STRATEGIE ET SYSTEME DE REGENERATION D'UN FILTRE A PARTICULES POUR VEHICULE AUTOMOBILE DONT LE MOTEUR THERMIQUE EST ARRETE DANS CERTAINES PHASES DE ROULAGE L'invention concerne les systèmes de dépollution des véhicules automobiles équipés d'un moteur à combustion interne fonctionnant en mélange pauvre dans lesquels ce moteur est arrêté dans certaines phases de roulage. A ce type de véhicule appartiennent, notamment, ceux dont le io moteur est coupé lors des arrêts de courte durée et ceux dits hybride dans lesquels un moteur auxiliaire, par exemple électrique, prend le relais du moteur principal au-dessous d'une certaine vitesse de roulage. Les moteurs Diesel et les moteurs à injection directe à 15 essence fonctionnant en mélange pauvre émettent des particules solides carbonées dont l'élimination fait appel à un filtre à particules. Le filtre à particules permet d'éliminer par filtration les particules solides présentes dans les gaz d'échappement. Une 20 fois piégées au sein du filtre, les particules doivent être éliminées périodiquement par élévation de la température jusqu'à 450 à 700°C au sein du filtre afin d'entraîner leur combustion. Cette opération est couramment appelée régénération du filtre à particules. 25 Pour réaliser la combustion des suies piégées dans le filtre, plusieurs méthodes sont utilisées par les constructeurs automobiles comme, par exemple, l'additivation du carburant avec un composé organométallique permettant de réduire significativement la température de combustion des suies, 30 l'oxydation grâce à une formulation catalytique spécifique directement déposée sur les parois du filtre à particules, ou l'oxydation des suies en continu par réaction avec le NO2, ou encore par une technique de réchauffage électrique. STRATEGY AND SYSTEM FOR REGENERATING A PARTICLE FILTER FOR A MOTOR VEHICLE IN WHICH THE THERMAL ENGINE IS STOPPED IN CERTAIN CIRCUIT PHASES The invention relates to pollution control systems for motor vehicles equipped with an internal combustion engine operating in a lean mixture in which this engine is stopped in certain driving phases. This type of vehicle belong, in particular, those whose engine is cut during short-term stops and those called hybrid in which an auxiliary engine, for example electric, takes over from the main engine below a certain speed rolling. Diesel engines and gasoline direct injection engines operating in a lean mixture emit solid carbonaceous particles whose elimination uses a particulate filter. The particulate filter filters out the solid particles present in the exhaust gas. Once trapped within the filter, the particles must be removed periodically by raising the temperature to 450-700 ° C within the filter to cause their combustion. This operation is commonly called regeneration of the particulate filter. In order to achieve the combustion of the soot trapped in the filter, several methods are used by the vehicle manufacturers, for example the additive fuel with an organometallic compound, which makes it possible to significantly reduce the soot combustion temperature. to a specific catalytic formulation directly deposited on the walls of the particulate filter, or the oxidation of soot continuously by reaction with NO2, or by an electric heating technique.
En outre, la combustion des suies est initiée par un apport de chaleur en amont du filtre à particules qui peut provenir de plusieurs sources comme l'utilisation de la post-injection moteur et/ou la modification des moyens d'injections pour augmenter la température des gaz d'échappement jusqu'à un seuil d'au moins 500 °C. L'utilisation d'injection de gazole à l'échappement est également un moyen performant d'augmenter la chaleur en amont du filtre à particules. Dans ce cas la chaleur est io générée par combustion du gazole introduit à l'échappement sur le catalyseur en amont du filtre à particules. Le gazole peut être introduit sous forme liquide ou gazeuse. L'utilisation d'un filtre à particules sur un véhicule qui n'utilise pas son moteur thermique sur toute l'étendue de son roulage 15 provoque d'importantes difficultés dans la gestion de la charge du filtre. En effet dans un profil de roulage de type urbain il sera impossible de régénérer à l'arrêt du véhicule, par exemple à un feu rouge, car le moteur sera coupé. Pour un véhicule 20 hybride il sera également impossible de régénérer en dessous d'un seuil de vitesse prédéfini. Cela va avoir pour effet de diminuer la température dans la ligne d'échappement, à chaque arrêt du moteur thermique, et donc d'augmenter le temps global nécessaire pour effectuer une régénération. 