Brevet FR2990722A1 — publié le 20131122

PROCEDE DE CONTROLE D'UN FILTRE A PARTICULES EQUIPANT UNE LIGNE D'ECHAPPEMENT D'UN VEHICULE AUTOMOBILE. [0001] L'invention relève du domaine des systèmes de surveillance et/ou de diagnostic des appareils de traitement de gaz d'échappement qui sont produits par un moteur à combustion interne équipant un véhicule automobile. La présente invention a pour objet un procédé de contrôle d'un filtre à particules équipant une ligne d'échappement du véhicule automobile. Elle a aussi pour objet un filtre à particules pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. [0002] Le document FR 2,908,822 décrit un procédé de calibrage et de gestion d'une ligne d'échappement comprenant un filtre à particules. La ligne d'échappement équipe un moteur à combustion interne pour l'évacuation de gaz d'échappement produits par ce dernier. Le filtre à particules est destiné à retenir, puis à éliminer, des particules, telles que des poussières et/ou des suies, contenues dans les gaz d'échappement préalablement à la délivrance de ces derniers vers un environnement extérieur au véhicule automobile. [0003] Ledit procédé comprend une étape initiale de mesure d'une augmentation de perte de charge en fonction d'un débit des gaz d'échappement traversant ledit filtre, cette étape initiale étant effectuée sur une population représentative dudit filtre. Ledit procédé comprend également une étape de mesure, en fonction du débit des gaz d'échappement traversant ledit filtre, et en l'absence de particules de suies, d'une perte de charge spécifique. Ledit procédé comprend enfin une étape de détermination, sur la base des valeurs obtenues aux étapes précédentes, d'une valeur limite de perte de charge, seuil de déclenchement d'une phase de régénération, ladite valeur étant caractéristique dudit filtre. [0004] Le filtre à particules est apte à subir une étape de régénération qui consiste notamment à chauffer le filtre à particules pour brûler les particules que ledit filtre contient. [0005] Un tel procédé mérite d'être amélioré pour optimiser l'étape de régénération, et notamment pour diminuer une durée de l'étape de régénération. Plus particulièrement, un tel procédé mérite d'être amélioré pour optimiser une étape de surveillance du filtre à particules, l'étape de surveillance étant réalisée préalablement à l'étape de régénération. En effet, au cours de l'étape de régénération, le chauffage du filtre à particules est réalisé à partir d'une post-injection de carburant à l'intérieur de la ligne d'échappement. Une telle post-injection est consommatrice de carburant et il est préférable de minimiser une telle consommation, de telle sorte qu'il est souhaitable d'effectuer l'étape de régénération uniquement à bon escient. De plus, un chauffage excessif du filtre à particules risque de provoquer à la longue une fissuration et une détérioration de ce dernier. Enfin, une occurrence intempestive d'une phase de régénération est préjudiciable à un système de contrôle d'appareils de traitement des gaz d'échappement comprenant le filtre à particules. En effet, un tel système, lorsqu'il est sollicité à tort, perturbe inutilement un fonctionnement nominal du moteur à combustion interne, voire du véhicule automobile, ce qui est susceptible de constituer une nuisance pour un utilisateur du véhicule automobile. Un tel procédé mérite enfin d'être amélioré pour optimiser une précision de modèles embarqués de gestion de l'étape de régénération. [0006] Un but de la présente invention est de proposer un procédé de contrôle d'un filtre à particules équipant une ligne d'échappement d'un véhicule automobile, un tel procédé étant efficace et économe en carburant, un tel procédé permettant en outre de pérenniser le filtre à particules à partir d'une mise en oeuvre d'une étape de régénération à bon escient, ce qui permet d'éviter des occurrences intempestives d'étape de régénération et ce qui permet d'optimiser une précision de modèles embarqués de gestion de l'étape de régénération. Un autre but de la présente invention est de proposer un filtre à particules pour la mise en oeuvre d'un tel procédé de contrôle. [0007] Dans sa généralité, la présente invention propose un procédé de contrôle d'un filtre à particules