FR2966514A3

FR2966514A3 - Procede de determination des durees des regenerations d'un filtre a particules

Info

Publication number: FR2966514A3
Application number: FR1058654A
Authority: FR
Inventors: Morvan Pierre Yves Le; Aurelien Ramseyer
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2012-04-27

Abstract

Procédé de détermination de la durée de la régénération d'un filtre à particules utilisant un modèle utilisé par un calculateur qui déclenche l'arrêt de la régénération, une fois que la masse des suies retenue dans le filtre est inferieure à un seuil prédéterminé, caractérisé en ce que la masse des suies considérée est assimilée à la somme de n masses-espèces , selon une typologie établie par un critère de réactivité.

Description

PROCEDE DE DETERMINATION DES DUREES DES, REGENERATIONS D'UN FILTRE A PARTICULES L'invention concerne les filtres à particules d'un moteur à combustion' ` interne de type diesel et, plus précisément, un système pour déterminer les durées de régénération de ces filtres. La combustion dans les moteurs à mélange pauvre, en particulier dans les moteurs diesel, a pour effet de générer des suies polluantes qui ne peuvent être brûlées efficacement dans le moteur et qui sont évacuées avec les gaz T'0 d'échappement. Afin de limiter les émissions dans l'atmosphère, et satisfaire aux normes antipollution, un filtre est implanté dans la ligne d'échappement en aval des chambres de combustion du moteur, pour retenir les particules, les poussières et les autres suies émises. Des dispositifs de régénération pilotés par un calculateur, permettent do 15 brûler périodiquement les particules piégées dans le filtre, afin d'éviter son colmatage. En élevant la température du filtre, les particules retenues s'enflamment et le filtre se régénère. Cette régénération est nécessaire car l'accumulation des particules obstruerait le filtre, en créant une forte contre pression à l'échappement, ce qui réduirait considérablement tes performances 0 du moteur. Un procédé couramment utilisé est basé sur l'injection tardive de gazole qui permet la combustion des particules, et provoque un dégagement d'énergie, qui est évacuée par le flux de gaz d'échappement. L'injection tardive a pour conséquence d'augmenter la consommation de 25 carburant et de dégrader les propriétés de l'huile du moteur, par dilution du gazole injecté pour déclencher la combustion. Pour réaliser la combustion au plus juste, la régénération est arrêtée lorsque la valeur d'un paramètre de temps maximum de régénération est atteinte ou lorsque la valeur de contre pression maximum est redevenue faible. La valeur de la masse des suies 30 estimée par un modèle pendant la phase de régénération, peut constituer un autre paramètre décisionnel.

Le pilotage de la régénération est réalisé par un calculateur qui déclenche et arrête la combustion des suies. On connait également le document FR 2849103, qui concerne un procédé et un système de détermination de masse de suie dans un filtre à particules. La variation de la masse de suie consumée au cours d'une régénération dans un filtre à particules et la vitesse de combustion sont déterminées par la différence entre la mesure d'une teneur en oxygène des gaz d'échappement en amont et en aval du filtre. Malheureusement, ce calcul ne réalise qu'une estimation imprécise de la masse des suies, et surestime, par sécurité, la durée de la régénération. Il est nécessaire de minimiser le temps de régénération pour éviter la surconsommation et la dégradation de l'huile par le gasoil, qui raccourcit nécessairement la durée de vie du moteur. Les variations de réactivité des suies se traduisent par des variations de 15 la vitesse de combustion. Plusieurs types de suies existent, et il est donc possible d'en établir une typologie sous un critère de réactivité. On parle de « masse-espèce » pour identifier la masse de l'espèce de suie considérée composant la masse de suie totale présente dans le 'filtre à particules. 20 Certaines suies sont très réactives, notamment les suies associées aux hydrocarbures imbrulés, quand elles s'agglomèrent avec les suies présentes dans le FAP dans les phases de chargement' à froid. D'autres suies, moins atteignables car stockées plus ou' moins profondément dans le filtre à particules, sont moins réactives ; d'autres encore, 25 voient leurs caractéristiques modifiées notamment à cause de la condensation de l'eau, après un long arrêt moteur. Pour pallier les inconvénients des systèmes connus, l'invention propose de prendre en compte 1a différentiation des suies selon une typologie des masses espèces établie selon le critère de la réactivité" 30 L'invention propose de déterminer au plus juste la durée de la régénération d'un filtre à particules par un modèle de calcul utilisé par un calculateur, pour déclencher l'arrêt de la régénération, une fois que ;la masse globale des suies retenue dans le filtre est inferieure à un seuil prédéterminé. Dans ce système la masse des suies considérée est assimilée à la somme de n u masses-espèces » selon la typologie établie par le critère de réactivité.

