PROCEDE DE SURVEILLANCE D'UNE LIGNE D'ECHAPPEMENT ET DIAGNOSTIC DE DEFAILLANCE [0001] L'invention a trait au domaine de la dépollution des gaz d'échappement des moteurs à combustion, et plus particulièrement à la surveillance d'une ligne d'échappement d'un moteur à combustion équipée d'un filtre à particules afin de piéger les particules issues de la combustion dans le moteur. [0002] Un moteur à combustion interne produit lors de son fonctionnement des gaz d'échappement issus de la combustion du carburant, et contenant un certain nombre de polluants réglementés. Les polluants issus de la combustion d'un moteur peuvent notamment comprendre des particules solides carbonées. A défaut de pouvoir calibrer le moteur afin qu'il ne rejette qu'une quantité de polluants réglementés admissible, les gaz d'échappement doivent subir un traitement afin de réduire ces polluants à un niveau inférieur aux seuils normalisés. [0003] Le moyen de traitement des gaz est généralement situé dans le circuit d'échappement du moteur. On parle alors de post-traitement des gaz. Ce moyen de traitement peut être constitué d'un ou plusieurs éléments, et peut notamment comporter un filtre à particules. [0004] Un filtre à particules automobile permet de stocker par filtration les particules solides présentes dans les gaz d'échappement des moteurs, généralement Diesel. Une fois piégées au sein du filtre, les particules doivent être éliminées périodiquement par élévation de la température de 450 jusqu'à 700°C au sein du filtre afin d'entraîner leur combustion. Cette opération est couramment appelée régénération du filtre à particules. Classiquement, l'énergie nécessaire à la régénération est fournie par une élévation pilotée de la température des gaz d'échappement. [0005] Classiquement le surplus d'énergie à l'échappement nécessaire, pendant les phases de régénération, à l'élévation de température, par rapport au fonctionnement normal du moteur, est fourni par l'utilisation de post-injections, c'est-à-dire d'injections de carburant tardives, après le point mort haut du cycle, ou par une dégradation du rendement de la combustion, ou encore par une injection de carburant directement dans la ligne d'échappement. [0006] Dans le cas de l'utilisation d'une post-injection, cette dernière peut brûler totalement ou partiellement dans le moteur, générant une élévation de la température des gaz d'échappement ou, si elle est suffisamment tardive, entraîner une augmentation des quantités d'hydrocarbures imbrûlés (HC) et de monoxyde de carbone (CO) dans les gaz d'échappement, qui s'oxydent en arrivant sur le catalyseur d'oxydation en générant de la chaleur. C'est ce dernier phénomène qui est également mis en jeu si l'on effectue une introduction directe de carburant sous forme pulvérisé ou de vapeur dans la ligne d'échappement du moteur. [0007] Cependant, les particules carbonnées piégées par le filtre sont des matières combustibles, et leur combustion peut s'entretenir d'elle-même au-delà d'une température d'environ 450°C si le filtre met en jeu un additif d'aide à la régénération, ou 600°C sinon, et dès lors que du comburant est disponible en quantité suffisante. [0008] Par ailleurs, de l'oxygène étant généralement présent dans les gaz d'échappement des moteurs la combustion des particules de suies peut s'emballer en cas de charge importante en suies du filtre à particules. Une telle combustion incontrôlée peut mener à des niveaux et des gradients de température importants dans le filtre, pouvant provoquer son endommagement (par exemple sa fissuration) ou sa destruction. [0009] Une charge en suie importante du filtre peut être notamment observée lorsque le véhicule automobile muni du filtre effectue majoritairement des roulages dits urbains, c'est-à-dire à faible vitesse et avec des arrêts fréquents. Dans ces conditions, il est extrêmement difficile de régénérer un filtre à particules, car les gaz d'échappement sont très loin de la température de régénération du filtre, ou n'atteignent une température suffisante pour déclencher une régénération que lors d'intervalles temporels trop courts pour finaliser cette régénération. Typiquement, rappelons que la température des gaz d'échappement d'un moteur automobile Diesel suralimenté par un turbocompresseur, et mesurée en sortie du turbine du turbocompresseur, est de l'ordre de 150°C et qu'il faut au minimum environ 450°C pour initier une régénération d'un filtre avec suies additivées. [0010] Ainsi, si, consécutivement à un chargement important