Brevet FR2873160A1 — publié le 20060120

PROCEDE DE GESTION DE LA REGENERATION D'UN FILTRE A PARTICULES L'invention se rapporte à la dépollution des moteurs Diesel. Plus précisément, elle concerne la gestion de la régénération d'un filtre à particules, ou FAP, de ligne d'échappement munie d'un organe catalytique, par régulation de la température en entrée du filtre. La régénération du filtre à particules par combustion des suies polluantes, ou particules, contenues dans celui-ci, s'effectue généralement grâce à des injections retardées (après le point mort haut) de carburant. Celles-ci ont pour effet d'augmenter la température des gaz à l'échappement. Lorsqu'on dispose aussi dans la ligne d'échappement un organe catalytique (soit sous la forme d'un catalyseur d'oxydation en amont du filtre, soit sous la forme d'un matériau catalytique disposé au sein du filtre), pour oxyder les éléments réducteurs (HC, CO, H2), le carburant injecté tardivement, qui n'a pas brûlé dans la chambre de combustion, brûle dans la partie catalytique de la ligne d'échappement. Ces réactions d'oxydation des HC et des CO sur les sites catalytiques, en présence d'oxygène, augmentent le gradient de température 20 entrée/sortie du catalyseur, au point de pouvoir le détériorer. Selon l'état de la technique connue illustrée notamment par la publication FR 2 804 168, la régénération du filtre est gérée par régulation de sa température d'entrée. C'est à dire que l'on modifie la quantité et/ou le retard des injections de gasoil, de façon à avoir une température en entrée du FAP la plus proche possible (égale dans l'absolu) d'une consigne de température permettant la régénération du FAP, tout en protégeant ce dernier de détériorations éventuelles dues à l'emballement des réactions de combustion des suies. Cette technique permet donc de contrôler les apports thermiques en amont du FAP, mais sans tenir compte des apports en HC et CO en amont du catalyseur. Or, en présence d'oxygène et de matériaux catalytiques, et à température élevée, les HC et les CO s'oxydent en dégageant de la chaleur et augmentent te gradient de température entrée/sortie du catalyseur. L'augmentation de température est ainsi susceptible de détériorer le régulateur, sans avoir été détectée et évitée. De manière générale, les stratégies connues de contrôle de la régénération d'un filtre à particules n'assurent pas la protection des organes 10 catalytiques implantés en amont du filtre. La présente invention, vise à palier cet inconvénient majeur, et à prévenir les risques d'emballement de la température au sein de l'organe catalytique. Dans ce but, elle propose de limiter le gradient de température aux bornes de l'organe catalytique, lorsque cette limitation est nécessaire pour préserver l'organe catalytique de détériorations liées à l'oxydation d'éléments réducteurs en présence d'oxygène et de matériaux catalytiques. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la limitation du gradient de température aux bornes de l'organe catalytique, est imposée si ce dernier dépasse un seuil présentant un risque de dégradation pour l'organe catalytique. De préférence, on limite le gradient en réduisant la quantité de carburant injectée tardivement après le point mort haut (PHM), car elle crée peu de chaleur en entrée du filtre à particules, mais apporte beaucoup de HC et CO, responsables du gradient de température aux bornes de l'organe catalytique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est un schéma de dispositif, et - la figure 2 illustre le procédé de l'invention Sur la figure 1, on a représenté un filtre à particules 1 catalytique, c'est à dire contenant des matériaux catalytiques (non représentés), par exemple le platine, pour oxyder les HC et CO provenant essentiellement des injections tardives. En amont du filtre 1, est placé un capteur de température 2, mesurant la température en entrée du filtre TeFAP. En revanche, on n'a pas représenté de capteur de température de sortie, car la température aval du filtre peut avantageusement être calculée sur la base d'un modèle statistique classique. Dans le cas présenté, le moteur dispose d'un turbo 3 et d'un circuit EGR 4 (Exhaust Gas Recirculation). Le schéma montre également un cylindre 6 du moteur avec son injecteur de carburant 7, son conduit d'admission 8 et son conduit d'échappement 9. Ces deux conduits sont reliés par le circuit EGR 4, avec sa vanne EGR 4a. Le conduit d'admission 8 présente un débitmètre 8a, un capteur de pression collecteur 8b et un volet d'admission 8c. Il débouche dans un collecteur d'admission 9. Enfin, le circuit comporte un turbo-compresseur 3, disposé entre les conduits d'admission et d'échappement 8, 9. Sur le schéma, on n'a pas représenté de catalyseur d'oxydation, car on suppose qu'une quantité importante de matériau catalytique est disposée directement à l'intérieur du filtre (il s'agit donc d'un filtre à particules catalytique). Mais l'invention s'applique dans les mêmes conditions, si le catalyseur est juxtaposé en amont du filtre. 