FR2867509A1 - Systeme d'epuration de gaz d'echappement de moteur a combustion interne - Google Patents

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Abstract

Un catalyseur d'oxydation (4) est disposé en amont d'un filtre à particules de diesel (FPD) (3) dans un passage d'échappement (2) d'un moteur diesel (1). Un microprocesseur (ECU) (6) fait fonctionner un moyen d'augmentation de température pour brûler et éliminer les matières particulaires déposées sur le FPD (3). L'ECU (6) détermine l'exécution et l'arrêt de la régénération du FPD (3) d'après une quantité des matières particulaires déposées sur le FPD (3). L'ECU (6) accroît une quantité de remise en circulation de gaz d'échappement (quantité de RGE) pendant la régénération afin de réduire la quantité d'air d'admission par rapport à la quantité d'air d'admission lors d'une période sans régénération et pour parvenir à un débit des gaz d'échappement traversant le FPD (3) qui convienne pour l'augmentation de la température. L'ECU (6) corrige un degré d'ouverture d'une soupape de commande (7) de RGE d'après la quantité détectée d'air d'admission afin de réduire la variation du débit des gaz d'échappement.

Description

SYSTEME D'EPURATION DE GAZ D'ECHAPPEMENT DE MOTEUR
A COMBUSTION INTERNE
La présente invention est relative à un système d'épuration de gaz d'échappement de moteur à combustion interne, comportant un filtre à particules dans un passage d'échappement. La présente invention concerne spécifiquement la commande de l'augmentation de température d'un filtre à particules pendant la régénération du filtre à particules.
Un système d'épuration de gaz d'échappement de moteur diesel selon la technique antérieure comprend un filtre à particules (un filtre à particules de diesel FPD) servant à collecter des matières particulaires (MP) refoulées par le moteur. Le système accroît la température du FPD, par exemple en la portant à plus de 600 C, lorsque la quantité de matières particulaires déposées sur le FPD (la quantité de MP déposées) atteint une valeur prédéterminée. Ainsi, les matières particulaires déposées sur le FPD sont brûlées et éliminées et le FF'D est régénéré.
A ce stade, une post-injection, un retardement du calage d'injection de carburant, une réduction d'admission d'air et autre sont généralement employés comme moyens pour accroître la température du FPD. Cependant, une aggravation du coût du carburant consommé, accompagne les moyens cidessus d'augmentation de température. La vitesse de combustion des matières particulaires augmente à mesure que la température augmente. Parallèlement, la régénération s'achève dans un délai plus court et l'aggravation du coût du carburant du fait de la régénération du FPD diminue à mesure que la température augmente. Cependant, les matières particulaires sont rapidement brûlées et la température du FPD augmente rapidement si la température du FPD est trop élevée, comme représenté sur la Fig. 21. Sur la Fig. 21, une courbe Cpm en trait plein représente la vitesse de combustion des matières particulaires déposées et une courbe Fc en trait discontinu représente le degré d'aggravation du coût du carburant du fait de la régénération. Une indication Th sur la Fig. 1 représente une valeur seuil de la température Tdpf du FPD. Dans le cas où les matières particulaires sont rapidement brûlées et la température Tdpf du FPD augmente rapidement, le FPD risque d'être endommagé, ou un catalyseur d'oxydation supporté par le FPD risque de se dégrader. Une plage Ad au-dessus de la valeur seuil Th représente un intervalle de température dans lequel il y a un risque d'endommagement du FPD et de dégradation du catalyseur d'oxydation. Afin d'empêcher l'aggravation du coût du carburant et afin de régénérer dans des conditions sûres le FPD, la température du FPD doit être maintenue proche de la température visée convenant pour la régénération en régulant la température.
Une technologie selon la technique antérieure décrite dans JP-A-2003- 206 724 (document de brevet n 1) détecte la température des gaz d'échappement en amont ou en aval du FPD à l'aide d'un détecteur de température de gaz d'échappement ou analogue, et fait fonctionner le moyen d'augmentation de température du FPD pour procéder à la régulation de température de façon que la température détectée converge vers la température visée. La technologie du document de brevet n 1 procède à une remise en circulation des gaz d'échappement (RGE) afin de réduire les émissions de gaz d'échappement. D'une façon générale, lors de la RGE, le degré d'ouverture d'une soupape de RGE est commandé en fonction d'états de fonctionnement afin d'obtenir un taux de RGE permettant la réduction des émissions de gaz d'échappement (en particulier des oxydes d'azote et des matières particulaires) pour chaque état de fonctionnement.
Cependant, si la régulation de température est effectuée de façon à rendre le taux de RGE conforme à la valeur visée pendant la régénération du FPD, il n'est pas possible d'obtenir des performances optimales d'augmentation de température. En effet, le débit des gaz d'échappement passant dans le FPD prévaut par rapport aux performances d'augmentation de température. Par conséquent, il se peut que le débit des gaz d'échappement devienne supérieur à une valeur appropriée à l'augmentation de température si on procède à la régulation dans le but de rendre le taux de RGE conforme à la valeur visée. Dans ce cas, la quantité de chaleur libérée par le FPD dans les gaz d'échappement augmente et l'aggravation du coût du carburant nécessaire pour faire augmenter la température devient problématique. Une perte de pression dans le FPD est modifiée par la combustion des matières particulaires déposées et la température des gaz d'échappement est modifiée par l'opération d'augmentation de température pendant la régénération. De la sorte, la quantité de RGE fluctue pendant la régénération. Par conséquent, le débit des gaz d'échappement passant dans le FPD a tendance à varier pendant la régénération. Du fait de la variation du débit des gaz d'échappement, la température du FPD varie dans une large mesure même si la condition de fonctionnement est la même.
La température du FPD est principalement déterminée par un équilibre entre une quantité de chaleur entrant dans le F'PD (transfert de chaleur depuis les gaz d'échappement, chaleur de réaction de l'hydrocarbure) et une quantité de chaleur libérée par le FPD (chaleur libérée dans les gaz d'échappement). En effet, la quantité de chaleur libérée par le FPD change si le débit des gaz d'échappement passant dans le FPD change même dans le cas où la quantité de chaleur entrant dans le FPD est constante. La température Tdpf du FPD correspondant à une ampleur de manipulation d'augmentation de température (une grandeur QP de post-injection) dans un état dans lequel la température Tdpf du FPD est suffisamment stabilisée en régime stationnaire est illustrée sur la Fig. 22. Même si les conditions de fonctionnement telles que la vitesse de rotation du moteur et la quantité de carburant injecté sont constantes, la température, vers laquelle converge la température T du FPD lorsque la valeur de postinjection est A indiquée sur la Fig. 22, varie en fonction du débit Ve des gaz d'échappement passant dans le FPD, comme indiqué par les points B, C, D de la Fig. 22. Le débit Ve des gaz d'échappement augmente dans le sens de la flèche Ve de la Fig. 22. Dans la régulation de la température du FPD, la relation entre l'ampleur de la manipulation (ou la quantité de chaleur entrée par le moyen d'augmentation de température) et l'ampleur de la régulation (la température Tdpf du DPF) n'est pas constante et il en résulte la variation. De ce fait, la régulation devient moins précise.
D'une manière spécifique, dans le cas où la température varie dans le sens d'une forte température, le FPD est régénéré à une température supérieure à la température visée. Dans ce cas, il y a un risque d'endommagement du FPD du fait de la combustion rapide des matières particulaires. Un procédé pour empêcher la combustion rapide en détectant la variation de température à l'aide d'un détecteur de température de gaz d'échappement ou analogue et en réinjectant la variation de température peut servir de mesure. Cependant, dans ce cas, en raison de la capacité calorifique des matières de base du FPD et d'un catalyseur d'oxydation (un catalyseur d'oxydation de diesel: COD) disposé en amont du FPD, la réaction de l'ampleur de régulation (par exemple, des températures des gaz d'échappement en amont et en aval du FPD ou de la température estimée du FPD) par rapport à l'ampleur de la manipulation du moyen d'augmentation de température est lente (par exemple, un délai de réponse pour une réponse de 63% est d'environ 10 secondes). Ainsi, il faut beaucoup de temps pour détecter et corriger la variation. Par conséquent, il est difficile de concevoir un système de commande à réponse rapide et de corriger rapidement les influences de la variation de température.
Globalement, une variation de la quantité de RGE au cours d'une période sans régénération, au cours de laquelle la régénération n'est pas effectuée, est réduite en maintenant à une valeur visée le taux de RGE, la concentration d'oxygène dans l'air d'admission ou la concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement. Cependant, ce procédé n'est pas utilisable pendant une période de régénération, au cours de laquelle la régénération est réalisée. Par conséquent, la variation du débit des gaz d'échappement ne peut pas être empêchée, comme illustré par les courbes en traits discontinus de la Fig. 22, et la variation de la température ne peut pas être empêchée.
Par conséquent, la présente invention vise à améliorer les performances d'augmentation de température et à empêcher l'aggravation du coût du carburant en régulant d'une manière appropriée le débit des gaz d'échappement traversant un filtre à particules de diesel pendant la régénération du filtre à particules de diesel.
La présente invention vise également à améliorer les possibilités de régulation de température d'un filtre à particules de diesel et la sûreté pendant la régénération du filtre à particules de diesel en maintenant aux abords d'une température visée la température du filtre à particules de diesel. La température du filtre à particules de diesel est maintenue aux abords de la température visée en empêchant la variation du débit des gaz d'échappement et la variation de la température pendant la régénération.
