Brevet FR2879242A1 — publié le 20060616

PROCEDE DE CONTROLE DE LA REGENERATION D'UN FILTRE A PARTICULES ELECTROSTATIQUE L'invention concerne un procédé de contrôle de la régénération d'un filtre à particules électrostatique équipant la ligne d'échappement du moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. La régénération s'applique par chauffage électrique du filtre à particules. Elle est déclenchée selon des paramètres fonctionnels Io du véhicule automobile qui sont envoyés à un calculateur. Parmi les systèmes connus pour éliminer les particules de suies émises par les moteurs à combustion interne et en particulier les moteurs diesels, on peut citer les filtres à particules insérés dans les lignes d'échappement des moteurs. Ces filtres à particules sont adaptés pour piéger les particules de suies contenues dans les gaz d'échappement. Des dispositifs de régénération pilotés permettent de brûler périodiquement les particules piégées dans les filtres à particules et éviter le colmatage de ces derniers. Il est souhaitable que la régénération d'un filtre à particules ne pénalise pas la performance et impacte le moins possible sur le coût de consommation du moteur. En effet, les particules de suies brûlent à des températures de l'ordre de 500 à 600 C. Or de tels niveaux thermiques ne sont 2s que rarement atteints par les gaz d'échappement d'un moteur diesel automobile puisque par exemple en ville la température des gaz d'échappement évolue entre 150 et 250 C. D'où la nécessité de disposer de moyens appropriés pour chauffer directement les suies sans passer par l'intermédiaire des gaz. Différents systèmes de régénération ont été proposés, en particulier, des systèmes de chauffage par résistance électrique, permettant de porter la température des gaz d'échappement à une valeur suffisante pour provoquer la combustion des particules dans le filtre à particules. La mise en action de tels systèmes d'aide à la régénération est pilotée par un calculateur de contrôle qui détermine, en fonction d'un certain nombre de paramètres, l'instant de la régénération. Or, la puissance électrique demandée par des auxiliaires électriques, comme une résistance électrique, est directement fournie par le moteur via l'alternateur. La régénération du filtre à particules peut ici donc entraîner une surconsommation de carburant ou, si l'alternateur ne peut pas fournir la puissance instantanée, une décharge de la batterie. Le but de la présente invention consiste à limiter la consommation de carburant due à un système de chauffage électrique utilisé pour la régénération d'un filtre à particules. A cet effet. l'invention propose que le calculateur de contrôle de la régénération reçoive des paramètres permettant de déterminer la consommation de carburant liée à la production d'électricité pour les moyens de chauffage nécessaires à la régénération. 2o Selon d'autres caractéristiques de l'invention, les paramètres issus du véhicule sont, par exemple, la position des pédales, la vitesse du véhicule, le rapport engagé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'exemples de réalisation 25 en référence aux figures annexées. La figure 1 représente une vue schématique d'un moteur à combustion interne équipé d'un filtre à particules, mettant en oeuvre le procédé selon l'invention. La figure 2 représente un organigramme du procédé selon 3o l'invention, - Des éléments identiques ou analogues sont désignés par les mêmes chiffres de référence. La figure 1 illustre de façon non limitative la mise en oeuvre du principe de régénération proposée. s Un moteur à combustion interne 1 est destiné à équiper un véhicule tel qu'une automobile. C'est, par exemple, un moteur Diesel suralimenté par turbocompresseur à quatre cylindres en ligne et à injection directe de carburant. Le moteur 1 est équipé d'une ligne d'échappement 5 munie d'un dispositif de filtration des particules de o suies. Le moteur 1 est alimenté en air par un circuit d'admission 2. Des capteurs appropriés, et, notamment un débitmètre 8, équipent le circuit d'admission 2 pour fournir à un calculateur de contrôle 3, des paramètres concernant par exemple la pression alimentant le moteur 1. L'injection du carburant dans les cylindres est t assurée par des injecteurs électromagnétiques, non représentés, débouchant dans les chambres de combustion et pilotés par le calculateur de contrôle 3 à partir d'un circuit de carburant sous pression 4, du type haute pression à rampe commune. En sortie du moteur 1, les gaz d'échappement évacués dans la ligne 5, traversent un filtre à particules 6. Différents capteurs 7, tels que des capteurs de pression et de température, placés en amont et en aval du filtre à particules 6, fournissent au calculateur de contrôle 3 des paramètres correspondants. Il est également prévu d'équiper la ligne d'échappement d'un pot