2873160 4 Pour régénérer le filtre 1, on procède à au moins une injection retardée, dans les chambres de combustion du moteur, ce qui a pour effet d'augmenter la température des gaz à l'échappement. L'injection principale est suivie éventuellement d'une ou plusieurs injections tardives. Le gasoil injecté tardivement ne brûle pas dans la chambre de combustion, mais dans la partie catalytique de la ligne d'échappement, où les HC et CO s'oxydent en augmentant la température des gaz. L'injection tardive a aussi pour effet d'augmenter le gradient de température entrée/sortie du catalyseur. Le procédé de l'invention, illustré par la figure 2 propose de io contrôler ce gradient de température lors des phases de régénération. Concrètement, il est prévu de réguler la quantité de gasoil injecté tardivement, de préférence après le point mort haut, de façon à conserver entre l'entrée et la sortie de l'organe catalytique, un gradient de température admissible bien que l'on n'atteigne plus, dans certains cas, la température consigne de température de régénération FAP, cette disposition permet de préserver le catalyseur des fissurations dues à un trop fort gradient de température. La solution proposée a l'avantage de tenir compte de l'effet des apports en HC, CO dans la gestion de la régénération du FAP. Ainsi, en connaissant par mesure directe, ou par modélisation, les températures en entrée et en sortie de l'organe catalytique et en contrôlant le gradient correspondant, on s'assure de ne pas détériorer cet organe. Comme indiqué sur la figure 1, le moteur du véhicule peut être équipé d'un système EGR, d'un turbocompresseur et/ou d'un volet d'admission. bans le cadre de l'invention, le moteur peut aussi disposer, d'une rampe commune d'admission haute pression ou encore d'un système d'injection directe. Toutefois, l'invention s'applique dans les mêmes conditions en l'absence d'un ou plusieurs de ces éléments. Conformément à l'invention, la gestion de la régénération du FAP, est assurée par une régulation de la température en entrée du filtre TeFAP. C'est à dire que l'on modifie la quantité et/ou le retard des injections de gasoil, de façon à avoir une température en entrée de FAP TeFAP, la plus proche possible (égale dans l'absolu) d'une température consigne donnée, permettant la régénération du FAP tout en le protégeant, autant que possible, d'une détérioration par emballement de la réaction. Comme indiqué sur la figure 2, on calcule en permanence l'écart (C) entre la consigne (A) et la valeur mesurée (B) de température en entrée du filtre TeFAP (t). Le calculateur du moteur en déduit un premier motif d'injection (b). Parallèlement, on contrôle à chaque occurrence du calculateur le gradient de température entrée/sortie (E) de l'organe catalytique. 5i ce gradient dépasse un certain seuil (F), écart (G) (E) (F) Ce procédé présente de très gros avantages pour gérer la régénération, d'un FAP, car il assure d'une façon simple la protection de l'organe catalytique de la ligne d'échappement, en limitant au minimum l'impact de la protection sur le déroulement de la régénération. Toutefois, sa mise en oeuvre exige quelques précautions, car l'organe catalytique présente généralement une forte inertie thermique, de sorte que les modifications de l'injection de gasoil n'exercent leur influence sur le gradient de température qu'après un certain laps de temps. L'inertie thermique de l'organe catalytique doit être prise en compte dans la boucle de régulation pour éviter tout risque de détérioration. Une autre marge de sécurité devra être introduite pour tenir compte du fait que sur une partie du champ de fonctionnement du moteur (notamment aux faibles charges), il est pratiquement impossible d'annuler le gradient de température, même en stoppant toute d'injection tardive, car après l'arrêt de l'injection tardive, la température de sortie de l'organe catalytique peut rester supérieure de quelques dizaines de degrés à la température d'entrée. En intégrant ces contraintes dans le système de régulation de l'invention, la protection de l'organe catalytique pourra être assurée avec la plus grande sécurité et le moins d'effets possibles sur la régénération. REVENDICATIONS 1. Procédé de gestion de la régénération d'un filtre à particules (1) de ligne d'échappement munie d'un organe catalytique, par régulation de la température en entrée (TeFAP) du filtre (1), caractérisé en ce qu'on impose s une limitation de la température d'entrée (TeFAP) si le gradient de température aux bornes (E) de l'organe catalytique dépasse un seuil (F) présentant un risque de dégradation pour celui-ci. 2. Procédé de gestion selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on limite la température d'entrée du filtre (TeFAP), en réduisant les io quantités de carburant injectées tardivement après le point mort haut. 3. Procédé de gestion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce la température d'entrée (TeFAP) est limitée lorsque la limitation est nécessaire pour préserver l'organe catalytique de détériorations liées à l'oxydation d'éléments réducteurs en présence d'oxygène et de matériaux catalytiques. 4. Procédé de gestion selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on limite la température d'entrée du filtre (TeFAP), en modifiant le retard des injections de carburant. 5. Procédé de gestion selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température en entrée du filtre (TeFAP), est maintenue la plus proche possible d'une température de consigne assurant l'optimisation de la régénération.