Brevet FR2906310A1 — publié le 20080328

DISPOSITIF DE COMMANDE D'UN ENSEMBLE MOTEUR A MOTEUR DIESEL PERMETTANT UNE STRATEGIE DE REGENERATION DU FILTRE A PARTICULES AMELIOREE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE 10 La présente invention se rapporte de façon générale au domaine de la régénération d'un filtre à particules agencé dans un circuit d'échappement associé à un moteur Diesel pour véhicule automobile. Plus précisément, l'invention a trait à un 15 dispositif de commande d'un ensemble moteur à moteur Diesel pour véhicule automobile, permettant d'appliquer une stratégie améliorée de régénération du filtre à particules. En outre, l'invention concerne un ensemble 20 moteur pour véhicule automobile comprenant un tel dispositif de commande, ainsi qu'un procédé de commande d'un ensemble moteur mis en oeuvre par ce même dispositif. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE 25 L'utilisation d'un filtre à particules pour réduire significativement la quantité de suies en sortie d'échappement d'un moteur Diesel requiert habituellement un niveau de température élevé à l'entrée du filtre, afin d'assurer l'élimination de ces 30 suies, et donc d'entraîner la régénération du filtre à 2906310 2 particules. En effet, la régénération du filtre consiste à brûler les suies accumulées dans ce dernier. Les techniques connues permettant une telle régénération sont diverses. Tout d'abord, on connaît 5 celle visant à retarder l'injection principale, à laquelle on associe une ou plusieurs post-injections tardives dans le but d'augmenter le niveau de température des gaz d'échappement en sortie de culasse. A cet égard, il est noté que cette technique peut être complétée par l'adjonction d'une ou de plusieurs post-injections dites très tardives, afin d'augmenter le niveau des imbrûlés en sortie de la culasse. Ces imbrûlés sont alors brûlés dans le catalyseur, déjà amorcé, et permettent de ce fait d'augmenter encore davantage le niveau de température en amont du filtre à particules. Le principal inconvénient de ces techniques réside dans la création d'une dilution sensible de l'huile par le carburant. Effectivement, le piston étant proche du point mort bas durant les post-injections tardives et très tardives, les jets de carburant impactent inéluctablement la paroi du fût. Cet impact génère alors une dilution du film d'huile par le carburant injecté de la sorte, ce qui dégrade la qualité de l'huile, et nuit par conséquent à la qualité globale de lubrification du moteur. Naturellement, cet effet néfaste de dilution de l'huile est d'autant plus contraignant que la quantité post-injectée requise, pour l'obtention d'un niveau de température suffisant, est importante. 2906310 3 Une autre technique connue consiste à implanter un injecteur basse pression dans la ligne d'échappement en amont du catalyseur, afin d'augmenter ce dernier en imbrûlés. Même si cette technique s'avère 5 relativement performante en terme de niveau de température conféré, elle reste néanmoins très pénalisante en terme de coût. En outre, on connaît une solution telle que décrite dans le document JP-A-62 255511, consistant à 10 ouvrir la vanne de décharge équipant l'ensemble moteur, afin d'alimenter en gaz chauds l'entrée du filtre à particules. Cette stratégie est déclenchée dès que la différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre à particules atteint une valeur prédéterminée de 15 pression, indiquant qu'une régénération du filtre est nécessaire. Cependant, ce type de stratégie, dont le but est d'augmenter la température au niveau de l'entrée du filtre à particules, conduit parfois à effectuer des ouvertures de la vanne de décharge alors 20 que le niveau de température requis est déjà suffisant, ce qui engendre par voie de consequence une consommation moteur inutile résultant de l'ouverture de la vanne de décharge court-circuitant le passage des gaz d'échappement par la turbine du turbocompresseur. 25 EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc pour but principal de proposer un dispositif de commande d'un ensemble moteur à moteur Diesel pour véhicule automobile, permettant d'améliorer la stratégie de régénération du filtre à 30 particules équipant l'ensemble moteur. 2906310 4 Pour ce faire, l'invention a pour objet un dispositif de commande d'un ensemble moteur à moteur Diesel pour véhicule automobile, le dispositif comportant : 5 des moyens permettant de comparer une valeur de différence de pression entre une entrée et une sortie d'un filtre à particules équipant l'ensemble moteur, à une valeur prédéterminée de pression ; - des moyens permettant de commander 10 l'ouverture d'une vanne de décharge agencée entre un conduit d'échappement et un conduit de sortie de turbine d'un turbocompresseur équipant l'ensemble moteur, le dispositif étant conçu de manière à 15 délivrer un ordre d'activation de la régénération du filtre à particules, lorsque la valeur prédéterminée de pression est atteinte. Selon l'invention, le dispositif de commande comporte également : 20 - des moyens permettant de comparer une valeur de température en entrée du filtre à particules, à une valeur prédéterminée de température ; et - des moyens permettant de déterminer un 25 niveau d'ouverture de la vanne de décharge, le dispositif étant également conçu de manière à pouvoir délivrer un ordre d'augmentation du niveau d'ouverture de la vanne de décharge, via les moyens permettant de commander l'ouverture de cette vanne. 