Brevet FR2903142A1 — publié le 20080104

Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de diagnostic d'un filtre à particules (PF) installé dans la zone des gaz d'échappement d'un moteur à combustion. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé et un programme d'ordinateur pour l'exécution du procédé. Etat de la technique Le document DE 103 00 593 Al décrit un procédé de diagnostic d'un dispositif de réglage installé dans le canal des gaz d'échappement ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé ; cette solution n'utilise pas de capteurs supplémentaires. Le moteur à combustion comporte un moyen de recyclage des gaz d'échappement pour qu'à l'état activé, il puisse recycler les gaz d'échappement du canal de gaz d'échappement vers la conduite d'admission. Dans au moins un état de fonctionnement du moteur à combustion, lorsque le moyen de recyclage des gaz d'échappement est activé, on détermine une première pression de conduite d'admission pour une première position d'un élément du dispositif de réglage et une seconde pression de conduite d'admission pour une seconde position de l'élément du dispositif de réglage. En fonction de la différence entre la première et la seconde pression dans la conduite d'admission, on sur-veille le fonctionnement du dispositif de réglage. Le document DE 103 58 195 Al décrit un procédé de surveillance d'un composant installé dans la zone des gaz d'échappement d'un moteur à combustion ; selon ce procédé, on vérifie le comportement comme filtre passe-bas défini par la capacité calorifique de la pièce, en exploitant une mesure d'une première température des gaz d'échappement en amont de la pièce du composant à surveiller et d'une seconde température des gaz d'échappement saisie par un capteur de température en aval de la pièce ou du composant à sur-veiller. Le procédé décrit permet de surveiller la pièce quant à une variation qui peut résulter par exemple d'une manipulation non autorisée. Dans le cas extrême, on peut avoir enlevé complètement la pièce à sur-veiller par exemple le catalyseur et/ou le filtre à particules. La sur-2903142 2 veillance se fait dans le cadre des contrôles à effectuer pour le respect des normes relatives aux gaz d'échappement ou pendant le fonctionne-ment normal du moteur à combustion. Le document DE 101 33 385 Al décrit par exemple un 5 capteur de particules ayant une chambre qui peut être reliée à un flux de gaz d'échappement d'un moteur à combustion. Le côté supérieur de la chambre est muni d'une première électrode. Le côté inférieur c'est-à-dire le côté opposé à la première électrode est équipé d'une seconde électrode. La chambre entre les deux électrodes est creuse. Lorsque le 10 capteur ainsi connu fonctionne, les particules notamment les particules de suie arrivent dans la chambre et se stockent dans la cavité entre les deux électrodes. Les particules qui sont au moins légèrement électroconductrices relient l'intervalle entre les deux électrodes ce qui modifie l'impédance du capteur de particules. On peut exploiter l'impédance ou 15 la variation dans le temps de l'impédance qui est une mesure de la charge ou de l'augmentation de la charge du capteur de particules avec des particules. Comme l'effet de mesure repose sur une accumulation de particules, on peut considérer le capteur de particules comme un capteur de particules travaillant par intégration. 20 Le document DE 101 33 384 Al décrit un autre capteur de particules. Dans ce capteur de particules, les deux électrodes sont installées d'un côté d'une chambre et s'interpénètrent à la manière de peignes. Dans ce capteur de particules à intégration, on a l'impédance et/ou la variation de l'impédance entre les deux électrodes qui constitue 25 au moins une mesure de la masse de particules ou de la quantité de particule contenue dans les gaz d'échappement et qui se produit dans une période prédéfinie ou rapportée à un trajet effectué par le véhicule. Le document DE 196 51 611 Al décrit un capteur de particules qui saisit et exploite une différence de potentiel entre au 30 moins une électrode électroconductrice installée dans l'échappement et l'échappement lui-même électroconducteur. La différence de potentiel provient des particules chargées électriquement et qui passent sur au moins une électrode. Le signal de sortie de ce capteur de particules, connu est une mesure du flux de particules qui peut être un flux ou 35 débit massique de particules ou un flux ou débit de quantité de parti- 2903142 3 cules. Un développement du capteur de particules, connu, comporte deux électrodes installées l'une derrière l'autre dans le sens de passage. En exploitant le retard des signaux de mesure saisis séparément pour chaque électrode, on obtient une mesure de la vitesse de passage des 5 particules. Le document DE 10 2005 034 247 Al (non publié antérieurement) décrit un procédé