Brevet FR2865767A1 — publié le 20050805

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de régénération d'une installation de traitement aval des gaz d'échappement, notamment d'un filtre à particules d'un moteur à combustion interne associé à un véhicule automobile comportant une installation de commande pour commander les cycles de régénération. Etat de la technique On peut admettre comme connu (sans documentation écrite) un tel procédé de régénération d'une installation de traitement aval to de gaz d'échappement fait en fonction des états de fonctionnement définis du moteur en s'appuyant sur des paramètres correspondants. Les cycles de régénération comprennent ainsi l'opération de régénération proprement dite et une certaine durée comprise entre les différentes opérations de ré-génération. Pour la régénération il faut en partie modifier l'état de fonc- tionnement du moteur au point de fonctionnement actuel caractérisé par le couple de charge et le régime. Il peut s'agir par exemple de mesures permettant d'augmenter la température des gaz d'échappement dans le cas de la génération thermique d'un filtre à particules. Les mesures augmentant la température des gaz d'échappement consistent par exemple à décaler le début de l'injection principale dans le sens du retard ou d'assurer une injection supplémentaire de carburant au cours du méme cycle de travail après l'injection principale sous la forme d'une post- injection. Pendant la régénération, on peut également avoir une augmentation de l'émission des gaz d'échappement dans des conditions de fonc- tionnement défavorables. Après avoir commencé la régénération et selon la conception du système de traitement aval des gaz d'échappement, il ne faut plus fonctionner à certains points de fonctionnement du moteur pendant la ré-génération. Par exemple dans le cas de la régénération thermique d'un fil- tre à particules diesel, le passage en mode de poussée ou au ralenti après le début de la régénération ne permet pas de brûler complètement les suies ou peut même être dommageable pour le système dans le cas d'un filtre encore chargé. Dans un filtre à particules diesel, après dépassement de la température d'allumage, caractéristique, on a un procédé exothermique avec élévation de la température dans le filtre à particules. L'importance de l'augmentation de la température peut dépendre entre autre de la composition et de la quantité des gaz de réaction ou gaz d'échappement (concentration en oxygène, débit massique de gaz d'échappement) de la masse de suie occupant le filtre et de la température des gaz d'échappement en amont du filtre. En passant en mode de poussée ou au ralenti on risque que si le filtre est encore fortement chargé, le débit massique de gaz d'échappement diminue et que la pression partielle de l'oxygène augmente en même temps. Cela peut conduire à une élévation de température dans le filtre à particules, diesel, risquant de le détruire. On a également d'autres circonstances par exemple pour des systèmes de traitement aval de gaz d'échappement d'oxydes d'azote NO), et désorption avec des catalyBeurs accumulateurs. Dans les systèmes de filtres à particules développés au cours des récentes années on peut fortement diminuer l'émission de parti-cules de véhicules diesel. Cette réduction de l'émission représente par exemple plus de 97 % de la masse de particules. C'est pourquoi il faut dé- gager le filtre à particules dans certains intervalles de temps pour éliminer les dépôts de suie pour ne pas réduire la puissance du moteur par l'augmentation de la perte de charge. Pour cela, on brûle la couche de suie qui donne du dioxyde de carbone CO2 et de la vapeur d'eau. Pour brûler la suie il faut des températures de gaz d'échappement par exemple supérieu- res à 550 C. Ces températures ne sont pas atteintes avec certitude lors- qu'on utilise le véhicule de sorte qu'il faut prendre des mesures supplémentaires pour assurer la régénération. En principe on peut distinguer entre des systèmes actifs et des systèmes passifs:pour assurer la ré-génération. Même lorsqu'on utilise des systèmes qui diminuent la température d'allumage de la suie, comme par exemple un filtre à suie catalytique, un système CRT ou des adjonctions de carburant catalytiques, il faut utiliser des mesures actives pour garantir le fonctionnement du filtre. Le système CRT fonctionne déjà dès que l'on atteint des températures de gaz d'échappement supérieures à 250 C. Dans le cas de véhicules diesel actuels on ne peut pas toujours garantir une telle tempé- rature si bien que beaucoup de suie peut s'accumuler dans le filtre et en- gendrer une contre-pression élevée réduisant la puissance disponible du moteur à combustion interne. Dans ces cas il faut normalement brancher des systèmes actifs pour atteindre les températures requises pour les gaz d'échappement. Toutefois, pour cela, toutes ces mesures consomment de l'énergie supplémentaire (chaleur) obtenue finalement à partir du carburant (par exemple de l'énergie électrique venant de la batterie pour dégager la chaleur dans un disque chauffant, un brûleur à carburant, une post-injection de carburant dans la chambre de combustion du moteur). On augmente ainsi la consommation de carburant du véhicule à cause du système de nettoyage des gaz d'échappement. Dans d'autres systèmes de nettoyage de gaz d'échappement ou systèmes de traitement aval des gaz d'échappement comme par exemple dans un catalyseur accumulateur d'oxydes NOX il faut se trouver dans certaines plages