Brevet FR3098250A1 — publié le 20210108

Description Titre de l'invention : PROCEDE DE DIAGNOSTIC DE PRESENCE DE GEL DANS UN PIQUAGE D'UN CAPTEUR DE PRESSION DIFFERENTIELLE L000I j La présente invention se situe dans le domaine de la dépollution des gaz d'échappement d'un moteur thermique. Plus précisément, l'invention porte sur un procédé de diagnostic de présence de gel dans un piquage d'un capteur de pression différentielle aux bornes d'un filtre à particules. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les moteurs à combustion interne à compression ou à allumage commandé dotés d'un filtre à particules associé à un capteur de pression différentielle. [0002] Lors de la combustion d'un mélange d'air et de carburant dans un moteur thermique, des particules solides ou liquides constituées essentiellement de suies à base de carbone et/ou de gouttelettes d'huile peuvent 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. [0003] La ligne d'échappement est également munie d'un capteur de mesure de pression dif- férentielle, dit capteur de contrepression, pour mesurer la différence de pression entre un piquage amont et un piquage aval du filtre à particules à partir de laquelle il est possible de déduire une masse de suies accumulée. A cet effet, on utilise une cartographie établissant une corrélation entre la mesure de différence de pression et la masse de suies dans le filtre à particules. [0004] Le capteur de contrepression sert ainsi à réaliser les diagnostics de l'état du filtre à particules demandés par les réglementations (dites "OBD" pour "On Board Diagnostic" en anglais) ainsi que les diagnostics de sécurité. Son information est donc indispensable pour garantir le bon fonctionnement du moteur thermique. Toutefois, lorsque les conditions extérieures sont froides, la présence de gel dans les piquages du capteur peut fausser l'information acquise par le capteur et donc l'interprétation de celle-ci par le calculateur moteur. [0005] L'invention vise à remédier efficacement à cet inconvénient en proposant un procédé de diagnostic de présence de gel dans un piquage d'un capteur de pression diffé- 2 rentielle, dit capteur de contrepression, connecté en amont et en aval d'un filtre à particules destiné à filtrer des gaz d'échappement d'un moteur thermique, ledit procédé comportant: - une étape de mesure d'une contrepression du filtre à particules, - une étape de calcul d'un écart entre la contrepression mesurée du filtre à particules et une contrepression modélisée pour un filtre à particules vide de suies, - une étape de calcul de la dérivée de cet écart de contrepression par rapport au temps, et - une étape de comparaison de la dérivée précédemment calculée avec au moins un seuil de référence pour en déduire la présence ou non de gel dans un piquage du capteur de contrepression. [0006] L'invention permet ainsi de diminuer les fausses détections des diagnostics de l'état du filtre à particules qui se basent sur l'information de contrepression et qui seraient produites à cause de la formation de gel dans les piquages du capteur provoquée par des conditions extérieures froides. Cela se traduit par un gain économique pour le conducteur et le constructeur si le véhicule se trouve encore dans la période de garantie en réduisant le nombre d'interventions en service après-vente ducs aux fausses détections. [0007] Selon une mise en oeuvre, la contrepression modélisée est issue d'une courbe caracté- ristique fournissant une valeur de contrepression en fonction d'un débit volumique des gaz d'échappement. [0008] Selon une mise en oeuvre, la courbe caractéristique est déterminée sur banc moteur à partir de la formule suivante: dPinod = alpha*QvolA2+ beta*Qvol, - dPmod étant la valeur de la contrepression modélisée, - Qvol étant le débit volumique des gaz d'échappement, - alpha et beta étant des coefficients du polynôme d'ordre 2 qui dépendent du type de filtre à particules. [0009] Selon une mise en oeuvre, pour des débits volumiques de gaz d'échappement dépassant un seuil limite, l'écart entre la contrepression mesurée et la contrepression modélisée est corrigé soit par un facteur correctif, soit par une valeur de correction absolue. [0010] Selon une mise en oeuvre, ledit procédé comporte une étape de filtrage de l'écart entre la contrepression mesurée et la contrepression modélisée. [0011] Selon une mise en oeuvre, ledit procédé comporte une étape de filtrage de la dérivée de l'écart