EP2002096A1 - Systeme d'aide au declenchement de la regeneration d'un filtre a particules place dans une ligne d'echappement d'un moteur de vehicule automobile - Google Patents

Systeme d'aide au declenchement de la regeneration d'un filtre a particules place dans une ligne d'echappement d'un moteur de vehicule automobile

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EP2002096A1
EP2002096A1 EP07731769A EP07731769A EP2002096A1 EP 2002096 A1 EP2002096 A1 EP 2002096A1 EP 07731769 A EP07731769 A EP 07731769A EP 07731769 A EP07731769 A EP 07731769A EP 2002096 A1 EP2002096 A1 EP 2002096A1
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EP
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pressure
turbocharger
gases
engine
turbine portion
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Withdrawn
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EP07731769A
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German (de)
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Stéphane Guerin
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PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a system for assisting in triggering the regeneration of a particulate filter.
  • the present invention relates to a system for assisting the triggering of the regeneration of a particulate filter placed in an exhaust line of a motor vehicle engine, downstream of a turbine of a turbocharger and an oxidation catalyst, in series, and of the type comprising means for evaluating the pressure of the gases between the turbine and the oxidation catalyst in order to determine the state of fouling of the particulate filter. More specifically, the invention relates to diesel-powered vehicles in the exhaust lines from which the particulate filter accumulates the particles by filtration.
  • One of these solutions is to degrade the combustion efficiency of the engine and inject fuel late in the engine cycle, that is to say during the expansion phase of the cylinders thereof, these injections being also called post-injections, so that this fuel does not burn or little and thus generates hydrocarbons that are burned in the catalyst to cause an exotherm.
  • a pressure sensor is placed at the outlet of the turbocharger and serves to detect an abnormal fouling of the particulate filter, which can be caused by an excessive accumulation of residues, or by a motor failure which causes it to generate too much particles.
  • the typical case is, for example, an air leak in the engine intake circuit, but other failures can cause the same effects.
  • the gas pressure at this level can also be measured between two catalysts placed in the exhaust line.
  • the subject of the invention is a system for assisting the triggering of the regeneration of a particulate filter, placed in an exhaust line of a motor vehicle engine, downstream of a portion turbine engine of a turbocharger and a catalyst of oxidation, in series, of the type comprising means between the turbine portion of the turbocharger and the oxidation catalyst in order to determine the state of fouling of the particulate filter, characterized in that the evaluation means comprise a gas pressure sensor at the engine outlet and upstream of the turbine portion of the turbocharger and means for determining the gas pressure between the turbine portion and the catalyst from this pressure of the gas output of the engine.
  • the means for determining the pressure of the gases comprise means of calculating it from the pressure of the gases delivered by the sensor and from a model of expansion of the gases of the turbine portion of the turbocharger.
  • the determination means comprise means for detecting operating points of the engine and the turbocharger generating a low gas expansion to evaluate the pressure of the gases downstream of the turbine portion as being equal to the pressure of the gases upstream of that -this.
  • the determination means comprise turbocharger control means on operating points generating a low gas expansion to evaluate the gas pressure downstream of the turbocharger turbine portion as being equal to the gas pressure upstream of the turbocharger turbine portion; -this.
  • FIG. 1 represents a diagrammatic view of a control system. assistance to trigger the state of the art
  • Figure 2 shows a schematic view of a triggering aid system according to the invention.
  • FIG. 1 shows in fact a motor, for example a diesel engine, of a motor vehicle, designated by the general reference 1 and whose operation is controlled by control means, designated by the reference general reference 2, including for example any appropriate engine control computer.
  • a motor for example a diesel engine
  • control means designated by the reference general reference 2, including for example any appropriate engine control computer.
  • This engine is associated with a turbocharger designated by the general reference 3 in this figure, a compressor portion 4 is placed at the inlet of the engine fresh gases.
  • This input of the motor can be associated with various sensors such as, for example, temperature sensors placed respectively upstream and downstream of the compressor 4 and designated by the references 5 and 6, for delivering the temperature of the gases before and after this compressor. sor.
  • a gas pressure sensor designated by the general reference 7 may also be placed at the engine inlet, downstream of this compressor 4.
  • the output of the engine exhaust gas is associated with an engine exhaust line designated by the general reference 8, in which is integrated the turbine portion of the turbocharger, designated by the general reference 9.
  • This line of The exhaust then comprises in series oxidation catalyst means designated by the general reference 10 and a particle filter designated by the reference 11.
  • two pressure sensors respectively 12 and 13 are placed downstream. and upstream of the turbine portion 9 of the turbocharger.
  • the pressure sensor 12 is then used to determine the state of fouling of the particulate filter. Indeed, it is known that the more it is fouled, the higher the gas pressure is at this level of the exhaust line with the consequences mentioned above.
