Brevet FR2976620A1 — publié le 20121221

PROCEDE DE SURVEILLANCE DE L'ETAT DE FONCTIONNEMENT D'UN SYSTEME DE POST-TRAITEMENT ET VEHICULE ADAPTE POUR SA MISE EN OEUVRE [0001] La présente invention concerne un procédé de surveillance de l'état de fonctionnement d'un système de post-traitement d'une ligne d'échappement d'un moteur. Il est également proposé un véhicule adapté pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. [0002] La combustion de combustible fossile comme le pétrole ou le charbon dans un système de combustion, en particulier le carburant diesel dans un moteur diesel, peut entraîner la production en quantité non négligeable de polluants qui peuvent être déchargés par l'échappement dans l'environnement et y causer des dégâts. Pour limiter l'émission de tels polluants dans l'atmosphère, les gaz d'échappement peuvent être traités et notamment par un filtre à particules. [0003j Les filtres à particules équipant les moteurs Diesel fonctionnent selon une alternance de phases de stockage appelées phases de chargement et de phases de déstockage appelées régénérations. Au cours de la phase de chargement, le moteur fonctionne normalement et le filtre se charge en particules provenant des gaz d'échappement, par exemple des particules polluantes telles que des suies. Lors de la phase de régénération, les particules stockées à la phase de chargement sont éliminées du filtre pour le régénérer. Les phases de régénération sont généralement provoquées par une modification des conditions de combustion du moteur obtenues par une commande spécifique. Par exemple, du carburant liquide est injecté dans le cylindre après que le piston ait atteint sa position haute généralement appelée point mort haut du moteur. Le carburant peut notamment être du gasoil. Un tel carburant se vaporise dans la ligne d'échappement. L'énergie dégagée par cette vaporisation est convertie dans le catalyseur en température qui chauffe le filtre à particules par réaction exothermique. [0004] La commande est usuellement émise automatiquement par le biais d'un 30 superviseur logiciel aussi appelé calculateur. Un critère à considérer pour estimer la pertinence d'effectuer la régénération du filtre à particules est la pression différentielle aux bornes du filtre à particules. Un capteur de pression différentielle qui mesure la pression absolue en amont et en aval du filtre à particules peut être prévu à cet effet. La perte de charge d'un élément est la différence de pression entre la sortie et l'entrée du filtre. Cette perte de charge est ainsi le reflet du taux de chargement du filtre à particules en suie. [0005] Cependant, de nouvelles législations concernant la dépollution impliquent de détecter une fissure dans le filtre à particules. En effet, la présence d'une fissure dans le filtre à particules provoque un taux d'émission de particules trop important résultant en ce que le véhicule ne répond plus à la législation vis-à-vis des rejets de polluants. [0006] Or, l'utilisation proposée ci-dessous d'un capteur de pression différentielle entre l'entrée et la sortie d'un filtre à particules pour détecter une fissure est peu fiable. Des précisions sévères sur la mesure du capteur sont en effet requises. Ces précisions sont de l'ordre de 2 mbar. De telles précisions ne peuvent pas être obtenue avec les capteurs connus comme ceux des documents de l'état de la technique dont la précision n'excède pas 20 mbar. [0007] En outre, la détection des fissures dans un filtre à particules requiert la comparaison de mesures d'un capteur avec un modèle de chargement du filtre à particules. Or, ce modèle correspond à l'interprétation de la qualité de la combustion. Toutes les erreurs effectuées dans l'évaluation du système moteur, concernant notamment l'évaluation de la quantité de carburant, d'air, de gaz injecté, sont donc cumulées. Par conséquent, l'approche est peu fiable. [0008] II existe donc un besoin pour un procédé de surveillance de l'état de fonctionnement d'un système de post-traitement permettant de détecter les fissures 25 dans ce système. [0009] Pour cela, il est proposé un procédé de surveillance de l'état de fonctionnement d'un système de post-traitement d'une ligne d'échappement d'un moteur. Le système de post-traitement comporte un dispositif filtrant muni d'une entrée et d'une sortie, le dispositif étant formé d'une