Selon un aspect de la présente invention, un système d'épuration de gaz d'échappement de moteur à combustion interne se caractérise en ce qu'il comprend un filtre à particules disposé dans un tuyau d'échappement du moteur; un moyen d'estimation de quantité déposée pour estimer une quantité de matières particulaires déposée sur le filtre à particules; un moyen d'augmentation de température pour accroître la température du filtre à particules; et un moyen de commande de régénération pour faire fonctionner le moyen d'augmentation de température afin de brûler et d'éliminer les matières particulaires déposées sur le filtre à particules afin que le filtre à particules soit régénéré, le moyen de commande de régénération comprenant: un moyen de détermination de régénération servant à déterminer l'exécution et l'arrêt de la régénération du filtre à particules d'après un signal délivré par le moyen d'estimation de quantité déposée; un moyen de commande d'augmentation de température servant à faire fonctionner le moyen d'augmentation de température pour porter la température du filtre à particules à une valeur visée d'après un résultat de la détermination faite par le moyen de détermination de régénération; et un moyen de commande de débit de gaz d'échappement servant à modifier une quantité d'air d'admission en fonction de conditions de fonctionnement pour modifier un débit de gaz d'échappement traversant le filtre à particules lorsque le moyen de commande d'augmentation de température commande la température du filtre à particules pour la porter à la température visée d'après le résultat de la détermination faite par le moyen de détennination de régénération, de sorte que le moyen de commande de débit de gaz d'échappement empêche l'écart de la température du filtre à particules par rapport à la température visée sous l'effet d'une variation du débit des gaz d'échappement traversant le filtre à particules correspondant aux conditions de fonctionnement.
le moyen de commande de régénération fait fonctionner le moyen d'augmentation de température pour brûler et éliminer les matières particulaires déposées si le moyen de détermination de régénération détermine l'exécution de la régénération. A cet instant, le moyen de commande de débit de gaz d'échappement modifie la quantité d'air d'admission en fonction des conditions de fonctionnement de façon que le débit des gaz d'échappement traversant le filtre à particules devienne une valeur permettant l'augmentation de la température et de façon qu'une variation du débit des gaz d'échappement soit réduite. Ainsi, les performances d'augmentation de température sont augmentées, de telle sorte que la température du filtre à particules est régulée à la température visée et que l'aggravation du coût du carburant est empêchée En même temps, une variation de la température est empêchée. De la sorte, il est possible d'améliorer la régulation de la température et la sûreté pendant la régénération.
Avantageusement, le moyen de commande de débit de gaz d'échappement comprend un premier moyen de commande de quantité d'air d'admission pour réduire la quantité d'air d'admission d'après une valeur correspondant au même régime de fonctionnement lors d'une période sans régénération, au cours de laquelle la régénération n'est pas effectuée, lorsque le moyen de détermination de régénération détermine l'exécution de la régénération, grâce à quoi le premier moyen de commande de quantité d'air d'admission réduit une quantité de chaleur libérée dans les gaz d'échappement traversant le filtre à particules et maintient la température du filtre à particules à une valeur élevée proche de la température visée. Dans ce cas, avantageusement, le système d'épuration de gaz d'échappement comprend en outre une soupape de commande de remise en circulation de gaz d'échappement disposée dans un passage de remise en circulation de gaz d'échappement, grâce à laquelle une partie des gaz d'échappement est remise en circulation dans une tubulure d'admission du moteur, pour réguler la quantité de gaz d'échappement remis en circulation, le premier moyen de commande de quantité d'air d'admission réduisant la quantité d'air d'admission en faisant fonctionner la soupape de commande de remise en circulation de gaz d'échappement de façon que la quantité des gaz d'échappement remis en circulation dans la tubulure d'admission soit accrue à partir d'une valeur correspondant aux mêmes conditions de fonctionnement lors de la période sans régénération.
De même, le système peut également comprendre: un papillon d'admission disposé dans une tubulure d'admission du moteur pour réguler une section de passage d'écoulement d'air d'admission, le premier moyen de commande de quantité d'air d'admission réduisant la quantité d'air d'admission à partir de la valeur correspondant aux mêmes conditions de fonctionnement lors de la période sans régénération en faisant fonctionner le papillon d'admission de façon que la section de passage d'écoulement de la tubulure d'admission soit réduite.
En outre, le système peut comprendre: un moyen de détection de quantité d'air d'admission servant à détecter une quantité d'air d'admission du moteur; et une soupape de commande de remise en circulation de gaz d'échappement, disposée dans un passage de remise en circulation de gaz d'échappement, au travers de laquelle une partie des gaz d'échappement est remise en circulation dans une tubulure d'admission du moteur, pour réguler une quantité de gaz d'échappement remis en circulation, le moyen de commande de débit de gaz d'échappement comportant un deuxième moyen de commande de quantité d'air d'admission pour modifier la quantité d'air d'admission en modifiant un degré d'ouverture de la soupape de commande de remise en circulation de gaz d'échappement d'après un signal délivré par le moyen de détection de quantité d'air d'admission de façon que le débit des gaz d'échappement traversant le filtre à particules devienne une valeur empêchant un écart de la température du filtre à particules par rapport à la température visée lorsque le moyen de détermination de régénération détermine l'exécution de la régénération.
Dans ce dernier cas, il est avantageux que le deuxième moyen commande de quantité d'air d'admission modifie la quantité d'air d'admission en modifiant le degré d'ouverture de la soupape de commande de remise en circulation de gaz d'échappement conformément à un écart entre une valeur visée de quantité d'air d'admission lors d'une période de régénération, au cours de laquelle la régénération est réalisée, et la quantité d'air d'admission mesurée par le moyen de détection de quantité d'air d'admission, la valeur visée de quantité d'air d'admission étant déterminée en fonction des conditions de fonctionnement.
De plus, avantageusement, le deuxième moyen de commande de quantité d'air d'admission accroît le degré d'ouverture de la soupape de commande de remise en circulation des gaz d'échappement lorsque la quantité d'air d'admission est supérieure à la valeur visée de quantité d'air d'admission et réduit le degré d'ouverture de la soupape de commande de remise en circulation de gaz d'échappement lorsque la quantité d'air d'admission est inférieure à la valeur visée de quantité d'air d'admission.
Enfin, le système peut en outre comprendre: un moyen de détection de concentration d'oxygène servant à détecter la concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement; une soupape de commande de remise en circulation de gaz d'échappement, disposée dans un passage de remise en circulation de gaz d'échappement, au travers de laquelle une partie des gaz d'échappement est remise en circulation dans une tubulure d'admission du moteur, afin de réguler la quantité des gaz d'échappement remis en circulation; et un moyen de commande de remise en circulation de gaz d'échappement lors d'une période sans régénération, pour commander un taux de remise en circulation des gaz d'échappement, la concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement ou la concentration d'oxygène dans l'air d'admission à une valeur visée arbitraire en fonction d'un signal délivré par le moyen de détection de concentration d'oxygène lorsque le moyen de détermination de régénération détermine l'arrêt de la régénération.
L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels: la Fig. 1 est une représentation schématique d'un système d'épuration de gaz d'échappement de moteur diesel selon une forme de réalisation de la présente invention; la Fig. 2A est un schéma de principe représentant une unité de commande électronique (un microprocesseur) (ECU) et une soupape de commande de remise en circulation de gaz d'échappement (RGE) selon la forme de réalisation; la Fig. 2B est une courbe caractéristique illustrant une relation entre une pression négative de commande et un courant de commande selon la forme de réalisation; la Fig. 2C est une courbe caractéristique illustrant une relation entre une valeur de levée de la soupape de commande de RGE et la pression négative de commande selon la forme de réalisation; la Fig. 3 est un graphique illustrant une relation entre une pression différentielle dans un filtre à particules de diesel (FPD) et une quantité de matières particulaires déposées par rapport à un débit de gaz d'échappement selon la forme de réalisation.
