Brevet FR2929645A1 — publié le 20091009

PROCEDE DE CONTROLE D'UNE LIGNE D'ECHAPPEMENT D'UN MOTEUR [0001] La présente invention concerne un procédé de contrôle d'une ligne d'échappement d'un moteur. [0002] La combustion de combustible fossile comme le pétrole ou le charbon dans un système de combustion peut entraîner la production en quantité non négligeable de polluants qui peuvent être libérés dans l'atmosphère et dégrader l'environnement. C'est notamment le cas lors de la combustion du carburant par les moteurs montés dans les véhicules automobiles. [0003] Ainsi, afin de répondre aux normes actuelles d'anti-pollution et de réduire la pollution de l'atmosphère occasionnée par les gaz d'échappement, le circuit de ces gaz dans les véhicules est équipé d'un filtre à particules. Un filtre à particules capture les particules de suie émises par le moteur. Pour éviter un colmatage du filtre à particules, les particules piégées par le filtre sont brûlées lors de phases de régénérations du filtre par élévation de la température des gaz d'échappement. [0004] Il est connu des documents DE-A-100 43 613, EP-A-1 582 709 et WO-A-2005/005797 que l'injection de carburant dans la ligne d'échappement du moteur permet d'augmenter la température des gaz d'échappement. [0006] Néanmoins, une des difficultés liée à l'injection de carburant à l'échappement pour la régénération d'un filtre à particules est d'assurer la protection du véhicule et des différents composants de la ligne d'échappement. En particulier, le catalyseur d'oxydation et le filtre à particules doivent être protégés. [0006] Les documents FR-A-2 890 686 et FR-A-2 891 304 décrivent un système de régénération d'un filtre à particules catalytique situé dans la ligne d'échappement d'un moteur diesel, comprenant une unité de commande électronique, un injecteur de carburant commandé disposé en amont du filtre à particules catalytique et alimenté en carburant par une pompe commandée, et un capteur de mesure de la pression d'alimentation en carburant dudit injecteur. Ces systèmes comportent des moyens pour détecter un défaut d'activation de la pompe (FR-A-2 890 686) ou de l'injecteur (FR-A-2 891 304). [0007] Il est aussi connu du document EP-A-I 835 141 une méthode de détection des pannes, comprenant l'injection de carburant dans une ligne d'échappement au moyen d'un système d'injection de carburant comprenant un injecteur de carburant dans lequel le carburant se mélange avec les gaz d'échappement. La méthode comporte en outre le passage du mélange carburant - gaz d'échappement par un dispositif qui catalyse l'oxydation ou des réactions d'oxydation partielle du carburant. La méthode comprend en outre la détection d'une température du dispositif, au sein du dispositif, ou en aval du dispositif et l'utilisation de la température détectée dans la détection de panne dans le système d'injection du carburant. [0008] Mais l'invention de ce document ne garantit pas la sécurité du véhicule ou des 10 composants de la ligne d'échappement. [0009] Il existe donc un besoin d'un procédé de contrôle d'une ligne d'échappement permettant de protéger le véhicule et les différents composants de la ligne d'échappement. [0010] Selon l'invention, il est proposé un procédé de contrôle d'une ligne d'échappement d'un moteur, la ligne d'échappement comprenant un filtre à particules et un système de 15 régénération du filtre à particules, ledit procédé comprenant une mesure de température effectuée en amont du filtre à particules sur la ligne d'échappement dans le sens d'écoulement de l'échappement ; et une surveillance du fonctionnement du système de régénération du filtre à particules à partir de la mesure effectuée [0011] Dans une variante, la surveillance du fonctionnement du système de régénération 20 comprend la détection d'un défaut de fonctionnement si il est constaté que la température mesurée est supérieure à un premier seuil (Si) prédéterminé ou à un second seuil (S2) prédéterminé, supérieur au premier seuil, et pour lequel les actions effectuées après la survenu du défaut peuvent être plus drastiques. Un défaut peut également être déclaré si le temps de montée de la température est trop long après la mise en route de la régénération du filtre à 25 particules, ou la température mesurée est inférieure à un troisième seuil (S3) prédéterminé inférieur au premier et au deuxième seuil (S 1) et (S2).. [0012] Avantageusement, après la détecton dudu défaut de fonctionnement, une action est appliquée, l'action étant choisie dans un groupe comprenant l'interruption de l'introduction de carburant dans le filtre par le système de régénération, l'interruption de la régénération du 3 filtre à particules par le système de régénération (10), ou une reconfiguration du moteur ou du système de régénération, permettant de protéger la ligne d'échappement et le véhicule. [0013] Par reconfiguration du moteur, il est