de surveillance d'un seuil de gaz d'échappement d'un moteur à combustion équipé d'une commande de moteur ; la commande de moteur comporte au moins un capteur de gaz 10 d'échappement et celui-ci fournit un signal de défaut en cas de dépassement du seuil des gaz d'échappement. Comme capteur des gaz d'échappement, il est prévu notamment un capteur à particules. Si pour l'état de roulage actuel, on détermine les émissions de manière prévisionnelle à l'aide d'un modèle de moteur et qu'on 15 les compare avec le signal du capteur de gaz d'échappement ou d'une valeur de comparaison déduite pour l'émission grâce à la formation du modèle, on peut tenir compte du cycle de roulage prescrit pour la certification d'un système de surveillance de la valeur limite et en mode de fonctionnement pratique, même pour des états de roulage non caracté- 20 ristiques, on détectera avec sécurité un système défectueux sans déclencher de manière erronée les signaux d'erreur. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un pro-cédé de diagnostic d'un filtre à particules installé dans la zone des gaz 25 d'échappement d'un moteur à combustion. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on détermine le rendement du filtre à particules à partir du flux amont de particules en amont du filtre à par- 30 ticules et du flux aval de particules en aval du filtre à particules. La détermination du rendement selon l'invention permet une saisie embarquée de l'état du filtre à particules qui permet à son tour de juger de l'efficacité du filtre à particules. Par exemple, à partir de la détermination du rendement, on peut décider si le filtre à particules est défectueux et s'il faut le remplacer. En particulier, la détermina-2903142 4 tion du rendement du filtre à particules garantit le respect des limites réglementaires relatives aux gaz d'échappement. L'expression flux partiel signifie qu'il s'agit d'un flux de particules ou en variante ou en plus également de la masse de particu- 5 les produites ou d'une quantité de particules. Selon un développement, on fournit un signal de défaut si le rendement du filtre à particules passe en dessous d'un seuil de rendement. Cette mesure permet de surveiller si le filtre à particules est par exemple endommagé, si l'on a dépassé les limites prescrites OBD 10 (diagnostic embarqué) et s'il faut remplacer le filtre à particules. Un développement prévoit de déterminer le flux de parti-cules en amont du filtre à particules à partir d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur à combustion. Comme paramètre de fonctionnement du moteur à combustion, on peut par exemple prendre 15 le coefficient Lambda des gaz d'échappement et/ou la charge du moteur à combustion. La mesure de la vitesse de rotation du moteur à combustion et/ou la mesure du carburant alimentant le moteur constitue des paramètres de fonctionnement appropriés. Un développement prévoit de mesurer le flux de particu- 20 les en amont. Pour cela, on utilise un capteur de particules connu selon l'état de la technique. A côté des capteurs de particules qui fournissent une mesure de la concentration en particules ou du flux de particules, on peut utiliser notamment des capteurs de particules par intégration et dont le signal de sortie est une mesure de la masse ou de la quantité 25 de particules accumulées dans le capteur. Cette propriété particulière des capteurs de particules à intégration permet grâce à la formation de la valeur moyenne de compenser les brèves variations du signal dans le temps. Selon un développement, le rendement du filtre à parti- 30 cules est atteint si en amont du filtre à particules, la masse de particules ou la quantité de particules atteint un seuil amont. Ce moyen garantit que pour déterminer le rendement du filtre à particules, on utilise seulement une masse de particules ou une quantité de particules dépassant le seuil. 2903142 5 En variante, on détermine le rendement du filtre à parti-cules si la masse de particules ou la quantité de particules déterminée en aval du filtre à particules atteint un seuil aval. En variante, on peut prévoir de déterminer le rendement 5 du filtre à particules si le temps de mesure dépasse un seuil de temps de mesure. Des variantes de développement assurent que le diagnostic ne sera fait que pour une masse de particules ou une quantité de particules dépassant le seuil amont ou le seuil aval ou un seuil de me-sure de temps. Selon un développement, on prédéfinit le seuil amont et/ou le seuil aval et/ou le seuil de temps de mesure selon le principe de fonctionnement du capteur de particules. Cela permet une adaptation à la sensibilité du capteur de particules. 