25 Le but de l'invention est donc de proposer une stratégie et un système permettant de continuer la régénération d'un filtre à particules initiée avant l'arrêt du moteur thermique. A cet effet, la présente invention a pour objet une stratégie de régénération d'un filtre à particules installé dans le conduit 30 d'échappement d'un véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion interne fonctionnant en mélange pauvre dans lequel ledit moteur est arrêté dans certaines phases de roulage, ladite ligne d'échappement comportant un catalyseur, en amont du filtre à particules, et un dispositif d'injection de carburant en amont du catalyseur. Selon cette stratégie, lors d'un arrêt du moteur, on vérifie si une régénération du filtre à particules est en cours et, dans ce cas, on insuffle de l'air chaud dans le conduit d'échappement, en amont du dispositif d'injection de carburant pour reproduire une circulation de flux gazeux, puis on introduit dans ce flux du carburant afin de créer ou maintenir un exotherme au niveau du catalyseur. io Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention : - L'air est prélevé dans une zone chaude du compartiment moteur. - Dans un mode de réalisation, la quantité de carburant injectée dans le conduit d'échappement est régulée en 15 fonction de la quantité d'air admise dans ledit conduit. - En variante, la quantité d'air admise dans le conduit d'échappement est régulée en fonction de la quantité de carburant injectée dans ledit conduit. - On injecte le carburant sous forme gazeuse. 20 L'invention concerne encore un système de régénération d'un filtre à particules installé dans le conduit d'échappement d'un véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion interne fonctionnant en mélange pauvre dans lequel ledit moteur est arrêté dans certaines phases de roulage, ladite ligne 25 d'échappement comportant un catalyseur, en amont du filtre à particules et un dispositif d'injection de carburant en amont du catalyseur. Selon l'invention, ce système comporte des moyens pour insuffler de l'air chaud dans le conduit d'échappement, en 30 amont du dispositif d'injection de carburant, dans les phases d'arrêt du moteur, lorsqu'une régénération du filtre à particules est en cours. In addition, the combustion of soot is initiated by a heat input upstream of the particulate filter which can come from several sources such as the use of the engine post-injection and / or the modification of the injection means to increase the temperature exhaust gas up to a threshold of at least 500 ° C. The use of diesel fuel injection is also a powerful means of increasing the heat upstream of the particulate filter. In this case the heat is generated by combustion of the gas oil introduced to the exhaust on the catalyst upstream of the particulate filter. The diesel can be introduced in liquid or gaseous form. The use of a particulate filter on a vehicle which does not use its engine over the entire extent of its rolling causes considerable difficulties in the management of the load of the filter. Indeed in an urban-type taxiing profile it will be impossible to regenerate when the vehicle stops, for example at a red light, because the engine will be cut. For a hybrid vehicle it will also be impossible to regenerate below a predefined speed threshold. This will have the effect of reducing the temperature in the exhaust line at each stop of the engine, and therefore increase the overall time required to perform a regeneration. The object of the invention is therefore to propose a strategy and a system for continuing the regeneration of an initiated particulate filter before stopping the engine. For this purpose, the subject of the present invention is a strategy for regenerating a particulate filter installed in the exhaust duct of a motor vehicle equipped with an internal combustion engine operating in a lean mixture in which said engine is stopped in certain rolling phases, said exhaust line comprising a catalyst, upstream of the particulate filter, and a fuel injection device upstream of the catalyst. According to this strategy, when stopping the engine, it is checked whether a regeneration of the particulate filter is in progress and, in this case, hot air is injected into the exhaust pipe, upstream of the device. injecting fuel to reproduce a flow of gas flow, and then introduced into this flow of fuel to create or maintain an exotherm in the catalyst. According to other advantageous features of the invention: the air is taken from a hot zone of the engine compartment. In one embodiment, the amount of fuel injected into the exhaust duct is regulated as a function of the amount of air admitted into said duct. As a variant, the quantity of air admitted into the exhaust duct is regulated as a function of the quantity of fuel injected into said duct. - The fuel is injected in gaseous form. The invention also relates to a regeneration system of a particulate filter installed in the exhaust duct of a motor vehicle equipped with an internal combustion engine operating in a lean mixture in which said engine is stopped in certain phases of the invention. rolling, said exhaust line having a catalyst, upstream of the particulate filter and a fuel injection device upstream of the catalyst. According to the invention, this system comprises means for blowing hot air into the exhaust duct, upstream of the fuel injection device, in the engine stopping phases, when a regeneration of the filter particle is in progress.