Brevet FR2872206A1 — publié le 20051230

La présente invention concerne un système d'aide à la régénération de moyens de dépollution intégrés dans une ligne d'échappement d'un moteur Diesel de véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un tel système dans le-5 quel le moteur est associé à des moyens à rampe commune d'alimentation en carburant de cylindres de celui-ci, selon au moins une post-injection. Une telle post-injection est, de façon classique, une injection de carburant après le point mort haut du cylindre considéré. Ces moyens d'alimentation sont adaptés pour mettre en oeuvre, à isocouple, par modification de paramètres de contrôle de fonctionnement du moteur, différentes stratégies de régénération permettant d'obtenir des niveaux thermiques différents dans la ligne d'échappement. Ainsi par exemple, des moyens d'alimentation mettant en oeuvre une première stratégie de régénération selon une stratégie dite de niveau 1 et une seconde stratégie de régénération selon une stratégie dite de niveau 2 et/ou une stratégie de niveau 2 surcalibré, ont déjà été proposés. On sait en effet que pour assurer la régénération de moyens de dépollution tels qu'un filtre à particules, les suies piégées dans celui- ci sont brûlées grâce à la thermique fournie par le moteur et à l'exotherme réalisé par la conver- sion des HC et du CO sur des moyens formant catalyseur d'oxydation placés par exemple en amont du filtre à particules. Cette combustion peut être assistée par un élément catalyseur mélangé aux suies, issu par exemple d'un additif d'aide à la régénération, mélangé au carburant d'alimentation du moteur ou bien par un catalyseur déposé directement sur les parois du filtre à particules (filtre à particules catalysé). Plus les niveaux thermiques dans la ligne d'échappement en entrée du filtre à particules sont élevés, plus la durée de régénération du filtre est courte. Or, en conditions de roulages critiques, comme par exemple en ville ou dans des embouteillages, les niveaux atteints à travers les stratégies d'aide à la régénération classiques du filtre à particules, peuvent se révéler insuffisants pour assurer la régénération correcte du filtre, ce qui peut se traduire par des ré-générations très longues et donc très consommatrices de carburant, voire incomplètes. Toute stratégie d'élévation de niveaux thermiques lors de ces roulages critiques permet alors d'assurer des régénérations complètes, de réduire la sur-consommation due à cette régénération du filtre à particules, et surtout d'augmenter la marge de sécurité par rapport à la fissuration ou à la casse de ces filtres. Le but de l'invention est de proposer une telle stratégie. 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 auto- mobile, dans lequel le moteur est associé à des moyens à rampe commune d'alimentation en carburant des cylindres du moteur, adaptés, par modification de paramètres de contrôle du fonctionnement du moteur et en mettant en oeuvre des post-injections de carburant dans les cylindres de celui-ci, pour faire basculer le moteur entre quatre stratégies de régénération des moyens de dépollution, la première dite stratégie de fonctionnement normal du moteur, la deuxième dite stratégie de niveau 1, la troisième dite stratégie de niveau 2 et la quatrième dite stratégie de niveau 2 surcalibré, permettant d'obtenir des niveaux thermiques différents dans la ligne d'échappement, le niveau thermique obtenu par application de la stratégie de niveau 2 surcalibré étant supérieur à celui obtenu par ap- plication de la stratégie de niveau 2, qui est lui-même supérieur à celui obtenu par application de la stratégie de niveau 1, qui est lui-même supérieur à celui obtenu par application de la stratégie normale, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation sont raccordés à des moyens de détection d'une requête de régénération des moyens de dépollution pour piloter les moyens d'alimentation afin d'enclencher un fonctionnement du moteur selon la stratégie de niveau 1, des moyens de surveillance de l'état d'amorçage des moyens formant catalyseur pour enclencher la stratégie de niveau 2 surcalibré, des moyens d'acquisition du niveau thermique dans la ligne d'échappement pour enclencher la stratégie de niveau 2 du moteur lorsque ce niveau thermique dépasse une température d'objectif prédéterminée, pendant une première période de temps prédéterminée ou pour couper la régénération si cette température n'a pas été atteinte avant l'expiration d'une seconde période de temps maximale prédéterminée, et des moyens de surveillance du fonctionnement en niveau 2 du moteur pour piloter un fonctionnement du moteur en niveau 2 surcalibré si le niveau thermique dans la ligne d'échappement descend en dessous d'un seuil de température basse pré-déterminée pendant une troisième période de temps, ou en niveau 1 si le niveau thermique dans la ligne d'échappement passe au-dessus d'un seuil de température haute prédéterminée pendant une quatrième période de temps, maintenir ce fonctionnement du moteur selon cette stratégie de niveau 1 pendant une cinquième période de temps de forçage prédéterminé ou jusqu'au moment où le niveau thermique dans la ligne