équipant une ligne d'échappement d'un véhicule automobile, le procédé de contrôle comprenant éventuellement une étape de régénération du filtre à particules si un système de contrôle le juge nécessaire notamment en fonction d'une étape de surveillance du filtre à particules qui précède l'étape de régénération, l'étape de surveillance comprenant une étape de saisie respective de caractéristiques intrinsèques du filtre à particules. [0008] Plus particulièrement, un procédé de la présente invention est un procédé de contrôle d'un filtre à particules équipant une ligne d'échappement d'un véhicule automobile. Le procédé de contrôle comprend une étape de régénération du filtre à particules ainsi qu'une étape de surveillance du filtre à particules qui précède l'étape de régénération. [0009] Selon la présente invention, l'étape de surveillance comprend une étape de saisie respective de caractéristiques intrinsèques du filtre à particules. [0010] Les caractéristiques intrinsèques du filtre à particules comprennent préférentiellement une perte de charge à froid, une masse et un rapport d'ouverture propres au filtre à particules équipant la ligne d'échappement. [0011] De préférence, l'étape de surveillance comprend une étape de comparaison respective de chacune des caractéristiques intrinsèques avec une caractéristique intrinsèque correspondante minimale et avec une caractéristique intrinsèque correspondante maximale. [0012] De préférence encore, l'étape de surveillance comprend une étape de sélection respective d'une caractéristique intrinsèque sélectionnée choisie parmi respectivement la caractéristique intrinsèque et une caractéristique intrinsèque par défaut selon une réponse correspondante à l'étape de comparaison correspondante. [0013] L'étape de surveillance comprend avantageusement l'une quelconque d'une étape de recalage de premier type et d'une étape de recalage de deuxième type de la perte de charge à froid sélectionnée pour obtenir une perte de charge à vide. [0014] Un filtre à particules de la présente invention pour la mise en oeuvre d'un tel procédé de contrôle est principalement reconnaissable en ce que le filtre à particules est pourvu d'un identifiant comportant au moins les caractéristiques intrinsèques propres au filtre à particules. [0015] Un système de contrôle de la présente invention pour contrôler un dispositif de 20 post-traitement de gaz d'échappement comprenant un tel filtre à particules est principalement reconnaissable en ce que le système de contrôle comprend des moyens de saisie des caractéristiques intrinsèques du filtre à particules. [0016] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation, en relation avec les 25 figures des planches annexées, dans lesquelles : [0017] La figure 1 est une vue schématique d'une ligne d'échappement d'un véhicule automobile pourvu d'un système de contrôle de la présente invention. [0018] La figure 2 est une vue schématique en coupe d'un filtre à particules de la présente invention qui est en relation avec le système de contrôle illustré sur la figure 30 précédente. [0019] La figure 3 est une vue schématique de face du filtre à particules représenté sur la figure 2. [0020] La figure 4 est une vue schématique d'un procédé de contrôle de la présente invention qui est mis en oeuvre par le système de contrôle illustré sur la figure 1. [0021] Les figures 5 et 6 sont des illustrations schématiques de variante d'une étape du procédé de contrôle représenté sur la figure 4. [0022] Sur la figure 1, un véhicule automobile est équipé d'un moteur à combustion interne 1 pour permettre son déplacement. Le moteur à combustion interne 1 est pourvu d'une ligne d'échappement 2 pour permettre une évacuation vers un environnement extérieur 3 de gaz d'échappement 4 produits par le moteur à combustion interne 1. Les gaz d'échappement 4 contiennent des particules, telles que des poussières, des suies ou analogues, qui sont retenues par un filtre à particules 5 équipant la ligne d'échappement 2 pour éviter le rejet des particules vers l'environnement extérieur 3. Le filtre à particules 5 est constitutif d'un dispositif de post-traitement 6 des gaz d'échappement 4 équipant le véhicule automobile. Le dispositif de post-traitement 6 est susceptible