avant d'effectuer l'étape de comparaison. [0012] Le procédé est de préférence mis en oeuvre uniquement si une température extérieure est inférieure à 0°C. 3 [0013] Selon une mise en oeuvre, suite à un défaut lié à une détection de la présence de gel dans un piquage, ledit procédé dc diagnostic sera réhabilité dans le cas où la contre-pression mesurée et la contrepression modélisée ne dérivent pas pendant une durée calibrable. [0014] Selon une mise en oeuvre, ledit procédé est inhibé dans le cas où une masse de suies accumulée dépasse un seuil calibrablc. [0015] L'invention a également pour objet un calculateur comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé tel que précédemment défini. [0016] 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. [0017] [fig.1] La figure 1 est une représentation schématique d'une ligne d'échappement d'un moteur thermique comportant un filtre à particules et un calculateur permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; [0018] [fig.2] La figure 2 montre des blocs fonctionnels permettant la mise en oeuvre des dif- férentes étapes du procédé selon l'invention de détection de la présence de gel dans un piquage d'un capteur de contrepression d'un filtre à particules; [0019] [fig.3] La figure 3 montre des représentations graphiques, en fonction du temps, de l'évolution de la contrepression mesurée, de la contrepression modélisée, de l'écart correspondant, et de l'écart filtré, dans le cas où un bouchon de gel est présent dans un piquage du capteur de contrepression. [0020] La figure 1 représente un moteur thermique 10 notamment destiné à équiper un véhicule automobile. Le moteur thermique 10 pourra être à compression ou à allumage commandé. Le moteur thermique 10 est relié à une ligne d'échappement 11 pour l'évacuation des gaz brûlés produits par le fonctionnement du moteur thermique 10. [0021] La ligne d'échappement 11 comprend un organe de dépollution 12 de polluant gazeux, par exemple un catalyseur d'oxydation ou un catalyseur trois-voies. Le catalyseur trois-voies 12 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. [0022] La ligne d'échappement 11 comprend en outre un filtre à particules 13 pour filtrer des particules de suies dans les gaz d'échappement du moteur thermique 10. Le filtre à particules 13 est adapté au filtrage de particules de suies provenant de la combustion du carburant. [0023] Dans le filtre à particules 13, les gaz d'échappement traversent la matière composant le filtre à particules 13. Ainsi, lorsque le filtre à particules 13 est formé de canaux, chacun de ces canaux comprend une extrémité bouchée, de sorte que les gaz d'échappement s'écoulant dans le filtre à particules 13 passent de canaux en canaux, en traversant les parois des différents canaux du filtre à particules 13 pour sortir du filtre à particules 13. Le filtre à particules 13 pourra être à base d'une matrice céramique poreuse, par exemple en cordiérite, mullite, titanatc d'aluminium ou carbure de silicium. S'il y a lieu, l'organe de dépollution 12 et le filtre à particules 13 pourront être implantés à l'intérieur d'une même enveloppe 15. [0024] La ligne d'échappement 11 est également munie d'un capteur 16, dit capteur de contrepression, pour la mesure de pression différentielle entre l'amont et l'aval du filtre à particules 13, dite également mesure de "contrepression", à partir de laquelle il est possible de déduire une masse de suies accumulée. A cet effet, le capteur 16 est connecté en amont et en aval du filtre à particules 13 respectivement par l'intermédiaire d'un piquage amont 16.1 et d'un piquage aval 16.2. Une cartographie permet d'établir une corrélation entre la mesure de contrepression et la masse de suies dans le filtre à particules 13. [0025] Un calculateur 17, par exemple le calculateur moteur ou un calculateur dédié comporte une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention de diagnostic de la présence de gel dans un piquage 16.1, 16.2 du capteur de contrepression 16. [0026] A cet effet, le calculateur 17 reçoit en entrée une mesure de la contrepression dPmes aux homes du filtre 13 retournée par le capteur 16, une estimation du débit volumique Qvol des gaz d'échappement en amont du filtre à particules 13, ainsi qu'une température extérieure car le diagnostic est activé de préférence uniquement pour des températures inférieures à 0 °C. Le calculateur 17 est apte à générer en sortie un signal de défaut qui passe à