la Fig. 4 est un diagramme illustrant une relation entre une quantité d'un gaz traversant le FPD et une quantité de RGE par rapport à une quantité totale de gaz d'échappement selon la forme de réalisation; la Fig. 5 est un graphique illustrant une relation entre des quantités de matières particulaires et d'oxydes d'azote refoulées par le moteur par rapport à un taux de RGE selon la forme de réalisation; la Fig. 6 est un graphique présentant des effets du premier moyen de commande de quantité d'air d'admission selon la forme de réalisation; la Fig. 7 est un graphique présentant des effets d'un deuxième moyen de commande de quantité d'air d'admission selon la forme de réalisation; la Fig. 8 est un organigramme présentant une opération de base de régénération du FPD, réalisée par l'ECU selon la forme de réalisation; la Fig. 9 est un organigramme présentant des étapes de commande pour calculer une ampleur de manipulation de la soupape de commande de RGE au cours d'une période de régénération selon la forme de réalisation; la Fig. 10A est un organigramme présentant des étapes de commande servant à calculer une ampleur de manipulation de base de la soupape de commande de RGE au cours de la période de régénération selon la forme de réalisation; la Fig. 10B est une cartographie servant à calculer l'ampleur de la manipulation de base correspondant à des cartographies de fonctionnement selon la forme de réalisation; la Fig. 11A est un organigramme illustrant des étapes de commande servant à calculer un degré d'ouverture de soupape d'un papillon d'admission au cours de la période de régénération selon la forme de réalisation; la Fig. 11B est une cartographie servant à calculer le degré d'ouverture de soupape du papillon d'admission, correspondant aux conditions de fonctionnement selon la forme de réalisation; la Fig. 12A est un organigramme présentant des étapes de commande servant à calculer une valeur visée de quantité d'air d'admission au cours de la période de régénération selon la forme de réalisation; la Fig. 12B est une cartographie servant à calculer la valeur visée de quantité d'air d'admission correspondant aux conditions de fonctionnement selon la forme de réalisation; la Fig. 13 est un organigramme présentant des étapes de commande servant à calculer une valeur de correction de quantité d'air d'admission selon la forme de réalisation; la Fig. 14 est un organigramme présentant des étapes de commande pour calculer une ampleur de manipulation finale de la soupape de commande de RGE selon la forme de réalisation; la Fig. 15 est un organigramme présentant des étapes de commande servant à calculer une quantité de post-injection pour accroître la température du FPD selon la forme de réalisation; la Fig. 16A est un organigramme présentant des étapes de commande servant à calculer une quantité de post-injection de base selon la forme de réalisation; la Fig. 16B est une cartographie servant à calculer la quantité de post-injection de base correspondant aux conditions de fonctionnement selon la forme de réalisation; la Fig. 17 est un organigramme présentant des étapes de commande pour calculer une valeur de correction de température selon la forme de réalisation; la Fig. 18A est un organigramme présentant des étapes de commande pour calculer un gain de changement de température selon la forme de réalisation; la Fig. 18B est une cartographie servant à calculer le gain de changement de température correspondant aux conditions de fonctionnement selon la forme de réalisation; la Fig. 19 est un organigramme présentant des étapes de commande pour calculer une quantité finale de post-injection selon la forme de réalisation; la Fig. 20 est un organigramme présentant des étapes de commande servant à calculer une valeur de manipulation de la soupape de commande de RGE au cours d'une période sans régénération selon la forme de réalisation; la Fig. 21 est un graphique illustrant des relations entre la température du FPD pendant la régénération, la vitesse de combustion de matières particulaires, et la dégradation du coût du carburant du fait de la régénération dans un système d'épuration de gaz d'échappement selon une technique antérieure; et la Fig. 22 est un graphique illustrant une relation entre un débit de gaz d'échappement traversant un FPD et une augmentation de température du FPD selon la technique antérieure.
Considérant la Fig. 1, il y est représenté un système d'épuration de gaz d'échappement d'un moteur diesel 1 selon une forme de réalisation de la présente invention.
Un filtre (FPD) 3 à particules de diesel est disposé entre des tuyaux d'échappement 2a, 2b, qui constituent un passage d'échappement 2 du moteur diesel 1. Un catalyseur (COD) 4 d'oxydation de diesel est disposé dans le tuyau d'échappement 2a en amont du FPD 3. Le FPD 3 est un filtre en céramique à structure bien connue. Par exemple, le FPD 3 est en céramique réfractaire telle que la cordiérite et se présente sous la forme d'une structure alvéolaire (en nid d'abeilles). Une extrémité de chacune des multiples alvéoles de la structure alvéolaire servant de passages de gaz est alternativement obturée d'un côté entrée ou d'un côté sortie de la structure alvéolaire. Les gaz d'échappement refoulés par le moteur 1 s'écoulent vers l'aval tout en passant à travers des cloisons poreuses du FPD 3. En même temps, les matières particulaires contenues dans les gaz d'échappement sont retenues dans le FPD 3 et se déposent progressivement dans le FPD 3.
Le COD 4 a une structure bien connue dans laquelle un catalyseur d'oxydation repose sur une surface d'un support de catalyseur en céramique constitué par une structure alvéolaire (en nid d'abeilles) en cordiérite et analogue. Le COD 4 brûle l'hydrocarbure (HC), qui est fourni au passage d'échappement 2, par réaction catalytique. Ainsi, le COD 4 accroît la température des gaz d'échappement et la température du FPD 3. Le FPD 3 peut être un filtre métallique. Un catalyseur d'oxydation peut reposer sur le FPD 3, ou encore le catalyseur d'oxydation n'a pas à être supporté par le FPD 3. Une structure du système, dans laquelle est disposé le FPD 3 qui supporte le catalyseur d'oxydation mais aucun COD 4 n'est disposé en amont du FPD 3, peut être employée.
Un détecteur 51 de température de gaz d'échappement du côté amont et un détecteur 52 de température de gaz d'échappement du côté aval sont respectivement disposés dans les tuyaux d'échappement 2a, 2b. Les détecteurs de température 51, 52 de gaz d'échappement, constituant des moyens de détection de température, sont connectés à une unité de commande électronique (un processeur) (ECU) 6. Les détecteurs 51, 52 de température de gaz d'échappement détectent respectivement la température des gaz d'échappement entrant dans le FPD 3 et la température des gaz d'échappement refoulés depuis le FPD 3 et fournissent les températures à l'ECU 6.
Un débitmètre 53 d'air (un détecteur quantitatif d'air d'admission) constituant un moyen de détection de quantité d'air d'admission est disposé dans une tubulure d'admission 11 du moteur 1 et fournit la quantité d'air d'admission au microprocesseur 6. Un papillon d'admission 12 est disposé en aval du débitmètre 53 d'air dans la tubulure d'admission 11. Le papillon d'admission 12 modifie la quantité d'air d'admission en réponse à une instruction émanant à l'ECU 6. Le papillon d'admission 12 modifie une section de passage d'écoulement de la tubulure d'admission 11 en modifiant un degré d'ouverture du papillon. Ainsi, le papillon d'admission 12 régule la quantité d'air d'admission. Un détecteur 54 de rapport air/carburant (détecteur A/C) servant de moyen de détection de concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement est disposé dans le tuyau d'échappement 2b en aval du FPD 3. A la place du détecteur.A/C 54, un détecteur d'oxygène peut être disposé dans le passage d'échappement 2. Selon une autre possibilité, le détecteur A/C 54 et le détecteur d'oxygène peuvent être utilisés en combinaison.
La tubulure d'admission 11 du moteur 1 communique avec le tuyau d'échappement 2a en amont du COD 4 via un passage 13 de RCE équipé d'une soupape de commande 7 de RGE (remise en circulation des gaz d'échappement) . La soupape de commande 7 de RGE modifie la quantité de gaz soumis à une RGE ou une quantité des gaz d'échappement remis en circulation dans l'air d'admission via le passage 13 de RGE, en réponse à une instruction à l'ECU 6.
La soupape 7 de commande de RGE comporte une électrovanne de régulation devide (EVRV) 71 et une vanne mécanique (EGRV) 72 comme représenté sur la Fig. 2A. La soupape de commande 7 de RGE régule l'ampleur du vide créé par une pompe 73 à vide d'après un courant de commande IEFIN délivré par l'ECU 6. Ainsi, la soupape 7 de commande de RGE génère une pression négative Pc de commande dans une chambre de pression négative 7a en fonction du courant de commande IEFIN, comme représenté sur la Fig. 2B. La vanne mécanique 72 comporte une membrane 7b, qui est déplacée en fonction de la pression négative de commande Pc, et un élément 7c de vanne mobile avec la membrane 7b. La vanne mécanique 72 peut modifier sa valeur LEGRV de levage de vanne d'après le courant de commande IEFIN, comme représenté sur la Fig. 2C. Un ressort 7d est disposé dans la chambre 7a de pression négative pour pousser dans la direction de fermeture de vanne la membrane 7b et l'élément 7c de vanne. Ainsi, la manoeuvre d'ouverture et la manoeuvre de fermeture de la vanne 7 de commande de RGE peuvent être exécutées avec une réponse rapide et une grande résolution.
Un détecteur 8 de pression différentielle servant à détecter une pression différentielle dans le FPD 13 est relié aux tuyaux d'échappement 2a, 2b afin de mesurer une quantité de matières particulaires recueillies et déposées dans le FPD 3 (quantité de MP déposées). Une extrémité du détecteur 8 de pression différentielle est reliée au tuyau d'échappement 2a en amont du FPD 3 via un tuyau 81 d'introduction de pression. L'autre extrémité du détecteur 8 de pression différentielle est reliée au tuyau d'échappement 2b en aval du FPD 3 via un tuyau d'introduction de pression 82. Le détecteur 8 de pression différentielle fournit à l'ECU 6 un signal correspondant à la pression différentielle dans le FPD 3.
Divers autres types de détecteurs tels qu'un détecteur de position d'accélérateur ou un détecteur de vitesse de rotation de moteur sont connectés à l'ECU 6. L'ECU 6 calcule une quantité optimale de carburant injectée, un calage optimal de l'injection, une pression d'injection optimale et autres d'après les conditions de fonctionnement du moteur mesurées à partir de signaux de détection délivrés par les détecteurs cidessus. Ainsi, l'ECU 6 commande l'injection du carburant dans le moteur 1. L'ECU 6 réalise une commande de régénération du FPD 3 d'après les conditions du moteur 1 et les signaux produits par les divers détecteurs ci-dessus. Dans le cadre de la commande de régénération, l'ECU 6 procède à une post-injection et analogue pour augmenter la température du FPD 3 à la température visée. L'ECU 6 commande la quantité d'air d'admission en régulant le degré d'ouverture du papillon d'admission 12. L'ECU 6 commande la quantité de RGE en régulant le degré d'ouverture de la soupape de commande 7 de RGE.
