FR2915515A1

FR2915515A1 - Particle mass estimating system for particle filter in oil engine of motor vehicle, has summer determining mass of particles remaining in filter based on mass obtained from determination unit and mass obtained from dynamic model

Info

Publication number: FR2915515A1
Application number: FR0754786A
Authority: FR
Inventors: Stephane Sadai; Adrien Pillot; Fabien Godon; Celine Etcheverry; Morgan Laquet
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2007-04-30
Filing date: 2007-04-30
Publication date: 2008-10-31

Abstract

The system has a pressure sensor (38) for detecting a differential pressure at terminals of a particle filter (23). A determination unit determines the mass of particles in the filter based on the pressure, and has a stored map of the mass of particles. A dynamic model determines the mass of particles retained within the filter based on a characteristic value of functioning of an internal combustion engine (1). A summer determines the mass of particles remaining in the filter based on the mass obtained from the determination unit and the mass obtained from the model. An independent claim is also included for a method of estimating mass of particles retained in a particle filter that is mounted on an exhaust line of an internal combustion engine.

Description

DEMANDE DE BREVET B07-0135FR û JT / PGPATENT APPLICATION B07-0135EN - JT / PG

Société par actions simplifiée dite : RENAULT s.a.s. Système et procédé d'estimation de la masse de particules accumulées dans un filtre à particules d'un moteur à combustion interne. Invention de : Simplified joint stock company known as: RENAULT s.a.s. System and method for estimating the mass of particles accumulated in a particle filter of an internal combustion engine. Invention of:

2 Système et procédé d'estimation de la masse de particules accumulées dans un filtre à particules d'un moteur à combustion interne. System and method for estimating the mass of particles accumulated in a particulate filter of an internal combustion engine.

La présente invention concerne, d'une manière générale, l'estimation de la masse de particules accumulées dans un filtre à particules, ledit filtre étant monté sur la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne et notamment d'un moteur Diesel. Les moteurs à combustion interne, et plus particulièrement les moteurs de type Diesel, rejettent dans l'atmosphère des particules polluantes dont il convient de diminuer la quantité. Ces particules, qui sont constituées de suies produites lors d'une combustion imparfaite dans le moteur, peuvent être piégées dans les gaz d'échappement par l'implantation d'un filtre à particules dans la ligne d'échappement en aval des chambres de combustion du moteur. Un tel filtre est conçu de façon à pouvoir retenir les particules se trouvant dans les gaz d'échappement qui traversent le filtre. Au fur et à mesure de l'utilisation du moteur, les particules s'accumulent dans le filtre et finissent par entraîner une contre- pression importante à l'échappement du moteur, ce qui diminue considérablement ses performances. Afin de rétablir les performances du moteur, on sait pratiquer une régénération du filtre par combustion des particules qui s'y sont accumulées. Cette opération de combustion est rendue possible par une élévation de la température interne du filtre à particules. The present invention relates generally to the estimation of the mass of particles accumulated in a particulate filter, said filter being mounted on the exhaust line of an internal combustion engine and in particular of a diesel engine . Internal combustion engines, and more particularly Diesel type engines, discharge polluting particles into the atmosphere, the quantity of which must be reduced. These particles, which consist of soot produced during imperfect combustion in the engine, can be trapped in the exhaust gas by the implementation of a particulate filter in the exhaust line downstream of the combustion chambers. of the motor. Such a filter is designed to be able to retain particles in the exhaust gas that pass through the filter. As the engine is used, the particles accumulate in the filter and eventually result in significant backpressure to the engine exhaust, which significantly reduces its performance. In order to restore the performance of the engine, it is known to practice a regeneration of the filter by combustion of the particles that have accumulated therein. This combustion operation is made possible by an increase in the internal temperature of the particulate filter.

Pour ce faire, on procède généralement à une injection retardée de carburant dans les chambres de combustion du moteur. On peut en particulier injecter du carburant juste après le point mort haut lors de la phase de détente, ce qui a pour effet d'augmenter la température des gaz à l'échappement. Il est également possible de prévoir une ou plusieurs injections tardives, c'est-à-dire nettement après le point mort In order to do this, a delayed fuel injection is generally carried out in the combustion chambers of the engine. In particular, it is possible to inject fuel just after the top dead center during the expansion phase, which has the effect of increasing the temperature of the exhaust gases. It is also possible to provide one or more late injections, that is to say clearly after the breakeven point

3 haut. Le carburant ainsi injecté ne brûle pas dans les chambres de combustion du moteur, mais, par exemple, dans un dispositif catalytique également prévu dans la ligne d'échappement, augmentant ainsi la température des gaz traversant ensuite le filtre à particules. 3 high. The fuel thus injected does not burn in the combustion chambers of the engine, but, for example, in a catalytic device also provided in the exhaust line, thus increasing the temperature of the gases then passing through the particulate filter.

