Brevet FR2970040A1 — publié le 20120706

DISPOSITIF DE REGENERATION D'UN FILTRE A PARTICULES EQUIPANT UNE LIGNE D'ECHAPPEMENT D'UN MOTEUR THERMIQUE [0001 La présente invention concerne le domaine de la dépollution des gaz d'échappement issus d'un moteur thermique. [0002 Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un dispositif de régénération d'un filtre à particules équipant une ligne d'échappement d'un moteur thermique. L'invention se rapporte en outre à un système motorisé comprenant un moteur thermique et une ligne d'échappement, un procédé de régénération d'un filtre à particules équipant une ligne d'échappement d'un moteur thermique et un programme d'ordinateur. [0003] Les niveaux d'émissions polluantes, des véhicules automobiles notamment, sont réglementés, et plus particulièrement le niveau d'émission de particules. Les normes régissant ces niveaux d'émissions polluantes sont d'ailleurs de plus en plus drastiques. C'est pourquoi les véhicules munis de moteurs thermiques sont de plus en plus souvent équipés de moyens de dépollution qui peuvent comprendre un ensemble de catalyseurs transformant les constituants toxiques des gaz d'échappement, tels que le monoxyde de carbone, les hydrocarbures imbrûlés, ou les oxydes d'azote, en éléments moins toxiques comme la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone. Ces dispositifs de dépollution comprennent aussi, notamment pour les moteurs Diesel, un filtre à particules qui piège les particules de carbone issues de la combustion dans les cylindres. Un filtre à particules a généralement une forme cylindrique et est constitué d'un nid d'abeille en céramique. Les canaux du nid d'abeille sont bouchés alternativement en entrée et en sortie du filtre à particules pour forcer le passage des gaz à travers les parois poreuses du nid d'abeille et collecter ainsi les particules. Les particules s'accumulent dans le filtre à particules de sorte que seuls des gaz épurés sont rejetés. Il est alors périodiquement nécessaire de régénérer le filtre à particules en éliminant les particules piégées afin d'éviter une perte de charge trop importante dans la ligne d'échappement, due à l'accumulation des particules dans le filtre à particules, qui a tendance à nuire au bon fonctionnement du moteur en entraînant notamment une perte de puissance. [0004 Un procédé classique de régénération d'un filtre à particules est basé sur la combustion des suies par élévation de la température du filtre à particules jusqu'à atteindre la température à laquelle les particules de carbone brûlent. Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour élever la température. Par exemple une résistance chauffante peut être insérée dans le filtre à particules. Une autre méthode, la plus répandue, consiste à augmenter la température des gaz d'échappement qui vont traverser le filtre à particules. A cette fin, il est possible par exemple d'injecter une quantité supplémentaire de carburant dans au moins un des cylindres sous forme de post-injection. Ce carburant s'enflamme en produisant une augmentation de température des gaz d'échappement. Une autre solution qui peut être combinée à la post-injection, consiste à retarder l'injection principale de carburant. [0005i Cependant, le recours à la post-injection entraîne une augmentation de la dilution du carburant dans l'huile du circuit de lubrification du moteur. En effet, le carburant injecté tardivement et qui ne brûle pas dans la chambre de combustion peut entraîner la formation d'un film de carburant liquide sur les parois internes des cylindres du moteur. Du carburant peut alors passer sous un piston et se mélanger à l'huile de lubrification du moteur. Une telle dilution nuit aux propriétés lubrifiantes de l'huile et peut être préjudiciable à la fiabilité du moteur, en entraînant une usure prématurée. De plus, la combustion se propageant dans le filtre à particules, il en résulte un fort gradient de température à l'intérieur du filtre à particules qui, s'il est trop important, peut gravement l'endommager en provoquant des fissurations, voire même sa destruction si la température s'élève au-delà de 1000°C. Il est donc très important de contrôler la combustion des particules piégées afin de ne pas provoquer de dommages irréversibles au filtre à particules. [0006i La régénération du filtre à particules est en général déclenchée automatiquement et se passe à l'insu du conducteur du véhicule, en tenant compte uniquement des informations fournies sur l'état d'encrassement du filtre à particules. Classiquement, les opportunités