Brevet FR2883329A1 — publié le 20060922

1/8 Dispositif de surveillance d'un filtre à particules équipant la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs de dépollution placés dans la ligne d'échappement des moteurs à combustion interne de véhicules automobiles, et concerne plus particulièrement un dispositif de diagnostic embarqué pour la surveillance d'un filtre à particules placé dans la canalisation d'échappement d'un tel moteur à combustion interne. Ainsi qu'il est connu dans l'état de la technique, la combustion dans les moteurs diesel et dans certains moteurs à essence produit un certain nombre de substances polluantes, parmi lesquelles des particules. Ces particules sont principalement des suies sur lesquelles sont fixés des hydrocarbures imbrûlés insolubles, et se traduisent par l'émission de fumées noires. Pour des raisons de protection de l'environnement, les réglementations imposent de diminuer fortement, voire de supprimer, ces particules. Une méthode consiste à les filtrer à l'aide de filtres à particules appropriés, régulièrement régénérés lors des phases de fonctionnement du moteur, afin de brûler périodiquement lesdites suies. Toutefois, de tels filtres peuvent subir des dégradations plus ou moins importantes, pouvant diminuer leurs performances. En outre, il peut arriver que certains utilisateurs, dans le but de diminuer les coûts d'entretien de leur véhicule, retirent ledit filtre à particules et le remplacent par un simple manchon. Il est donc nécessaire de disposer d'un outil de diagnostic permettant de surveiller avec 25 précision les performances de tels filtres à particules, et de diagnostiquer, également, leur présence ou absence. Il est connu, par exemple par le document EP1425498, d'utiliser une information de pression différentielle mesurée aux bornes d'un filtre à particules, ou, par exemple par le document FR2836957, de mesurer différentes grandeurs caractéristiques en amont et en aval dudit filtre à particules (variation, en fonction de la quantité de particules accumulée et de la capacité calorifique des particules piégées, de la température d'une surface connue, variation de la capacité électrique des gaz d'échappement en fonction de la quantité de particules présentes, etc...), et de comparer ces valeurs à des valeurs seuil préalablement déterminées, par exemple par étalonnage, afin de diagnostiquer la présence et l'efficacité dudit filtre à particules. 2/8 Toutefois de tels procédés nécessitent l'implantation de capteurs souvent coûteux. De plus, les nouvelles générations de filtres à particules, dont la porosité est de plus en plus importante afin de limiter au maximum la perte de charges qu'ils entraînent dans la canalisation d'échappement, rendent plus difficile la surveillance par des informations telles qu'une mesure de pression différentielle, la présence de tels filtres à poussières dans la ligne d'échappement n"induisant, quel que soit leur état, que peu de variations de pression. La présente invention a pour but de proposer un diagnostic, précis et facilement interprétable, mettant en oeuvre des capteurs simples et peu coûteux, de l'absence d'un filtre à particules ou d'un endommagement important de celui-ci, en particulier pour des filtres à particules fortement poreux. L'invention a ainsi pour objet un procédé de surveillance de la présence d'un élément de traitement des gaz d'échappement du moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, dans lequel une mesure d'une grandeur caractéristique des gaz d'échappement dudit moteur à combustion interne est réalisée en aval dudit élément de traitement et une variation de ladite grandeur caractéristique est étudiée en combinaison avec une variation du régime dudit moteur, caractérisé en ce que ladite variation de ladite grandeur caractéristique est observée lors d'une décélération dudit moteur du véhicule. Avantageusement: pour chaque décélération dudit moteur, un compteur de décélérations est incrémenté, - pour chaque variation de ladite grandeur caractéristique concomitante à une décélération dudit moteur, un compteur spécifique de mesure est incrémenté, un critère de diagnostic est défini comme le rapport de la valeur dudit compteur spécifique de mesure à la valeur dudit compteur de décélérations, une moyenne glissante dudit critère de diagnostic est calculée pour plusieurs décélérations dudit moteur, - l'allure de l'évolution de ladite moyenne glissante est établie en fonction dudit critère de diagnostic, et un seuil de diagnostic est défini, caractérisant la présence ou l'absence dudit élément de traitement desdits gaz d'échappement dudit moteur, ledit élément de traitement desdits gaz d'échappement est un filtre à particules, ladite grandeur caractéristique desdits gaz d'échappement est leur température. 