Le filtre à particules est en effet généralement associé à un dispositif catalyseur monté en amont du filtre, de façon à diminuer les émissions polluantes. Le dispositif catalytique peut être intégré dans le filtre à particules lui-même, qui peut alors comprendre un matériau catalytique, tel que du platine. Les hydrocarbures imbrûlés et l'oxyde de carbone provenant des injections retardées et des injections tardives dans les chambres de combustion, peuvent s'oxyder sur le matériau catalytique en augmentant la température au sein du filtre à particules. La régénération du filtre à particules peut être faite périodiquement au cours de phases de régénération, dès que la quantité de particules dans le filtre devient trop importante. Les phases de régénération s'effectuent lorsque le moteur fonctionne, sans que le conducteur du véhicule en ait conscience. Un filtre à particules fonctionne donc de manière périodique, en deux phases. Lors d'une première phase, il stocke des particules émises par le moteur, et lors d'une seconde phase, les particules stockées sont brûlées afin de régénérer le filtre. I1 existe différents systèmes d'estimation de la quantité de particules présentes dans un filtre à particules de manière à déterminer lorsqu'une régénération doit être commandée. The particulate filter is generally associated with a catalyst device mounted upstream of the filter, so as to reduce pollutant emissions. The catalytic device may be integrated into the particulate filter itself, which may then include a catalytic material, such as platinum. The unburned hydrocarbons and carbon monoxide from delayed injections and late injections into the combustion chambers can oxidize on the catalytic material by raising the temperature within the particulate filter. The regeneration of the particulate filter can be done periodically during regeneration phases as soon as the quantity of particles in the filter becomes too great. The regeneration phases take place when the engine is running, without the driver of the vehicle being aware of it. A particulate filter therefore operates periodically, in two phases. During a first phase, it stores particles emitted by the engine, and during a second phase, the stored particles are burned in order to regenerate the filter. There are different systems for estimating the amount of particles present in a particulate filter so as to determine when a regeneration needs to be controlled.

De tels systèmes d'estimation peuvent par exemple déterminer la quantité de particules contenues dans le filtre en fonction de la pression différentielle aux bornes entrée/sortie dudit filtre et du débit d'air interne, ceci via une formule ou une cartographie expérimentale du type : Such estimating systems can for example determine the quantity of particles contained in the filter as a function of the differential pressure at the input / output terminals of said filter and of the internal air flow, by means of a formula or an experimental mapping of the type:

4 Ms = f (Q, Pdiff) dans lequel : - Ms : masse de suie combustible dans le filtre à particules, - f : fonction bijective de O - Q : débit d'air volumique dans le filtre à particules, et - Pdiff : différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre à particules. A cet égard, on pourra par exemple se référer au brevet américain US 6 405 528 qui décrit une méthode basée sur des équations établissant une relation linéaire ou quadratique entre le débit à travers le filtre à particules et la pression mesurée au sein de celui- ci. Cette méthode permet de connaître plus ou moins précisément la masse de particules combustibles piégées dans le filtre à l'aide de la pression différentielle entre son entrée et sa sortie. 4 Ms = f (Q, Pdiff) in which: - Ms: combustible soot mass in the particle filter, - f: bijective function of O - Q: volume air flow in the particulate filter, and - Pdiff: pressure difference between the inlet and outlet of the particulate filter. In this respect, reference may for example be made to US Pat. No. 6,405,528, which describes a method based on equations establishing a linear or quadratic relationship between the flow rate through the particulate filter and the pressure measured therein. . This method makes it possible to know more or less precisely the mass of combustible particles trapped in the filter by means of the differential pressure between its inlet and its outlet.