catalytique d'oxydation 14 traitant les émissions d'hydrocarbures imbrûlés HC et de monoxyde de carbone CO. Une partie des gaz d'échappement est recyclée à l'admission au moyen d'un circuit de recyclage 11 comportant une vanne 12 dont l'ouverture est pilotée par le calculateur de contrôle 3. Le turbocompresseur comprend, de façon conventionnelle, une turbine 13 et un compresseur 14. Le calculateur de contrôle 3 comprend, de façon limitative, un microprocesseur ou unité centrale CPU, au moins une mémoire vive, au moins une mémoire morte, au moins un convertisseur analogique numérique et au moins une interface d'entrée/sortie. Le s microprocesseur du calculateur de contrôle 3 comprend des circuits électroniques et des logiciels appropriés, à destination notamment des différents actionneurs pilotés. Le calculateur 3 commande la pression du carburant dans la rampe commune 4 et l'ouverture des injecteurs à partir des Io paramètres délivrées par les différents capteurs, et en particulier de la masse d'air admis, du régime du moteur ainsi que des formules et des calibrations mémorisées permettant d'atteindre les niveaux de consommation et de performance souhaités. L'ouverture des injecteurs est plus particulièrement définie par l'instant de début 1s d'injection et la durée d'ouverture des injecteurs, durée qui correspond pour une pression d'alimentation donnée à une quantité de carburant injectée et donc à une richesse du mélange remplissant les chambres de combustion. Le calculateur 3 est également adapté pour assurer le contrôle du fonctionnement du système d'échappement, et notamment du filtre à particules 6. Le déclenchement de la régénération du filtre à particules 6 est contrôlé par le calculateur 3 qui détermine en outre sa poursuite ou son interruption. Comme indiqué plus haut, la phase de régénération consiste essentiellement à augmenter directement la température des suies, de façon à brûler les particules piégées. L'augmentation de la température est initiée, par exemple, par des moyens de chauffage électrique tels que des cordons métalliques. Conformément à l'invention, le calculateur 3 prend en compte différents paramètres, concernant le filtre à particules 6, lui-même, et le véhicule pour déclencher la régénération, par exemple, les températures du liquide de refroidissement du moteur, des gaz en amont et en aval du filtre à particules 6, la vitesse du véhicule, la masse de suies accumulées dans le filtre à particules 6 et la distance parcourue depuis la dernière régénération. s Conformément à l'invention, le calculateur 3 reçoit aussi d'autres paramètres concernant la consommation du carburant due à la production d'électricité pour faire fonctionner le système de chauffage. Ces derniers paramètres peuvent comprendre la position des pédales Pf, Pacc, la vitesse V du véhicule, le rapport engagé H, to le régime N du moteur, le couple M du moteur. De cette façon, un compromis peut être trouvé pour réaliser la régénération tout en évitant une surconsommation du carburant ou une décharge de la batterie. Sur la figure 2, est illustré un organigramme du procédé de ts contrôle de la régénération d'un filtre à particules proposé. A l'étape 10, le calculateur relève divers paramètres tels que le niveau de chargement du filtre à particules A, la vitesse V du véhicule, la position de la pédale d'accélération Pacc, le couple du moteur M, le régime N du moteur, le rapport engagé H, la :o température T du filtre à particules. A l'étape 11, après que le calculateur 3 a relevé comme paramètre le niveau de chargement du filtre à particules A, un premier test est réalisé sur le niveau du chargement du filtre 6. Si le niveau de chargement A est inférieur à un seuil prédéterminé, appelé Si, S1 est supérieur à un seuil à partir duquel la régénération n'est pas nécessaire, appelé Smini, l'étape suivante est l'étape 17, il n y a pas de régénération. Si le niveau du chargement A est supérieur à Si, l'étape suivante est l'étape 12. A l'étape 12, un second test est effectué sur la position de la pédale de frein Pf. Si la position de la pédale de frein Pf est activée, noté Pf =1, l'étape suivante 14 est la régénération. La régénération est activée grâce à l'énergie électrique récupérée par le freinage récupératif. Le freinage récupératif s'opère quand le mode du véhicule est roulant avec freinage: l'alternateur récupère l'énergie cinétique du véhicule sous forme électrique pour alimenter les moyens de chauffage. Si la position de la pédale de frein est inactive, noté Pf = 0, alors l'étape suivante est l'étape 13 où un nouveau test est effectué sur le chargement du filtre à particules. Le niveau de chargement A o est alors comparé à un second seuil prédéterminé, appelé S2 (contre-pression importante qui nécessite de faire une régénération sans attendre que le conducteur freine). Ce seuil