Brevet FR3001998A1 — publié le 20140815

PROCEDE D'ESTIMATION DE LA MASSE DE SUIES DANS UN FILTRE A PARTICULES [0001] L'invention concerne les véhicules automobiles équipés d'un filtre à particules. L'invention concerne les véhicules diesel mais aussi les véhicules essence et hybrides hydrocarbure-électrique lorsqu'ils sont munis d'un filtre à particules. [0002] Tout filtre à particules peut être amené à connaitre une surcharge en suies au cours de sa vie, en raison par exemple d'un problème de régénération incomplète, de conditions de roulages n'offrant aucune opportunité de lancer des régénérations efficaces, en raison de problèmes de capteurs, etc. Le conducteur se voit alors contraint de ramener son véhicule au garage afin de réparer les pièces défectueuses et/ou de remettre son système de filtre à particules en conditions de bon fonctionnement. Une régénération dite après-vente ou APV est alors lancée par le garagiste via un outil électronique de garage pour lancer une procédure automatique de régénération du filtre à particules afin de le vider de ses suies. Le garagiste peut également procéder à un changement du filtre à particules si le filtre à particules est trop surchargé en suies, situation qui engendrerait un risque de surchauffe dangereuse lors de l'opération de régénération APV. [0003] Pour évaluer la masse en suies à l'intérieur du filtre à particules en garage, on dispose d'une lecture directe de certains flux par un ou des calculateurs. Ainsi, on dispose par exemple d'un modèle de chargement du filtre à particules basé sur un modèle ou une mesure d'émissions de particules en amont du filtre à particules, tel qu'un modèle cartographié en fonction du point moteur ou autre ou par intégration d'une information d'un capteur de particules par exemple. En variante, on dispose d'un modèle de combustion des suies basé sur des données thermiques en amont du filtre à particules mesurées ou estimées, en fonction également d'un taux d'oxygène mesuré ou estimé. En variante encore, on dispose d'un modèle ou d'une inversion d'une cartographie basée sur une information de différence de pression aux bornes du filtre à particules. [0004] Généralement, lorsque que le filtre à particules devient très surchargé et qu'on décide via une alerte de demander au conducteur de revenir en garage, c'est que ces différents estimateurs ne fonctionnent plus correctement, par exemple en raison d'un problème de capteur ou par utilisation prolongée de ces capteurs dans une zone où ils ne sont pas précis. L'information de masse de suies dans le filtre à particules est alors très probablement erronée. La question est alors de se demander s'il est réellement risqué ou pas de lancer une régénération APV, la régénération étant non recommandée dans le cas d'un filtre à particules trop chargé ou s'il est utile d'en lancer une comme dans le cas d'un filtre à particules peu chargé. Il est donc souhaitable de disposer d'une procédure en garage ou à bord du véhicule permettant d'évaluer précisément la masse de suies à l'intérieur du filtre à particules, de manière à optimiser le coût et la qualité de la réparation du filtre à particules. [0005] Le but de l'invention est de proposer un procédé d'évaluation de la masse de suies présente dans le filtre à particules qui soit plus précis et plus fiable. [0006] Ce but est atteint selon l'invention grâce à un procédé d'évaluation de masse de suies présente dans un filtre à particules de véhicule automobile, comprenant l'étape consistant à mesurer une différence de pression entre une entrée et une sortie du filtre à particules, et l'étape consistant à estimer une masse de suies dans le filtre à particules en prenant en compte la différence de pression ainsi mesurée, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs étapes consistant à mesurer la différence de pression entre une entrée et une sortie du filtre à particules réalisées respectivement à des régimes moteur différents, et l'étape consistant à estimer la masse de suies dans le filtre à particules est réalisée en prenant en compte les valeurs de différence de pression mesurées audits régimes moteur différents. [0007] Avantageusement, le procédé comporte, à chacun desdits régimes moteur, l'étape consistant à mesurer plusieurs valeurs de différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre à particules, et l'étape consistant, pour chacun desdits régimes moteur, à élaborer une moyenne desdites valeurs de différence de pression mesurées au régime moteur considéré. [0008] Avantageusement, le procédé comporte l'étape consistant à mesurer ou estimer un débit de gaz d'échappement dans le filtre à particules pour chacun desdits régimes moteur. [0009] Avantageusement, le procédé comporte l'étape consistant, à chacun desdits régimes moteur, à réaliser plusieurs mesures ou estimations de débit de gaz d'échappement et l'étape consistant, pour chacun desdits régimes moteur, à élaborer une moyenne desdites mesures ou estimations de débit de gaz d'échappement réalisées au régime moteur considéré. [0010] Avantageusement, le procédé comprend l'étape consistant à évaluer un rapport moyen indépendant du régime moteur entre une valeur de différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre à particules et une valeur de débit de gaz d'échappement dans le filtre à particules en utilisant les mesures de différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre à particules et les mesures ou estimations de débit de gaz d'échappement auxdits différents régimes moteur. [0011] Avantageusement, le procédé comprend l'étape consistant à calculer la valeur d'un critère de la forme [Z(DP'y.Qvol'y)]/Z(Qvol'y.Qvol'y)] où DPmoy est la moyenne des différences de pression mesurées à un régime moteur donné, Qvolmoy est la moyenne des débits de gaz d'échappement mesurés ou estimés à un régime moteur donné et le procédé comprend l'étape consistant à déduire de la valeur de ce critère une masse de suies présente dans le filtre à particules. [0012] Avantageusement, le procédé comprend l'étape consistant à piloter une régénération du filtre à particules en réglant au moins une valeur de paramètre de régénération en fonction de la masse de suies estimée. [0013] Avantageusement, ledit au moins un paramètre de régénération fait partie du groupe constitué d'une température de régénération, d'un débit d'oxygène admis dans le filtre à particules pendant la régénération, et d'une durée de la régénération. [0014] Avantageusement, le procédé est mis en oeuvre sous la commande de matériel embarqué dans le véhicule. [0015] Avantageusement, le procédé est mis en oeuvre dans un garage. [0016] D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence à la figure unique annexée laquelle représente un dispositif d'évaluation de masse de suies présente dans le filtre à particules selon un mode de réalisation de l'invention. [0017] Le procédé décrit ici d'évaluation automatique de la masse de suies dans le filtre à particules utilise une caractéristique en différence de pression entre la pression en entrée et la pression en sortie du filtre à particules. Le présent procédé peut être réalisé manuellement ou automatiquement. Il est initié dans le présent exemple par une requête générée par un outil de garage se connectant ici sur le système électronique du véhicule. Le procédé peut être mis en oeuvre à moteur chaud ou à moteur froid, préférentiellement avec des capteurs ou estimateurs de débit de gaz d'échappement de type opérationnels. Ce procédé peut avantageusement être mis en oeuvre pendant la phase de « chauffe moteur » préalable à la réalisation de la régénération APV justement. [0018] La caractéristique en différence de pression entre la pression en entrée et la pression en sortie du filtre à particules est une fonction du débit de gaz d'échappement. Elle est identifiée ici comme une relation linéaire du débit de gaz d'échappement. Cette identification est réalisée dans le procédé décrit ici par un plan d'apprentissage automatique réalisé en garage à l'arrêt, moteur démarré, par paliers de régime sans charge moteur. Trois régimes moteur sont mis en oeuvre, ici 1000, 1500 et 2000 tr/min et sont parcourus chacun pendant un temps prédéfini dans un sens puis dans l'autre afin de moyenner les écarts d'estimation du débit d'échappement. Par cartographie, on obtient alors une estimation de très bonne qualité de la masse de suies dans le filtre à particules. [0019] La succession de paliers de régime moteur permet de « balayer » une petite plage de débit d'échappement faisant