Toutefois, cette méthode est relativement peu fiable dans la mesure où les particules émises par les moteurs Diesels sont composées en partie de particules non combustibles. Ces fractions, appelées résidus, proviennent en majeure partie de l'huile de lubrification du moteur brûlée lors de son fonctionnement. Ces résidus colmatent les pores du filtre à particules et participent donc à la différence de pression entrée/sortie du filtre. Dans ces conditions, la fonction f (Q, Pdiff) , qui dépend du débit d'air volumique dans le filtre et de la différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre, ne donne plus la bonne valeur de masse de suies combustibles accumulées dans le filtre. Autrement dit, une partie de la masse de suies accumulées et déterminée est en fait non combustible. L'erreur faite alors sur la quantité de particules combustibles stockées dans le filtre conduit soit à une mauvaise température de la consigne de régénération pouvant entraîner la détérioration du filtre, soit à prendre une marge sur la température de consigne, ce qui rallonge sensiblement le temps de la phase de régénération. En outre, il est très délicat d'estimer la marge à prendre. 5 On connaît encore, par la demande de brevet FR-Al-2 862 086 et le brevet EP-B l -1 467 071, des systèmes d'aide à la maintenance d'un filtre à particules montés sur une ligne d'échappement d'un moteur Diesel dans lequels la masse de particules stockées dans le filtre est notamment estimée à partir de la consommation d'huile du moteur. Ces systèmes ont pour inconvénient majeur d'être adaptés uniquement si l'utilisateur du véhicule automobile utilise le type d'huile préconisé par le constructeur. Dans le cas contraire, ils se révèlent inefficaces. En outre, la consommation d'huile peut varier fortement en fonction du cycle de vie du moteur. Dès lors, le vieillissement du moteur fausse encore l'estimation de la masse de particules accumulées dans le filtre. La présente invention vise donc à remédier à ces inconvénients. La présente invention a notamment pour but de prévoir un système d'estimation de la masse de particules retenues dans un filtre qui soit particulièrement simple, efficace, et qui limite le risque de casse dudit filtre lors de sa régénération par combustion. La présente invention a pour objet un système d'estimation de la masse de particules retenues dans un filtre à particules devant être régénéré périodiquement et monté sur la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne, notamment un moteur Diesel qui comprend : - un moyen pour détecter la pression différentielle aux bornes du filtre à particules, However, this method is relatively unreliable insofar as the particles emitted by diesel engines are composed in part of non-combustible particles. These fractions, called residues, come mainly from the engine lubrication oil burned during its operation. These residues clog the pores of the particulate filter and thus participate in the filter inlet / outlet pressure difference. Under these conditions, the function f (Q, Pdiff), which depends on the volume air flow in the filter and the pressure difference between the inlet and the outlet of the filter, no longer gives the good value of soot mass. fuels accumulated in the filter. In other words, a part of the mass of soot accumulated and determined is in fact non-combustible. The error then made on the quantity of combustible particles stored in the filter leads either to a bad temperature of the regeneration set point which may lead to the deterioration of the filter, or to take a margin on the set temperature, which substantially increases the time the regeneration phase. In addition, it is very difficult to estimate the margin to be taken. Patent application FR-A-2 862 086 and patent EP-B 1 -1 467 071 still disclose systems for assisting the maintenance of a particle filter mounted on an exhaust line. a diesel engine in which the mass of particles stored in the filter is in particular estimated from the engine oil consumption. These systems have the major disadvantage of being adapted only if the user of the motor vehicle uses the type of oil recommended by the manufacturer. If not, they prove to be ineffective. In addition, oil consumption can vary greatly depending on the life cycle of the engine. As a result, the aging of the motor further distorts the estimation of the mass of particles accumulated in the filter. The present invention therefore aims to remedy these drawbacks. The present invention is intended in particular to provide a system for estimating the mass of particles retained in a filter which is particularly simple, effective, and which limits the risk of breakage of said filter during its regeneration by combustion. The subject of the present invention is a system for estimating the mass of particles retained in a particulate filter to be regenerated periodically and mounted on the exhaust line of an internal combustion engine, in particular a diesel engine which comprises: means for detecting the differential pressure across the particle filter,

6 - un moyen pour déterminer la masse de particules présentes dans le filtre à particules en fonction de la pression différentielle détectée, -un modèle dynamique de détermination de la masse de particules retenues au sein du filtre à particules en fonction d'au moins une valeur caractéristique de fonctionnement du moteur, et - un moyen de comparaison apte à déterminer la masse de particules restante au sein du filtre à particules en fonction de la masse de particules obtenue à partir de la pression différentielle détectée aux bornes du filtre à particules et de la masse de particules obtenue à partir du modèle dynamique de détermination. Avec un tel système, il devient possible d'estimer la masse de particules restante dans le filtre à particules après une phase de régénération de manière particulièrement précise en tenant compte des différentes réactions pouvant se produire à l'intérieur de celui-ci. Par exemple, il est possible de tenir compte d'une réaction chimique dite de régénération passive qui fait généralement fortement chuter la pression aux bornes du filtre à particules sans qu'une masse de particules ne soit réellement éliminée. On évite ainsi le risque de casse du filtre à particules par emballement de la réaction de combustion de régénération du filtre, dû à une sous-estimation de la quantité de particules présente dans ledit filtre. En d'autres termes, par mesures de la pression différentielle aux bornes du filtre à particules et estimation en temps réel de la masse de particules à l'aide d'un modèle dynamique, on tient compte des réactions de combustion et/ou d'oxydation dans le filtre, afin de comparer la masse de particules obtenues via lesdites mesures de pression et celle estimée selon le modèle dynamique. On obtient une A means for determining the mass of particles present in the particle filter as a function of the detected differential pressure; a dynamic model for determining the mass of particles retained within the particulate filter as a function of at least one value; operating characteristic of the motor, and - a comparison means capable of determining the mass of particles remaining within the particle filter as a function of the mass of particles obtained from the differential pressure detected at the terminals of the particulate filter and the mass of particles obtained from the dynamic model of determination. With such a system, it becomes possible to estimate the mass of particles remaining in the particulate filter after a regeneration phase in a particularly precise manner taking into account the various reactions that can occur inside it. For example, it is possible to take into account a so-called passive regeneration chemical reaction which generally causes the pressure across the particle filter to drop significantly without a mass of particles actually being removed. This avoids the risk of breakage of the particulate filter by runaway regeneration of the filter regeneration reaction, due to an underestimation of the amount of particles present in said filter. In other words, by measuring the differential pressure across the particle filter and estimating the mass of particles in real time using a dynamic model, combustion and / or combustion reactions are taken into account. oxidation in the filter, in order to compare the mass of particles obtained via said pressure measurements and that estimated according to the dynamic model. We get a