entendu au sens de l'invention l'activation de nouvelles stratégies de commande moteur, pouvant notamment imposer une vitesse limite, autrement dit, telles que les performances � pures � du moteur, notamment en termes de capacité à fonctionner à des points à haut régime et haut couple , sont dégradées temporairment. Par reconfiguration du système de régénération on entend de même l'emploi d'une nouvelle stratégie de regénération, typiquement moins � performante � en ce sens que la régénération peut par exemple durer pendant une plus longue période. [0014] Avantageusement, plusieurs modes dégradés, éventuellement de plus en plus sévères, peuvent être disponibles, qui seront appliqués si le défaut persiste après l'application de l'une des actions initiales et/ou une première reconfiguration du système de régénération ou du moteur. Ces autres modes dégradés peuvent être également utilisés si un même défaut est détecté un nombre de fois prédéterminé. [0016] Dans une variante de l'invention, dans laquelle le système de régénération du filtre à particules comprend un dispositif d'introduction de carburant à l'échappement et un dispositif d'asservissement de la quantité de carburant introduit par le dispositif d'introduction de carburant, la température en amont du filtre à particules étant régulée par le dispositif d'asservissement ; le système de régénération du filtre est contrôlé à l'aide d'indicateurs fournis par le dispositif d'asservissement [0016] La présente invention a également pour objet une ligne d'échappement d'un moteur ayant un filtre à particules ; un système de régénération du filtre ; un capteur de température placée en amont du filtre à particules dans le sens d'écoulement de l'échappement ; et un organe de surveillance du fonctionnement du système de régénération du filtre à particules en fonction de la température mesurée en amont du filtre.. [0017] Dans une variante, la ligne comporte un organe d'alerte en cas de défaut de fonctionnement du système de régénération du filtre. [0018] Dans une variante, l'organe de surveillance est adapté adapté à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. [0019] L'invention a également pour objet un véhicule comportant une ligne d'échappement telle que définie précedemment. [0020] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple et en référence aux figures annexées qui montrent : • Figure 1, une ligne d'échappement d'un véhicule ; et 10 • Figures 2 à 7, des graphiques représentant la variation de la température en amont du filtre à particules en fonction du temps. [0021] Il est proposé un procédé de surveillance d'une ligne d'échappement d'un moteur. La ligne d'échappement comprend un filtre à particules et un système de régénération du filtre à particules, le procédé comprenant une mesure de température effectuée en amont du filtre à 15 particules sur la ligne d'échappement dans le sens d'écoulement de l'échappement et un contrôle du fonctionnement du système de régénération du filtre à particules à partir de la mesure effectuée. [0022] Le procédé permet ainsi de surveiller le fonctionnement du système de régénération du filtre à particules et donc de reconnaître un défaut de fonctionnement le cas échéant. La 20 protection du véhicule et des composants de la ligne d'échappement est donc facilitée. [0023] La figure 1 représente une ligne d'échappement d'un véhicule. Le véhicule comprend une ligne 2 d'échappement. La ligne 2 comprend un catalyseur 4 d'oxydation et un filtre 6 à particules. Le filtre 6 capture les particules de suie émises par le moteur du véhicule. En amont du filtre 6 sur la ligne 2, un dispositif catalytique 8 d'oxydation des hydrocarbures et du 25 monoxyde de carbone peut être placé. [0024] La ligne 2 comporte en outre un système de régénération 10 du filtre à particules. Le système de régénération 10 comprend un dispositif d'introduction 12 de carburant à l'échappement. Le carburant peut en particulier être du gazole. Le dispositif d'introduction 125 comporte un réservoir 14 de carburant. Un élément de dosage, ici sous la forme d'un injecteur 16, est relié au réservoir 14 par le conduit 18 pour l'injection de carburant dans la ligne 2. Dans une variante, cet élément de dosage peut être constitué par une pompe. [0025] Le dispositif d'introduction 12 comprend en outre une vanne 20 de sécurité destinée à interrompre l'alimentation de carburant de l'injecteur 16 en cas de défaut de fonctionnement d'un élément du dispositif d'introduction 12. Cette vanne de sécurité peut être disposée comme dans le cas ici representé en amont de l'injectur, mais une dispositon en aval est également possible. Le dispositif d'introduction 12 comprend un actionneur 22 pour le contrôle de l'introduction de carburant dans la ligne 2. Le dispositif d'introduction 12 peut aussi comprendre des éléments non représentés comme un élément chauffant ou plus exactement