Brevet FR3014949A1 — publié le 20150619

PROCEDE DE MESURE DE LA QUANTITE DE SUIE REJETEE PAR UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE, UTILISANT UN TABLEAU DE CARACTERISATION DU CAPTEUR [0001] La présente invention concerne un procédé de mesure de la quantité de suie rejetée par un moteur à combustion interne, ainsi qu'un véhicule automobile comportant des moyens mettant en oeuvre un tel procédé. [0002] Les moteurs thermiques du type Diesel des véhicules automobiles émettent dans les gaz d'échappement des particules de suie qui sont filtrées en grande partie par un filtre à particules. Le taux de rejet extérieur de suie est limité par les normes de pollution des véhicules, la nouvelle norme européenne Euro 6.2 imposera un seuil d'émission de suie très bas, qui se situe à 12mg/km. [0003] Pour parvenir à respecter cette norme, une solution connue consiste à disposer un capteur de suie en aval du filtre à particules, afin de mesurer le taux réel de suie restant après ce filtre pour vérifier son bon fonctionnement. Cependant les résultats donnés par ce type de capteur sont soumis à de nombreuses variables, qui peuvent les faire diverger fortement par rapport aux émissions réelles. [0004] A partir des résultats donnés par un capteur de ce type, un procédé d'évaluation des émissions de suie, présenté notamment par le document US-B2- 7474953, utilise un modèle d'émission des suies par le moteur thermique à partir du profil d'utilisation de ce moteur, pour le comparer aux mesures réelles données par le capteur pendant cette utilisation, afin d'établir un facteur de correction basé sur cette différence constatée permettant de préciser l'estimation de la quantité de suie réellement émise. [0005] Toutefois, ce procédé ne prend pas en compte les dispersions propres des capteurs produits en grandes séries, ce qui fait que les résultats peuvent comporter des écarts importants par rapport aux émissions réelles. Un résultat trop approximatif peut notamment signaler au conducteur du véhicule un taux de rejet de suie trop important, et le contraindre à engager des frais de réparation injustifiés. [0006] La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. [0007] Elle propose à cet effet un procédé de mesure des quantités de suie rejetées par un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, utilisant un capteur disposé dans la ligne d'échappement en aval d'un filtre à particules, qui donne un signal en fonction de la quantité de suie déposée dessus, caractérisé en ce que pour une période d'utilisation du véhicule il mesure le signal donné par ce capteur, puis il calcule une intégrale de ce signal, ensuite il effectue une comparaison du résultat de cette intégrale avec un tableau de caractérisation du capteur pour établir une quantité évaluée de dépôt de suie sur le capteur, puis avec des données sur la ligne d'échappement et sur le kilométrage parcouru, il établit un taux d'émission de suie par kilomètre parcouru. [0008] Un avantage de ce procédé de mesure est qu'en se rapportant à la caractérisation particulière du capteur utilisé pour évaluer la quantité de suie à partir de l'intégration du signal donné par ce capteur, on élimine une part d'incertitude venant des dispersions de fabrication de ces capteurs, ce qui donne de manière simple et économique un résultat comprenant une précision nettement améliorée. [0009] Le procédé de mesure des quantités de suie selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. [0010] Avantageusement, le procédé de mesure utilise un signal donnant l'intensité du courant traversant le capteur. [0011] Avantageusement, le procédé de mesure utilise une caractérisation du capteur réalisée dans des conditions géométriques équivalentes à celles de la ligne d'échappement du véhicule. [0012] Avantageusement, le procédé de mesure multiplie l'intégrale du signal par le rapport de la section du tube d'échappement sur la surface active du capteur, pour obtenir une valeur liée à la quantité totale de suie émise par le moteur. [0013] L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile équipé d'un capteur de mesure des rejets de suie disposé dans la ligne d'échappement du moteur à combustion interne en aval d'un filtre à particules, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens mettant en oeuvre un procédé de mesure des quantités de suie rejetées par ce moteur, réalisé selon l'une quelconque des variantes précédemment décrites. [0014] En particulier, le capteur peut comporter une plaquette en céramique sur laquelle sont imprimées deux électrodes formant des peignes résistifs disposés l'un en face de l'autre, comportant chacun une rangée de dents qui est imbriquée dans la rangée de l'autre. [0015] Avantageusement, le capteur comporte une partie active qui est disposée sensiblement au centre du tube d'échappement. [0016] Avantageusement, le tube d'échappement comporte en amont du capteur une partie droite