FR2939839A1 - Procede de regeneration d'un filtre a particules installe dans la zone des gaz d'echappement d'un moteur a combustion et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede - Google Patents

Abstract

Procédé de régénération d'un filtre à particules (16) installé dans la zone des gaz d'échappement (15) d'un moteur à combustion (10) selon lequel, au cours de la régénération, on prévoit au moins de temps en temps un étranglement de l'air d'alimentation (m_L), ainsi que la saisie de la pression d'admission d'air (p_L). On compare la pression d'admission de l'air (p_L) à la valeur inférieure du seuil de la pression d'admission d'air (p_L_Min), et en cas de dépassement vers le bas de la valeur inférieure du seuil de la pression d'admission d'air (p_L_Min), on réduit l'étranglement de l'air d'alimentation (m_L).

Description

1 Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de régénération d'un filtre à particules installé dans la zone des gaz d'échappement d'un moteur à combustion, selon lequel, au cours de la s régénération, on prévoit au moins de temps en temps, un étranglement de l'air d'alimentation ainsi que la saisie de la pression d'admission de l'air. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. 10 Enfin, l'invention concerne un programme d'ordinateur et un produit programme d'ordinateur pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. Etat de la technique Le document DE 10 2006 010 095 A1, décrit un procédé 15 selon lequel l'air comburant aspiré par un moteur à combustion à allumage non commandé, passe sur un volet d'étranglement. Le volet d'étranglement et le moyen de recyclage des gaz d'échappement sont commandés au cours de la régénération d'un filtre à particules installé dans la plage des gaz d'échappement du moteur à combustion, de 20 manière à avoir une succession d'opérations prédéfinies évitant la surchauffe du filtre à particules. Le document DE 102 34 092 A 1, décrit un procédé selon lequel l'alimentation en oxygène d'un filtre à particules installé dans la plage des gaz d'échappement du moteur à combustion interne sera 25 régénérée juste en fonction du coefficient Lambda des gaz d'échappement mesuré dans la plage des gaz d'échappement et qui est entre autres, influencé par un volet d'étranglement. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un 30 procédé de régénération d'un filtre à particules installé dans la plage des gaz d'échappement d'un moteur à combustion et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé et notamment, pour permettre un fonctionnement fiable du moteur à combustion.

Exposé et avantages de l'invention A cet effet, la présente invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on compare la pression d'admission de l'air à la valeur inférieure du seuil de la pression d'admission d'air, et en cas de dépassement vers le bas de la valeur inférieure du seuil de la pression d'admission d'air, on réduit l'étranglement de l'air d'alimentation. Pour régénérer le filtre à particules, il faut respecter une température minimale dans le filtre à particules pour oxyder les particules accumulées. Pour augmenter la température des gaz d'échappement, on peut par exemple, réduire l'étranglement de l'air aspiré par le moteur à combustion pour diminuer le débit massique de gaz d'échappement. Par l'étranglement de l'air aspiré par le moteur à combustion, on génère une dépression dans les chambres de combustion des cylindres du moteur par rapport à la pression atmosphérique. Une dépression entraîne l'aspiration dans les chambres de combustion de l'huile du carter de vilebrequin du moteur qui passe sur les segments des pistons des cylindres. Il faut éviter d'aspirer de l'huile, car de cette manière, on introduit un combustible supplémentaire non mesurable, dans la chambre de combustion. En effet, cette huile pourra être allumée en plus du carburant, si bien que la pression de l'explosion, peut augmenter d'une manière incontrôlée et imprévisible vis-à-vis d'une valeur spécifiée. De plus, il y a d'autres raisons pour éviter l'aspiration de l'huile, par exemple, pour limiter la consommation de l'huile dans le temps. L'aspiration de l'huile se fait en fonction de la dépression régnant dans la chambre de combustion. En principe, une position connue du volet d'étranglement en liaison avec le débit massique d'air ou le débit volumique d'air saisi par un capteur d'air d'alimentation, permet de calculer la pression de l'air d'alimentation et la limiter à la valeur inférieure de l'amplitude maximale autorisée par l'augmentation de l'ouverture du volet d'étranglement, sans nécessiter des moyens supplémentaires ; mais en pratique, cela se traduit toutefois par une erreur dans le signal.

