Brevet FR2952969A1 — publié le 20110527

MOTEUR A COMBUSTION INTERNE COMPORTANT UN CIRCUIT DE RECIRCULATION PARTIELLE DES GAZ D'ECHAPPEMENT A BASSE PRESSION ET PROCEDE DE COMMANDE L'invention concerne le domaine du traitement des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile, et plus particulièrement, des moteurs comportant un moyen de diagnostic et un procédé de commande de détection d'anomalies de fonctionnement des organes de traitement des gaz d'échappement. L'invention s'applique aux moteurs à combustion interne comprenant un circuit de recirculation des gaz d'échappement basse pression. Il est connu dans les véhicules comprenant un moteur à combustion interne de monter un système de filtration, tel un filtre à particules dans la ligne d'échappement ainsi qu'un circuit de recirculation partielle des gaz d'échappement à basse pression. Le circuit de recirculation partielle basse pression des gaz d'échappement relie la partie aval du système de filtration à la partie aval du filtre à air d'admission. Le circuit de recirculation partielle des gaz peut comporter plusieurs organes tels qu'un refroidisseur de gaz d'échappement et une vanne pour commander l'ouverture et la fermeture totale ou partielle du circuit. Un des problèmes qui se pose est d'éviter que ces organes ne s'encrassent trop, ce qui pourrait dégrader leur fonctionnement et à terme la qualité du fonctionnement de la recirculation partielle des gaz d'échappement. De plus, lorsque le moteur comporte un turbocompresseur les gaz d'échappement qui proviennent du circuit de recirculation partielle basse pression peuvent être renvoyés en amont du compresseur. Il est important que la qualité de ces gaz, appelé gaz de recirculation soit la plus propre possible, car un encrassement trop important, du compresseur, pourrait entrainer la détérioration du turbocompresseur. Il est connu de l'état de la technique de placer un capteur de suie dans l'élément de filtration présent dans la ligne d'échappement pour déclencher la régénération de l'élément de filtration. Cependant, ce système ne permet pas de contrôler la qualité des effluents gazeux et un encrassement dans une branche définissant une dérivation à la ligne d'échappement. Le document EP2082800 divulgue un dispositif de détermination de l'état de fonctionnement d'un système de filtration de particules. Ce dispositif est composé d'une ligne d'échappement comprenant un filtre à particules et deux capteurs placés en amont et en aval du filtre à particules et d'un circuit de recirculation des gaz d'échappement. Les capteurs mesurent l'épaisseur de suie et le procédé associé permet de déterminer l'état de fonctionnement de l'organe de filtration. Cependant le document ne fait pas mention de l'épaisseur de suie dans le circuit de recirculation des gaz d'échappement ni de l'encrassement des organes présent dans le circuit de recirculation des gaz d'échappement. Au vu de ce qui précède, un objectif de l'invention est de pouvoir contrôler l'état de fonctionnement du filtre à particules, de manière plus simple et plus efficace. Un autre objectif de l'invention est de pouvoir contrôler les organes traversé par les effluents gazeux présents dans toute la partie aval du filtre à particules. Un autre objectif de l'invention est de permettre de contrôler que l'environnement des organes est propice à leur bon fonctionnement et d'améliorer la fiabilité de ces organes. Pour y parvenir il est proposé un moteur à combustion interne comportant un circuit de recirculation partielle des gaz d'échappement et un filtre à particules monté dans la ligne d'échappement, le circuit de recirculation partielle des gaz étant connecté en aval du filtre à particules. Un dispositif capteur est placé dans le circuit de recirculation partielle des gaz d'échappement. Le dispositif est capable de mesurer un paramètre de l'écoulement gazeux, ledit paramètre étant fonction de la quantité de suie. Un moyen de détection de l'état de fonctionnement du filtre à particules est également prévu, lequel moyen est capable de comparer la valeur mesurée avec une valeur seuil de façon à en déduire l'état de fonctionnement du filtre à particules. Grâce à cela, il est possible de connaitre l'épaisseur de