Brevet FR2959274A1 — publié le 20111028

PROCÉDÉ DE DÉTECTION D'UN RISQUE DE COMBUSTION DES PARTICULES PIÉGÉES DANS UN FILTRE A PARTICULES [0001 L'invention porte sur le domaine des filtres à particules, et plus précisément sur la combustion des particules piégées dans un filtre à particules. [0002 Le filtre à particules d'un véhicule peut être confronté à des problèmes de combustion des particules (ou suies). Ceci est en particulier le cas pour les véhicules utilisant les moteurs diesels actuels. Les combustions de suies peuvent être trop lentes, ce qui engendre des colmatages du filtre à particules. A l'inverse les combustions de suies peuvent être trop violentes. Les températures très élevées occasionnées peuvent alors entraîner des perforations de la ligne d'échappement du véhicule. [0003] Les combustions de suies lentes ou violentes sont des cas de vie rares du filtre à particules. Ces types de combustion peuvent apparaître lorsque le combustible est présent en grande quantité dans le filtre à particules, c'est-à-dire lorsque la charge en suies (ou niveau de remplissage en suies) du filtre à particules est importante, lorsque le comburant est présent dans la ligne d'échappement du véhicule (ceci est caractérisé par le taux d'oxygène) et lorsque les conditions thermodynamiques sont propices, de fortes températures par exemple. [0004] Le document FR-A-2 863 005 présente un procédé de commande d'un piège à particules d'un véhicule, tel qu'un filtre à particules, permettant la combustion des particules. Le niveau de remplissage du filtre à particules est comparé à un seuil fonction du kilométrage du véhicule. Le procédé du document ne permet pas de détecter un mode de fonctionnement spécifique, voir dysfonctionnel, du filtre à particules. [0005] Il existe donc un besoin pour un procédé de détection d'un risque de combustion dysfonctionnel des particules piégées dans un filtre à particules. [0006] Pour cela, l'invention propose un procédé de détection d'un risque de combustion des particules piégées dans un filtre à particules d'une ligne d'échappement en sortie d'un moteur de véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend : • la comparaison à un seuil d'un niveau de remplissage en suies du filtre à particules ; • la comparaison d'une température du filtre à particules à un seuil ; • la comparaison d'un taux d'oxygène du filtre à particules à un seuil ; • la détection du dépassement de la température, du taux d'oxygène et du niveau de remplissage en suies de leur seuil respectif ; • le déclenchement d'un mode de fonctionnement du moteur réduisant le taux d'oxygène et la température des gaz d'échappement du moteur. [0007] Selon une variante, le procédé est caractérisé en ce que la température du filtre à particules est déterminée à l'aide d'un modèle à partir de la température à une entrée du filtre à particules. [0008] Selon une variante, le procédé est caractérisé en ce que le seuil de température est fonction du remplissage en suies du filtre à particules. [0009] Selon une variante, le procédé est caractérisé en ce que le niveau de remplissage en suies du filtre à particules est déterminé selon au moins l'une des estimations choisies parmi : • une estimation à l'aide d'un modèle, le seuil de ladite estimation du niveau de remplissage étant fonction du kilométrage du véhicule ; • une estimation du niveau de remplissage en suies à l'aide d'une différence de pression entre les bornes du filtre à particules. [0010 Selon une variante, le procédé est caractérisé en ce que les deux estimations sont mises en oeuvre, le procédé comprenant la détermination du dépassement du seuil par au moins l'une des estimations. [0011] Selon une variante, le procédé est caractérisé en ce que le taux d'oxygène dans le filtre à particules est obtenu à partir d'une sonde lambda. [0012] Selon une variante, le procédé est caractérisé en ce que le déclenchement du mode de fonctionnement du moteur est réalisé à condition que la température, le taux d'oxygène et le niveau de remplissage en suies sont supérieurs à leur seuil respectif pendant une durée prédéterminée. [0013] Selon une variante, le procédé est caractérisé en ce que le mode de fonctionnement du moteur est déclenché pendant un temps prédéterminé. [0014] Selon une variante, le procédé est caractérisé en ce que le mode de fonctionnement du moteur déclenché est tel que la puissance maximale du moteur est réduite et tel que le taux de recirculation des gaz d'échappement est augmenté. [0015] Selon une variante, le procédé est caractérisé en ce qu'il comprend en outre le déclenchement d'une alerte à un utilisateur du véhicule. [0016] L'invention concerne également une ligne d'échappement caractérisée en ce qu'elle comprend un filtre à particules et un contrôleur mettant en oeuvre le procédé selon l'invention. [0017] L'invention concerne également un véhicule comprenant un moteur, et caractérisé en ce qu'il comprend la ligne d'échappement selon l'invention. [ools] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en référence à la figure 1, qui montre un schéma explicatif du procédé selon l'invention. [0019] Le procédé de l'invention est une loi de commande pour détecter les conditions propices à l'auto-combustion dans un filtre à particules (ou FAP) d'un véhicule. L'auto-combustion désigne la combustion entretenue des suies du FAP. En particulier, le procédé permet la détection d'un risque de combustion dysfonctionnel des