Suivant le procédé de l'invention, en limitant le risque d'aspiration de l'huile sous l'effet de la dépression régnant dans la chambre de combustion des différents cylindres du moteur à combustion au cours de la régénération du filtre à particules, on limite cette aspiration à titre préventif à l'amplitude minimale. Comme l'aspiration d'huile qui se produit le cas échéant, peut être détectée directement sans difficulté, par les moyens métrologiques, le procédé selon l'invention prévoit de limiter la pression de l'air d'alimentation à une valeur inférieure de seuil de dépression, prédéfinie, fixée expérimentalement dans le cadre d'une application, c'est-à-dire des essais sur banc, effectués par le constructeur du moteur. En cas de dépassement vers le bas de la valeur de seuil correspondant à la pression inférieure, on évite d'étrangler l'air d'alimentation de façon à éviter une dépression. Un premier développement prévoit d'effectuer la comparaison entre la pression de l'air d'alimentation et la valeur de seuil de la pression de l'air d'alimentation au cours d'au moins un état de fonctionnement quasi stationnaire du moteur à combustion. Comme état de fonctionnement quasi stationnaire, on envisage notamment le fonctionnement au ralenti du moteur à combustion, qui s'identifie sans difficulté à partir de la vitesse de rotation ou de l'état de charge. Un développement prévoit d'effectuer la comparaison entre la pression de l'air d'alimentation et le seuil de la pression d'air d'admission seulement à la fin d'une durée de temporisation, une fois que le moteur a atteint son état de fonctionnement quasi stationnaire, notamment le ralenti. Un autre développement prévoit qu'en cas de dépassement vers le bas de la valeur de seuil inférieure de la pression de l'air d'alimentation, on augmente cette valeur de seuil par un premier signal de correction. En variante ou en plus, en cas de dépassement vers le bas de la valeur de seuil inférieure de la pression de l'air d'alimentation, on applique un second signal de correction à la préparation du signal de capteur fourni par le capteur de l'air d'alimentation. L'intervention faite avec le premier et/ou le second signal de correction augmente l'ouverture du volet d'étranglement ce qui réduit la dépression dans la zone d'admission du moteur à combustion en aval du volet d'étranglement. Un autre développement du procédé prévoit de compter le nombre de dépassements vers le bas sous la valeur inférieure du seuil de la pression d'admission et d'enregistrer l'état de comptage dans une mémoire. La mémoire peut être lue lors d'une intervention d'entretien du moteur à combustion et permet de constater qu'un état critique avec risque d'aspiration d'huile s'est produit plusieurs fois.

En plus ou en variante, on peut comparer le premier et/ou le second signal de correction à des valeurs de seuil de signal de correction et en cas de dépassement des valeurs de seuil de signal de correction, un défaut est enregistré dans la mémoire. Dans le cadre d'une intervention d'entretien du moteur à combustion, la lecture du contenu de la mémoire, permet de constater qu'il est nécessaire d'effectuer une correction importante dépassant le cas échéant la spécification de sorte que l'on peut remplacer le capteur d'air d'alimentation à cause de sa dérive inacceptable. Le dispositif selon l'invention de régénération d'un filtre à particules installé dans la plage des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne ainsi que l'étranglement de l'air d'alimentation et la saisie de la pression d'admission, sont des moyens prévus et l'appareil de commande conçu de manière spéciale, comporte des moyens pour mettre en oeuvre le procédé.

Comme moyen, il est notamment prévu d'exploiter la dépression de l'air d'alimentation en comparant la pression de l'air d'alimentation à la valeur de seuil inférieure de la pression de l'air d'alimentation en fonction du résultat de la comparaison d'un signal de commutation utilisé pour augmenter l'ouverture du volet d'étranglement et réduire l'amplitude de la dépression. L'appareil de commande comporte de préférence au moins une mémoire électrique contenant l'enregistrement des segments de procédé sous la forme d'un programme de commande. Le programme d'ordinateur selon l'invention, prévoit d'exécuter toutes les étapes du procédé de l'invention lorsque ce programme est exécuté par un ordinateur. Le produit-programme d'ordinateur selon l'invention avec un code-programme enregistré sur un support lisible par une machine, assure l'exécution du procédé de l'invention lorsque le programme est déroulé dans un ordinateur.