d'échappement est redescendu en-dessous du seuil de température haute moins un écart d'hystérésis pendant une sixième période de temps, piloter un fonctionnement du moteur selon la stratégie normale dans le cas où le niveau thermique dans la ligne d'échappement n'est pas redescendu en-dessous du seuil de température haute moins l'écart d'hystérésis au bout d'une septième période de temps maximale de refroidissement jusqu'à ce que le niveau thermique dans la ligne d'échappement soit redescendu sous ce seuil de température haute moins l'écart d'hystérésis pendant la sixième période de temps et ce, avec rebouclage des stratégies, jusqu'à la détection d'une requête d'arrêt de la régénération par les moyens de détection. Suivant d'autres caractéristiques: - les températures d'objectif, haute et basse sont calibrables; - les périodes de temps sont calibrables; - les valeurs d'hystérésis sont calibrables; - il comporte des moyens d'émission de la requête de régénération et d'arrêt de celle-ci; - les moyens de surveillance de l'état d'amorçage des moyens formant catalyseur et d'acquisition de niveau thermique dans la ligne d'échappement, 25 comprennent des capteurs de température; - les moyens de dépollution comprennent un filtre à particules; - le filtre à particules est catalysé ; - les moyens de dépollution comprennent un piège à NOx; - le carburant comporte un additif destiné à se déposer avec des parti- 30 cules auxquelles il est mélangé, sur les moyens de dépollution pour faciliter leur régénération; - le carburant comporte un additif formant piège à NOx; - les moyens de dépollution sont imprégnés avec une formulation SCR assurant une fonction d'oxydation CO/HC; 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 d'un système d'aide 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, un système d'aide à la régénéraLion de moyens de dépollution désignés par la référence générale 1, associés à des moyens formant catalyseur d'oxydation, désignés par la référence générale 2 et placés dans une ligne d'échappement 3 d'un moteur thermique tel qu'un moteur Diesel de véhicule automobile. Ce moteur est désigné par la référence générale 4 et peut être associé par exemple à un turbocompresseur dont la portion de turbine 5 est associée à la ligne d'échappement et dont la portion de compresseur 6 est placée en amont du moteur. Le moteur est associé à des moyens à rampe commune d'alimentation en carburant des cylindres de celui-ci, désignés par la référence générale 7, dont le fonctionnement est contrôlé par un superviseur 8. Ces moyens sont alors adaptés pour contrôler le fonctionnement du moteur et en particulier, par modification de paramètres de contrôle du fonctionnement de ce moteur, pour faire basculer celui-ci entre quatre stratégies de ré-génération des moyens de dépollution, désignées par la référence générale 9 sur cette figure, une première dite stratégie normale de fonctionnement du moteur, 10, une deuxième dite stratégie de niveau 1,11, une troisième dite stratégie de niveau 2, 12, et une quatrième dite stratégie de niveau 2 surcalibré, 13, permet-tant d'obtenir des niveaux thermiques différents dans la ligne d'échappement. C'est ainsi que le niveau thermique obtenu par application de la quatrième stratégie de niveau 2 surcalibré est supérieur à celui obtenu par application de la troisième stratégie de niveau 2 qui est lui-même supérieur à celui obtenu par application de la deuxième stratégie de niveau 1 qui est lui-même supérieur à celui obtenu par application de la première stratégie dite normale. Le superviseur 8 est également relié à des moyens d'émission d'une requête de régénération des moyens de dépollution ou d'arrêt de celle-ci, désignés par la référence générale 15 sur cette figure 1 et à différents capteurs de température, par exemple 16, 17 et 18, répartis dans la ligne d'échappement pour acquérir des niveaux thermiques dans celle-ci, comme cela sera décrit plus en détail par la suite. Le capteur de température 16 est adapté pour acquérir par exemple le niveau thermique dans la ligne d'échappement, tandis que les capteurs 17 et 18, placés de part et d'autre des moyens formant catalyseur, permettent de détermi- ner par exemple l'état d'amorçage de ceux-ci, de façon classique. Le fonctionnement de ce système est illustré sur la figure 2 et débute par la réception par le superviseur 8 d'une requête de régénération des moyens de dépollution. A la détection de cette requête de régénération, les moyens 15 d'alimentation 7, 8 sont alors adaptés pour enclencher un fonctionnement du moteur selon la deuxième stratégie de niveau 1, en 21. Ces moyens assurent alors une surveillance de l'état d'amorçage des moyens formant catalyseur en 22, pour enclencher dès que les moyens formant catalyseur sont activés, la quatrième stratégie de niveau 2 surcalibré en 23. Le niveau thermique dans la ligne d'échappement est alors acquis et analysé pour enclencher la stratégie de niveau 2 du moteur lorsque ce niveau thermique dépasse une température d'objectif prédéterminée pendant une première période de temps prédéterminée ou pour couper la régénération si cette température n'a pas été atteinte avant l'expiration d'une