Brevet FR2895017A1 — publié le 20070622

Procede et systeme de regeneration du filtre a particules d'un moteur thermique La presente invention concerne un procede et un systeme de regeneration du filtre a particules dispose dans la ligne d'echappement d'un moteur thermique 5 en particulier d'un moteur diesel. La masse de suie stockee dans le filtre a particules est aujourd'hui, soit calculee a partir de I'ecart de pression entre I'amont et I'aval du filtre a particules dans la ligne d'echappement, soit estimee par un modele d'emission de particules qui retie les parametres moteurs a la production de particules. io La perte de charge mesuree aux bornes du filtre ou la quantite de particules emises Tors du fonctionnement du moteur est directement reliee a la masse de suie contenue dans le filtre. Lorsque celle-ci atteint un niveau predefini, la regeneration du filtre est declenchee. Le niveau de masse de suie stockee dans le filtre au-dela duquel la regeneration est necessaire est defini par les degradations 15 de performances du moteur engendrees par ('augmentation de la perte de charge dans la ligne d'echappement. Des regenerations trop frequentes engendrent une dilution importante de gasoil dans I'huile de lubrification moteur, qui au-dela d'un certain seuil devient dangereuse pour I'integrite du moteur, et des regenerations trop espacees peuvent aboutir au colmatage du filtre, qui Iui-meme provoque la 20 mise hors service du moteur. Des procedes de regeneration des filtres a particules sont decrits par exemple dans les FR2836956 et FR2864146. La mesure de la pression differentielle aux bornes du filtre a particules ne permet pas une estimation precise de la masse de suie stockee dans toutes les 25 conditions de fonctionnement du moteur. Ainsi, Irsque Ies emissions de NO2 en sortie du moteur sont assez importantes it se produit une oxydation partielle et non homogene des suies stockees dans le filtre qui provoque une chute de la perte de charge aux bornes du filtre. Cette diminution de la pression differentielle n'est pas proportionnelle a la quantite de particules oxydees et it en resulte un ecart entre la 30 masse de suie estimee par ('information pression differentielle et la masse de suie reellement presente dans le filtre. De plus, une partie des suies piegees par le filtre ne sont pas brulees lors de sa regeneration. Ces residus qui se stockent dans le filtre provoquent une augmentation de la pression differentielle residuelle aux bornes du filtre, ce qui diminue la quantite de particules qui peut titre stockee avant d'atteindre le seuil etabli pour le declenchement de la regeneration. Or la determination de la masse de residus contenus dans le filtre a particules est aujourd'hui approximative ce qui engendre une incertitude sur la pression differentielle residuelle aux bornes du filtre et donc sur ('estimation de la masse de suie dans le filtre par la mesure de pression differentielle. II est a noter que cette incertitude de mesure augmente avec le temps en meme temps que la masse de residus stockes dans le filtre. De plus, Tors d'un demarrage en conditions froides ou d'un arret prolonge, Ia pression differentielle aux bornes du filtre peut chuter fortement, la condensation d'eau pouvant reorganiser les suies et liberer certains canaux. is Les erreurs d'estimation de la quantite de particules stockees dans le filtre vont alors engendrer des regenerations trop frequentes ou trop espacees ce qui dans tous les cas est susceptible de provoquer la mise hors service du moteur. Le but de la presente invention est de remedier aux inconvenients des procedes et systemes connus de regeneration des filtres a particules. 20 L'invention vise ainsi un procede de regeneration du filtre a particules dispose dans la ligne d'echappement d'un moteur thermique dans lequel on mesure un parametre representatif de la masse de suie accumulee dans le filtre, on declenche la regeneration du filtre lorsque ledit parametre representatif depasse un seuil predetermine et on arrete la regeneration lorsque (edit parametre 25 chute en dessous d'un certain seuil. Suivant I'invention, le procede de regeneration est caracterise par les etapes suivantes : a) apres chaque mise en route du moteur thermique on mesure un parametre representatif de I'etat du moteur thermique et/ou de la Iigne d'echappement, 30 b) lorsque le parametre mesure revele que le moteur et/ou la Iigne d'echappement sont froids, on fige le parametre representatif de la masse de suie accumulee mesure avant le dernier arret du moteur, c) on determine continuellement I'ecart entre le parametre representatif de cette masse figee et le parametre representatif de la masse mesuree a I'instant t, d) Iorsque cet ecart a converge, on ajoute cet ecart au parametre representatif de la masse figee et on utilise cette valeur corrigee pour la poursuite du processus de regeneration. Le procede selon I'invention permet ainsi d'eviter de detecter a froid une masse de suie faussee par la condensation. Selon une version preferee de I'invention, lors des mises en route ulterieures du moteur thermique : Iorsque le parametre mesure revele que le moteur et/ou