Brevet FR2966874A1 — publié le 20120504

PROCEDE POUR DETERMINER L'ETAT DU FILTRE A PARTICULES PLACE SUR LA LIGNE D'ECHAPPEMENT D'UN VEHICULE AUTOMOBILE [0001 La présente invention concerne un procédé pour déterminer l'état de fonctionnement d'un filtre à particules placé sur la ligne d'échappement d'un moteur Diesel. [0002] On sait que de nombreux véhicules automobiles équipés d'un moteur Diesel comportent un filtre à particules disposé sur la ligne d'échappement. [000si Ce filtre à particules permet de retenir les particules de suie formées lors de la combustion du gazole. [0004 Ce filtre à particules a tendance à se colmater au bout d'une certaine durée de fonctionnement, de sorte qu'il est nécessaire de le régénérer périodiquement. [000si Cette régénération est effectuée généralement grâce à un injecteur qui injecte du carburant dans la ligne d'échappement en amont du filtre à particules, afin d'éliminer par oxydation les particules retenues dans le filtre par l'action combinée d'un catalyseur d'oxydation et de la chaleur engendrée par la conversion des hydrocarbures imbrûlés sur le catalyseur. [000si L'état de colmatage du filtre à particules peut être déterminé en mesurant la perte de charge du filtre grâce à des capteurs de pression disposés sur la ligne d'échappement en amont et en aval du filtre à particules. [000n Grâce à ces capteurs de pression on peut mesurer également la vitesse de chargement en particules du filtre à particules. [000si Lorsque le filtre à particules est neuf ou en début de durée de vie, la vitesse de chargement en particules du filtre est égale à la vitesse d'émission des particules dans la ligne d'échappement. [000si Lorsque le filtre à particules est dégradé, la vitesse de chargement en particules diminue et l'excédent de particules est évacué à l'extérieur en polluant l'atmosphère. [oolo] Les nouvelles normes anti-pollution Euro 6 conduisent à généraliser les filtres à particules sur les véhicules équipés de moteurs Diesel et à requérir de très faibles niveaux d'émission de particules. [0011] Afin de pouvoir respecter ces nouvelles normes, l'état de la technique décrit plusieurs solutions. [0012] Le brevet FR-2939474 décrit un moyen de déterminer l'état de fonctionnement d'un filtre à particules en mesurant la différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre et la comparant avec des données préenregistrées pour en déduire l'état de chargement du filtre. [0013] Le brevet FR-2856731 décrit un moyen de déterminer l'état de fonctionnement d'un filtre à particules en mesurant la différence de pression et de température entre l'entrée et la sortie du filtre, en déduisant la quantité de suie en amont du filtre d'après les données moteur et en les comparant avec des données préenregistrées pour en déduire l'état de chargement du filtre. [0014] Cependant, ces solutions effectuent des comparaison avec des données préenregistrées qui ne tiennent pas compte des dispersions pouvant exister entre les véhicules et le profil de roulage variable de ceux-ci, à savoir un roulage essentiellement en ville ou sur route encombrée, sur autoroute, etc... [0015] Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients. [0016] Le but est atteint, selon l'invention, grâce à un procédé pour déterminer l'état de fonctionnement d'un filtre à particules placé sur la ligne d'échappement d'un moteur Diesel, caractérisé par les étapes suivantes : - dans une phase initiale d'apprentissage, a) on détermine une série de profils type de roulage du véhicule, b) on détermine pour chaque profil type de roulage, une vitesse de chargement en particules de référence du filtre à particules en début de durée de vie, - dans une phase ultérieure de diagnostic, c) on répète l'étape a), d) on détermine pour chaque profil type de roulage du véhicule, une vitesse de chargement courante du filtre à particules ayant fonctionné, e) on compare la vitesse de chargement courante déterminée dans l'étape d) avec la vitesse de chargement de référence déterminée dans l'étape b) de la phase d'apprentissage. [oo1n Ainsi, l'état de fonctionnement plus ou moins dégradé du filtre à particules est déterminé non pas à partir de données préenregistrées indépendantes du véhicule, mais à partir de vitesses de chargement en particules de référence du véhicule, déterminées sur le filtre à particules en début de vie, lors d'une phase d'apprentissage. [0018] De cette façon, on s'affranchit des dispersions pouvant exister entre les véhicules et on peut déterminer d'une manière fiable l'état de fonctionnement du filtre à particules en vue de l'obtention de très faibles niveaux d'émission de particules. [0019] De plus, le procédé selon l'invention détermine l'état du filtre à partir de données tenant compte de plusieurs profils de roulage du véhicule, ce qui augmente encore davantage la fiabilité du diagnostic. [oo2o] De préférence, la vitesse de chargement en particules du filtre à particules est déterminée en mesurant la pression des gaz d'échappement en amont et en aval du filtre à particules. [0021] Cette mesure est effectuée au moyen des capteurs de pression existant