Brevet FR2863008A1 — publié le 20050603

PROCEDE DE REGULATION DE TEMPERATURE A CONVERGENCE RAPIDE POUR LA REGENERATION D'UN FILTRE A PARTICULES, ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN OEUVRE. L'invention concerne, de façon générale, la motorisation de véhicules automobiles et le respect de l'environnement. Plus précisément, l'invention concerne, selon un premier aspect, un procédé de régulation de température pour la régénération d'un filtre à particules équipant un circuit d'échappement d'un moteur à combustion interne et à injection de carburant, alimenté en comburant par un compresseur entraîné par une turbine, ce procédé comprenant des opérations consistant à produire une consigne de température d'entrée du filtre, à produire une mesure ou une évaluation de la température d'entrée du filtre, à produire une consigne de température en amont de la turbine, à produire une mesure ou une évaluation de la température en amont de la turbine, et à produire, en fonction d'au moins un écart entre une consigne de température et une mesure ou une évaluation de cette température, une première variable d'action agissant sur au moins un paramètre de l'injection dans un sens propre à réduire cet écart. Un filtre à particules inséré dans le circuit d'échappement des gaz d'un moteur thermique est un moyen connu pour éliminer les particules de suie contenues dans ces gaz et pour diminuer ainsi les émissions indésirables d'un tel moteur. Pour assurer le fonctionnement satisfaisant d'un filtre à 30 particules et éviter son colmatage par les suies, ce qui dégraderait les performances du moteur, il est nécessaire de procéder périodiquement à une régénération qui consiste à brûler les suies, la combustion de ces suies étant provoquée par une élévation de la température des gaz d'échappement en entrée du filtre à particules. La régénération du filtre à particules requiert ainsi une très bonne maîtrise de la température des gaz d'échappement en entrée de ce filtre. En effet, la vitesse de régénération augmente rapidement lorsque la température en entrée du filtre augmente. Corrélativement, la durée de la régénération du filtre pour une masse initiale donnée de particules diminue rapidement lorsque la température en entrée du filtre augmente. Cependant, comme une combustion trop rapide des particules provoque, au sein du filtre, un gradient de température très important, la vitesse de régénération du filtre est limitée par la résistance mécanique de ce dernier. D'autre part, le profil de rculage du véhicule influence fortement la température en entrée du filtre à particules. Plus précisément, lorsque le conducteur du véhicule freine ou ralentit, la coupure de l'injection de carburant provoque une chute de la température en entrée du filtre, alors que cette température augmente rapidement lorsque le conducteur accélère. Un procédé conforme au préambule ci-dessus est décrit dans le document de brevet FR - 2 811 370. Selon ce procédé connu, une régulation de température est réalisée en amont de la turbine, par action sur l'un au moins des paramètres d'injection que constituent l'avance de l'injection principale, le débit de post- injection rapprochée, et l'avance de post-injection rapprochée, dans le but de permettre à la turbine de fonctionner à sa limite mécanique dans certaines situations. Selon ce procédé connu, une autre régulation de température, indépendante de la première, est réalisée en entrée du filtre à particules, par action sur l'un au moins des paramètres d'injection que constituent le débit de post-injection éloignée, et l'avance de l'injection éloignée. Dans ce contexte, l'invention a pour but de proposer un procédé permettant, dans certaines zones de fonctionnement du moteur, de réaliser une régulation de température en entrée du filtre dont le temps d'établissement soit plus court que celui auquel conduit la mise en uvre du procédé connu. A cette fin, le procédé de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend une opération consistant à élaborer un signal d'erreur représenté par une première fonction de l'écart entre la consigne et la mesure ou l'évaluation de la température à l'entrée du filtre, et une opération consistant à élaborer la première variable d'action par application d'une seconde fonction de l'écart entre la mesure ou l'évaluation de la température en amont de la turbine et la somme du signal d'erreur et de la consigne de la température en amont de la turbine. L'invention