pluralité d'éléments filtrants 30 étanches entre eux et s'étendant entre l'entrée et la sortie. Le procédé comporte une étape de mesure de la perte de charge au niveau d'au moins deux éléments, la perte de charge d'un élément étant la différence de pression entre la sortie et l'entrée de l'élément. Le procédé comprend également une étape de comparaison d'au moins deux mesures de perte de charge. Le procédé comprend aussi la détection d'une fissure dans un des éléments en fonction du résultat de la comparaison. [0010] En variante, les éléments ont un volume sensiblement identique, de préférence, les éléments sont identiques. [0011] En variante, le dispositif comporte plusieurs unités filtrantes comprenant chacune un élément filtrant, et de préférence un système de réduction catalytique sélective, un catalyseur d'oxydation diesel et un filtre à particules, étanches les unes par rapport aux autres au moyen d'un système de séparation commun à chaque unité filtrante. [0012] En variante, le système de post-traitement comporte quatre éléments. [0013] En variante, le procédé comporte les étapes de mesure de la perte de charge au niveau de chacun des quatre éléments, comparaison de la perte de charge au niveau d'un premier élément avec respectivement la perte de charge au niveau de chacun des autres, détection d'une fissure dans le premier élément si la perte de charge du premier élément est inférieure à la perte de charge au niveau de l'un des trois autres éléments. [0014] En variante, le procédé comporte en outre une étape de comparaison de la perte de charge au niveau d'un deuxième élément avec la perte de charge au niveau d'un troisième élément ou au niveau d'un quatrième élément distinct du premier élément. [0015] En variante, le procédé comporte une étape de comparaison entre la perte de charge au niveau d'un troisième élément et la perte de charge au niveau d'un quatrième élément. [0016] En variante, l'étape de mesure est mise en oeuvre à l'aide de deux capteurs en entrée et en sortie et par un système d'électrovannes adapté à ouvrir sélectivement les différents éléments filtrants. [0017] En variante, l'étape de mesure est mise en oeuvre à l'aide de quatre piquages associés chacun à un capteur, deux piquages étant placés en entrée sur deux éléments filtrants distincts et deux autres piquages étant placés en sortie sur les mêmes deux éléments filtrants, les piquages étant mobiles entre deux positions, la première position correspondant à une mesure pour deux premiers éléments filtrants et la deuxième position à une mesure pour les autre éléments filtrants. [ools] Il est également proposé un véhicule comprenant un système de post-traitement d'une ligne d'échappement d'un moteur, un calculateur. Le système de post-traitement comporte un dispositif filtrant muni d'une sortie et d'une entrée, le dispositif étant formé d'une pluralité d'éléments filtrants étanches entre eux et s'étendant entre la sortie et l'entrée. Le calculateur est adapté à mettre en oeuvre le procédé tel que précédemment décrit. [0019] 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 références au dessin qui montre : - figure 1, une vue schématique d'un exemple de dispositif filtrant; - figure 2, une vue schématique d'un exemple de dispositif filtrant avec des piquages; - figure 3, un exemple de système de mesure de la différence de pression; - figure 4, un autre exemple de système de mesure de la différence de pression ; - figure 5 et 6, deux vues de coupe d'une ligne d'échappement. [0020] Il est proposé un procédé de surveillance de l'état de fonctionnement d'un système de post-traitement d'une ligne d'échappement d'un moteur. [0021] Le système de post-traitement comporte un dispositif filtrant muni d'une entrée et d'une sortie. Le dispositif est formé d'une pluralité d'éléments filtrants étanches entre eux et s'étendant entre l'entrée et la sortie. [0022] Un exemple d'un tel dispositif est illustré par la figure 1. La figure 1 est une vue schématique d'un dispositif 10 filtrant. Ce dispositif 10 est une partie d'une ligne d'échappement d'un moteur et peut être un filtre à particules. Selon l'exemple de la figure 1, le volume du dispositif 10 filtrant est cylindrique. Il possède donc un axe de révolution. C'est un nid d'abeille qu'on retrouve dans les filtres à particules par exemple. [0023] En outre, le dispositif 10 