30 De plus, lorsque la valeur prédéterminée de pression est atteinte mais que la valeur prédéterminée 2906310 5 de température n'est pas atteinte et que le niveau d'ouverture déterminé de la vanne de décharge n'est pas maximal, le dispositif de commande est conçu de manière à délivrer, en plus de l'ordre d'activation de la 5 régénération du filtre à particules, l'ordre d'augmentation du niveau d'ouverture de la vanne de décharge. De préférence, l'ordre d'augmentation du niveau d'ouverture de la vanne est délivré antérieurement à l'ordre d'activation de la 10 régénération, l'ordre d'augmentation consistant de préférence en un ordre d'ouverture maximale de la vanne, également dite vanne waste gate . Ainsi, l'invention présente globalement la particularité d'adjoindre à la stratégie de 15 régénération de base, lorsqu'un niveau de température trop faible est détecté à l'entrée du filtre à particules devant être régénéré, un apport en chaleur provenant des gaz d'échappement by-passant la turbine du turbocompresseur via la vanne de décharge, et 20 conservant de ce fait un niveau de température plus élevé susceptible de suffire à la régénération du filtre. Cette façon de procéder permet d'éviter l'ouverture systématique de la vanne de décharge lors 25 des phases de régénération, coûteuse en carburant et surtout inutile lorsque le niveau de température en entrée de filtre est suffisant. Ainsi, la consommation moteur peut avantageusement être optimisée. De plus, le principe adopté dans 30 surtout de limiter d'application de lala présente invention permet l'intensité et le champ post-injection, lorsque la 2906310 6 stratégie de régénération est basée sur une telle technique de post-injection. Ce dernier avantage se traduit par une baisse sensible de la dilution de l'huile par le carburant, et donc avantageusement par 5 une lubrification du moteur améliorée. L'invention concerne également un ensemble moteur à moteur Diesel pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de commande tel que décrit ci-dessus. A ce titre, comme évoqué précédemment, il est 10 conçu de manière à pouvoir effectuer une régénération du filtre à particules par post-injections tardives visant à augmenter la températures des gaz d'échappement en sortie de culasse, des post-injections très tardives pouvant également être adjointes aux 15 post-injections tardives, afin d'augmenter le niveau des imbrûlés en sortie de culasse. Enfin, l'invention a également pour objet un procédé de commande d'un ensemble moteur à moteur Diesel pour véhicule automobile, mis en oeuvre à l'aide 20 d'un dispositif de commande tel que décrit ci-dessus, ce procédé consistant, lorsque la valeur prédéterminée de pression est atteinte mais que la valeur prédéterminée de température n'est pas atteinte et que le niveau d'ouverture déterminé de la vanne de décharge 25 n'est pas maximal, à délivrer, préalablement à l'ordre d'activation de la régénération du filtre à particules, l'ordre d'augmentation du niveau d'ouverture de la vanne de décharge. D'autres avantages et caractéristiques de 30 l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. 2906310 7 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; la figure 1 représente une vue 5 schématique d'un ensemble moteur à moteur Diesel pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de commande de l'ensemble selon un mode de réalisation préféré de la présente invention ; et - la figure 2 représente un organigramme 10 schématisant le fonctionnement du dispositif de commande montré sur la figure 1. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS En référence tout d'abord à la figure 1, on peut voir un ensemble moteur 1 pour véhicule 15 automobile, cet ensemble 1 comprenant notamment un moteur Diesel 2, une entrée d'air 4, et un circuit d'échappement 6 équipé d'un catalyseur d'oxydation 8 et d'un filtre à particules 10, classique ou catalytique. De plus, l'ensemble 1 est pourvu d'une unité de 20 contrôle (non représentée) du moteur Diesel 2, cette unité de contrôle comportant des moyens classiques et connus de l'homme du métier, ainsi qu'un dispositif de commande 12 selon un mode de réalisation préféré la présente invention, ce dispositif 12 étant 25 essentiellement associé à la commande de la régénération du filtre à particules 10. Comme on peut le voir sur la figure 1, l'ensemble moteur 1 comprend de plus un turbocompresseur 14 présentant un compresseur 16 placé 30 dans l'entrée d'air 4, et entraîné en rotation par une 2906310 8 turbine 18 située entre un conduit d'échappement 20 et un conduit de sortie de turbine 22 du circuit d'échappement 6, l'extrémité aval du conduit de sortie de turbine 22 débouchant dans le catalyseur 8. 