Brevet FR2879252A1 — publié le 20060616

La présente invention concerne un procédé de commande d'un moteur à combustion comprenant notamment un bloc moteur et un filtre à particules. Une application d'un tel procédé est particulièrement intéressante dans les moteurs de type diesel lorsque l'on régénère le filtre à particules. On rappelle que ces moteurs émettent dans leur gaz d'échappement des suies polluantes que l'on nomme également particules. Et on sait qu'une installation d'un filtre à particules (FAP pour Filtre A Particules ) dans la ligne d'échappement, en aval des chambres de combustion du bloc moteur, permet de limiter ces émissions dans l'atmosphère. Un tel filtre retient effectivement les particules des gaz d'échappement en son sein. Cependant, un problème connu lié à l'utilisation d'un tel filtre est qu'il se remplit de particules au fur et à mesure du fonctionnement du bloc moteur et qu'il finit par être bouché par celles-ci. Cela crée alors une forte contre-pression à l'échappement du moteur, les gaz ayant du mal à s'échapper, et diminue ainsi ses performances. Afin de s'affranchir d'un tel inconvénient, il est connu d'utiliser un procédé dans lequel on réalise une combustion des particules contenues dans le filtre à particules. Un tel procédé est couramment désigné sous le terme de régénération d'un filtre à particules et est mis en oeuvre périodiquement, à savoir dès 2879252 2 que la quantité de particules accumulées dans le filtre devient trop importante. Ce type de procédé consiste essentiellement à augmenter, lors d'une phase dite de régénération, la température des gaz d'échappement dans le filtre à particules de manière à atteindre la température de combustion des particules à brûler. Pour ce faire, on procède à une injection retardée de carburant dans les chambres de combustion du bloc moteur. Plus précisément, on injecte du gasoil après un point mort haut (PMI-I), lors d'une phase de détente, ce qui a pour effet d'augmenter la température des gaz à l'échappement. Plus précisément encore, cette injection a lieu à un angle vilebrequin d'environ soixante degrés. On notera ici, que dans la suite du texte on désignera une telle injection retardée par le terme post-injection. II est également connu qu'une telle post-injection peut être complétée d'au moins une injection de gasoil longtemps après le point mort haut. Une telle injection supplémentaire sera désignée dans la suite du texte par post-injection tardive. Et plus particulièrement, elle correspondra à une injection de carburant entre environ cent dix et cent vingt degrés d'angle vilebrequin. Dans ce cas, le surplus de gasoil ne brûlera pas dans la chambre de combustion, mais dans une partie catalytique prévue en plus du filtre à particules. Les hydrocarbures et les monoxydes de carbone issus des injections tardives s'oxydent sur les sites catalytiques, ce qui entraîne avantageusement 2879252 3 des dégagements de chaleur, d'où une augmentation de la température des gaz d'échappement. A titre indicatif, on notera que ladite partie catalytique peut consister en un catalyseur d'oxydation installé en amont du filtre à particules dans la ligne d'échappement, ou encore en un matériau catalytique (par exemple un platine) disposé au sein de ce dernier (FAP). Bien qu'ayant déjà rendu de nombreux services, un tel procédé de régénération du filtre à particules comporte des limitations. En particulier, une limitation concerne une dispersion de température en entrée du filtre à particules. Cette dispersion peut s'expliquer de la manière suivante. Ladite partie catalytique d'oxydation produit un exotherme qui dépend notamment des quantités de réducteurs que sont par exemple les hydrocarbures et les monoxydes de carbone issus des post-injections tardives. Par conséquent, le niveau thermique à l'entrée du filtre (FAP) peut être fonction d'une part de ces quantités de réducteurs envoyées à ladite partie catalytique et d'autre part d'un taux de conversion calorifique de ce dernier. Or, on sait que pour une même commande de débit de carburant, notamment en ce qui concerne la post-injection tardive, la masse de carburant réellement injectée dans la chambre de combustion peut varier de quelques milligrammes d'un moteur à l'autre. Il existe donc une première dispersion sur la quantité de carburant réellement injectée dans la chambre de combustion. 