l'état 1 en cas de détection de la présence de gel dans un piquage 16.1, 16.2. [0027] On décrit ci-après, en référence avec la figure 2, les différentes étapes du procédé de diagnostic selon l'invention. [0028] Dans un premier temps, le calculateur 17 fait l'acquisition d'une mesure d'une contre- pression dPmes du filtre à particules 13 via le capteur de contrepression 16. [0029] Le calculateur 17 calcule, via le module 20, un écart E entre la contrepression mesurée dPmes du filtre à particules 13 et une contrepression modélisée dPmod pour un filtre à particules 13 vide de suies. [0030] La contrepression modélisée dPmod est issue d'une courbe caractéristique (dPmod=f(Qvol)) fournissant une valeur de contrepression dPmod en fonction d'un débit volumique Qvol des gaz d'échappement. La courbe caractéristique est déterminée sur banc moteur via la formule suivante: dPmod = alpha*QvolA2+ beta*Qvol - dPmod étant la valeur de la contrepression modélisée, - Qvol étant le débit volumique des gaz d'échappement, - alpha et beta étant les coefficients du polynôme d'ordre 2 qui dépendent du type de filtre à particules 13. [0031] Cette courbe caractéristique stockée dans une mémoire du calculateur 17, par exemple sous forme d'une cartographie, vise à fournir des valeurs modélisées qui sont les plus proches possible des valeurs mesurées lors du test sur banc moteur. [0032] Afin de corriger l'allure non linéaire de la courbe caractéristique aux forts débits vo- lumiques Qvol, l'écart E entre la contrepression mesurée dPmes et la contrepression modélisée dPmod peut être corrigé soit par un facteur correctif, soit par une valeur de correction absolue. La valeur de correction absolue correspond à une valeur de décalage ajoutée à l'écart E pour les forts débits volumiques de gaz d'échappement. Ces corrections visent à ramener le modèle au plus proche des mesures effectuées pour les forts débits volumiques de gaz d'échappement. Par "forts débits volumiques de gaz d'échappement", on entend des débits volumiques de gaz d'échappement supérieurs à 0.16m1s. [0033] TI est également possible de limiter la mise en oeuvre du procédé à une zone de débit volumique Qvol dans laquelle l'évolution de la contrepression par rapport au débit volumique des gaz d'échappement est linéaire. [0034] L'écart E entre la contrepression mesurée dPmes et la contrepression modélisée dPmod est ensuite filtré au moyen du filtre 21. La dérivée Der de l'écart filtré E par rapport au temps est calculée au moyen du module 22. [0035] Un second filtre 23 est utilisé pour lisser le signal de la dérivée Der. On obtient un signal de dérivée filtrée Der' en sortie du filtre 23. Les filtres 21 et 23 utilisés sont de préférence des filtres passe-bas d'ordre 1 visant à atténuer la dynamique des variations abruptes des signaux pour éviter les faux dépassements de seuil. [0036] La valeur filtrée de la dérivée Der' est comparée avec au moins un seuil de référence Sref au moyen du module de diagnostic 24. Un seuil de référence Sref absolu est par exemple compris entre 0,1 et 0,5. Le résultat de cette comparaison permet de déduire la présence ou non de gel dans un piquage 16.1, 16.2 du capteur de contrepression 16. [0037] En effet, dans le cas où la valeur filtrée de la dérivée Der' est inférieure au seuil de référence Sref, alors on en déduit qu'il n'y a pas de présence de gel dans les piquages 16.1, 16.2 du capteur de contrepression 16. La valeur de contrepression mesurée dPmes ne dérive alors pas beaucoup par rapport à la valeur de contrepression modélisée dPmod. [0038] Dans le cas où la valeur filtrée de la dérivée Der' est supérieure au seuil de référence Sref, alors on en déduit qu'il y a une présence de gel dans un piquage 16.1, 16.2 du capteur de contrepression 16. La stratégie remonte alors un défaut relatif à la présence de gel dans un piquage 16.1, 16.2, de sorte que le signal de défaut correspondant passe 6 à 1. En effet, lorsqu'on observe une variation forte de l'écart E entre la contrepression mesurée dPmes du filtre à particules 13 et la contrepression modélisée dPmod du filtre à particules 13 vide de suie dans un délai de temps court, on en déduit qu'un bouchon de gel s'est formé car cela ne peut pas être dû à un chargement en suies. [0039] La figure 3 montre des représentations graphiques, en fonction du temps, de l'évolution de la contrepression mesurée dPmes, la contrepression modélisée dPmod, l'écart E correspondant entre ces