ainsi varier également la différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre à particules. De plus les points de régime sans charge sont très peu fumeux, c'est-à-dire qu'ils n'émettent que très peu de particules en sortie moteur. Cela a pour conséquence de ne pas modifier la masse de suies dans le filtre à particules, c'est-à-dire la valeur que l'on veut observer. [0020] Sur la figure annexée, on a représenté sous la référence 10 un sélectionneur de point de régime à vide lequel pilote de manière automatique le régime d'un moteur 20. [0021] Dans le présent exemple, les régimes moteurs adoptés successivement sont 1000 tr/min - 2000 tr/min - 3000 tr/min - 2000 tr/min - 1000 tr/min. Toute autre séquence peut être adoptée laquelle permette de faire varier le débit volumique en entrée du filtre à particules dans une zone où la réponse varie en différence de pression pour un filtre à particules chargé avec une masse m en grammes de suies et encrassé avec une valeur E de résidus. E est par exemple exprimé en pourcentage de la longueur du filtre à particules. D'autres séquences de paliers successifs peuvent être utilisées. [0022] Sur chaque palier de régime à vide ici utilisé pour les mesures, on maintient le régime moteur pendant quelques dizaines de secondes, et on prélève sur la dernière seconde la moyenne des différences de pression mesurées ainsi que la moyenne des débits volumiques de gaz d'échappement mesurés ou estimés Qvol. [0023] Généralement, ces informations ont une résolution temporelle de l'ordre de 100 ms. DPmesuré étant la différence de pression et QvOlestimé étant le débit de gaz d'échappement estimé en fonction des caractéristiques du point de fonctionnement du moteur, on a donc une dizaine de couples QVOlestmé, DPmesuré par palier que l'on moyenne ensuite. Par palier, on a donc un couple de valeurs moyennes Qvolmoy, DP,',,, ainsi obtenues. A l'issue de tous les paliers, on dispose donc d'une base de données avec laquelle on peut construire un critère en différence de pression, ici noté Crit_DP. Le critère que l'on utilise ici est le critère connu de l'homme du métier sous le sigle DPDV en référence au rapport entre différence de pression et débit de gaz d'échappement. [0024] Ce critère est ici calculé selon la formule suivante : DPDV = [Z(DPmoy.Qvolmoy)]/Z(Qvolmoy.Qvolmoy)] où la sommation est réalisée de manière indicée sur les paliers mis en oeuvre. [0025] On utilise alors la relation entre ce critère Crit DP, la masse m de particules et une quantité E de résidus dans le filtre à particules. Les résidus sont constitués par l'encrassement définitif du filtre à particules par les autres substances que les suies, telles que l'huile brulée ou les additifs. En d'autres termes, à partir de la fonction f (m, E) = Crit DP, on inverse cette fonction pour obtenir m = fl(Crit DP,E), afin de connaitre la masse de suies. D'autres critères sont possibles tels que des critères prenant en compte l'aspect quadratique de la différence de pression par exemple. [0026] On calcule donc ici le critère DPDV en deux temps, d'abord par une moyenne en fin de chaque palier, puis par calcul en fin de procédure. On a donc des points très fiables, avec une mesure de différence de pression bien synchrone avec une estimation du débit Qvol responsable de cette différence de pression, conditions qu'hélas on ne rencontre que très rarement en usage sous le contrôle d'un conducteur et expliquant pourquoi l'estimation de la masse est moins fiable, surtout quand le conducteur est revenu en concession pour un filtre à particules colmaté, qu'il soit réellement chargé ou faussement chargé, par exemple à cause d'un problème de calibration en fausses détections et/ou en non détections de la stratégie en transitoire. [0027] A l'issue de cette opération, on a donc une très bonne estimation de la masse en suies réellement présente dans le filtre à particules. On peut noter cette masse m1. Avec cette masse, éventuellement renvoyée en visuel sur l'outil du garagiste, on peut donc procéder sereinement à la réparation. Soit la masse est supérieure à un seuil S et interdit la régénération APV jugée trop dangereuse, comme c'est le cas lorsque qu'une masse de suies approchant les 100g est identifiée comme présente dans le filtre à