la ligne d'echappement sont froids, on fige le parametre representatif de la masse corrigee selon I'etape d), on determine continuellement I'ecart entre le parametre representatif de la masse corrigee figee et le parametre representatif de la masse mesuree a 15 I'instant t, Iorsque cet ecart a converge, on ajoute cet ecart au parametre representatif de la masse corrigee figee et on utilise cette valeur corrigee pour la poursuite du processus de regeneration. Dans une version avantageuse de I'invention, le parametre representatif de 20 Ia masse de suie accumulee dans le filtre est la difference de pression entre I'entree et la sortie du filtre. De preference egalement le parametre representatif de I'etat du moteur thermique et/ou de la ligne d'echappement est la temperature. Avantageusement, le processus est reinitialise apres chaque regeneration 25 complete du filtre. Selon un autre aspect de I'invention, le systeme de regeneration du filtre a particules dispose dans la ligne d'echappement d'un moteur thermique comprenant une unite de gestion de la regeneration du filtre, au moins un capteur pour mesurer un parametre representatif de la masse de suie accumulee dans le 30 filtre, des moyens pour declencher la regeneration du filtre, Iorsque ledit parametre depasse un seuil predetermine et pour arrester la regeneration Iorsque ledit parametre chute en dessous d'un certain seuil est caracterise en ce qu'iI comprend : au moins un capteur pour mesurer, apres chaque mise en route du moteur thermique, un parametre representatif de I'etat du moteur thermique et/ou de Ia ligne d'echappement, des moyens pour figer le parametre representatif de la masse de suie mesure avant le dernier arret du moteur, Iorsque le capteur detecte que le moteur et/ou la ligne d'echappement sont froids. des moyens pour determiner continuellement I'ecart entre le parametre representatif de cette masse figee et le parametre representatif de la masse mesuree a ('instant t, des moyens pour ajouter cet ecart au parametre representatif de la masse figee, Iorsque cet ecart a converge vers une valeur stable. D'autres particularites et avantages de ('invention apparaitront encore tout au is long de la description ci-apres. Aux dessins annexes, donnes a titre d'exemples non Iimitatifs : Ia figure 1 est un schema d'ensemble d'un moteur diesel turbocompresse dont la ligne d'echappement est equipee d'un filtre a particules, Ia figure 2 est un organigramme illustrant le procede selon ('invention, 20 Ia figure 3 est un schema montrant ('evolution en fonction de la distance parcourue de la masse de suie accumulee dans un filtre a particules, - Ia figure 4 est un diagramme montrant ('evolution de differentes masses calculees de la suie en fonction du temps. La figure 1 montre un moteur diesel 1 equipe d'un turbocompresseur 2 dont 25 la ligne d'echappement 3 est pourvue d'un filtre a particules 4. Differents capteurs 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 sont disposes en plusieurs endroits pour mesurer des parametres (temperature, pression) et les envoyer vers une unite de gestion 12 de la regeneration du filtre 4. De fawn connue, le systeme de regeneration du filtre a particules 4 30 comprend au moins un capteur pour mesurer un parametre representatif de la masse de suie accumulee dans le filtre 4, des moyens pour declencher la regeneration du filtre 4, Iorsque (edit parametre depasse un seuil predetermine et a) b) c) d) pour arreter la regeneration lorsque (edit parametre chute en dessous d'un certain seuil. Le parametre representatif de la masse de suie accumulee dans le filtre 4 peut titre par exemple la difference de pression entre I'entrse et la sortie du filtre 4, 5 mesuree par les capteurs 9, 10, 11. Selon le proceds conforme a I'invention, apres chaque mise en route du moteur thermique, on mesure au moyen d'un ou plusieurs capteurs, un parametre representatif de I'etat ou des conditions du moteur thermique et/ou de la ligne d'echappement. Cet etat peut titre la temperature du moteur thermique et/ou de la io ligne d'echappement. Lorsque le parametre mesure, tel que la temperature revele que le moteur et/ou la ligne d'schappement sont froids, ce qui implique la presence de condensation dans le filtre 4, I'unite de gestion 12 fige le parametre representatif de la masse de suie accumulee, mesure juste avant le dernier arret du moteur. Ainsi ('unite de gestion ne prend pas en compte la masse de suie 15 accumulee dans le filtre 4, apres la mise en route du moteur, car cette masse est faussee par la condensation. L'unite de gestion 12 determine ensuite continuellement I'scart entre le parametre representatif de la masse figee ci-dessus et le parametre representatif de la masse mesurse a ('instant t. 20 Lorsque cet ecart a converge c'est-a-dire lorsque les temperatures mesurses du moteur thermique et/ou de la ligne d'echappement sont devenues stables, ('unite de gestion 12 ajoute I'ecart ci-dessus au parametre representatif de la masse figee. L'units de gestion 12 utilise ensuite la valeur corrigee de la masse ci-dessus 25 pour la poursuite du processus de regeneration. Les stapes ci-dessus sont schsmatisees