présentant une longueur d'au moins sept fois son diamètre. [0017] En complément, le tube d'échappement peut comporter en amont du capteur un diffuseur réalisant une homogénéisation des gaz le traversant. [0018] Avantageusement, le diffuseur présente une succession d'ailettes disposées radialement de manière inclinée, qui génèrent un tourbillonnement du flux. [0019] L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma présentant les électrodes d'un capteur de suie à peigne résistif ; - la figure 2 est un graphique présentant en fonction du temps, différentes étapes de régénération de ce capteur ; - la figure 3 présente en fonction du temps le signal émis par le capteur au cours d'un roulage du véhicule ; - la figure 4 présente de manière schématique la surface de ce signal à intégrer, dans une étape du procédé selon l'invention ; - la figure 5 présente l'implantation du capteur dans un tube de la ligne d'échappement ; et - la figure 6 présente un diffuseur qui peut être implanté dans la ligne d'échappement en amont du capteur. [0020] La figure 1 présente un échantillon de la surface d'un capteur de suie 6, comprenant une plaquette en céramique 4 sur laquelle sont imprimées deux électrodes 2 formant des peignes résistifs disposés l'un en face de l'autre, comportant chacun une rangée de dents qui est imbriquée dans la rangée de l'autre, afin de fournir une grande longueur de bordure de chacun des peignes qui se trouve en face d'une bordure correspondante de l'autre peigne. [0021] L'accumulation de suie sur la plaquette en céramique 4 entre les deux électrodes 2, forme un pont électriquement conducteur disposant d'une certaine résistance qui est mesurée en faisant passer un courant entre ces électrodes. On mesure ainsi la variation de résistivité du capteur 6, qui donne une indication sur la quantité de suie déposée dessus. [0022] La figure 2 présente la courbe 10 d'intensité passant dans le capteur 6 en fonction du temps t, mesurée en Ampère sur l'axe vertical gauche I, comprenant une première régénération du capteur qui commence au temps tO et se termine au temps t1, pendant laquelle on fait passer un fort courant dans ce capteur afin de le chauffer pour le nettoyer du dépôt de suie déposé préalablement. [0023] Ensuite, à partir du temps t1 on mesure l'intensité du courant 10 traversant le capteur 6, qui au bout d'un certain temps commence à augmenter du fait du dépôt de suie croissant sur sa surface, comme présenté successivement par les images 12, 14, 16. [0024] Arrivé à un seuil d'intensité 11 au temps t2, le système électronique de contrôle de ce capteur 6 commence un nouveau cycle de régénération du courant suivant la courbe 20 correspondant au niveau 0 ou 1 indiqué sur l'axe vertical droit, qui nettoie ce capteur. [0025] La figure 3 présente en fonction du temps, un exemple de mesure de l'intensité du courant traversant le capteur 10. A chaque temps ti l'intensité de ce courant atteignant le seuil 11, une consigne de chauffage du capteur 6 suivant la courbe 20 est lancée pendant un court instant afin de le régénérer. Le courant traversant le capteur 10 retombe ensuite à zéro, pour commencer un nouveau cycle. [0026] Une première étape du procédé de mesure des quantités de suie, comporte le suivi du courant 10. [0027] Une deuxième étape présentée par la figure 4 comporte le calcul de l'intégrale en fonction du temps t de la valeur de l'intensité, représentée de manière schématique par les surfaces triangulaires 22. On obtient ainsi une courbe croissante qui est liée à la quantité de suie émise par le moteur. [0028] Par ailleurs, le système électronique de contrôle du capteur 6 dispose des données de caractérisation du capteur qui ont été fournies par le fabricant de ce capteur, établissant lors de la production en grande série à l'aide de moyens de mesure industriels, des valeurs précises permettant de lier le courant I mesuré à la quantité de suie déposée sur le capteur. [0029] En particulier, le fabriquant du capteur peut réaliser ces mesures dans des conditions très répétitives, en utilisant des moyens sophistiqués et onéreux qui ne peuvent être mis en oeuvre que dans son atelier de production pour l'amortir avec des grandes séries. [0030] Avantageusement, la caractérisation du capteur est réalisée dans des conditions géométriques équivalentes à celles de la ligne d'échappement, avec en particulier un positionnement du capteur identique dans une tubulure similaire. [0031] Le procédé de calcul effectue ensuite une comparaison de la valeur de l'intégrale sur un parcours donné avec le tableau de caractérisation du capteur concerné, pour obtenir la masse totale de suie récupérée par ce capteur. [0032] La figure 5 présente le capteur 6 comportant à l'extrémité de sa tige insérée dans le tube d'échappement 30, une partie active de section rectangulaire ayant pour mesure X et Y, donnant une surface Al disposée au centre du tube, qui est rapportée