suie dans le circuit de recirculation des gaz d'échappement, et d'en déduire l'état de fonctionnement du filtre à particules. Dans un mode de réalisation particulier, un refroidisseur de gaz peut être placé dans le circuit de recirculation partielle des gaz d'échappement. Avantageusement, le dispositif capteur peut être placé en aval du refroidisseur pris par rapport au sens d'écoulement des gaz de recirculation partielle basse pression. Afin d'éviter de soumettre le capteur à de trop grande contraintes thermiques, et donc d'augmenter la fiabilité du dispositif capteur. Le dispositif capteur peut être un capteur de suie. Le capteur de suie est capable de mesurer l'épaisseur d'un dépôt de suie sur les parois d'une canalisation. Selon une variante, le dispositif capteur peut être un capteur de température placé en aval du refroidisseur de gaz d'échappement. Ceci présente l'avantage de contrôler en plus le refroidisseur de gaz et de pouvoir contrôler directement la température des gaz injectés à l'admission d'air. Le moyen de détection peut comprendre des moyens de comparaison avec un modèle de l'évolution de la quantité de suie. Ceci permet de tenir compte du vieillissement du filtre à particules. Selon un autre aspect il est proposé également un procédé de commande d'un moteur à combustion interne comportant un circuit de recirculation partielle des gaz d'échappement et un filtre à particules monté dans la ligne d'échappement, placé en aval du filtre à particules. Ce procédé comporte les étapes de : - mesure d'un paramètre dépendant de la quantité de suie présente dans le circuit de recirculation, - diagnostic de l'état de fonctionnement du filtre à particules à partir de la mesure du paramètre. Dans un mode de réalisation, le procédé peut comporter une étape de comparaison de l'évolution de la quantité de suie avec une valeur seuil dans une conduite de recirculation partielle des gaz à l'endroit du dispositif capteur de façon à diagnostiquer l'état de fonctionnement du filtre à particules. En variante, le procédé de commande peut comporter une étape de comparaison de l'évolution de la quantité de suie avec un modèle dans une conduite de recirculation partielle des gaz à l'endroit du dispositif capteur de façon à diagnostiquer l'état de fonctionnement du filtre à particules. A l'issue du diagnostic, il est possible de procéder à une détermination de l'état de fonctionnement du filtre à particules, et/ ou à l'émission d'un avertissement sur l'état de fonctionnement du filtre à particules. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un exemple non limitatif. Pour sa compréhension, on se reportera aux figures suivantes : - la figure 1 est une représentation schématique d'un moteur conforme à l'invention ; - la figure 2 est une représentation schématique des principales étapes d'un premier procédé de commande ; - la figure 3 est une représentation schématique des principales étapes d'un deuxième procédé de commande. En référence à la figure 1, un moteur à combustion interne 1 est équipé d'un turbocompresseur 2, qui comporte une turbine 3 et un compresseur 4. La turbine 3 est entrainée par les gaz d'échappement et transmet l'énergie apportée par les gaz d'échappement au compresseur 4. Le moteur 1 comporte, également, une ligne d'échappement 5 dans laquelle sont montées un système de filtration 6 et un collecteur d'échappement 7. La ligne d'échappement 5 s'étend du collecteur d'échappement 7 jusqu'à la sortie 8. Le système de filtration 6 peut comprendre, comme illustré dans l'exemple, un catalyseur d'oxydation 10 et un filtre à particules 11. De plus, le moteur 1 comprend une ligne d'admission définit par un conduit 12 qui relie l'entrée d'air 13 au compresseur 4. Le conduit 12 comporte, dans l'exemple illustré, un filtre à air 14 et un débitmètre 15. Le compresseur 4 est placé entre le conduit 12 et un collecteur d'admission 16 du moteur 1. Le moteur 1 comprend, notamment, un circuit 17 de recirculation partielle des gaz d'échappement à basse pression et, selon l'exemple illustré, un circuit additionnel 18 de recirculation partielle des gaz d'échappement à haute pression. Le circuit de recirculation 18 à haute pression comporte un conduit 19 et une vanne 20. Le