Brevet FR2956878A1 — publié le 20110902

PROCEDE DE REGENERATION D'UN FILTRE A PARTICULES POUR VEHICULE AUTOMOBILE HYBRIDE [0001 L'invention est du domaine des véhicules automobiles hybrides équipés d'un moteur à combustion en relation avec un circuit d'échappement des gaz comprenant un filtre à particules. Plus particulièrement, l'invention est du domaine des procédés de dépollution de tels véhicules automobiles, dont le moteur à combustion est susceptible d'être arrêté pendant certaines phases de roulage. [0002] Les véhicules hybrides sont équipés de plusieurs sources de motorisation mettant en oeuvre des sources d'énergie qui sont mises en oeuvre alternativement. Ces sources d'énergie alternatives sont notamment les carburants, essence ou diesel, et l'énergie électrique. [0003] Les moteurs à combustion exploitant les carburants émettent des particules solides dont l'élimination est couramment obtenue au moyen d'un filtre à particules que comprend le circuit d'échappement des gaz. Le filtre à particules est communément associé avec un dispositif catalyseur, qui est placé en amont du filtre à particules dans le sens de circulation des gaz. Un tel dispositif catalyseur est destiné à nettoyer les gaz d'échappement en provenance du moteur, préalablement à leur passage dans le filtre dans lequel les particules sont piégées. L'élimination des particules piégées est réalisée par brûlage à une température de l'ordre comprise entre 450°C et 750°C. L'élévation de la température dans le filtre à particules provoque la combustion des particules pour leur élimination préalable au rejet des gaz dans l'atmosphère. Cette opération est communément désignée comme régénération du filtre à particules. [0004] Parmi les solutions utilisées dans le domaine, il est courant de régénérer le filtre à particules par oxydation à partir d'une formulation catalytique spécifique déposée directement sur les parois du filtre à particules, par réaction chimique ou par réchauffage à partir du circuit électrique du véhicule par exemple. L'augmentation de la thermique du moteur est par exemple obtenue en calibrant le moteur selon des modalités particulières de fonctionnement, telles qu'à partir d'un sous-calage des injections, une régulation à l'admission et/ou la mise en oeuvre de post-injections. La charge du moteur est susceptible d'être augmentée en exploitant des consommateurs électriques dont la mise en oeuvre est régulée selon les besoins. Cependant, les pertes thermiques générées par une telle opération induisent une perte en énergie électrique qu'il est souhaitable de minimiser. La surcharge du moteur est limitée par l'activation des consommateurs électriques et l'augmentation de la charge électrique n'est ni constante ni aisément contrôlable en raison du fait qu'elle dépend du bilan électrique instantané du véhicule. [0005i Un problème spécifiquement posé pour les véhicules hybrides, réside dans la mise à l'arrêt du moteur à combustion dont ils sont équipés lorsque le véhicule hybride exploite une source d'énergie alternative pour le fonctionnement d'un moteur auxiliaire, moteur électrique notamment. Plus particulièrement, le moteur auxiliaire est mis en oeuvre soit automatiquement selon une procédure adaptée, soit sélectivement sur requête du conducteur. La température dans le circuit d'échappement des gaz s'abaisse, et l'élimination des particules piégées dans le filtre en cas d'arrêt du moteur à combustion n'est plus procurée. Plus particulièrement, lorsque le véhicule hybride fonctionne en mode de roulage à partir du moteur électrique seul, le moteur à combustion est commandé à l'arrêt ce qui provoque une rupture de la circulation des gaz à l'intérieur du circuit d'échappement. La température chute fortement, et une tentative de régénération du filtre à particules en est affectée car cela induit un retard ultérieur de la combustion des particules, un ralentissement de la combustion en cours lors de l'arrêt du moteur, voire une rupture de cette combustion. [0006i Pour éviter de rompre la régénération du filtre à particules en cas d'arrêt du moteur, il a par exemple été proposé par le document FR2925938 (PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA) d'insuffler de l'air chaud dans le circuit d'échappement, en associant à cette opération une injection de carburant pour maintenir un exotherme dans le catalyseur. Il a aussi été proposé par le document EP0987139 (HONDA et al.) d'adapter la gestion du fonctionnement du moteur auxiliaire en fonction de la température détectée du catalyseur. Plus particulièrement, le moteur auxiliaire procure une alimentation électrique qui est corrigée en fonction d'une telle détection de température, une baisse de la température du catalyseur provoquant une réduction de la quantité de courant auxiliaire fournie pour minimiser l'assistance apportée au moteur. [0007] Le but de la présente invention est de proposer un procédé de régénération du filtre à particules que comprend un circuit d'échappement des gaz en relation avec le moteur à combustion d'un véhicule hybride. Il est plus particulièrement proposé par la présente invention un tel procédé qui prend en compte la