Dessin La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans le dessin annexé dans lequel : - la figure unique montre l'environnement technique dans lequel s'exécute le procédé. Description détaillée de modes de réalisation La figure unique montre un moteur à combustion 10 dont la zone d'admission 11 comporte un volet d'étranglement 12, un capteur d'air d'alimentation 13 ainsi qu'un capteur de pression d'air d'alimentation 14. La zone des gaz d'échappement 15 du moteur à combustion 10, est équipée d'un filtre à particules 16. Le moteur à combustion 10 a au moins un cylindre recevant un piston 20 qui sépare la chambre de combustion 21 du carter de vilebrequin 22. Pour l'étanchéité de la chambre de combustion 21 par rapport au carter de vilebrequin 22, il est prévu un segment de piston en carbone 23 qui glisse pendant le fonctionnement du piston 20, contre une paroi intérieure 24 du cylindre. Malgré le segment de piston 23, on peut avoir une aspiration d'huile 25 à partir du carter de vilebrequin 22 vers la chambre de combustion 21 en passant entre le segment de piston 23 et la paroi intérieure 24 du cylindre. La plage ou zone d'admission 11, contient de l'air d'alimentation m_L sous une pression d'admission d'air p_L en aval du volet d'étranglement 12. Le capteur d'air d'alimentation 13 fournit à un appareil de commande 30, une mesure de la masse d'air aspiré ou de la quantité d'air, sous la forme d'un signal de capteur d'air d'alimentation m_L_Mes ; le capteur de pression d'air d'alimentation 14 fournit une mesure de la pression d'air d'alimentation p_L en aval du volet d'étranglement 12 sous la forme d'un signal de capteur d'air d'alimentation p_L_Mes. L'appareil de commande 30 applique à l'étranglement 12, un signal de volet d'étranglement dr. L'appareil de commande 30 comporte un moyen d'exploitation de la dépression de l'air d'alimentation 31 recevant le signal de capteur de pression d'air d'alimentation p_L_Mes, le signal de valeur inférieure du seuil de la pression d'admission d'air p_L_Min, le 5

6 signal de ralenti LL et le signal de durée de temporisation ti_VZ. Le moyen d'exploitation de la dépression d'air d'alimentation 31 fournit un signal de commutation S à un moyen fixant le signal de correction 32 qui fournit un signal d'évènement E à une mémoire 33 et cette dernière fournit un premier et un second signal de correction K1, K2. L'appareil de commande 30 comporte en outre une commande de régénération 34 du filtre à particules qui fournit un signal de demande de régénération Reg à un moyen fixant la valeur du seuil d'air d'alimentation 35. Ce moyen fournit une valeur de consigne de l'air aspiré m_L_Sol à une commande de volet d'étranglement 36. La commande de volet d'étranglement 36 reçoit en outre un signal modifié du capteur d'air d'alimentation m_L_Mes_mod qui prépare le signal de capteur 37 en fonction du signal de capteur d'air d'alimentation m_L_Mes. Le premier signal de correction K1 est fourni au moyen fixant la valeur de consigne d'air d'alimentation 35 et le second signal de correction K2 est fourni au moyen préparant le signal de capteur 37. Le procédé selon l'invention fonctionne comme suit : En mode de fonctionnement normal du moteur à combustion 10, la chambre de combustion 21 du moteur 10 brûle le carburant avec l'air d'alimentation m_L. La combustion peut produire des particules qui seront retenues dans le filtre à particules 16. Il est possible d'influencer le coefficient Lambda des gaz d'échappement en influençant la quantité de carburant fournie au moteur à combustion 10 et par l'étranglement de l'air d'alimentation m_L à l'aide du volet d'étranglement 12 en liaison avec un capteur de coefficient Lambda non détaillé, installé dans la zone des gaz d'échappement 15. La commande de régénération 34 du filtre à particules détermine l'état d'encombrement ou de charge du filtre à particules 16. La commande de régénération 34 peut calculer l'état de charge du filtre à particules 16, par exemple à l'aide d'au moins une grandeur caractéristique du moteur à combustion 10, telle que la quantité de carburant fournie au moteur 10 et l'air d'alimentation m L et le cas échéant d'autres grandeurs caractéristiques, comme par exemple la vitesse de rotation du moteur à combustion. En variante ou en plus, on peut déterminer l'état de charge du filtre à particules 16 en déterminant

7 la différence de pression sur le filtre à particules 16 avec le volume des gaz d'échappement. Lorsqu'on atteint l'état d'encombrement de charge prédéfini du filtre à particules 16, la commande de régénération 34 fournit le signal de demande de régénération Reg. Le signal de demande de régénération Reg déclenche des opérations qui se traduisent pendant la régénération, au moins de temps en temps, par l'augmentation de la température des gaz d'échappement et/ou au moins de temps en temps, par la variation de la composition des gaz d'échappement ; on pourra par exemple avoir une réaction d'oxydation catalytique dans la plage des gaz d'échappement 15, par exemple en amont du filtre à particules 16 et/ou dans le filtre à particules 16 ; ainsi, le filtre à particules 16 chauffe pour atteindre la température d'allumage des particules accumulées.

