Brevet FR2920031A1 — publié le 20090220

PERFECTIONNEMENT AUX CIRCUITS D'INJECTION DE CARBURANT DANS LE CONDUIT D'ECHAPPEMENT D'UN MOTEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE FONCTIONNANT EN MELANGE PAUVRE L'invention concerne les systèmes de dépollution installés dans les lignes d'échappement des moteurs de véhicule automobile et plus particulièrement les circuits permettant d'injecter du carburant dans le conduit d'échappement de ces lignes. io Les polluants issus de la combustion d'un moteur de véhicule automobile, que celui-ci soit un moteur Diesel ou essence, sont majoritairement des hydrocarbures imbrûlés, des oxydes d'azote (monoxyde d'azote NO et dioxyde d'azote NO2), des oxydes de carbone (monoxyde de carbone CO) et, dans le cas 15 des moteurs fonctionnant en mélange pauvre comme les moteurs Diesel et les moteurs à injection directe à essence, des particules solides carbonées. Afin de respecter les normes environnementales internationales, la maîtrise des émissions de HC, de CO, de 20 NOx et de particules est impérative et des technologies de post-traitement des gaz sont indispensables. La dépollution des véhicules automobiles fait appel à différents systèmes de post-traitement pour éliminer les polluants produits par le moteur, tels les catalyseurs et le filtre 25 à particules dans le cas des moteurs Diesel. Le filtre à particules permet d'éliminer par filtration les particules solides présentes dans les gaz d'échappement des moteurs Diesel. Une fois piégées au sein du filtre, les particules doivent être éliminées périodiquement par élévation 30 de la température jusqu'à 450 à 700 C au sein du filtre afin d'entraîner leur combustion. Cette opération est couramment appelée régénération du filtre à particules. Classiquement l'énergie nécessaire à la régénération est fournie par une élévation de la température des gaz d'échappement. Cependant demander au moteur de fournir une telle température présente des difficultés, en particulier dans le cas des températures les plus élevées comprises entre 550 à 700 C. Généralement le surplus d'énergie à l'échappement par rapport au fonctionnement normal du moteur est fourni par l'utilisation de post-injections, c'est-à-dire d'injections de carburant tardives, après le point mort haut du cycle, ou par une dégradation du rendement de la combustion. Io Une autre méthode consiste à injecter du carburant à l'échappement. Dans ce cas le chauffage issu du moteur est fortement réduit et la chaleur est générée par combustion du carburant introduit sur le catalyseur en amont du filtre à particules. Dans ce mode de fonctionnement la dilution d'huile 15 ainsi que les contraintes thermiques sur le conduit d'échappement et le turbocompresseur sont notablement réduites par rapport aux méthodes précédentes. Le carburant est introduit sous forme liquide ou sous forme vapeur, directement dans la ligne d'échappement, en amont du 20 catalyseur et du filtre à particules. L'oxydation des hydrocarbures ainsi envoyés sur le catalyseur provoque un dégagement de chaleur important dans celui-ci et augmente, en conséquence la température des gaz à l'entrée du filtre à particules. 25 La figure 1 propose un schéma de fonctionnement de ce système qui utilise un injecteur 1 pour envoyer du carburant sur un dispositif de vaporisation 2 associé à une bougie de chauffage 3 dont la canalisation 4 de sortie débouche dans le conduit d'échappement 5 du moteur 6, en amont du 30 catalyseur 7 associé au filtre à particules 8. L'injecteur 1 est alimenté en carburant par une sortie 9 basse pression de la pompe haute pression qui alimente à travers un rail commun 11 les injecteurs 12 du moteur. Malheureusement, dans certains cas l'injecteur 1 peut être endommagé et rester bloqué en position ouverte de sorte que le carburant est injecté en continu dans le conduit d'échappement même sans demande de régénération du filtre s à particules. Cette situation présente un risque majeur car, sans diagnostic de l'accident, le fonctionnement du catalyseur et du filtre à particules peut se trouver fortement dégradé, cette dégradation pouvant aller jusqu'au colmatage du filtre. Le seul io moyen de bloquer cette injection est de couper le moteur pour arrêter la pompe à haute pression. Jusqu'à maintenant, on ne sait pas diagnostiquer électriquement cet état ni évaluer la quantité de carburant injectée. 