en suies du filtre à particules, le moteur est soumis à un roulage prolongé sous forte charge, la température des gaz d'échappement peut déclencher spontanément la combustion des suies dans le filtre. Par ailleurs, dans certaines circonstances une combustion des suies débutée avant l'arrêt du moteur peut se poursuivre après son arrêt, voire s'initier peu après cet arrêt si le circuit d'échappement est particulièrement chaud et le filtre n'est plus refroidi par le flux des gaz d'échappement. [0011] Ces combustions de suies incontrôlées peuvent endommager le filtre, si elles se produisent à une température importante ou si elles entrainent une élévation trop rapide de la température dans le filtre. Un tel endommagement est préjudiciable à plus d'un titre. D'une part, l'efficacité du système de post-traitement est remise en cause, et d'autre part, selon les réglementations actuelles et à venir en matière de diagnostique embarqué (fonction OBD , ou EOBD pour European On Board Diagnostic ), il est nécessaire de garantir l'efficacité des systèmes de post-traitement pendant une durée d'utilisation (typiquement 160 000 km selon les normes EURO 5) ou de pouvoir alerter le conducteur d'un véhicule en cas de défaillance du système de post-traitement. Selon ces réglementations, il est en outre nécessaire de pouvoir diagnostiquer un endommagement du filtre à particules, ainsi que l'éventuelle absence de filtre dans le circuit d'échappement. [0012] On connait dans l'art antérieur diverses techniques tentant de résoudre partiellement cette problématique. [0013] Dans le brevet FR2814498, on estime les températures amont et aval du filtre, afin de caractériser une énergie susceptible de dégrader le filtre à particules. Cette stratégies, appliquées lors des régénérations contrôlée du filtre, ne permettent néanmoins pas de contrôler l'occurrence de ce type de combustions spontanées des particules dans le filtre, ainsi que les défaillances du filtre qu'elles peuvent engendrer. [0014] La demanderesse a en outre déposé le 30 mai 2008 une demande de brevet français, non publiée à ce jour, sous le numéro 0853563. Dans cette demande, on détermine l'occurrence d'une combustion et ses conséquences sur le filtre à particules, y compris en dehors des phases de régénération commandées, par l'observation d'un paramètre dépendant de la température en aval du filtre à particules (cette température elle-même, son évolution, son intégrale, sa dérivée, etc.). [0015] Cependant, dans les tous ces procédés connus, on se base essentiellement sur des évaluations ou des mesures de températures. Cela nécessite le rajout d'une sonde de température onéreuse. En outre, la dynamique du dispositif est relativement faible, du fait du capteur en lui-même, mais également de l'inertie thermique du substrat du filtre à particule et de son environnement. Dans le cadre d'une combustion très violente, cette faible dynamique ne permet pas l'application de mesures permettant la sauvegarde du filtre à particules. [0016] L'objet du présent brevet est d'offrir un procédé permettant de répondre à l'ensemble de ces problématiques d'une façon globale, tout en limitant le coût de réalisation de l'ensemble des fonctions que sont : • La reconnaissance de l'occurrence d'une combustion dans le filtre à particules. • La détection de la dégradation du filtre suite à une ou plusieurs régénérations "violentes" (contrôlées ou non contrôlées). • Le diagnostic de la présence (ou l'absence) du filtre à particules. [0017] Pour cela, il est proposé dans l'invention de surveiller la quantité d'oxygène consommé par le filtre à particules. [0018] Plus précisément, l'invention porte donc sur un procédé de surveillance d'une ligne d'échappement d'un moteur à combustion équipée d'un filtre à particules, comportant une étape d'estimation de la quantité d'oxygène consommée dans le filtre et une étape de diagnostic de l'occurrence d'une combustion dans le filtre et d'estimation de son l'intensité. La quantité d'oxygène consommé permet de connaitre l'intensité de la combustion, et d'en caractériser la violence. En outre, la surveillance de ce paramètre confère au procédé une dynamique importante : il est possible de conclure très rapidement à l'occurrence d'une combustion, typiquement avant que celle-ci n'ait le temps d'endommager le filtre à particules. [0019] De préférence, l'étape d'estimation de la quantité d'oxygène consommée comporte une étape d'estimation du débit d'oxygène entrant dans le filtre, et une étape