de régénération du filtre à particules sont calculées par un calculateur, ou module de supervision, en fonction de données mesurées. Ces données sont des données mesurées à l'aide notamment de capteurs de contrôle du filtre à particules, telles que par exemple la mesure de masse dans le filtre à particules, d'une différence de pression aux bornes du filtre à particules, du mode de combustion, de la dilution actuelle, de la température extérieure. Lorsqu'une valeur seuil de saturation du filtre à particules est atteinte, la régénération est déclenchée. Une autre donnée prise en compte par le module de supervision du filtre à particules est le kilométrage parcouru sans régénération puisque cette donnée, qui est liée à l'utilisation du moteur pendant une durée déterminée, donne également une bonne indication sur l'état d'encrassement du filtre à particules. Cependant, ces cycles de régénération sont en général déclenchés uniquement selon l'état d'encrassement du filtre à particules, mais sans tenir compte des conditions de conduite critiques d'un point de vue des gaz d'échappement, comme par exemple en ville ou dans les embouteillages, pendant lesquelles les niveaux thermiques atteints peuvent se révéler insuffisants pour assurer une régénération correcte du filtre à particules, ce qui peut entraîner des cycles de régénération très longs et donc très consommateurs de carburant. [0007] Le document FR2927361 Al propose un procédé de régénération d'une installation de post-traitement des gaz d'échappement notamment d'un filtre à particules d'un moteur à combustion interne équipant un véhicule automobile, par des cycles de régénération commandés par une installation de commande. L'installation de commande reçoit des données d'information concernant le trajet de conduite, et les cycles de régénération sont commandés en tenant compte des données d'information. Les données d'information concernant le trajet de conduite comprennent des données d'information spécifiques au conducteur. Ce document propose donc un procédé de régénération d'un filtre à particules qui tient compte d'un profil d'utilisation moteur basé sur des données trajet enregistrées. Ces données sont des données prédictibles, liées à l'utilisation du moteur pendant une durée déterminée. Pour cela, le procédé utilise les données issues par exemple d'un système global de navigation de type GPS (acronyme anglais pour « Global Positioning System ») et/ou d'un système télématique de circulation TMC (acronyme anglais pour « Traffic Message Channel ») pour récupérer des informations sur le trajet à effectuer. Si le trajet est déjà mémorisé, il est alors possible de comparer le trajet entré à celui enregistré pour déterminer avec plus de précision les phases de régénération au cours de ce trajet. Ainsi, le procédé permet de prévoir les meilleures périodes pour procéder aux cycles de régénération, en fonction des conditions critiques du point de vue des gaz d'échappement sur le trajet enregistré. Par exemple, si le système télématique de circulation détecte un bouchon proche, alors que les conditions sont favorables à une régénération, le calculateur ne lance pas le cycle de régénération car il sait qu'il devra l'arrêter en entrant dans le bouchon. De même, si le système de navigation indique la présence imminente d'un tunnel, le calculateur ne lance pas de cycle de régénération. [0008] Cependant, ce document ne permet pas d'anticiper des cycles de régénération en fonction de la conduite en temps réel par exemple. Ainsi, lorsque le conducteur roule sur une autoroute et qu'il n'y a pas de bouchon détecté par le système télématique, le calculateur peut lancer périodiquement des cycles de régénération tout le long de cette autoroute. Or, il se peut que le conducteur ralentisse brutalement pour sortir de l'autoroute afin de faire une pose sur une aire de repos. Dans ce cas, le passage au ralenti par exemple au cours de la régénération d'un moteur Diesel, induira une réduction de la combustion des suies et, même dans le cas d'un filtre à particules fortement chargé, les effets peuvent être dommageables pour ce-dernier. [000s] L'invention a donc pour but de remédier à au moins un des inconvénients de l'art antérieur. En particulier, l'invention vise à améliorer l'efficacité et la fiabilité des régénérations des filtres à particules. [0010] A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de régénération d'un filtre à particules équipant une ligne d'échappement d'un moteur thermique, ledit dispositif étant apte à exécuter des cycles automatiques