faculté de roulage du véhicule à partir de différentes motorisations, et qui en conséquence est susceptible de provoquer un arrêt du moteur à combustion pendant certaines phases de roulage mettant à profit une motorisation par énergie électrique. [000si La présente invention trouve son fondement dans le choix consistant à maintenir la mise en fonctionnement du moteur à combustion, y compris en phase de roulage à partir de l'énergie électrique, pour régénérer le filtre à particules. Il est possible lors d'une utilisation du moteur auxiliaire à motorisation électrique pour le roulage du véhicule, de maintenir en permanence le fonctionnement du moteur à combustion pour faire perdurer une circulation des gaz dans le circuit d'échappement. Une telle solution n'est cependant pas souhaitable au regard de l'intérêt que procure la faculté offerte pour un véhicule hybride de pouvoir fonctionner seulement à partir du moteur auxiliaire. [0009i Il est donc proposé par la présente invention de parfaire ce choix en proposant un procédé de gestion de la mise en oeuvre combinée du moteur à combustion et du moteur auxiliaire. Lorsqu'une requête du moteur auxiliaire est formulée, indifféremment automatiquement ou sélectivement par le conducteur, la mise en oeuvre du moteur à combustion est maintenue suivant un protocole prenant en compte la température du filtre à particule. Plus particulièrement, lors de l'activation du moteur auxiliaire, l'arrêt du moteur à combustion pendant l'opération de régénération du filtre à particules est autorisé si la température du filtre à particules est suffisante pour l'élimination des particules piégées et que la régénération du filtre à particules est limitée en durée. Ces dispositions procurent un gain de consommation énergétique et l'exploitation alternative du moteur auxiliaire seulement dès lors que le filtre à particules est régénéré. [0010] Subsidiairement, une exploitation des consommateurs électriques est susceptible d'être inhibée dès lors que la thermique du filtre à particules est suffisante, avec pour avantage un gain de consommation en énergie électrique résultant de l'exploitation du moteur à combustion pour la régénération du filtre à particules. Le procédé est notamment mis en oeuvre à partir d'un échange d'informations entre le calculateur du fonctionnement du moteur à combustion (CMM) et le coordinateur de la mise en oeuvre sélective des différentes motorisations (GMP ù PTMU) qui équipent le véhicule. L'assistance à la régénération du filtre à particules est susceptible d'être obtenue à partir d'une requête de mise en charge optimisée du moteur à combustion en fonction de la température mesurée du filtre à particules, qui est comparée en continu à au moins une température de consigne. Notamment, suite à une requête de la mise en oeuvre du moteur auxiliaire, l'activation du moteur à combustion est maintenue si la dite température mesurée est inférieure à une première température de consigne. Dans le cas contraire, un arrêt du moteur à combustion est autorisé. Par la suite et en mode de roulage exclusivement à partir du moteur auxiliaire, cette exclusivité est maintenue tant que la température mesurée du filtre à particules ne devient pas inférieure à une deuxième température de consigne. Les arrêts du moteur à combustion sont autorisés tant que ces arrêts n'affectent pas la régénération du filtre à particules au regard de sa température mesurée en instantané. Lorsque la pénalisation induite par les arrêts du moteur à combustion est trop importante au regard de la régénération du filtre à particules, le moteur à combustion est à nouveau activé et son arrêt autorisé à la condition que la régénération du filtre à particules soit satisfaisante, au regard de sa température et/ou de la durée de cette régénération. [0011] Selon une description détaillée du procédé proposé par la présente invention, une mise en oeuvre de la régénération du filtre à particules étant commandée, le calculateur informe le coordinateur d'une telle opération. Lorsque les conditions de roulage et/ou les conditions climatiques, et notamment la température extérieure au véhicule, sont défavorables à la thermique du filtre à particules, l'arrêt du moteur à combustion est interdit. Le moteur à combustion est maintenu en fonctionnement au ralenti, voire participe à la traction du véhicule. Par exemple, si la température du filtre à particules est inférieure à une première température de consigne, et/ou si la température extérieure est inférieure à une autre température de consigne, alors l'arrêt du moteur à combustion est interdit. Une telle interdiction est notamment obtenue à partir d'une information correspondante en provenance du coordinateur. [0012] L'activation du moteur auxiliaire étant maintenue et des conditions satisfaisantes au regard de la régénération du filtre à particules étant obtenues, l'arrêt du moteur à combustion est autorisé. De telles conditions satisfaisantes correspondent notamment à une température idoine du filtre à particules par rapport à une deuxième température de consigne, en prenant de préférence en compte la température extérieure et/ou la vitesse du véhicule