déjà sur une ligne d'échappement équipée d'un filtre à particules, de sorte que la mise en oeuvre du procédé n'engendre pas de surcoût significatif. [0022] Les profils type de roulage déterminés dans le procédé selon l'invention comprennent : le roulage en ville sévère, - le roulage en ville normal, - le roulage sur route. - le roulage sur voie rapide - le roulage sur voie autoroute [0023] Ces cinq types de roulage sont représentatifs des différentes conditions de roulage d'un véhicule. [0024] Le profil de roulage du véhicule peut être déterminé à partir du régime du moteur, du couple du moteur et de la vitesse du véhicule. [0025] Ces caractéristiques peuvent être déterminées à partir de capteurs existants dans le véhicule, de sorte que la mise en oeuvre du procédé selon l'invention n'engendre pas non plus de surcoût d'équipement supplémentaire. [0026] De préférence, après chacune des étapes b) et d) mentionnées plus haut, on estime le niveau d'émission de particules qui serait observé sur le véhicule lors d'un test normalisé (cycle MVEG en Europe) et à la fin de la phase de diagnostic on compare le niveau d'émission de particules estimé avec le niveau estimé lors de la phase d'apprentissage. [0027] Cette comparaison permet d'estimer si le niveau d'émission de particules en aval du filtre est correct ou non vis-à-vis d'une contrainte imposée. [0028] De préférence, les vitesses de chargement en particules de référence et courantes du filtre à particules sont inscrites sur un tableau ou une cartographie. [0029] Ces tableaux ou cartographies peuvent être embarqués dans le véhicule dans un calculateur fonctionnant avec les capteurs de pression disposés en amont et en aval du filtre à particules et avec les capteurs de régime, de couple du moteur et de vitesse qui sont déjà prévus dans le véhicule. [0030] D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore tout au long de la description ci-après. [0031] Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples, non limitatifs : - la figure 1 est un schéma illustrant la phase d'apprentissage du procédé selon l'invention, - la figure 2 est un schéma illustrant la phase de diagnostic du procédé selon l'invention, - la figure 3 est un schéma illustrant la phase finale du procédé selon l'invention. [0032] La figure 1 montre schématiquement un moteur diesel 1 qui lors de son fonctionnement émet des particules 2 dans une ligne d'échappement 3 équipée d'un filtre à particules 4. [0033] Le véhicule automobile est équipé de façon connue de capteurs 5 permettant de mesurer le régime et le couple du moteur 1 ainsi que la vitesse du véhicule. [0034] La ligne d'échappement 3 comprend de façon connue en amont et en aval du filtre à particules 4 des capteurs de pression 6, 7. [0035] Ces capteurs 6, 7 permettent de mesurer la pression en aval et en amont du filtre 4. [0036] Un superviseur 8 connu en lui-même est programmé pour calculer la masse de particules de suie dans le filtre à particules 4 en fonction de la différence de pression entre l'amont et l'aval du filtre. [0037] A partir de cette masse, le superviseur 8 calcule la vitesse de chargement en particules du filtre 4. [0038] La ligne d'échappement 3 est également équipée de façon connue d'un injecteur 9 qui injecte dans la ligne d'échappement un agent réducteur pour la réduction sélective des oxydes d'azote contenus dans les gaz d'échappement. [0039] La référence 10 de la figure 1 désigne globalement un superviseur agencé pour mettre en oeuvre la phase d'apprentissage du procédé selon l'invention. [0040] Ce superviseur 10 fonctionne en relation avec les capteurs 5 qui mesurent le régime, le couple et la vitesse du véhicule et avec le superviseur 8 du filtre 4 qui calcule la vitesse de chargement en particules du filtre 4. [0041] La phase d'apprentissage du procédé selon l'invention est mise en oeuvre en début de vie du filtre à particules 4. [0042] Dans une première phase de calibration, on définit une série de profils type 11 (ville sévère, ville, route, voie rapide, autoroute) à partir des grandeurs caractéristiques délivrées par les capteurs 5 de régime, couple et vitesse. [0043] A partir de ces mêmes grandeurs caractéristiques on peut définir en 12, le profil de roulage du véhicule. [0044] Parallèlement, la vitesse de chargement en particules du filtre 4 est calculée par le superviseur 8. [0045] Ainsi si le profil de roulage du véhicule identifié en 12 correspond à l'un des profils type calibrés 11, on attribue à ce profil type la vitesse de chargement calculée par le superviseur 8. [0046] On peut ainsi attribuer à chaque profil type de roulage une vitesse de chargement de référence exprimée en mg/km et remplir le tableau ou la cartographie 13. [0047] En fin de phase d'apprentissage, le tableau ou la cartographie 13 est figé en 14 pour définir les vitesses de chargement de référence. [0048] En fonction de ces vitesses de chargement de référence, on réalise en 15 une extrapolation pour estimer le niveau d'émission de particules qui serait observé sur le véhicule au cours d'un cycle selon la norme Europe (MVEG). [0049] L'estimation de ce niveau