On va maintenant expliquer la régénération du FPD 3. L'ECU 6 comprend un moyen d'estimation de quantité déposée, un moyen d'augmentation de température et un moyen de commande de régénération. Le moyen d'estimation de quantité déposée estime la quantité de MD déposées dans le FPD 3. Le moyen d'augmentation de température accroît la température des gaz d'échappement et accroît la quantité d'hydrocarbure contenue dans les gaz d'échappement pour produire de la chaleur de réaction de l'hydrocarbure dans le COD 4. Ainsi, le moyen d'augmentation de température accroît la température du FPD 3. Le moyen de commande de régénération régénère le FPD 3 en faisant fonctionner le moyen d'augmentation de température pour brûler et éliminer les matières particulaires déposées sur le FPD 3 lorsque la quantité de MP déposées dépasse une valeur prédéterminée.
Le moyen d'estimation de quantité déposée estime la quantité de MP déposées, par exemple d'après la pression différentielle dans le FPD 3 détectée par le détecteur 8 de pression différentielle. La pression différentielle OP dans le FPD augmente à mesure que la quantité MPM de MP déposées augmente dans le cas où le débit Ve des gaz d'échappement est constant, comme représenté sur la Fig. 3. Sur la Fig. 3, la quantité MPM de MP déposées augmente dans le sens de la flèche MPM. Par conséquent, la quantité de MP déposées peut être estimée en mesurant au préalable la relation ci-dessus. Selon une autre possibilité, la quantité de MP déposées peut être évaluée en calculant une quantité de matières particulaires refoulée d'après les conditions de fonctionnement du moteur mesurées en fonction des signaux délivrés par les divers détecteurs et en intégrant la quantité refoulée. Ces procédés peuvent être utilisés en combinaison.
Plus particulièrement, une post-injection, apport de carburant dans les gaz d'échappement à partir d'un dispositif d'apport de carburant disposé dans le tuyau d'échappement 2a en amont du COD 4, le retardement de l'instant ou calage de l'injection de carburant ou analogue sert de moyen d'augmentation de température. Dans un moteur équipé d'un refroidisseur intermédiaire d'air d'admission, une opération de contournement de refroidisseur intermédiaire peut être réalisée comme moyen pour accroître la température. L'hydrocarbure imbrûlé envoyé dans le passage d'échappement 2 par les opérations ci-dessus produit de la chaleur lors de la réaction d'oxydation dans le COD 4, ou encore la température des gaz d'échappement refoulés par le moteur 1 est accrue par les opérations ci-dessus. Ainsi, les gaz d'échappement à haute température sont fournis au FPD 3. L'une des opérations ci-dessus peut être employée, ou encore les multiples opérations peuvent être combinées comme moyen d'augmentation de température.
Par exemple, la température (température visée) nécessaire pour régénérer le FPD 3 est établie à une valeur constante prédéterminée (par exemple 600 C). Selon une autre possibilité, la température visée peut être modifiée en fonction d'une quantité restante de matières particulaires pendant l'augmentation de la température. Dans ce cas, la température visée doit de préférence être accrue à mesure que diminue la quantité résiduelle de matières particulaires (la quantité de MP déposées). Par exemple, la température visée est établie à 600 C lorsque la quantité de MP déposées dépasse une valeur prédéterminée (par exemple 4 g/1), et la température visée est établie à 650 C lorsque la quantité de MP déposées est égale ou inférieure à la valeur prédéterminée (par exemple, 4 g/1). Selon une autre possibilité, la température visée peut être modifiée en un grand nombre d'étapes.
Le moyen de commande de régénération comprend un moyen de détermination de régénération, un moyen de commande d'augmentation de température et un moyen de commande de débit de gaz d'échappement. Le moyen de détermination de régénération détermine l'exécution et l'arrêt de la régénération du FPD 3 d'après le signal fourni par le moyen d'estimation de quantité déposée. Le moyen de commande d'augmentation de température augmente la température du FPD 3 à la valeur visée en faisant fonctionner le moyen d'augmentation de température d'après le signal de sortie du moyen de détermination de régénération. Le moyen de commande de débit de gaz d'échappement commande le débit des gaz d'échappement traversant le FPD 3 en modifiant la quantité d'air d'admission d'après le signal fourni par le moyen de détermination de régénération et d'après les conditions de fonctionnement.
Par exemple, le moyen de détermination de régénération détermine l'exécution de la régénération si la quantité de MP déposées dépasse une valeur prédéterminée Ml (par exemple, 4 g/1) et détermine l'arrêt de la régénération si la quantité de MP déposées devient inférieure à une autre valeur prédéterminée M2 (par exemple, 0,5 g/l). Selon une autre possibilité, le moyen de détermination de régénération peut déterminer l'exécution cle la régénération si la quantité de MP déposées dépasse la valeur prédéterminée M1 (par exemple, 4 g/1) et peut déterminer l'arrêt de la régénération si la durée de l'exécution continue de la régénération du FPD 3 dépasse une valeur prédéterminée M3 (par exemple, 20 minutes).
Le moyen de commande d'augmentation de température fait fonctionner le moyen d'augmentation de température d'après le signal fourni par le moyen de détermination de régénération. Ainsi, le moyen de commande d'augmentation de température augmente la température du FPD à la valeur visée pour brûler et éliminer les matières particulaires déposées. Ainsi, le FPD 3 est régénéré. Plus particulièrement, le moyen de commande d'augmentation de température corrige l'ampleur de manipulation du moyen d'augmentation de température d'après un écart entre la température du FPD et la température visée lorsque le moyen de détermination de régénération détermine l'exécution de la régénération. La température du FPD est calculée d'après les signaux fournis par les détecteurs 51, 52 de température de gaz d'échappement. Par exemple, le moyen de commande d'augmentation de température peut réaliser une commande asservie proportionnelle et intégrale (commande asservie PI) de la valeur détectée de la température du FPD, une commande asservie d'état à l'aide de l'historique de la variation de la température et de l'historique de l'ampleur des manipulations du moyen d'augmentation de température comme grandeurs d'état, ou une commande en boucle ouverte pour modifier des valeurs d'augmentation de température, qui sont réglées au préalable, pour chaque état de fonctionnement. Ces procédés de commande peuvent être utilisés en combinaison.
Le moyen de commande de débit de gaz d'échappement modifie la quantité d'air d'admission d'après le signal fourni par le moyen de détermination de régénération et d'après les conditions de fonctionnement. Plus particulièrement, le moyen de commande de débit de gaz d'échappement modifie le débit de l'air d'admission d'après les conditions de fonctionnement, lorsque le moyen de commande d'augmentation de température porte la température du FPD à la valeur visée. Ainsi, le moyen de commande de débit de gaz d'échappement empêche la température du FPD de s'écarter de la valeur visée, ce qui peut résulter du changement du débit des gaz d'échappement traversant le FPD 3 d'une manière correspondant aux conditions de fonctionnement, lorsque le moyen de commande d'augmentation de température porte la température du FPD à la valeur visée. Le moyen de commande de débit de gaz d'échappement comprend un premier moyen de commande de quantité d'air d'admission et un deuxième moyen de commande de quantité d'air d'admission. Si le moyen de détermination de régénération détermine l'exécution de la régénération, le premier moyen de commande de quantité d'air d'admission exécute une commande pour réduire la quantité d'air d'admission d'après la valeur correspondant aux mêmes conditions de fonctionnement lors d'une période sans régénération, au cours de laquelle la régénération n'est pas effectuée. Ainsi, le premier moyen de commande de quantité d'air d'admission réduit la quantité de chaleur libérée dans les gaz d'échappement traversant le FPD 3 afin de maintenir la température du FPD à une température relativement élevée proche de la température visée. Si le moyen de détermination de régénération détermine l'exécution de la régénération, le deuxième moyen de commande de quantité d'air d'admission modifie la quantité d'air d'admission en modifiant le degré d'ouverture de la soupape de commande de RGE 7 d'après le signal délivré par le débitmètre d'air 53. Ainsi, le deuxième moyen de commande de quantité d'air d'admission détermine le débit des gaz d'échappement traversant le FPD 3 convenant pour empêcher la température du FPD de s'écarter de la valeur visée.
Plus particulièrement, le premier moyen de commande de quantité d'air d'admission établit une valeur visée de quantité d'air d'admission plus faible au cours d'une période de régénération durant laquelle est effectuée la régénération que la valeur correspondant aux mêmes conditions de fonctionnement lors de la période sans régénération. Afin de réduire la quantité d'air d'admission, le premier moyen de commande de quantité d'air d'admission fait fonctionner la soupape 7 de commande de RGE afin de réduire les pertes de pression dans le passage 13 de RGE. Ainsi, la quantité de RGE au cours de la période de régénération augmente par rapport à la quantité de RGE correspondant aux mêmes conditions de fonctionnement durant la période sans régénération, et la quantité d'air d'admission au cours de la période de régénération diminue. Selon une autre possibilité, la quantité d'air d'admission au cours de la période de régénération peut être réduite par rapport à la quantité d'air d'admission correspondant aux mêmes conditions de fonctionnement durant la période sans régénération en faisant fonctionner le papillon d'admission 12 afin de réduire la section de passage d'écoulement de la tubulure d'admission 11.
