Brevet FR3014948A1 — publié le 20150619

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR DETECTER LE DYSFONCTIONNEMENT D'UN ELEMENT FILTRANT D'UNE LIGNE D'ECHAPPEMENT [0001] La présente invention concerne un procédé et un dispositif permettant de détecter le dysfonctionnement d'un élément filtrant des gaz d'échappement d'un véhicule automobile à motorisation hybride thermique/électrique ainsi qu'un tel véhicule automobile équipé d'un tel dispositif. [0002] L'invention concerne plus particulièrement un tel procédé et un tel dispositif adaptés à une ligne d'échappement comprenant un capteur de suie cumulatif. [0003] La réduction de la pollution de l'air causée par exemple par l'émission de particules de suie par les moteurs diesel est un souci constant de l'industrie automobile et répond en même temps à des exigences imposées par des normes telles que, par exemple, la norme actuelle Euro 5 et les normes futures Euro 6 qui réduisent encore davantage les limites autorisées d'émission de particules. A cet effet, les véhicules automobiles équipés de moteurs diesel sont équipés de filtres à particules. Leur bon fonctionnement est surveillé moyennant des capteurs de pression différentielle disposés en aval des filtres et adaptés pour détecter toute baisse de la perte de charge, par exemple lorsqu'un filtre présente des fissures. L'utilisation de tels capteurs est possible pour des filtres à particules répondant à la norme Euro 6.1 qui limitera l'émission de particules en masse à 25 mg/km, mais elle sera impossible pour des filtres à particules répondant à la norme Euro 6.2, car la précision de ces capteurs est insuffisante pour une limite plus basse. [0004] Pour surveiller les filtres à particules répondant à la norme Euro 6.2, des capteurs résistifs de type capteurs de suie cumulatifs qui changent leur résistance électrique en fonction des particules de suie qui se déposent sur une structure d'électrodes, seront utilisés. Une fois la structure d'électrodes saturée en suie, le capteur est régénéré en le chauffant pour le nettoyer et pour relancer un cycle de mesures. [0005] La technique de surveillance associée au capteur de suie cumulatif est la suivante. Une accumulation de suie, qui est elle-même électriquement conductrice, diminue la résistance électrique du capteur. En conséquence, un courant électrique circulant à travers le capteur lorsqu'il vient d'être régénéré, c'est-à-dire lorsqu'il est exempt de suie, présente une première valeur et en présente une seconde valeur, supérieure à la première, lorsqu'il est saturé. Le bon fonctionnement du filtre à particules peut ainsi être surveillé en mesurant le courant électrique traversant le capteur et en mesurant l'intervalle de temps entre le début d'un cycle de mesure, c'est-à-dire lorsque le capteur vient d'être régénéré et le courant électrique présente la première valeur, et le moment où le capteur est saturé et le courant électrique présente la seconde valeur. Lorsque le temps mesuré est inférieur à un temps prédéterminé, établi pour un filtre à particules modèle, le filtre à particules présente un dysfonctionnement qui peut être indiqué, par exemple, par un signal d'alerte engendré par le dispositif surveillant le filtre à particules. [0006] Toutefois, lorsque le filtre à particules et le capteur de suie sont installés dans un véhicule automobile à motorisation hybride, c'est-à-dire avec un moteur thermique et un moteur électrique qui assurent la propulsion du véhicule alternativement ou ensemble selon des critères prédéterminés, il peut y avoir des phases de fonctionnement tout électrique pendant lesquelles il n'y a donc pas d'émission de suie, puisque le moteur thermique est arrêté. [0007] Le but de l'invention est d'optimiser le temps de disponibilité du capteur de suie pendant les phases de fonctionnement tout électrique. [0008] Le but de l'invention est atteint avec un procédé permettant de détecter un dysfonctionnement d'un élément filtrant de gaz d'échappement d'un véhicule automobile à motorisation hybride thermique/électrique, l'élément filtrant étant suivi d'un capteur de suie cumulatif qui se charge de suie en un temps prédéterminé lorsque l'élément filtrant fonctionne normalement, le temps entre une régénération du capteur et sa saturation étant mesuré et un temps mesuré inférieur au temps prédéterminé indiquant le dysfonctionnement de l'élément filtrant. [0009] Selon la présente invention, lorsque