de comprendre un catalyseur de réduction d'oxydes d'azote 7, qui est par exemple disposé sur la ligne d'échappement 2 en amont du filtre à particules 5 selon un sens de circulation 8 des gaz d'échappement 4 à l'intérieur de la ligne d'échappement 2. [0023] Le filtre à particules 5 comporte des caractéristiques intrinsèques DP,M,OFA qui déterminent au moins en partie une aptitude du filtre à particules 5 à retenir les particules. A cet effet, le filtre à particules 5 comprend une céramique 11 qui constitue un élément filtrant à travers lequel les gaz d'échappement 4 transitent à l'intérieur du filtre à particules 5, de telle sorte que les caractéristiques intrinsèques DP,M,OFA du filtre à particules 5 sont susceptibles d'être des caractéristiques intrinsèques de la céramique 11 constitutive du filtre à particules 5 correspondant. [0024] Parmi les caractéristiques intrinsèques DP,M,OFA, on peut citer une perte de charge à froid DP, un rapport d'ouverture OFA et une masse M du filtre à particules et/ou de la céramique 11. [0025] La perte de charge à froid DP est définie par une différence entre une pression amont P1 des gaz d'échappement 4 prise en amont du filtre à particules 5 et une pression aval P2 des gaz d'échappement 4 prise en aval du filtre à particules 5 selon le sens de circulation 8 des gaz d'échappement 4 à l'intérieur de la ligne d'échappement 2. La pression amont P1 est par exemple prise en une face amont 9 du filtre à particules 5 tandis que la pression aval P2 est par exemple prise en une face aval 10 du filtre à particules 5. La face amont 9 constitue une surface d'entrée des gaz d'échappement 4 à l'intérieur du filtre à particules 5 et la face aval 10 constitue une surface de sortie des gaz d'échappement 4 hors du filtre à particules 5. La céramique 11 constituant un obstacle à un écoulement des gaz d'échappement 4 à son travers, la pression aval P2 est inférieure à la pression amont Pl. La perte de charge à froid DP, définie comme la différence entre la pression aval P2 et la pression amont Pi, est une caractéristique intrinsèque propre à chaque filtre à particules 5. La perte de charge à froid DP est par exemple mesurée en usine de production du filtre à particules 5 sur une installation du type banc de flux à froid. La mesure de la perte de charge à froid DP est effectuée pour un débit commun et une température des gaz d'échappement 4 qui sont identiques. La mesure de la perte de charge à froid DP est réalisée pour un ensemble de filtre à particules 5, si ladite mesure est réalisée chez un fabricant de filtre à particules 5 ou bien pour un ensemble de céramiques 11, si ladite mesure est réalisée chez un fabricant de céramiques 11. La mesure de la perte de charge à froid DP permet d'affecter à chacun des filtres à particules 5 une valeur particulière à la perte de charge à froid DP ainsi qu'une loi de distribution des pertes de charge à froid DP dudit ensemble. La perte de charge à froid DP est notamment de l'ordre de quelques dizaines de millibars avec un écart-type de l'ordre d'une dizaine de pourcents de la valeur nominale. [0026] La mesure de la masse M est effectuée par pesée de chaque céramique 11 constitutive du filtre à particules 5 correspondant, pour affecter une valeur particulière à ladite masse M ainsi qu'une loi de distribution de la masse M. La masse M est par exemple de l'ordre de quelques kilogrammes avec un écart-type de l'ordre de 10%. [0027] En se reportant sur la figure 2, la céramique 11 est formée d'une pluralité de canaux 12,13 parallèles entre eux et contigus les uns aux autres, dont des canaux d'entrée 12 et des canaux de sortie 13. Un canal d'entrée 12 comporte une face d'entrée 12a qui est ouverte et une face de sortie 12b qui est obturée. Un canal de sortie 13 comporte une face d'admission 13a qui est obturée et une face d'évacuation 13b qui est ouverte. Ces dispositions sont telles que les gaz d'échappement 4 pénètrent à l'intérieur de la céramique 11 par la face d'entrée 12a d'un des canaux d'entrée 12, traverse une paroi de séparation 14 dudit canal d'entrée 12 et d'un canal de sortie contigu 13 pour s'écouler à l'intérieur dudit canal de sortie 13 et quitter la céramique 11 par l'intermédiaire de la face d'évacuation 13b. Le rapport