Brevet FR3010734A1 — publié le 20150320

PROCEDE D'ANALYSE D'UNE INTEGRITE D'UN FILTRE A PARTICULES. [0001] L'invention porte sur un procédé d'analyse d'une intégrité d'un filtre à particules qui est logé à l'intérieur d'une ligne d'échappement équipant un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, le procédé d'analyse étant mis en oeuvre lors d'un arrêt du véhicule automobile. [0002] Le document FR 2883329 décrit un procédé de surveillance de la présence d'un filtre à particules pour le traitement de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Une mesure d'une grandeur caractéristique des gaz d'échappement du moteur à combustion interne est réalisée en aval du filtre à particules et une variation de la grandeur caractéristique est traitée en combinaison avec une variation du régime du moteur à combustion interne. La variation de la grandeur caractéristique est mesurée lors d'une décélération du moteur à combustion interne du véhicule automobile. [0003] Un tel procédé est une procédure embarquée, réalisée lors d'une phase de roulage du véhicule automobile, qui a pour objectif de diagnostiquer un état de fissuration du filtre à particules. D'une configuration à l'autre, une stratégie de diagnostic est plus ou moins complexe, et repose par exemple sur un capteur d'une différence de pression entre une pression amont et une pression aval du filtre à particules, ou encore sur un capteur de suies disposé en aval du filtre à particules qui est à même de déterminer un passage de suies à travers le filtre à particules en raison d'une fissuration de ce dernier. [0004] De telles stratégies sont fortement dépendantes du profil de roulage, et notamment de la vitesse du véhicule automobile, de la durée de roulage, d'une température du moteur à combustion interne et/ou d'une température de la ligne d'échappement. De telles stratégies sont aussi fortement dépendantes de propriétés desdits capteurs, telles que leur positionnement sur une ligne d'échappement qui loge le filtre à particules, une dynamique desdits capteurs, une précision desdits capteurs, une longueur à chauffer de la ligne d'échappement pour dépasser un point de rosée et vaporiser entièrement l'eau contenue à l'intérieur de la ligne d'échappement. [0005] Ces dépendances induisent des inconvénients et notamment un manque de précision du diagnostic qui est susceptible de s'avérer erroné, en induisant un remplacement inutile du filtre à particules ou bien en considérant comme intègre un fil à particules fissuré. [0006] Un but de la présente invention est de proposer un procédé de diagnostic d'une intégrité d'un filtre à particules équipant une ligne d'échappement d'un véhicule automobile, le procédé complétant avantageusement un diagnostic embarqué de l'intégrité du filtre à particules. [0007] Un procédé de la présente invention est un procédé d'analyse d'une intégrité d'un filtre à particules qui est logé à l'intérieur d'une ligne d'échappement équipant un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Le procédé d'analyse est mis en oeuvre lors d'un arrêt du véhicule automobile. [0008] Selon la présente invention, le procédé comprend une première phase qui comprend au moins une première étape de mise en condition thermique du moteur à combustion interne, puis une deuxième étape de stabilisation de mesures d'une différence de pression entre une première pression de gaz d'échappement prise en amont du filtre à particules et une deuxième pression des gaz d'échappement prise en aval du filtre à particules sur une pluralité de points de fonctionnement, puis une troisième étape de calcul d'un positionnement des mesures effectuées par rapport à des points attendus pour un filtre à particules intègre et une quatrième étape de décision relative à une première question relative à une intégrité du filtre à particules. [0009] De préférence, la première étape de mise en condition thermique du moteur à combustion interne comprend une stabilisation d'une pluralité de paramètres du véhicule automobile dont une première température des gaz d'échappement prise en amont d'un catalyseur d'oxydation logé à l'intérieur de la ligne d'échappement, une deuxième température des gaz d'échappement prise entre le catalyseur d'oxydation et un catalyseur de réduction