mesurées lors de l'initialisation de l'opération de régénération du filtre à particules. Plus particulièrement, la température du filtre à particules étant suffisante au regard de la deuxième température de consigne, qui correspond à une valeur limite de faisabilité de la régénération, le roulage du véhicule à partir du moteur auxiliaire seul est autorisé. L'utilisation du moteur auxiliaire seulement est néanmoins adaptée à partir du coordinateur qui exploite une zone de Traction Electrique Pure (TEP) prédéfinie et spécifique à une troisième température de consigne maximale de régénération du filtre à particules avec des points support spécifiques. [0013] Il est notamment prévu plusieurs critères spécifiques de redémarrage forcé du moteur à combustion postérieurement à sa commande de mise à l'arrêt par le coordinateur au cours de l'activation du moteur auxiliaire. Le redémarrage forcé du moteur à combustion est susceptible d'être activé par le coordinateur dès que l'un des critères suivant est validé : • Si la température mesurée du filtre à particules est inférieure à un seuil de consigne, deuxième température de consigne notamment, le moteur à combustion est redémarré pour procurer une régénération du filtre à particules satisfaisante. Ensuite, un nouvel arrêt du moteur à combustion est susceptible d'être autorisé si la température mesurée du filtre à particules atteint la troisième température de consigne. • Si l'arrêt du moteur à combustion est maintenu pendant une première durée de consigne (également dite durée d'arrêt de consigne) considérée comme trop longue, le fonctionnement TEP étant considéré trop long par comparaison avec cette première durée, le moteur à combustion est redémarré pour éviter un risque d'une obtention d'une régénération ultérieure du filtre à particules insatisfaisante. La mise en oeuvre d'une telle opération de sécurité est souhaitable dans le cas où la mesure de la température du filtre à particules est incorrecte. Un tel défaut de mesure est susceptible de résulter par exemple d'un caractère défectueux du capteur de mesure placé dans ou en amont du filtre à particules suivant le sens de circulation des gaz d'échappement, sans qu'un tel défaut ne soit détecté. La première durée de consigne est adaptée en continu à partir de la vitesse du véhicule mesurée lors de l'arrêt du moteur, et/ou de la température extérieure, ces deux paramètres étant susceptibles d'influencer la durée de refroidissement du circuit d'échappement des gaz en relation avec le moteur à combustion. Plus particulièrement, si la durée d'arrêt du moteur à combustion est supérieure à la première durée de consigne, le moteur à combustion est à nouveau activé avec la faculté d'autoriser par la suite un nouvel arrêt du moteur à combustion. • Si la requête d'une régénération du filtre à particules excède une deuxième durée de consigne, le moteur à combustion est immédiatement redémarré et par la suite un nouvel arrêt du moteur à combustion est interdit jusqu'à finalisation de la régénération du filtre à particules. La deuxième durée de consigne est déterminée en prenant en compte l'état préalable de régénération du filtre à particules déjà réalisée, qui est évalué par le calculateur. La régénération obtenue est efficace sans pour autant induire une trop forte dilution de carburant dans l'huile. [0014] Il est souhaitable qu'une opération de redémarrage du moteur soit accompagnée d'une information d'assistance immédiate d'injection en carburant, sans temporisation, à partir de réglages adaptés de telles injections. [0015] La régénération du filtre à particules étant initiée, les consommateurs électriques correspondants équipant le véhicule sont activés. Lorsque les conditions requises de température du filtre à particules sont atteintes, les consommateurs électriques sont désactivés pour minimiser la consommation électrique du véhicule. Si besoin en cas de redémarrage du moteur à combustion, les consommateurs électriques sont à nouveau activés. Plus particulièrement, lorsque la température mesurée du filtre à particules est supérieure à une quatrième température de consigne affectée au fonctionnement des consommateurs électriques, la demande d'activation des consommateurs électriques est inhibée. Lorsque la température mesurée du filtre à particules est inférieure à la dite une quatrième température, ou de préférence à une cinquième température de consigne affectée au fonctionnement des consommateurs électriques, l'activation des consommateurs électriques est requise. [0016] Une prise en charge dans le procédé de la gestion de la réserve d'énergie électrique du véhicule est souhaitable. Lorsque les conditions requises de température du filtre à particules sont atteintes, le rechargement de la réserve d'énergie électrique du véhicule à partir du moteur à combustion n'est plus effectué, et le calculateur et/ou le coordinateur commandent un arrêt du processus de rechargement de cette réserve d'énergie. Une requête de régénération du filtre à particules induit une activation du moteur à combustion, et le processus de rechargement de la réserve d'énergie électrique du véhicule est susceptible d'être mis