Le deuxième moyen de commande de quantité d'air d'admission commande la quantité d'air d'admission en modifiant:le degré d'ouverture de la soupape 7 de commande de RGE en fonction de l'écart entre la valeur visée de quantité d'air d'admission et la quantité d'air d'admission détectée par le débitmètre 53 d'air de façon que la quantité d'air d'admission coïncide avec la valeur visée de quantité d'air d'admission au cours de la période de régénération. La valeur visée de quantité d'air d'admission au cours de la période de régénération est déterminée d'après les conditions de fonctionnement. Le deuxième moyen de commande de quantité d'air d'admission modifie le degré d'ouverture du papillon d'admission 12 installé dans la tubulure d'admission 11 pour établir une valeur visée de degré d'ouverture déterminée en fonction des conditions de fonctionnement. Plus particulièrement, le deuxième moyen de commande de quantité d'air d'admission accroît le degré d'ouverture de la soupape 7 de commande de RGE si la quantité d'air d'admission détectée est plus grande que la valeur visée de la quantité d'air d'admission, et il réduit le degré d'ouverture de la soupape 7 de commande de RGE si la quantité d'air d'admission détectée est inférieure à la valeur visée de quantité d'air d'admission. Le premier moyen de commande de quantité d'air d'admission établit la valeur visée de quantité d'air d'admission lors de la période de régénération d'après les conditions de fonctionnement. La valeur visée de quantité d'air d'admission durant la' période de régénération est déterminée d'après la vitesse de rotation du moteur et la quantité de carburant injectée de façon que la valeur visée de quantité d'air d'admission lors de la période de régénération soit inférieure à la valeur visée de quantité d'air d'admission correspondant aux mêmes conditions de fonctionnement durant la période sans régénération.
Durant la période sans régénération, la quantité de RGE est commandée de façon que le taux de RGE devienne une valeur (par exemple le point "A" sur la Fig. 5) réduisant très fortement les quantités d'oxydes d'azote (NOx) et de matières particulaires (MP) refoulées pour chaque condition de fonctionnement. Le taux de RGE augmente suivant la flèche REGR de la Fig. 5. Par exemple, la concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement est commandée par asservissement d'après le signal de sortie du détecteur A/F 54 lors de la commande de RGE durant la période sans régénération. Cependant, les performances d'augmentation de température du FPD 3 se dégraderont si le taux de RGE est commandé à la valeur visée pendant la régénération.
Par conséquent, dans la présente forme de réalisation, lors de l'exécution de la régénération, le premier moyen de commande de quantité d'air d'admission réduit le débit des gaz d'échappement traversant le FPD 3 (égal à la quantité d'air d'admission) par rapport au débit de la période sans régénération. Ainsi, la dégradation du coût du carburant due à l'opération d'augmentation de température lors de la période de régénération peut être empêchée. La quantité totale de gaz d'échappement est constituée par la quantité (Q1) d'air d'admission et la quantité (Q2) de gaz de RGE, comme illustré sur la Fig. 4. Les gaz de RGE sont remis en circulation dans une tubulure d'admission via le passage 13 de RGE. De la sorte, la quantité de gaz d'échappement traversant le FPD 3 coïncide avec la quantité d'air d'admission. Par conséquent, lors de l'exécution de la régénération, la quantité de gaz de RGE au cours de la période de régénération augmente de manière à réduire la quantité d'air d'admission par rapport à la quantité d'air d'admission au cours de la période sans régénération, comme illustré sur la Fig. 4. Les quantités d'air d'admission et les quantités de gaz de RGE au cours de la période de régénération et de la période sans régénération illustrées sur la Fig. 4 correspondent à la même vitesse de rotation du moteur et à la même quantité de carburant injectée. Selon une autre possibilité, la quantité de gaz de RGE peut être accrue et la quantité d'air d'admission peut être réduite en corrigeant le degré d'ouverture du papillon d'admission 12 vers la position fermée.
En réalisant ces opérations, on obtient une diminution du débit des gaz d'échappement et une diminution de la quantité de chaleur libérée par le FPD 3. En même temps, les gaz de RGE à haute pression pénètrent dans les cylindres au cours d'une course d'admission et accroissent la température des gaz d'échappement. Ces effets accroissent la température du FPD par rapport à la température correspondant aux mêmes conditions de fonctionnement lors de la période sans régénération. Dans ce cas, les oxydes d'azote NOx refoulés par le moteur 1 diminuent et les matières particulaires (MP) refoulées par le moteur 1 augmentent car le taux de RGE augmente jusqu'à un point B de la Fig. 5. Cependant, les matières particulaires sont brûlées et éliminées, car la régénération est en cours et la température du FPD a été accrue. De la sorte, les matières particulaires ne sont pas rejetées dans l'atmosphère.
En référence à la Fig. 6, on va maintenant expliquer les effets du premier moyen de commande de quantité d'air d'admission. Les résultats de la commande a asservissement PI pour faire converger la température Te des gaz d'échappement en amont du FPD 3 vers la température visée TTe pour la régénération sont illustrés par la Fig. 6. La régénération débute à un instant ts indiqué sur la Fig. 6. Une courbe Te en trait plein sur la Fig. 6 représente la température Te des gaz d'échappement dans le cas où la température Te des gaz d'échappement est amenée à converger vers la température visée TTe en réduisant la quantité d'air d'admission à l'aide du premier moyen de commande de quantité d'air d'admission selon la présente forme de réalisation. Dans ce cas, le débit Ve des gaz d'échappement est réduit comme indiqué par une courbe Ve en trait plein à l'instant ts par rapport au débit des gaz d'échappement selon la technique antérieure, indiqué par une courbe Ve' en trait discontinu. Une courbe Te' en trait discontinu sur la Fig. 6 représente la température Te des gaz d'échappement dans le cas où la température Te des gaz d'échappement est amenée à converger vers la température visée TTe en commandant le taux de RGE à la valeur visée comme dans la technique antérieure. Une courbe QP en trait plein représente la quantité QP de post-injection dans la commande selon la présente invention. Une courbe QP' en trait discontinu sur la Fig. 6 représente la quantité QP de post- injection dans la commande selon la technique antérieure. Comme représenté sur la Fig. 6, la valeur d'augmentation de la température Te des gaz d'échappement par rapport à l'ampleur de la manipulation d'augmentation de température (la quantité QP de post-injection dans le cas présent) augmente à mesure que le débit Ve des gaz d'échappement diminue. Par conséquent, le système selon la présente invention peut maintenir la température Te des gaz d'échappement voisine de la température visée TTe avec un plus faible coût en carburant que celui de la technique antérieure.
La quantité d'air d'admission lors de la période de régénération change à mesure que les pertes de pression dans le FPD 3 changent progressivement sous l'effet de la combustion des matières particulaires déposées dans le FPD 3 même si l'état de fonctionnement est stable. Dans le cas où le retardement de l'instant ou calage de l'injection de carburant et la postinjection sont utilisés conjointement comme moyen d'augmentation de température, la température des gaz d'échappement change d'après la valeur de retardement ou la quantité de post-injection. La pression des gaz d'échappement et la quantité de RGE changent en fonction de l'évolution de la température des gaz d'échappement. Par conséquent, la quantité d'air d'admission varie. Si le débit des gaz d'échappement augmente et que la quantité de chaleur libérée par le FPD 3 augmente du fait des facteurs ci-dessus, la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter la température du FPD à la température visée augmente et le coût en carburant se dégrade. En revanche, si le débit des gaz d'échappement est faible, l'évolution de la température du FPD par rapport à l'ampleur des manipulations provoquant une augmentation de la température augmente. Dans ce cas, il y a un risque de dégradation de la précision de la commande de température et d'augmentation excessive de la température. En outre, la quantité d'air frais aspirée vers le moteur 1 diminue. De ce fait, il y a un risque de réduction de la puissance délivrée par le moteur 1 ou de dégradation des conditions de conduite et des rejets de gaz d'échappement.
Par conséquent, dans la présente forme de réalisation, le deuxième moyen de commande de quantité d'air d'admission sert à commander la quantité de gaz de RGE, commande au cours de laquelle la quantité d'air d'admission est commandée de manière asservie. Par exemple, le procédé consistant à modifier la pression de l'air d'admission en régulant la quantité de RGE à l'aide de la soupape 7 de commande de RGE ou le procédé consistant à modifier la section de passage d'écoulement de la tubulure d'admission en régulant le degré d'ouverture du papillon d'admission 12 peut servir de moyen pour commander la quantité d'air d'admission. Cependant, les changements de la quantité d'air d'admission par rapport aux changements du degré d'ouverture du papillon d'admission 12 augmentent et la résolution diminue à mesure que le papillon d'admission 12 réduit la section de passage d'écoulement afin de limiter l'air d'admission. Par conséquent, la commande à asservissement de la quantité d'air d'admission est réalisée à l'aide de la soupape 7 de commande de RGE à résolution plus grande et à délai de réponse plus court que ceux du papillon d'admission 12, tout en réalisant une commande ouverte du papillon d'admission 12 à faible résolution lors de la modification de la quantité d'air d'admission. Ainsi, une commande très précise et à réponse rapide de la quantité d'air d'admission peut être réalisée.