seconde période de temps maximale prédéterminée. Ces différents tests sont désignés par la référence générale 24 sur cette figure, la fin de la régénération étant désignée par la référence générale 25, tandis que l'enclenchement de la stratégie de niveau 2, est désigné par la référence générale 26. Le fonctionnement du moteur en niveau 2 est alors surveillé pour déclencher un fonctionnement de ce moteur en niveau 2 surcalibré si le niveau thermique dans la ligne d'échappement descend en dessous d'un seuil de température basse prédéterminée pendant une troisième période de temps et ce, avec rebouclage des stratégies, jusqu'à la détection d'une requête d'arrêt de ré-génération par les moyens de détection. Ces différents tests sont désignés par la référence générale 27 sur cette figure, qui, tant que le niveau thermique dans la ligne d'échappement n'est pas redescendu en-dessous de la température basse prédéterminée, se reboucle au niveau de l'étape 26 de stratégie de niveau 2 et dans le cas où le niveau thermique dans la ligne d'échappement descend en-dessous de la température basse prédéterminée, bascule le moteur sur un fonctionnement en niveau 2 sur-calibré en 28, qui se reboucle sur l'étape de test 24 décrite précédemment. Par ailleurs le fonctionnement du moteur en niveau 2, en 26, est également surveillé pour déclencher un fonctionnement de ce moteur en niveau 1 si le niveau thermique dans la ligne d'échappement passe au- dessus d'un seuil de température haute prédéterminée pendant une quatrième période de temps. Ces différents tests sont désignés par la référence générale 29 sur cette figure, le fonctionnement du moteur en niveau 1 étant désigné par la référence générale 30. Le superviseur maintient alors ce fonctionnement du moteur selon ce niveau 1 en 30, pendant une cinquième période de temps de forçage prédéterminé, en 31, ou jusqu'au moment où le niveau thermique dans la ligne d'échappement est redescendu, en 32, en dessous du seuil de température haute moins un écart d'hystérésis pendant une sixième période de temps. Si ce n'est pas le cas, le superviseur est adapté pour piloter un fonctionnement du moteur selon la première stratégie normale, en 33, dans le cas où le niveau thermique dans la ligne d'échappement n'est pas redescendu en dessous du seuil de température haute moins un écart d'hystérésis au bout d'une septième période de temps maximale de refroidissement, jusqu'à ce que le niveau thermique dans la ligne d'échappement soit redescendu sous ce seuil de température haute moins l'écart d'hystérésis pendant la sixième période de temps comme cela est illustré en 34. Le superviseur reboucle ces stratégies jusqu'à la détection d'une requête d'arrêt de régénération en 36. Ceci permet alors de maximiser les chances de réussite de la régénération notamment en conditions de roulages critiques, comme par exemple en ville ou dans des embouteillages. Il va de soi que les températures d'objectif, haute et basse déterminée sont calibrables, de même que les périodes de temps mentionnées précédemment et les valeurs d'hystérésis. A titre d'exemple, on peut passer des critères suivants pour une calibration classique d'aide à la régénération d'un filtre à particules de niveau 2: - température maximale collecteur d'échappement =800 C exotherme catalyseur maximal = 150 C - température sortie catalyseur maximale = 710 C - température interne catalyseur maximale = 760 C teneur en oxygène minimale des gaz en sortie catalyseur = 3% aux critères suivants pour une stratégie de niveau 2 surcalibré : - température maximale collecteur d'échappement =830 C - exotherme catalyseur maximal = 200 C - température sortie catalyseur maximale = 730 C - température interne catalyseur maximale = pas de valeur maximale - teneur en oxygène minimale des gaz en sortie catalyseur = 2%; Avec les résultats suivants: température en entrée du FAP de 600 C atteinte en 200 sec. au lieu de 600 sec. avec l'aide à la RG standard Cycles EUDC - température en entrée du FAP de 650 C atteinte en 220 sec. alors que cette température n'est jamais atteinte en aide à la RG standard Cycle Ville - température en entrée du FAP de 500 C atteinte en 100 sec. au lieu de 150 sec. avec l'aide à la RG standard - température en entrée FAP de 550 C atteinte en 105 sec. au lieu de 300 sec. avec l'aide à la RG standard - température en entrée FAP de 600 C atteinte en 150 sec. alors que cette température n'est jamais atteinte en aide à la RG standard Il va de soi bien entendu que différents modes de réalisation de ce système peuvent être envisagés et que les moyens de dépollution peuvent comporter un filtre à particules, comme par exemple un filtre à particules catalysé ou encore un piège à NOx. De plus, le carburant peut également comporter un additif destiné à se déposer avec les particules auxquelles il est mélangé, sur les moyens de dépollution pour faciliter leur régénération. Ces moyens de dépollution peuvent également être imprégnés avec 10 une formulation SCR assurant une fonction d'oxydation CO/HC de façon classique. D'autres moyens formant catalyseur d'oxydation peuvent être envisagés et les moyens de dépollution et les moyens formant catalyseur d'oxydation peuvent être intégrés dans un seul et même élément, notamment sur le 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. 