule automobile et dans lequel le moteur est associé à des moyens à rampe commune d'alimentation en carburant de cylindres du moteur, adaptés pour mettre en oeuvre, à iso-couple, une stratégie de régénération par injection de carburant dans les cylindres selon au moins une postinjection, caractérisé en ce qu'il com- porte: - des moyens de détection d'une requête de régénération et donc de post- injection; - des moyens de détection d'un état de lever de pied de l'accélérateur du véhicule et/ ou d'une phase de ralenti du moteur de celui-ci; - des moyens d'acquisition de la température en aval des moyens formant catalyseur; - des moyens de détermination d'une quantité maximale de carburant à injecter lors des post-injections durant les phases de retour au ralenti consécuti- 2862101 3 vement à un lever de pied de l'accélérateur et de ralenti, à partir de cette température; et - des moyens de coupure immédiate de la ou de chaque post-injection si la quantité de carburant injecté a atteint la quantité maximale prédéterminée lors de la phase de retour au ralenti et/ou de réduction progressive de la ou de chaque post-injection, lorsque la quantité de carburant injecté a atteint la quantité maximale prédéterminée lors de la phase de ralenti du moteur. Suivant d'autres caractéristiques: - les moyens de réduction sont adaptés pour réduire la ou chaque post- injection selon une rampe calibrable; les moyens de dépollution comprennent un filtre à particules; - les moyens de dépollution comprennent un piège à NOx; - le carburant comporte un additif destiné à se déposer avec les parti- cules auxquelles il est mélangé, sur les moyens de dépollution pour faciliter leur régénération; le carburant comporte un additif formant piège à NOx; et - le moteur est associé à un turbocompresseur. 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 la structure générale d'un système d'aide à la régénération selon l'invention; et - la Fig.2 représente un organigramme illustrant le fonctionnement de celui-ci. On a en effet illustré sur la figure 1, la structure générale d'un système d'aide à la régénération de moyens de dépollution, désignés par la référence générale 1 sur cette figure, associés à des moyens formant catalyseur d'oxydation désignés par la référence générale 2, et intégrés dans une ligne d'échappement 3, d'un moteur Diesel 4 de véhicule automobile. Le moteur peut être associé à un turbocompresseur et dans ce cas, la portion de turbine 5 de celui-ci est également associée à cette ligne d'échappement, la portion du compresseur 6 du turbocompresseur étant placée en amont du moteur. 2862101 4 Par ailleurs, ce moteur est également associé à des moyens 7 à rampe commune d'alimentation en carburant des cylindres de ce moteur, adaptés pour mettre en oeuvre, à iso-couple, une stratégie de régénération par injection de carburant dans les cylindres, selon au moins une post-injection, de façon classique. Ces moyens sont contrôlés par une unité de pilotage, désignée par la référence générale 8, adaptée pour détecter une requête de régénération req.RG, délivrée par exemple par un superviseur des moyens de dépollution, et donc de post-injection et raccordée à des moyens 9 de détection d'un état de lever de pied de l'accélérateur du véhicule et à des moyens de détection d'une phase de ralenti du moteur de celui-ci, désignés par la référence générale 10. Ces moyens peuvent présenter n'importe quelle structure appropriée. Par ailleurs, cette unité de pilotage 8 est également raccordée à des moyens d'acquisition de la température en aval des moyens formant catalyseur 2, ces moyens d'acquisition étant désignés par la référence générale 11. Ces moyens comprennent tout capteur de température approprié. Ceci permet alors, suite à la détection d'une requête de régénération et donc de post-injection, à cette unité de pilotage 8, de détecter un état de lever de pied de l'accélérateur du véhicule ou une phase de ralenti du moteur de celui- ci, comme cela est illustré par l'étape 12 sur la figure 2. L'unité 8 est alors adaptée pour acquérir la température en aval des moyens formant catalyseur lors de l'étape 13 et pour déterminer une quantité maximale de carburant à injecter lors des post-injections durant les phases de retour au ralenti, consécutivement à un lever de pied de l'accélérateur ou de ra- lenti, à partir de cette température, lors de l'étape 14. L'unité 8 surveille alors en 15 et 16, la quantité de carburant injecté lors des post-injections, et détecte le moment où cette quantité de carburant injecté a atteint la quantité maximale prédéterminée. Si la quantité de carburant injecté a atteint la quantité maximale prédéterminée lors de la phase de retour au ralenti, consécutivement à un lever de pied de l'accélérateur, comme cela est illustré en 17, l'unité de pilotage 8 est adaptée pour couper immédiatement la ou chaque postinjection, comme cela est illustré par l'étape 18. 