de température pour garantir le fonctionnement (régénération). Les moyens de régénération, c'est-à- dire entre autres le choix de l'instant auquel on commence la régé- lo nération d'un filtre à particules, s'orientent actuellement par exemple selon les trajets parcourus (par exemple après 400 ou 700 km) et la différence de pression de part et d'autre du filtre à particules. Dès que la différence de pression a augmenté d'une valeur déterminée ou que l'on a parcouru un certain trajet, on lance la régénération si les conditions dé- terminées sont remplies, permettant une régénération comme par exemple la température du moteur, la température des gaz d'échappement ou des paramètres analogues. Globalement, dans les systèmes de traitement aval des gaz d'échappement actuels, on effectue une régénération en fonction de l'état de charge et de l'état de fonctionnement du moteur à combustion interne. But de l'invention La présente invention a pour but de tenir compte des conditions exposées ci-dessus et de développer un procédé de régénération d'une installation de traitement aval de gaz d'échappement permettant de respecter des valeurs aussi bonnes que possibles des gaz d'échappement, tout en minimisant le risque d'effets nocifs sur le système de traitement aval des gaz d'échappement et le moteur à combustion interne. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que l'installation de commande reçoit les don-nées d'information concernant le trajet de conduite, et on commande les cycles de régénération en tenant compte des données d'information. En d'autres termes, l'installation de commande reçoit des données d'information concernant le trajet et les cycles de régénération sont commandés en tenant compte de ces données d'information. En utilisant les données d'information concernant le trajet pour commander les cycles de régénération on peut prévoir une stratégie et éviter par exemple une opération de régénération qui se poursuit pen- dant plusieurs minutes pour un filtre à particules de suie, se termine à cause de paramètres de fonctionnement défavorables du moteur ou risque d'endommager le système de traitement aval. On peut également adapter la régénération qui est normalement associée à de mauvaises valeurs de gaz d'échappement pour le fonctionnement normal, aux conditions extérieures, en interdisant par exemple la régénération dans un tunnel. Suivant d'autres développements avantageux on peut utiliser les informations en mettant en oeuvre des moyens constructifs réduits si les données d'information sont fournies par un système de positionne- ment global, un système télématique de circulation, un calculateur de trajet: et/ou un système de navigation. Les moyens de technique de commande peuvent être par exemple réduits si les données d'information sont extraites par l'installation de commande ou l'unité de calcul en amont des données gé- nérales du trajet. Il existe différentes possibilités de fournir des informations concernant le trajet; ces possibilités consistent à déterminer les données d'information et/ou les données de trajet avant de commencer le trajet ou de manière instantanée pendant le trajet. Des mesures avantageuses de la stratégie de commande consistent à déterminer dans l'installation de commande, et en fonction de données d'information, s'il faut avancer ou retarder une opération de régénération répondant à une demande de régénération pour le système de traitement aval des gaz d'échappement et s'il faut modifier le cycle de ré- génération le cas échéant selon le résultat de cette détermination. En variante ou en plus, on peut prévoir de déterminer dans l'installation de commande et en fonction des données d'information, s'il faut exécuter une régénération modifiée (procédé de régénération, phase de régénération) . Différentes opérations de régénération modifiées et ainsi également des cycles de régénération peuvent se déterminer actuellement par exemple par le calcul actuel (calcul instantané) selon une modélisation prédéfinie, ou peuvent être enregistrées et extraites de la mémoire selon des critères déterminés pour effectuer la régénération. Un autre moyen avantageux pour exécuter le procédé con- siste à préparer les données d'information ou les données de trajet et de les fournir à l'installation de commande par l'intermédiaire d'un bus pour fournir par exemple des données caractéristiques à l'aide du bus CAN existant. Pour une stratégie de commande avantageuse il est en outre in- téressant que les données d'information contiennent des indications relatives aux pentes, aux descentes, aux trajets critiques pour les gaz d'échappement et/ou pour les bouchons de circulation. D'autres moyens permettent d'optimiser le procédé si pour une pente on intègre la température plus élevée du moteur à combustion interne dans l'opération de régénération, et/ou si en cas de prévision d'une descente ou d'un trajet critique vis-à-vis des gaz d'échappement, on retarde l'opération de régénération en s'appuyant sur une stratégie d'optimisation, et/ou on raccourcit cette opération de régénération. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma par blocs d'un montage pour exécuter le pro- 15 cédé de régénération d'une installation de traitement aval de gaz d'échappement, - la figure 2 montre un exemple de réalisation d'une partie de commande de l'installation représentée à la figure 1 avec un automate d'état. Description d'un mode de réalisation Selon la figure 1, on associe à une installation de commande 10 comportant un automate d'état pour la régénération, non seulement les signaux ou les données d'un système de traitement aval de gaz d'échappement 1 en outre des données d'information concernant le trajet du véhicule provenant d'un système global de détermination de position (système GPS) 30 et/ou d'un système télématique de circulation 20 pour lancer la régénération du système de traitement aval par un dispositif 40 approprié. L'installation de traitement aval des gaz d'échappement, à ré- générer, est associée à un moteur à combustion interne équipant un véhicule. Le système de détermination globale de position 30 ou le système télématique de circulation 20 ou les systèmes analogues avec calculateur de trajet et/ou un système de navigation fournissant des don-nées d'information à une installation de commande 10 permettent d'établir une stratégie de régénération, prévisionnelle dépendant du tra- jet; cette stratégie se détermine dans l'installation de commande 10 en liaison avec les données fournies par le système de traitement aval des gaz d'échappement 1. La stratégie de régénération est conçue pour éviter une régénération si elle coïnciderait avec des états de fonctionnement défavorables du moteur et/ou des conditions extérieures défavorables. Les données d'information fournies par exemple par le système de détermination globale de position 30 et/ou le système télématique de circulation 20 concernent par exemple les perturbations de circulation entraînant l'arrêt du véhicule et ainsi son passage au ralenti et en régime bas. Pour cela, par exemple au début d'une régénération d'un filtre à particules diesel équipant une installation de traitement aval des gaz d'échappement on peut introduire les informations concernant l'emplacement actuel et la direction de déplacement à partir du système global de détermination de position 30 to en les combinant aux informations du système télématique de circulation 20 pour compenser les perturbations de circulation. Cela permet d'éviter qu'en fonctionnement, juste avant d'arriver dans une perturbation de circulation, on ne lance une régénération du filtre à particules et que l'on commence le fonctionnement exothermique décrit cidessus. On peut également envisager d'influencer le comportement de régénération ou le cycle de régénération par l'opération de régénération comme cela est prévu dans le système de traitement aval des gaz d'échappement 1 uniquement en fonction des informations du système de détermination globale de position 30 comme par exemple de lancer une opération de régénération juste avant l'entrée dans un tunnel routier ou dans un garage. Du fait des constantes de temps de trajet liées au système de traitement aval des gaz d'échappement 1, il faut des temps de régénération partiels, c'est-à-dire des durées d'opération de régénération du domaine de la minute. Les variations dynamiques de l'état de fonctionnement du moteur se produisent toutefois habituellement avec des constantes de temps significativement plus petites. Pour effectuer complètement des régénérations ou éviter des états critiques du système on sélectionne les données d'information concernant les trajets de manière prévisionnelle appropriée. Pour cela on transmet à l'installation de commande 10, les informations du système de détermination globale de position 30, du système télématique de circulation 20 ou d'un calculateur de trajet ou d'un moyen analogue; cette installation de commande correspond par exemple à l'appareil de commande d'un moteur qui reçoit les informations de ma- nière appropriée, par exemple par un bus CAN et reçoit les informations sous cette forme. Il n'est pas indispensable de transmettre des informations complètes. Il suffit par exemple de transmettre une information con-cernant la possibilité de prendre des mesures de régénération appropriées. Le transfert peut se faire par exemple, comme le montre la figure 2, sous la forme d'une barre de bits 11 concernant l'information du système de détermination globale de position 30 et/ou d'une barre de bits 12 concernant l'information du système télématique de circulation 20. On peut envisager par exemple une barre de bits 11 pour les informations GPS et une barre de bit 12 pour les informations de la télématique de circulation. Dans la mesure où cela est nécessaire on combine les deux barres de bits 11, 12 dans l'installation de commande 10 ou dans l'appareil de corn- mancie de moteur, par une combinaison logique à l'aide d'une unité de combinaison 13 correspondante. En cas de valeur de vérité pour les signaux combinés le système de traitement aval des gaz d'échappement 1 évite la régénération requise selon la demande ANB 15. Les valeurs de vé- rité du dispositif de traitement ainsi établi se trouvent dans un tableau logique 16. Pour éviter la régénération requise par le système de traite- ment aval des gaz d'échappement 1 on peut par exemple prévoir un élément de combinaison approprié 14.1 d'une partie de traitement 14. Le signal de sortie de l'élément de combinaison 14.1, constitué par exemple par une porte ET, est appliqué par exemple par un élément de négation 14.2 à un autre élément de combinaison 14.3 sous la forme d'une porte ET recevant comme autre signal d'entrée la requête de régénération 15 du système de traitement aval des gaz d'échappement 1 pour générer une requête de régénération, corrigée. Les systèmes de navigation actuels de véhicules automobiles servent en général à planifier des trajets et à guider. Il existe également