15 Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif permettant de palier le risque d'écoulement continu de carburant et de tester le fonctionnement de l'injecteur. A cet effet la présente invention a pour objet un circuit d'injection de carburant dans le conduit d'échappement d'un 20 moteur de véhicule automobile fonctionnant en mélange pauvre, lors des phases de régénération du filtre à particules, ledit circuit comportant un injecteur connecté au conduit de sortie d'une pompe et une canalisation de sortie débouchant dans le conduit d'échappement du moteur du véhicule, en 25 amont du catalyseur associé au filtre à particules. Selon l'invention, un dispositif apte à couper un circuit fluidique est intercalé, dans le conduit de sortie de la pompe entre ladite pompe et l'injecteur pour interrompre le débit de carburant dans le conduit, en dehors des phases de 30 régénération du filtre à particules. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention : - le dispositif apte à couper un circuit fluidique est commandé par le calculateur moteur en même temps que l'injecteur. - le dispositif apte à couper un circuit fluidique est une électrovanne. - le dispositif apte à couper un circuit fluidique est un injecteur. - l'électrovanne est intégrée à la pompe. - Le dispositif d'injection est alimenté en carburant par une sortie basse pression de la pompe haute pression qui alimente les injecteurs du moteur du véhicule. L'invention concerne encore une stratégie de test de io fonctionnement des composants du circuit d'injection de carburant mise en oeuvre en dehors des phases de régénération du filtre à particules et qui comporte les étapes suivantes ^ On commande l'ouverture du dispositif apte à couper le 15 circuit fluidique, injecteur fermé, On mesure la température en aval du catalyseur, si elle augmente, on commande la fermeture du dispositif apte à couper le circuit fluidique, on interdit toute régénération future et on délivre un signal d'alerte, 20 ^ Si la température reste constante, on active l'injecteur, On mesure la température en aval du catalyseur, si elle reste constante, on désactive l'injecteur, on commande la fermeture du dispositif apte à couper le circuit fluidique, on interdit toute régénération future et on 25 délivre un signal d'alerte, Si la température augmente de la quantité prédéterminée, on commande la fermeture du dispositif apte à couper le circuit fluidique. ^ On mesure la température en aval du catalyseur, si elle 30 diminue, l'injecteur est fermé et le test arrêté, les éléments du circuit étant conformes. Si la température reste constante, on désactive l'injecteur, on interdit toute régénération future et on délivre un signal d'alerte. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description ci-après, donnée à titre indicatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est un schéma d'un agencement d'injection de carburant à l'échappement selon l'art antérieur, La figure 2 est un schéma d'un agencement selon un mode de réalisation de l'invention, io La figure 3 est un diagramme de la stratégie de contrôle de l'agencement de la figure 2 et, La figure 4 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 2 on a représenté une ligne d'échappement 15 munie d'un circuit d'injection de carburant à l'échappement du type de celle que l'on vient de décrire. Selon l'invention, cette ligne comporte en outre une électrovanne 13 placée dans la canalisation de sortie 9 de la pompe haute pression 10, entre ladite pompe et l'injecteur 1 20 servant à envoyer le carburant dans le conduit d'échappement 5. L'électrovanne 13 est pilotée par la calculateur moteur 14 ainsi que l'injecteur 1. En fonctionnement normal du système, l'électrovanne et l'injecteur sont fermés. Lors d'une phase de 25 régénération du filtre à particules, le calculateur moteur commande