d'ouverture OFA est défini comme un pourcentage d'une somme des surfaces élémentaires Se des faces d'entrée 12a par rapport à une surface totale St de la face amont 9. Le rapport d'ouverture OFA est par exemple déterminé à partir d'un cliché photographique de la face amont 9 et un procédé de traitement d'images apte à calculer le rapport d'ouverture OFA. La mesure du rapport d'ouverture OFA est réalisée pour un ensemble de filtre à particules 5, si ladite mesure est réalisée chez un fabricant de filtre à particules 5 ou bien pour un ensemble de céramiques 11, si ladite mesure est réalisée chez un fabricant de céramiques 11. Le rapport d'ouverture OFA est par exemple compris entre 20% et 50% avec un écart-type de l'ordre de quelques pourcents. [0028] Le véhicule automobile est également équipé d'un système de contrôle 15 du dispositif de post-traitement 6 des gaz d'échappement 4. Le système de contrôle 15 est en relation avec le filtre à particules 5, notamment pour déclencher une étape de régénération A3 de ce dernier, ainsi qu'avec le catalyseur de réduction d'oxydes d'azote 7. L'étape de régénération A3 consiste notamment à chauffer le filtre à particules 5 pour brûler les particules que le filtre à particules 5 contient. [0029] Selon la présente invention, le système de contrôle 15 prend en compte chacune des caractéristiques intrinsèques DP,M,OFA propres à un filtre à particules 5 respectif. Autrement dit, le système de contrôle 15 gère le dispositif de post-traitement 6, à partir de données propres au filtre à particules 5 constitutif du dit dispositif et non à partir de valeurs moyennes desdites caractéristiques intrinsèques DP,M,OFA. Il en découle que l'étape de régénération A3 du filtre à particules 5 est décidée par le système de contrôle 15, si nécessaire, à partir des caractéristiques intrinsèques DP,M,OFA du filtre à particules 5. L'étape de régénération A3 comportant une étape de post-injection de carburant et la régénération du filtre à particules 5 étant adaptée aux caractéristiques intrinsèques DP,M,OFA de ce dernier, il en résulte une régénération du filtre à particules qui est efficace et économe. [0030] Pour ce faire, et en se reportant sur la figure 3, un filtre à particules 5 de la présente invention est pourvu d'un identifiant 16 comprenant l'ensemble des caractéristiques intrinsèques DP,M,OFA respectives de ce dernier. L'identifiant 16 est par exemple constitué d'une étiquette portant les caractéristiques intrinsèques DP,M,OFA. L'identifiant 16 est par exemple encore constitué d'un code-barre comportant les caractéristiques intrinsèques DP,M,OFA. L'identifiant 16 est par exemple encore constitué d'une marque gravée à la surface du filtre à particules 5. [0031] En se reportant sur la figure 4, un procédé de contrôle AA de la présente invention pour contrôler le filtre à particules 5 de la présente invention comporte une pluralité d'étapes successives Al ,A2,A3. [0032] Le procédé de contrôle AA du filtre à particules 5 comporte une étape de demande de mise à jour Al des caractéristiques intrinsèques DP,M,OFA à l'intérieur du système de contrôle 15. Selon la présente invention, le procédé de contrôle AA comprend ensuite une étape de surveillance A2 du filtre à particules 5 qui précède l'étape de régénération A3. Ladite étape de surveillance A2 permet la prise en compte par le système de contrôle 15 de chacune des caractéristiques intrinsèques DP,M,OFA propres à un filtre à particules 5 respectif. [0033] L'étape de surveillance A2 comprend une première étape de saisie B1 de la masse M. Puis, lors d'une première étape de comparaison Ci, une première condition relative au fait que la masse M est comprise entre une masse minimale M,,, et une masse maximale M'x est vérifiée. Puis, une première étape de sélection D1 d'une masse sélectionnée M" permet un choix entre la masse M si la première condition est vérifiée ou une masse par défaut M' si la première condition n'est pas vérifiée. La masse sélectionnée M" est mémorisée par des premiers moyens de mémoire El pour son exploitation par le système de contrôle 15. [0034] L'étape de surveillance A2 comprend une deuxième étape de saisie B2 du rapport d'ouverture OFA. Puis, lors d'une deuxième étape de comparaison 02, une