Brevet FR3099524A1 — publié le 20210205

Description Titre de l'invention : PROCEDE DE CONTROLE DE LA CHARGE DU FILTRE A PARTICULES DES VEHICULES AU- TOMOBILES [pool] L'invention s'applique au domaine du traitement des émissions de particules dans la ligne d'échappement d'un moteur thermique. [0002] En particulier, l'invention s'intéresse à un procédé de contrôle de la charge du filtre à particules et, plus précisément, à la détection des fausses alertes de colmatage de ce filtre. [0003] De manière traditionnelle et pour éviter une erreur d'estimation de la charge du filtre à particules, il est prévu, sur les véhicules en sortie d'usine, une loi de contrôle qui permet une inhibition des diagnostics associés à la surcharge. Toutefois, cette loi ne s'applique que temporairement et uniquement pour les cents premiers kilomètres parcourus par le véhicule. [0004] Toutefois, par la suite lors de la durée de vie du véhicule, il peut se présenter des si- tuations dans lesquelles la charge du filtre se trouve surestimée à tort par le calculateur utilisé par le procédé de contrôle ou de pilotage du moteur. [0005] De manière générale, l'estimation de l'état de charge du filtre à particules ne peut se faire de façon fiable qu'à condition que la température de la ligne d'échappement soit suffisante pour obtenir une mesure robuste du débit de gaz. Or, cette mesure du débit de gaz est nécessaire au calcul de l'estimation de la charge du filtre. [0006] Par ailleurs, la mesure de l'état de charge du filtre à particules peut, dans certaines conditions de roulage, ne pas être mise à jour pendant une longue période. Ainsi, à la suite de trajets courts et successifs, l'eau, l'huile et les agents hydrocarbures produits par la combustion dans le moteur thermique vont être absorbés par le filtre où ils vont s'accumuler. [0007] Par conséquent, pendant une telle période de roulage irrégulier, la mesure de la charge du filtre ne pourra être valablement estimée alors qu'au contraire, en condition normale de roulage, les produits de la combustion vont se libérer naturellement par effet de la thermique échappement. [0008] En effet, un roulage prolongé va permettre de retrouver les conditions normales de mesure requises. Mais, l'accumulation d'éléments de combustion qui résulte d'une période antérieure et prolongée de courts trajets successifs, va induire une hausse brutale de contre-pression au travers du filtre à particules. [0009] Par voie de conséquence, l'état de chargement du filtre va être surestimé. Or, au-delà du seuil de colmatage, il est prévu d'appliquer au véhicule une limitation de per- 2 formance (appelé débit réduit) sans qu'il existe pour l'utilisateur de ce véhicule une possibilité de désactiver cet effet limitatif. [0010] Le brevet US10167796B2 décrit un procédé consistant à émettre un message conseillant à l'utilisateur du véhicule de continuer à rouler pour permettre la régénération du filtre à particules en lui indiquant, de façon concomitante, que la puissance du moteur a été réduite. [0011] D'autres procédés comme celui décrit dans le brevet EP1865165B1 vise à bloquer la régénération du filtre et à suggérer à l'utilisateur du véhicule de faire exécuter un nettoyage. [0012] La demande de brevet internationale W0201958043A1 décrit un procédé de pilotage d'un moteur thermique consistant à empêcher la régénération du filtre à particules lorsque la quantité de particules accumulées dépasse un seuil critique ou lorsqu'il n'a pas été possible de déterminer la quantité de particules accumulées sur une distance ou une durée trop importante. [0013] Ainsi, les procédés connus ne comprennent que des mesures automatiques de li- mitation du régime moteur ou de réduction du débit, voire le recours à des services de maintenance après-vente. [0014] Dans ce contexte, l'invention vise à éviter les conséquences préjudiciables d'une alerte non justifiée de surcharge du filtre et, notamment, les limitations automatiques du régime moteur, la régénération du filtre en atelier ou le remplacement intégral du filtre en service après-vente. [0015] Ce but est atteint, selon l'invention, au moyen d'un procédé de contrôle de la charge du filtre à particules de la ligne d'échappement des moteurs thermiques de véhicules automobiles comprenant, au franchissement