Brevet FR3010185A1 — publié le 20150306

CAPTEUR DE SUIE EN FORME DE PEIGNES DECENTRES [0001] La présente invention concerne un capteur de suie pour la mesure des émissions de particules de suie dans la ligne d'échappement d'un véhicule automobile, ce capteur de suie étant en forme de peignes décentrés. [0002] Les moteurs thermiques génèrent des particules de suie de façon plus ou moins importante lors de leur fonctionnement. Les normes de dépollution intégrant à partir de la norme européenne de dépollution des véhicules automobiles dite Euro 6.2 un niveau maximal d'émissions de particules en nombre à respecter, il est nécessaire de maîtriser les émissions de ces particules à la sortie du moteur thermique. Cette norme va rentrer progressivement en application en deux étapes en exigeant des niveaux tolérés d'émission de particules de plus en plus faibles. La tendance à durcir les normes antipollution est mondiale. [0003] Pour les véhicules automobiles, il a été exploré diverses voies de réduction des émissions de particules. Le plus fréquemment, la ligne d'échappement d'un véhicule automobile comporte au moins un filtre à particules adapté spécifiquement à la motorisation du véhicule. [0004] Les nouveaux seuils d'émission à respecter imposent potentiellement la présence d'un capteur de suie en aval du filtre à particules. Le capteur de suie a pour rôle de mesurer le taux de suie en aval du filtre à particules. Le capteur de suie est relié à une unité de contrôle et lui envoie ses relevés afin de détecter un défaut dans le système de dépollution du véhicule. [0005] Par exemple, un taux de suie anormal détecté par le capteur de suie révèle la présence d'un filtre à particules dégradé, généralement fissuré. Dans ce cas, le véhicule ne respecte pas le seuil figé par la norme en vigueur. [0006] Il est connu selon l'état de l'art d'utiliser un capteur de suie à peigne résistif. Le capteur de suie à peignes résistifs présente une plaquette céramique sur laquelle est imprimé deux peignes résistifs formant chacun une électrode en platine à proximité l'une de l'autre. L'accumulation de suie entre ces deux électrodes va générer un pont électriquement conducteur. Dans le capteur, il est prévu une électronique de commande qui va mesurer le courant passant entre les électrodes. Une fois un seuil de courant atteint correspondant à une accumulation élevée de suie et non désirable, l'électronique de commande fait effectuer le chauffage du capteur afin de le nettoyer. A la fin du nettoyage, un nouveau cycle de mesures du capteur peut recommencer. [0007] La problématique sur ce type de mesure est que le temps réel pour estimer le taux de suie est faible. En effet les normes en vigueur imposent d'être apte à détecter un filtre à particules hors service sur un cycle d'homologation. [0008] A partir d'un démarrage du moteur, il faut considérer le temps pour passer le point de rosée pour l'autorisation du chauffage quand on estime qu'il n'y a plus de présence d'eau, le temps de chauffage et le temps d'accumulation des suies dans la zone entre les électrodes. En considérant l'addition de tous ces temps cumulés, le temps avant la fin d'un cycle d'homologation pour effectuer une mesure est très court et donc critique. [0009] Un tel capteur de suie à peignes résistifs est connu du document US-A- 2008/0282769. Un tel capteur de suie présente deux électrodes disposés à distance l'une de l'autre et présentant une série de dents espacées pointant pour chaque électrode vers l'autre électrode. Les dents d'une électrode sont disposées entre deux dents consécutives de l'autre électrode tout en définissant un espacement entre une dent d'une électrode et la dent voisine de l'autre électrode. Les dents peuvent être de forme rectangulaire en s'étendant parallèlement les unes aux autres. [0010] Sur une configuration à peignes « centrés » comme il est montré dans ce document, les dents des électrodes sont disposées de manière uniforme, c'est-à-dire que les dents d'une électrode sont respectivement adjacentes à une dent de l'autre électrode et sont disposées à égale distance de cette dent. Cette distance est d'environ de 20 à 50pm. [0011] La figure 1 montre les différentes étapes du fonctionnement d'un capteur de suie en fonction de l'accumulation en suie dans le capteur. [0012] La première étape A montre un capteur non encore rempli de suie. Il n'y a pas de connexion entre les peignes des deux électrodes et la résistance électrique du capteur est élevé. La seconde étape B montre une accumulation faible de suie entre les électrodes. La connexion électrique entre les électrodes est faible. Entre la première étape A et la seconde étape B, il existe une zone temporelle