valeurs, ainsi que l'écart filtré E'. [0040] Entre les instants tO et tl, la contrepression mesurée dPmes est proche de la contre- pression modélisée dPmod. À partir de l'instant t], la contrepression mesurée dPmes présente un comportement très différent de la contrepression modélisée dPmod, de sorte que la dérivée Der dépasse le seuil de référence Sref. Cela signifie qu'un bouchon de gel est présent dans un piquage 16.1, 16.2. [0041] Pour réhabiliter le diagnostic de détection de gel dans un piquage 16.1, 16.2, il suffit, une fois que le défaut est remonté, de continuer à surveiller l'écart E entre la contre-pression mesurée dPmes et la contrepression modélisée dPmod. Si les deux informations dPmes et dPmod ne dérivent pas pendant une durée calibrablc, alors le signal de défaut repasse à l'état O. [0042] Le procédé pourra être inhibé dans le cas où une masse de suies accumulée dépasse un seuil calibrable afin d'éviter les fausses détections de bouchon de gel. Cc seuil calibrable est par exemple compris entre 1g et 3g de suies pour un filtre à particules 13 d'un véhicule essence, ou entre 5g et 10g de suies pour un filtre à particules 13 de véhicule diesel. [0043] En variante, dans le cadre d'une mise en oeuvre dégradée du procédé selon l'invention, il est possible de ne pas filtrer le signal d'écart E ni le signal de la dérivée Der. Autrement, il serait possible de supprimer les filtres 21 et 23. 7 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] REVENDICATIONSProcédé de diagnostic de présence de gel dans un piquage (16.1, 16.2) d'un capteur (16) de pression différentielle, dit capteur de contre-pression, connecté en amont et en aval d'un filtre à particules (13) destiné à filtrer des gaz d'échappement d'un moteur thermique, caractérisé en ce que ledit procédé comporte: - une étape de mesure d'une contrepression (dPmes) du filtre à particules (13), - une étape de calcul d'un écart (E) entre la contrepression mesurée (dPmes) du filtre à particules (13) et une contrepression modélisée (dPmod) pour un filtre à particules (13) vide de suies, - une étape de calcul de la dérivée (Der) de cet écart (E) de contre-pression par rapport au temps, et - une étape de comparaison de la dérivée (Der) précédemment calculée avec au moins un seuil de référence (Sref) pour en déduire la présence ou non de gel dans un piquage (16.1, 16.2) du capteur de contrepression (16). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la contrepression modélisée (dPmod) est issue d'une courbe caractéristique fournissant une valeur de contrepression en fonction d'un débit volumique (Qvol) des gaz d'échappement. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la courbe caractéristique est déterminée sur banc moteur à partir de la formule suivante: dPmod = alpha*QvolA2 + beta*Qvol, - dPmod étant la valeur de la contrepression modélisée, - Qvol étant le débit volumique des gaz d'échappement, - alpha et beta étant des coefficients du polynôme d'ordre 2 qui dépendent du type de filtre à particules (13). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, pour des débits volumiques de gaz d'échappement dépassant un seuil limite. l'écart (E) entre la contrepression mesurée (dPmes) et la contrepression modélisée (dPmod) est corrigé soit par un facteur correctif, soit par une valeur de correction absolue. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de filtrage de l'écart (E) entre la contre-pression mesurée (dPmes) et la contrepression modélisée (dPmod). Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en 8 [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] ce qu'il comporte une étape de filtrage de la dérivée (Der) de l'écart (E) avant d'effectuer l'étape de comparaison. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre uniquement si une température extérieure est inférieure à 0°C. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que suite à un défaut lié à une détection de la présence de gel dans un piquage (16.1, 16.2), ledit procédé de diagnostic sera réhabilité dans le cas où la contrepression mesurée (dPmes) et la contrepression modélisée (dPmod) ne dérivent pas pendant une durée calibrable. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est inhibé dans le cas où une masse de suies accumulée dépasse un seuil calibrablc. Calculateur (17) comportant une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en oeuvre du procédé tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.