d'au moins un seuil de charge du filtre, une phase de régénération dudit filtre, caractérisé en ce qu'on surveille le chargement du filtre en mesurant en continu le différentiel de pression des gaz d'échappement entre la sortie et l'entrée du filtre et, en cas d'une augmentation brutale et incohérente de ce différentiel, on inhibe les limitations de performance du moteur pendant une durée et/ou une distance de roulage supplémentaire et déterminée du véhicule jusqu'à obtenir la régénération du filtre. [0016] Selon une caractéristique avantageuse du procédé, on surveille la vitesse de chargement du filtre en calculant le temps écoulé et la distance de roulage du véhicule entre trois seuils de charge du filtre correspondant, successivement, à la surcharge, au colmatage et au bouchage du filtre. [0017] Selon une variante spécifique de mise en oeuvre du procédé, on compare le temps écoulé et la distance de roulage entre deux seuils successifs avec des valeurs de référence correspondant à un niveau cohérent de la vitesse de chargement. [0018] De préférence, au franchissement du seuil de surcharge, on informe l'utilisateur du 3 véhicule que ses conditions de roulage conduisent à un risque de colmatage du filtre et on l'incite à effectuer un roulage prolongé conduisant à la régénération automatique du filtre. [0019] Selon une variante particulière, on incite l'utilisateur du véhicule à effectuer un roulage supplémentaire de 20 mn à plus de 70 km/h. [0020] Selon une autre caractéristique du procédé, il est prévu qu'au franchissement du seuil de colmatage, on applique la limitation des performances du moteur. [0021] Selon encore une autre caractéristique du procédé, il est prévu qu'au franchissement du seuil de bouchage, on effectue un échange du filtre. [0022] Un autre objet de l'invention est un véhicule automobile comprenant un calculateur embarqué de pilotage du moteur thermique, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un programme intégré au calculateur pour la mise en oeuvre du procédé de contrôle présentant les caractéristiques mentionnées ci-dessus. [0023] Par conséquent dans le cadre d'une alerte de surcharge (ou de colmatage) douteuse et non justifiée, le procédé de l'invention consiste, en priorité, à inhiber les limitations de performance puis à inciter l'utilisateur à effectuer un roulage prolongé destiné à déclencher la régénération ultérieure du filtre. [0024] Le procédé de contrôle de l'invention permet ainsi d'éviter des alertes préjudiciables et non techniquement justifiées et de préserver ainsi la sécurité et la fiabilité du véhicule. [0025] Ainsi, le procédé de l'invention se distingue des procédés antérieurs en proposant une méthode alternative aux étapes traditionnelles de réduction du débit et de limitation ou de bridage du régime moteur, voire de recours aux services de réparation et de maintenance. [0026] Le procédé de l'invention permet aussi de supprimer les détections erronées de colmatage ou de bouchage entraînant l'échange standard du filtre par l' actionnement de la garantie et, comme conséquences économiques, le coût des pièces et de la main d'oeuvre. [0027] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux figures annexées et détaillées ci-après. [0028] [fig.1] est un graphe illustrant un mode de mise en oeuvre préférentiel du procédé de l'invention avec le chargement en suies en fonction du rapport temps écoulé/distance parcourue. [0029] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. [0030] Naturellement, les modes de mise en oeuvre du procédé de l'invention illustrés par les figures présentées ci-dessus et décrites ci-après, ne sont donnés qu'à titre d'exemples non limitatifs. Il est explicitement prévu que l'on puisse proposer et combiner entre eux différents modes pour en proposer d'autres. [0031] L'invention concerne le domaine du pilotage du moteur thermique des véhicules au- tomobiles et, plus précisément, dans le domaine de la dépollution des gaz d'échappement d'un moteur thermique. [0032] 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 thermiques. [0033] En effet, lors de la combustion d'un mélange d'air et de carburant dans un moteur thermique, des polluants peuvent être émis dans la ligne d'échappement. Ces polluants sont principalement des hydrocarbures imbrûlés, des