en oeuvre. Plus particulièrement, lorsque la température mesurée du filtre à particules est supérieure à une sixième température de consigne affectée au rechargement de la réserve d'énergie électrique du véhicule, la demande d'activation de cette réserve d'énergie est inhibée. Lorsque la température mesurée du filtre à particules est inférieure à la dite une sixième température, ou de préférence à une septième température de consigne affectée au rechargement de la réserve d'énergie électrique du véhicule, une requête d'activation de rechargement de cette réserve d'énergie est commandée. [0017] Une défaillance des mesures de la température du filtre à particules et/ou de la température extérieure est susceptible de se produire. Les commandes sélectives d'arrêt et de redémarrage du moteur à combustion à partir de telles mesures sont rendues incertaines. Si une demande de régénération est requise en cas d'une telle défaillance du ou des capteurs correspondants de température, une commande de maintien de l'activation du moteur à combustion est ordonnée tant qu'une telle défaillance est détectée. Le coordinateur exploitera la zone TEP de régénération minimale du filtre à particules. [0018] Le procédé proposé par la présente invention permet d'optimiser l'opération de régénération du filtre à particules pour une durée globale de mise en oeuvre minimisée. Une meilleure efficacité énergétique est obtenue, le moteur à combustion étant mis en oeuvre simultanément à l'exploitation du moteur auxiliaire seulement en cas de requête par les moyens de commande du véhicule, calculateur et/ou coordinateur notamment, sur la base de la mesure de température du filtre à particules effectuée en continu et en temps réel. La charge du moteur dans les phases de redémarrage procure une dilution instantanée réduite de carburant dans l'huile. Le conducteur perçoit les phases de roulage du véhicule à partir du moteur auxiliaire seul, une autorisation d'arrêt du moteur à combustion étant ordonnée dès lors que la régénération du filtre à particules est obtenue. Les consommateurs électriques étant inhibés en fonction de la mesure de la température du filtre à particules, un gain de la consommation électrique du véhicule est procuré. La régénération du filtre à particules est performante avec une activation sélective des ressources énergétiques du véhicule, qui est adaptée pour réduire les pertes en énergie. [0019] Selon une définition générale de la présente invention, celle-ci a pour objet un procédé de régénération d'un filtre à particules que comprend un circuit d'échappement des gaz en relation avec un moteur à combustion équipant un véhicule hybride. Le procédé de la présente invention est principalement reconnaissable en ce que, dans le cas d'une commande d'arrêt du moteur à combustion et d'activation d'un moteur auxiliaire électrique de motorisation alternative du véhicule par des moyens électroniques de coordination entre l'exploitation de ces diverses sources d'énergie : • on détecte en continu la température en entrée du filtre à particules, suivant le sens de circulation des gaz dans le circuit d'échappement ; • on compare la température détectée avec une première température de consigne ; et • on interdit l'arrêt du moteur à combustion au moins si la température détectée est inférieure à la première température de consigne, jusqu'à ce qu'au moins la température détectée soit supérieure à une deuxième température de consigne, dans lequel cas l'arrêt du moteur à combustion est autorisé. [0020] De préférence, la première température de consigne et la deuxième température de consigne sont différenciées. La première température de consigne est affectée à une interdiction initiale d'arrêt du moteur à combustion entre deux phases de démarrage du véhicule, et la deuxième température de consigne est affectée à une autorisation d'arrêt du moteur lorsque la température mesurée du filtre à particules est satisfaisante au regard de sa régénération. [0021] La dite interdiction de l'arrêt du moteur placée sous la dépendance de la première température de consigne, est en outre préférentiellement placée sous la dépendance d'une détection de la température extérieure au véhicule et d'une comparaison entre cette température extérieure détectée et une température extérieure de consigne. [0022] Le procédé comporte de préférence, indépendamment ou en combinaison, les opérations consistant pendant la dite activation du moteur auxiliaire et postérieurement à l'arrêt du moteur à combustion, • à provoquer une activation du moteur à combustion au moins si ladite température détectée est inférieure à une troisième température de consigne. Cette troisième température de consigne (ou température de consigne spécifique) est susceptible de correspondre à une température spécifique, ou de correspondre à ladite deuxième température de consigne. • à mesurer la durée de cet arrêt et à provoquer une activation du moteur à combustion si la durée du dit arrêt est supérieure à une première durée de consigne. [0023] De préférence, la première durée de consigne est corrigée en fonction de la vitesse du véhicule et de la température extérieure, qui