5 En outre, une vanne de décharge 24, également dite vanne waste gate, est agencée entre le conduit d'échappement 20 et le conduit de sortie de turbine 22. De façon connue, cette vanne 24 permet de limiter le niveau de pression de suralimentation à 10 forts régimes / fortes charges, en permettant aux gaz d'échappement de transiter vers une partie aval du circuit d'échappement 6 où se trouvent le catalyseur 8 et le filtre 10, sans traverser la turbine 18. Comme cela va apparaître plus clairement 15 ci-dessous, l'une des particularités de la présente invention consiste à s'offrir la possibilité de piloter la vanne de décharge lors des phases de régénération du filtre 10, afin de permettre aux gaz d'échappement transitant par cette vanne 24 de conserver un niveau de 20 température élevé propice à l'élimination des suies, en raison du fait qu'ils ne subissent pas de détente au sein de la turbine 18. En effet, il est tout d'abord indiqué que le dispositif de commande 12 est conçu de manière à 25 pouvoir délivrer un ordre d'activation de la régénération du filtre à particules, à l'aide de moyens appropriés 25, mais est également conçu de manière à pouvoir délivrer un ordre d'augmentation du niveau d'ouverture de la vanne de décharge. 30 Comme visible sur la figure 1, le dispositif 12 comprend des moyens 26 permettant de 2906310 9 comparer une valeur de différence de pression entre une entrée et une sortie du filtre à particules 10, à une valeur prédéterminée de pression. Pour ce faire, les moyens 26 sont raccordés à des capteurs de pression 28, 5 30 respectivement placés à l'entrée et à la sortie du filtre 10. En outre, le dispositif 12 intègre des moyens 32 permettant de commander l'ouverture de la vanne de décharge 24, et des moyens permettant de 10 comparer une valeur de température en entrée du filtre à particules, à une valeur prédéterminée de température. A titre indicatif, ces derniers moyens peuvent être incorporés dans les moyens 26 précités, le capteur 28 étant alors dans un tel cas également 15 capable de déterminer la température en entrée du filtre 10. Enfin, le dispositif de commande 12 comporte des moyens 34 permettant de déterminer un niveau d'ouverture de la vanne de décharge 24, ces 20 moyens 34 pouvant être intégrés au sein d'un même ensemble avec les moyens 32 précités. En référence à présent à la figure 2 schématisant le principe de fonctionnement du dispositif de commande 12, on peut apercevoir que ce 25 dernier, à l'aide des moyens 26, établit une comparaison périodique entre la valeur de différence de pression AP entre l'entrée et la sortie du filtre à particules 10, et la valeur prédéterminée de pression Vpp. Globalement et tel que cela est connu de l'homme 30 du métier, lorsque ladite valeur Vpp est atteinte, traduisant une nécessité d'initier une régénération du 2906310 10 filtre 10 surchargé de suies, le dispositif est conçu de manière à délivrer l'ordre d'activation de la régénération du filtre. En revanche, tant que la valeur Vpp n'est pas atteinte, le dispositif de commande 12 ne 5 délivre aucun ordre. Cependant, avant de délivrer l'ordre d'activation de la régénération vers le moteur 2 à l'aide des moyens 25 appropriés, le dispositif est conçu pour établir une comparaison entre la valeur Tent 10 de température en entrée du filtre à particules 10, et la valeur prédéterminée de température Vpt. Si la valeur Tent est supérieure à la valeur prédéterminée Vpt, cela indique que le niveau thermique en entrée de filtre est suffisant pour qu'une 15 simple activation de la régénération permette d'éliminer les suies prisonnières de ce filtre, sans qu'il ne soit nécessaire de procéder en plus à une augmentation du niveau d'ouverture de la vanne 24. L'ordre d'activation de la régénération peut alors être 20 directement délivré à l'aide des moyens 25 appropriés, vers le moteur 2. En revanche, si la valeur Tent est inférieure à la valeur prédéterminée Vpt, traduisant un niveau thermique insuffisant à l'entrée du filtre 10, 25 le dispositif 12 va alors rechercher à augmenter le niveau d'ouverture de la vanne 24 dans le cas où cela s'avère encore possible, dans le but de faire conserver aux gaz d'échappement un niveau thermique élevé non altéré par une détente au travers de la turbine 18. 