oxydes d'azote (monoxyde d'azote NO et dioxyde d'azote NO2), des oxydes de carbone (dont le monoxyde de carbone CO), et des particules diverses constituées essentiellement de suies à hase de carbone et/ou de gouttelettes d'huile dont les dimensions sont comprises entre quelques nanomètres et un micromètre. [0034] Pour piéger ces particules, il est ainsi prévu d'équiper la ligne d'échappement d'un filtre à particules. Toutefois, du fait de l'accumulation de particules et pour éviter les risques de colmatage, ce filtre nécessite des régénérations régulières qui sont gérées par le calculateur du moteur. [0035] TI peut néanmoins exister des situations dans lesquelles les conditions ne sont pas réunies pour que le calculateur déclenche la régénération du filtre ou commande une phase de régénération suffisante. Cela peut notamment se produire lorsque le roulage n'a pas été suffisamment long. Si ces situations se reproduisent trop souvent, alors le filtre à particules va stocker une quantité importante de particules ce qui risque de provoquer un échauffement aggravé par la combustion de quantités importantes de suies et d'entraîner un incendie du véhicule. [0036] Le procédé de l'invention utilise une loi de commande intégrée dans le calculateur pilotant le moteur. De manière générale, cette loi consiste à contrôler la vitesse de chargement du filtre à particules par la mesure du différentiel de pression des gaz lors du passage des gaz d'échappement, entre l'entrée et la sortie du filtre. [0037] Lors d'une augmentation trop rapide de l'estimation de la charge du filtre, qui ne cor- respondrait pas à un chargement réel plausible, l'inhibition des diagnostics est alors appliquée pendant une durée limitée et/ou une distance déterminée. [0038] En effet, la vitesse maximale de chargement en particules du filtre doit rester cohérente avec la vitesse de chargement observée dans les conditions fonctionnelles extrêmes ou dysfonctionnelles du moteur. [0039] Au-delà de cette vitesse de chargement cohérente, la surcharge est supposée être la conséquence d'éléments exogènes, tels que des suies, ou de l'eau condensée, par exemple. [0040] Par conséquent, le procédé de l'invention consiste à compléter le système d'exploitation du calculateur du moteur par un logiciel intégrant un algorithme de « plausibilité » de chargement par la mesure du différentiel de pression des gaz aux bornes du filtre à particules. Ce logiciel est apte et destiné à surveille le temps écoulé et la distance parcourue par le véhicule au passage des différents seuils successifs d'état de charge du filtre, respectivement, de surcharge, de colmatage et de bouchage, comme illustré par le graphique de la figure 1. [0041] Si le temps écoulé et la distance parcourue entre deux seuils d'état de charge du filtre sont inférieurs à des valeurs de consignes correspondant à des données cohérentes déterminées à partir du comportement réel et prévisible du filtre, alors cela signifie que l'information de diagnostic délivrée est inappropriée et le procédé de l'invention s'applique. [0042] La mise en oeuvre du procédé consiste alors à inhiber les limitations de régime moteur appliquées normalement à la levée des seuils pour permettre à l'utilisateur du véhicule d'appliquer les recommandations affichées sur le tableau de bord (RRM) au passage du premier seuil correspondant à la surcharge du filtre. [0043] Un message du type : « Risque colmatage Filtre à particules » est émis pour inviter l'utilisateur à prolonger le roulage du véhicule au moins jusqu'à atteindre l'un des seuils suivant correspondant à la régénération du filtre et assurer ainsi l'extinction du phénomène de contre-pression excessive générée par l'accumulation d'éléments exogènes combinés aux suies. [0044] Cette prolongation du roulage peut, par exemple, durer une vingtaine de minutes à une vitesse supérieure à 70km/h [0045] Lors du franchissement du seuil suivant correspondant au colmatage du filtre, le débit réduit interdira toute régénération et le message communiqué au conducteur du véhicule n'aura pas d'effet. [0046] Au franchissement du dernier seuil correspondant au bouchage du filtre, il n'existe pas d'autre solution que de déposer la ligne d'échappement pour effectuer un échange du filtre à particules. [0047] Lorsque