circuit de recirculation 18 est monté entre les collecteurs d'admission 16 et d'échappement 7. Le circuit de recirculation 17 comporte un refroidisseur 21, des conduites amont 22 et aval 23 par rapport au refroidisseur 21, une vanne 24 et un dispositif capteur 24. Le dispositif capteur 24 peut être monté, comme dans l'exemple illustré, dans la conduite amont 22. En variante, le dispositif capteur 24 peut être placé dans la conduite aval 23. Le dispositif 24 se trouve ainsi en aval du refroidisseur 21, et ceci présente l'avantage de diminuer les contraintes thermiques liées à la température des gaz d'échappement. Le dispositif capteur 24 peut être un capteur de suie capable de mesurer l'épaisseur de suie déposée sur les parois d'un conduit, tel le conduit amont 22 ou aval 23. Dans un autre mode de réalisation, le dispositif capteur 24a (représenté en traits pointillés) est un capteur de température. Il doit être placé soit dans le refroidisseur (non représenté), ou soit dans la conduite aval 23. La suie déposée sur les parois du refroidisseur 21 altère l'échange thermique entre le refroidisseur 21 et les gaz d'échappement. En d'autres termes, en comparant la mesure de la température des gaz de recirculation avec une valeur seuil, il est possible de diagnostiquer l'état de fonctionnement du filtre à particules 11. Le circuit de recirculation 17 est situé en aval de l'organe de filtration 6 et en amont du compresseur 4. La conduite amont 23 doit nécessairement être située en aval de l'organe de filtration 6 et plus précisément en aval du filtre à particules 11 afin de limiter la quantité de suie pouvant circuler dans le circuit de recirculation 17. La conduite aval 22 est connectée à la conduite 12. Le moteur 1 est équipé d'un calculateur 25 permettant de contrôler et de commander différents organes. Le calculateur 25 peut, par exemple, recevoir des informations en provenance du débitmètre 15, des vannes 20 et 24 et du dispositif capteur 24 ou 24a. Le calculateur 25 peut, aussi, commander l'ouverture ou la fermeture des vannes 20 et 24. Le calculateur 25 permet, en outre, d'exécuter le procédé de commande associé au diagnostic de l'état de fonctionnement du filtre à particules 11. Comme représenté à la figure 2, le procédé comprend une étape d'acquisition 30 du signal issu du dispositif capteur 24. Dans l'exemple illustré à la figure 2, et correspondant à l'utilisation du capteur de suie 24, le procédé comporte une étape 31 de mémorisation du signal provenant du capteur de suie 24. Une étape 32 permet de calculer l'évolution de l'épaisseur de suie dans le circuit 17, L'évolution de l'épaisseur de suie peut être calculée en soustrayant, par exemple, la valeur nouvellement enregistrée à la valeur précédemment enregistrée. Ceci présente l'avantage d'allouer une faible quantité de mémoire. Mais il est tout aussi possible par exemple de soustraire la valeur nouvelle enregistrée à la valeur enregistrée une minute plus tôt. On pourrait également remplacer la soustraction par le rapport de la valeur nouvelle enregistrée avec la valeur précédemment enregistrée. Le procédé comprend, également, une étape 33 de comparaison de l'évolution de l'épaisseur de suie, calculée lors de l'étape précédente 32, avec une valeur seuil 34 déterminée par rapport à l'emplacement du dispositif capteur 24. L'étape de comparaison peut, selon une variante, également s'effectuer avec un modèle qui pourrait tenir compte du vieillissement du filtre à particules 11. De plus, le procédé comprend une étape 35 de diagnostic qui permet de déterminer, suite à l'étape 33, l'état de fonctionnement du filtre à particules 11. Selon une variante, le procédé peut également comprendre une étape 36 de compte rendu du diagnostic quant à l'état de fonctionnement du filtre à particules 11 pour le conducteur. Selon le mode de réalisation illustré à la figure 3, dans lequel le dispositif capteur 24 est un capteur de température 24a, le procédé associé au capteur de température 24a comprend une étape 300 d'acquisition de la valeur de la mesure du capteur de température 24a. Puis une étape 301 permet de comparer la température avec une valeur issue d'un modèle 302. Le modèle 302 tient compte de la puissance délivrée par le moteur 1, c'est-à-dire un point de fonctionnement en régime et en charge, déterminée par rapport à l'emplacement du capteur de température 24a. De plus, une étape 303 de diagnostic permet de déterminer, suite à l'étape 301, l'état de fonctionnement du filtre à particules 11. Selon une variante, le procédé peut également comprendre une étape 304 de compte rendu du diagnostic quant à l'état de fonctionnement du filtre à particules 11 pour le conducteur. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus. Il est possible de remplacer l'étape 36 par une étape visant à fermer la vanne 24 afin de limiter l'introduction des suies dans le circuit 17 et d'éviter une détérioration du compresseur 4. De plus, il est possible de commander l'ouverture de la vanne 20. Le but étant toujours d'éviter toute détérioration des organes traversés par les gaz d'échappement dans le circuit de recirculation 17 et du compresseur 4, tout en maintenant les performances du moteur 1 et en limitant les rejets polluants. Revendications1. Moteur à combustion interne comportant un circuit de recirculation partielle des gaz d'échappement à basse pression et un filtre à particules monté dans la ligne d'échappement, le circuit de recirculation partielle des gaz étant connecté en aval du filtre à particules, caractérisé en ce que le moteur (1) comprend un dispositif capteur (24) placé dans le circuit de recirculation (17) partielle des gaz d'échappement, le dispositif capteur (24) étant capable de mesurer un paramètre de l'écoulement gazeux ledit paramètre étant fonction de la quantité de suie présente dans le circuit de recirculation, et en ce qu'il comporte un moyen de détection de l'état de fonctionnement du filtre à particules (11), lequel moyen est capable de comparer (33) la valeur mesurée avec une valeur seuil (34) de façon à diagnostiquer (35) l'état de fonctionnement du filtre à particules (11). 2. Moteur selon la revendication 1, dans lequel un refroidisseur (21) de gaz est placé dans le circuit de recirculation (17) partielle des gaz d'échappement. 3. Moteur selon la revendication 2, dans lequel le dispositif capteur est placé en aval du refroidisseur (21) pris par rapport au sens d'écoulement des gaz de recirculation partielle basse pression 4. Moteur selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le dispositif capteur (24) est un capteur de suie. 5. Moteur selon la revendication 3, dans lequel le dispositif capteur (24) est un capteur de température placé en aval du refroidisseur (21) de gaz d'échappement. 6. Moteur selon la revendications 4, dans lequel le moyen de détection comprend des moyens de comparaison (33) avec un modèle de l'évolution de la quantité de suie dans un conduit de recirculation (17) partielle des gaz à l'endroit du dispositif capteur (24). 7. Procédé de commande d'un moteur à combustion interne comportant un circuit de recirculation partielle des gaz d'échappement et un filtre à particules monté dans la ligne d'échappement, placé en aval du filtre à particules, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - acquisition de la mesure (30) d'un paramètre dépendant de la quantité de suie présente dans le circuit de recirculation (17),et- diagnostic (35) de l'état de fonctionnement du filtre à particules (11) à partir de la mesure du paramètre. 8. Procédé de commande selon la revendication 7, comportant une étape : de comparaison (33) de l'évolution de la quantité de suie avec une valeur seuil dans une conduite de recirculation (17) partielle des gaz à l'endroit du dispositif capteur (24) de façon à diagnostiquer (35) l'état de fonctionnement du filtre à particules (11). 9. Procédé de commande selon la revendication 7, comportant une étape : de comparaison (33) de l'évolution de la quantité de suie avec un modèle dans une conduite de recirculation (17) partielle des gaz à l'endroit du dispositif capteur (24) de façon à diagnostiquer (35) l'état de fonctionnement du filtre à particules (11). 10. Procédé de commande selon l'une des revendications 7 à 9, comportant au moins l'une des étapes suivantes : - détermination de l'état de fonctionnement (35) du filtre à particules (11), et/ ou - avertissement (36) de l'état de fonctionnement du filtre à particules (11).