30 Ainsi, les moyens 34 permettant de déterminer un niveau d'ouverture de la vanne de 2906310 11 décharge 24 sont utilisés afin de comparer ce niveau à un niveau maximal Nmax, et, dans le cas où le niveau déterminé est inférieur au niveau maximal Nmax, le dispositif est conçu de manière à délivrer l'ordre 5 d'augmentation du niveau d'ouverture via les moyens 32 permettant de commander l'ouverture de cette vanne. De préférence, l'ordre consiste à appliquer une ouverture maximale de la vanne de décharge 24, afin de bénéficier au mieux du niveau thermique élevé associé aux gaz 10 d'échappement empruntant cette vanne. De plus, c'est de préférence seulement à la suite de cet ordre d'ouverture que l'ordre d'activation de la régénération du filtre est délivré, comme cela est schématisé sur la figure 2. 15 Dans le cas inverse où le niveau maximal Nmax est déjà atteint, alors l'ordre d'activation de la régénération du filtre est directement délivré. A titre indicatif, l'ordre d'activation de la régénération du filtre consiste de préférence à 20 ordonner un retardement de l'injection principale, à laquelle on associe une ou plusieurs post-injections tardives dans le but d'augmenter le niveau de température des gaz d'échappement en sortie de culasse. A cet égard, il est noté que cette technique connue 25 peut être complétée par l'adjonction d'une ou de plusieurs post-injections très tardives, afin d'augmenter le niveau des imbrûlés en sortie de la culasse. Ces imbrûlés sont alors brûlés dans le catalyseur 8, déjà amorcé, et permettent de ce fait 30 d'augmenter encore davantage le niveau de température en amont du filtre à particules 10. 2906310 12 Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs. 5 REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande (12) d'un ensemble moteur (1) à moteur Diesel (2) pour véhicule automobile, ledit dispositif comportant : - des moyens (26) permettant de comparer une valeur de différence de pression entre une entrée et une sortie d'un filtre à particules (10) équipant ledit ensemble moteur (1), à une valeur prédéterminée de pression ; - des moyens (32) permettant de commander l'ouverture d'une vanne de décharge (24) agencée entre un conduit d'échappement (20) et un conduit de sortie de turbine (22) d'un turbocompresseur (14) équipant ledit ensemble moteur (1), ledit dispositif étant conçu de manière à délivrer un ordre d'activation de la régénération dudit filtre à particules, lorsque ladite valeur prédéterminée de pression est atteinte, caractérisé en ce que ledit dispositif de commande comporte également : - des moyens (26) permettant de comparer une valeur de température en entrée du filtre à particules, à une valeur prédéterminée de température ; et - des moyens (34) permettant de déterminer un niveau d'ouverture de ladite vanne de décharge (24), ledit dispositif étant également conçu de manière à pouvoir délivrer un ordre d'augmentation dudit niveau d'ouverture de ladite vanne de décharge (24), via 2906310 14 lesdits moyens (32) permettant de commander l'ouverture de cette vanne, et en ce que lorsque ladite valeur prédéterminée de pression est atteinte mais que ladite 5 valeur prédéterminée de température n'est pas atteinte et que ledit niveau d'ouverture déterminé de ladite vanne de décharge n'est pas maximal, ledit dispositif de commande est conçu de manière à délivrer, en plus de l'ordre d'activation de la régénération dudit filtre à 10 particules (10), ledit ordre d'augmentation du niveau d'ouverture de la vanne de décharge (24). 2. Dispositif (12) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsque ladite valeur 15 prédéterminée de pression est atteinte mais que ladite valeur prédéterminée de température n'est pas atteinte et que ledit niveau d'ouverture déterminé de ladite vanne de décharge n'est pas maximal, ledit dispositif de commande est conçu de manière à délivrer ledit ordre 20 d'augmentation du niveau d'ouverture de ladite vanne de décharge antérieurement audit ordre d'activation de la régénération dudit filtre à particules. 3. Dispositif (12) selon la revendication 1 25 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ledit ordre d'augmentation du niveau d'ouverture de ladite vanne de décharge consiste en un ordre d'ouverture maximale de cette vanne. 30 4. Ensemble moteur (1) à moteur Diesel (2) pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de 2906310 15 commande (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 5. Ensemble (1) selon la revendication 4, 5 caractérisé en ce qu'il est conçu de manière à pouvoir effectuer une régénération du filtre à particules (10) par post-injections tardives visant à augmenter la températures des gaz d'échappement en sortie de culasse. 10 6. Procédé de commande d'un ensemble moteur (1) à moteur Diesel (2) pour véhicule automobile, mis en oeuvre à l'aide d'un dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, ledit 15 procédé consistant, lorsque ladite valeur prédéterminée de pression est atteinte mais que ladite valeur prédéterminée de température n'est pas atteinte et que ledit niveau d'ouverture déterminé de ladite vanne de décharge n'est pas maximal, à délivrer, en plus de 20 l'ordre d'activation de la régénération dudit filtre à particules, ledit ordre d'augmentation du niveau d'ouverture de la vanne de décharge. 25