tous les seuils sont franchis simultanément ou en l'espace de quelques minutes ou kilomètres, l'aide à la régénération sollicitée au passage du seuil de surcharge n'a pas le temps d'avoir d'effet. [0048] La loi de commande sur laquelle se fonde le procédé de l'invention est composée de deux stratégies. L'une d'entrée, l'autre de sortie ; chacune ayant des conditions distinctes pour les atteindre. [0049] Une première stratégie de détection de non-plausibilité d'estimation de la charge (notamment en suies), nécessitant une des deux conditions suivantes : - une première condition de temps en dessous de laquelle il n'est pas matériellement 6 possible de franchir deux seuils successifs dans un temps/distance très court et, - une seconde condition liée à la température interne du filtre et à la température moteur (Température eau de refroidissement), pour s'adapter aux conducteurs à faible régime moteur et à trajets courts. [0050] Une seconde stratégie de sortie nécessitant l'atteinte de l'une des deux conditions suivantes : - une première condition de temps/distance calibrée au-delà de laquelle, pour des raisons de surets, les diagnostics de colmatage et de bouchage sont réhabilités et ainsi la régénération du filtre est prohibée dans des conditions non désirées qui pourraient aboutir à un échauffement aggravé à des niveaux de charges en suies trop importantes, - une seconde condition reposant sur la validation de la régénération du filtre par le calculateur de pilotage superviseur et le retour à des conditions d'estimation robustes du chargement du filtre, c'est-à-dire : Bollécn de Régénération du filtre validé (Temps minimum en RG calibré par le superviseur de RG) et Nombre suffisant de mesures du différentiel de pression permettant d'estimer correctement la charge du filtre. 7 REVENDICATIONS[Revendication 1] Procédé de contrôle de la charge du filtre à particules de la ligne d'échappement des moteurs thermiques de véhicules automobiles comprenant, au franchissement d'au moins un seuil de charge du filtre, une phase de régénération dudit filtre, caractérisé en cc qu'on surveille le chargement du filtre en mesurant en continu le différentiel de pression des gaz d'échappement entre la sortie et l'entrée du filtre et, en cas d'une augmentation brutale et incohérente de ce différentiel, on inhibe les limitations de performance du moteur pendant une durée et/ou une distance de roulage supplémentaire et déterminée du véhicule jusqu'à obtenir la régénération du filtre. [Revendication 2] Procédé de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on surveille la vitesse de chargement du filtre en calculant le temps écoulé et la distance de roulage du véhicule entre trois seuils de charge du filtre correspondant, successivement, à la surcharge, au colmatage et au bouchage du filtre. [Revendication 3] Procédé de contrôle selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'on compare le temps écoulé et la distance de roulage entre deux seuils successifs avec des valeurs de référence correspondant à un niveau cohérent de la vitesse de chargement. [Revendication 4] Procédé de contrôle selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que, au franchissement du seuil de surcharge, on informe l'utilisateur du véhicule que ses conditions de roulage conduisent à un risque de colmatage du filtre et on l'incite à effectuer un roulage prolongé conduisant à la régénération automatique du filtre. [Revendication 5] Procédé de contrôle selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'on incite l'utilisateur du véhicule à effectuer un roulage supplémentaire de 20 mn à plus de 70 kin/h [Revendication 6] Procédé de contrôle selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que, au franchissement (lu seuil de colmatage, on applique la limitation des performances du moteur. [Revendication 7] Procédé de contrôle selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que, au franchissement du seuil de bouchage, on effectue un échange du filtre. [Revendication 8] Véhicule automobile comprenant un calculateur embarqué de pilotage du moteur thermique, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un programme intégré au calculateur pour la mise en oeuvre du procédé de contrôle 8 selon l'une des revendications précédentes.