En référence à la Fig. 7, on va maintenant expliquer les effets du deuxième moyen de commande de quantité d'air d'admission. Sur la Fig. 7 sont illustrés les résultats de la commande à asservissement PI pour faire converger la température Te des gaz d'échappement en amont du FPD 3 vers la température visée TTe dans un état dans lequel la température varie jusqu'à une température relativement élevée. Une courbe Te en trait plein de la Fig. 7 représente la température Te des gaz d'échappement dans le cas où le deuxième moyen de commande de quantité d'air d'admission selon la présente forme de réalisation commande par asservissement la quantité d'air d'admission à l'aide de la soupape de commande 7 de RGE. Une courbe Te' en trait discontinu sur la Fig. 7 représente la température Te des gaz d'échappement dans le cas où la commande à asservissement de la quantité d'air d'admission n'est pas réalisée comme clans la technique antérieure. Comme représenté par une courbe Ve en trait plein sur la Fig. 7, le débit Ve des gaz d'échappement est augmenté à un débit optimal SVe des gaz d'échappement lorsque la quantité d'air d'admission est commandée de manière asservie. Une courbe Ve' en trait discontinu sur la Fig. 7 représente le débit Ve des gaz d'échappement réalisé lorsque la quantité d'air d'admission n'est pas commandée par asservissement.
Comme représenté sur la Fig. 7, la température Te des gaz d'échappement converge vers la température visée TTe sans la dépasser dans le cas où la quantité d'air d'admission est commandée par asservissement. En revanche, dans le cas où la quantité d'air d'admission n'est pas commandée par asservissement (comme dans la technique antérieure), la valeur d'augmentation des températures par rapport à l'ampleur de la manipulation d'augmentation des températures est forte car le débit Ve des gaz d'échappement est faible comme représenté par la courbe Ve' en trait discontinu de la Fig. 7. De la sorte, un dépassement survient et le délai pour la convergence de la température Te des gaz d'échappement vers la température visée TTe est allongé d'une manière correspondante dans la technique antérieure, comme indiqué par la courbe Te' en trait discontinu.
La valeur visée du taux de RGE est établie à la valeur (le point A de la Fig. 5) permettant de réduire simultanément les quantités des oxydes d'azote et des matières particulaires refoulées par le moteur 1 lors de la commande de la quantité de RGE au cours de la période sans régénération comme expliqué plus haut. Le taux de RGE est mesuré d'après la concentration d'oxygène des gaz d'échappement détectée d'après le signal du détecteur A/F 54, et la quantité de RGE est commandée, par exemple pour rendre le taux de RGE mesuré conforme à la valeur visée.
En référence aux organigrammes et aux cartographies représentés sur les figures 8 à 20, on va maintenant expliquer le fonctionnement de l'ECU 6 selon la présente forme de réalisation.
Tout d'abord, lors de l'étape S100 de l'organigramme de la Fig. 8, la quantité MPM de MP déposées du FPD 3 est mesurée. La relation entre le débit Ve des gaz d'échappement traversant le FPD 3 et la pression différentielle OP dans le FPD 3 varie en fonction de la quantité MPM de MP déposées, comme illustré sur la Fig. 3. A l'aide de cette relation, la quantité MPM de MP déposées est calculée d'après la pression différentielle AP détectée par le détecteur 8 de pression différentielle et le débit Ve des gaz d'échappement traversant le FPD 3. Selon une autre possibilité, la quantité de matières particulaires refoulées]par le moteur 1 peut être estimée d'après les conditions de fonctionnement, et la quantité MPM de MP déposées peut être calculée en faisant le total de la quantité des matières particulaires refoulées.
Ensuite, lors de l'étape S200, il est déterminé si, oui ou non, la quantité MPM de MP déposées calculée lors de l'étape S100 est supérieure à une quantité MPMH de MP déposées au début de la régénération (la valeur prédéterminée M1, par exemple 4 g/1). Si la quantité MPM de MP déposées est supérieure à la quantité MPMH de MP déposées au début de larégénération, il est déterminé que la régénération du FPD 3 est nécessaire et l'ECU 6 passe à l'étape S300. Lors de l'étape S300, un indicateur XRGN de régénération de FPD est mis. Ensuite, lors de l'étape S500, la commande de régénération du FPD 3 est exécutée. Si la quantité MPM de MP déposées est égale ou inférieure à la quantité MPMH de MP déposées au début de la régénération lors de l'étape S200, l'ECU 6 passe à l'étape S400. Lors de l'étape S400, il est déterminé si, oui ou non, l'indicateur XRGN de régénération de FPD est mis. Si l'indicateur XRGN de régénération de FPD est mis, il est déterminé que la régénération est en cours et l'ECU 6 passe à l'étape S500. Lors de l'étape S500, la température du FPD 3 est accrue. Si l'indicateur XRGN est effacé lors de l'étape S400, l'ECU 6 passe à l'étape S900 au cours de laquelle l'opération d'augmentation de température du FPD 3 n'est pas exécutée.
Lors de l'étape S500, le premier moyen de commande de RGE exécute la commande de RGE au cours de la période de régénération. Le premier moyen de commande de RGE est un moyen de fonctionnement pour produire le débit des gaz d'échappement qui passent dans le FPD:3, qui convient pour l'augmentation de température. Le premier moyen de commande de RGE fait fonctionner la soupape 7 de commande de RGE pour faire converger la quantité d'air d'admission vers la valeur visée de quantité d'air d'admission qui correspond aux conditions de fonctionnement. Un traitement plus détaillé de l'étape S500 est illustré par l'organigramme de la Fig. 9. Tout d'abord, lors de l'étape S510 de l'organigramme de la Fig. 9, une ampleur (un courant de commande de base) IERGNBSE de manipulation de base de EGRV au cours de la période de régénération correspondant aux présentes conditions de fonctionnement est calculée. Plus particulièrement, comme illustré par l'organigramme de la Fig. 10A, la vitesse de rotation Ne du moteur est entrée lors de l'étape S511 et la quantité de carburant injectée Qf est entrée lors de l'étape S512. Ensuite, l'ampleur IERGNBSE des manipulations de base de EGRV est calculée lors de l'étape S513 à l'aide d'une cartographie de courant de commande de base IERGNBSE représentée sur la Fig. 10B. Lors de l'étape S514, un courant de commande de base a correspondant à la vitesse de rotation du moteur Ni et à la quantité de carburant injectée Q1 entrées est stocké comme ampleur IERGNBSE de manipulation de base de EGRV.
Lors de l'étape S520 de l'organigramme de la Fig. 9, un degré d'ouverture LSRGN de papillon d'admission lors de la période de régénération correspondant aux présentes conditions de fonctionnement est calculé. Plus particulièrement, comme illustré par l'organigramme de la Fig. 11A, la vitesse Ne de rotation du moteur est entrée lors de l'étape S521 et la quantité de carburant injectée Qf est entrée lors de l'étape 522. Ensuite, le degré d'ouverture LSRGN du papillon d'admission est calculé lors de l'étape S523 en utilisant une cartographie de degrés d'ouverture LSRGN de papillon d'admission représenté sur la Fig. 11B. Lors de l'étape S524, un degré d'ouverture f3 du papillon d'admission correspondant à la vitesse de rotation du moteur N2 et à la quantité de carburant injectée Q2 entrées est stocké comme degré LSRGN d'ouverture de papillon d'admission.
Lors de l'étape S530 de l'organigramme de la Fig. 9, la valeur visée GNTRG de quantité d'air d'admission constituant une valeur idéale correspondant aux présentes conditions de fonctionnement est calculée. L'étape S530 correspond au premier moyen de commande de quantité d'air d'admission. La valeur visée GNTRG de quantité d'air d'admission est établie inférieur à la valeur correspondant aux mêmes conditions de fonctionnement lors de la période sans régénération de façon à améliorer les performances d'augmentation de température. Plus particulièrement, comme représenté par un organigramme de la Fig. 12A, la vitesse de rotation Ne du moteur est entrée lors de l'étape 5531 et la quantité Qf de carburant injectée est entrée lors de l'étape S532. Ensuite, lors de l'étape S533, la valeur visée GNTRG de quantité d'air d'admission est calculée à l'aide d'une cartographie de valeurs visées GNTRG de quantité d'air d'admission, représentée sur la Fig. 12B. Lors de l'étape S534, une valeur visée y de quantité d'air d'admission correspondant à la vitesse de rotation N3 de moteur et à la quantité Q3 de carburant injectée entrées est mémorisée en tant que valeur visée GNTRG de quantité d'air d'admission. Le débit des gaz d'échappement traversant le FPD 3 coïncide avec la quantité d'air d'admission, comme expliqué plus haut. De la sorte, le débit des gaz d'échappement traversant le FPD 3 peut être réduit en réduisant la quantité d'air d'admission. Par conséquent, la cartographie de valeurs visées GNTRG de quantité d'air d'admission, dans laquelle la valeur visée lors de la période de régénération est inférieure à la valeur visée correspondant aux mêmes conditions de fonctionnement lors de la période sans régénération, est préparée préalablement, et le débit des gaz d'échappement traversant le FPD 3 (ou la quantité d'air d'admission) est commandé à la valeur appropriée pour l'augmentation de température.