suies piégées dans le filtre à particules. Le procédé de l'invention est également une loi de commande d'un mode de combustion spécifique qui ne soit pas un mode de régénération des suies. Autrement dit le procédé de l'invention permet de commander un mode de combustion du moteur du véhicule, afin d'éviter un mode de régénération des suies dans le FAP. [0020] Le procédé va être plus précisément décrit en faisant référence à la figure 1. Le cadre en pointillé délimite les actions du procédé qui ont trait directement au FAP. [0021] La loi de commande de l'invention cherche si les trois conditions exposées précédemment sont réunies. Autrement dit le procédé de l'invention détecte des conditions sur le niveau de remplissage en suies, sur la température, et sur le taux d'oxygène du FAP. [0022] Le niveau de charge en suies du FAP peut provenir d'un modèle d'estimation 10. L'estimation 10 fournit une charge instantanée du FAP en suies exprimée en pourcentage de remplissage du volume libre. [0023] L'estimation 10 est comparée à un seuil de charge en suies du FAP connu comme critique. Le seuil peut être variable en fonction du kilométrage du véhicule. La dépendance du seuil au kilométrage permet de mieux cibler le cas critique « client » (c'est-à-dire ayant des conséquences pour l'utilisateur du véhicule) que constitue le FAP en fin de vie du véhicule. Autrement dit, en fin de vie du véhicule, le FAP devient plus critique dans le fonctionnement du véhicule, le seuil est donc adapté pour qu'un mode de combustion dysfonctionnel des suies soit détecté plus rapidement. [0024] L'estimation de suies en boucle ouverte (c'est-à-dire celui non issu d'un modèle sur la différence de pression aux bornes du FAP) est comparé à un seuil exprimé en pourcentage du volume libre restant, c'est-à-dire en volume que peuvent occuper les suies une fois que des cendres d'additif se sont accumulées dans le FAP au cours du temps. En effet des additifs peuvent être ajoutés au carburant afin de diminuer la température de combustion dans le moteur. Ces additifs peuvent être présents dans les gaz d'échappement du véhicule, et s'emmagasiner dans le FAP. Ces additifs ne brûlent pas et occupent donc un volume du FAP. L'expression « cendres d'additif » signifie que ces additifs emprisonnés dans le FAP ne sont plus actifs. Le volume de cendres d'additif du FAP peut être caractérisé par une cartographie issue d'essais préalables sur un banc moteur. [0025] Le niveau de charge en suies peut également provenir d'un estimateur 11 bouclé sur un capteur de différence de pression aux bornes du FAP. L'estimateur 11 détermine un niveau de charge en suies à partir d'un modèle de remplissage à l'aide de la mesure DeltaP de la différence de pression aux bornes du FAP. L'estimation 11 est comparée à un seuil de charge en suies 12 du FAP connu comme critique. Le seuil 12 peut être calibré par un utilisateur, ou à l'aide d'essais par exemple. [0026] Le procédé de l'invention comprend la détermination du dépassement du seuil de niveau de remplissage en suies par au moins l'une des estimations précédemment décrites. Les deux estimations 10, 11 peuvent être mises en oeuvre de façon concourante. Une fonction logique « OU » permet de remonter cette condition de charge en suies au plus tôt. [0027] La température du FAP peut provenir d'un modèle 13. La température du FAP peut être en particulier la température dans les canaux du FAP, c'est-à-dire dans les alvéoles du FAP lorsque le FAP est en forme de nid d'abeilles. Le modèle 13 peut être un modèle thermodynamique dont la donnée d'entrée est une mesure de la température en entrée du FAP. Le modèle 13 peut être désigné par l'expression « modèle intra-FAP », qui signifie que le modèle 13 donne une température modélisée dans le FAP. Le modèle intra-FAP 13 est comparé à un seuil de température intra-FAP connu comme critique. Le seuil de température peut être variable en fonction du remplissage du FAP en suies. En effet plus un FAP est chargé, plus la combustion des suies est exothermique, augmentant les risques d'endommagement du FAP et de la ligne d'échappement. [0028] Le taux d'oxygène du FAP (ou taux d'oxygène à l'échappement) 14 peut provenir directement d'une sonde Lambda. Le taux d'oxygène 14 est comparé à un seuil 15. Le seuil 15 peut être calibré, par un utilisateur ou à l'aide d'essais par exemple. [0029] Dans un second temps, le procédé de l'invention commande un mode de combustion spécifique 18 afin d'étouffer tout départ de combustion des suies ou d'éviter d'arriver jusqu'au déclenchement de la combustion. Les paramètres ou réglages du mode de combustion spécifique 18 permettent de s'éloigner des conditions en température et en taux d'oxygène identifiés comme critiques. Ici on entend par mode de combustion spécifique 18 un mode de combustion dans les chambres de combustion du moteur. [0030] Autrement dit, lorsque le niveau de remplissage en suies 10, 11, la température 13, et le taux d'oxygène 14 ont dépassé leur seuil respectif, une alerte 17 est émise au moteur (ou à un contrôleur du moteur) afin de le prévenir que des conditions propices à l'auto-combustion sont réunies. Le procédé déclenche alors un mode de fonctionnement 18 du moteur qui permet de réduire le taux d'oxygène et la température des gaz d'échappement du moteur. Le mode de fonctionnement spécifique 18 du moteur empêche la fourniture au FAP d'un taux d'oxygène ou d'une température qui entraîneraient la