7 détermination précise des éventuels résidus retenus dans le filtre par l'écart ainsi calculé. Avantageusement, le modèle dynamique de détermination de la masse de particules est connecté à un moyen de mesure de la température des gaz d'échappement. De préférence, le modèle dynamique de détermination de la masse de particules est connecté à un moyen de mesure du débit d'air à l'admission du moteur. Dans un mode de réalisation, le moyen pour déterminer la masse de particules présentes dans le filtre à particules comprend une cartographie mémorisée de la masse de particules présentes dans le filtre à particules en fonction de la pression différentielle aux bornes du filtre à particules. Avantageusement, le système comprend encore un moyen pour déterminer le débit volumique des gaz en amont du filtre à particules, la cartographie mémorisée de la masse de particules présentes dans le filtre à particules étant fonction en outre dudit début volumique des gaz. Dans un mode de réalisation, le filtre à particules est associé à un dispositif catalyseur d'oxydation monté sur la ligne d'échappement, en amont du filtre à particules, Le système de l'invention peut être avantageusement utilisé dans un moteur Diesel équipé d'un turbocompresseur et d'un moyen de réinjection d'une partie des gaz d'échappement à l'admission. 7 precise determination of any residues retained in the filter by the difference thus calculated. Advantageously, the dynamic model for determining the mass of particles is connected to a means for measuring the temperature of the exhaust gases. Preferably, the dynamic model for determining the mass of particles is connected to means for measuring the air flow at the intake of the engine. In one embodiment, the means for determining the mass of particles present in the particle filter comprises a stored map of the mass of particles present in the particle filter as a function of the differential pressure across the particle filter. Advantageously, the system further comprises a means for determining the volume flow rate of the gases upstream of the particulate filter, the memorized mapping of the mass of particles present in the particulate filter being furthermore a function of said beginning of the volume of the gases. In one embodiment, the particulate filter is associated with an oxidation catalyst device mounted on the exhaust line upstream of the particulate filter. The system of the invention can be advantageously used in a diesel engine equipped with a turbocharger and means for reinjecting a portion of the exhaust gas to the intake.

Le système de l'invention peut être utilisé dans un moteur Diesel comportant une rampe commune d'admission à haute pression ou un dispositif d'injection direct. L'invention a également pour objet un procédé d'estimation de la masse de particules retenues dans un filtre à particules devant être The system of the invention can be used in a diesel engine having a common high-pressure intake manifold or a direct injection device. The invention also relates to a method for estimating the mass of particles retained in a particulate filter to be

8 régénéré périodiquement et monté sur la ligne d'échappement d'un moteur à combustion interne, notamment un moteur Diesel, dans lequel : - on détermine la masse de particules présentes dans le filtre à particules en fonction d'une pression différentielle détectée aux bornes du filtre à particules, - on détermine la masse de particules retenue au sein du filtre à particules à partir d'un modèle dynamique dépendant d'au moins une valeur caractéristique de fonctionnement du moteur, et - on détermine la masse de particules restante au sein du filtre à particules en comparant la masse de particules obtenue à partir de la pression différentielle détectée aux bornes du filtre à particules, et la masse de particules obtenue à partir du modèle dynamique de détermination. 8 regenerated periodically and mounted on the exhaust line of an internal combustion engine, in particular a diesel engine, wherein: - the mass of particles present in the particle filter is determined as a function of a differential pressure detected at the terminals; of the particulate filter, the mass of particles retained within the particle filter is determined from a dynamic model depending on at least one characteristic value of the operation of the engine, and the mass of particles remaining within the particle is determined. of the particle filter by comparing the mass of particles obtained from the differential pressure detected at the terminals of the particle filter, and the mass of particles obtained from the dynamic determination model.

La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente schématiquement les principaux éléments d'admission et d'échappement d'un moteur à combustion interne équipé d'un filtre à particules dans la ligne d'échappement, et - la figure 2 illustre schématiquement les principaux éléments d'un système d'estimation de la masse de particules accumulées au sein du filtre selon la présente invention. The present invention will be better understood from the study of an embodiment taken by way of nonlimiting example and illustrated by the accompanying drawings, in which: - Figure 1 shows schematically the main elements of intake and exhaust of an internal combustion engine equipped with a particulate filter in the exhaust line, and - Figure 2 schematically illustrates the main elements of a system for estimating the mass of particles accumulated within the filter according to the present invention.

Tel qu'il est illustré sur la figure 1, le moteur à combustion interne 1, représenté schématiquement, comprend une pluralité de chambres de combustion, telles que la chambre de combustion 2 illustrée sur la figure dans la partie haute d'un cylindre 3 à l'intérieur duquel se déplace un piston 4. As illustrated in FIG. 1, the internal combustion engine 1, shown schematically, comprises a plurality of combustion chambers, such as the combustion chamber 2 illustrated in the figure in the upper part of a cylinder 3 to inside which moves a piston 4.