de vaporisation, un élément de dosage, ou des capteurs de pression. L'introduction de carburant dans la ligne 2 a lieu en amont du catalyseur 4 et permet de réchauffer les gaz d'échappement. Le catalyseur 4 peut alors créer la chaleur permettant la régénération du filtre 6. [0026] Le système de régénération 10 peut également comporter un dispositif d'asservissement de la quantité de carburant introduit par le dispositif d'introduction 12. Comme le carburant permet de réchauffer les gaz d'échappement, la température en amont du filtre dépend de la quantité de carburant introduite et peut être régulée par le système de régénération. [0027] La ligne d'échappement peut en outre comprendre un organe 24 de surveillance du fonctionnement du système de régénération 10. L'organe 24 est susceptible de contrôler différents éléments du système d'introduction 12 dont l'élément de dosage 16, la vanne 20 et l'actionneur 22. Par ailleurs, l'organe 24 peut aussi contrôler le catalyseur 4 ou un organe 28 d'alerte faisant partie de la ligne 2. L'organe 28 sert à alerter l'utilisateur en cas de défaut de fonctionnement du système de régénération 10 et à appliquer au système et au moteur des reconfigurations (par exemple arrêt régénération, limitation de vitesse etc). [0028] L'organe 24 peut également être adapté à la mise en oeuvre d'un procédé de contrôle de la ligne 2. 6 [0029] Le procédé de contrôle comprend une mesure de température. La mesure de température est effectuée en amont du filtre 6 sur la ligne 2 dans le sens d'écoulement de l'échappement. Par exemple, un capteur 26 de température permet de réaliser la mesure de température. [0030] Le procédé comporte en outre un contrôle du fonctionnement du système de régénération 10 du filtre 6 à partir de la mesure de température effectuée par le capteur 26. Dans le cas où le système de régénération du filtre 10 comprend un système d'asservissement, le système de régénération 10 du filtre 6 peut aussi être contrôlé à l'aide des indicateurs fournis par le dispositif d'asservissement. [0031] Le procédé peut s'appliquer en permanence que le filtre 6 soit en phase de régénération 10 ou non. Le procédé assure ainsi un contrôle permanent de l'état de fonctionnement du système de régénération 10. [0032] Le contrôle du fonctionnement du système de régénération 10 peut comprendre la détection d'un défaut de fonctionnement si la température mesurée en amont du filtre 6 est trop élevée ou trop faible. 15 [0033] Une température mesurée par le capteur 26 trop élevée peut être détectée notamment si il est constaté que la température mesurée est supérieure à un premier seuil prédéterminé ou à un deuxième seuil prédéterminé supérieur au premier seuil. [0034] Détecter une température en amont du filtre 6 trop élevée peut signifier l'apparition d'un ou plusieurs défauts de fonctionnement du système de régénération 10. Par exemple, le 20 débit de carburant introduit par le système d'introduction 12 peut dériver. Une commande intempestive de l'actionneur 22 ou de l'élément de dosage peut avoir eu lieu. La détection d'une température trop élevée peut aussi être le signe d'une fuite interne de carburant dans l'échappement qui peut être due à un défaut de fonctionnement du système d'introduction 12. Notamment, un défaut de fonctionnement de la vanne 20, ou en absence d'une telle vanne 20, 25 de l'élément de dosage, peut être envisagé. [0035] Une température en amont du filtre 4 trop faible est détectée notamment si le temps de montée de la température est trop long après la mise en route de la régénération du filtre 4 ou 7 si la température mesurée est inférieure à un troisième seuil prédéterminé inférieur au premier et au deuxième seuil. [0036] Plusieurs défauts de fonctionnements peuvent entraîner la détection d'une température par le capteur 26 trop faible. Par exemple, la détection d'un tel défaut peut être le signe d'une fuite externe du système d'introduction 12. Un risque d'incendie du véhicule existe alors. Le catalyseur 4 peut aussi être vieilli ce qui l'empêche de créer la chaleur permettant la régénération du filtre 6. Un défaut de fonctionnement ou une commande intempestive de l'actionneur 22 ou de l'élément de dosage peuvent également être envisagées. Le système d'introduction 12 peut aussi être encrassé ou défaillant. [0037] Le contrôle de l'évolution de la température en amont du filtre 6 permet donc de prendre en compte les défauts de fonctionnement du système de régénération 10. Le fonctionnement du système de régénération 10 est donc contrôlé en permanence. En outre, une bonne calibration des seuils de détection permet de garantir qu'il ne peut pas y avoir des déclenchements intempestifs des défauts de fonctionnement du système de régénération 10. C'est pour cette raison que tous les paramètres du système de surveillance sont calibrables. [0038] Après la détection d'un défaut de fonctionnement