morte où le courant n'évolue pas, ceci le temps que les suies générent le pont conducteur entre les deux électrodes lors de la seconde étape B. [0013] La troisième étape C montre une accumulation de suie moyenne entre les dents des électrodes. La connexion entre les électrodes est faible et la résistance électrique est moyenne. La quatrième étape D montre une accumulation de suie importante entre les dents des électrodes. La connexion entre les électrodes est forte et la résistance électrique est faible. [0014] Si ces quatres étapes A à D correspondent à une configuration de mesure du capteur de suie la moyenne, la cinquième étape E correspond au chauffage du capteur pour brûler les suies et replacer le capteur dans sa configuration en début d'étape A. [0015] La figure 2 montre l'évolution de la résistance du capteur Rés Cap en fonction de la quantité de suie Qte Suie accumulée dans le capteur avec mention des étapes mentionnées en regard de la figure 1. La zone temporelle morte où le courant n'évolue pas entre les étapes A et B est visible à cette figure 2. La zone de prise de mesure qui est référencée X1 à cette figure est donc limitée. [0016] Par conséquent, le problème à la base de la présente invention est d'augmenter le temps de prise de mesure d'un capteur de suie à deux électrodes sous forme de peigne en limitant le temps de remplissage de la zone inter-électrode délimitée entre les dents des deux électrodes. [0017] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l'invention un capteur de suie comprenant des première et seconde électrodes disposées en vis-à-vis et munies de dents, les dents d'une électrode pointant vers l'autre électrode et chaque dent de la première électrode, à l'exception d'une dent d'extrémité, s'insérant entre deux dents de la seconde électrode en laissant entre elles un espacement, le courant passant entre les électrodes étant représentatif de l'accumulation de suie à l'intérieur du capteur, caractérisé en ce que l'espacement entre une dent de la première électrode et chacune des deux dents l'entourant de la seconde électrode est différent, la dent de la première électrode étant décentrée par rapport aux deux dents l'entourant de la seconde électrode en étant plus proche de l'une des deux dents que de l'autre et inversement. [0018] L'effet technique est d'obtenir une optimisation de la disponibilité du capteur de suie en augmentant son temps de prise de mesure. [0019] Avantageusement, l'espacement le plus grand entre une dent de la première électrode et une des deux dents l'entourant de la seconde électrode est au moins le double de son espacement le plus petit avec l'autre des deux dents. [0020] Avantageusement, les première et seconde électrodes sont disposées inversées l'une par rapport à l'autre. [0021] Avantageusement, une électrode en forme de W inversé intègre l'autre électrode en son intérieur, les faces internes des branches du W comprenant une série de dents faisant face à une série de dents respectives de l'autre électrode. [0022] Avantageusement, l'espacement le plus grand atteint approximativement 30pm tandis que l'espacement le plus petit descend approximativement jusqu'à 10pm. [0023] Avantageusement, le capteur comprend des moyens de chauffage pour l'élimination des suies en son intérieur quand la quantité de suie accumulée dépasse un seuil prédéterminé. [0024] L'invention concerne aussi un ensemble d'un tel capteur de suie et son dispositif de contrôle associé, lequel dispositif de contrôle comprend des moyens de mesure de l'intensité du courant entre les électrodes, le seuil prédéterminé de quantité de suie correspondant à un courant maximal mesuré. [0025] L'invention concerne aussi un système de dépollution en particules de suie pour véhicule automobile comprenant un filtre à particules, caractérisé en ce qu'il comprend un tel capteur de suie ou un tel ensemble. [0026] L'invention concerne un procédé de mesure par un tel capteur de suie ou par un tel ensemble de la quantité de suie accumulée dans le capteur, ceci par mesure du courant entre les deux électrodes du capteur, pour lequel la prise de mesure nécessite une accumulation minimale de suie entre les électrodes afin que la suie accumulée génère un pont conducteur entre les deux électrodes, caractérisé en ce que l'étape d'accumulation minimale se compose de deux sous-étapes, une accumulation minimale étant obtenue pour l'espacement le plus petit et permettant le début de la prise de mesure lors d'une première sous-étape, cette première sous-étape étant suivie par une accumulation minimale de suie pour l'espacement le plus grand lors de la seconde sous- étape. [0027] Avantageusement, le capteur de suie est contrôlé