d'émission permet de connaître en 16, l'écart de performance de filtration à identifier pour dépasser le seuil OBD particule prescrit. [0050] Le schéma de la figure 2 illustre la phase proprement dite de diagnostic du procédé selon l'invention. [0051] Cette figure 2 reprend les mêmes références que celles de la figure 1 pour toutes les parties communes entre ces deux figures. [0052] Dans cette phase de réalisation du diagnostic du filtre 4 qui a fonctionné pendant une certaine période depuis la phase d'apprentissage, on répète l'étape 12 d'identification du profil de roulage du véhicule. [0053] Pour chaque profil de roulage du véhicule, on détermine grâce au superviseur 8 une vitesse de chargement courant du filtre 4. [0054] Comme dans la phase d'apprentissage, on construit un tableau 17 indiquant pour chaque profil de roulage (ville sévère, ville, route) la vitesse de 25 chargement courante en mg/km. [0055] On compare ensuite (voir figure 3) le tableau 13 des vitesses de chargement de référence établi lors de la phase d'apprentissage avec le tableau 17 des vitesses de chargement courantes établi lors de la phase de diagnostic. [0056] Cette comparaison permet de calculer en 18, un niveau de performance 30 de filtration du filtre à particules 4. [0057] Si le filtre à particules 4 est intact le niveau des vitesses de chargement courantes sera proche voire identique au niveau des vitesses de chargement de référence déterminées lors de la phase d'apprentissage. [0058] En revanche, si le filtre à particules 4 est défaillant, les vitesses de chargement courantes seront plus faibles que les vitesses de chargement de référence. [0059] Le niveau de performance de filtration calculé en 18 est ensuite comparé au niveau de performance minimum 16 calculé lors de la phase d'apprentissage. [0060] Si le niveau de performance de filtration calculé en 18 est supérieur au niveau de performance minimum 16, le diagnostic ainsi réalisé indique que le filtre 4 n'a pas atteint un niveau de dégradation entraînant un dépassement du seuil OBD prescrit. [0061] En revanche, si le niveau de performance 18 est inférieur au niveau minimal 16, le diagnostic indique que le filtre 4 est dégradé. [0062] La chaine d'alerte de l'unité de diagnostic embarquée (OBD pour On Board Diagnostic) OBD doit alors être déclenchée afin d'assurer les reconfigurations associés. [0063] Les principaux avantages du procédé selon l'invention sont les suivants : - il permet d'établir un diagnostic direct et fiable de l'état du filtre à particules en utilisant des références déterminées sur le véhicule lors d'une phase d'apprentissage, - sa mise en oeuvre utilise des capteurs et des moyens existant sur le véhicule, de sorte qu'elle n'entraîne pas un coût important. REVENDICATIONS1. Procédé pour déterminer l'état de fonctionnement d'un filtre à particules (4) placé sur la ligne d'échappement (3) d'un moteur Diesel (1), caractérisé par les étapes suivantes : - dans une phase initiale d'apprentissage, a) on détermine une série de profils type de roulage (11) du véhicule, b) on détermine pour chaque profil type de roulage (11), une vitesse de chargement en particules de référence (13) du filtre à particules (4) en début de durée de vie, - dans une phase ultérieure de diagnostic, c) on répète l'étape a), d) on détermine pour chaque profil type de roulage (11) du véhicule, une vitesse de chargement courante (17) du filtre à particules (4) ayant fonctionné, e) on compare la vitesse de chargement courante (17) déterminée dans l'étape d) avec la vitesse de chargement de référence (13) déterminée dans l'étape b) de la phase d'apprentissage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de chargement en particules (13, 17) du filtre à particules est déterminée en mesurant la pression des gaz d'échappement en amont et en aval du filtre à particules (4). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les profils type de roulage (11) du véhicule comprennent : - le roulage en ville sévère, - le roulage en ville normal, - le roulage sur route - le roulage sur voie rapide - le roulage sur autoroute. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le profil de roulage (11) du véhicule est déterminé à partir du régime du moteur (1), du couple du moteur (1) et de la vitesse du véhicule. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'après chacune des étapes b) et d) on estime le niveau d'émission de particules (15, 18) qui serait observé sur le véhicule, lors d'un test normalisé, et à la fin de la phase de diagnostic, on compare le niveau d'émission de particules estimé (18) avec le niveau (15) estimé lors de la phase d'apprentissage. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que lorsque le niveau d'émission de particules est inférieur à un seuil prédéterminé (16), on commande la mise en route de la chaine d'alerte de diagnostic embarqué permettant d'activer les reconfigurations associées. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les vitesses de chargement en particules de référence (13) et courantes (17) du filtre à particules sont inscrites sur un tableau ou une cartographie.