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses : - Les moyens d'insufflation d'air chaud comportent une électrovanne à trois voies, placée dans le conduit d'échappement en amont du dispositif d'injection de carburant, dont l'une des entrée est connectée à une conduite reliée à la sortie d'une pompe à air. - Lorsque le véhicule est dans un mode de roulage dans lequel son moteur fonctionne, la pompe à air est arrêtée et la vanne est dans une position telle que son entrée io branchée sur la sortie du moteur est ouverte et son entrée reliée à la pompe à air fermée. - Lorsque le véhicule passe dans un mode de roulage dans lequel le moteur est arrêté alors qu'une régénération du filtre à particule est en cours, la pompe à air est activée, 15 l'entrée de l'électrovanne branchée sur la sortie du moteur est fermée et son entrée reliée à la pompe à air ouverte. - Le dispositif d'injection de carburant injecte celui-ci sous forme gazeuse. -La pompe à air prélève l'air dans une zone chaude du 20 compartiment moteur. - Dans un mode de réalisation, la conduite reliée à la pompe à air comporte un dispositif permettant de régler et/ou de mesurer la quantité d'air injecté par la pompe. - La quantité de carburant introduite par le dispositif 25 d'injection est ajustée en fonction de la quantité d'air insufflé mesurée et/ou réglée. - En variante, la quantité d'air admise dans le conduit d'échappement est ajustée en fonction de la quantité de carburant injectée dans ledit conduit. 30 - Les moyens d'insufflation d'air chaud comportent des moyens de chauffage de cet air. According to other advantageous characteristics: the means for blowing hot air comprise a three-way solenoid valve placed in the exhaust duct upstream of the fuel injection device, one of whose inlet is connected to a pipe connected to the outlet of an air pump. - When the vehicle is in a driving mode in which its engine is running, the air pump is stopped and the valve is in a position such that its input io connected to the output of the engine is open and its input connected to the pump to closed air. - When the vehicle goes into a driving mode in which the engine is stopped while a particle filter regeneration is in progress, the air pump is activated, the solenoid valve input connected to the output of the engine is closed and its input connected to the air pump open. - The fuel injection device injects it in gaseous form. The air pump draws air into a hot zone of the engine compartment. - In one embodiment, the pipe connected to the air pump comprises a device for adjusting and / or measuring the amount of air injected by the pump. The amount of fuel introduced by the injection device is adjusted according to the amount of air blown and / or adjusted. As a variant, the quantity of air admitted into the exhaust duct is adjusted as a function of the quantity of fuel injected into said duct. The means for blowing hot air comprise means for heating this air.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description ci-après, donnée à titre indicatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : û La figure 1 est une vue schématique d'une ligne d'échappement selon l'invention. Sur la figure 1 on a représenté le moteur 1 à combustion interne, fonctionnant en mélange pauvre, par exemple un moteur Diesel d'un véhicule automobile. Ce véhicule io comporte, par ailleurs, soit un moteur électrique qui prend le relais du moteur thermique au dessous d'une vitesse de roulage déterminée, soit un agencement permettant d'arrêter ledit moteur thermique lors des arrêts de courte durée du véhicule, par exemple devant un feu rouge. 15 La ligne d'échappement de ce moteur comporte un conduit d'échappement 2 dans lequel sont installés différents agencements de dépollution placés dans le trajet des gaz d'échappement afin de traiter les différents composants de ceux-ci. 20 Les gaz circulent dans le sens des flèches pleines et, d'amont en aval de leur flux, on trouve un catalyseur d'oxydation 3 qui traite les hydrocarbures imbrûlés HC et le monoxyde de carbone CO suivi d'un filtre à particules 4. Par ailleurs, un dispositif permet l'introduction de carburant 25 dans le conduit d'échappement lors des phases de régénération du filtre à particules. Ce dispositif comprend, généralement, une pompe (non représentée) qui envoie dans un dispositif d'injection 5 le carburant qu'elle prélève, soit dans le réservoir de carburant 30 du véhicule soit un plus en aval sur la ligne à carburant soit sur le retour de carburant qui va au réservoir. Ce dispositif a été schématiquement représenté sous forme de conduit, mais il pourrait également s'agir d'un injecteur directement placé dans le conduit d'échappement. Other features and advantages of the invention will become clear from reading the following description, given