15 Un développement prévoit de déterminer le rendement du filtre à particules en fonction de l'état de charge du filtre qui peut influencer sur le rendement du filtre à particules dépendant par exemple de la forme de construction du filtre à particules. Le dispositif selon l'invention pour la mise en oeuvre du 20 procédé comporte un appareil de commande spécialement conçu pour exécuter le procédé. Comme déjà indiqué on peut utiliser pour saisir le flux de particules notamment un capteur de particules à intégration qui grâce à son fonctionnement forme une valeur moyenne particulièrement avan- 25 tageuse dans la présente application. L'invention concerne également un programme d'ordinateur exécutant toutes les étapes du procédé lorsque le pro-gramme est exécuté par un ordinateur. Le produit programme d'ordinateur selon l'invention avec 30 un code programme enregistré sur un support que peut lire une ma-chine, exécute le procédé selon l'invention lorsque le programme est exécuté par un ordinateur ou un appareil de commande. 2903142 Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans le dessin annexé dans lequel : 5 la figure unique montre l'environnement technique dans lequel s'exécute un procédé selon l'invention. Description d'un mode de réalisation La figure montre un moteur à combustion 10 dont la zone des gaz d'échappement 11 est équipée d'un filtre à particules PF et en 10 aval de celui-ci un capteur de particules 12. En amont du filtre à parti-cules PF, on a un flux amont de particules msP_vPF et en aval du filtre à particules PF, on a un flux aval de particules msP_nPF. Le moteur à combustion 10 fournit à un appareil de commande 15, une mesure de la vitesse de rotation n et l'appareil de 15 commande 15 en déduit un signal de carburant m_K pour un dispositif de dosage de carburant 16. Le capteur de particules 12 fournit un signal de mesure de filtre à particules msP_nPF_Mess à l'appareil de commande 15. L'appareil de commande 15 comporte un moyen de détermination de signal de carburant 20 qui détermine le signal de carburant m_K au moins à partir du signal de vitesse de rotation n. L'appareil de commande 15 comporte également un moyen de détermination de flux de particules 21 qui reçoit la vitesse de rotation n et le signal de carburant m_K et fournit un flux amont cal- 25 culé de particules msP_vPF_Sim. L'appareil de commande 15 comporte également un moyen de détermination du rendement du filtre à particules 25 qui dé-termine le rendement du filtre à particules eta_PF à partir du flux amont de particules msP_vPF et du flux aval de particules msP_nPF ; ce 30 signal de rendement du filtre à particules eta_PF est comparé dans un premier comparateur 26 à un rendement-seuil du filtre à particules eta_PF_Lim. En fonction du résultat de la comparaison, le premier comparateur fournit un signal F. Le moyen de détermination du rendement du filtre à particules 25 comporte un premier intégrateur 27 pour intégrer le flux 6 2903142 7 amont de particules msP_vPF et un second intégrateur 28 pour intégrer le flux aval de particules msP_nPF. L'intégration est commandée par une horloge 29, qui indique au premier intégrateur 27 un premier signal de commande de temps tif et au second intégrateur 28 un second 5 signal de commande de temps ti2. Le premier intégrateur 27 fournit la masse amont des particules mP_vPF qui est appliquée à la fois au moyen de calcul du rendement 30 et aussi à un second comparateur 31. Le second comparateur 31 compare la masse amont des particules mP_vPF à un seuil de 10 la masse amont des particules mP_vPF_Lim et en fonction du résultat de la comparaison il fournit un premier signal de commutation 32 au moyen de calcul de rendement 30. Le second intégrateur 28 fournit la masse aval des parti-cules mP_nPF qui est appliquée à la fois au moyen de calcul de rende- 15 ment 30 et à un troisième comparateur 33. Le troisième comparateur 33 compare la masse aval des particules mP_nPF à un seuil de la masse aval des particules mP_nPF_Lim et en fonction du résultat de la comparaison il fournit un second signal de commutation 34 au moyen de cal-cul du rendement 30. 20 Le moyen de calcul du rendement 30 reçoit en outre un troisième signal de commutation 35 fourni par un quatrième comparateur 36 ; celui-ci reçoit le premier et le second signal de commande de temps tif , ti2 ainsi que le seuil de temps ti_Lim. Le moyen de calcul du rendement 30 reçoit en outre un 25 signal d'état de charge m_PF. Le dispositif fonctionne comme suit : Le moyen de détermination de signal de carburant 20 dé-termine au moins le signal de carburant m_K en fonction de la vitesse de rotation n ; le signal de carburant m_K fixe la quantité ou masse de 30 carburant alimentant le moteur à combustion 10 par exemple pour chaque opération d'injection. A cause d'opérations de combustion incomplètes, les gaz d'échappement du moteur à combustion 10 peuvent contenir des parti-cules notamment des particules de suie (des particules de noir de fu- 35 mée) qui sortent du moteur à combustion interne 10 comme le flux 2903142 8 amont