concerne également un dispositif adapté à la mise en uvre d'un procédé de régulation de température pour la régénération d'un filtre à particules équipant un circuit d'échappement d'un moteur à combustion interne et à injection de carburant, alimenté en comburant par un compresseur entraîné par une turbine, ce dispositif comprenant au moins un premier capteur de température monté en amont de la turbine et délivrant un premier signal de mesure correspondant, un second capteur de température monté à l'entrée du filtre à particules et délivrant un second signal de mesure correspondant, et un module de régulation délivrant en fonctionnement une première variable d'action agissant sur au moins un paramètre de l'injection, ce dispositif étant caractérisé en ce que les premier et second capteurs de température sont tous deux reliés audit module de régulation, auquel ils délivrent respectivement les premier et second signaux de mesure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est un schéma fonctionnel du procédé de l'invention; - la figure 2 est un graphe illustrant une relation, observable dans la mise en uvre de l'invention, entre une variable d'action et la mesure de la température en amont de la turbine; la figure 3 est un graphe illustrant une relation, observable dans la mise en uvre de l'invention, entre la mesure de la température à l'entrée du filtre à particules et la mesure de la température en amont de la turbine; et - la figure 4 est un schéma d'un dispositif de mise en uvre de l'invention dans son contexte fonctionnel. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne de façon générale la motorisation de véhicules automobiles et notamment la maîtrise des particules de suie émises par un moteur MOT à combustion interne et à injection de carburant. Un tel moteur dispose de façon connue d'un circuit d'admission ADM et d'un circuit d'échappement ECH, le circuit d'admission étant alimenté en comburant sous pression par l'intermédiaire d'un turbocompresseur dont la turbine TUR est installée sur le circuit d'échappement. Sur le circuit d'échappement ECH sont en outre installés d'une part un catalyseur d'oxydation OX permettant de faire réagir les hydrocarbures imbrûlés et le monoxyde de carbone issus de la post-injection éloignée pour provoquer une réaction exothermique, et un filtre à particules FAP destiné à retenir les particules de suie. Cet ensemble comprend par ailleurs un premier capteur de température 1 monté en amont de la turbine et délivrant un premier signal de mesure de température MTam, et un second capteur de température monté à l'entrée du filtre à particules FAP et délivrant un second signal de mesure de température Mtef. Dans ce contexte, le procédé de l'invention vise à assurer de façon optimale la régulation de température du filtre à particules FAP en vue de sa régénération. Outre la production du signal de mesure ou d'évaluation Mef de la température d'entrée du filtre FAP et la production du signal de mesure ou d'évaluation Mtam de la température en amont de la turbine, le procédé de l'invention comprend des opérations connues consistant à produire une consigne KTef de température d'entrée du filtre, une consigne KTam de température en amont de la turbine, et une première variable d'action VAl agissant sur au moins un paramètre d'injection du carburant dans le moteur MOT dans un sens propre à réduire l'écart entre l'un au moins des signaux de mesure de température et la consigne correspondante. Dans le procédé selon l'invention, ces opérations sont mises en uvre dans un module de régulation REG, auquel les capteurs de température 1 et 2 sont reliés et fournissent les signaux de mesure MTam et MTef, et qui délivre lui-même la variable d'action VAl. Ce module REG comprend un premier soustracteur Dl évaluant l'écart entre la consigne KTef et la mesure MTef, un premier générateur de fonction Fl élaborant un signal d'erreur Serr représenté par une première fonction fi de ce premier écart, un sommateur Sl élaborant la somme du signal d'erreur Serr et de la consigne KTam, un second soustracteur D2 évaluant l'écart entre la mesure MTam et la somme du signal d'erreur Serr et de la consigne KTam, et un second générateur de fonction F2 élaborant la variable d'action VA1 en tant que seconde fonction f2 de ce second écart. De préférence, la variable d'action VA1 modifie l'un au moins des paramètres d'injection que constituent l'avance de l'injection principale, le débit de