combustion des suies stockées dans le FAP. [0031] Le mode de combustion spécifique 18 présente les caractéristiques suivantes : • le mode est activé pendant un temps calibré, par exemple à l'aide d'essais ou par un utilisateur; ce temps peut correspondre à une durée (8h par exemple), ou à une distance parcourue (600km par exemple) ; • la courbe de pleine charge du moteur est spécifique afin d'éviter de trop fortes températures ; la courbe de pleine charge est choisie de façon à diminuer la puissance maximale délivrée par le moteur afin de réduire la température du gaz d'échappement et la quantité de particules émises ; • le taux de gaz d'échappement recyclés à l'admission (ou EGR pour l'expression anglophone « Exhaust Gas Recirculation ») est spécifique à ce mode de combustion 18 pour éviter tout départ de combustion de suies par oxygène ; la recirculation des gaz d'échappement est augmentée afin de diminuer le taux d'oxygène à l'échappement et d'étouffer la combustion des particules du FAP. [0032] Dans un mode de réalisation, l'alerte 17 permet également de prévenir un utilisateur du véhicule. L'alerte 17 peut alors se manifester comme un voyant remonté au conducteur pour l'inviter à aller faire changer son FAP en concession. L'alerte 17 peut également être une demande de lancement d'un protocole de régénération après vente, en concession par exemple. [0033] Le procédé peut comprendre un temps de détection 16 pour éviter les fausses alertes. L'alerte 17 est alors émise après un temps de détection 16. Dans ce cas, le déclenchement du mode de fonctionnement 18 du moteur est réalisé à condition que la température 13, le taux d'oxygène 14 et le niveau de remplissage en suies 10, 11 soient supérieurs à leur seuil respectif pendant une durée prédéterminée 16. [0034] L'invention concerne également une ligne d'échappement comprenant un filtre à particules et un contrôleur mettant en oeuvre le procédé selon l'invention. [0035] L'invention concerne également un véhicule comprenant un moteur, et la ligne d'échappement selon l'invention en sortie du moteur. Le procédé de l'invention permet d'améliorer la qualité du moteur du véhicule, et de réduire le coût de réparation du véhicule. En particulier le véhicule peut utiliser un moteur diesel respectant la norme Euro 5, ou Euro 6. [0036] Les réglementations de dépollution sont de plus en plus sévères, rendant l'utilisation de FAP incontournable. L'invention décrite s'inscrit donc dans une démarche de conservation de la prestation filtrabilité au cours du temps. REVENDICATIONS1. Procédé de détection d'un risque de combustion des particules piégées dans un filtre à particules d'une ligne d'échappement en sortie d'un moteur de véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend : • la comparaison à un seuil d'un niveau de remplissage en suies (10,11) du filtre à particules ; • la comparaison d'une température (13) du filtre à particules à un seuil ; • la comparaison d'un taux d'oxygène (14) du filtre à particules à un seuil (15) ; • la détection du dépassement de la température (13), du taux d'oxygène (14) et du niveau de remplissage en suies (10, 11) de leur seuil respectif ; • le déclenchement d'un mode de fonctionnement (18) du moteur réduisant le taux d'oxygène et la température des gaz d'échappement du moteur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température du filtre à particules est déterminée à l'aide d'un modèle à partir de la température à une entrée du filtre à particules. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le seuil de température est fonction du remplissage en suies du filtre à particules. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le niveau de remplissage en suies du filtre à particules est déterminé selon au moins l'une des estimations choisies parmi : • une estimation à l'aide d'un modèle, le seuil de ladite estimation du niveau de remplissage étant fonction du kilométrage du véhicule ; • une estimation du niveau de remplissage en suies à l'aide d'une différence de pression entre les bornes du filtre à particules. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux estimations sont mises en oeuvre, le procédé comprenant la détermination du dépassement du seuil par au moins l'une des estimations. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le taux d'oxygène dans le filtre à particules est obtenu à partir d'une sonde lambda. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le déclenchement du mode de fonctionnement du moteur est réalisé à condition que la température, le taux d'oxygène et le niveau de remplissage en suies sont supérieurs à leur seuil respectif pendant une durée prédéterminée. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le mode de fonctionnement du moteur est déclenché pendant un temps prédéterminé. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le mode de fonctionnement du moteur déclenché est tel que la puissance maximale du moteur est réduite et tel que le taux de recirculation des gaz d'échappement est augmenté. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre le déclenchement d'une alerte à un utilisateur du véhicule. 11. Ligne d'échappement caractérisée en ce qu'elle comprend un filtre à particules et un contrôleur mettant en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 10. 12. Véhicule comprenant un moteur, et caractérisé en ce qu'il comprend la ligne d'échappement selon la revendication 11 en sortie du moteur.