Brevet FR3053730A1 — publié le 20180112

PROCEDE DE REGENERATION D'UN FILTRE A PARTICULES DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE [0001] La présente invention se situe dans le domaine de la dépollution des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, en particulier dans l'élimination des particules. Plus précisément, l'invention porte sur un procédé de régénération d'un filtre à particules de moteur à combustion interne. Elle s'intéresse plus particulièrement aux filtres à particules équipant la ligne d'échappement de moteurs à combustion interne de type essence. [0002] Lors de la combustion d'un mélange d'air et de carburant dans un moteur à combustion interne, des polluants peuvent être émis dans la ligne d'échappement du moteur. Ces polluants sont principalement des hydrocarbures imbrûlés (HC), des oxydes d'azote (monoxyde d'azote NO et dioxyde d'azote NO2) et des oxydes de carbone (dont le monoxyde de carbone CO). [0003] Les normes environnementales en matière de dépollution des gaz d'échappement imposent l'installation de systèmes de post-traitement des gaz d'échappement dans la ligne d'échappement des moteurs. La ligne d'échappement d'un moteur est donc généralement au moins munie d'un catalyseur, par exemple un catalyseur à trois voies permettant la réduction des oxydes d'azote en azote et en dioxyde de carbone, l'oxydation des monoxydes de carbone en dioxyde de carbone, et l'oxydation des hydrocarbures imbrûlés en dioxyde de carbone et en eau. [0004] Des particules solides ou liquides constituées essentiellement de suies à base de carbone, et/ou de gouttelettes d'huile peuvent également être émises. Ces particules ont typiquement une taille comprise entre quelques nanomètres et un micromètre. Pour les piéger, on peut avantageusement prévoir des filtres à particules, usuellement constitués d'une matrice minérale, de type céramique, de structure alvéolaire, définissant des canaux disposés sensiblement parallèlement à la direction générale d'écoulement des gaz d'échappement dans le filtre, et alternativement obturés du côté de la face d'entrée des gaz du filtre et du côté de la face de sortie des gaz du filtre, comme cela est décrit dans le document EP2426326. [0005] Dans le cas des moteurs diesel, où les gaz d'échappement ont généralement des températures inférieures aux gaz d'échappement des moteurs à essence, le filtre à particules est soumis alternativement à des phases de filtration et de régénération afin de conserver son efficacité. Lors des phases de filtration, les particules s'accumulent dans le 3053730 2 filtre, conduisant à la formation d'une couche de suie sur les parois. Lors des phases de régénération, les suies sont éliminées, en général par combustion en élevant momentanément la température des gaz d'échappement qui traversent le filtre. [0006] Dans le cas des moteurs à essence, ces régénérations obligatoires imposent une 5 dégradation temporaire du pilotage du moteur à combustion interne. Toutefois, certains types de parcours routiers, par exemple en ville, rendent difficile la régénération du filtre à particules, dans la mesure où la température à l'échappement n'est pas très élevée et il y a peu de phases en coupure d'injection. [0007] L'invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un 10 procédé de régénération d'un filtre à particules dans une ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne, notamment d'un véhicule automobile, la ligne d'échappement étant pourvue d'un catalyseur, caractérisé en ce que le moteur à combustion interne étant équipé d'un compresseur électrique pour comprimer l'air à l'admission, le procédé comporte une étape d'activation du compresseur électrique pour créer un débit d'air dans 15 la ligne d'échappement de telle façon qu'une thermique présente dans le filtre à particules et l'air amené par le compresseur électrique favorisent une phase de régénération du filtre à particules. [0008] L'invention permet ainsi de tirer profit de la présence du compresseur électrique pour créer un débit et une pression d'air dans la ligne d'échappement de manière à 20 régénérer efficacement le filtre à particules. [0009] Selon une mise en oeuvre, le moteur à combustion interne est commandé de telle façon que l'air comprimé à l'admission par le compresseur électrique passe par des soupapes ouvertes et des chambres de combustion du moteur à combustion interne pour être envoyé dans la ligne d'échappement. 25 [0010] Selon une mise en oeuvre, dans une configuration autorisant une recirculation des gaz d'échappement à l'admission, l'air comprimé à l'admission par le compresseur électrique contourne le moteur à combustion interne en passant par une conduite de dérivation via une vanne correspondante pour être envoyé dans la ligne d'échappement. [0011] Selon une mise en oeuvre, le compresseur électrique est activé après une 30 coupure du moteur à combustion interne. [0012] Selon une mise en oeuvre, le compresseur électrique est activé lors de phases d'arrêt du moteur à combustion interne pour des véhicules hybrides. 