leur ouverture simultanée pour permettre l'injection de carburant dans le conduit d'échappement. En fin de régénération, le calculateur adresse à l'électrovanne et à l'injecteur un ordre de fermeture. Si l'un des deux 30 dispositifs est bloqué dans une position dans laquelle il permet un écoulement continu de carburant, l'autre assurera la coupure, évitant ainsi l'arrêt de la pompe et donc l'arrêt du moteur et, par conséquent, du véhicule. La présence de l'électrovanne en sus de l'injecteur présente également l'avantage de permettre d'effectuer un test de fonctionnement du circuit d'injection. Ce test est réalisé selon une stratégie que l'on va exposer en regard du diagramme fonctionnel de la figure 3. La stratégie utilise comme informations la température T en sortie du catalyseur 7 fournie par la sonde 15 et l'activation de la régénération du filtre à particules 8. Le calculateur moteur teste périodiquement le système. Si la io régénération du filtre à particules est active, le test redémarre au début jusqu'à ce que celle-ci soit terminée (Etape El). Initialement, le calculateur commande l'électrovanne 13 afin qu'elle laisse passer le carburant vers l'injecteur 1 (E2). En étape E3, le calculateur surveille l'évolution de la 15 température T en sortie du catalyseur. Si celle-ci est constante cela signifie que l'injecteur 1 est normalement fermé, en l'absence de régénération du filtre à particules. II est alors commandé pour envoyer dans le conduit d'échappement une quantité prédéterminée de carburant (E4). 20 A la suite de cette injection de carburant, l'évolution de la température T est de nouveau testée (E5), si elle augmente de la quantité prédéterminée, cela prouve que l'injecteur fonctionne correctement. L'arrêt de l'électrovanne est commandé (E6). 25 Si la température T diminue (E7), cela prouve que l'électrovanne fonctionne correctement. L'injecteur est fermé (E8) et le test arrêté (E9), le circuit d'injection étant conforme. Lorsque à l'étape E3 la température T augmente, cela signifie qu'il y a eu une réaction exothermique dans le catalyseur et, 30 par conséquent, une injection de carburant dans celui-ci. Donc l'injecteur est bloqué en position d'ouverture. Le calculateur commande la fermeture de l'électrovanne (E10), interdit toute future régénération (E11) et informe le conducteur (E12) de la nécessité d'une remise en état du système. Jusqu'à cette remise en état (E13) le système de régénération du filtre à particules reste stoppé. A l'étape E5, si la température T n'augmente pas cela veut dire que, soit l'électrovanne, soit l'injecteur est bloqué en position fermée. La régénération ne peut avoir lieu correctement. io Le calculateur commande l'arrêt du pilotage de l'injecteur (E14) et de l'électrovanne (E10). II interdit toute future régénération (E11) et informe le conducteur de la nécessité d'une remise en état du système (E12). Jusqu'à cette remise en état (E13) le système de régénération du filtre à particules 15 reste stoppé. A l'étape E7, si la température T reste constante, cela signifie que l'électrovanne est bloquée en position ouverte, on désactive (E15) l'injecteur, on interdit (E11) toute régénération future et on délivre (E12) un signal d'alerte. 20 Dans l'exemple que l'on vient de décrire, l'électrovanne 13 est installée dans le conduit de sortie de la pompe à haute pression 10. En variante, cette électrovanne peut être intégrée à la pompe. Dans le deuxième mode de réalisation de l'invention 25 représenté figure 4, l'interruption du débit de carburant vers l'injecteur 1 est assuré par un deuxième injecteur 16 disposé dans le conduit 9 de sortie de la pompe haute pression 10, entre celle-ci et l'injecteur 1. Dans ce cas, le calculateur moteur 14 peut piloter ce 30 deuxième injecteur de la même façon que l'injecteur 1 de sorte que, en cas de défaillance dudit injecteur 1, la régénération du filtre à particules 8 soit assurée dans les conditions habituelles. Ce mode de réalisation permet également de réaliser des tests de fonctionnement des deux injecteurs selon la même stratégie que l'on a décrite ci-dessus pour le premier mode de réalisation utilisant une électrovanne. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation que l'on vient d'exposer. C'est ainsi, par exemple, que l'invention est utilisable dans un circuit d'injection à l'échappement comportant ou non un système de vaporisation et dans tous les moteurs fonctionnant io en mélange pauvre. De même, la pompe alimentant le circuit d'injection à l'échappement peut être une pompe distincte de la pompe à haute pression alimentant les injecteurs du moteur. L'invention permet de réduire les risques liés à l'utilisation du 15 système d'injection de carburant à l'échappement. Elle permet également de tester le fonctionnement dudit système. REVENDICATIONS 1. Circuit d'injection de carburant dans le conduit d'échappement d'un moteur de véhicule automobile fonctionnant en mélange pauvre, lors des phases de régénération du filtre à particules (8), ledit circuit comportant un injecteur (1) connecté au conduit de sortie (9) d'une pompe (10) et une canalisation (4) de sortie débouchant dans le conduit d'échappement (5) du moteur (6) du véhicule, en amont du catalyseur (7) associé au filtre à particules (8), io caractérisé en ce qu'un dispositif apte à couper un circuit fluidique (13), (16) est intercalé, dans le conduit (9) de sortie de la pompe (10) entre ladite pompe et l'injecteur (1) pour interrompre le débit de carburant dans le conduit (9), en dehors des phases de régénération du filtre à particules (8). 15 2. Perfectionnement au circuit d'injection de carburant dans un conduit d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif apte à couper un circuit fluidique (13), (16) est commandé par le calculateur moteur (14) en même temps que l'injecteur (1). 20 3. Perfectionnement au circuit d'injection de carburant dans un conduit d'échappement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif apte à couper un circuit fluidique est une électrovanne (13). 4. Perfectionnement au circuit d'injection de carburant dans 25 un conduit d'échappement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif apte à couper un circuit fluidique est un injecteur (16). 5. Perfectionnement au circuit d'injection de carburant dans un conduit d'échappement selon la revendication 3, 3o caractérisé en ce que l'électrovanne (13) est intégré à la pompe (10). 2920031 l0 6. Perfectionnement au circuit d'injection de carburant dans un conduit d'échappement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'injection est alimenté en 5 carburant par une sortie basse pression de la pompe haute pression (10) qui alimente les injecteurs du moteur du véhicule. 7. Stratégie de test de fonctionnement des composants du circuit d'injection de carburant dans un conduit d'échappement io selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'elle est mise en oeuvre en dehors des phases de régénération du filtre à particules et en ce qu'elle comporte les étapes suivantes : ^ On commande (E2) l'ouverture du dispositif apte à 15 couper le circuit fluidique, injecteur (1) fermé, On mesure (E3) la température (T) en aval du catalyseur (7), si elle augmente, on commande (E10) la fermeture du dispositif apte à couper le circuit fluidique, on interdit (11) toute régénération future et on 20 délivre (E12) un signal d'alerte, Si la température (T) reste constante, on active (E4) l'injecteur (1), ^ On mesure (E5) la température (T) en aval du catalyseur (7), si elle reste constante, on 25 désactive (E14) l'injecteur (1), on commande (E10) la fermeture du dispositif apte à couper le circuit fluidique, on interdit (E11) toute régénération future et on délivre (E12) un signal d'alerte, Si la température (T) augmente de la quantité 30 prédéterminée, on commande (E6) la fermeture du dispositif apte à couper le circuit fluidique. On mesure (E7) la température (T) en aval du catalyseur (7), si elle diminue, l'injecteur est fermé (E8) et le test arrêté (E9), les éléments du circuit étant 35 conformes.^ Si la température (T) reste constante, on désactive (E15) l'injecteur, on interdit (E11) toute régénération future et on délivre (E12) un signal d'alerte.