logé à l'intérieur de la ligne d'échappement, une troisième température d'un liquide de refroidissement du moteur à combustion interne, un taux de recirculation des gaz d'échappement, un débit massique d'air admis à l'intérieur du moteur à combustion interne, et un régime du moteur à combustion interne. [0010] De préférence et selon un premier cas, la deuxième étape de stabilisation de mesures de la différence de pression est réalisée à partir d'une information relative à une masse de suie stockée à l'intérieur du filtre à particules présente à l'intérieur d'un calculateur moteur du véhicule automobile. [0011] De préférence et selon un deuxième cas, la deuxième étape de stabilisation de mesures de la différence de pression est réalisée à partir d'une information relative à une masse de suie stockée à l'intérieur du filtre à particules qui est nulle, pour un champ de caractérisation du filtre à particules intègre exempt de suies. [0012] De préférence, la troisième étape comprend un positionnement de chacune des mesures effectuées de la différence de pression sur le champ de caractérisation. [0013] De préférence, la quatrième étape de décision relative à un jugement d'intégrité du filtre à particules est effectuée à partir d'une situation du positionnement de chacune des mesures effectuées par rapport à une surface de fonctionnement du filtre à particules. [0014] De préférence, le procédé comprend une deuxième phase qui succède à la première phase et qui comprend une étape de régénération du filtre à particules. [0015] De préférence, le procédé comprend une troisième phase qui succède à la deuxième phase, qui est identique à la première phase et qui comporte une deuxième question relative à une intégrité du filtre à particules. [0016] Le filtre à particules est avantageusement jugé intègre si la réponse à la première question et la réponse à la deuxième question sont négatives. [0017] Le filtre à particules est avantageusement jugé défaillant si la réponse à la première question et la réponse à la deuxième question sont positives ou bien si la réponse à la première question est négative et la réponse à la deuxième question est positive. [0018] 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 figures des planches annexées, dans lesquelles : [0019] La figure 1 est une vue schématique d'une ligne d'échappement logeant un filtre à particules analysé par un procédé de la présente invention. [0020] La figure 2 est une vue schématique d'une première phase que comprend le procédé de la présente invention. [0021] La figure 3 est une vue schématique d'une première étape que comprend la première phase illustrée sur la figure 2. [0022] La figure 4 est une vue schématique d'un champ de caractérisation du filtre à particules illustré sur la figure 1. [0023] La figure 5 est une vue schématique de phases successives du procédé de de la présente invention. [0024] Les figures 6 et 7 sont des vues schématiques respectives de champ de caractérisation représente sur la figure 4. [0025] La figure 8 est une vue schématique d'une analyse logique du procédé de la présente invention. [0026] Sur la figure 1, un véhicule automobile est équipé d'un moteur à combustion interne 1 pour pourvoir à son déplacement. Le moteur à combustion interne 1 est préférentiellement un moteur Diesel. Le moteur à combustion interne 1 est équipé d'une ligne d'échappement 2 pour évacuer des gaz d'échappement produits par le moteur à combustion interne 1 vers un environnement extérieur 3 au véhicule automobile. La ligne d'échappement 2 loge successivement depuis le moteur à combustion interne 1 vers l'environnement extérieur 3 : un catalyseur d'oxydation 4 des gaz d'échappement, un catalyseur de réduction 5 des gaz d'échappement et un filtre à particules 6. La ligne d'échappement 2 est pourvue d'un premier capteur de température 7 disposé entre le moteur à combustion interne 1 et le catalyseur d'oxydation 4, pour mesurer une première température Ti des gaz d'échappement. La ligne d'échappement 2 est pourvue d'un deuxième capteur de température 8 disposé entre le catalyseur d'oxydation 4 et le catalyseur de réduction 5, pour mesurer une deuxième température 12 des gaz d'échappement. La ligne d'échappement 2 est aussi pourvue d'un capteur de pression 