sur la figure 2. Lors des mises en route ulterieures du moteur thermique : - lorsque le parametre mesure representatif de la masse revele que le moteur et/ou la ligne d'echappement sont froids, I'units fige le parametre 30 representatif de la masse corrigee (c'est-a-dire increments de I'scart cidessus), ensuite ('unite de gestion determine comme precedemment ('ecart entre le parametre representatif de la masse corrigee figee et le parametre representatif de la masse mesuree a ('instant t, Iorsque cet ecart a de nouveau converge, ('unite de gestion 12 ajoute ou incremente cet ecart au parametre representatif de la masse corrigee figee et, cette valeur de la masse corrigee est utilisee par ('unite de gestion 12 pour la poursuite du processus de regeneration. La figure 3 illustre le procede ci-dessus. io Dans une premiere phase A, on voit une evolution de la masse de suie jusqu'a un arret prolonge du moteur au kilometrage K1. A la remise en route du moteur, la masse est incrementee d'un ecart OMB, ce qui permet d'obtenir une masse reconstruite M. Apres les arrets ulterieurs aux kilometrages K1,K2 etc... la masse est de is nouveau incrementee d'une valeur LS,M2 + OM1 puis x/13 + x/12 + WI et ainsi de suite. La figure 4 montre ('evolution au cours du temps, apres une periode de chargement de ('unite de gestion de la masse initiate, de la masse determinee par la pression differentielle mesuree entre l'entree et la sortie du filtre 4, de ('ecart 20 entre la masse mesuree et la masse figee au debut de la generation et ('ecart de masse mis a jour pendant la regeneration. REVENDICATIONS 1. Procede de regeneration du filtre a particules (4) dispose dans la ligne d'echappement (3) d'un moteur thermique (1) dans lequel on mesure un parametre representatif de la masse de suie accumulee dans le filtre (4), on declenche la regeneration du filtre (4) Iorsque ledit parametre representatif depasse un seuil predetermine et on arrete la regeneration Iorsque (edit parametre chute en dessous d'un certain seuil, caracterise par les etapes suivantes : a) apres chaque mise en route du moteur thermique, on mesure un parametre representatif de I'etat du moteur thermique et/ou de la ligne d'echappement, b) Iorsque le parametre mesure revele que le moteur et/ou la ligne to d'echappement sont froids, on fige le parametre representatif de la masse de suie accumulee mesure avant le dernier arret du moteur, c) on determine continuellement I'ecart entre le parametre representatif de cette masse figee et le parametre representatif de la masse mesuree a I'instant t, d) Iorsque cet ecart a converge, on ajoute cet ecart au parametre representatif 15 de la masse figee et on utilise cette valeur corrigee pour la poursuite du processus de regeneration. 2. Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que tors des mises en route ulterieures du moteur thermique : Iorsque le parametre mesure revele que le moteur et/ou la ligne 20 d'echappement sont froids, on fige le parametre representatif de la masse corrigee selon I'etape d), on determine continuellement I'ecart entre le parametre representatif de la masse corrigee figee et le parametre representatif de la masse mesuree a I'instant t, 25 Iorsque cet ecart a converge, on ajoute cet ecart au parametre representatif de la masse corrigee figee et on utilise cette valeur corrigee pour la poursuite du processus de regeneration. 3. Procede selon rune des revendications 1 ou 2, caracterise en ce que le parametre representatif de la masse de suie accumulee dans le filtre (4) est la 30 difference de pression entre I'entree et la sortie du filtre (4). 4. Procede selon rune des revendications 1 a 3, caracterise en ce que le parametre representatif de I'etat du moteur thermique et/ou de la ligne d'echappement est la temperature. 5. Procede selon rune des revendications 1 a 4, caracterise en ce que le processus est reinitialise apres chaque regeneration complete du filtre (4). 6. Systeme de regeneration du filtre a particules (4) dispose dans la ligne d'echappement d'un moteur thermique comprenant une unite de gestion (12) de la regeneration du filtre (4), au moins un capteur pour mesurer un parametre representatif de la masse de suie accumulee dans le filtre (4), des moyens pour io declencher la regeneration du filtre (4), lorsque ledit parametre depasse un seuil predetermine et pour arreter la regeneration lorsque ledit parametre chute en dessous d'un certain seuil, caracterise en ce qu'il comprend : au moins un capteur pour mesurer, apres chaque mise en route du moteur thermique, un parametre representatif de I'etat du moteur thermique et/ou de Ia ligne d'echappement, des moyens pour figer le parametre representatif de la masse de suie mesure avant le dernier arret du moteur, lorsque le capteur detecte que le moteur et/ou la ligne d'echappement sont froids. des moyens pour determiner continuellement I'ecart entre le parametre representatif de cette masse figee et le parametre representatif de la masse mesuree a ('instant t, des moyens pour ajouter cet ecart au parametre representatif de la masse figee, lorsque cet ecart a converge vers une valeur stable. 15 a) 20 b) c) d)