deuxième condition relative au fait que le rapport d'ouverture OFA est compris entre un rapport d'ouverture minimum OFA,,, et un rapport d'ouverture OFA'x est vérifiée. Puis, une deuxième étape de sélection D2 d'un rapport d'ouverture sélectionné OFA" permet un choix entre le rapport d'ouverture OFA si la deuxième condition est vérifiée ou un rapport d'ouverture par défaut OFA' si la deuxième condition n'est pas vérifiée. Le rapport d'ouverture sélectionné OFA" est mémorisé par des deuxièmes moyens de mémoire E2 pour son exploitation par le système de contrôle 15. [0035] L'étape de surveillance A2 comprend une troisième étape de saisie B3 de la perte de charge à froid DP. Puis, lors d'une troisième étape de comparaison 03, une troisième condition relative au fait que la perte de charge à froid DP est comprise entre une perte de charge à froid minimale DPmin et une perte de charge à froid maximale DP'x est vérifiée. Puis, une troisième étape de sélection D3 d'une perte de charge à froid sélectionnée DP" permet un choix entre la perte de charge à froid DP si la troisième condition est vérifiée ou une perte de charge à froid par défaut DP' si la troisième condition n'est pas vérifiée. La perte de charge à froid sélectionnée DP" est mémorisée par des troisièmes moyens de mémoire E3 pour son exploitation lors d'une étape de recalage Fi ,F2. [0036] Préférentiellement, les étapes de saisie B1,B2,B3 sont réalisées à partir de la mise en oeuvre de moyens de saisie MS qui sont indifféremment du type lecture optique, lecteur de code-barre, clavier de saisie, écran tactile selon une nature de l'identifiant 16. [0037] Sur la figure 5 et la figure 6, sont représentées deux variantes respectives de l'étape de recalage Fi ,F2 de la perte de charge à froid sélectionnée DP" pour obtenir une perte de charge à vide DP. L'étape de recalage Fi ,F2 fait appel à des cartographies de perte de charge à froid DP en fonction d'un débit massique Le débit massique Qvol est constitué de la valeur à laquelle il est souhaité de recaler la valeur de la perte de charge à froid sélectionnée DP". [0038] Sur la figure 5, une étape de recalage de premier type F1 est un recalage qui suppose que la perte de charge à froid sélectionnée DP" suit une loi nominale centrée sur une perte de charge nominale à froid DP', et comportant un écart-type EC. L'étape de recalage de premier type F1 comprend une étape de différenciation G entre la perte de charge à froid sélectionnée DP" et la perte de charge nominale à froid DP', pour déterminer une différence Diff entre la perte de charge à froid sélectionnée DP" et la perte de charge nominale à froid DP',. L'étape de recalage de premier type F1 comprend ensuite une étape d'affectation H pour affecter l'écart-type EC à la différence Diff, et en déduire, lors d'une étape de déduction J, la valeur de la perte de charge à vide DP, à partir de l'utilisation d'une première cartographie 101 et d'une deuxième cartographie 102, la première cartographie 101 étant une cartographie gralphie d'un écart-type nominal de perte de 0 charge à vide en fonction du débit massique tandis que la deuxième cartographie 102 est une cartographie de perte de charge à vide pour un filtre à particules 5 nominal à vide en fonction du débit massique Qvol. On obtient finalement la valeur de la perte de charge à vide DP v qui est utilisée par le système de contrôle 15 pour déclencher ou ne pas déclencher l'étape de régénération A3 du filtre à particules 5. [0039] Sur la figure 6, une étape de recalage de deuxième type F2 prend en compte le fait que la valeur de la perte de charge à froid sélectionnée DP" est bornée par la perte de charge à froid minimale DP,,, et la perte de charge à froid maximale DP'x, d'après la mise en oeuvre précédente de la troisième étape de comparaison 03. L'étape de recalage de deuxième type F2 positionne la perte de charge à froid sélectionnée DP" par rapport à la perte de charge à froid minimale DP,,, et la perte de charge à froid maximale DP'x par l'intermédiaire d'un coefficient a. Le coefficient a est déterminé par l'équation suivante lors d'une étape de calcul K: [0040] a = (DP" - DP,in) / (DP'x - DP") [0041] Puis, l'étape de recalage de deuxième type F2 comprend une première étape de