9 pour mesurer une différence de pression DP entre une première pression P1 des gaz d'échappement prise en amont du filtre à particules 6 et une deuxième pression P2 des gaz d'échappement prise en aval du filtre à particules 6. La ligne d'échappement 2 est aussi pourvue d'une sonde d'oxydes d'azote 10 apte à mesurer une concentration en oxydes d'azote à l'intérieur des gaz d'échappement. [0027] Le procédé de la présente invention est une procédure automatisée, contrôlée par un calculateur moteur 11, permettant de diagnostiquer l'intégrité du filtre à particules 6, notamment à l'occasion d'un passage en concession après-vente. Un tel procédé est complémentaire à un diagnostic embarqué réalisé lors de phases de roulage du véhicule automobile. Un tel procédé permet d'améliorer une précision du diagnostic une fois en concession après-vente, par exemple pour confirmer la justification du remplacement du filtre à particules 6, notamment en cas de fissuration détectée au préalable lors du diagnostic embarqué. Un tel procédé permet d'assurer un fonctionnement stable du moteur à combustion interne 1, un tel procédé étant pérenne, et permettant l'obtention d'un diagnostic précis et fiable. [0028] Sur la figure 2, un procédé de la présente invention comprend préférentiellement une étape préalable E0, qui comprend soit une phase de diagnostic préalable et embarqué du filtre à particules 6 concluant à un filtre à particules 6 qui est fissuré et nécessitant un passage du véhicule automobile en service après-vente, soit une consigne de passage en service après-vente du véhicule automobile pour une autre raison, préférentiellement relative au filtre à particules 6, tel qu'un filtre à particules 6 surchargé demandant une régénération après-vente, un défaut du premier capteur de température 7, un défaut du deuxième capteur de température 8, un défaut de la sonde d'oxydes d'azote 10, un besoin de vidange d'huile ou analogue. [0029] Le procédé de la présente invention dure quelques dizaines de minutes. Le véhicule automobile est complètement immobilisé tout au long de la mise en oeuvre du procédé. Un opérateur demande au calculateur moteur 11 d'effectuer une routine automatisée, via l'interface d'un outil après-vente. Le résultat du diagnostic est ultérieurement affiché par l'outil après-vente. [0030] Le procédé de la présente invention comprend plusieurs étapes successives dont au moins une première étape El de mise en condition thermique du moteur à combustion interne 1, une deuxième étape E2 de stabilisation de mesures de la différence de pression DP entre la première pression P1 des gaz d'échappement prise en amont du filtre à particules 6 et la deuxième pression P2 des gaz d'échappement prise en aval du filtre à particules 6 sur une pluralité de points de fonctionnement, une troisième étape E3 de calcul d'un positionnement des mesures effectuées par rapport à des points attendus pour un filtre à particules 6 intègre sans fissuration et une quatrième étape E4 de décision relative à un jugement d'intégrité du filtre à particules 6, et quant au besoin de de remplacement de ce dernier. [0031] La première étape El de mise en condition comprend une mise en situation stabilisée d'une pluralité de paramètres P du moteur à combustion interne 1. Quelle que soit une situation initiale du moteur à combustion interne 1, moteur chaud ou bien moteur froid, la première étape El de mise en condition comprend par exemple une mise en régime du moteur à combustion interne 1 à 2 000 tr/min, pendant quelques minutes. La première étape El de mise en condition a une durée telle que, partant d'une condition inconnue, le moteur à combustion interne 1 atteint un point de fonctionnement stabilisé et répétable pour la pluralité de paramètres P tels que : une troisième température 13 d'un liquide de refroidissement, eau glycolée notamment, par exemple régulée à 83°C, la première température Tl, la deuxième température 12, un taux de recirculation T des gaz d'échappement, un débit massique D d'air admis à l'intérieur du moteur à combustion interne, et enfin un régime R du moteur à combustion interne 1, tel qu'illustré sur la figure 3. Autrement dit, à l'issue de la première étape El, l'ensemble des paramètres P sont stables et sont contenus à