3053730 3 [0013] Selon une mise en oeuvre, le compresseur électrique est activé lors de points de fonctionnement au ralenti du moteur à combustion interne. [0014] L'invention a également pour objet un calculateur moteur pour véhicule automobile comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en 5 oeuvre du procédé de régénération d'un filtre à particules tel que défini précédemment. [0015] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. [0016] La figure 1 est une représentation schématique d'un premier type d'architecture 10 de moteur à combustion interne mettant en oeuvre le procédé de régénération d'un filtre à particules dans la ligne d'échappement selon la présente invention; [0017] La figure 2 est une représentation schématique d'un deuxième type d'architecture de moteur à combustion interne mettant en oeuvre le procédé de régénération du filtre à particules dans la ligne d'échappement selon la présente invention; 15 [0018] La figure 3 est un diagramme illustrant les différents moments de mise en oeuvre du procédé de régénération du filtre à particules selon l'invention par rapport au démarrage du moteur à combustion interne et à la mise sous contact du véhicule automobile; [0019] Les éléments identiques, similaires, ou analogues conservent la même référence 20 d'une figure à l'autre. [0020] La figure 1 montre une architecture 10 comportant un moteur à combustion interne 12 suralimenté par un compresseur 13 de type électrique. Le compresseur électrique 13 permet de comprimer l'air d'admission après son filtrage via un filtre à air 15 de manière à optimiser le remplissage des cylindres du moteur 12. A cet effet, le 25 compresseur électrique 13 est disposé sur une ligne d'admission 18 en amont d'un doseur d'air 20 permettant de gérer la quantité d'air dans les cylindres du moteur 12. [0021] Par ailleurs, un catalyseur trois voies 22 est disposé en amont d'un filtre à particules 24 sur une ligne d'échappement 26. Le catalyseur 22 et le filtre à particules 24 sont regroupés dans une même enveloppe 30 de forme sensiblement cylindrique et se 30 raccordent au reste de la ligne d'échappement 26 par des extrémités sensiblement coniques (la figure ne représente que la moitié de l'enveloppe 30 pour rendre visibles le catalyseur 22 et le filtre 24). Bien entendu, l'enveloppe 30 peut prendre une autre forme 3053730 4 qu'une forme cylindrique, en ayant par exemple une section ovale, ovoïde, voire carrée ou rectangulaire aux bords éventuellement arrondis. Toutefois, le catalyseur 22 et le filtre à particules 24 pourront ne pas être nécessairement dans une même enveloppe 30 et être ainsi positionnés dans deux enveloppes 30 différentes. L'arrivée de l'air compressé issu du 5 compresseur 13 est située en amont du filtre à particules 24 et en aval du catalyseur 22. Une telle configuration peut être favorable à la détection du filtre à particules 24. [0022] Le catalyseur trois voies 22 permet notamment de réduire les oxydes d'azote en azote et en dioxyde de carbone, d'oxyder les monoxydes de carbone en dioxyde de carbone, et les hydrocarbures imbrûlés en dioxyde de carbone et en eau. 10 [0023] Le filtre à particules 24 est à base d'une matrice céramique poreuse, par exemple en cordiérite, mullite, titanate d'aluminium ou carbure de silicium, comportant des canaux bouchés alternativement à leurs extrémités, de façon connue. Le filtre 24 vise à piéger des particules solides ou liquides constituées essentiellement de suies à base de carbone, et/ou de gouttelettes d'huile. Ces particules ont typiquement une taille comprise entre 15 quelques nanomètres et un micromètre. [0024] La ligne d'échappement 26 est également munie de deux capteurs de mesure de pression 32, l'un, dit amont, disposé en amont du catalyseur 22 et l'autre, dit aval, disposé en aval du filtre à particules 24. Les capteurs de mesure de pression 32 permettent de mesurer une différence de pression aux bornes de l'enveloppe 30 notamment pour 20 déterminer la présence du filtre à particules 24. En variante, les capteurs 32 pourront être positionnés en amont et en aval du filtre 24 seul. [0025] De manière à régénérer efficacement le filtre à particules 24, le compresseur électrique 13 est activé pour créer un débit d'air dans la ligne d'échappement 26 de telle façon que les conditions thermiques dans le filtre à particules 24 et l'air amené par le 25 compresseur électrique 13 favorisent la phase de régénération du filtre à particules 24. Les conditions thermiques dans le filtre à particules 24 sont liées à la température des gaz d'échappement associée à l'inertie du filtre 24, cette température pouvant le cas échéant être augmentée par l'exotherme du catalyseur 22 mais cela n'est pas obligatoire. [0026] Dans le mode de réalisation de la figure 1, le moteur à combustion interne 12 est 30 commandé de telle façon que l'air comprimé à l'admission par le compresseur électrique 13 passe par des soupapes ouvertes et des chambres de combustion du moteur 12 pour être envoyé dans la ligne d'échappement 26. 