de régénération en tenant compte de données représentatives de l'état du filtre à particules, caractérisé en ce que ledit dispositif tient en outre compte d'au moins une donnée comportementale représentative du comportement d'un utilisateur relative à l'utilisation par ce-dernier dudit moteur. [0011] Ainsi, le dispositif permet d'anticiper les réactions de l'utilisateur, si bien qu'il permet d'améliorer les décisions de régénération du filtre à particules, en augmentant les opportunités de régénération, pour maintenir le filtre à particules dans un état non surchargé. Le dispositif permet donc notamment de diminuer encore les risques de fissuration du filtre à particules, de diminuer aussi les risques de dilution pouvant entraîner une casse du moteur, et de diminuer également la consommation de carburant. [0012] L'invention permet donc d'augmenter les probabilités de déclenchement des régénérations à des moments opportuns, en améliorant les prises de décision, afin de mieux contrôler l'état du filtre à particules et de diminuer les risques de détérioration de ce-dernier. [0013] Selon d'autres caractéristiques optionnelles: - le dispositif comprend un module d'apprentissage permettant de relier la donnée comportementale représentative du comportement d'un utilisateur à des données caractéristiques de sollicitations moteur pour établir une évaluation de l'état du filtre à particules; - le dispositif comprend un module de supervision apte à analyser les données représentatives de l'état du filtre à particules et la donnée comportementale lui parvenant et apte à ne commander le déclenchement d'une régénération que si l'ensemble des données concoure à la réunion de conditions de déclenchement d'un cycle de régénération ; - le module de supervision est apte à déterminer, parmi différents types de régénération possible, le type de régénération qu'il peut déclencher ; - le dispositif est intégré dans un véhicule automobile et il en outre apte à identifier l'utilisateur en fonction de paramètres de réglages d'utilisation du véhicule qui sont pré-mémorisés; - le dispositif est intégré dans un véhicule automobile et la donnée comportementale comprend au moins une information parmi les informations suivantes : une première information relative à une activation d'un comportement dynamique de conduite, de type sportif ou confortable, découlant d'un mode de consommation ou d'une sélection de dureté des suspensions ; et une deuxième information relative à un enclenchement, ou un arrêt, d'un régulateur ou limitateur de vitesse à une vitesse supérieure à une valeur seuil prédéterminée. [0014] L'invention porte en outre sur un véhicule automobile comprenant le dispositif de régénération d'un filtre à particules. [0015] L'invention porte également sur un système motorisé comprenant un moteur thermique et une ligne d'échappement, ledit système étant apte à exécuter des cycles automatiques de régénération d'un filtre à particules équipant ladite ligne d'échappement en tenant compte de données représentatives de l'état du filtre à particules mesurées à partir de capteurs de contrôle, et comprenant le dispositif de régénération du filtre à particules. [0016] L'invention porte également sur un procédé de régénération d'un filtre à particules équipant une ligne d'échappement d'un moteur thermique ledit procédé exécutant des cycles automatiques de régénération en tenant compte de données (DP) représentatives de l'état du filtre à particules, caractérisé en ce que le déclenchement des cycles de régénération tient en outre compte d'au moins une donnée comportementale (DU) représentative du comportement d'un utilisateur au cours de l'utilisation par ce-dernier dudit moteur. [0017] L'invention porte enfin sur un programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé de régénération d'un filtre à particules défini dans ce qui précède, lorsque ledit programme est exécuté par un processeur. [ools] D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple illustratif et non limitatif, en référence aux figures annexées qui représentent : - La figure 1, un schéma d'un moteur muni d'un dispositif de régénération selon l'invention, - La figure 2, un schéma synoptique des étapes d'un procédé de régénération selon l'invention. [0019] La figure 1 schématise un moteur thermique 10, par exemple à quatre cylindres, sur la sortie duquel se trouve un collecteur de gaz d'échappement 20, lequel débouche sur une ligne d'échappement 30. Ce moteur et cette ligne d'échappement étant bien connus, leurs éléments constitutifs ne