En plus de la solution des problèmes de surconsommation de carburant, un tel procédé permet d'améliorer la fiabilité du moteur en limitant la dilution de l'huile par le gazole. Un autre avantage est d'améliorer la durée de vie du filtre lui-même en limitant la durée de son réchauffement.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée illustrée par les figures sur lesquelles : - la figure 1 est une courbe qui montre la masse des suies en fonction du temps de combustion la figure 2 est un diagramme qui' illustre le procédé objet de l'invention.

La figure 1 montre sur la courbe 5, la variation de la masse des suies dans le temps pendant la phase 6 d'accumulation des suies dans le filtre, pendant la phase de régénération 7, quand la masse retenue dans le filtre se consume par combustion. Le déclenchement de la régénération adieu lorsque le niveau de masse retenue dans le filtre a atteint le seuil de déclenchement 1. Pendant 1a phase de régénération 7 on peut remarquer sur la figure `1 que la masse représentée par la courbe 5 est composée, par exemple, de trois masses espèces, représentées respectivement par les trois courbes 2, 3, 4. Il est à noter que la courbe 5 qui représente la masse globale, est la somme des trois masses espèces représentées par les courbes 2, 3, 4. Les courbes des masses espèces montrent, également, la variation dans le temps, de leur vitesse de combustion ces vitesses sont différentes suivant les espèces. On comprend vite l'avantage que représente la séparation des masses 30 espèces dans la détermination du seuil qui déclenche rarrêt de la régénération par le modèle de combustion des suies, via l'amélioration de la précision de l'estimation. La figure 2 représente un diagramme de flux qui explicite les étapes du procédé qu'utilise le système, objet de l'invention.

La première étape (étape A) du procédé est la détermination de la masse de suie retenue dans le filtre à particules, et se base sur un calcul faisant intervenir les différences de pression. Dans l'Etape B, la valeur de masse totale des suies prise en considération dans `l'étape A est comparée périodiquement à un premier seuil prédéfini de masse critique qui représente la masse maximale tolérée dans le filtre à particules. Ensuite, le calcul de répartition des masses espèces, Etape C, est effectué, une fois que la masse critique de suies est atteinte. Le modèle calcule alors la masse des suies dans le filtre par différence de pression et fractionne la masse des suies en différentes masses espèces, selon leur propre critère de réactivité, ou selon leur vitesse de réaction. L'atteinte de la valeur du premier seuil permet au calculateur de déclencher la régénération du filtre à particules. La combustion est donc déclenchée et chacune des masses espèces se consomme par combustion : Etapes D1, D2, D3 _De.

Le calcul de l'estimation de la masse résiduelle globale de suies dans le filtre à particules est alors réalisé périodiquement, Etape E. Cette valeur de masse résiduelle est comparée périodiquement à un deuxième seuil défini au préalable Etape F. Quand la masse de suie est suffisamment faible et donc inferieure à ce deuxième seuil, c'est-à-dire quand le résultat du calcul de la somme des masses espèces résiduelles dans le filtre à particules dans le modèle, 'atteint une deuxième valeur seuil' prédéterminé, le modèle met fin à la combustion en déclenchant la fin de la régénération et, le calculateur arrête donc la régénération, Etape G.30

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de détermination de la durée de la régénération d'un filtre à particules par un modèle de calcul utilisé par un calculateur qui déclenche l'arrêt de la régénération, une fois que la masse des suies retenue dans le filtre est inierieure à un seuil prédétermine, caractérisé en ce que la masse des suies considérée est assimilée à la somme de n masses-espèces selon une typologie établie par un critère de réactivité.
2. Procédé de détermination de la durée de la régénération d'un 10 filtre à particules, selon la revendication 1 caractérisé en ce que le modèle calcule la masse des suies dans le filtre par différence de pression et fractionne la masse de suies en différentes masses espèces, selon leur propre critère de réactivité, ou selon leur vitesse de réaction.
3. Procédé de détermination de la durée de la régénération d'un 15 filtre à particules, selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le modèle effectue la somme des masses espèces des suies et la compare à un premier seuil prédéterminé permettant au calculateur de déclencher la régénération du filtre à particules.
4. Procédé de détermination de la durée de la régénération d'un 20 filtre à particules, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que quand le résultat du calcul de la somme des masses espèces résiduelles dans le filtre à particules dans le modèle, atteint une deuxième valeur seuil prédéterminée, le modèle déclenche la fin de la régénération, et le calculateur arrête la 25 régénération. 30