Brevet FR2872202A1 — 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 lequel 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 intégrés dans une ligne d'échappement d'un moteur Diesel de véhicule automobile, dans lequel le moteur est associé à des moyens d'alimentation à rampe commune d'injection de carburant dans les cylindres de celui-ci, selon au moins une post-injection et adaptés pour mettre en oeuvre, à isocouple, par modification de paramètres de contrôle du fonctionnement du moteur, au moins deux stratégies de régénération dont une première stratégie de régénération comportant des stratégies dites de niveau 1 et de niveau 2, et une seconde stratégie de régénération comportant des stratégies de niveau 1 et une séquence alternant des stratégies de niveau 2 et de niveau 2 surcalibré, permet- tant d'obtenir des niveaux thermiques différents dans la ligne d'échappement, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'analyse de l'état de charge des moyens de dépollution et des moyens de comparaison de celui-ci à des valeurs de seuil prédéterminées, pour mettre en oeuvre la première stratégie de régénération pour les états de charge inférieurs aux valeurs de seuil ou la seconde stratégie pour les états de charge supérieurs aux valeurs de seuil. Suivant d'autres caractéristiques: - 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 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, - les moyens de dépollution sont imprégnés avec une formulation SCR, assurant une fonction d'oxydation CO/HC; - le moteur est associé à un turbocompresseur; - les états de charges des moyens de dépollution sont déterminés à partir de la perte de charge aux bornes des moyens de dépollution; et - les états de charge sont déterminés à partir de la contre-pression en entrée des moyens de dépollution. 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 illustre le fonctionnement de celui-ci. On a en effet illustré sur la figure 1, un système d'aide à la régénération de moyens de dépollution désignés par la référence générale 1, associé 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 mo- teur 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. Selon l'invention, ce système comporte également des moyens d'analyse de l'état de charge des moyens de dépollution et des moyens de com- paraison de celui-ci à des valeurs de seuil prédéterminées, pour contrôler le fonctionnement du moteur. Les moyens d'analyse formés par exemple par le superviseur 8, sont alors reliés à des moyens de détermination de ces états de charge, désignés par la référence générale 9, délivrant ceux-ci au superviseur 8, de manière à permet- tre à celui-ci de les comparer à des valeurs de seuil telles que délivrées par des moyens de génération 10, comprenant tous moyens appropriés permettant d'établir ces valeurs de seuil. La détermination de l'état de charge des moyens de dépollution est en effet importante. Cette détermination permet de déterminer par exemple si les moyens de dépollution sont surchargés en suies ou colmatés. Dans le cas où les moyens de dépollution sont surchargés en suies, il y a en effet un risque de fissuration des moyens de dépollution et en particulier du filtre à particules lors de la prochaine régénération. Il faut donc régénérer ce filtre à particules sans l'endommager et avoir des températures les plus élevées possible, pour minimiser le risque de fissuration du substrat de ces moyens. Lorsque le filtre est colmaté, non seulement il y a un risque d'endommagement de ce filtre lors de la prochaine régénération, mais il y a éga- lement un risque pour la tenue du moteur. II convient donc de tenir compte de ces différents problèmes pour optimiser la prochaine régénération du filtre. Dans le système selon l'invention, on détermine l'état de charge des moyens de dépollution pour adapter la stratégie de régénération. Ainsi, cet état de charge peut être déterminé à partir de la perte de charge mesurée aux bornes des moyens de dépollution et en particulier du filtre à particules, de façon classique. Ces états de charge ainsi déterminés sont ensuite comparés à des va-leurs de seuil pour déterminer la stratégie optimale à appliquer. Cet état de charge peut être déterminé selon différentes façons déjà connues dans l'état de la technique, par exemple en utilisant un capteur de pression différentielle aux bornes des moyens de dépollution, un capteur de pression absolue, en entrée des moyens de dépollution (contrepression), etc. En fait, le superviseur et les moyens à rampe commune d'alimentation en carburant sont adaptés pour piloter le moteur selon différentes stratégies de régénération permettant d'obtenir des niveaux thermiques différents dans la ligne d'échappement et en particulier une première stratégie de régénération comportant des stratégies de niveau 1, SI, telle que désignée par la référence générale 11 sur cette figure 1 et de niveau 