du système de régénération 10, une � reconfiguration � du système de régénération peut être effectuée. Les actions appliquées peuvent être de plusieurs types. L'action appliquée peut consister à interrompre l'introduction de carburant par le système d'introduction 12. L'interruption de l'introduction de carburant peut être notamment réalisée par l'actionneur 22 ou par la vanne 20. En cas de fuite externe du carburant, le risque incendie est réduit. Le véhicule est ainsi protégé. [0039] La régénération du filtre 6 peut aussi être interrompue. Les composants de la ligne 2 qui pourraient être endommagés par une utilisation hors de leur plage nominale de fonctionnement sont aussi protégés. En particulier, le filtre 6 et le catalyseur 4 sont protégés. [0040] Une autre action peut consister à modifier la configuration de la ligne 2. Ainsi, par exemple, la quantité de carburant introduit à l'échappement par le système d'introduction 12 peut être modifiée. [0041] Les figures 2 à 7 sont des graphiques représentant la variation de la température en amont du filtre à particules en fonction du temps. [0042] Dans l'exemple de la figure 2, la température mesurée par le capteur 26 à un instant t2 est supérieure à un premier seuil prédéterminé Si. Par exemple, le seuil S1 de la figure 2 est de 700°C. Si le phénomène s'auto-régule, et donc si la température redescend rapidement sous ce seuil S1, aucune action n'est nécessaire. Par contre, si le phénomène est observé pendant une durée considérée comme longue, par exemple de plus de 5s, en t4, une action est entreprise. En l'occurrence, il a été décidé d'arrêter l'introduction de carburant, avec pour effet normalement attendu une baisse de la température, effectivement observée dans le cas de la figure 2 après le temps t4. Une autre action possible est l'interruption de la régénération du filtre 6, éventuellement combinée avec l'arrêt de l'injection dans la ligne. [0043] La figure 7 illustre l'hypothèse où ce même défaut se répête. [0044] La figure 6 est un graphique représentant la variation de la température en amont du filtre à particules en fonction du temps. La figure 6 correspond à une situation se présentant après la détection d'une température supérieure au seuil S1 à un instant t16. L'introduction de carburant est arrêtée à l'instant t18. Malgré l'interruption de l'introduction de carburant, il est constaté, à l'instant t20, que la température est encore supérieure au seuil S1 mais reste inférieure au seuil S2 Le défaut de fonctionnement est donc encore présent. L'intervalle de temps entre les instants t16 et t20 est de 30 secondes selon l'exemple de la figure 6. Une reconfiguration différente du système de régénération ou du moteur est alors appliquée. [0045] Dans l'exemple de la figure 3, à un instant t6, la température amont du filtre 6 est supérieure à un deuxième seuil S2, le seuil S2 étant supérieur au seuil S 1. Par exemple, le seuil S2 est de 800°C. Il est alors possible d'appliquer une reconfiguration du système de régénération ou du moteur encore plus sévère que celles appliquées dans les exemples précédents (figures 2, 7, 6). [0046] Dans le cas de la figure 4, la régénération du filtre 6 est mise en route à l'instant t8. Une température cible Tc a été prédéfinie. La température Tc correspond à une température où la régénération du filtre 6 démarre. La température Tc est donc inférieure aux seuils Si et S2. Tc vaut par exemple 500°C. 9 [0047] Il est constaté que la température cible Tc n'a pas été atteinte à un instant tio. Cela signifie que la température en amont du filtre 6 met trop de temps pour atteindre la température Tc. L'écart temporel entre l'instant t8 et l'instant tio est paramétrable. Dans l'exemple de la figure 4, 300 secondes séparent les instants t8 et t10. A l'instant t10, pour protéger les composants de la ligne 2, l'arrêt de la régénération ou une reconfiguration différente peuvent être appliqués. La température mesurée par le capteur 26 diminue donc. [0048] Même si la phase de montée en température se passe bien, il est toujours possible qu'un défaut du système apparaisse en phase de régénération. La figure 5 illustre un exemple dans lequel, à partir d'un instant t12, la température mesurée par le capteur 26 devient inférieure à un troisième seuil S3 en phase de régénération. Le seuil S3 est inférieur à la température Tc et aux seuils S1 et S2. Par exemple, le seuil S3 peut valoir 400°C. [0049] Si le défaut est encore présent à un instant t14, l'intervalle entre les instants t12 et t14 étant par exemple choisi de 30 secondes, une action peut être appliquée comme l'interruption de l'introduction de carburant ou l'interruption de la régénération du filtre. [0050] Dans tous les cas, si le défaut de fonctionnement détecté persiste après l'application de l'une ou de plusieurs actions, une reconfiguration différente du système de régénération ou du