Pour augmenter la température des gaz d'échappement, on peut au moins étrangler de temps en temps, l'air d'alimentation m_L à l'aide du volet d'étranglement 12 au cours de la régénération du filtre à particules 16. Le signal de demande de régénération Reg est fourni au moyen fixant la valeur de consigne de l'air d'alimentation 35 de façon à réduire l'ouverture du volet d'étranglement pour atténuer l'amplitude de la dépression. L'étranglement de l'air d'alimentation m_L se détecte à l'aide du détecteur d'air d'alimentation 13 qui fournit le signal de capteur m_L_Mes au moyen préparant le signal de capteur 37. Ce moyen de préparation comporte par exemple des moyens pour corriger la courbe caractéristique du capteur. Le signal modifié du capteur d'air d'alimentation m_L_Mes_mod, le cas échéant modifié, est comparé dans la commande de volet d'étranglement 36 à la valeur de consigne de l'air aspiré m_L_Sol. En fonction de la comparaison, de préférence dans le cadre d'une régulation, on fixe le signal de volet d'étranglement dr et on commande de façon correspondante le volet d'étranglement 12. La dépression en aval du volet d'étranglement 12 par rapport à la pression atmosphérique dans la plage d'admission 11 de l'air d'alimentation m_L qui se produit dans la chambre de combustion du moteur à combustion 21, notamment aux faibles états de charge,

8 peut produire une aspiration d'huile 25 du carter de vilebrequin 22 vers la chambre de combustion 21 le long de la paroi intérieure 24 des cylindres en passant sur les segments de piston 23. Il faut éviter d'aspirer de l'huile 25 et par exemple du carburant supplémentaire, que l'on ne peut pas quantifier de manière précise par des moyens de mesure, n'arrivent dans la chambre de combustion 21. L'aspiration d'huile 25 se produit en fonction de la dépression. En principe, la pression d'admission d'air p_L pour un signal connu de volet d'étranglement dr, se calcule en liaison avec le signal de capteur d'air d'alimentation m_L_Mes ; elle peut être limitée sans nécessiter des moyens supplémentaires, à l'aide du signal de volet d'étranglement dr, à une valeur inférieure, maximale, autorisée. Mais en pratique, il faut compter avec un défaut du signal de capteur d'air d'alimentation m_L_Mes fourni par le capteur d'air d'alimentation 13, en particulier à cause de la dérive de ce capteur 13. Cette erreur de mesure (ou dérive) ne joue aucun rôle lorsque le moteur 10 fonctionne normalement car de telles erreurs sont prises en compte par la régulation du coefficient Lambda (régulation non décrite en détail) et sont ainsi éliminées par cette régulation. Mais si la pression d'admission d'air p_L est exploitée comme unique grandeur caractéristique sans possibilité de correction et si cette grandeur doit ensuite être utilisée, on ne peut ni déceler ni compenser le défaut du capteur, par exemple la dérive du signal. C'est pourquoi, le moyen d'exploitation de la dépression de l'air d'alimentation 31 permet d'éviter l'aspiration d'huile 25 en comparant la pression d'admission de l'air p_L dans la plage d'admission 11 en aval du volet d'étranglement 12 à la valeur inférieure du seuil de la pression d'admission d'air p_L_Min ; en cas de dépassement du seuil vers le bas, on émet le signal de commutation S.

Selon un exemple de réalisation simple, on peut utiliser le signal de commutation S directement pour augmenter l'ouverture du volet d'étranglement 12. Pour cela, le signal de commutation S peut être fourni directement à la commande de volet d'étranglement 36 qui influence de manière correspondante le signal dr du volet d'étranglement. Dans l'exemple de réalisation présenté, le signal de