des systèmes de navigation qui en plus de la carte routière donnent des informations complémentaires relatives à la forme du terrain et aux montées et descentes des chaussées. Lorsque le véhicule emprunte une mon3o tée, les températures des gaz d'échappement sont beaucoup plus élevées que lorsque le véhicule circule en plaine ou en descente car on montée le moteur doit fournir une puissance plus élevée. Ces températures plus élevées des gaz d'échappement peuvent servir par exemple dans le cas de véhicules diesel à régénérer un filtre à particules. Si la température des gaz d'échappement ne suffit pas pour la régénération il faut mettre en oeuvre également des mesures actives. Toutefois, l'augmentation de température est plus faible qu'en l'absence de charges plus importantes liées à la pente de la chaussée de sorte que cette pente peut être utilisée de manière positive pour assurer la régénération. Un système de navigation fournissant des informations relatives à la forme du terrain peut servir pour la stratégie de régénération, par exemple le choix de l'instant auquel on commence la régénération d'un filtre à particules ou encore les paramètres sélectionnés pour la régénération pour les optimiser en sélectionnant de manière prévisionnelle un trajet avantageux, par exemple une montée pour assurer la régénération. Cela permet, par exemple après un certain trajet, et lorsque la régénéra- tion devient probablement nécessaire, de vérifier si une montée sur le trajet prévu n'est pas trop éloignée. On peut alors y démarrer de manière planifiée la régénération. Un tel système prévisionnel permet d'améliorer de manière significative la stratégie de régénération et la consommation de carburant pour les mesures de régénération. En principe, l'appareil de navigation pourrait également fournir des informations pour optimiser]le fonctionnement du système de traitement aval des gaz d'échappement à l'appareil de commande du moteur ou à l'installation de commande 10 sans trajet propre; en effet, par-tant de la position du véhicule et du trajet on pourrait déterminer les possibles trajets montants qui seront probablement empruntés. Puis on déclenchera alors la régénération. En outre, on peut également décaler le lancement d'une opération de régénération à un instant ultérieur si à par-tir des informations fournies par l'installation de commande 10 il est pré-vu que le temps de trajet nécessaire jusqu'à la prochaine descente ne suffit plus pour une régénération complète car dans le cas d'un trajet descendant la température des gaz d'échappement diminue puisque le fonctionnement du véhicule demande une puissance moindre au moteur ou que le moteur travaille en mode de poussée. En outre, l'appareil de navigation permet d'éviter une régé- nération du filtre par exemple dans des tunnels. Cela est important car lors de la régénération d'un filtre à particules on développe entre autres des substances qui chargent l'air. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de régénération d'une installation de traitement aval des gaz d'échappement, notamment d'un filtre à particules d'un moteur à combustion interne associé à un véhicule automobile comportant une instal- lation de commande (10) pour commander les cycles de régénération, caractérisé en ce que l'installation de commande (10) reçoit les données d'information concernant le trajet de conduite, et on commande les cycles de régénération en tenant compte des données lo d'information. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les données d'information sont fournies par un système de détermination 15 de la position globale (30), un système télématique de circulation (20), un calculateur de trajet et/ou un système de navigation. 3 ) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les données d'information sont extraites par l'installation de commande (10) ou une unité de calcul amont des données générales du trajet. 4 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les données d'information et/ou les données de trajet se déterminent avant le début du trajet ou de manière instantanée pendant le trajet. 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en fonction des données d'information l'installation de commande (10) détermine si à partir de la demande de régénération d'un système de traitement aval des gaz d'échappement (1) il faut avancer ou retarder l'opération de régénération, et on modifie le cycle de régénération le cas échéant en fonction de ce résul-35 tat de détermination. 6 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en fonction des données d'information, l'installation de commande (10) détermine s'il faut modifier l'opération de régénération. 7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les données d'information ou les données de trajet sont préparées et transmises à l'installation de commande (10) par l'intermédiaire d'un bus. 8 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les données d'information contiennent des indications relatives aux montées, aux descentes, aux chemins critiques pour les gaz d'échappement et/ou aux bouchons de circulation. 9 ) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que pour une montée on utilise la température plus élevée du moteur à combustion interne pour une opération de régénération, et/ou en prévision d'une descente ou d'un trajet critique pour les gaz d'échappement on re- tarde, on reporte, et/ou on raccourcit une opération de régénération en s'appuyant sur une stratégie d'optimisation.