sont mesurées à l'instant du dit arrêt du moteur à combustion. [0024] Selon une forme préférée de mise en oeuvre du procédé, une durée d'activation du moteur à combustion est en outre mesurée et une interdiction d'un arrêt du moteur à combustion est ordonnée tant que la durée d'activation mesurée est inférieure à une durée d'activation de consigne. [0025] La deuxième durée de consigne est préférentiellement corrigée en fonction d'une estimation de régénération du filtre à particules déjà obtenue pour la durée considérée d'activation du moteur à combustion. [0026] La régénération du filtre à particules met notamment en oeuvre des consommateurs électriques pour augmenter la charge du moteur à combustion. L'activation ou inversement l'inhibition des dits consommateurs électriques sont de préférence placées sous la dépendance d'une comparaison entre la dite température détectée en entrée du filtre à particules et au moins une température de consigne affectée au fonctionnement des consommateurs électriques. [0027] L'activation ou inversement l'inhibition du rechargement de la réserve en énergie électrique équipant le véhicule, est préférentiellement placée sous la dépendance d'une comparaison entre la dite température détectée en entrée du filtre à particules et au moins une température de consigne affectée au rechargement de ladite réserve. REVENDICATIONS1. Procédé de régénération d'un filtre à particules que comprend un circuit d'échappement des gaz en relation avec un moteur à combustion équipant un véhicule hybride, caractérisé en ce que, dans le cas d'une commande d'arrêt du moteur à combustion et d'activation d'un moteur auxiliaire électrique de motorisation alternative du véhicule : • on détecte en continu la température en entrée du filtre à particules ; • on compare la température détectée avec une première température de consigne ; et • on interdit l'arrêt du moteur à combustion au moins si la température détectée est inférieure à la première température de consigne, jusqu'à ce qu'au moins la température détectée soit supérieure à une deuxième température de consigne, dans lequel cas l'arrêt du moteur à combustion est autorisé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on différencie la première température de consigne et la deuxième température de consigne, en affectant la première température de consigne à une interdiction initiale d'arrêt du moteur à combustion entre deux phases de démarrage du véhicule et la deuxième température de consigne à une autorisation d'arrêt du moteur lorsque la température mesurée du filtre à particules est satisfaisante au regard de sa régénération. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la dite interdiction de l'arrêt du moteur placée sous la dépendance de la première température de consigne, est en outre placée sous la dépendance d'une détection de la température extérieure au véhicule et d'une comparaison entre cette température extérieure détectée et une température extérieure de consigne. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pendant la dite activation du moteur auxiliaire et postérieurement à l'arrêt du moteur à combustion, on provoque une activation du moteur à combustion au moins si ladite température détectée est inférieure à une température de consigne spécifique. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pendant la dite activation du moteur auxiliaire et postérieurement à l'arrêt du moteur à combustion, on mesure la durée de cet arrêt et on provoque une activation du moteur à combustion si la durée du dit arrêt est supérieure à une durée d'arrêt de consigne. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on corrige la durée d'arrêt de consigne en fonction de la vitesse du véhicule et de la température extérieure qui sont mesurées à l'instant du dit arrêt du moteur à combustion. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que on mesure une durée d'activation du moteur à combustion et on interdit un arrêt du moteur à combustion tant que la durée d'activation mesurée est inférieure à une durée d'activation de consigne. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que on corrige la durée d'activation de consigne en fonction d'une estimation de régénération du filtre à particules déjà obtenue pour la durée considérée d'activation du moteur à combustion. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la régénération du filtre à particules mettant en oeuvre des consommateurs électriques pour augmenter la charge du moteur à combustion, on place l'activation ou inversement l'inhibition des dits consommateurs électriques sous la dépendance d'une comparaison entre la dite température détectée en entrée du filtre à particules et au moins unetempérature de consigne affectée au fonctionnement des consommateurs électriques. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on place l'activation ou inversement l'inhibition du rechargement de la réserve en énergie électrique équipant le véhicule, sous la dépendance d'une comparaison entre la dite température détectée en entrée du filtre à particules et au moins une température de consigne affectée au rechargement de ladite réserve.10