9 commutation S est fourni au moyen fixant le signal de correction 32 qui fournit non seulement le signal d'évènement E, mais toujours le premier et/ ou le second signal de correction K1, K2. Le signal d'évènement E est compté et le résultat du comptage est enregistré dans la mémoire 33 pour être ensuite exploité. Le nombre d'évènements, permet de décider du remplacement éventuellement nécessaire du capteur d'air d'admission 13. Au moins un signal de correction K1, K2 peut être utilisé également directement pour influencer le signal dr du volet d'étranglement appliqué à la commande de volet d'étranglement 36. Selon un développement avantageux, on influence la valeur de consigne d'air aspiré m_L_Sol dans le moyen fixant la valeur de consigne d'air d'alimentation 35 à l'aide du premier signal de correction K1 de façon à augmenter cette valeur de consigne d'air aspiré m_L_Sol pour atténuer la dépression de l'air d'alimentation m_L. En variante ou en plus, selon un autre développement avantageux, un second signal de correction K2 est utilisé pour diminuer le signal de capteur de la pression d'air d'alimentation p_L_Mes fourni par le capteur de pression d'air d'alimentation 14 au moyen préparant le signal de capteur 37 pour signaler une dépression d'amplitude plus importante. Comme le volet d'étranglement 12 est encore plus ouvert, on réduit ainsi la dépression de l'air d'alimentation m_L. Les moyens de l'invention tels que précisés ci-dessus permettent une augmentation au moins de temps en temps de l'air d'alimentation m_L aspiré par le moteur à combustion 10 dans le cadre de la régulation du coefficient Lambda selon un procédé non détaillé ici, par un dosage supplémentaire de carburant pour compenser et respecter une valeur de consigne prédéfinie du coefficient Lambda.30

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1 °) Procédé de régénération d'un filtre à particules (16) installé dans la zone des gaz d'échappement (15) d'un moteur à combustion (10) selon lequel, au cours de la régénération, on prévoit au moins de temps en temps, un étranglement de l'air d'alimentation (m_L) ainsi que la saisie de la pression d'admission d'air (p_L), caractérisé en ce qu' on compare la pression d'admission d'air (p_L) à la valeur inférieure du seuil de la pression d'admission d'air (p L Min), et en cas de dépassement vers le bas de la valeur inférieure du seuil de la pression d'admission d'air (p_L_Min), on réduit l'étranglement de l'air d'alimentation (m_L). 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on compare la pression d'admission de l'air (p_L) à la valeur inférieure du seuil de la pression d'admission d'air (p_L_Min) au cours du fonctionnement au ralenti (LL) du moteur à combustion (10). 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on compare la pression d'admission d'air (p_L) à la valeur inférieure du seuil de la pression d'admission d'air (p_L_Min) seulement à la fin d'une durée de temporisation (ti_VZ) comptée une fois que le moteur à combustion (10) est au ralenti (LL). 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en cas de dépassement vers le bas de la valeur inférieure du seuil de la pression d'admission d'air (p_L_Min), on augmente la valeur de consigne d'air aspiré (m_L_Sol) par une augmentation du premier signal de correction (K1). 5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' 11 en cas de dépassement vers le bas de la valeur inférieure du seuil de la pression d'admission d'air (p_L_Min) avec un second signal de correction (K2), on intervient dans la préparation (37) du signal de capteur de la pression de l'air d'alimentation (p_L_Mes) pour le capteur d'air d'alimentation (13). 6°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on compte le nombre des dépassements vers le bas de la valeur inférieure du seuil de la pression d'admission d'air (p_L_Min) à l'aide d'un signal d'évènement (E), et on enregistre le résultat du comptage dans une mémoire (33). 7°) Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu' on compare le premier signal de correction (K 1) et/ ou le second signal de correction (K2) à des valeurs de seuil de signal de correction, et en cas de dépassement des valeurs de seuil de signal de correction, on enregistre un défaut dans la mémoire (33). 8°) Dispositif de régénération d'un filtre à particules (16) de la zone des gaz d'échappement (15) d'un moteur à combustion (10) dans lequel, au cours de la régénération, on prévoit au moins de temps en temps, un étranglement de l'air d'alimentation (m L) et une saisie de la pression d'admission de l'air (p_L), caractérisé en ce qu' il comporte au moins un appareil de commande (30) pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 7, cet appareil comportant des moyens (31) pour la mise en oeuvre du procédé. 9°) Programme d'ordinateur exécutant toutes les étapes d'un procédé selon les revendications 1 à 7, lorsque le programme est exécuté dans un appareil de commande (30). 512 10°) Produit programme d'ordinateur avec un code programme enregistré sur un support lisible par une machine pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 7, le programme étant exécuté dans un appareil de commande (30). 10