3/8 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en, référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 présente, lors d'un cycle normalisé de fonctionnement du moteur en vue d'évaluer son comportement polluant, les différents profils thermiques mesurés en un point de la ligne d'échappement situé en aval d'un filtre à particules, lorsque ledit filtre à particules est présent et fonctionne normalement, et lorsque ledit filtre à particules est absent ou fortement endommagé, la figure 2 présente un détail de l'évolution des grandeurs présentées par la figure 1, pour une seule décélération dudit moteur, io la figure 3 présente l'allure de la répartition des moyennes glissantes en fonction dudit critère de diagnostic, pour les différents cas diagnostiqués. Les courbes A et B présentées sur les figures 1 et 2 présentent l'évolution, au cours du temps, de la température mesurée en un point d'une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne situé en aval d'un filtre à particules, respectivement lorsque ledit filtre à particules est présent dans la ligne d'échappement et fonctionne normalement, et lorsque ledit filtre à particules est retiré et remplacé par un simple tube, ou lorsque ledit filtre à particules est présent mais fortement endommagé (percé, par exemple). Ces courbes ont été établies lors d'un cycle normalisé de fonctionnement dudit moteur à combustion interne, destiné à évaluer le comportement polluant dudit moteur lors de plusieurs cycles d'accélération et de décélération: la courbe V des figures 1 et 2 présente la vitesse du véhicule lors de ce cycle. Il apparaît, d'après la figure 1, que les profils thermiques relevés sont sensiblement différents selon que le filtre à particules est présent ou qu'il est absent ou fortement endommagé : ce phénomène est présenté de manière plus détaillée par la figure 2, sur laquelle apparaissent lesdits profils thermiques pour une seule décélération dudit moteur. Il apparaît ainsi que, lors de ladite décélération, les pentes respectives des deux signaux thermiques sont fortement différentes, la pente du signal thermique relevé en l'absence dudit filtre à particules (ou lorsque celuici est présent mais fortement endommagé) est sensiblement supérieure, en valeur absolue, à celle du signal thermique enregistré lorsque ledit filtre à particules est présent et fonctionne correctement. De plus il est à noter que ta pente du signal thermique observé pour un filtre à particules présent et dont le fonctionnement est correct est faible, voire nulle, un filtre à particules dont le fonctionnement est correct ne restituant pas ou très peu la chaleur emmagasinée, alors qu'un simple tube (ou un filtre à particules fortement endommagé) n'a aucune incidence 4/8 sur l'évacuation des bouffées thermiques correspondant, en particulier, aux décélérations dudit moteur. Il en résulte que la dérivée d'un signal thermique mesuré en un point d'une ligne d'échappement situé en aval d'un filtre à particules peut ainsi constituer un indicateur de 5 la présence ou de l'absence (ou d'un fort endommagement) dudit filtre à particules. Dans le procédé de surveillance selon l'invention, deux compteurs spécifiques sont incrémentés parallèlement pour établir le diagnostic de présence ou d'absence dudit filtre à particules. Un premier compteur, ou compteur de décélération, est incrémenté pour chacune des décélérations du véhicule, enregistrées, par exemple, par un compteur de vitesse dudit véhicule. Parallèlement, un compteur spécifique de mesure est incrémenté chaque fois qu'une variation de la température mesurée en aval dudit filtre à particule est détectée 15 concomitamment à une décélération dudit moteur. Un critère de diagnostic C est alors défini comme le rapport de la valeur dudit compteur spécifique de mesure à la valeur dudit compteur de décélérations, et une moyenne glissante M des valeurs dudit critère C est établie sur un nombre préalablement déterminé de décélérations. La figure 3 présente l'allure générale et la dispersion des valeurs de ladite moyenne glissante M en fonction dudit critère de mesure C, selon que ledit filtre à particules est présent et fonctionnel, ou qu'il est absent ou fortement endommagé. Il apparaît ainsi que, ainsi que le montre la courbe 1 de la figure 3, lorsque ledit filtre à particules est présent et fonctionnel, les valeurs de ladite moyenne glissante M s'organisent autour d'un valeur moyenne C1 moy dudit critère de mesure C, avec une faible dispersion autour de ladite valeur moyenne Cl moy. Lorsque ledit filtre à particules est absent ou fortement endommagé, et ainsi que le met en évidence la courbe 2 de la figure 3, lesdites valeurs de ladite moyenne glissante M s'organisent autour d'une valeur moyenne C2moy dudit critère de mesure C, sensiblement différente de ladite valeur moyenne Cimoy, sensiblement supérieure à ladite valeur moyenne C1 moy. Il apparaît nettement, en outre, ainsi que le montre la courbe 2 de la figure 3 que, dans ce cas, la dispersion desdites valeurs de ladite moyenne glissante M autour de ladite valeur moyenne C2moy est beaucoup plus forte que lorsque ledit filtre à particules est présent et fonctionnel dans la ligne d'échappement. Il est alors possible de définir un seuil Cs pour ledit critère de mesure C: 5/8 lorsque ledit filtre à particules est présent et fonctionnel dans la ligne d'échappement du moteur à combustion interne, les valeurs dudit critère de mesure C sont sensiblement inférieures audit critère seuil Cs, et lesdites moyennes glissantes M précédemment définies s'organisent, selon une courbe sensiblement analogue à ladite courbe 1, autour d'un critère de mesure moyen C1moy, lorsque ledit filtre à particules est absent de la ligne d'échappement du moteur à combustion interne, ou fortement endommagé, les valeurs dudit critère de mesure C sont sensiblement supérieures audit critère seuil Cs, et les valeurs de ladite moyenne glissante M précédemment définie s'organisent, selon une courbe sensiblement analogue à ladite courbe 2, autour d'un critère de mesure moyen C2moy, sensiblement supérieur audit critère de mesure moyen C1moy. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le traitement des valeurs mesurées de la température en aval du filtre à particules est assuré par un calculateur approprié, de préférence, mais de manière non exclusive, le calculateur de gestion et de contrôle du fonctionnement du moteur à combustion interne, et ledit critère seuil Cs déclenche un signal de défaut visible par le conducteur du véhicule, lui enjoignant d'entreprendre une opération de maintenance de son véhicule. Le procédé selon l'invention permet ainsi de disposer d'un diagnostic simple et fiable de la présence d'un filtre à particules dans la ligne d'échappement du moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. En outre, ce diagnostic, basé sur une simple mesure de température en aval dudit filtre à particules, est applicable à tout type de filtre à particules, y compris les filtres à particules fortement poreux de dernière génération. De plus le diagnostic, nécessitant la simple mise en place d'un capteur de température en aval dudit filtre à particules, est d'une mise en oeuvre peu coûteuse, la charge de calcul correspondant au traitement des valeurs de température mesurées étant peu importante et n'alourdissant que peu la charge de calcul d'un dispositif de gestion et de contrôle du fonctionnement dudit moteur à combustion interne. 6/8 Revendications 1. Procédé de surveillance de la présence d'un élément de traitement des gaz d'échappement du moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, dans lequel une mesure d'une grandeur caractéristique des gaz d'échappement dudit moteur à combustion interne est réalisée en aval dudit élément de traitement et une variation de ladite grandeur caractéristique est traitée en combinaison avec une variation du régime dudit moteur, caractérisé en ce que ladite variation de ladite grandeur caractéristique est mesurée lors d'une décélération dudit moteur du véhicule. 2. Procédé de surveillance selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un compteur spécifique de mesure est incrémenté chaque fois qu'une variation de ladite grandeur caractéristique est enregistrée concomitamment à une décélération dudit véhicule. 3. Procédé de surveillance selon la des revendication 2, caractérisé en ce qu'un compteur de décélérations est incrémenté pour chaque décélération enregistrée dudit véhicule. 4. Procédé de surveillance selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un critère de 20 mesure (C) est défini comme le rapport de la valeur dudit compteur spécifique de mesure à la valeur dudit compteur de décélérations. 5. Procédé de surveillance selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une moyenne glissante (M) des valeurs dudit critère de mesure (C) est établie pour un nombre 25 préalablement déterminé de décélérations du véhicule. 6. Procédé de surveillance selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un critère de mesure seuil (Cs) est défini à partir des dispersions desdites valeurs de ladite moyenne glissante (M) en fonction dudit critère de mesure (C), respectivement dans le cas où ledit élément de traitement est présent et fonctionnel dans ladite ligne d'échappement, et dans le cas où ledit élément de traitement est absent de ladite ligne d'échappement ou fortement endommagé. 7/8 7. Procédé de surveillance selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un signal de défaut est généré pour le conducteur du véhicule lorsque la valeur dudit critère de mesure (C) est supérieure à la valeur dudit critère seuil (Cs). 8. Procédé de surveillance selon la 7, caractérisé en ce que le calculateur de gestion et de contrôle du fonctionnement dudit moteur incorpore les fonctions de traitement des valeurs de ladite grandeur caractéristique mesurée et de calcul desdits critères de mesure (C), moyenne glissante (M), et critère seuil (Cs). 9. Procédé de surveillance selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite grandeur caractéristique est la température des gaz d'échappement. 10. Procédé de surveillance selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit élément de traitement est un filtre à particules. 11. Véhicule automobile dont la ligne d'échappement est équipée d'un dispositif de limitation de la pollution incluant, en particulier, un filtre à particules, et mettant en oeuvre un procédé de surveillance selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.