9 Une soupape d'admission 5 permet de commander l'admission en ouvrant ou obturant le conduit d'admission 6, en communication avec la chambre de combustion 2. Une soupape d'échappement 7 permet, quant à elle, d'obturer ou d'ouvrir le passage des gaz d'échappement en provenance de la chambre de combustion 2 vers le conduit d'échappement 8. L'air frais à la pression atmosphérique, dont le flux est symbolisé par la flèche 9, pénètre dans une conduite 10 à l'intérieur de laquelle se trouve monté un débitmètre 11. La pression de l'air est augmentée par un compresseur 12 monté dans la conduite 10. Le compresseur est monté sur un arbre 13 commun à une turbine 14, ici à géométrie variable, montée dans le conduit d'échappement 8. Les gaz d'échappement traversant la turbine 14 entraînent ainsi le compresseur 12, de façon à augmenter la pression de l'air admis dans la chambre de combustion 2 par le conduit d'admission 6. Dans l'exemple illustré, le moteur 1 comprend en outre un système de réinjection partielle des gaz d'échappement à l'admission (EGR). A cet effet, une conduite de dérivation 15 est piquée sur la conduite d'échappement 8 en amont de la turbine 14. Une vanne de régulation 16, dite vanne EGR , commande la quantité de gaz d'échappement qui sont ainsi réinjectés par la conduite 17 dans le conduit d'admission 6 après avoir été convenablement mélangés dans la chambre de mélange 18. Un volet d'orientation réglable 19 est en outre monté dans la conduite d'air comprimé 10 en aval du compresseur 12 et en amont de la chambre de mélange 18. La ligne d'échappement 20 relie la sortie de la turbine 14 à l'atmosphère, la sortie des gaz d'échappement étant symbolisée par la flèche 21. Dans la ligne d'échappement 20, se trouvent montés un dispositif catalyseur 22 directement en aval de la turbine 14, et un An intake valve 5 makes it possible to control the admission by opening or closing the intake duct 6, in communication with the combustion chamber 2. An exhaust valve 7 makes it possible, in turn, to seal or opening the passage of the exhaust gases from the combustion chamber 2 to the exhaust pipe 8. The fresh air at atmospheric pressure, whose flow is symbolized by the arrow 9, enters a pipe 10 to the inside of which is mounted a flowmeter 11. The air pressure is increased by a compressor 12 mounted in the pipe 10. The compressor is mounted on a shaft 13 common to a turbine 14, here variable geometry, mounted in the exhaust duct 8. The exhaust gas passing through the turbine 14 and drive the compressor 12, so as to increase the pressure of the air admitted into the combustion chamber 2 through the intake duct 6. In the illustrated example, the engine 1 includes e n addition to a partial intake exhaust feed (EGR) system. For this purpose, a bypass line 15 is stitched on the exhaust pipe 8 upstream of the turbine 14. A control valve 16, called the EGR valve, controls the amount of exhaust gas which is thus reinjected by the pipe 17 in the intake duct 6 after being suitably mixed in the mixing chamber 18. An adjustable orientation flap 19 is further mounted in the compressed air line 10 downstream of the compressor 12 and upstream of the chamber The exhaust line 20 connects the outlet of the turbine 14 to the atmosphere, the outlet of the exhaust gas being symbolized by the arrow 21. In the exhaust line 20, there is mounted a catalyst device 22 directly downstream of the turbine 14, and a

10 filtre à particules 23 en aval du dispositif catalytique 22. Le filtre à particules 23 est de type classique et comporte des moyens, par exemple électrostatiques, pour piéger les suies et les particules provenant du moteur 1 et véhiculées par les gaz d'échappement dans la ligne d'échappement 20. Une unité électronique de commande 24 assure le fonctionnement du moteur 1 et reçoit à cet effet un certain nombre d'informations. Différents capteurs sont placés à cet égard dans les conduites et leurs signaux sont amenés sur l'unité électronique de commande 24. Sur la figure 1, on a représenté notamment un capteur de pression 25 sur la conduite d'amenée d'air 10, monté en amont du volet 19. On a représenté également un capteur de pression 26 capable de mesurer la pression en amont de la turbine 14 et un capteur de température 27 mesurant la température des gaz d'échappement en amont de la turbine 14. Le signal de mesure du débitmètre 11 est amené par la connexion 28 à l'une des entrées de l'unité électronique de commande 24. De la même façon, le signal émis par le capteur de pression 25 est amené par la connexion 29 sur l'unité électronique de commande 24. Les signaux émis par les capteurs 26 et 27 sont également amenés par les connexions 30 et 31 sur des entrées de l'unité électronique de commande 24. L'unité électronique de commande 24 peut commander notamment la position de la vanne EGR 16 par la connexion 32, la position du volet mobile 19 par la connexion 33. L'unité électronique de commande 24 pilote également les injecteurs de carburant 34 par la connexion 35. Particulate filter 23 downstream of the catalytic device 22. The particulate filter 23 is of conventional type and comprises means, for example electrostatic, for trapping soot and particles from the engine 1 and conveyed by the exhaust gases in the exhaust line 20. An electronic control unit 24 ensures the operation of the engine 1 and receives for this purpose a certain amount of information. Various sensors are placed in this respect in the pipes and their signals are fed to the electronic control unit 24. In FIG. 1, a pressure sensor 25 is shown on the air supply pipe 10, mounted upstream of the flap 19. There is also shown a pressure sensor 26 capable of measuring the pressure upstream of the turbine 14 and a temperature sensor 27 measuring the temperature of the exhaust gas upstream of the turbine 14. measurement of the flowmeter 11 is brought by the connection 28 to one of the inputs of the electronic control unit 24. Similarly, the signal emitted by the pressure sensor 25 is fed through the connection 29 to the electronic unit 24. The signals emitted by the sensors 26 and 27 are also fed via the connections 30 and 31 to inputs of the electronic control unit 24. The electronic control unit 24 can control the position in particular. of the EGR valve 16 via the connection 32, the position of the mobile flap 19 via the connection 33. The electronic control unit 24 also drives the fuel injectors 34 through the connection 35.