l'intérieur d'une zone Z dans laquelle les paramètres P sont constants et correspondent à une valeur unique indépendante d'un historique du véhicule automobile. Il en résulte que le véhicule automobile est amené à un point de fonctionnement particulier, connu et favorable à des mesures représentatives de ladite différence de pression DP du filtre à particules 6. [0032] La deuxième étape E2 de stabilisation de mesures comporte une mesure de la différence de pression DP selon deux cas distincts en fonction d'une masse M de suie stockée à l'intérieur du filtre à particules 6. [0033] Selon un premier cas dans lequel la masse M de suie stockée à l'intérieur du filtre à particules 6 est non-nulle, il est nécessaire de connaitre précisément la masse M de suie stockée à l'intérieur du filtre à particules 6 pour définir la différence de pression DP attendue sur les différents points mesurés si le filtre à particules 6 était parfaitement intègre. Une telle information est présente à l'intérieur du calculateur moteur 11. [0034] Selon un deuxième cas dans lequel la masse M de suie stockée à l'intérieur du filtre à particules 6 est nulle, un positionnement du filtre à particules 6 à l'intérieur d'un champ de caractérisation [DP,Qvol] du filtre à particules 6 intègre vide de suies est connu et est représenté pour chaque mesure effectuée sur la figure 4. Dans ces conditions, il est possible de comparer la référence connue et des mesures obtenues sur le véhicule automobile au cours de la mise en oeuvre du procédé. [0035] Le champ de caractérisation [DP,Qvol] comprend une pluralité de courbes C1,C2,C3en fonction de différents niveaux de chargement et d'intégrité du filtre à particules 6. Une première courbe C1 représente un comportement d'un filtre à particules 6 exempt de suies. Une deuxième courbe C2 représente un comportement d'un filtre à particules 6 comportant une première masse M1 de suies. Une troisième courbe C3 représente un comportement d'un filtre à particules 6 comportant une deuxième masse M2 de suies qui est supérieure à la première masse M1. Pour chaque courbe 01,02,03, une tolérance de comportement due à des paramètres intrinsèques du filtre à particules 6, tels qu'une géométrie particulière du filtre à particules 6, un débit volumique variable est représentée par une surface S1,S2,S3 entourant la courbe respective 01,02,03 et délimitée par un trait pointillé. [0036] Pour un filtre à particules 6 donné, si la différence de pression DP mesurée pour un point stabilisé donné en débit volumique Qvol est contenue à l'intérieur de ladite surface respective S1,S2,S3, tels que les filtres à particules représentés par des points de de fonctionnement en forme de croix sur la figure 4, alors le filtre à particules 6 est jugé intègre. A contrario, si la différence de pression DP mesurée pour un point stabilisé donné en débit Qvol n'est pas contenue à l'intérieur de ladite surface S1,S2,S3 respective, tels que les filtres à particules représentés par des points de de fonctionnement en forme de cercle sur la figure 4, alors le filtre à particules 6 est jugé dégradé, en raison d'une trop faible différence de pression observée DP. [0037] Plus particulièrement sur la figure 5, une stratégie A de la présente invention comprend quatre phases successives A1,A2,A3,A4. [0038] Au cours d'une première phase Al, le calculateur moteur 11 pilote la mise en oeuvre du moteur à combustion interne 1, de telle sorte que ce dernier fonctionne sur plusieurs régimes stabilisés en considérant que le filtre à particules 6 est chargé en suies, l'ensemble des paramètres susvisés P étant constants au cours de la mesure. Une pluralité de mesures de différences de pression DP est effectuée pour différents débits volumiques Qvol et sont repérés dans le champ de caractérisation [DP,Qvol]. [0039] Au cours d'une deuxième phase A2, une régénération du filtre à particules 6 est réalisée. Une telle régénération comprend une mise en fonctionnement du moteur à combustion interne 1 à un régime élevé, typiquement 2 500 tr/min, ainsi qu'une post-injection tardive de carburant sur le catalyseur d'oxydation 4, pour élever une température des gaz d'échappement en amont du filtre à particules 6, en vue de brûler les suies contenues à l'intérieur du filtre à particules 