en comparant le rapport de l'espacement le plus petit sur l'espacement le plus grand avec le rapport du temps d'accumulation minimale pour l'espacement le plus petit sur le temps d'accumulation minimale total pour les deux espacements, une cohérence entre ces rapports étant représentatif d'un capteur de suie fonctionnant normalement. [0028] D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique des différentes étapes lors du fonctionnement d'un capteur de suie puis de son chauffage pour l'élimination de la suie accumulée en son intérieur, ces étapes étant communes à l'état de la technique et à la présente invention, - la figure 2 est une représentation schématique d'une courbe donnant la résistance électrique du capteur en fonction de la quantité de suie accumulée en son intérieur lors des différentes étapes montrées à la figure 1, cette courbe étant celle obtenue avec un capteur de suie en forme de peignes selon l'état de la technique, - la figure 3 est une représentation schématique d'une vue en coupe d'un capteur de suie selon la présente invention, les écarts respectifs entre les dents d'une électrode et la dent qu'elles entourent de l'autre électrode étant différents, - la figure 4 est une représentation schématique d'une courbe donnant la résistance électrique du capteur en fonction de la quantité de suie accumulée en son intérieur lors des différentes étapes montrées à la figure 1, cette courbe étant celle obtenue avec un capteur de suie en forme de peignes selon la présente invention, - la figure 5 est une représentation schématique d'une courbe donnant la résistance électrique du capteur en fonction de la quantité de suie accumulée en son intérieur lors des différentes étapes montrées à la figure 1 avec comparaison du temps d'accumulation de suie selon des espacements différents entre dents des électrodes du capteur, cette courbe étant celle obtenue avec un capteur de suie en forme de peignes selon la présente invention. [0029] Les figures 1 et 2 ont déjà été décrites dans la partie introductive de la présente demande de brevet. [0030] La présente invention propose de disposer d'une configuration spécifique de chaque peigne formant une électrode 1 pour permettre de limiter le temps de remplissage de la zone entre les dents d'une première électrode 1 et d'une seconde électrode 1 a. [0031] De manière connue, le capteur de suie comporte une première électrode 1 et une seconde électrode 1 a portant chacune une série respective de dents 4, 5, dont une seule est référencée par série. Chaque dent 5 de la première électrode 1, à l'exception d'une dent d'extrémité de l'électrode 1, est entourée de chaque côté à distance par une dent 4 de la seconde électrode 1 a, un espacement 2, 3 étant laissé entre une dent 5 entourée de la première électrode 1 et les dents 4 de la seconde électrode 1 a. il en va de même pour les dents 4 de la seconde électrode 1 a. Par dent d'extrémité d'une électrode, il est entendu la dent se trouvant la plus proche d'une extrémité de l'électrode. [0032] Dans la forme de réalisation montrée à la figure 3, les électrodes 1, 1 a sont montées en se faisant face tout en étant inversées l'une par rapport à l'autre. Chaque électrode 1, 1 a peut comprendre trois dents 4, 5, ce qui n'est en aucun cas limitatif. [0033] D'autres formes de réalisation sont aussi possibles. Par exemple sans que cela soit limitatif, une première électrode peut être en forme de W renversé en contenant en son intérieur une seconde électrode en forme de U. Chaque branche du W renversé formée par la première électrode comprend des dents sur sa face interne tandis que chaque branche du U de la seconde est doublée en présentant une série de dents sur chacune de ses faces externes en vis-à-vis des faces internes des branches du W renversé de la première électrode. [0034] Dans cette forme de réalisation, il y a donc quatre paires de branches de première et seconde électrodes qui sont en vis-à-vis avec les dents de la première électrode pénétrant entre les dents de la seconde électrode et inversement. [0035] Contrairement à l'état de la technique pour lequel les espacements 2 et 3 sont égaux, la présente invention prévoit des espacements 2, 3 différents. A la figure 3, l'espacement 2 est plus grand que l'espacement 3, ce qui n'est pas limitatif, le contraire pouvant aussi être possible. Il s'ensuit que la dent 5 ou 4 d'une électrode 1 ou la entourée par deux dents 4 ou 5 de l'autre électrode 1 a ou 1 est plus proche de l'une des deux dents qui l'entourent que de l'autre. [0036] L'espacement le plus grand 2 entre une dent 5 de la première électrode 1 et une des deux dents 4 l'entourant de la seconde électrode 1 a est au moins le double