post-injection rapprochée, et l'avance de post-injection rapprochée. L'agencement décrit permet ainsi de tirer avantage de la rapidité des variables d'action de la régulation en amont de la turbine TUR pour la régulation de température à l'entrée du filtre FAP. Pour obtenir un fonctionnement optimal du procédé de l'invention, la variable d'action VA1 choisie doit agir de manière monotone et proportionnelle à la fois sur la température en amont de la turbine TUR et sur la température en entrée du filtre FAP, comme le montrent les figures 2 et 3, cette monotonie étant obtenue lors de la mise au point du réglage de base du moteur MOT. Dans le cas où le signal d'erreur Serr prend une valeur non nulle en régime de régulation établi par la première variable d'action VA1, le procédé de l'invention peut comprendre une opération supplémentaire consistant à utiliser le signal d'erreur Serr en tant que seconde variable d'action VA2 pour agir sur l'un au moins des paramètres d'injection que constituent le débit de post-injection éloignée et l'avance de l'injection éloignée. Cette correction, dont le temps de réponse est plus élevé, permet principalement de compenser les dispersions d'un moteur à l'autre. Lorsque le module de régulation REG est arrêté pour quelque raison que ce soit, ou lorsque le système quitte des conditions de régime établi, les corrections effectuées sont conservées, par exemple par mémorisation de la valeur de leur partie intégrale. 9 REVENDICATIONS 1. Procédé de régulation de température pour la régénération d'un filtre à particules (FAP) équipant un circuit d'échappement (ECH) d'un moteur (MOT) à combustion interne et à injection de carburant, alimenté en comburant par un compresseur entraîné par une turbine (TUR), ce procédé comprenant des opérations consistant à produire une consigne (KTef) de température d'entrée du filtre, à produire une mesure (MTef) ou une évaluation de la température d'entrée du filtre, à produire une consigne (KTam) de température en amont de la turbine, à produire une mesure (MTam) ou une évaluation de la température en amont de la turbine, et à produire, en fonction d'au moins un écart entre une consigne de température et une mesure ou une évaluation de cette température, une première variable d'action (VAl) agissant sur au moins un paramètre de l'injection dans un sens propre à réduire cet écart, caractérisé en ce qu'il comprend une opération consistant à élaborer un signal d'erreur (Serr) représenté par une première fonction (fi) de l'écart entre la consigne (KTef) et la mesure (MTef) ou l'évaluation de la température à l'entrée du filtre, et une opération consistant à élaborer la première variable d'action (VAl) par application d'une seconde fonction (f2) de l'écart entre la mesure (MTam) ou l'évaluation de la température en amont de la turbine et la somme du signal d'erreur (Serr) et de la consigne (KTam) de la température en amont de la turbine. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la première variable d'action (VAl) modifie l'un au moins des paramètres d'injection que constituent l'avance de l'injection principale, le débit de postinjection rapprochée, et l'avance de post-injection rapprochée. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une opération consistant à utiliser le signal d'erreur (Serr) en tant que seconde variable d'action (VA2) dans le cas où ce signal d'erreur (Serr) prend une valeur non nulle en régime de régulation établi par la première variable d'action (VAl). 4. Dispositif adapté à la mise en oeuvre d'un procédé de régulation de température pour la régénération d'un filtre à particules (FAP) équipant un circuit d'échappement (ECH) d'un moteur (MOT) à combustion interne et à injection de carburant, alimenté en comburant par un compresseur entraîné par une turbine (TUR), ce dispositif comprenant au moins un premier capteur de température (1) monté en amont de la turbine et délivrant un premier signal de mesure correspondant (MTam), un second capteur de température monté à l'entrée du filtre à particules (FAP) et délivrant un second signal de mesure correspondant (MTef), et un module de régulation (REG) délivrant en fonctionnement une première variable d'action (VA].) agissant sur au moins un paramètre de l'injection, caractérisé en ce que les premier et second capteurs de température (1, 2) sont tous deux reliés audit module de régulation (REG), auquel ils délivrent respectivement les premier et second signaux de mesure.