sont pas représentés. Seul le filtre à particules 40 est représenté sur le schéma de cette ligne d'échappement. Les cycles automatiques de régénération du filtre à particules 40 sont pilotés par une unité de pilotage 50. Cette unité de pilotage 50 peut être réalisée sous forme d'un processeur convenablement programmé. Un ensemble d'instructions logicielles permet au processeur d'effectuer différentes opérations décrites dans ce qui suit en relation avec l'unité de pilotage. L'unité de pilotage 50 comprend un module de supervision 51 apte à interpréter des données et à calculer les opportunités, les stratégies et les types de régénérations à mettre en place. Ce module de supervision 51 pilote un module de commande 52 apte à déclencher un cycle de régénération du filtre à particules. [0020] Le module de supervision 51 interprète notamment des données référencées DP qui correspondent aux données d'information système, c'est-à-dire des données représentant l'ensemble des données moteur nécessaires au bon déroulement d'une régénération. Ces données sont principalement issues de la mesure, par des capteurs de contrôle Cl, C2 du filtre à particules, du débit d'échappement, de la température en amont du filtre à particules, de la masse de suies dans le filtre à particules. D'autres capteurs de contrôle, représentés par la référence C3 sur la figure 1, permettent aussi de mesurer la température extérieure ou la dilution actuelle de carburant dans l'huile de lubrification ou l'oxygène présent ou encore le mode de combustion par exemple. Toutes ces données, référencées DP, sont utiles pour estimer l'état d'encrassement du filtre à particules et donc pour calculer les opportunités de régénération. Bien sûr cette liste n'est pas exhaustive et toutes les données prédictibles liées à l'utilisation du moteur pendant une durée déterminée peuvent être interprétées par le module de supervision pour contribuer au calcul des opportunités de régénération. Ainsi, par exemple, le kilométrage parcouru sans régénération ou encore les données, fournies par un système de navigation et/ou par un système télématique de circulation de type TMC (« Traffic Message Channel »), sur le trajet à parcourir peuvent également être prises en compte à ce stade dans les données dites d'information système DP. [0021] Selon l'invention, le module de supervision est capable d'interpréter d'autres données référencées DU sur la figure 1 et représentant des données comportementales représentatives du comportement d'un utilisateur au cours de l'utilisation du moteur. Typiquement, pour un véhicule automobile, il s'agit des données caractéristiques du comportement du conducteur, c'est-à-dire de données d'information liées à son style de conduite. [0022] Au sens de l'invention, ces données comportementales DU rassemblent l'ensemble des actions que réalise un conducteur dès son entrée dans le véhicule. A titre d'exemple, ces données comportementales DU correspondent au choix du mode de consommation économique ou sportive ; à la détection du nombre de passagers qui donne en outre une indication de la charge du véhicule ; ou encore à la position des suspensions sur un parcours, c'est-à-dire la sélection de leur dureté, qui permet d'informer sur le style de conduite, sportif ou confortable, du conducteur et d'anticiper les températures des gaz d'échappement. Un ensemble de capteurs, représenté par la référence C4 sur la figure 1, permet de récupérer ces données comportementales DU. [0023] Une autre caractéristique avantageuse consiste à prendre en compte, dans ces données comportementales DU non prédictibles, l'enclenchement ou l'arrêt d'un régulateur de vitesse. Ainsi, lorsque le régulateur de vitesse est enclenché à une vitesse sélectionnée supérieure à une valeur seuil prédéfinie, par exemple 90 km/h, le module de supervision peut alors estimer que le véhicule va avoir une vitesse régulée pendant au moins quelques minutes, ce qui peut rendre les conditions favorables à une régénération. De même l'enclenchement d'un limiteur de vitesse peut également renseigner sur le type de route sur lequel progresse le véhicule. Ces données comportementales permettent donc d'anticiper en temps réel le style de conduite du conducteur, et non pas seulement les conditions extérieures liées au trajet à effectuer provenant d'un système de navigation de type GPS ou d'un système télématique de circulation. Ainsi, si par exemple un conducteur sur autoroute veut s'arrêter pour faire une pose sur une aire de repos, il arrête son régulateur de vitesse. L'information du