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, dans lequel le moteur (4) est associé à des moyens (7,8) à rampe commune d'alimentation en carburant des cylindres du moteur, adaptés, par modification de paramètres de contrôle du fonctionnement du moteur (4) et en mettant en oeuvre des post-injections de carburant dans les cylindres de celui-ci, pour faire basculer le moteur entre quatre stratégies de régénération des moyens de dépollution (1), la première dite stratégie de fonctionnement normal (10) du moteur, la deuxième dite stratégie de niveau 1 (11), la troisième dite stratégie de niveau 2 (12) et la quatrième dite stratégie de niveau 2 surcalibré (13), permettant d'obtenir des ni-veaux thermiques différents dans la ligne d'échappement (3), le niveau thermique obtenu par application de la stratégie de niveau 2 surcalibré (13) étant supérieur à celui obtenu par application de la stratégie de niveau 2 (12), qui est lui-même supérieur à celui obtenu par application de la stratégie de niveau 1 (11), qui est lui-même supérieur à celui obtenu par application de la stratégie normale, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation (7) sont raccordés à des moyens (8) de détection d'une requête de régénération des moyens de dépollution (1) pour piloter les moyens d'alimentation (7) afin d'enclencher un fonctionnement du moteur selon la stratégie de niveau 1 (11), des moyens (8,17,18) de surveillance de l'état d'amorçage des moyens formant catalyseur (2) pour enclencher la stratégie de niveau 2 surcalibré (13), des moyens (8,16) d'acquisition du niveau thermique dans la ligne d'échappement (3) pour enclencher la stratégie de niveau 2 (12) du moteur lorsque ce niveau thermique dépasse une température d'objectif prédéterminée, pendant une première période de temps prédéterminée ou pour couper la régénération si cette température n'a pas été atteinte avant l'expiration d'une seconde période de temps maximale prédéterminée, et des moyens de surveillance (8) du fonctionnement en niveau 2 (12) du moteur pour piloter un fonction- nement du moteur: - en niveau 2 surcalibré (13) si le niveau thermique dans la ligne d'échappement (3) descend en dessous d'un seuil de température basse prédéterminée pendant une troisième période de temps, ou - en niveau 1 (11) si le niveau thermique dans la ligne d'échappement (3) passe au-dessus d'un seuil de température haute prédéterminée pendant une quatrième période de temps, - maintenir ce fonctionnement du moteur selon cette stratégie de ni- veau 1 pendant une cinquième période de temps de forçage prédéterminé (en 31) ou jusqu'au moment où le niveau thermique dans la ligne d'échappement est redescendu en-dessous du seuil de température haute moins un écart d'hystérésis pendant une sixième période de temps (en 32), - piloter (en 33) un fonctionnement du moteur selon la stratégie nor- male (10) dans le cas où le niveau thermique dans la ligne d'échappement (3) n'est pas redescendu en-dessous du seuil de température haute moins l'écart d'hystérésis au bout d'une septième période de temps maximale de refroidisse-ment jusqu'à ce que le niveau thermique dans la ligne d'échappement soit redescendu sous ce seuil de température haute moins l'écart d'hystérésis pendant la sixième période de temps (en 34), et ce, avec rebouclage des stratégies, jusqu'à la détection d'une requête d'arrêt (en 36) de la régénération par les moyens de détection. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les températures d'objectif, haute et basse sont calibrables. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les périodes de temps sont calibrables. 4. Système selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les valeurs d'hystérésis sont calibrables. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, 25 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (15) d'émission de la requête de régénération et d'arrêt de celui-ci. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de surveillance de l'état d'amorçage des moyens formant catalyseur (2) et d'acquisition de niveau thermique dans la ligne d'échappement (3), comprennent des capteurs de température (16, 17,18). 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de dépollution (1) comprennent un filtre à parti-cules. 8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que le filtre à particules est catalysé. 9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de dépollution (1) comprennent un piège à 5 NOx. 10. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le carburant comporte un additif destiné à se déposer avec des particules auxquelles il est mélangé, sur les moyens de dépollution (1) pour faciliter leur régénération. 11. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le carburant comporte un additif formant piège à NOx. 12. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de dépollution (1) sont imprégnés avec une formulation SCR assurant une fonction d'oxydation CO/HC. 13. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur (4) est associé à un turbocompresseur (5, 6).