11 Pour permettre une estimation de la masse de particules présentes dans le filtre à particules 23, le système, tel qu'il est illustré sur la figure 1, comprend notamment un capteur de température 36a monté dans la ligne d'échappement 20 en aval du filtre à particules 23 et un capteur de température 36b monté également dans la ligne d'échappement 20 mais en amont dudit filtre. Le signal de température mesurée par le capteur 36a, 36b est amené respectivement par la connexion 37a, 37b sur l'une des entrées de l'unité électronique de commande 24. To allow an estimation of the mass of particles present in the particulate filter 23, the system, as illustrated in FIG. 1, notably comprises a temperature sensor 36a mounted in the exhaust line 20 downstream of the particulate filter 23 and a temperature sensor 36b also mounted in the exhaust line 20 but upstream of said filter. The temperature signal measured by the sensor 36a, 36b is respectively brought by the connection 37a, 37b to one of the inputs of the electronic control unit 24.

Le système comprend également un capteur de pression 38 différentielle capable de mesurer la pression différentielle aux bornes du filtre à particules 23 et monté au niveau d'une conduite de dérivation 39 piquée sur la ligne d'échappement 20 en amont et en aval du filtre à particules. Le signal de pression différentielle mesurée par le capteur de pression 38 est amené par la connexion 40 sur l'une des entrées de l'unité électronique de commande 24. En variante, on conçoit aisément que pour mesurer cette différence de pression, il est également envisageable de prévoir de monter deux capteurs de pression sur la ligne d'échappement 20, l'un en amont du filtre à particules 23 et l'autre en aval dudit filtre. Dans une autre variante, il pourrait également être envisageable de déterminer la pression différentielle aux bornes du filtre à particules 23 par un modèle mathématique du fonctionnement dudit filtre en fonction des données entrant dans l'unité électronique de commande 24. Le système comprend encore un débitmètre 41 monté en amont du filtre à particules 23 et en aval du dispositif catalyseur 22 pour calculer le débit volumique des gaz en amont du filtre à particules. Dans un autre mode de réalisation, le débitmètre 41 pourrait être The system also includes a differential pressure sensor 38 capable of measuring the differential pressure across the particle filter 23 and mounted at a bypass line 39 on the exhaust line 20 upstream and downstream of the filter. particles. The differential pressure signal measured by the pressure sensor 38 is fed through the connection 40 to one of the inputs of the electronic control unit 24. In a variant, it is easy to see that for measuring this pressure difference, it is also it is conceivable to plan to mount two pressure sensors on the exhaust line 20, one upstream of the particulate filter 23 and the other downstream of said filter. In another variant, it could also be possible to determine the differential pressure at the terminals of the particle filter 23 by a mathematical model of the operation of said filter as a function of the data entering the electronic control unit 24. The system further comprises a flow meter 41 mounted upstream of the particulate filter 23 and downstream of the catalyst device 22 to calculate the volume flow rate of the gas upstream of the particulate filter. In another embodiment, the flowmeter 41 could be

12 remplacé par un dispositif d'estimation qui comprendrait un modèle mathématique du fonctionnement du filtre à particules 23 et qui serait capable de déterminer le débit volumique en amont du filtre à particules 23 en fonction des données sur les éléments entrant dans l'unité électronique de commande 24. Ces données peuvent, par exemple, comprendre le débit d'alimentation en air frais du moteur, le débit recyclé par la vanne EGR, et des données de fonctionnement du moteur. Le débitmètre 41 est relié à l'unité de commande électronique 24 par une connexion 42. 12 replaced by an estimation device which would include a mathematical model of the operation of the particulate filter 23 and which would be capable of determining the volume flow rate upstream of the particulate filter 23 as a function of the data on the elements entering the electronic unit of the particle filter 23. This data may, for example, include the fresh air supply rate of the engine, the flow rate recycled by the EGR valve, and engine operating data. The flowmeter 41 is connected to the electronic control unit 24 via a connection 42.