  • FIG. 2 shows a system for assisting in triggering the regeneration of a particulate filter according to the invention.
  • identical reference numerals denote parts identical or similar to those illustrated in FIG. 1.
  • the motor 1, the control computer thereof 2, the motor 1 are recognized.
  • the pressure sensor 12 is removed and the pressure sensor 13 has a dual function, namely on the one hand, to deliver a gas pressure information between the engine output and the input of the engine. turbine portion of the turbocharger and, secondly, to determine the gas pressure between the turbine portion and the oxidation catalyst. This then makes it possible conventionally to determine the state of fouling of the particulate filter.
  • this pressure sensor 13 is connected to means 14 for evaluating the pressure of the gases downstream of the turbocharger turbine portion, these evaluation means comprising, for example, example means for calculating it from the pressure of the gas output of the engine before the turbocharger turbine portion and a predetermined model of expansion of the gas turbine portion of the turbocharger.
  • This expansion model makes it possible to calculate this gas pressure downstream of the turbine portion, knowing for example the operating point of the engine (rotational speed, delivered torque, etc.), which makes it possible to determine the flow rate. and the temperature of the exhaust gases and therefore their enthalpy so that, knowing the characteristics of the turbine, estimate the expansion of the gases and thus deduce the pressure of the gases downstream of the turbine from that of the gases upstream of the turbine. this.
  • turbocharger is a driven turbocharger, for example with a geometry piloted variable or else piloted discharge valve
  • this compressor on operating points generating very little gas expansion, to allow to directly deduce the pressure downstream of the turbine of the turbocharger from the pressure upstream of this, as delivered by the sensor 13.

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Abstract

Ce système d'aide au déclenchement de la régénération d'un filtre à particules (11), placé dans une ligne d'échappement (8) d'un moteur (1) de véhicule automobile, en aval d'une portion de turbine (9) d'un turbocompresseur (3) et d'un catalyseur d'oxydation (10), en série, du type comportant des moyens d'évaluation de la pression des gaz (13, 14) entre la portion de turbine du turbocompresseur et le catalyseur d'oxydation afin de déterminer l'état d'encrassement du filtre à particules, est caractérisé en ce que les moyens d'évaluation comprennent un capteur de pression (13) des gaz en sortie du moteur (1) et en amont de la portion de turbine (9) du turbocompresseur (3) et des moyens de détermination (14) de la pression des gaz entre la portion de turbine et le catalyseur à partir de cette pression des gaz en sortie du moteur.

Description

Système d'aide au déclenchement de la régénération d'un filtre à particules placé dans une liane d'échappement d'un moteur de véhicule automobile.
La présente invention concerne un système d'aide au déclenchement de la régénération d'un filtre à particules.
Plus particulièrement, la présente invention se rapporte à un système d'aide au déclenchement de la régénération d'un filtre à particules placé dans une ligne d'échappement d'un moteur de véhicule automobile, en aval d'une turbine d'un turbocompresseur et d'un catalyseur d'oxydation, en série, et du type comportant des moyens d'évaluation de la pression des gaz entre la turbine et le catalyseur d'oxydation afin de déterminer l'état d'encrassement du filtre à particules. De façon plus spécifique, l'invention se rapporte aux véhicules à moteur Diesel dans les lignes d'échappement desquels le filtre à particules accumule les particules par filtration.
Ces particules sont alors brûlées à intervalle régulier grâce à une élévation de la température des gaz d'échappement. Plusieurs solutions ont été proposées pour obtenir une telle élévation de température.
L'une de ces solutions consiste à dégrader le rendement de combustion du moteur et à injecter du carburant tardivement dans le cycle du moteur, c'est-à-dire pendant la phase de détente des cylindres de celui-ci, ces injections étant également appelées post-injections, de manière à obtenir que ce carburant ne brûle pas ou peu et génère ainsi des hydrocarbures qui sont brûlés dans le catalyseur afin de provoquer un exotherme.
Dans un tel système, un capteur de pression est placé en sortie du turbocompresseur et sert à détecter un encrassement anormal du filtre à particules, qui peut être provoqué par une accumulation excessive de résidus, ou par une défaillance du moteur qui lui fait générer trop de particules. Le cas classique est, par exemple, une fuite d'air dans le circuit d'admission du moteur, mais d'autres pannes peuvent provoquer les mêmes effets.
Or, une pression des gaz trop importante à ce niveau peut altérer le bon fonctionnement du moteur en empêchant, par exemple, la bonne refermeture des soupapes d'échappement. Ainsi, lorsqu'une telle défaillance est détectée, une stratégie de mode de fonctionnement de sauvegarde est appliquée au moteur, dans laquelle le couple de celui-ci est limité et le conducteur du véhicule est prévenu, par exemple par un indicateur visuel sur le tableau de bord du véhicule pour l'inviter à faire réparer le moteur.