Lors de l'étape S540 de l'organigramme de la Fig. 9, la quantité instantanée GN d'air d'admission est entrée d'après le signal délivré par le débitmètre d'air 53. 35 Ensuite, lors de l'étape S550, une valeur de correction CORGN de quantité d'air d'admission est calculée en fonction d'un écart entre la quantité instantanée GN d'air d'admission et la valeur visée GNTRG de quantité d'air d'admission. Dans la présente forme de réalisation, la valeur de correction CORGN de quantité d'air d'admission est calculée par la commande à asservissement PI de l'écart. L'étape S550 correspond au deuxième moyen de commande de quantité d'air d'admission. Ainsi, lors de l'étape S550, la variation de la quantité d'air d'admission est empêchée en régulant l'ampleur de la manipulation d'après la quantité instantanée GN d'air d'admission.
Plus particulièrement, pour commencer, l'écart EGN entre la quantité instantanée GN d'air d'admission et la valeur visée GNTRG de quantité d'air d'admission est calculée lors de l'étape 5551 d'un organigramme présenté sur la Fig. 13. Ensuite, lors de l'étape S552, une valeur instantanée EGNSUM d'intégration d'écart, ou une valeur d'intégration de l'écart EGN, est calculée d'après l'écart EGN et une valeur antérieure EGNSUMOLD d'intégration d'écart, qui est calculée antérieurement. Lors de l'étape S553, le respect d'une limite supérieure et d'une limite inférieure de la valeur EGNSUM d'intégration d'écart calculée lors de l'étape S552 est assuré pour empêcher une intégration excessive. Plus particulièrement, la valeur EGNSUM d'intégration d'écart est limitée entre une valeur de respect de limite inférieure EGNSUMMIN et une valeur EGNSUMMAX de respect de limite supérieure lors de l'étape S553.
Lors de l'étape S554, la valeur de correction CORGN de quantité d'air d'admission est calculée d'après l'écart EGN et la valeur EGNSUM d'intégration d'écart conformément à la formule (1) ci-après. Dans la formule (1), le symbole KPGN représente un gain du terme proportionnel et le symbole KIGN est un gain du terme intégral.
CORGN = KPGN x EGN + KIGN x EGNSUM, (1) Lors de l'étape S555, la valeur EGNSUM d'intégration d'écart est mémorisée de la même manière que la valeur précédente EGNSUMOLD d'intégration d'écart.
Lors de l'étape S560 de l'organigramme présenté sur la Fig. 9, une ampleur finale (courant de commande final) IEFIN de manipulation de EGRV est calculée en additionnant une valeur de correction correspondant à la valeur de correction CORGN de quantité d'air d'admission à l'ampleur de base (le courant de commande de base) IERGBNSE de manipulation de EGRV. Plus particulièrement, une valeur CORIE de correction de EGRV est calculée en divisant la valeur de correction CORGN de quantité d'air d'admission par un changement KE de quantité d'air d'admission correspondant à l'ampleur de la manipulation de EGRV lors de l'étape S561 d'un organigramme présenté sur la Fig. 14, pour commencer. Ensuite, lors de l'étape S562, l'ampleur finale (le courant de commande final) IEFIN de manipulation de EGRV est calculée en additionnant la valeur CORIE de correction de EGRV à l'ampleur de base (le courant de commande de base) IERGNBSE de manipulation de EGRV.
Lors de l'étape 5600 de l'organigramme de la Fig. 8 est calculée la quantité QP de post-injection nécessaire pour accroître la température du FPD 3 et pour maintenir la température à la température nécessaire pour la régénération. Plus particulièrement, une quantité de base QPBSE de post-injection correspondant aux présentes conditions de fonctionnement est calculée lors de l'étape 5610 d'un organigramme présenté sur la Fig. 15. Plus particulièrement, comme représenté sur l'organigramme de la Fig. 16A, la vitesse de rotation Ne du moteur est entrée lors de l'étape S611 et la quantité Qf d'injection de carburant est entrée lors de l'étape 5612. Ensuite, lors de l'étape S613, la quantité de base QPBSE de postinjection est calculée à l'aide d'une cartographie de quantités de base QPBSE de post-injection représentée sur la Fig. 16B. Lors.de l'étape S614, une quantité de base 6 de post-injection correspondant à la vitesse de rotation N4 du moteur et à la quantité Q4 d'injection de carburant entrées est mémorisée en tant que quantité de base QPBSE de post- injection.
Lors de l'étape 5620 de l'organigramme de la Fig. 15, la température THIN des gaz d'échappement en amont du FPD, ou la température des gaz d'échappement en amont du FPD 3, est entrée conformément au signal fourni par le détecteur 51 de température de gaz d'échappement du côté amont. Lors de l'étape 5630, la valeur de température visée THTRG correspondant aux présentes conditions de fonctionnement est calculée. La valeur de température visée THTRG doit de préférence être établie le plus haut possible dans un intervalle inférieur à la température du FPD à laquelle les matières particulaires sont rapidement brûlées. La température du FPD qui provoque la combustion rapide des matières particulaires varie en fonction de la quantité MPM de MP déposées. Par conséquent, la valeur de température visée THTRG peut être modifiée en fonction de la quantité MPM de MP déposées. Par exemple, si la quantité MPM de MP déposées dépasse une valeur prédéterminée (par exemple, 4 g/1), la valeur de température visée THTRG est établie à une valeur (par exemple, 600 C) inférieure à une autre valeur de température visée (par exemple, 650 C) au moment où la quantité MPM de MP déposées est égale ou inférieure à la valeur prédéterminée.
Lors de l'étape S640 de la Fig. 15, une valeur de correction CORTH de température est calculée en fonction d'un écart ETH entre la température THIN des gaz d'échappement en amont du FPD et la valeur de température visée THTRG. Dans la présente forme de réalisation, la valeur CORTH de correction de température est calculée en réalisant la commande à asservissement PI de l'écart ETH. Plus particulièrement, l'écart ETH entre la température THIN des gaz d'échappement en amont du FPD et la valeur de température visée THTRG est calculé lors de l'étape S641 d'un organigramme présenté sur la Fig. 17. Ensuite, lors de l'étape S642, une valeur instantanée ETHSUM d'intégration d'écart, ou une valeur d'intégration de l'écart ETH, est calculée d'après l'écart ETH et une valeur antérieure ETHSUMOLD d'intégration d'écart, qui est précédemment calculée. Lors de l'étape S643, le respect d'une limite supérieure et d'une limite inférieure de la valeur d'intégration d'écart ETHSUM calculée lors de l'étape S642 est assuré pour empêcher une intégration excessive. Plus particulièrement, la valeur d'intégration d'écart ETHSUM est limitée entre une valeur ETHSUMMIN de respect de limite inférieure et une valeur ETHSUMMAX de respect de limite supérieure lors de l'étape S643.
Lors de l'étape S644, la valeur de correction CORTH de température est calculée en fonction de l'écart ETH et de la valeur instantanée ETHSUM d'intégration d'écart conformément à la formule (2) ci-après. Dans la formule (2), le symbole KPTH représente un gain du terme proportionnel et le symbole KITH est un gain du terme intégral.
CORTH = KPTH x ETH + KITH x ETHSUM, (2) Lors de l'étape S645, la valeur ETF[SUM d'intégration d'écart est mémorisée comme valeur antérieure ETHSUMOLD d'intégration d'écart.
Lors de l'étape 5650 de l'organigramme de la Fig. 15, un gain P2TGAIN de changement de température par rapport aux changements dans la quantité QP de post-injection correspondant aux conditions de fonctionnement est calculé. Dans la présente forme de réalisation, la variation du débit des gaz d'échappement est empêchée en réalisant la commande à asservissement de l'air d'admission, de la manière expliquée plus haut. Par conséquent, un seul gain P2TGAIN de changement de température peut être déterminé pour chaque condition de fonctionnement. Plus particulièrement, la vitesse de rotation Ne du moteur est entrée lors de l'étape S651 d'un organigramme présenté sur la Fig. 18.A, et la quantité Qf de carburant injectée est entrée lors de l'étape S652. Ensuite, le gain P2TGAIN de changement de température est calculé lors de l'étape S653 à l'aide d'une cartographie de gains P2TGAIN de changement de température représentée sur la Fig. 18B. Ensuite, lors de l'étape S654, un gains de changement de température correspondant à la vitesse de rotation N5 du moteur et à la quantité Q5 de carburant injectée entrées est mémorisé en tant que gain P2TGAIN de changement de température.
Lors de l'étape S660 de l'organigramme de la Fig. 15, une quantité finale QPFIN de post-injection est calculée en additionnant une valeur de correction correspondant à la valeur de correction CORTH de température à la quantité de base QPBSE de post-injection. Plus particulièrement, une valeur CORQP de correction de post-injection est calculée en multipliant la valeur CORTH de correction de température par le gain P2TGAIN de changement de température par rapport à la valeur CORTH de correction de température lors de l'étape S661 de l'organigramme présenté sur la Fig. 19. Ensuite, lors de l'étape S662, la valeur finale QPFIN de postinjection est calculée en additionnant la valeur de correction CORQP de post injection à la valeur de base QPBSE de post-injection.
Lors de l'étape S700 de l'organigramme de la Fig. 8, il est déterminé si, oui ou non, la quantité MPM de MP déposées calculée lors de l'étape S 100 est inférieure à une quantité MPML de MP déposées en fin de régénération (la valeur prédéterminée M2, par exemple 0,5 g/1). Si la quantité MPM de MP déposées est inférieure à la quantité MPML de MP déposées en fin de régénération, la fin de la régénération est déterminée et l'ECU 6 passe à l'étape S800. Lors de l'étape 5800, l'indicateur XRGN de régénération du FPD est effacé et il est mis fin à la régénération.