S2 est supérieur à Si et est inférieur à un seuil où la régénération devient obligatoire, appelé Smax. Si le niveau de chargement A est supérieur à S2, l'étape suivante est l'étape 15. Cette étape 15 consiste en ce que le calculateur 3 sélectionne les valeurs de différents paramètres ayant une influence sur la consommation de carburant, par exemple, la vitesse V du véhicule, la position de la pédale d'accélération Pacc, le couple M du moteur, le régime N du moteur, le rapport engagé H, la température T du filtre à particules. Pour déterminer s'il y une surconsommation de carburant, dans un premier temps, le rendement F du moteur est calculé à l'aide de paramètres choisis. Les valeurs des différents paramètres permettent au calculateur 3 d'effectuer une comparaison entre le rendement G du moteur qui serait obtenu avec une régénération et le rendement F du moteur obtenu sans régénération. Pour cela, une cartographie du rendement G du moteur obtenu avec une régénération est mémorisée par le calculateur 3. Par exemple, pour un moteur thermique, une cartographie du rendement G est représentée en fonction des paramètres suivants: le couple M du moteur et le régime N du moteur. Les valeurs relevées par le calculateur 3 permettent de déterminer le rendement F du moteur sur la cartographie mémorisée. Le rendement F du moteur est comparé au rendement du moteur obtenu avec une régénération G. Si la régénération améliore le rendement du moteur, celle-ci est enclenchée, l'étape suivante est l'étape 14. Sinon le niveau de chargement du filtre à particules A est comparé au seuil Smax à l'étape 18. Ici Si le niveau de chargement A est inférieur à Smax, la régénération n'est pas effectuée, c'est l'étape 17. Si le niveau de chargement A est supérieur à Smax, la régénération est alors enclenchée immédiatement. 20 25 3o -8-REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle de la régénération d'un filtre à particules (6) par chauffage électrique de ce dernier, selon lequel la régénération s est déclenchée par un calculateur (3) en fonction du niveau de chargement (A) et de la température (T) du filtre à particules (6) caractérisé en ce que le calculateur (3) exploite simultanément des paramètres liés au fonctionnement du véhicule de manière à prendre en compte la consommation du carburant entraînée par le chauffage io électrique du filtre (6). 2. Procédé de contrôle de la régénération d'un filtre à particules (6) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les paramètres comprennent la position de la pédale de freinage (Pf). 1s 3. Procédé de contrôle de la régénération d'un filtre à particules (6) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le calculateur (3) active la régénération du filtre à particules (6) : - si le niveau de chargement (A) est supérieur à Si, qui est un seuil prédéterminé, - et si la position de la pédale de frein (Pf) est activée, Pf = 1. 4. Procédé de contrôle de la régénération d'un filtre à particules (6) selon la revendication 3, caractérisé en ce que S1 est supérieur à Smini, qui est le seuil à partir duquel la régénération n'est pas nécessaire. 5. Procédé de contrôle de la régénération d'un filtre à particules (6) selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le 3o calculateur (3) active la régénération du filtre à particules (6) - si le niveau de chargement (A) est supérieur à un seuil prédéterminé, S2, qui est supérieur à Si, - et si la position (Pf) n'est pas activée, F'f = 0 9 _ - et si le rendement (F) du moteur, calculé à l'aide de paramètres choisis, est inférieur au rendement (G) du moteur qui serait obtenu avec une régénération du filtre à particules. 6. Procédé de contrôle de la régénération d'un filtre à particules (6) selon la revendication 5, S2 est inférieur à Smax, qui est le seuil où la régénération est obligatoire. l0 7. Procédé de contrôle de la régénération d'un filtre à particules (6) selon l'une des revendications précédentes 5 ou 6, caractérisé en ce que les paramètres comprennent le rapport engagé (H). 8. Procédé de contrôle de la régénération d'un filtre à particules (6) selon l'une des revendications précédentes 5 ou 6, caractérisé en ce que les paramètres comprennent la position de la pédale de l'accélérateur (Pace). 9. Procédé de contrôle de la régénération d'un filtre à particules (6) 20 selon l'une des revendications précédentes 5 ou 6, caractérisé en ce que les paramètres comprennent la vitesse (V) du véhicule. 10. Procédé de contrôle de la régénération d'un filtre à particules (6) selon l'une des revendications précédentes 5 ou 6, caractérisé en ce 25 que les paramètres comprennent le régime (N) du moteur. 11. Procédé de contrôle de la régénération d'un filtre à particules (6) selon l'une des revendications précédentes 5 ou 6, caractérisé en ce que les paramètres comprennent le couple (M) du moteur.