6. [0040] Au cours d'une troisième phase A3, le calculateur moteur 11 pilote à nouveau la mise en oeuvre du moteur à combustion interne 1, de telle sorte que ce dernier fonctionne sur plusieurs régimes stabilisés en considérant que le filtre à particules 6 est exempt de suies, l'ensemble des paramètres susvisés P étant constants au cours de la mesure. [0041] Au cours d'une quatrième phase A4, une pluralité de mesures de différences de pression DP est effectuée pour différents débits volumiques Qvol et sont repérés dans le champ de caractérisation [DP,Qvol]. [0042] Au cours de la troisième étape E3, un positionnement de chacune des mesures effectuées est réalisé vis-à-vis de la référence disponible décrivant un filtre à particules intègre 6. Pour ce faire, une fois le point de fonctionnement du moteur à combustion interne 1 considéré comme stabilisé vis-à-vis desdits paramètres P susvisés, un relevé de différentes différences de pression DP est effectué et une moyenne des relevés est réalisée. Une telle moyenne est alors comparée à la différence de pression DP attendue pour chaque point de fonctionnement et pour un chargement en suies estimé du filtre à particules 6. En variante, une telle comparaison est complétée par un calcul d'écart en pourcentage vis-à-vis d'une différence de pression DP exacte attendue. Il en résulte que pour tous les points de fonctionnement analysés, que le filtre à particules 6 soit chargé en suies ou exempt de suies, on obtient un positionnement dans le champ de caractérisation [DP,Qvol] de la mesure réalisée vis-à-vis d'un filtre à particules intègre. [0043] Sur la figure 6, les points de fonctionnement observés sont inscrits à l'intérieur de des surfaces Si ,S2, il en résulte que le filtre à particules 6 est considéré comme intègre. Il est notable que la deuxième surface S2 est susceptible d'être relativement étendue en raison d'une incertitude sur la réelle valeur de la masse M2. [0044] Sur la figure 7, les points de fonctionnement observés sont situés hors des surfaces Si ,S2, il en résulte que le filtre à particules 6 est considéré comme fissuré. Cette information est fiable en raison du fait que les points de fonctionnement inscrits à l'intérieur de la première surface Si sont obtenus pour un filtre à particules 6 exempt de suies, après la deuxième phase A2, si bien que l'incertitude sur la deuxième masse M2 est levée. [0045] Sur la figure 8, est représenté un schéma d'analyse logique du procédé de la présente invention. Ledit schéma comprend une première question Qi qui consiste à savoir si le filtre à particules 6 est chargé en suies. La première question Qi est résolue en établissant le champ de caractérisation [DP,Qvol] au cours de la première phase Al. [0046] Si la réponse à la première question 01 est affirmative, la deuxième phase A2 est mise en oeuvre, puis la troisième phase A3 et enfin la quatrième phase A4. Une deuxième question Q2 relative à la fissuration du filtre à particules 6 est résolue par la quatrième phase A4. [0047] Si la réponse à la deuxième question 02 est affirmative, le filtre à particules 6 nécessite un remplacement. [0048] Si la réponse à la deuxième question Q2 est négative, des tests complémentaires du filtre à particules 6 sont nécessaires. [0049] Si la réponse à la première question Qi est négative, la deuxième phase A2 est mise en oeuvre, puis la troisième phase A3 et enfin la quatrième phase A4. La deuxième question Q2 relative à la fissuration du filtre à particules 6 est résolue par la quatrième phase A4. [0050] Si la réponse à la deuxième question Q2 est affirmative, le filtre à particules 6 nécessite un remplacement. [0051] Si la réponse à la deuxième question Q2 est négative, le filtre à particules 6 est intègre. [0052] Ces dispositions sont telles que le dit procédé permet de confirmer la nécessité de remplacer le filtre à particules 6 en cas de fissuration, avec une précision optimale. On évite alors des déposes de filtre à particules 6 à tort, d'autant plus chères et compliquées que la ligne d'échappement 2 est compacte et difficilement accessible sous un capot ou une caisse du véhicule automobile. [0053] Ces dispositions sont aussi telles que le dit procédé garantit un remplacement d'un filtre à particules 6 défaillant qui