2862101 5 Par contre, si la quantité de carburant injecté a atteint la quantité maximale prédéterminée lors de la phase au ralenti du moteur, comme cela est illustré par l'étape 19, l'unité de pilotage est adaptée pour réduire progressive-ment la ou chaque post-injection, selon une rampe par exemple calibrable en 20. On notera également qu'un tel système peut fonctionner avec des moyens de dépollution formés par un filtre à particules, un piège à NOx, et qu'un additif destiné à se déposer avec les particules auxquelles il est mélangé, sur les moyens de dépollution pour faciliter leur régénération peut également être mélangé au carburant, de façon classique, pour abaisser la température de combus- tion des suies piégées dans celui-ci. De façon classique, cet additif est en effet présent dans les particules après combustion du carburant additivé dans le moteur. Un additif formant piège à NOx peut également être envisagé. On conçoit alors que grâce à une telle structure, on autorise une quantité maximale de carburant lors de la post-injection pour les phases de ralenti et de lever de pied. Cette quantité maximale se présente sous la forme d'un réservoir qui se vide au fur et à mesure que l'on accumule les phases de ralenti et/ou de lever de pied durant la phase de régénération. Ce réservoir est réinitialisé à la fin des phases. Ainsi, ce système permet de limiter les quantités post-injectées lors des phases de lever de pied ou de ralenti lorsque les niveaux thermiques de la ligne d'échappement sont les plus défavorables. En limitant la quantité totale de carburant post-injecté pendant ces phases, qui ne sont pas les plus efficaces du point de vue de la régénération des moyens de dépollution, on optimise la proportion de temps de post-injection efficace et on limite la dilution de l'huile de lubrification du moteur par le carburant. Enfin, ceci permet également de limiter le risque que la fonction d'oxydation ne se désamorce subitement, ce qui se traduirait par un déficit de conversion des HC et donc une bouffée de HC à l'échappement pouvant générer des fumées et/ou des odeurs. Bien entendu, d'autres modes de réalisation peuvent être envisagés. 2862101 6 Ainsi par exemple, les moyens de dépollution et les moyens formant catalyseur d'oxydation peuvent être intégrés dans un seul et même élément, no- tamment sur un même substrat. A titre d'exemple, un filtre à particules intégrant la fonction d'oxydation peut être envisagé. De même, un piège à NOx intégrant une telle fonction d'oxydation peut également être envisagé, que celui-ci soit additivé ou non. Cette fonction d'oxydation et/ou de piège à NOx peut être remplie par exemple par un additif mélangé au carburant. 2862101 7 REVENDICATIONS 1. Système d'aide à la régénération de moyens de dépollution (1) associés à des moyens formant catalyseur d'oxydation (2), et intégrés dans une ligne d'échappement (3) d'un moteur Diesel (4) de véhicule automobile et dans lequel le moteur (4) est associé à des moyens (7) à rampe commune d'alimentation en carburant de cylindres du moteur, adaptés pour mettre en oeuvre, à isocouple, une stratégie de régénération par injection de carburant dans les cylindres selon au moins une post-injection, caractérisé en ce qu'il comporte: - des moyens (8) de détection d'une requête de régénération (req.RG) et donc de post-injection; - des moyens (9,10) de détection d'un état de lever de pied de l'accélérateur du véhicule ou d'une phase de ralenti du moteur de celui- ci; - des moyens (11) d'acquisition de la température en aval des moyens formant catalyseur (2) ; - des moyens (8) de détermination d'une quantité maximale de carburant à injecter lors des post-injections durant les phases de retour au ralenti, consécutivement à un lever de pied de l'accélérateur et de ralenti, à partir de cette température; et - des moyens (7,8) de coupure immédiate de la ou de chaque post- injection si la quantité de carburant injecté a atteint la quantité maximale prédéterminée lors de la phase de retour au ralenti et/ou de réduction progressive de la ou de chaque post-injection, lorsque la quantité de carburant injecté a atteint la quantité maximale prédéterminée lors de la phase de ralenti du moteur. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réduction (7,8) sont adaptés pour réduire la ou chaque post-injection selon une rampe calibrable (20). 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de dépollution (1) comprennent un filtre à particules. 4. Système selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les 30 moyens de dépollution (1) comprennent un piège à NOx. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le carburant comporte un additif destiné à se déposer avec les particules auxquelles il est mélangé, sur les moyens de dépollution (1) pour faciliter leur régénération. 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le carburant comporte un additif formant piège à NOx. 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur est associé à un turbocompresseur (5,6).