Pour permettre une estimation de la masse de particules présentes dans le filtre à particules 23, le système comprend encore un capteur de température 43 monté dans la ligne d'échappement 20 immédiatement en amont du dispositif catalyseur 22, et un capteur de teneur en oxygène 44 de l'air monté en amont du capteur de température 43 et en aval de la turbine 14. Les signaux émis par lesdits capteurs 43, 44 sont amenés respectivement par les connexions 45, 46 à l'unité électronique de commande 24. I1 est également prévu un capteur 47 de la température atmosphérique et un capteur 48 de la pression atmosphérique qui envoient leurs signaux de mesure respectifs à l'unité électronique de commande 24, via des connexions 49, 50. La figure 2 illustre schématiquement l'estimation de la masse de particules accumulées dans le filtre à particules 23, conformément à l'invention. La figure 2 représente les principaux éléments contenus dans l'unité électronique de commande 24 pour réaliser cette estimation. Sur le bloc 60 est amenée au moins une valeur caractéristique du fonctionnement du moteur détectée par les capteurs placés dans les conduites et dont les signaux sont amenés à l'unité électronique de To allow an estimation of the mass of particles present in the particulate filter 23, the system further comprises a temperature sensor 43 mounted in the exhaust line 20 immediately upstream of the catalyst device 22, and an oxygen content sensor 44 air mounted upstream of the temperature sensor 43 and downstream of the turbine 14. The signals emitted by said sensors 43, 44 are respectively supplied by the connections 45, 46 to the electronic control unit 24. It is also provided a sensor 47 of the atmospheric temperature and a sensor 48 of the atmospheric pressure which send their respective measurement signals to the electronic control unit 24, via connections 49, 50. Figure 2 schematically illustrates the estimation of the mass of particles accumulated in the particulate filter 23 according to the invention. Figure 2 shows the main elements contained in the electronic control unit 24 to achieve this estimate. On the block 60 is brought at least a characteristic value of the operation of the engine detected by the sensors placed in the pipes and whose signals are brought to the electronic unit of

13 commande 24. Cette ou ces valeurs caractéristiques du fonctionnement du moteur sont par exemple, le débit d'air frais à l'admission du moteur mesuré par le débitmètre 11, la pression de l'air à l'admission détectée par le capteur de pression 25, la pression en amont de la turbine 14 mesurée par le capteur de pression 26, ou encore la température en amont de la turbine 14 détectée par le capteur de température 27. I1 est également envisageable de tenir compte de la température d'entrée du dispositif d'oxydation 22, ou du taux d'oxygène de l'air en entrée dudit dispositif. This control or these characteristic values of the operation of the engine are, for example, the fresh air flow at the intake of the engine measured by the flowmeter 11, the intake air pressure detected by the sensor of the engine. pressure 25, the pressure upstream of the turbine 14 measured by the pressure sensor 26, or the temperature upstream of the turbine 14 detected by the temperature sensor 27. It is also possible to take into account the inlet temperature the oxidation device 22, or the oxygen content of the air at the inlet of said device.

Ces valeurs caractéristiques sont transmises à un modèle dynamique 61 (physique ou statique) de détermination de la masse instantanée de particules retenues au sein du filtre à particules 23. Un tel modèle dynamique mémorisé à l'intérieur de l'unité électronique de commande 24 peut être obtenu par mesures sur banc d'essais en fonction des valeurs caractéristiques de fonctionnement du moteur précitées. A chaque état de fonctionnement du moteur et pour une durée de fonctionnement donnée, une quantité de particules produites par ce dernier est associée. Ainsi, l'unité de commande électronique 24 suit pendant une période donnée, les différents états de fonctionnement du moteur pour obtenir, par intégrations successives des différentes quantités correspondantes de particules produites par celui-ci, la quantité totale de particules émises. Pendant cette période de fonctionnement du moteur, l'accroissement de la masse de particules retenues au sein du filtre 23 correspond ainsi à la quantité de particules émises par le moteur. Cette masse de particules estimée retenue à l'intérieur du filtre 23 est délivrée sur la sortie 62. Sur le bloc 63 est amenée la mesure de pression différentielle mesurée par le capteur de pression 38. Sur le bloc 65 est amené le These characteristic values are transmitted to a dynamic model 61 (physical or static) for determining the instantaneous mass of particles retained within the particulate filter 23. Such a dynamic model stored inside the electronic control unit 24 can be obtained by measurements on test bench according to the above-mentioned operating characteristic values of the engine. At each operating state of the engine and for a given operating time, a quantity of particles produced by the latter is associated. Thus, the electronic control unit 24 follows during a given period, the different operating states of the engine to obtain, by successive integrations of different corresponding amounts of particles produced by it, the total amount of particles emitted. During this operating period of the engine, the increase in the mass of particles retained within the filter 23 thus corresponds to the amount of particles emitted by the engine. This estimated mass of particles retained inside the filter 23 is delivered on the outlet 62. On the block 63 is brought the measurement of the differential pressure measured by the pressure sensor 38. On the block 65 is brought the