Lors de l'étape 5900, le deuxième moyen de commande de RGE exécute la commande de RGE lors de la période sans régénération. Le deuxième moyen de commande de RGE fait converger la concentration en oxygène des gaz d'échappement vers une valeur visée de concentration en oxygène des gaz d'échappement qui correspond aux conditions de fonctionnement. Plus particulièrement, une ampleur de base (courant de commande de base) IEBSE de manipulation de EGRV lors de la période sans régénération correspondant aux conditions instantanées est calculée lors de l'étape 5910 de l'organigramme présenté sur la Fig. 20. Ensuite, lors de l'étape 5920, une valeur visée RO2TRG de concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement, constituant une valeur idéale correspondant aux conditions instantanées de fonctionnement, est calculée. Lors de l'étape S930, la concentration instantanée R02 d'oxygène dans les gaz d'échappement est entrée en fonction du signal délivré par le détecteur A/F 54. Lors de l'étape S940, une valeur de correction CORRO2 de concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement est calculée d'après un écart entre la concentration instantanée R02 d'oxygène dans les gaz d'échappement et la valeur de concentration visée RO2TRG. Lors de l'étape S950, l'ampleur finale IEFIN des manipulations de EGRV est calculée en additionnant une valeur de correction correspondant à la valeur de correction CORRO2 de concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement à la valeur de base IEBSE de manipulation de EGRV.
Ainsi, dans la présente forme de réalisation, la commande de RGE donnant priorité aux performances d'augmentation de température est exécutée pendant la régénération du FPD 3. Le débit des gaz d'échappement traversant le FPD 3 (ou la quantité d'air d'admission) est réduit à une valeur convenant pour l'augmentation de température. De la sorte, la quantité de chaleur libérée dans les gaz d'échappement peut être réduite et il est possible d'obtenir une température du FPD 3 supérieure à la température régnant durant la période sans régénération. En outre, la quantité de RGE est commandée par asservissement à l'aide de la valeur mesurée de la quantité d'air d'admission. Ainsi, la variation de la quantité d'air d'admission peut être empêchée et l'écart de la température du FPD par rapport à la température visée peut être empêché. Ainsi, la température du FPD peut être rapidement augmentée à la température visée et elle peut être maintenue proche de la température visée avec de bonnes possibilités de régulation. De la sorte, il est possible de réaliser une commande de régénération sûre et efficace du FPD 3.

Claims (1)

  1. 29 REVENDICATIONS
    1. Système d'épuration de gaz d'échappement de moteur à combustion interne (1), caractérisé par: un filtre (3) à particules disposé dans un tuyau d'échappement (2) du moteur (1) ; un moyen d'estimation (S 100) de quantité déposée pour estimer une quantité de matières particulaires déposée sur le filtre (3) à particules; un moyen d'augmentation de température pour accroître la température du 10 filtre (3) à particules; et un moyen de commande de régénération (S200, S500, S600, S700) pour faire fonctionner le moyen d'augmentation de température afin de brûler et d'éliminer les matières particulaires déposées sur le filtre (3) à particules afin que le filtre (3) à particules soit régénéré, le moyen de commande de régénération (5200, 5500, 5600, S700) comprenant: un moyen de détermination de régénération (5200, 5700) servant à déterminer l'exécution et l'arrêt de la régénération du filtre (3) à particules d'après un signal délivré par le moyen d'estimation (S100) de quantité déposée; un moyen de commande (S600) d'augmentation de température servant à faire fonctionner le moyen d'augmentation de température pour porter la température du filtre (3) à particules à une valeur visée d'après un résultat de la détermination faite par le moyen de détermination de régénération (S200), 5700) ; et un moyen de commande (5500) de débit de gaz d'échappement servant à modifier une quantité d'air d'admission en fonction de conditions de fonctionnement pour modifier un débit de gaz d'échappement traversant le filtre (3) à particules lorsque le moyen de commande (5600) d'augmentation de température commande la température du filtre (3) à particules pour la porter à la température visée d'après le résultat de la détermination faite par le moyen de détermination de régénération (5200, S700), de sorte que le moyen de commande (S500) de débit de gaz d'échappement empêche l'écart de la température du filtre (3) à particules par rapport à la température visée sous l'effet d'une variation du débit des gaz d'échappement traversant le filtre (3) à particules correspondant aux conditions de fonctionnement.
    2. Système d'épuration de gaz d'échappement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de commande (S500) de débit de gaz d'échappement comprend un premier moyen de commande (S530) de quantité d'air d'admission pour réduire la quantité d'air d'admission d'après une valeur correspondant aux mêmes conditions de fonctionnement lors d'une période sans régénération, au cours de laquelle la régénération n'est pas effectuée, lorsque le moyen de détermination de régénération (S200, S700) détermine l'exécution de la régénération, grâce à quoi le premier moyen de commande (S530) de quantité d'air d'admission réduit une quantité de chaleur libérée dans les gaz d'échappement traversant le filtre (3) à particules et maintient la température du filtre (3) à particules à une valeur élevée proche de la température visée.
    3. Système d'épuration de gaz d'échappement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: une soupape (7) de commande de remise en circulation de gaz d'échappement disposée dans un passage (13) de remise en circulation de gaz d'échappement, grâce à laquelle une partie des gaz d'échappement est remise en circulation dans une tubulure d'admission (11) du moteur (1), pour réguler la quantité de gaz d'échappement remis en circulation, le premier moyen de commande (S530) de quantité d'air d'admission réduisant la quantité d'air d'admission en faisant fonctionner la soupape (7) de commande de remise en circulation de gaz d'échappement de façon que la quantité des gaz d'échappement remis en circulation dans la tubulure d'admission (11) soit accrue à partir d'une valeur correspondant aux mêmes conditions de fonctionnement lors de la période sans régénération.
    4. Système d'épuration de gaz d'échappement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un papillon d'admission (12) disposé dans une tubulure d'admission (11) du moteur (1) pour réguler une section de passage d'écoulement d'air d'admission, le premier moyen de commande (S530) de quantité d'air d'admission réduisant la quantité d'air d'admission à partir de la valeur correspondant aux mêmes conditions de fonctionnement lors de la période sans régénération en faisant fonctionner le papillon d'admission (12) de façon que la section de passage d'écoulement de la tubulure d'admission (11) soit réduite.
    5. Système d'épuration de gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un moyen de détection (53) de quantité d'air d'admission servant à détecter une quantité d'air d'admission du moteur (1) ; et une soupape de commande (7) de remise en circulation de gaz d'échappement, disposée dans un passage de remise en circulation (13) de gaz d'échappement, au travers de laquelle une partie des gaz d'échappement est remise en circulation dans une tubulure d'admission (11) du moteur (1), pour réguler une quantité de gaz d'échappement remis en circulation, le moyen de commande (S500) de débit de gaz d'échappement comportant un deuxième moyen de commande (S550) de quantité d'air d'admission pour modifier la quantité d'air d'admission en modifiant un degré d'ouverture de la soupape de commande (7) de remise en circulation de gaz d'échappement d'après un signal délivré par le moyen de détection (53) de quantité d'air d'admission de façon que le débit des gaz d'échappement traversant le filtre (3) à particules devienne une valeur empêchant un écart de la température du filtre (3) à particules par rapport à la température visée lorsque le moyen de détermination de régénération (S200, S700) détermine l'exécution de la régénération.
    6. Système d'épuration de gaz d'échappement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le deuxième moyen de commande (S550) de quantité d'air d'admission modifie la quantité d'air d'admission en modifiant le degré d'ouverture de la soupape de commande (7) de remise en circulation de gaz d'échappement conformément à un écart entre une valeur visée de quantité d'air d'admission lors d'une période de régénération, au cours de laquelle la régénération est réalisée, et la quantité d'air d'admission mesurée par le moyen de détection (53) de quantité d'air d'admission, la valeur visée de quantité d'air d'admission étant déterminée en fonction des conditions de fonctionnement.
    7. Système d'épuration de gaz d'échappement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le deuxième moyen de commande (S550) de quantité d'air d'admission accroît le degré d'ouverture de la soupape de commande (7) de remise en circulation des gaz d'échappement lorsque la quantité d'air d'admission est supérieure à la valeur visée de quantité d'air d'admission et réduit le degré d'ouverture de la soupape de commande (7) de remise en circulation de gaz d'échappement lorsque la quantité d'air d'admission est inférieure à la valeur visée de quantité d'air d'admission.
    8. Système d'épuration de gaz d'échappement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un moyen de détection (54) de concentration d'oxygène servant à détecter la concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement; une soupape de commande (7) de remise en circulation de gaz d'échappement, disposée dans un passage (13) de remise en circulation de gaz d'échappement, au travers de laquelle une partie des gaz d'échappement est remise en circulation dans une tubulure d'admission (11) du moteur (1), afin de réguler la quantité des gaz d'échappement remis en circulation; et un moyen de commande (S900) de remise en circulation de gaz d'échappement lors d'une période sans régénération, pour commander un taux de remise en circulation des gaz d'échappement, la concentration d'oxygène dans les gaz d'échappement ou la concentration d'oxygène dans l'air d'admission à une valeur visée arbitraire en fonction d'un signal délivré par le moyen de détection (54) de concentration d'oxygène lorsque le moyen de détermination de régénération (S200, S700) détermine l'arrêt de la régénération.
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