3053730 5 [0027] Dans le mode de réalisation de la figure 2, une conduite de dérivation 35 permet une recirculation des gaz d'échappement (dit "EGR" pour "Exhaust Gaz Recirculation" en anglais) en établissant une mise en communication de la ligne d'échappement 26 avec la ligne d'admission 18. Une vanne 36, dite vanne d'EGR, permet de gérer la quantité de gaz 5 d'échappement réinjectée à l'admission via la conduite de dérivation 35. Suivant cette architecture moteur, la vanne 36 est commandée de telle façon que l'air comprimé à l'admission par le compresseur électrique 13 contourne le moteur 12 en passant par la conduite de dérivation 35 via la vanne 36 pour être envoyé dans la ligne d'échappement 26. 10 [0028] La figure 3 illustre les moments de mise en oeuvre du procédé selon l'invention respectivement pour l'architecture de moteur classique de la figure 1 et pour l'architecture moteur de type EGR de la figure 2. Les états 0 et 1 correspondent respectivement à des états arrêté et démarré du moteur 12 (cf. état "Mot") et éteint et sous contact du véhicule (cf. état "Cont"). 15 [0029] Le procédé pourra être mis en oeuvre par activation du compresseur électrique 13 après la coupure du moteur 12 (cf. dernier créneau Act). En outre, le compresseur électrique 13 pourra être activé lors de phases d'arrêt du moteur à combustion interne 12 pour des véhicules hybrides. [0030] Pour l'architecture de type EGR, le procédé de régénération du filtre à particules 20 24 pourra également être mis en oeuvre sur des points de fonctionnement au ralenti du moteur 12 en faisant circuler le flux d'air compressé à travers la conduite de dérivation 35. [0031] L'invention permet ainsi de tirer profit de la présence du compresseur électrique 13 pour créer un débit et une pression d'air dans la ligne d'échappement 26 de manière à régénérer efficacement le filtre à particules 24. 25 [0032] Un calculateur moteur pourra comporter une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé. REVENDICATIONS1. Procédé de régénération d'un filtre à particules (24) dans une ligne d'échappement (26) d'un moteur à combustion interne (12), notamment d'un véhicule automobile, ladite ligne d'échappement (26) étant pourvue d'un catalyseur (22), caractérisé en ce que ledit moteur à combustion interne (12) étant équipé d'un compresseur électrique (13) pour comprimer l'air à l'admission, ledit procédé comporte une étape d'activation dudit compresseur électrique (13) pour créer un débit d'air dans ladite ligne d'échappement (26) de telle façon qu'une une thermique présente dans le filtre à particules (24) et l'air amené par ledit compresseur électrique (13) favorisent une phase de régénération dudit filtre à particules (24). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moteur à combustion interne (12) est commandé de telle façon que l'air comprimé à l'admission par ledit compresseur électrique (13) passe par des soupapes ouvertes et des chambres de combustion dudit moteur à combustion interne (12) pour être envoyé dans ladite ligne d'échappement (26). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans une configuration autorisant une recirculation des gaz d'échappement à l'admission, l'air comprimé à l'admission par ledit compresseur électrique (13) contourne ledit moteur à combustion interne (12) en passant par une conduite de dérivation (35) via une vanne (36) correspondante pour être envoyé dans ladite ligne d'échappement (26). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit compresseur électrique (13) est activé après une coupure dudit moteur à combustion interne (12). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit compresseur électrique (13) est activé lors de phases d'arrêt dudit moteur à combustion interne (12) pour des véhicules hybrides. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit compresseur électrique (13) est activé lors de points de fonctionnement au ralenti dudit moteur à combustion interne (12). 7. Calculateur moteur pour véhicule automobile comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre dudit procédé de régénération d'un filtre à particules (24) tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.