D'autres architectures ont été proposées pour évaluer le niveau d'encrassement du filtre à particules. Ainsi, par exemple, on peut également mesurer réellement la pression différentielle aux bornes du filtre à particules grâce à des piquages de pression arrivant sur un capteur de pression diffé- rentiel.
La pression des gaz à ce niveau peut également être mesurée entre deux catalyseurs placés dans la ligne d'échappement.
De tels moteurs sont en amélioration constante pour satisfaire les réglementations toujours plus exigeantes, notamment en matière de rejets d'émissions polluantes.
De tels perfectionnements se font alors sur de nombres axes en parallèle dont l'amélioration de la combustion, de l'architecture du moteur, par exemple au niveau des frottements, et de l'amélioration de la précision du contrôle du fonctionnement du moteur. Ainsi des solutions sont recherchées pour connaître avec le plus de précision possible la quantité d'air entrant dans le moteur afin, notamment, d'injecter la quantité de carburant la plus adaptée. A cet effet, on utilise différents capteurs qui délivrent par exemple des informations sur la pression des gaz en aval du compresseur du turbocompresseur et sur leur tempéra- ture. D'autres capteurs tels que par exemple des débitmètres peuvent également être utilisés.
Cependant, l'utilisation de plusieurs capteurs présente des inconvénients, notamment au niveau de l'implantation du système et des coûts associés. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes.
A cet effet, l'invention a pour objet un système d'aide au déclenchement de la régénération d'un filtre à particules, placé dans une ligne d'échappement d'un moteur de véhicule automobile, en aval d'une portion de turbine d'un turbocompresseur et d'un catalyseur d'oxydation, en série, du type comportant des moyens entre la portion de turbine du turbocompresseur et le catalyseur d'oxydation afin de déterminer l'état d'encrassement du filtre à particules, caractérisé en ce que les moyens d'évaluation comprennent un capteur de pression des gaz en sortie du moteur et en amont de la portion de turbine du turbocompresseur et des moyens de détermination de la pression du gaz entre la portion de turbine et le catalyseur à partir de cette pression des gaz en sortie du moteur.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - les moyens de détermination de la pression des gaz comprennent des moyens de calcul de celle-ci à partir de la pression des gaz délivrée par le capteur et d'un modèle de détente des gaz de la portion de turbine du turbocompresseur.
- les moyens de détermination comprennent des moyens de détection de points de fonctionnement du moteur et du turbocompresseur générant une détente des gaz faible pour évaluer la pression des gaz en aval de la portion de turbine comme étant égale à la pression des gaz en amont de celle-ci.
- les moyens de détermination comprennent des moyens de pilotage du turbocompresseur sur des points de fonctionnement générant une détente des gaz faible pour évaluer la pression des gaz en aval de la portion de turbine du turbocompresseur comme étant égale à la pression des gaz en amont de celle-ci.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va sui- vre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 représente une vue schématique d'un système d'aide au déclenchement de l'état de la technique, et la figure 2 représente une vue schématique d'un système d'aide au déclenchement selon l'invention.
On a en effet illustré sur la figure 1 , un moteur par exemple Diesel d'un véhicule automobile, désigné par la référence générale 1 et dont le fonctionnement est piloté par des moyens de contrôle, désignés par la réfé- rence générale 2, comprenant par exemple tout calculateur de contrôle moteur approprié.
Ce moteur est associé à un turbocompresseur désigné par la référence générale 3 sur cette figure, dont une portion de compresseur 4 est placée en entrée des gaz frais du moteur.
Cette entrée du moteur peut être associée à différents capteurs tels que par exemple des capteurs de température placés respectivement en amont et en aval du compresseur 4 et désignés par les références 5 et 6, permettant de délivrer la température des gaz avant et après ce compres- seur. Un capteur de pression des gaz désigné par la référence générale 7, peut également être placé en entrée du moteur, en aval de ce compresseur 4.
La sortie des gaz d'échappement du moteur est quant à elle associée à une ligne d'échappement du moteur désignée par la référence générale 8, dans laquelle est intégrée la portion de turbine du turbocompresseur, désignée par la référence générale 9. Cette ligne d'échappement comporte alors en série des moyens formant catalyseur d'oxydation désignés par la référence générale 10 et un filtre à particules désigné par la référence 11. Dans l'état de la technique, deux capteurs de pression respectivement 12 et 13 sont placés en aval et en amont de la portion de turbine 9 du turbocompresseur.
Le capteur de pression 12 est alors utilisé pour déterminer l'état d'encrassement du filtre à particules. En effet, on sait que plus celui-ci est encrassé, plus la pression des gaz est élevée à ce niveau de la ligne d'échappement avec les conséquences évoquées précédemment.