by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a schematic view of an exhaust line according to the invention. FIG. 1 shows the internal combustion engine 1, operating in a lean mixture, for example a diesel engine of a motor vehicle. This vehicle comprises, furthermore, either an electric motor that takes over from the engine below a determined driving speed, or an arrangement for stopping said engine during short stops of the vehicle, for example in front of a red light. The exhaust line of this engine comprises an exhaust pipe 2 in which are installed different pollution control arrangements placed in the path of the exhaust gas in order to treat the various components thereof. The gases flow in the direction of the solid arrows and, from upstream to downstream of their flow, there is an oxidation catalyst 3 which processes unburned hydrocarbons HC and carbon monoxide CO followed by a particulate filter 4. Furthermore, a device allows the introduction of fuel 25 into the exhaust duct during the regeneration phases of the particulate filter. This device generally comprises a pump (not shown) which sends to an injection device 5 the fuel that it takes, either in the fuel tank 30 of the vehicle or further downstream on the fuel line or on the fuel return that goes to the tank. This device has been schematically represented as a conduit, but it could also be an injector directly placed in the exhaust duct.
Le carburant peut être introduit sous forme liquide ou sous forme gazeuse. Le dispositif d'injection 5 débouche dans le conduit d'échappement en amont du catalyseur 3 de sorte que celui-ci reçoit, au cours des phases de régénération du filtre à particules, une dose supplémentaire de carburant. On conçoit que, lorsque le moteur thermique est coupé, aucun flux d'air ne circule plus dans la ligne d'échappement et la température de celle-ci va baisser. Dans un scénario de io roulage urbain, par exemple, où ces arrêts sont fréquents, le fonctionnement de la dépollution risque d'être fortement perturbé, en particulier la régénération du filtre à particules car les températures requises ne pourront pas être atteintes. Selon l'invention, on reproduit donc artificiellement une 15 circulation de flux gazeux chaud dans la ligne d'échappement pour simuler le flux de gaz d'échappement en provenance du moteur thermique 1. Ensuite, on introduit dans ce flux du carburant, de préférence sous forme gazeuse, afin de créer ou maintenir un exotherme au niveau du catalyseur et continuer 20 ainsi une régénération amorcée avant la coupure du moteur thermique. Dans ce but, une électrovanne 6 à trois voies est placée dans le conduit d'échappement 2 en aval de la sortie moteur et en amont du dispositif d'injection de carburant 5. L'entrée E1 de 25 cette électrovanne est branchée sur le collecteur d'échappement du moteur 1 et sa seconde entrée E2 est connectée à une conduite 7 reliée à la sortie d'une pompe à air 8 tandis que sa sortie S débouche dans le conduit d'échappement en amont du catalyseur 3. 30 L'électrovanne est pilotée par le calculateur de contrôle moteur (non représenté). La pompe à air 8 prélève de l'air ambiant suffisamment chaud, par exemple dans une zone chaude du compartiment moteur afin de l'insuffler dans le conduit d'échappement 2 à la température la plus élevée possible. Lorsque le véhicule est dans un mode de roulage dans lequel son moteur thermique fonctionne, le calculateur de contrôle moteur maintient la pompe à air 8 arrêtée et pilote la vanne 6 dans une position telle que son entrée E1 est ouverte et son entrée E2 fermée. Ainsi l'air provenant du moteur est autorisé à circuler dans la ligne d'échappement mais ne peut pas remonter vers la pompe à air. Ce trajet est matérialisé par les io flèches pleines sur la figure. Lorsque le véhicule passe dans un mode de roulage dans lequel le moteur thermique est arrêté alors qu'une régénération du filtre à particule est en cours, le calculateur moteur active la pompe à air 8 et commande la fermeture de 15 l'entrée E1 de l'électrovanne 6 et l'ouverture de son entrée E2. L'air provenant de la pompe à air est insufflé dans le conduit d'échappement 2 en direction du catalyseur 3 et du filtre à particules 4, selon le trajet matérialisé par les flèches en pointillées. La fermeture de l'entrée E1 empêche l'air 20 provenant de la pompe de remonter dans le moteur. Dans le même temps, le calculateur de contrôle moteur active ou continu d'activer le dispositif d'injection de carburant 5 qui injecte dans le conduit d'échappement 2 une quantité prédéfinie de carburant, de préférence sous forme gazeuse. 25 Un flux d'air circule donc de nouveau dans la ligne d'échappement. Ce flux d'air ainsi recréé permet de conserver la fonction d'injection de gazole à l'échappement et donc de lui ajouter la quantité de gazole nécessaire pour créer ou maintenir un exotherme au niveau du catalyseur et continuer 30 ainsi la régénération débutée avant la coupure du moteur thermique. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté. The fuel can be introduced in liquid form or in gaseous form. The injection device 5 opens into the exhaust duct upstream of the catalyst 3 so that it receives, during the regeneration phases of the particulate filter, an additional dose of fuel. It is understood that when the heat engine is cut, no air flow no longer circulates in the exhaust line and the temperature thereof will drop. In an urban taxiing scenario, for example, where these stops are frequent, the operation of the depollution may be greatly disturbed, in particular the regeneration of the particulate filter because the required temperatures can not be reached. According to the invention, a circulation of hot gas stream in the exhaust line is thus artificially reproduced to simulate the flow of exhaust gas from the heat engine 1. Next, fuel is introduced into this stream, preferably in gaseous form, in order to create or maintain an exotherm at the catalyst and thus continue a regeneration initiated before the thermal engine shutdown. For this purpose, a three-way solenoid valve 6 is placed in the exhaust duct 2 downstream of the engine outlet and upstream of the fuel injection device 5. The inlet E1 of this solenoid valve is connected to the collector engine 1 and its second inlet E2 is connected to a pipe 7 connected to the outlet of an air pump 8 while its outlet S opens into the exhaust pipe upstream of the catalyst 3. 30 The solenoid valve is controlled by the engine control computer (not shown). The air pump 8 draws ambient air sufficiently hot, for example in a hot zone of the engine compartment to blow it into the exhaust duct 2 at the highest possible temperature. When the vehicle is in a running mode in which its engine is running, the engine control computer maintains the air pump 8 stopped and drives the valve 6 in a position such that its input E1 is open and its input E2 closed. Thus the air from the engine is allowed to circulate in the exhaust line but can not go back to the air pump. This path is materialized by the arrows full in the figure. When the vehicle goes into a driving mode in which the engine is stopped while a regeneration of the particle filter is in progress, the engine computer activates the air pump 8 and controls the closing of the input E1 of the engine. solenoid valve 6 and the opening of its inlet E2. The air coming from the air pump is blown into the exhaust duct 2 in the direction of the catalyst 3 and the particulate filter 4, according to the path shown by the dashed arrows. Closing the inlet E1 prevents air from the pump back into the engine. At the same time, the engine control computer activates or continues to activate the fuel injection device 5 which injects into the exhaust duct 2 a predefined quantity of fuel, preferably in gaseous form. A flow of air thus circulates again in the exhaust line. This recreated flow of air makes it possible to retain the function of injecting diesel into the exhaust and thus to add to it the quantity of diesel fuel necessary to create or maintain an exotherm at the level of the catalyst and thus continue the regeneration begun before the shutdown of the engine. Of course, the invention is not limited to the embodiment described and shown.
C'est ainsi, par exemple, que la conduite 7 peut comporter un dispositif permettant de régler et/ou de mesurer la quantité d'air injecté par la pompe 8. Dans ce cas, le calculateur de contrôle moteur peut ajuster la quantité de carburant introduite par le dispositif d'injection 5 à la quantité d'air mesurée et/ou réglée. En variante et inversement, on peut envisager de régler la quantité d'air admise dans le conduit d'échappement en fonction de la quantité de carburant injectée dans ledit lo conduit. On peut encore envisager d'intégrer au moyens d'insufflation d'air un moyen de chauffage de cet air afin de mieux régler la température dans le conduit d'échappement. L'invention permet donc d'obtenir une régénération complète 15 d'un filtre à particules même en cas d'arrêt du moteur thermique d'un véhicule autorisant les arrêts dudit moteur dans certaines conditions de roulage. Thus, for example, the pipe 7 may comprise a device for adjusting and / or measuring the amount of air injected by the pump 8. In this case, the engine control computer can adjust the amount of fuel introduced by the injection device 5 to the amount of air measured and / or adjusted. Alternatively and conversely, it may be envisaged to adjust the amount of air admitted into the exhaust duct according to the amount of fuel injected into said lo duct. It is also possible to consider integrating air blowing means for heating this air to better adjust the temperature in the exhaust duct. The invention thus makes it possible to obtain a complete regeneration of a particulate filter even in the event of stopping the engine of a vehicle allowing said engine to stop under certain driving conditions.