de particules msP_vPF. Pour filtrer les particules, il est prévu un filtre à particules PF dans la zone des gaz d'échappement 11 du moteur à combustion interne 10. Pour respecter la réglementation relative aux gaz 5 d'échappement qui fixe l'émission des particules rapportée à un trajet parcouru par un véhicule ou à une consommation de carburant, le diagnostic selon l'invention permet de déterminer le rendement du filtre à particules eta_PF du filtre à particules PF. Pour déterminer le rendement du filtre à particules 10 eta_PF, le filtre à particules comporte un moyen de détermination de rendement de filtre à particules 25 qui détermine le rendement du filtre à particules eta_PF à partir du flux amont de particules msP_vPF et du flux aval de particules msP_nPF. Dans le cas le plus simple, on fournit directement le flux 15 amont de particules msP_vPF et le flux aval de particules msP_nPF au moyen de calcul de rendement 30 qui donne alors par division le rendement du filtre à particules eta_PF. Dans la mesure où le rendement du filtre à particules eta_PF est en dessous du rendement-seuil du filtre à particules 20 eta_PF_Lim, le premier comparateur 26 fournit le signal F qui est enregistré dans une mémoire de défaut non représentée et/ou est affiché. Selon un développement, on calcule le flux amont de particules msP_vPF à partir d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur à combustion 10. La mesure de la vitesse de rotation n et/ou 25 la mesure du carburant alimentant le moteur à combustion interne 10 représentée par le signal de carburant m_K constitue un paramètre approprié. Le moyen de détermination du flux amont de particules 21 fournit le flux amont calculé de particules msP_vPF_Sim par des caractéristiques enregistrées et/ou en s'appuyant sur des champs de caractéristiques à partir d'au moins un signal décrit n, m_K. Selon un autre développement, on mesure le flux aval de particules msP_nPF par un capteur de particules 12 qui fournit alors le signal de mesure de filtre à particules msP_nPF_Mess. 2903142 9 Selon un développement, on obtient le rendement du filtre à particules eta_PF non à l'aide du flux amont de particules msP_vPF et du flux aval de particules msP_nPF, mais à partir de la quantité de particules ou de la masse de particules arrivant en amont ou en aval du 5 filtre à particules PF. Pour cela, il est tout d'abord prévu un premier intégrateur 27 qui intègre le flux amont de particules msP_vPF dans la période d'intégration fixée par le premier signal de commande de temps ti2 et fournit la masse amont des particules mP_vPF. 10 Selon la réalisation du capteur de particules 12, on peut prévoir un second intégrateur 28 qui intègre le flux aval de particules msP_nPF en fonction d'un second signal de commande de temps ti 1 et fournit le masse aval des particules mP_nPF. Dans la mesure où le capteur de particules 12 est réalisé 15 comme capteur de particules à intégration 12, cette réalisation du capteur de particules 12 permet l'intégration dans le capteur 12 même ce qui permet de supprimer le second intégrateur 28. Selon un développement, on poursuit l'intégration jusqu'à ce que l'on atteigne le seuil de la masse amont des particules 20 mP_vPF_Lim ou le seuil de la masse aval des particules mP_nPF_Lim. Le fait d'atteindre le seuil de la masse amont des particules mP_vPF_Lim est constaté dans le second comparateur 31 qui fournit le premier signal de commande 32 au moyen de calcul de rendement 30 si bien qu'ensuite, le moyen de calcul de rendement 30 calcule le rende- 25 ment du filtre à particules eta_PF. Lorsqu'on atteint le seuil de la masse aval des particules mP_nPF_Lim, le troisième comparateur 33 qui fournit le signal de commande 34 au moyen de calcul de rendement 30 lance ensuite le moyen de calcul de rendement 30. 30 L'avantage de la prédéfinition de l'un ou l'autre des seuils de la masse amont des particules mP_vPF_Lim, mP_nPF_Lim est de pré-voir la formation d'une valeur moyenne dans le temps pour la saisie du flux amont de particules msP_vPF et du flux aval de particules msP_nPF. On évite ainsi dans une très large mesure l'émission erronée 35 de signaux de défaut F. 2903142 10 En outre, en prédéfinissant le seuil de la masse amont des particules mP_vPF_Lim ou le seuil de la masse aval des particules mP_nPF_Lim, on tient compte du principe de fonctionnement du capteur de particules 12. En particulier dans le cas d'un capteur de parti- 5 cules 12 à intégration, il est avantageux de prédéfinir le seuil de la masse aval des particules mP_nPF_Lim pour faire fonctionner le capteur de particules 12 dans la plage de mesure la plus intéressante. En variante à la prédéfinition d'au moins un seuil de la masse amont des particules mP_vPF_Lim ou seuil de la masse aval des 10 particules mP_nPF_Lim, on peut prédéfinir le seuil de temps ti_Lim. Le quatrième comparateur 36 