2879252 4 On sait par ailleurs que ladite partie catalytique peut elle-même posséder un pouvoir d'oxydation dispersif, c'est-à-dire un taux de conversion calorifique dispersif. On comprend alors que ces deux sources de dispersion prises ici à titre d'exemple non limitatif, entraînent celle de la température à l'entrée du filtre, ce qui peut conduire désavantageusement à une perte d'efficacité du procédé de régénération. Un but de la présente invention est donc de s'affranchir dans une certaine mesure de ces inconvénients et de proposer un procédé qui permet une régénération efficace et robuste en terme de dispersions. A cet effet, la présente invention propose un procédé de commande d'un moteur de véhicule, le moteur comprenant un filtre à particules, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de détermination d'un écart entre une température moyenne de gaz mesurée en entrée du filtre et une température de consigne. Des aspects préférés mais non limitatifs du procédé selon l'invention sont les suivants: É ledit procédé comporte en outre une étape de correction d'un débit moyen (DO) de post-injection tardive de carburant dans une chambre de combustion d'un bloc moteur qui dépend dudit écart afin de compenser celui-ci; É on augmente, respectivement diminue, le débit de post-injection tardive de carburant dans la chambre de combustion si ledit écart est négatif, respectivement positif; 2879252 5 É avant d'activer l'étape de détermination de l'écart puis de correction du débit moyen (DO), on détermine qu'au moins une condition prédéterminée est remplie; É on interrompt l'étape de détermination de l'écart et l'étape de correction du débit moyen (DO) en cours si la ou l'une des conditions prédéterminées n'est pas respectée; É on utilise la dernière valeur de débit moyen (DO) de post-injection tardive déterminée à la fin de la dernière étape de correction, lorsque l'étape de détermination de l'écart et l'étape de correction du débit moyen (DO) n'est pas active; É on détermine si une température d'un gaz en entrée du filtre à particules se trouve dans une gamme de température prédéterminée; É on détermine si au moins une grandeur parmi une vitesse, un régime moteur et une charge moteur, se trouve dans une gamme de valeur prédéterminée; É on détermine en outre si pendant une durée prédéfinie, la grandeur ne varie pas au-delà et en deçà d'un pourcentage prédéterminé de sa valeur mesurée au début de l'étape de détermination de l'écart, de sorte que l'on peut considérer cette grandeur comme étant stable; É l'étape de détermination de l'écart et de l'étape de correction du débit moyen (DO) de post-injection tardive permettent de corriger une dispersion par rapport à une spécification déterminée d'au moins un élément du moteur, cette dispersion étant liée à au moins l'un des aspects suivants: - usure de l'élément, fabrication de l'élément; 2879252 6 É l'étape de détermination de l'écart et l'étape de correction du débit moyen (DO) de post-injection tardive permettent de corriger au moins l'une des dispersions suivantes par rapport à une spécification déterminée: dispersion d'un pouvoir d'oxydation d'une partie catalytique en coopération avec le filtre à particules, - dispersion sur une quantité de carburant injectée dans une chambre de combustion d'un bloc moteur dans le moteur, dispersion liée à un turbo-compresseur, dispersion liée à un débit-mètre d'air, dispersion liée à un capteur de pression de suralimentation dans un collecteur d'admission. La présente invention propose également un moteur de véhicule, comprenant un filtre à particules, caractérisé en ce qu'il comporte des 15 moyens aptes à déterminer un écart entre une température moyenne de gaz mesurée en entrée du filtre à particules et une température de consigne. Un aspect préféré mais non limitatif de ce moteur est qu'il comporte en outre des moyens aptes à corriger un débit moyen (DO) de post- injection tardive de carburant dans une chambre de combustion qui dépend dudit 20 écart. Ainsi, l'invention permet avantageusement d'obtenir une régénération du filtre à particules efficace et robuste, et de surcroît de manière simple et peu coûteuse. Par ailleurs, on notera que le procédé permet de compenser des écarts 25 moyens de température en entrée du filtre à particules pouvant provenir d'un grand nombre de dispersion. 10 2879252 7 Elles peuvent concerner différents éléments d'un moteur et provenir de problèmes d'usure comme de problèmes de fabrication (dispersion d'un élément à l'autre). D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description suivante de l'invention, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: ^ la figure 1 représente schématiquement un moteur selon l'invention, ^ la figure 2 illustre graphiquement, pour un moteur dit nominal , un écart observable entre une mesure de température en entrée du filtre à particules et une température cible lors d'une régénération, ^ la figure 3 illustre graphiquement, et un moteur dit froid , un écart observable entre une mesure de température en entrée du filtre à particules et une température cible lors d'une régénération. En se référant maintenant à la figure 1, on a représenté un moteur comprenant un bloc moteur 10 dont les gaz d'échappement 12 transitent successivement à travers un turbocompresseur 20, un catalyseur 30 et un filtre à particules 40. Des capteurs de température 50, entre autre, permettent de mesurer des températures 55 en entrée du filtre à particules 40. Ces températures sont fournies à une unité de gestion 60 apte à les traiter et générer des signaux de commande 65 appropriés vers des injecteurs 70 de carburant. 