d'estimation du débit d'oxygène sortant du filtre. Ces mesures ou évaluations permettent de connaitre facilement la quantité d'oxygène consommé dans le filtre. [0020] Dans une variante de l'invention le débit d'oxygène entrant dans le filtre est évalué à l'aide d'une sonde à oxygène proportionnelle et d'une évaluation du débit gazeux dans le circuit d'échappement du moteur. Ainsi, une évaluation précise peut être menée de façon simple. [0021] Dans une variante de l'invention, la ligne d'échappement comportant un catalyseur d'oxydation en amont du filtre à particules, le débit d'oxygène entrant dans le filtre est obtenu à l'aide d'un modèle prenant en compte une estimation du débit d'air à l'admission du moteur, une estimation du débit de carburant injecté dans le moteur, et une évaluation de la consommation d'oxygène par le catalyseur d'oxydation. Les paramètres mis en jeu peuvent alors être obtenus par des mesures aisées, et classiquement réalisée dans les moteurs à combustion, notamment dans le cadre d'applications automobiles. [0022] Dans une variante, le débit d'oxygène sortant du le filtre est évalué à l'aide d'une sonde à oxygène proportionnelle et d'une évaluation du débit de gaz dans le circuit d'échappement du moteur. Une évaluation simple et précise peut ainsi être menée. [0023] Dans une variante, le débit d'oxygène sortant du le filtre est évalué à l'aide d'un signal issu d'un capteur à oxydes d'azotes. Selon les règlementations en vigueur ou à venir, il est nécessaire de pouvoir diagnostiquer les émissions d'oxyde d'azote (NOx) d'un véhicule, afin de pouvoir contrôler l'efficacité des moyens de traitement desdits oxydes d'azote. C'est pourquoi on prévoit dans la ligne d'échappement un capteur à oxyde d'azote. Cependant, de nombreux capteur à oxyde d'azote nécessitent pour leur propre fonctionnement l'évaluation du taux d'oxygène dans leur environnement immédiat, et assurent donc cette évaluation. En récupérant le signal correspondant à cette évaluation, on obtient sans surcoût une information sur le taux d'oxygène, que l'on peut aisément ramener à un débit. [0024] De préférence, la régénération périodique du filtre à particules est commandée par des moyens appropriés et les étapes d'estimation de la quantité d'oxygène consommée dans ledit filtre et de traitement l'estimation sont mises en oeuvre pendant toute la phase de fonctionnement du moteur, et notamment hors des phases de régénérations commandées du filtre. [0025] De préférence, on conclut dans l'invention à l'occurrence d'une combustion des particules dans le filtre à particules si la différence entre le débit d'oxygène en entrée du filtre et le débit d'oxygène en sortie du filtre excède un seuil prédéterminé. [0026] De préférence, lorsqu'une occurrence de combustion dans le filtre est détectée, on évalue la quantité de suies brûlées lors de cette combustion grâce à l'évolution la quantité d'oxygène consommée dans le filtre pendant cette combustion. Ceci permet notamment le recalage d'un modèle de chargement en suie du filtre. [0027] De préférence, on conclut en outre à l'absence de filtre à particules dans la ligne d'échappement s'il est conclu à l'absence de combustion pendant un nombre prédéterminée de régénérations commandées successives. On répond ainsi sans surcoût par une simple adaptation d'un procédé selon l'invention, à certaines normes de pollution, qui exigent de détecter la présence effective et le bon fonctionnement des moyens de post-traitement dans la ligne d'échappement d'un moteur. [0028] L'invention porte également sur un procédé de diagnostic d'une détérioration d'un filtre à particules équipant la ligne d'échappement d'un moteur à combustion mettant en jeu un procédé de surveillance selon l'invention, et dans lequel on conclut à une détérioration du filtre à particules si la quantité d'oxygène consommée pendant une période prédéterminée excède une valeur prédéterminée. [0029] Dans une variante, on conclut à une détérioration du filtre à particules si la dérivée de la quantité d'oxygène dans le filtre est supérieure à une limite prédéterminée.