de son espacement le plus petit 3 avec l'autre des deux dents 4. Pour ordre d'idée, sans que cela soit limitatif, l'espacement le plus grand 2 peut atteindre approximativement 30um voire 50um tandis que l'espacement le plus petit 3 peut être descendre jusqu'à approximativement 10pm. Un tel espacement le plus petit 3 de 10um entre dents 4, 5 des électrodes 1, la est tout à fait possible à obtenir via un procédé de fabrication par laser. [0037] Ainsi, il est possible d'avoir un ratio de 1/3 entre l'espacement le plus petit 3 et l'espacement le plus grand 2. Un ratio de 1/2 est cependant préféré car limitant la complexité du procédé de fabrication des électrodes 1, 1 a. [0038] L'intérêt du décentrage entre dents 4, 5 est d'optimiser le temps de réponse du capteur. Il existe ainsi pour chaque côté d'une dent 4, 5 une zone morte différente qui correspond à un temps incompressible pour remplir la zone inter-électrode respective. Dans ces zones, la distribution des particules de suie n'est pas obligatoirement uniforme car les particules peuvent s'accumuler sous forme de dendrites à partir d'une électrode. [0039] Un tel décentrage va permettre de réduire la distance inter-électrode ou espacement 2, 3 d'un côté d'une dent 4, 5 et d'optimiser le temps de la zone morte. Cela permet d'avoir une première mesure pour l'espacement le plus petit 3 en attendant le remplissage de l'espacement le plus grand 2. [0040] Le profil des électrodes 1, 1a et le peigne qu'elles forment respectivement avec leurs dents 4, 5 est donc dissymétrique. Ceci présente l'avantage pour chaque dent entourée d'une électrode d'avoir un espacement 3 moins grand avec une dent l'entourant de l'autre électrode que l'espacement 2 avec l'autre dent de cette autre électrode et d'avoir ainsi un temps de remplissage par les particules de suie plus court pour l'espacement le plus petit 3 comparé à celui de l'autre espacement 2. [0041] La figure 4 montre qu'il est ainsi obtenu un temps X2 de fonctionement du capteur qui est plus grand que le temps X1 montré à la figure 2 selon l'état de la technique. Le temps de disponibilité du capteur de suie est ainsi augmenté, ce qui est crucial étant donné les conditions de fonctionnement drastiques requises par les normes de dépollution présentes ou à venir prochainement. [0042] En comparant la figure 4 avec la figure 2, il peut être vu que la zone morte de non fonctionnement du capteur correspondant au palier horizontal entre les étapes A et B de la figure 2 est raccourcie. Le palier horizontal de la figure 2 est remplacé à la figure 4 par une première pente correspondant au remplissage de l'espacement le plus petit puis à une seconde pente correspondant au remplissage de l'espacement le plus grand entre les dents des première et seconde électrodes. Ceci augmente le temps de disponibilité du capteur de suie. [0043] Ainsi, l'étape d'accumulation minimale pour que le capteur fonctionne se compose de deux sous-étapes, une accumulation minimale étant obtenue pour l'espacement le plus petit et permettant le début de la prise de mesure lors d'une première sous-étape, cette première sous-étape étant suivie par une accumulation minimale de suie pour l'espacement le plus grand lors de la seconde sous-étape. [0044] Dans une forme de réalisation de la présente invention, il est proposé d'exploiter la différence entre les espacements 2 et 3 des dents des électrodes 1, 1a, les références étant celles de la figure 3, pour une optimisation du fonctionnement du capteur de suie. [0045] Dans ce qui va suivre, il va être choisi un espacement 3 qui est la moitié de l'espacement 2. Ceci n'est cependant pas limitatif et n'est que purement illustratif. [0046] Comme l'espacement 3 est deux fois plus petit que l'autre espacement 2, en ce qui concerne l'accumulation de suie, il faudra deux fois moins de temps pour couvrir la zone de l'espacement le plus petit 3 par rapport à la zone de l'espacement le plus grand 2. [0047] En se référant aux figures 3 et 5, soit X3 le temps où la zone de l'espacement le plus petit 3 se charge en suie. Cette zone peut assurer la conduction tandis que la zone de l'autre espacement plus grand 2 ne permet pas encore la conduction. Le début du temps X3 est l'instant où la zone de l'espacement le plus petit 3 est devenue conductive. [0048] Soit X4 le temps où les zones des deux espacements 2 et 3 sont chargées en suie et deviennent conductives. Le début de la période X4 est l'instant où la zone de l'espacement le plus grand 2 est devenue conductive. [0049] Selon une forme de réalisation de la présente invention, en comparant X3 et la somme de X3 et X4, il est possible de vérifier s'il y a une cohérence entre les grandeurs des espacements 2, 3 et le temps nécessaire pour que la zone associée à un des espacements 2, 3 devienne conductive. Ceci permet de vérifier le bon fonctionnement du capteur de suie. [0050] Ainsi le capteur de suie peut être contrôlé en comparant le rapport de l'espacement le plus petit 3 sur l'espacement le plus grand 2 avec le rapport du temps d'accumulation minimale X3 pour l'espacement le plus petit 3 sur le temps d'accumulation minimale total pour les deux espacements 2, 3 étant la somme de X3 et de X4, une cohérence entre ces rapports étant représentatif d'un capteur de suie fonctionnant normalement. [0051] L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. 