n'aurait pas été identifié correctement par l'étape préalable E0 embarquée en roulage. On limite donc des émissions de particules dans l'atmosphère. REVENDICATIONS: 1. Procédé d'analyse d'une intégrité d'un filtre à particules (6) qui est logé à l'intérieur d'une ligne d'échappement (2) équipant un moteur à combustion interne (1) d'un véhicule automobile, le procédé d'analyse étant mis en oeuvre lors d'un arrêt du véhicule automobile, caractérisé en ce que le procédé comprend une première phase (A1) qui comprend au moins une première étape (E1) de mise en condition thermique du moteur à combustion interne (1), puis une deuxième étape (E2) de stabilisation de mesures d'une différence de pression (DP) entre une première pression (P1) de gaz d'échappement prise en amont du filtre à particules (6) et une deuxième pression (P2) des gaz d'échappement prise en aval du filtre à particules (6) sur une pluralité de points de fonctionnement, puis une troisième étape (E3) de calcul d'un positionnement des mesures effectuées par rapport à des points attendus pour un filtre à particules (6) intègre et une quatrième étape (E4) de décision relative à une première question (Q1) relative à une intégrité du filtre à particules (6). 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première étape (E1) de mise en condition thermique du moteur à combustion interne (1) comprend une stabilisation d'une pluralité de paramètres (P) du véhicule automobile dont une première température (Tl) des gaz d'échappement prise en amont d'un catalyseur d'oxydation (4) logé à l'intérieur de la ligne d'échappement (2), une deuxième température (T2) des gaz d'échappement prise entre le catalyseur d'oxydation (4) et un catalyseur de réduction (5) logé à l'intérieur de la ligne d'échappement (2), une troisième température (T3) d'un liquide de refroidissement du moteur à combustion interne (1), un taux de recirculation (T) des gaz d'échappement, un débit massique (D) d'air admis à l'intérieur du moteur à combustion interne (1), et un régime (R) du moteur à combustion interne (1). 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième étape (E2) de stabilisation de mesures de la différence de pression (DP) est réalisée à partir d'une information relative à une masse (M) de suie stockée à l'intérieur du filtre à particules (6) présente à l'intérieur d'un calculateur moteur (11) du véhicule automobile. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la deuxième étape (E2) de stabilisation de mesures de la différence de pression (DP) estréalisée à partir d'une information relative à une masse (M) de suie stockée à l'intérieur du filtre à particules (6) qui est nulle, pour un champ de caractérisation [DP,Qvol] du filtre à particules (6) intègre exempt de suies. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la troisième étape (E3) comprend un positionnement de chacune des mesures effectuées de la différence de pression (DP) sur le champ de caractérisation [DP,Qvol]. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la quatrième étape (E4) de décision relative à un jugement d'intégrité du filtre à particules (6) est effectuée à partir d'une situation du positionnement de chacune des mesures effectuées par rapport à une surface de fonctionnement du filtre à particules (6). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé comprend une deuxième phase (A2) qui succède à la première phase (A1) et qui comprend une étape de régénération du filtre à particules (6). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le procédé comprend une troisième phase (A3) qui succède à la deuxième phase (A2), qui est identique à la première phase (A1) et qui comporte une deuxième question (Q2) relative à une intégrité du filtre à particules (6). 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le filtre à particules (6) est jugé intègre si la réponse à la première question (Q1) et la réponse à la deuxième question (Q2) sont négatives. 10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le filtre à particules (6) est jugé défaillant si la réponse à la première question (Q1) et la réponse à la deuxième question (Q2) sont positives ou bien si la réponse à la première question (Q1) est négative et la réponse à la deuxième question (Q2) est positive.25