moteur peut être appliquée. Cela peut permettre de protéger la ligne 2, les composants du système 10 et le véhicule jusqu'au retour du conducteur au garage de réparation. Il est en outre possible de supprimer le défaut dans le cas où celui-ci n'apparaît pas pendant un nombre de régénérations prédéterminé. La figure 7 est une illustration d'un cas où un défaut persiste après l'application de l'une ou de plusieurs actions. [0051 ] La figure 7 est un graphique représentant la variation de la température en amont du filtre à particules en fonction du temps. Dans l'exemple de la figure 7, la température en amont du filtre 4 dépasse le seuil S1 à un instant t22. A un instant t24, l'introduction de carburant est arrêtée dans la ligne 2, comme dans le cas représenté dans la figure 2. L'intervalle entre les instants t22 et t24 peut être de 5 secondes. La température diminue ensuite en dessous du seuil Si. Mais, à un instant t26, lors du même roulage ou lors d'un roulage différent, la température dépasse de nouveau le seuil Si. La même action d'interruption de l'introduction du carburant est alors appliquée à un instant t28. L'intervalle entre les instants t26 et t28 peut aussi être de 5 secondes. Le défaut ayant été détecté deux fois par exemple, une reconfiguration différente du système de régénération ou du moteur par rapport aux reconfigurations moins sévères appliquées dans le cas de l'exemple de la figure 2, peut être appliquée. Le nombre de fois qui enclenchera ces reconfigurations plus sévères est aussi calibrable. [0052] Le procédé de contrôle d'une ligne d'échappement d'un moteur permet donc de 5 protéger le véhicule et les différents composants de la ligne d'échappement. REVENDICATIONS1. Un procédé de contrôle d'une ligne (2) d'échappement d'un moteur, la ligne (2) d'échappement comprenant un filtre (6) à particules et un système de régénération (10) du filtre (6) à particules, ledit procédé comprenant une mesure de température effectuée en amont du filtre (6) à particules sur la ligne (2) d'échappement dans le sens d'écoulement de l'échappement ; et une surveillance du fonctionnement du système de régénération (10) du filtre (6) à particules à partir de la mesure effectuée. 2. Le procédé selon la revendication 1 dans lequel la surveillance du fonctionnement du système de régénération (10) comprend la détection d'un défaut de fonctionnement si il est constaté que la température mesurée est supérieure à un premier seuil (SI) prédéterminé ou à un deuxième seuil (S2) prédéterminé, supérieur au premier seuil (SI), ou, le temps de montée de la température est trop long après la mise en route de la régénération du filtre (6) à particules, ou la température mesurée est inférieure à un troisième seuil (S3) prédéterminé inférieur au premier et au deuxième seuil (SI) et (S2). 3. Le procédé selon la revendication 2, dans lequel après la détection du défaut de fonctionnement, une action est appliquée, l'action étant choisie dans un groupe comprenant l'interruption de l'introduction de carburant dans le filtre (6) par le système de régénération (10), l'interruption de la régénération du filtre (6) à particules par le système de régénération (10), ou une reconfiguration du moteur (par exemple limitation de vitesse) permettant de protéger la ligne 2 et le véhicule. 4. Le procédé selon la revendication 3, dans lequel, si le défaut persiste après l'application de l'une des actions, une reconfiguration différente du système de régénération ou du moteur est appliquée. 5. Le procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel une reconfiguration différente du système de régénération ou du moteur est appliquée si le même défaut est détecté un nombre de fois prédéterminé. 6. Le procédé selon la revendication 5, dans lequel le système de régénération (10) du filtre (6) à particules comprend un dispositif d'introduction (12) de carburant à l'échappementet un dispositif d'asservissement de la quantité de carburant introduit par le dispositif d'introduction (12) de carburant, la température en amont du filtre (6) à particules étant régulée par le dispositif d'asservissement, ledit système de régénération (10) du filtre (6) étant contrôlé à l'aide d'indicateurs fournis par le dispositif d'asservissement. 7. Ligne d'échappement d'un moteur ayant un filtre (6) à particules ; un système de régénération (10) du filtre (6) ; un capteur (26) de température placé en amont du filtre (6) à particules dans le sens d'écoulement de l'échappement ; et un organe (24) de surveillance du fonctionnement du système de régénération (10) du filtre (6) à particules en fonction de la température mesurée par le capteur. 8. Ligne selon la revendication 7, comportant un organe (26) d'alerte en cas de défaut de fonctionnement du système de régénération (10) du filtre (6). 9. Véhicule comprenant la ligne (2) d'échappement selon l'une des revendications 7 ou 8.