régulateur permet d'informer le module de supervision de ne pas lancer de régénération, alors que l'information du système de navigation ou du système télématique n'interdira pas ce déclenchement de la régénération. [0024] De préférence, avant d'être interprétées par le module de supervision, ces données comportementales DU font l'objet d'un apprentissage. En effet, les données non prédictibles caractéristiques du comportement de l'utilisateur induisent des sollicitations caractéristiques correspondantes du moteur. Le comportement de l'utilisateur influe sur le moteur qui ne sera pas sollicité de la même manière selon que la conduite sera de type confortable ou de type sportif par exemple. La connaissance du comportement de l'utilisateur donne donc une indication sur l'état du moteur qui en découle et donc sur l'état des échappements et par conséquent sur l'état d'encrassement du filtre à particules. Un module d'apprentissage 53 permet donc de relier les données comportementales de l'utilisateur à des données caractéristiques des sollicitations moteur qui en découlent. Ainsi, si le conducteur emprunte tous les jours le même trajet dans des conditions similaires de conduite, après un apprentissage, le module de supervision peut anticiper le style de conduite du conducteur et donc améliorer les stratégies de régénération à déclencher au cours de la conduite. [0025] Selon une autre variante, il est possible d'enregistrer, dans un espace de stockage non représenté, du module de pilotage 50, la position des sièges et /ou des rétroviseurs et/ou le poids du conducteur, afin d'identifier un conducteur régulier du véhicule. Une telle identification du conducteur permet également d'anticiper son style de conduite, après la période d'apprentissage. [0026] Le module de supervision 51 traite et analyse toutes les données prédictibles ou non, DP et DU, fournies pour estimer les moments favorables à une régénération, pour définir des stratégies de régénération et pour déterminer le type de régénération à mettre en place. [0027] La figure 2 illustre les étapes mises en oeuvre par le dispositif au cours du procédé de régénération. Dans un premier temps, dès l'entrée de l'utilisateur dans le véhicule une première étape 100, facultative, consiste à l'identifier. Ainsi, le système peut avantageusement reconnaître des utilisateurs réguliers du véhicule. Pour cela, l'identification se base sur les paramètres, pré-mémorisés dans un espace de stockage, des réglages effectués par l'utilisateur tels que, par exemple, le réglage de la position du siège et/ou celle des rétroviseurs. L'identification peut en outre se baser sur le poids de l'utilisateur par exemple. [0028] Dans une autre étape 110, le module d'apprentissage 53 récupère les données non prédictibles relatives au comportement de l'utilisateur. Cette récupération des données comportementales DU est réalisée tout au long de l'utilisation du véhicule, c'est-à-dire tout au long de la conduite du véhicule par l'utilisateur. [0029] Après la phase d'apprentissage 110, certaines données comportementales DU déclenchent des messages favorables à une régénération. Ces messages sont transmis au module de supervision 51 pour l'informer des fortes probabilités que le véhicule se trouve dans des conditions favorables à une régénération. A l'étape 120, le module de supervision 51 traite et analyse alors toutes ces informations avec les données d'information système DP représentatives de l'état du filtre à particules, provenant notamment des capteurs de contrôle Cl, C2, C3. Si les données systèmes DP ne sont pas favorables à une régénération soit parce qu'il n'y a pas de nécessité, le filtre à particules n'étant pas suffisamment encrassé, ou soit parce qu'il n'y a pas de possibilité, les conditions de conduite étant critiques d'un point de vue des gaz d'échappement, le module de supervision 51 n'envoie pas de commande de déclenchement de régénération au module de commande 52 et fait remonter l'information au module d'apprentissage 53 pour améliorer son efficacité et sa prédictibilité (étape 130). [0030] Par contre, si toutes les conditions sont réunies, le module de supervision 51 envoie un ordre au module de commande 52 pour déclencher une régénération (étape 140). De manière avantageuse, cette régénération est effectuée de manière améliorée car elle répond au juste besoin de l'utilisateur en anticipant son comportement routier. Pour cela, le module de supervision 51 est en outre capable de déterminer, parmi plusieurs types de régénération possibles, le type de régénération