On a représenté sur la figure 2 un système d'aide au déclenchement de la régénération d'un filtre à particules selon l'invention. Sur cette figure, des numéros de références identiques désignent des pièces identiques ou analogues à celles illustrées sur la figure 1. C'est ainsi que sur la figure 2, on reconnaît le moteur 1 , le calculateur de contrôle de celui-ci 2, le turbocompresseur 3, la portion de compresseur 4 de celui-ci, les capteurs de température 5 et 6, le capteur de pression 7, la ligne d'échappement 8, la portion de turbine 9 du turbocompresseur, le cata- lyseur 10, le filtre à particules 11 et le capteur de pression 13 placé entre la sortie du moteur et la portion de turbine 9 du turbocompresseur.
Dans le système selon l'invention, le capteur de pression 12 est supprimé et le capteur de pression 13 a une double fonction, à savoir d'une part, délivrer une information de pression des gaz entre la sortie du moteur et l'entrée de la portion de turbine du turbocompresseur et, d'autre part, permettre de déterminer la pression des gaz entre cette portion de turbine et le catalyseur d'oxydation. Ceci permet alors de façon classique de déterminer l'état d'encrassement du filtre à particules. A cet effet, et comme cela est illustré sur cette figure 2, ce capteur de pression 13 est raccordé à des moyens 14 d'évaluation de la pression des gaz en aval de la portion de turbine du turbocompresseur, ces moyens d'évaluation comprenant par exemple des moyens de calcul de celle-ci à partir de la pression des gaz en sortie du moteur avant la portion de turbine du turbocompresseur et d'un modèle prédéterminé de détente des gaz de la portion de turbine du turbocompresseur.
Ce modèle de détente permet en effet de calculer cette pression des gaz en aval de la portion de turbine, en connaissant par exemple le point de fonctionnement du moteur (régime de rotation, couple délivré,...), qui permet de connaître le débit et la température des gaz d'échappement et donc leur enthalpie pour, connaissant les caractéristiques de la turbine, estimer la détente des gaz et ainsi en déduire la pression des gaz en aval de la turbine à partir de celle des gaz en amont de celle-ci.
Selon une variante de réalisation, on peut également ne réaliser l'estimation de cette pression entre la portion de turbine du turbocompresseur et le catalyseur que sur des points prédéterminés de fonctionnement du moteur et du turbocompresseur, générant une très faible détente des gaz. Dans ce cas, la pression en aval de la portion de turbine du turbocompresseur est pratiquement égale à celle des gaz en amont de celle-ci. II convient alors de détecter ces points de fonctionnement pour assurer cette mesure, grâce par exemple au calculateur de contrôle moteur.
Selon encore une autre variante de réalisation, et dans laquelle le turbocompresseur est un turbocompresseur piloté, par exemple à géométrie variable pilotée ou encore à vanne de décharge pilotée, on peut également piloter ce compresseur sur des points de fonctionnement générant très peu de détente des gaz, pour permettre de déduire directement la pression en aval de la turbine du turbocompresseur à partir de la pression en amont de celle-ci, telle que délivrée par le capteur 13.
Bien entendu d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Système d'aide au déclenchement de la régénération d'un filtre à particules (11 ), placé dans une ligne d'échappement (8) d'un moteur (1 ) de véhicule automobile, en aval d'une portion de turbine (9) d'un turbocompres- seur (3) et d'un catalyseur d'oxydation (10), en série, du type comportant des moyens d'évaluation de la pression des gaz (13, 14) entre la portion de turbine du turbocompresseur et le catalyseur d'oxydation afin de déterminer l'état d'encrassement du filtre à particules, caractérisé en ce que les moyens d'évaluation comprennent un capteur de pression (13) des gaz en sortie du moteur (1 ) et en amont de la portion de turbine (9) du turbocompresseur (3) et des moyens de détermination (14) de la pression des gaz entre la portion de turbine et le catalyseur à partir de cette pression des gaz en sortie du moteur.
2.- Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de détermination (14) de la pression des gaz comprennent des moyens (14) de calcul de celle-ci à partir de la pression des gaz délivrée par le capteur (13) et d'un modèle de détente des gaz de la portion de turbine du turbocompresseur.
3.- Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de détermination comprennent des moyens (2) de détection de points de fonctionnement du moteur (1 ) et du turbocompresseur (3) générant une détente des gaz faible pour évaluer la pression des gaz en aval de la portion de turbine comme étant égale à la pression des gaz en amont de celle-ci.
4.- Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de détermination comprennent des moyens de pilotage du turbocompresseur sur des points de fonctionnement générant une détente des gaz faible pour évaluer la pression des gaz en aval de la portion de turbine du turbocompresseur comme étant égale à la pression des gaz en amont de celle-ci.
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