2879252 8 Ainsi, le signal de commande 65 est représentatif, notamment, d'une certaine quantité de carburant devant être injectée en temps réel dans chaque chambre à combustion 11. Et ce signal dépend des températures 55 mesurées en entrée du filtre à particules. Par exemple, lorsque la température des gaz d'échappement mesurée à l'entrée du filtre 40 est inférieure, respectivement supérieure, à une température de consigne, l'unité de gestion 60 commande une augmentation, respectivement une diminution, de la quantité de carburant post-injectée tardivement afin d'élever, respectivement abaisser, la température desdits gaz et les faire se rapprocher autant que possible de la valeur de consigne. A titre d'illustration, la figure 2 montre une telle régulation lorsqu'elle est dite fonctionnelle. On peut voir que le signal de commande de débit post-injection 65 évolue entre deux quantités bornées 101 et 102, ce qui correspond à un fonctionnement normal. En effet, le réglage de base du débit de post-injection tardive conduit à une température en entrée du filtre relativement proche de la température cible si bien que la commande de débit post-injection tardive reste relativement limitée et oscille autour d'une valeur moyenne DO. On notera ici que selon l'invention une telle situation correspond à un fonctionnement de moteur nominal et que, dans ce cas, ladite stratégie de compensation des dispersions n'est pas réellement utile. En revanche, il arrive aussi que dû à des dispersions trop importantes, ledit signal de commande 65 n'oscille pas autour de la valeur moyenne DO ou tout du moins entre les deux bornes précitées. 2879252 9 Une telle situation est illustrée sur la figure 3 où l'on peut observer que le signal 65 se trouve collé à l'une des bornes (la borne 101 ici). Dans ce cas, la régulation n'est plus fonctionnelle (une telle situation correspond à un fonctionnement de moteur froid ). En effet, le réglage de base de débit de post-injection tardive ne suffit plus à fournir la quantité idéalement demandée, saturant ainsi le système de régulation. Selon la présente invention, un tel procédé de régulation est avantageusement complété par un procédé de commande de moteur qui permet de compenser des dispersions de températures mesurées en entrée du filtre. Une telle compensation est mise en oeuvre en déterminant un écart entre une température moyenne mesurée et une température de consigne. Cet écart permet alors de corriger le débit moyen DO de post- injection tardive de carburant dans chaque chambre de combustion, et ce en jouant sur le signal de commande 65. Plus précisément, l'unité de gestion calcule une quantité positive ou négative de débit de post-injection tardive à ajouter au réglage de base DO. Et cette quantité additionnelle est déterminée de telle sorte que le signal de commande 65 oscille toujours entre les deux bornes précitées. Afin de déterminer l'écart entre la température moyenne et la température de consigne, l'unité de gestion utilise un ensemble de mesures de température en entrée du filtre. Ensuite, elle estime ladite quantité additionnelle en fonction de la température moyenne en entrée du filtre. 2879252 10 Ainsi, un tel procédé offre l'avantage de garantir une bonne efficacité de régénération du filtre à particules, et ce quelles que soient les dispersions de température, liées par exemple à la dispersion du taux de conversion du catalyseur. Selon une variante de l'invention, la compensation des dispersions est mise en oeuvre durant la phase de régénération du filtre à particules mais uniquement dans le cas où l'on se trouve en présence de conditions de roulage favorables. Ainsi, on peut conditionner l'activation de l'étape de détermination de l'écart entre la température moyenne en entrée du filtre (40) et la température de consigne au moyen d'une étape de test préalable. A cet égard, selon l'invention, on entend par conditions de roulage favorables la réalisation combinée des critères suivants: - la température mesurée en entrée du filtre à particules est comprise dans une gamme de valeurs prédéfinies, - des paramètres comme la vitesse du véhicule, le régime moteur et la charge moteur sont compris dans des gammes prédéfinies et varient de façon limitée dans la gamme en question durant un laps de temps prédéterminé. On notera, que selon un mode préféré de l'invention, la vitesse doit être supérieure à 50km/h et le régime du bloc moteur (10) compris entre 1500 et 3000 tours/min. En outre la variation desdits paramètres doit être préférentiellement inférieure à ± 20% pendant au moins 200 secondes. Ainsi, à titre d'exemple, si au début d'un cycle de régénération du filtre on roule à 100km/h, l'étape de compensation selon l'invention peut être activée. 2879252 11 Mais il faut également que durant 200 secondes au moins, le véhicule conserve une vitesse stabilisée, c'est-à-dire entre 80 et 120km/h. Bien entendu, il faudra en outre que l'ensemble des autres critères de roulage soit favorable. On notera également que, dans le cas où les conditions de roulages ne sont pas favorables, même si l'étape de compensation n'est pas activé, le procédé de régénération du filtre à particules (40) en cours utilise les derniers réglages de l'étape de compensation précédente. Par exemple, il utilise la dernière valeur corrigée de débit moyen DO de post-injection tardive. De cette manière, on compense au moins dans une certaine mesure une partie des dispersions de température en entrée du filtre (40). Selon une autre variante, l'unité de gestion met en oeuvre continûment cette étape de test. Ainsi, même si la compensation est active, l'unité de gestion surveille sans cesse les conditions de roulage et, dans le cas où l'une d'entre elles deviendrait défavorable, procède à une désactivation. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus et représentée sur les dessins. En particulier, on peut envisager que les conditions de roulage favorables comprennent d'autres paramètres (par exemple le rapport de boîte de vitesse, etc...). Par ailleurs, l'homme du métier comprendra que, sans s'écarter du concept de l'invention, celle-ci permet d'une manière générale de s'affranchir de toute source de dispersion qui conduirait à celle d'écart moyen de température en entrée du filtre à particules. 2879252 12 Aussi, rappelle-t-on ici que le procédé selon la présente invention ne se limite-t-il nullement à résoudre les problèmes de dispersion du pouvoir d'oxydation du catalyseur ou du débit de postinjection tardive d'un moteur à l'autre. A titre d'exemple non limitatif le procédé est capable de compenser une dispersion liée au turbo-compresseur (20), à un débit-mètre d'air et/ou un capteur de suralimentation d'un des collecteurs d'admission (11). 13 REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'un moteur de véhicule, le moteur comprenant un filtre à particules (40), caractérisé en ce qu'il comporte une étape de détermination d'un écart entre une température moyenne de gaz mesurée en entrée du filtre et une température de consigne. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de correction d'un débit moyen (DO) de post- injection tardive de carburant dans une chambre de combustion (11) d'un bloc moteur (10) qui dépend dudit écart afin de compenser celui-ci. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on augmente, respectivement diminue, le débit de post-injection tardive de carburant dans la chambre de combustion (11) si ledit écart est négatif, respectivement positif. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que, avant d'activer l'étape de détermination de l'écart puis de correction du débit moyen (DO), on détermine qu'au moins une condition prédéterminée est remplie. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on interrompt l'étape de détermination de l'écart et l'étape de correction du débit moyen (DO) en cours si la ou l'une des conditions prédéterminées n'est pas respectée. 2879252 14 6. Procédé selon l'une des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que l'on utilise la dernière valeur de débit moyen (DO) de post-injection tardive déterminée à la fin de la dernière étape de correction, lorsque l'étape de détermination de l'écart et l'étape de correction du débit moyen (DO) n'est pas active. 7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'on détermine si une température d'un gaz en entrée du filtre à particules (40) se trouve dans une gamme de température prédéterminée. 8. Procédé selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que l'on détermine si au moins une grandeur parmi une vitesse, un régime moteur et une charge moteur, se trouve dans une gamme de valeur prédéterminée. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on détermine en outre si pendant une durée prédéfinie, la grandeur ne varie pas au-delà et en deçà d'un pourcentage prédéterminé de sa valeur mesurée au début de l'étape de détermination de l'écart, de sorte que l'on peut considérer cette grandeur comme étant stable. 10. Procédé pour corriger une dispersion par rapport à une spécification déterminée d'au moins un élément (30) d'un moteur, cette dispersion étant liée à au moins l'un des aspects suivants: - usure de l'élément (30), 2879252 15 - fabrication de l'élément, caractérisé en ce qu'il est conforme à l'une quelconque des revendications précédentes. 11. Procédé pour corriger au moins l'une des dispersions suivantes par rapport à une spécification déterminée: dispersion d'un pouvoir d'oxydation d'une partie catalytique (30) en coopération avec le filtre à particules (40), - dispersion sur une quantité de carburant injectée dans une chambre de combustion (11) d'un bloc moteur (10) dans le moteur, dispersion liée à un turbo-compresseur (20), dispersion liée à un débit-mètre d'air, - dispersion liée à un capteur de pression de suralimentation dans un collecteur d'admission, caractérisé en ce qu'il est conforme à l'une quelconque des revendications 1à9. 12. Moteur de véhicule, comprenant un filtre à particules (40), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (50; 60; 70) aptes à déterminer un écart entre une température moyenne de gaz mesurée en entrée du filtre à particules (40) et une température de consigne. 13. Moteur selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens aptes à corriger un débit moyen (DO) de post- injection tardive de carburant dans une chambre de combustion (11) qui dépend dudit écart.