la motorisation du véhicule est activée, un signal est engendré qui indique si la motorisation est tout électrique ou non, et, si la motorisation est tout électrique, la mesure de temps associée au capteur de suie cumulatif est interrompue jusqu'à ce que la motorisation ne soit plus tout électrique. [0010] Selon le mode de mise en oeuvre choisi, le procédé peut également avoir l'une au moins des caractéristiques supplémentaires suivantes : - le capteur de suie utilisé est un capteur résistif traversé par un courant électrique d'une première valeur lorsqu'il vient d'être régénéré et d'une seconde valeur lorsqu'il est saturé, le temps mesuré étant alors l'intervalle de temps entre les moments où le courant électrique est respectivement de la première valeur et de la seconde valeur ; - la régénération du capteur de suie est effectuée indépendamment de la question si la motorisation est tout électrique ou non ; - la régénération du capteur de suie est effectuée pendant la phase d'interruption du comptage du temps, lorsque le taux de saturation du capteur au moment de l'interruption est supérieur à une valeur prédéterminée ; - le courant traversant le capteur est mesuré aussi pendant que la motorisation est tout électrique et qu'une augmentation du courant pendant la période de la motorisation tout électrique indique une défaillance du capteur. [0011] Le but de l'invention est également atteint avec un dispositif permettant de détecter un dysfonctionnement d'un élément filtrant de gaz d'échappement d'un véhicule automobile à motorisation hybride thermique/électrique, l'élément filtrant étant suivi d'un capteur de suie cumulatif qui se charge de suie en un temps prédéterminé lorsque l'élément filtrant fonctionne normalement, le dispositif étant adapté pour mesurer le temps entre une régénération du capteur et sa saturation, pour comparer le temps mesuré au temps prédéterminé et pour engendrer un signal d'alerte lorsque le temps mesuré est inférieur au temps prédéterminé, ce qui indique le dysfonctionnement de l'élément filtrant, le dispositif comprenant des moyens engendrant, lorsque la motorisation du véhicule est activée, un signal qui indique si la motorisation est tout électrique ou non, et qui, si la motorisation est tout électrique, fait interrompre la mesure de temps associée au capteur de suie cumulatif jusqu'à ce que la motorisation n'est plus tout électrique. [0012] Selon un mode de réalisation du dispositif de l'invention, selon lequel le dispositif est adapté à un capteur de suie résistif traversé par un courant électrique d'une première valeur lorsqu'il vient d'être régénéré et d'une seconde valeur lorsqu'il est saturé, le dispositif est adapté pour mesurer le temps entre les moments où le courant électrique est respectivement de la première valeur et de la seconde valeur et comprend un générateur adapté pour engendrer un signal d'alerte lorsque le temps mesuré est inférieur à un temps prédéterminé. [0013] Selon une variante de réalisation du dispositif de l'invention, l'unité de contrôle est adaptée pour mesurer le courant électrique traversant le capteur de suie pendant que ta motorisation est tout électrique, détecter une augmentation du courant mesuré pendant la-période de la motorisation tout électrique et indiquer une défaillance du capteur de suie. [0014] D'autres câractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, la description étant faite en référence aux dessins dont : - la figure 1 représente schématiquement l'agencement d'une ligne d'échappement avec filtre à particules et capteur de suie et 10 - la figure 2 représente une courbe du courant traversant le capteur de suie. [0015] La figure 1 représente l'agencement d'une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne, notamment d'un moteur à allumage par compression. Cet agencement comprend, dans le sens du flux des gaz d'échappement issus d'un moteur à combustion interne 1, un catalyseur 2, un catalyseur sélectif 3, un filtre à particules 4 et un 15 capteur de suie 5. [0016] Uniquement pour des raisons de comparaison, l'agencement est représenté avec un capteur de contrepression 6 monté en parallèle au filtre à particules 4, comme cela sera encore possible jusqu'à l'entrée en vigueur de la norme Euro 6.2. Le capteur de contrepression 6 mesure la perte de pression entre l'entrée et la sortie du filtre à 20 particules. En cas de fissure du filtre, la perte de pression chute et