La dérivée traduit particulièrement bien la violence de la combustion dans le filtre. [0030] L'invention est décrite plus en détail ci-après et en référence aux figures représentant schématiquement un dispositif apte à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention, et une illustration des phénomènes sur lesquels un tel procédé se fonde. dans son mode de réalisation préférentiel. [0031] La figure 1 présente schématiquement un moteur et sa ligne d'échappement, dans une application automobile, dans une configuration apte à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention. [0032] Tel que représenté en figure 1, un moteur 1 est doté d'une ligne d'admission 2. Il comporte en outre une ligne d'échappement munie successivement, selon le sens d'écoulement des gaz, d'un catalyseur d'oxydation 3 et d'un filtre à particules 4. [0033] Dans la variante de l'invention ici représentée, le moteur est suralimenté par un turbocompresseur, dont la turbine 5 est positionnée dans la ligne d'échappement entre le moteur et le catalyseur d'oxydation. En outre un moyen de traitement des oxydes d'azote (NOx) tel un catalyseur SCR 6 est disposé entre le catalyseur d'oxydation et le filtre à particules. [0034] Un certain nombre de capteurs sont classiquement implantés. Un débitmètre d'air 7 à l'admission permet d'évaluer le débit entrant dans le moteur. Il permet en outre d'évaluer aisément le débit des gaz dans la ligne d'échappement. [0035] Un capteur d'oxygène 8 (également appelé sonde ou capteur 02 ou lambda) proportionnel permet de connaitre le taux d'oxygène dans les gaz d'échappement en sortie du moteur. Ce capteur peut être remplacé par un modèle mathématique d'évaluation du taux d'oxygène dans les gaz d'échappement en sortie du moteur, le calcul étant basé sur les débits de comburant et de carburant dans le moteur. [0036] Un capteur de température 9 est disposé de sorte à mesurer la température des gaz d'échappement à l'entrée du filtre à particules 4. Ce capteur peut être remplacé par un modèle mathématique d'évaluation de la température en entrée du filtre à particules 4. [0037] La combinaison des paramètres mesurés ou évalués que sont : le débit d'air à l'admission, la concentration en oxygène des gaz d'échappement en sortie du moteur 1, la température des gaz d'échappement en entrée du filtre à particules 4, permet d'évaluer la concentration en oxygène à l'entrée du filtre à particules. Le modèle utilisé prend en compte la consommation d'oxygène par le catalyseur d'oxydation 3. Alternativement, cette concentration en oxygène en entrée du filtre à particules pourrait être directement mesurée par un capteur à oxygène. [0038] Un capteur à oxyde d'azote 10 est positionné en aval du filtre à particules. Outre la mesure des oxydes d'azote dans les gaz d'échappement, ce capteur possède une information sur la richesse des gaz d'échappement. En effet, les capteurs à oxyde d'azote ont généralement besoin d'une telle information pour leur fonctionnement. Connaissant la richesse, il est aisé d'en déduire le taux d'oxygène dans les gaz, en fonction soit du débit d'air à l'admission, du débit des gaz dans la ligne d'échappement, ou encore du débit de carburant dans le moteur. Le taux d'oxygène dans les gaz d'échappement en sortie du filtre à particules peut alternativement être mesuré par un capteur à oxygène. Cette solution est notamment envisageable lorsque la ligne d'échappement n'est pas munie d'un capteur d'oxyde d'azote. [0039] Ainsi, le taux d'oxygène à l'entrée et à la sortie du filtre est connu, ainsi que le débit des gaz d'échappement. On obtient le débit d'oxygène entrant dans le filtre à particules 4 en calculant le produit du taux d'oxygène à l'entrée du filtre 4 par le débit instantané des gaz d'échappement, et le débit d'oxygène sortant du filtre à particules 4 en calculant le produit du taux d'oxygène à la sortie du filtre 4 par le débit instantané des gaz d'échappement. Ainsi, on peut connaitre la quantité d'oxygène instantanément consommée par le filtre à particule. Cette valeur peut être intégrée sur une durée prédéterminée. [0040] Si la quantité d'oxygène consommée instantanément ou sur une période préfinie excède un seuil prédéterminé, on conclut à l'occurrence d'une combustion dans le filtre à particule, que cette combustion soit ou non liée à une régénération commandée du filtre. [0041] Par ailleurs, si la quantité instantanée d'oxygène consommé ou la quantité consommée pendant un période prédéfinie excède une valeur prédéfinie, on conclut à un risque de dégradation du filtre à particules 4. [0042] En outre, la quantité de suies brûlée étant directement proportionnelle à la quantité d'oxygène consommée, cette information peut être employée pour le recalage d'un modèle de remplissage en suies du filtre. Cette information peut en outre servir à recaler un modèle de détermination des émissions de particules d'un moteur. [0043] La figure 