répercussion L1 et une deuxième étape de répercussion L2 du coefficient a sur une troisième cartographie 103 et une quatrième cartographie 104. La troisième cartographie 103 représente la perte de charge à vide maximale DP'x en fonction du débit massique Qvoi tandis que la quatrième cartographie 104 représente la perte de charge à vide minimale DP,,, en fonction du débit massique Qvol pour le filtre à particules 5. L'étape de recalage de deuxième type F2 comprend alors une étape de détermination N de la perte de charge à vide DP v qui est utilisée par le système de contrôle 15 pour déclencher ou ne pas déclencher l'étape de régénération A3 du filtre à particules 5. [0042] L'ensemble de ces dispositions est tel que le système de contrôle 15 surveille, diagnostique et déclenche, si nécessaire, l'étape de régénération A3 du filtre à particules 5 à partir des caractéristiques intrinsèques DP,M,OFA propres de ce dernier en mettant en oeuvre le procédé de contrôle AA de la présente invention. Une telle mise en oeuvre est facilitée par l'identifiant 16 qui comprend l'ensemble des caractéristiques intrinsèques DP,M,OFA du filtre à particules 5 et qui comprend éventuellement d'autres informations telles qu'un nom du fournisseur du filtre à particules 5 et/ou de la céramique 11. [0043] II en résulte finalement une adaptation du système de contrôle 15 aux caractéristiques intrinsèques DP,M,OFA du filtre à particules qui équipe la ligne d'échappement 2 concernée par ledit système de contrôle 15. Il en découle finalement une personnalisation du traitement de chacun des filtres à particules 5, à partir de la mise en oeuvre du procédé de contrôle AA de la présente invention.30 REVENDICATIONS: 1. Procédé de contrôle (AA) d'un filtre à particules (5) équipant une ligne d'échappement (2) d'un véhicule automobile, le procédé de contrôle (AA) comprenant une étape de régénération (A3) du filtre à particules (5) ainsi qu'une étape de surveillance (A2) du filtre à particules (5) qui précède l'étape de régénération (A3), caractérisé en ce que l'étape de surveillance (A2) comprend une étape de saisie (B1,B2,B3) respective de caractéristiques intrinsèques (DP,M,OFA) du filtre à particules (5). 2. Procédé de contrôle (AA) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les caractéristiques intrinsèques du filtre à particules (5) comprennent une perte de charge à froid (DP), une masse (M) et un rapport d'ouverture (OFA) propres au filtre à particules (5) équipant la ligne d'échappement (2). 3. Procédé de contrôle (AA) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de surveillance (A2) comprend une étape de comparaison respective (C1,C2,C3) de chacune des caractéristiques intrinsèques (DP,M,OFA) avec une caractéristique intrinsèque correspondante minimale (DPmin,Mmin,OFAmm) et avec une caractéristique intrinsèque correspondante maximale (DPmax,Mmax,OFAmax). 4. Procédé de contrôle (AA) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape de surveillance (A2) comprend une étape de sélection respective (D1,D2,D3) d'une caractéristique intrinsèque sélectionnée (DP",M",0FA") choisie parmi respectivement la caractéristique intrinsèque (DP,M,OFA) et une caractéristique intrinsèque par défaut (DP',M',OFA') selon une réponse correspondante à l'étape de comparaison correspondante (C1,C2,C3). 5. Procédé de contrôle (AA) selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que l'étape de surveillance (A2) comprend l'une quelconque d'une étape de recalage de premier type (F1) et d'une étape de recalage de deuxième type (F2) de la perte de charge à froid sélectionnée (DP") pour obtenir une perte de charge à vide (DP'). 6. Filtre à particules (5) pour la mise en oeuvre d'un procédé de contrôle (AA) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filtre à particules (5) est pourvu d'un identifiant (16) comportant au moins les caractéristiques intrinsèques (DP,M,OFA) propres au filtre à particules (5). 7. Système de contrôle (15) d'un dispositif de post-traitement (6) de gaz d'échappement (4) comprenant un filtre à particules (5) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le système de contrôle (15) comprend des moyens de saisie (MS) des caractéristiques intrinsèques (DP,M,OFA) du filtre à particules (5).5