un signal d'alerte peut être engendré par un dispositif exploitant les mesures effectuées moyennant le capteur de contrepression 6. [0017] Dans le cas qui intéresse la présente invention, c'est-à-dire lorsque le seuil d'émission de particules sera baissé par la norme Euro 6.2, le fonctionnement du filtre, à 25 particules 4 est surveillé en exploitant le flux résiduel des particules sortant du filtre 4 en le faisant passer devant le capteur de suie 5 disposé en aval du filtre 4. Le capteur de suie 5 étant un capteur résistif cumulatif dont la résistance électrique diminue au fur et à mesure que des particules de suie se déposent sur ses électrodes, un certain temps, généralement de l'ordre de 15 minutes, est nécessaire jusqu'à ce que le capteur de suie 5 30 soit saturé et que, en conséquence, le courant traversant le capteur 5 soit au maximum. Ce temps, qui est déterminé par des essais avec un filtre à particules modèle, sera considéré comme le temps prédéterminé par rapport auquel le temps mesuré en fonctionnement réel dans un véhicule est évalué pour en déduire si le filtre à particules 4 est défaillant ou non. [0018] La figure 2 représente, sous la forme d'un diagramme, le fonctionnement du capteur de suie 5 en présence d'un filtre à particules fonctionnant normalement. Lorsque le moteur thermique est activé (moment A), l'unité de contrôle surveillant et gérant le capteur 5 vérifie si la ligne d'échappement ne contient pas de l'eau de condensation et, dans l'affirmative, active le chauffage du capteur (moment B). Une fois le capteur nettoyé par chauffage (moment C), commence un premier cycle de mesure pendant lequel les électrodes collectent des particules de suie. Ce cycle se termine au moment D lorsque le courant passant par les électrodes du capteur 5 a atteint un niveau prévu, soit x 1..1A dans l'exemple représenté. Ensuite, le capteur est régénéré et, au moment E, un nouveau cycle de mesure commence. [0019] Lorsque le filtre à particules 4 est défaillant, c'est-à-dire lorsqu'il ne retient pas assez de particules de suie, l'accumulation de suie sur le capteur de suie 5 progresse plus rapidement et la saturation de celui-ci est inférieure au temps prédéterminé. Ainsi, lorsque le temps mesuré entre le début et la fin d'un cycle de mesure est inférieur au temps prédéterminé, on peut en déduire que le filtre à particules 4 est défaillant. Une unité de contrôle qui surveille le courant du capteur 5 engendrera alors un signal d'alerte. [0020] Lorsque, dans un véhicule à motorisation hybride, le moteur électrique assure seul la propulsion du véhicule, le moteur thermique est arrêté et n'émet donc plus de particules de suie. Il s'ensuit pour le capteur de suie 5 que le dépôt de suie sur les électrodes du capteur s'arrête également et que, en conséquence, le temps que le capteur mettra jusqu'à saturation, sera prolongé. [0021] Pour éviter que cette prolongation du temps jusqu'à saturation puisse dissimuler une défaillance du filtre à particules pendant une phase de chargement du capteur de suie, l'unité de contrôle qui surveille le courant du capteur 5, interrompt le comptage du temps jusqu'à un redémarrage du moteur thermique. Après le redémarrage du moteur thermique, l'accumulation de suie et le comptage du temps se poursuivent comme s'il n'y avait pas eu d'interruption et toute défaillance du filtre à particules intervenue pendant la période de chargement du capteur de suie sera décelée. [0022] Le capteur de suie 5 étant en général intégré dans l'échange de données selon le protocole CAN (Control Area Network ; système d'échange de données par réseau informatique), on peut signaler l'activation du mode de fonctionnement tout électrique par une mise à la valeur 1 d'un bit alloué à ce mode de fonctionnement de la motorisation, appelé par la suite bitZEV, ledit bitZEV étant à la valeur 0 le reste du temps. [0023] La prise en compte du bitZEV dans la surveillance du bon fonctionnement du filtre particules 4 peut se faire alors de la manière suivante : Démarrage du moteur et bitZEV à 0 Envoi du message « point de rosée franchi » Activation du chauffage du capteur Fin du chauffage du capteur Début de l'acquisition du courant traversant le capteur Surveillance (comptage) du temps jusqu'à ce que le courant atteigne une valeur limite prédéterminée (x 1..1A dans l'exemple représenté) sous la consigne que le temps est incrémenté uniquement lorsque le bitZEV est à 0 Comparaison