à effectuer. Ainsi, selon le temps estimé pour effectuer la régénération et/ou selon l'état du filtre à particules, le module de supervision commande une régénération lente ou une régénération rapide ou une régénération sévère ou enfin une régénération dite de sécurité. [0031] Grâce à l'invention, les régénérations sont améliorées et permettent ainsi de maintenir en permanence le filtre à particules dans un état non surchargé. De plus, les décisions de régénération du filtre à particules étant plus nombreuses et améliorées, les régénérations sont réalisées dans de meilleures conditions, si bien que les risques de dilution pouvant entraîner une casse du moteur sont minimisés, les risques de fissuration voire de casse du filtre à particules sont également considérablement réduits, la consommation de carburant est également réduite, et une faible contre-pression due au filtre à particules est préservée puisqu'il est maintenu en permanence dans un état non surchargé. REVENDICATIONS1. Dispositif de régénération d'un filtre à particules (40) équipant une ligne d'échappement (30) d'un moteur thermique (10), ledit dispositif étant apte à exécuter des cycles automatiques de régénération en tenant compte de données (DP) représentatives de l'état du filtre à particules, caractérisé en ce que ledit dispositif tient en outre compte d'au moins une donnée comportementale (DU) représentative du comportement d'un utilisateur relative à l'utilisation par ce-dernier dudit moteur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un module d'apprentissage (53) permettant de relier la donnée comportementale (DU) représentative du comportement d'un utilisateur à des données caractéristiques de sollicitations moteur pour établir une évaluation de l'état du filtre à particules. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un module de supervision (51) apte à analyser les données (DP) représentatives du filtre à particules et la donnée comportementale (DU) lui parvenant et apte à ne commander le déclenchement d'une régénération que si l'ensemble des données concoure à la réunion de conditions de déclenchement d'un cycle de régénération. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le module de supervision (51) est apte à déterminer, parmi différents types de régénération possibles, le type de régénération qu'il peut déclencher. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est intégré dans un véhicule automobile et en ce qu'il est en outre apte à identifier l'utilisateur en fonction de paramètres de réglages d'utilisation du véhicule par l'utilisateur, qui sont pré-mémorisés. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est intégré dans un véhicule automobile et en ce que la donnée comportementale comprend au moins une information parmi les informations suivantes : - une première information relative à une activation d'un comportement dynamique de conduite, de type sportif ou confortable, découlant d'un mode de consommation ou d'une sélection de dureté des suspensions ; et - une deuxième une information relative à un enclenchement, ou un arrêt, d'unrégulateur ou limitateur de vitesse à une vitesse supérieure à une valeur seuil prédéterminée. 7. Véhicule automobile comprenant le dispositif de régénération d'un filtre à particules selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8. Système motorisé comprenant un moteur thermique (10) et une ligne d'échappement (30), ledit système étant apte à exécuter des cycles automatiques de régénération d'un filtre à particules (40) équipant ladite ligne d'échappement en tenant compte de données (DP) représentatives de l'état du filtre à particules mesurées à partir de capteurs de contrôle (Cl, C2, C3), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de régénération du filtre à particules selon l'une des revendications 1 à 6. 9. Procédé de régénération d'un filtre à particules équipant une ligne d'échappement d'un moteur thermique, ledit procédé exécutant des cycles automatiques de régénération en tenant compte de données (DP) représentatives de l'état du filtre à particules, caractérisé en ce que le déclenchement des cycles de régénération tient en outre compte d'au moins une donnée comportementale (DU) représentative du comportement d'un utilisateur au cours de l'utilisation par ce-dernier dudit moteur. 10. Programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme 20 pour l'exécution des étapes du procédé de régénération d'un filtre à particules selon la revendication 9 lorsque ledit programme est exécuté par un processeur (50).