comporte dans cet exemple quatre éléments Il, 12, 13, 14 étanches. Ces éléments définissent respectivement des zones qui sont numérotées de 1, 2, 3 et 4. Par conséquent, du fait de l'étanchéité, la perte de charge dans la zone 1 est indépendante des pertes de charge dans les zones 2, 3 et 4 et inversement. [0024] De plus, les éléments ont un volume sensiblement identique puisque le dispositif est partagé selon deux plans perpendiculaires dont l'intersection est l'axe de révolution du cylindre. Selon cet exemple, les quatre éléments 11, 12, 13, 14 sont identiques. [0025] Le procédé comporte ainsi une étape de mesure de la perte de charge au niveau d'au moins deux éléments. Le procédé comporte en outre une étape de comparaison entre elles d'au moins deux mesures de perte de charge. Le procédé comprend également une étape de détermination de la présence d'une fissure. [0026] II est ainsi proposé un procédé dans lequel un capteur de pression différentielle est utilisé. Les informations issues de ce capteur ne seront plus comparées à un modèle théorique mais à la pression différentielle prélevée à différentes localisations d'un dispositif filtrant du système de post-traitement. Un calculateur pourra alors comparer ces différentes pressions et juger de la présence d'une fissure dans l'une des éléments du dispositif 10 filtrant. En ce sens, un tel calculateur est un dispositif de surveillance. [0027] Une telle approche permet d'éviter l'utilisation d'un modèle théorique dans la détermination des fissures. La détection des fissures dans un filtre à particules est donc optimisée et plus robuste. [0028] De plus, la perte de charge d'un des éléments est comparée à la perte de charge d'une ou plusieurs autres éléments. Si une fissure apparaît sur un des quatre éléments par exemple, le calculateur est apte à identifier l'élément filtrant défaillant plus précisément. Pour ce faire, la logique de décision sera basée seulement par utilisation des données du capteur et non sur la base d'un modèle. [0029] Le procédé peut par exemple s'appliquer pour un dispositif 10 comportant quatre éléments : un premier élément 11, un deuxième élément 12, un troisième élément 13 et un quatrième élément 14. Un tel dispositif 10 est illustré par la figure 2. Le reste de la description est consacré à la description de modes de réalisation particuliers du procédé dans le cas particuliers où le dispositif comprend quatre éléments, étant étendu que d'autres nombres d'éléments sont envisageables. [0030] L'étape de mesure peut être mise en oeuvre de plusieurs manières. Certaines de ces différentes manières vont être illustrées dans le cas où le procédé comporte par exemple une étape de mesure de la perte de charge au niveau de chacun des quatre éléments. [0031] Selon l'exemple de la figure 2, huit piquages sont associés chacun à un capteur. Quatre piquages Al, A2, A3 et A4 permettent de prélever la pression en amont du dispositif 10. Plus précisément, Al est un piquage amont pour prélever la pression absolue amont du premier élément filtrant 1 l ; A2 est un piquage amont pour prélever la pression absolue amont du deuxième élément filtrant 12 ; A3 est un piquage amont pour prélever la pression absolue amont du troisième élément filtrant 13 et A4 est un piquage amont pour prélever la pression absolue amont du quatrième élément filtrant 14. [0032] Quatre piquages BI, B2, B3 et B4 permettent de prélever la pression en aval du dispositif 10. Plus précisément, BI est un piquage aval pour prélever la 30 pression absolue aval de l'élément filtrant 11 ; B2 est un piquage aval pour prélever la pression absolue aval de l'élément filtrant 12 ; B3 est un piquage aval pour prélever la pression absolue aval de l'élément filtrant 13 et B4 est un piquage aval pour prélever la pression absolue aval de l'élément filtrant 14. [0033] Par conséquent, pour obtenir les pertes de charges de chacun des quatre éléments, il suffit alors de calculer quatre différences de pression, à savoir : mesurer la différence de pression entre la pression mesurée en Al avec la pression mesurée en B1, celle entre la pression mesurée en A2 et la pression mesurée en B2, celle entre la pression mesurée en A3 et la pression mesurée en B3 et celle entre la pression mesurée en A4 avec la pression mesurée en B4 (Équation 1). Équation 1 : (Al - B1), (A2 - B2), (A3 - B3) et (A4 - B4) [0034] La détermination de ces pressions différentielles pour chaque élément permet à un calculateur non représenté sur les figures de comparer les différences de pressions entre chaque élément 11, 12, 13 et 14 et de détecter une fissure potentielle. [0035] Dans le cas particulier relatif à la figure 3, le calculateur effectue l'étape de comparaison par la comparaison relative à une ou plusieurs des relations suivantes (Équation 2) : (A1-B1) REVENDICATIONS1. Un procédé de surveillance de l'état de fonctionnement d'un système de post-traitement d'une ligne d'échappement d'un moteur, le système de post-traitement 5 comportant : - un dispositif filtrant (10) muni d'une entrée et d'une sortie, le dispositif étant formé d'une pluralité d'éléments filtrants (11, 12, 13, 14) étanches entre eux et s'étendant entre l'entrée et la sortie, caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes de : - mesure de la perte de charge au niveau d'au moins deux éléments (11, 12, 13, 10 14), la perte de charge d'un élément (11, 12, 13, 14) étant la différence de pression entre la sortie et l'entrée de l'élément (11, 12, 13, 14), - comparaison d'au moins deux pertes de charge, - détection d'une fissure dans un des éléments (11, 12, 13, 14) en fonction du résultat de la comparaison. 15 2. Le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments (11, 12, 13, 14) ont un volume sensiblement identique, de préférence, en ce que les éléments (11, 12, 13, 14) sont identiques. 3. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le dispositif (10) comporte plusieurs unités filtrantes comprenant chacune un élément 20 filtrant, et de préférence un système de réduction catalytique sélective, un catalyseur d'oxydation diesel et un filtre à particules, étanches les unes par rapport aux autres au moyen d'un système de séparation (61) commun à chaque unité filtrante. 4. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le 25 système de post-traitement comporte quatre éléments (11, 12, 13, 14). 5. Le procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes de : - mesure de la perte de charge au niveau de chacun des quatre éléments (11, 12, 13, 14), 30 - comparaison de la perte de charge au niveau d'un premier élément (11) avec respectivement la perte de charge au niveau de chacun des autres (12, 13, 14), - détection d'une fissure dans le premier élément (11) si la perte de charge du premier élément (11) est inférieure à la perte de charge au niveau de l'un des trois autres éléments (12, 13, 14). 6. Le procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le procédé comporte en outre une étape de comparaison de la perte de charge au niveau d'un deuxième élément (12) avec la perte de charge au niveau d'un troisième élément (13) ou au niveau d'un quatrième élément (14) distinct du premier élément. 7. Le procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le procédé comporte une étape de comparaison entre la perte de charge au niveau d'un troisième élément (13) et la perte de charge au niveau d'un quatrième élément (14). 8. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'étape de mesure est mise en oeuvre à l'aide de deux capteurs en entrée et en sortie et par un système d'électrovannes adapté à ouvrir sélectivement les différents éléments filtrants. 9. Le procédé selon l'une des revendications précédentes prises en combinaison avec la revendication 4, caractérisé en ce que l'étape de mesure est mise en oeuvre à l'aide de quatre piquages associés chacun à un capteur, deux piquages étant placés en entrée sur deux éléments filtrants distincts et deux autres piquages étant placés en sortie sur les mêmes deux éléments filtrants, les piquages étant mobiles entre deux positions, la première position correspondant à une mesure pour deux premiers éléments filtrants et la deuxième position à une mesure pour les autre éléments filtrants. 10. Un véhicule comprenant : - un système de post-traitement d'une ligne d'échappement d'un moteur, - un calculateur, le système de post-traitement comportant : - un dispositif filtrant (10) muni d'une sortie et d'une entrée, le dispositif (10) étant 25 formé d'une pluralité d'éléments filtrants (11, 12, 13, 14) étanches entre eux et s'étendant entre la sortie et l'entrée, caractérisé en ce que le calculateur est adapté à mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 9.