particules. Soit elle est inférieure à un seuil et on autorise l'opération de régénération APV. On peut également utiliser cette valeur de masse pour adapter la régénération APV de manière automatique. A titre d'exemple, un module référencé 30 sur la figure réalise une adaptation des réglages moteurs au cours de la régénération APV afin d'avoir un taux d'oxygène et une température en amont du filtre à particules 'amont FAR qui soient des valeurs consignes adaptée à la masse m1 mesurée. Il est ainsi avantageux d'adopter une durée de la régénération APV d'autant plus longue que la masse de suies est élevée, et ce jusqu'au seuil S. Avantageusement on réduit progressivement le taux d'oxygène lors d'une augmentation très lente de la température 'amont FAR afin d'éviter l'emballement, et en variante on ajoute certaines phases à 0% d'oxygène pour bloquer l'emballement. Pour améliorer ce processus, on peut ajouter un rebouclage avec un modèle de combustion initialisé avec une masse m1 afin d'anticiper les phases nécessitant un taux d'oxygène nul pour éviter l'emballement lors de la phase de régénération APV. [0028] A l'issue de la régénération APV, on peut rejouer la procédure pour identifier la masse m2 de suies restantes. Si m2 est inférieure à un seuil, on peut déclarer la régénération APV comme réussie. Sinon, on peut refaire une seconde régénération APV pour finaliser la régénération APV précédente. Si m2 est de l'ordre de grandeur de m1, alors on peut déclarer que la régénération APV ne s'est pas bien passée et alors effectuer la gamme de traitement après-vente habituelle pour résoudre le problème. [0029] Cette routine peut également être embarquée dans l'unité de contrôle moteur ou ECU pour Engine Control Unit en Anglais pour une utilisation en roulage. Cette procédure est alors avantageusement mise en oeuvre sous la commande d'équipements embarqués dans le véhicule. Sur régime stabilisé avec un moteur thermique diesel équipé d'une boite automatique et d'un régulateur de vitesse afin que dans les zones où celui-ci est actif, sur autoroute par exemple, on puisse procéder à celle-ci pour recaler les estimateurs classiques de masse de suies dans le filtre à particules. On peut également prévoir de prévenir le client par un voyant pour lui signifier le déroulement de cette opération qui peut modifier légèrement l'acoustique dans l'habitacle ou adapter son confort auditif par des astuces technologiques telles que vitesse des ventilateurs, réglages d'injection, volume sonore de la radio, bien que sur autoroute l'essentiel du bruit vient des frottements avec la route et avec l'air. [0030] Sur les véhicules en hybridation série diesel dans lesquels le moteur thermique ne participe pas directement à la traction mais uniquement à la recharge des batteries, cette stratégie prend tout son sens car le moteur fonctionne la plupart du temps en régime stabilisé sur ces véhicules, donnant l'occasion de modifier plus librement les points de fonctionnement de recharge batteries qu'avec un véhicule hybride parallèle ou qu'avec un moteur conventionnel avec boite automatique. Les mêmes astuces d'adaptation sonore peuvent être utilisées pour détourner l'attention du conducteur si on décide de ne pas le prévenir de cette opération de recalage. [0031] La présente procédure, en après-vente ou embarquée est rapide et fiable et donne la masse de suies dans le filtre à particules avant le lancement d'une routine de régénération APV. [0032] Elle permet d'adapter de manière transparente pour le réparateur du garage la régénération APV pour la fiabiliser et la sécuriser. Elle permet en outre de repousser le seuil en suies admissible permettant la régénération APV des filtres à particules à « plus haute » charge en suies que les charges en suies pour lesquelles on préconise la régénération actuellement. Le présent procédé permet donc de réduire le nombre de cas de changement de filtre à particules, soit un coût moindre pour le client et le garage. Lorsqu'elle est réalisée par des moyens embarqués, cette procédure de caractérisation de la masse de suies dans le filtre à particules, notamment sur les véhicules hybrides série diesel, permet lors des fonctionnements en recharge de batterie par exemple sur des régimes stabilisés du moteur