compare le temps seuil de temps ti_Lim avec soit le premier signal de commande de temps ti 1, soit le second signal de commande de temps ti2, et en fonction du résultat de la comparai-son il fournit le troisième signal de commande 35 qui demande au 15 moyen de calcul de rendement 30 de calculer le rendement du filtre à particules eta_PF. Les signaux de commande de temps tif, ti2 qui fixent les temps d'intégration du premier et/ou du second intégrateur 27, 28 peuvent être fixés en fonction du flux amont de particules msP_vPF ou 20 du flux aval de particules msP_nPF prévisible et notamment selon le principe du fonctionnement du capteur de particules 12. Au lieu de se référer à la masse des particules, on peut également se référer à la quantité des particules. En outre, selon un développement, on détermine le rendement du filtre à particules eta_PF dans le moyen de calcul de rende-ment 30 soit à l'aide de flux amont de particules msP_vPF, soit du flux aval de particules msP_nPF mais le calcul se fera seulement lorsqu'on atteindra au moins le seuil de la masse amont des particules mP_vPF_Lim ou le seuil de la masse aval des particules mP_nPF_Lim ou 30 le seuil de temps ti_Lim. Un développement prévoit le rendement du filtre à parti-cules eta_PF en fonction de l'état de charge du filtre à particules PF qui représente le signal d'état de charge m_PF. Le signal d'état de charge m_PF se détermine par exemple à partir de la différence de la pression 35 des gaz d'échappement produite sur le filtre à particules PF. On peut 5 2903142 11 également déterminer le signal d'état de charge m_PF à partir du flux amont de particules msP_vPF et d'un signal de régénération non détaillé qui représente les opérations de régénération du filtre à particules PF lorsqu'on brûle les particules stockées dans le filtre à particules PF. 10 REVENDICATIONS 1 ) Procédé de diagnostic d'un filtre à particules (PF) installé dans la zone des gaz d'échappement (11) d'un moteur à combustion (10), caractérisé en ce qu' on détermine le rendement du filtre à particules (eta_PF) à partir du flux amont de particules (msP_vPF) en amont du filtre à particules (PF) et du flux aval de particules (msP_nPF) en aval du filtre à particules (PF). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on fournit un signal (F) si le rendement du filtre à particules (eta_PF) passe en dessous d'un rendement-seuil du filtre à particules (eta_PF_Lim) . 3 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine le flux amont de particules (msP_vPF) à l'aide d'au moins un paramètre de fonctionnement (n, m_K) du moteur à combustion (10). 4 ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que comme paramètre de fonctionnement du moteur à combustion (10), on utilise une mesure de la vitesse de rotation (n) du moteur (10) et/ou une mesure (m_K) du carburant alimentant le moteur (10). 5 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on mesure le flux aval de particules (msP_nPF) en aval du filtre à parti-cules (PF). 6 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine le rendement du filtre à particules (eta_PF) si la masse aval des particules (mP_nPF) mesurée en aval du filtre à particules (PF) atteint un seuil de la masse aval des particules (mP_nPF_Lim). 2903142 13 7 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine le rendement du filtre à particules (eta_PF) si la masse amont des particules (mP_vPF) en amont du filtre à particules (PF) at- 5 teint un seuil de la masse amont des particules (mP_vPF_Lim). 8 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on détermine le rendement du filtre à particules (eta_PF) si le temps de 10 mesure (tif, ti2) atteint un seuil de temps (ti_Lim). 9 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu' on prédéfinit le seuil de la masse amont des particules (mP_vPF_Lim) 15 et/ou le seuil de la masse aval des particules (mP_nPF_Lim) et/ou le seuil de temps (ti_Lim) selon le principe de fonctionnement d'un filtre à particules (12). 10 ) Dispositif de diagnostic d'un filtre à particules (PF) installé dans la 20 zone des gaz d'échappement (11) d'un moteur à combustion (10), caractérisé en ce qu' il comporte un appareil de commande (15) pour exécuter le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 25 11 ) Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu' il comporte comme capteur de particules (12) un capteur de particules par intégration. 30 12 ) Programme d'ordinateur exécutant toutes les étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, lorsqu'il est exécuté sur un ordinateur. 13 ) Produit programme d'ordinateur comportant un code programme 35 enregistré sur un support lisible par une machine pour exécuter le pro- 5 2903142 14 cédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, lorsque le pro-gramme est exécuté par un ordinateur ou dans un appareil de commande (15). 10