2, S2, telle que désignée par la référence 12 sur cette figure, et une seconde stratégie de régénération comportant des stratégies de niveau 1, SI et une séquence alternant des stratégies de niveau 2, S2, et de niveau 2 surcalibré, S2 sur, telle que désignée par la référence générale 13 sur cette figure. En fait, dans le système selon l'invention, et en fonction des résultats de la comparaison opérée par les moyens de comparaison des état de charge des moyens de dépollution aux valeurs de seuil prédéterminées, on met en oeuvre une stratégie de régénération selon un mode de fonctionnement en niveau 1 et en niveau 2 pour les états de charge inférieurs aux valeurs de seuil prédéterminées ou selon un mode de fonctionnement en niveau 1 associé à une séquence alternant des modes de fonctionnement en niveau 2 et en niveau 2 sur-calibré, pour les états de charge supérieurs aux valeurs de seuil prédéterminées. 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. 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 Cycles EUDC atteinte en 200 sec. au lieu de 600 sec. avec l'aide à la RG standard - température en entrée du FAP de 650 C atteinte en 220 sec. alors que cette température n'est jamais atteinte avec l'aide à la RG standard - température en entrée du FAP de 500 C Cycle Ville 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 avec l'aide à la RG standard On a illustré sur la figure 2, un organigramme illustrant le fonctionne-ment de ce système d'aide à la régénération. Celui-ci débute par une phase d'acquisition de l'état de charge des moyens de dépollution à partir des différentes informations mentionnées précédemment. Ces états de charge sont ensuite comparés par le superviseur, en 20, à des valeurs de seuil. Si les états de charge sont inférieurs aux valeurs de seuil, la stratégie de régénération met en oeuvre une stratégie de niveau 1, en 21, associée à une stratégie dite de niveau 2, en 22, jusqu'à la fin de la régénération telle que déterminée en 23. Par contre, si les états de charge sont supérieurs aux valeurs de seuil, le superviseur met en oeuvre une seconde stratégie de régénération comportant une stratégie de niveau 1, en 21, associée à une séquence alternant des stratégies de niveau 2 et de niveau 2 surcalibré, telles que désignées par 24 et 25 sur cette figure, jusqu'à la fin de la régénération telle que détectée en 26. II va de soi bien entendu que différents modes de réalisation de ce système peuvent être envisagés et que les moyens de dépollution peuvent corn- porter 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 auquel il est mélangé, sur les moyens de dépollution pour faciliter leur régénération. Ces moyens de dépollution peuvent également être imprégnés avec 5 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) 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 d'alimentation (7) à rampe commune d'injection de carburant dans les cylindres de celuici, selon au moins une post-injection et adaptés pour mettre en oeuvre, à isocouple, par modification de paramètres de contrôle du fonctionnement du moteur, au moins deux stratégies de régénération dont une première stratégie de régénération comportant des stratégies dites de niveau 1 et de niveau 2, et une seconde stratégie de régénération comportant des stratégies de niveau 1 et une séquence alternant des stratégies de niveau 2 et de niveau 2 surcalibré, permettant d'obtenir des niveaux thermiques différents dans la ligne d'échappement, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (8) d'analyse de l'état de charge des moyens de dé-pollution et des moyens (8) de comparaison de celui-ci à des valeurs de seuil prédéterminées, pour mettre en oeuvre la première stratégie de régénération pour les états de charge inférieurs aux valeurs de seuil ou la seconde stratégie pour les états de charge supérieurs aux valeurs de seuil. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de dépollution comprennent un filtre à particules. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le filtre à particules est catalysé. 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de dépollution 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 pour faciliter leur régénération. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, 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 les moyens de dépollution sont imprégnés avec une formulation SCR, assurant une fonction d'oxydation CO/HC. 8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur (4) est associé à un turbocompresseur (5, 6). 9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les états de charge des moyens de dépollution sont déter- minés à partir de la perte de charge aux bornes des moyens de dépollution (1). 10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caracté- 5 risé en ce que les états de charge sont déterminés à partir de la contre-pression en entrée des moyens de dépollution.