du temps compté avec un temps prédéterminé Constat que le filtre à particules ne fonctionne pas correctement lorsque le temps compté est inférieur au temps prédéterminé Emission d'un signal d'alerte. [0024] L'interruption puis la reprise du comptage du temps jusqu'à saturation du capteur de suie 5 sont possible sans que cela ne nuise à la fiabilité du système de surveillance du filtre à particules 4 dont le capteur de suie 5 fait partie, puisque les conditions d'émission de suie avant et après l'interruption ne diffèrent pas sensiblement les unes des autres. [0025] En effet, lorsque le moteur thermique est arrêté pendant un certain temps, par exemple lors d'une pause d'utilisation du véhicule, les conditions d'émission de suie au démarrage suivant du moteur ne sont généralement pas les mêmes qu'à l'arrêt du moteur, ne serait-ce que parce que la température du moteur n'est plus la même. Toutefois, dans le cas d'une motorisation hybride, le fonctionnement en moteur électrique seul est très limité dans le temps: une dizaine de minutes en ville. En conséquence, les taux d'émission de suie avant et après l'interruption sont suffisamment proches l'un de l'autre, ou même égaux, pour que l'on puisse en négliger une différence éventuelle. Il est ainsi justifié de continuer le comptage de temps jusqu'à saturation du capteur de suie 5 selon la présente invention. [0026] Les dispositions de la présente invention n'empêchent cependant pas l'unité de contrôle qui surveille le courant du capteur de suie 5 et par cela le bon fonctionnement du filtre de particules, de déclencher la régénération du capteur de suie 5 pendant la phase d'interruption du comptage du temps, par exemple lorsque le taux de saturation du capteur au moment de l'interruption est supérieur à une valeur prédéterminée. Cette disposition apporte l'avantage que le capteur de suie 5 sera fraîchement régénéré lors de la reprise du fonctionnement du moteur thermique. Dans le cas contraire, le capteur sera régénéré peu de temps après cette reprise et ne sera donc pas disponible pendant la durée de la régénération. [0027] Selon un autre aspect de la présente invention, la période pendant laquelle la motorisation est tout électrique, peut être utilisée pour vérifier le bon fonctionnement du capteur de suie 5. En effet, puisque le moteur thermique est arrêté pendant la période pendant laquelle seul le moteur électrique assure la propulsion du véhicule, il n'y a pas d'émission de suie et, en conséquence, le courant traversant le capteur 5 doit rester constant. Dans le cas contraire, tout changement, éventuellement au-delà d'une limite de tolérance, de la valeur du courant indique un dysfonctionnement du capteur de suie 5. Pour détecter un tel dysfonctionnement, l'unité de contrôle du courant du capteur compare la valeur du courant traversant le capteur 5 au début du fonctionnement en mode tout électrique de la motorisation à celle du courant traversant le capteur à la fin du mode de fonctionnement tout électrique. Si le résultat de la comparaison montre que le courant mesuré reste constant, le capteur de suie 5 fonctionne alors correctement. Par contre, si le résultat montre une différence entre les courants mesurés, l'unité de contrôle diagnostique alors une défaillance du capteur 5 et émet un signal d'alerte. [0028] Pour la surveillance du bon fonctionnement du capteur de suie 5, le bitZEV peut être employé de la manière suivante : Démarrage du moteur et bitZEV à 0 Envoi du message « point de rosée franchi » Activation du chauffage du capteur Fin du chauffage du capteur Début de l'acquisition du courant traversant le capteur Surveillance (comptage) du temps jusqu'à ce que le courant atteigne une valeur limite prédéterminée (x 1..1A dans l'exemple représenté) sous la consigne que le temps est incrémenté uniquement lorsque le bitZEV est à 0 Lorsque le bitZEV est à la valeur 1, le comptage de temps est arrêté Lorsque le bitZEV est remis à la valeur 0, le courant traversant le capteur de suie à ce moment-là est comparé au courant ayant traversé le capteur lorsque le bitZEV a été mis à la valeur 1 Constat que le capteur ne fonctionne pas correctement lorsqu'il y a une différence entre les deux valeurs de courant comparées Emission d'un signal d'alerte. [0029] Les dispositions de la présente invention ne s'opposent pas non plus à ce que l'interruption du comptage du temps d'accumulation de suie du capteur 5 intervienne