14 débit volumique mesuré par le débitmètre 41. Chaque sortie des blocs 55 et 56 est connectée à une cartographie mémorisée 65 de la masse de particules présente dans le filtre à particules 23 en fonction de la pression différentielle mesurée aux bornes du filtre à particules et du débit volumique des gaz en amont dudit filtre. A la sortie 66 de la cartographie mémorisée 65, il est obtenu la masse de particules présente dans le filtre 23. L'unité électronique de commande 24 comprend encore un sommateur 67 sur lequel la sortie 62 est connectée à l'entrée négative et la sortie 66 est connectée à l'entrée positive. Le sommateur 67 permet donc d'obtenir une différence entre la masse de particules présente dans le filtre à particules 23 déterminée en partie par la mesure de la pression aux bornes dudit filtre, et la masse de particules éliminées qui est estimée par le modèle dynamique 61 obtenue à partir de valeurs caractéristiques de fonctionnement du moteur. I1 est ainsi déterminé, par comparaison, la masse de résidus accumulés ou stockés dans le filtre à particules 23 en vue d'une régénération ultérieure. La régénération est obtenue en commandant une injection de carburant dans la ligne d'échappement 20 par l'injecteur 70 de carburant monté en amont du capteur de teneur en oxygène 44 de l'air. L'injecteur 70 est relié à l'unité de commande électronique 24 par l'intermédiaire d'une connexion 72. Grâce à la présente invention, il devient possible, par recoupement des informations relatives à une mesure de pression différentielle et à une estimation à partir d'un modèle dynamique, de limiter les risques de détérioration dudit filtre dus à une température excessive pendant ladite phase, en raison par exemple d'un emballement des réactions d'oxydation à l'intérieur de celui-ci. The volume flow measured by the flowmeter 41. Each output of the blocks 55 and 56 is connected to a stored map 65 of the mass of particles present in the particle filter 23 as a function of the differential pressure measured at the terminals of the particulate filter and the volume flow rate of gases upstream of said filter. At the output 66 of the stored map 65, the mass of particles present in the filter 23 is obtained. The electronic control unit 24 also comprises an adder 67 on which the output 62 is connected to the negative input and the output 66 is connected to the positive input. The adder 67 thus makes it possible to obtain a difference between the mass of particles present in the particulate filter 23 determined in part by the measurement of the pressure at the terminals of said filter, and the mass of particles removed, which is estimated by the dynamic model 61 obtained from characteristic values of engine operation. Thus, by comparison, the mass of residues accumulated or stored in the particulate filter 23 is determined for subsequent regeneration. Regeneration is achieved by controlling a fuel injection into the exhaust line 20 by the fuel injector 70 mounted upstream of the oxygen sensor 44 of the air. The injector 70 is connected to the electronic control unit 24 via a connection 72. Thanks to the present invention, it becomes possible, by cross-checking information relating to a differential pressure measurement and an estimation at from a dynamic model, to limit the risk of deterioration of said filter due to excessive temperature during said phase, due for example to a runaway oxidation reactions inside thereof.

Claims

1-system for estimating the mass of particles retained in a particulate filter (23) to be regenerated periodically and mounted on the exhaust line (20) of an internal combustion engine, in particular a diesel engine, characterized in it comprises: - means (38) for detecting the differential pressure at the terminals of the particle filter, - means (65) for determining the mass of particles present in the particle filter as a function of the detected differential pressure, a dynamic model (61) for determining the mass of particles retained within the particulate filter as a function of at least one operating characteristic value of the engine, and a comparison means (67) capable of determining the mass of the particles remaining within the particle filter as a function of the mass of particles obtained from the differential pressure detected at the terminals of the particulate filter, and the particle mass ob held from the dynamic model of determination.

2-System according to claim 1, wherein the dynamic model for determining the mass of particles is connected to a means (27, 43) for measuring the temperature of the exhaust gas.

3-System according to claim 1 or 2, wherein the dynamic model for determining the mass of particles is connected to a means (11) for measuring the flow of air at the intake of the engine.

4-System according to any one of the preceding claims, wherein the means (65) for determining the mass of 16 particles present in the particulate filter comprises a memorized map of the mass of particles present in the particle filter as a function of the differential pressure at the terminals of the particulate filter.

5-System according to claim 4, further comprising a means (41) for determining the volume flow rate of the gases upstream of the particulate filter, the memorized mapping of the mass of particles present in the particulate filter being also a function of said volume flow rate gases.

6-System according to any one of the preceding claims, wherein the particulate filter is associated with an oxidation catalyst device (22) mounted on the exhaust line (20), upstream of the particulate filter (23) .

7-Use of an estimation system according to any one of the preceding claims in a diesel engine equipped with a turbocharger (12, 14) and a reinjection means (15, 16) of a portion of the gases exhaust on admission.

8-Use according to claim 7, in a diesel engine having a common intake manifold at high pressure.

9-Use according to claim 7, in a diesel engine comprising a direct injection device.

10-Process for estimating the mass of particles retained in a particulate filter to be regenerated periodically and mounted on the exhaust line of an internal combustion engine, in particular a diesel engine, characterized in that: the mass of particles present in the particle filter is determined as a function of a differential pressure detected at the terminals of the particle filter, the mass of particles retained within the particle filter is determined from a dynamic dependent model of at least one operating characteristic value of the engine, and the remaining mass of particles within the particle filter is determined by comparing the mass of particles obtained from the differential pressure detected at the terminals of the particulate filter, and the mass of particles obtained from the dynamic model of determination.