thermique, en utilisant des points de différence de pression et de débit de gaz d'échappement plus fiables qu'en transitoire, d'estimer de manière fiable et précise la masse de suies dans le filtre à particules et de recaler les estimateurs usuels le cas échéant. [0033] Cette estimation permet d'améliorer en sécurité et en rapidité le processus de régénération APV faisant suite à cette estimation. Avec une meilleure certitude de masse de suies à l'intérieur du filtre à particules, on adapte ainsi le procédé de régénération réalisé en garage ou de manière embarquée afin de régénérer le filtre à particules même en cas de très fortes surcharges, ce qui n'est pas possible aujourd'hui de par l'imprécision de la connaissance réelle de la masse de suies à l'intérieur du filtre à particules. REVENDICATIONS1. Procédé d'évaluation de masse de suies présente dans un filtre à particules de véhicule automobile, comprenant l'étape consistant à mesurer une différence de pression entre une entrée et une sortie du filtre à particules, et l'étape consistant à estimer une masse de suies dans le filtre à particules en prenant en compte la différence de pression ainsi mesurée, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs étapes consistant à mesurer la différence de pression entre une entrée et une sortie du filtre à particules réalisées respectivement à des régimes moteur différents (10,20), et l'étape consistant à estimer la masse de suies dans le filtre à particules est réalisée en prenant en compte les valeurs de différence de pression mesurées auxdits régimes moteur différents (10,20). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, à chacun desdits régimes moteur (10,20), l'étape consistant à mesurer plusieurs valeurs de différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre à particules, et l'étape consistant, pour chacun desdits régimes moteur (10,20), à élaborer une moyenne desdites valeurs de différence de pression mesurées au régime moteur (10,20) considéré. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape consistant à mesurer ou estimer un débit de gaz d'échappement dans le filtre à particules pour chacun desdits régimes moteur (10,20). 4. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape consistant, à chacun desdits régimes moteur (10,20), à réaliser plusieurs mesures ou estimations de débit de gaz d'échappement et l'étape consistant, pour chacun desdits régimes moteur (10,20), à élaborer une moyenne desdites mesures ou estimations de débit de gaz d'échappement réalisées au régime moteur (10,20) considéré. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à évaluer un rapport moyen indépendant du régime moteur (10,20) entre une valeur de différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre à particules et une valeur de débit de gaz d'échappement dans le filtre à particules en utilisant les mesures de différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre à particules et les mesures ou estimations de débit de gaz d'échappement auxdits différents régimes moteur (10,20). 6. Procédé selon la revendication 2 et la revendication 4 en combinaison, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à calculer la valeur d'un critère de la forme [Z(DP'y.Qvol'y)]/[Z(Qvol'y.Qvol'y)] où DPmoy est la moyenne des différences de pression mesurées à un régime moteur (10,20) donné, Qvolmoy est la moyenne des débits de gaz d'échappement mesurés ou estimés à un régime moteur (10,20) donné et leprocédé comprend l'étape consistant à déduire de la valeur de ce critère une masse de suies présente dans le filtre à particules. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à piloter une régénération du filtre à particules en réglant (30) au moins une valeur de paramètre de régénération en fonction de la masse de suies estimée. 8. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit au moins un paramètre de régénération (30) fait partie du groupe constitué d'une température de régénération, d'un débit d'oxygène admis dans le filtre à particules pendant la régénération, et d'une durée de la régénération. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre sous la commande de matériel embarqué (10) dans le véhicule. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre dans un garage.