aussi lorsque le moteur thermique est arrêté momentanément sans que le moteur électrique ne prenne le relais, par exemple si la motorisation est équipée d'un système de contrôle dit « marche/arrêt » (aussi appelé « stop and start ») et le véhicule s'arrête à un feu rouge. REVENDICATIONS1. Procédé permettant de détecter un dysfonctionnement d'un élément filtrant de gaz d'échappement (4) d'un véhicule automobile à motorisation hybride thermique/électrique, l'élément filtrant (4) étant suivi d'un capteur de suie cumulatif (5) qui se charge de suie en un temps prédéterminé lorsque l'élément filtrant (4) fonctionne normalement, le temps entre une régénération du capteur (5) et sa saturation étant mesuré et un temps mesuré inférieur au temps prédéterminé indiquant le dysfonctionnement de l'élément filtrant, caractérisé en ce que, lorsque la motorisation du véhicule est activée, un signal est engendré qui indique si la motorisation est tout électrique ou non, et, si la motorisation est tout électrique, la mesure de temps associée au capteur de suie cumulatif (5) est interrompue jusqu'à ce que la motorisation ne soit plus tout électrique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de suie utilisé est un capteur résistif (5) traversé par un courant électrique d'une première valeur lorsqu'il vient d'être régénéré et d'une seconde valeur lorsqu'il est saturé, le temps mesuré étant alors l'intervalle de temps entre les moments où le courant électrique est respectivement de la première valeur et de la seconde valeur. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la régénération du capteur de suie (5) est effectuée indépendamment du fait que la motorisation est tout électrique ou non. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la régénération du capteur de suie (5) est effectuée pendant la phase d'interruption du comptage du temps, lorsque le taux de saturation du capteur au moment de l'interruption est supérieur à une valeur prédéterminée. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le courant traversant le capteur de suie (5) est mesuré également pendant que la motorisation est tout électrique et qu'une augmentation du courant mesuré pendant la période de la motorisation tout électrique indique une défaillance du capteur. 6. Dispositif permettant de détecter un dysfonctionnement d'un élément filtrant (4) de gaz d'échappement d'un véhicule automobile à motorisation hybride thermique/électrique, comprenant un capteur de suie cumulatif (5) en aval de l'élément filtrant (4) et qui se charge de suie en un temps prédéterminé lorsque l'élément filtrant fonctionnenormalement, et une unité de contrôle adaptée pour mesurer le temps entre une régénération du capteur et sa saturation, pour comparer le temps mesuré au temps prédéterminé et pour engendrer un signal d'alerte indiquant le dysfonctionnement de l'élément filtrant (4) lorsque le temps mesuré est inférieur au temps prédéterminé, caractérisé en ce que l'unité de contrôle engendre, lorsque la motorisation du véhicute est activée, un signal qui indique si la motorisation est tout électrique ou non, et qui, si la motorisation est tout électrique, fait interrompre la mesure de temps associée au capteur de suie cumulatif (5) jusqu'à ce que la motorisation ne soit plus tout électrique. 7. Dispositif selon la revendication 6, adapté à un capteur de suie résistif (5) traversé par un courant électrique d'une première valeur lorsqu'il vient d'être régénéré et d'une seconde valeur lorsqu'il est saturé, caractérisé en ce que l'unité de contrôle est adaptée pour mesurer le temps entre les moments où le courant électrique est respectivement de la première valeur et de la seconde valeur et pour engendrer un signal d'alerte lorsque le temps mesuré est inférieur à un temps prédéterminé. 8. Dispositif selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que l'unité de contrôle est adaptée pour mesurer le courant électrique traversant le capteur de suie (5) pendant que la motorisation est tout électrique, détecter une augmentation du courant mesuré pendant la période de la motorisation tout électrique et indiquer une défaillance du capteur de suie (5). 9. Véhicule automobile à motorisation hybride thermique/électrique, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif permettant de détecter un dysfonctionnement d'un élément filtrant de gaz d'échappement du véhicule selon l'une quelconque des revendications 6 à 8.