à la section totale de ce tube A2 calculée à partir de son rayon R. [0033] On considère que la surface active du capteur 6 a récupéré par rapport au volume total de suie émis, un volume qui est en proportion de la surface qu'elle occupe rapportée à la section du tube d'échappement. Dans une étape suivante le procédé de calcul multiplie le calcul de l'intégrale de l'intensité du courant sur le parcours, par le rapport de la section du tube d'échappement 30 sur la surface active du capteur 6, pour obtenir l'estimation de la quantité totale de suie émise par le moteur. [0034] On considère ensuite le temps d'acquisition du signal et le kilométrage effectué pendant ces mesures pour en déduire une masse totale de suie par kilomètre, émise par le moteur. [0035] On notera que ce procédé de mesure est d'autant plus précis que la diffusion de particules de suie dans le tube d'échappement 30 est homogène, afin d'obtenir une partie des suies récupérées sur le capteur 6 qui est représentative de l'ensemble des émissions dans la section de ce tube. [0036] Pour cela, avantageusement on dispose le capteur 6 dans une partie droite du tube d'échappement comportant une longueur d'au moins sept fois son diamètre après un coude disposé en amont. De cette manière, le flux de particules peut être plus homogène. [0037] La figure 6 présente une autre solution pour réaliser l'homogénéité, comportant un diffuseur 40 disposé dans le tube d'échappement 30 en amont du capteur 6, présentant une succession d'ailettes disposées radialement de manière inclinée, se rejoignant au centre, afin d'obtenir un tourbillonnement du flux qui réalise un bon mélange des gaz et des particules contenues dedans. [0038] D'une manière générale, le procédé de calcul selon l'invention permet de manière simple et économique, avec seulement des compléments de logiciels introduits dans le calculateur de gestion du capteur 6, d'obtenir une précision nettement améliorée des taux de suie émis par le moteur.25 REVENDICATIONS1 - Procédé de mesure des quantités de suie rejetées par un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, utilisant un capteur (6) disposé dans la ligne d'échappement (30) en aval d'un filtre à particules, qui donne un signal en fonction de la quantité de suie déposée dessus, caractérisé en ce que pour une période d'utilisation du véhicule il mesure le signal donné par ce capteur (10), puis il calcule une intégrale de ce signal (22), ensuite il effectue une comparaison du résultat de cette intégrale avec un tableau de caractérisation du capteur (6) pour établir une quantité évaluée de dépôt de suie sur le capteur, puis avec des données sur la ligne d'échappement (30) et sur le kilométrage parcouru, il établit un taux d'émission de suie par kilomètre parcouru. 2 - Procédé de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il utilise un signal donnant l'intensité du courant (10) traversant le capteur (6). 3 - Procédé de mesure selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il utilise une caractérisation du capteur (6) réalisée dans des conditions géométriques équivalentes à celles de la ligne d'échappement (30) du véhicule. 4 - Procédé de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il multiplie l'intégrale du signal (22) par le rapport de la section du tube d'échappement (30) sur la surface active du capteur (6), pour obtenir une valeur liée à la quantité totale de suie émise par le moteur. 5 - Véhicule automobile équipé d'un capteur de mesure des rejets de suie (6) disposé dans la ligne d'échappement du moteur à combustion interne (30) en aval d'un filtre à particules, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens mettant en oeuvre un procédé de mesure des quantités de suie rejetées par ce moteur, réalisé selon l'une quelconque des revendications précédentes. 6 - Véhicule automobile selon la revendication 5, caractérisé en ce que le capteur (6) comporte une plaquette en céramique (4) sur laquelle sont impriméesdeux électrodes (2) formant des peignes résistifs disposés l'un en face de l'autre, comportant chacun une rangée de dents qui est imbriquée dans la rangée de l'autre. 7 - Véhicule automobile selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que le capteur (6) comporte une partie active qui est disposée sensiblement au centre du tube d'échappement (30). 8 - Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le tube d'échappement (30) comporte en amont du capteur (6) une partie droite présentant une longueur d'au moins sept fois son diamètre. 9 - Véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le tube d'échappement (30) comporte en amont du capteur (6) un diffuseur (40) réalisant une homogénéisation des gaz le traversant. 10 - Véhicule automobile selon la revendication 9, caractérisé en ce que le diffuseur (40) présente une succession d'ailettes disposées radialement de manière inclinée, qui génèrent un tourbillonnement du flux.