25 30 REVENDICATIONS1. Capteur de suie comprenant des première et seconde électrodes (1, 1a) disposées en vis-à-vis et munies de dents (4, 5), les dents (4, 5) d'une électrode (1, 1 a) pointant vers l'autre électrode (1a, 1) et chaque dent (5) de la première électrode (1), à l'exception d'une dent d'extrémité, s'insérant entre deux dents (4) de la seconde électrode (1a) en laissant entre elles un espacement (2, 3), le courant passant entre les électrodes (1, 1 a) étant représentatif de l'accumulation de suie à l'intérieur du capteur, caractérisé en ce que l'espacement (2, 3) entre une dent (5) de la première électrode (1) et chacune des deux dents (4) l'entourant de la seconde électrode (1a) est différent, la dent (5) de la première électrode (1) étant décentrée par rapport aux deux dents (4) l'entourant de la seconde électrode (1a) en étant plus proche de l'une des deux dents (4) que de l'autre et inversement. 2. Capteur de suie selon la revendication 1, dans lequel l'espacement le plus grand (2) entre une dent (5) de la première électrode (1) et une des deux dents (4) l'entourant de la seconde électrode (1a) est au moins le double de son espacement le plus petit (3) avec l'autre des deux dents (4). 3. Capteur de suie selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les première et seconde électrodes (1, 1a) sont disposées inversées l'une par rapport à l'autre. 4. Capteur de suie selon la revendication 1 ou 2, dans lequel une électrode (1, 1a) en forme de W inversé intègre l'autre électrode (1a, 1) en son intérieur, les faces internes des branches du W comprenant une série de dents (4, 5) faisant face à une série de dents (4, 5) respectives de l'autre électrode (1a, 1). 5. Capteur de suie selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'espacement le plus grand (2) atteint approximativement 30um tandis que l'espacement le plus petit (3) descend approximativement jusqu'à 10pm. 6. Capteur de suie selon l'une quelconque des revendications précédentes, lequel comprend des moyens de chauffage pour l'élimination des suies en son intérieur quand la quantité de suie accumulée dépasse un seuil prédéterminé. 7. Ensemble d'un capteur de suie selon la revendication 6 et de son dispositif de contrôle associé, lequel dispositif de contrôle comprend des moyens de mesure de l'intensité du courant entre les électrodes, le seuil prédéterminé de quantité de suie correspondant à un courant maximal mesuré. 8. Système de dépollution en particules de suie pour véhicule automobile comprenant un filtre à particules, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur de suie selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ou un ensemble selon la revendication 7. 9. Procédé de mesure par un capteur de suie selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ou par un ensemble selon la revendication 7 de la quantité de suie accumulée dans le capteur, ceci par mesure du courant entre les deux électrodes (1, 1a) du capteur, pour lequel la prise de mesure nécessite une accumulation minimale de suie entre les électrodes (1, 1a) afin que la suie accumulée génère un pont conducteur entre les deux électrodes (1, 1 a), caractérisé en ce que l'étape d'accumulation minimale se compose de deux sous-étapes, une accumulation minimale étant obtenue pour l'espacement le plus petit (3) et permettant le début de la prise de mesure lors d'une première sous-étape, cette première sous-étape étant suivie par une accumulation minimale de suie pour l'espacement le plus grand (2) lors de la seconde sous-étape. 10. Procédé de mesure par un capteur de suie selon la revendication 9, pour lequel le capteur de suie est contrôlé en comparant le rapport de l'espacement le plus petit (3) sur l'espacement le plus grand (2) avec le rapport du temps d'accumulation minimale (X3) pour l'espacement le plus petit (3) sur le temps d'accumulation minimale total (X3 + X4) pour les deux espacements (2, 3), une cohérence entre ces rapports étant représentatif d'un capteur de suie fonctionnant normalement.