2 présente la comparaison entre une régénération n'entrainant pas de risque de dégradation du filtre à particules et une régénération entrainant un risque de dégradation du filtre. Elle correspond à des mesures réalisées sur une application automobile Diesel. [0044] Les courbes supérieures correspondent à une combustion dans le filtre ne présentant pas de risque pour le filtre. Les courbes inférieures correspondent à une combustion présentant un risque de dégradation du filtre à particules. [0045] L'abscisse est une échelle temporelle, et est exprimée en secondes. [0046] Les courbes A et A' correspondent à la différence de débit d'oxygène entre l'entrée et la sortie du filtre, exprimée en kg/h. [0047] Les courbes B et B' correspondent à la température dans le filtre à particules, en °C. [0048] Les courbes C et C' correspondent à la moyenne flottante sur 30 secondes de la différence de débit d'oxygène entre l'entrée et la sortie du filtre, exprimée en kg/h. [0049] Dans le cadre d'une régénération du filtre à particules qui ne présente pas de risque pour l'intégrité du filtre, on constate des pics modérés d'oxygène consommé dans le filtre à particules. Dans le cas d'espèce ici considéré, jamais la différence entre le débit d'oxygène en entrée et le débit d'oxygène en sortie ne dépasse 11 kg/h. La température dans le filtre (courbe B) n'excède pas 800°C. Une telle température ne risque pas de détériorer le substrat du filtre à particules. [0050] Dans le cas d'une régénération violente, typiquement une régénération spontanée, c'est-à-dire non commandée, qui fait suite à un chargement important en suies 30 du filtre, on observe (courbe A') un pic important dans la différence de débit d'oxygène entre l'entrée et la sortie du filtre. Dans le cas considéré, qui correspond à la même application que pour la courbe supérieure, on observe un pic à près de 20 kg/h, soit près du double du maximum observé lors d'une régénération ne présentant pas de risque pour le filtre. [0051] En outre, la température dans le filtre (courbe B') monte à près de 1200°C, ce qui entraine sa dégradation. On observe cependant que dans le cas d'une régénération violente, le pic de température dans le filtre est observé sensiblement après le premier pic de consommation d'oxygène. On comprend ainsi qu'en prenant pour paramètre de surveillance du filtre la consommation d'oxygène dans le filtre, il est possible de prendre des mesures de sauvegarde du filtre, qui seraient plus complexes à prendre en prenant comme paramètre la température du filtre. [0052] Afin de rendre les mesures et évaluations plus robustes, il est possible de prendre en compte une moyenne flottante des mesures de différence de débit d'oxygène (courbes C ; C'), à la place ou en complément des mesures instantanée de différence de débit d'oxygène entre l'entrée et la sortie du filtre à particules. Dans une application automobile Diesel classique, l'inventeur à constatée qu'une moyenne flottante sur environ 30 secondes est adaptée à l'application d'un procédé selon l'invention. [0053] Par ailleurs, le débit en entrée et en sortie du filtre étant sensiblement constant à chaque instant, il est possible de simplifier le procédé en prenant en compte directement les taux d'oxygène en entrée et en sortie du filtre, au lieu de considérer les débits d'oxygène en ces mêmes points. [0054] Le procédé ainsi développé dans l'invention permet de détecter les combustions se produisant dans un filtre à particules équipant la ligne d'échappement d'un moteur à combustion et d'en déterminer l'intensité, afin de protéger le filtre à particules. Dans le cadre d'une application automobile, il permet en outre de répondre à moindre coût à des contraintes réglementaires, par exemple les normes concernant le diagnostic embarqué des moyens de traitement des gaz d'échappement dans le cadre des normes EURO 6. Dans une variante de l'invention, le procédé développé permet en outre de valider la présence effective d'un filtre à particule dans la ligne d'échappement, ou d'en détecter l'absence. [0055] Cette reconnaissance et la caractérisation de la combustion détectée permet ainsi de diagnostiquer une détérioration du filtre ou de prendre en compte l'effet de cette combustion sur la charge en suies du filtre, et ce pendant toute la phase de fonctionnement du moteur. L'invention permet un diagnostic du filtre pendant toutes ses phases d'utilisation, et non pas uniquement lors de ses régénérations commandées tel que connu dans l'art antérieur.