- 1 - PROCEDE DE REGENERATION CONTROLEE DU FILTRE A PARTICULES D'UN MOTEUR A ESSENCE, ET DISPOSITIF DE MOTORISATION D'UN VEHICULE AUTOMOBILE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne la régénération, c'est-à-dire la purge, d'un filtre à particules de moteur à combustion interne. Elle concerne plus particulièrement les moteurs à essence à injection directe homogène fonctionnant à richesse 1, dans le cadre de normes légales (par exemple la norme dite « Euro6 ») visant à limiter les émissions de particules des véhicules automobiles équipés de tels moteurs. ETAT DE LA TECHNIQUE La législation réglemente déjà dans de nombreux pays les émissions de particules de suie des véhicules automobiles équipés de moteurs diesel. En Europe par exemple, la norme dite « Euro5 » limite le débit massique des émissions de particules (connu sous l'acronyme PM dans la législation) à 5 milligrammes par kilomètre parcouru en moyenne sur le cycle d'homologation dit « NEDC ». Pour respecter cette norme, les moteurs diesel sont généralement équipés d'un filtre à particules monté à l'échappement du véhicule, en aval du moteur dans le sens de circulation des gaz d'échappement. De manière connue, un tel filtre est constitué d'un matériau céramique (TiAI ou SiC par exemple) imprégné de métaux précieux, et il fonctionne de manière séquentielle. Dans les phases de fonctionnement habituel du moteur, le filtre stocke les particules émises par le moteur mais il ne les traite pas. Dans les phases de régénération, dites de purge, par exemple lorsque la masse de suies accumulées atteint un seuil donné, les particules sont brûlées à l'intérieur du filtre et évacuées dans l'atmosphère sous forme de dioxyde de carbone. Ce processus de combustion est généralement provoqué, c'est-à-dire déclenché, par un calculateur d'injection du moteur lorsqu'un paramètre représentatif de la masse de suies stockée dans le filtre est atteint, en réunissant deux conditions simultanées. La première est une injection de carburant à l'entrée du filtre, qui peut être obtenue par exemple grâce à un injecteur placé sur la ligne d'échappement du véhicule entre le moteur et le filtre, ou bien par injection de carburant dans les - 2 - cylindres du moteur à la fin du temps de compression, de manière que le carburant ne participe pas à la combustion et soit évacué à l'échappement. La deuxième condition est une élévation de température du filtre au dessus d'un certain seuil, typiquement de l'ordre de 650°C, qui peut être obtenue en dégradant le rendement de combustion du moteur, par exemple en injectant les quantités de carburant qui participent à la combustion dans les cylindres à des instants du cycle moteur qui créent des pertes de chaleur importantes à l'échappement du moteur. Un tel procédé de régénération entraîne une hausse de la consommation de carburant. Il s'accompagne également d'écarts de température élevés entre le mode de fonctionnement normal du moteur et le mode de régénération, qui peuvent à la longue fissurer la céramique du filtre et rendre ce dernier inefficace. En outre, selon la technique utilisée pour injecter le carburant nécessaire à la combustion des suies, un problème supplémentaire spécifique se pose : Si l'injection est réalisée par une post-injection dans les cylindres, une partie du carburant se dilue dans l'huile du moteur, notamment par l'intermédiaire du mouillage des parois par le carburant liquide et du passage du liquide à travers les segments des pistons, ce qui dégrade les qualités lubrifiantes de l'huile et conduit à diminuer l'intervalle de vidange. Si l'injection est réalisée dans la ligne d'échappement, il faut mettre en place sur le véhicule à cette fin un ensemble de pièces supplémentaires qui peuvent être difficiles à loger, à rendre fiables, et qui représentent un surcoût non négligeable : en effet, il faut prévoir non seulement un injecteur, mais aussi une conduite d'alimentation en carburant et des moyens de pilotage de l'injecteur par le calculateur du moteur. Les contraintes environnementales doivent rendre la future législation dite « Euro6 » plus sévère encore, en imposant aux moteurs diesel et pour la première fois aux moteurs à essence, des limites en ce qui concerne le débit massique de particules (PM) et le nombre de particules émises (connu sous l'acronyme PN dans la législation) par kilomètre sur cycle. En raison de ces nouvelles limitations, il devient nécessaire d'équiper d'un filtre à particules les moteurs à essence à injection directe qui rejettent beaucoup de particules légères, c'est-à-dire un débit massique acceptable mais un nombre de particules trop élevé. La reconduction des procédés de régénération connus actuellement pour les moteurs diesel, c'est-à-dire déclenchés par le calculateur du moteur lorsqu'un paramètre représentatif de la masse de particules stockées dans le filtre est atteint, comporte les mêmes inconvénients en matière de consommation de - 3 - carburant et de fiabilité. RESUME DE L'INVENTION L'invention propose de remédier aux défauts des procédés connus de régénération des filtres à particules des moteurs à combustion interne. Elle propose un procédé de régénération du filtre à particules dans la ligne d'échappement d'un moteur à essence à injection directe qui comporte une étape contrôlée d'élévation de la température du filtre par le calculateur du moteur, indépendamment de tout paramètre représentatif de la masse de particules stockées dans le filtre. La régénération du filtre est obtenue par la combustion des particules de suies à l'intérieur du filtre sous l'effet de la température régnant dans le filtre lors du fonctionnement du véhicule, selon le réglage déterminé par le calculateur du moteur pour chaque valeur de régime et de charge. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The invention relates to regeneration, that is to say, purging, and to a method for the controlled regeneration of the particulate filter of a petrol engine, and to a motorization device of a motor vehicle. of an internal combustion engine particle filter. It relates more particularly to gasoline engines with homogeneous direct injection operating at wealth 1, within the framework of legal standards (for example the so-called "Euro6" standard) aimed at limiting particle emissions from motor vehicles equipped with such engines. STATE OF THE ART In many countries, legislation already regulates soot particle emissions from motor vehicles equipped with diesel engines. In Europe, for example, the so-called "Euro5" standard limits the mass flow of particulate emissions (known by the acronym PM in the legislation) to 5 milligrams per kilometer traveled on average over the so-called "NEDC" certification cycle. To meet this standard, diesel engines are generally equipped with a particulate filter mounted to the exhaust of the vehicle, downstream of the engine in the direction of flow of the exhaust gas. In known manner, such a filter is made of a ceramic material (TiAl or SiC for example) impregnated with precious metals, and it operates sequentially. In the normal engine operation phases, the filter stores the particles emitted by the engine but it does not treat them. In the so-called purge regeneration phases, for example when the accumulated soot mass reaches a given threshold, the particles are burned inside the filter and discharged into the atmosphere in the form of carbon dioxide. This combustion process is generally caused, that is to say triggered, by an engine injection calculator when a parameter representative of the mass of soot stored in the filter is reached, by bringing together two simultaneous conditions. The first is a fuel injection at the inlet of the filter, which can be obtained for example by means of an injector placed on the vehicle exhaust line between the engine and the filter, or by injecting fuel into the - 2 - engine cylinders at the end of the compression time, so that the fuel does not participate in combustion and is exhausted. The second condition is a rise in the temperature of the filter above a certain threshold, typically of the order of 650 ° C., which can be obtained by degrading the combustion efficiency of the engine, for example by injecting the quantities of fuel which participate in the combustion in the cylinders at times of the engine cycle which create significant heat losses to the exhaust of the engine. Such a regeneration process leads to an increase in fuel consumption. It is also accompanied by high temperature differences between the normal operating mode of the motor and the regeneration mode, which can eventually crack the ceramic filter and make the latter ineffective. In addition, according to the technique used to inject the fuel necessary for the combustion of soot, a specific additional problem arises: If the injection is carried out by a post-injection into the cylinders, a portion of the fuel is diluted in the oil of the engine, particularly by the wetting of the walls by the liquid fuel and the passage of the liquid through the piston rings, which degrades the lubricating qualities of the oil and leads to decrease the emptying interval. If the injection is made in the exhaust line, it is necessary to set up on the vehicle for this purpose a set of additional parts that can be difficult to house, to make reliable, and which represent a significant extra cost: indeed , it is necessary to provide not only an injector, but also a fuel supply line and control means of the injector by the engine computer. Environmental constraints must make the future "Euro6" legislation even tougher, by imposing limits on diesel particulate matter (PM) and particle numbers for diesel engines and for the first time on petrol engines. issued (known by the acronym PN in the legislation) per kilometer on cycle. Due to these new limitations, it becomes necessary to equip with a particulate filter gasoline engines with direct injection that reject many light particles, that is to say, an acceptable mass flow but a number of particles too much. Student. The renewal of regeneration processes currently known for diesel engines, that is to say triggered by the engine computer when a parameter representative of the mass of particles stored in the filter is reached, has the same disadvantages in terms of fuel consumption and reliability. SUMMARY OF THE INVENTION The invention proposes to remedy the defects of the known regeneration processes of particulate filters of internal combustion engines. It proposes a method of regeneration of the particulate filter in the exhaust line of a direct injection gasoline engine which comprises a controlled step of raising the temperature of the filter by the engine computer, independently of any parameter representative of the mass of particles stored in the filter. The regeneration of the filter is obtained by the combustion of the soot particles inside the filter under the effect of the temperature prevailing in the filter during the operation of the vehicle, according to the setting determined by the engine computer for each value of regime and charge.
Un tel procédé ne comporte aucune étape d'injection forcée de carburant à l'entrée du filtre. L'invention propose également un dispositif de motorisation d'un véhicule automobile pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, comportant un moteur à essence à injection directe, une ligne d'échappement équipée d'un filtre à particules, d'au moins une sonde à oxygène et d'un capteur de pression à l'entrée du filtre, dans lequel le filtre comporte un monolithe fabriqué en cordiérite, un matériau qui présente une bonne résistance à la température. Un tel dispositif de motorisation peut ne comporter aucun capteur de pression à la sortie du filtre, car il n'est pas nécessaire d'estimer la chute de pression dans le filtre pour en déduire la masse de particules stockées dans le fitre. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant au dessin annexé sur lequel la figure unique représente schématiquement un dispositif de motorisation d'un véhicule automobile pour la mise en oeuvre du procédé de régénération selon l'invention. Such a method does not include any step of forced injection of fuel at the inlet of the filter. The invention also proposes a device for motorizing a motor vehicle for the implementation of such a method, comprising a gasoline engine with direct injection, an exhaust line equipped with a particulate filter, a minus an oxygen sensor and a pressure sensor at the inlet of the filter, wherein the filter comprises a monolith made of cordierite, a material that has good temperature resistance. Such a motorization device may have no pressure sensor at the outlet of the filter, because it is not necessary to estimate the pressure drop in the filter to deduce the mass of particles stored in the filter. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Other features and advantages of the invention will appear on reading a non-limiting embodiment thereof, with reference to the appended drawing in which the single figure shows schematically a motorization device of FIG. a motor vehicle for carrying out the regeneration method according to the invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES - 4 - Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un moteur à combustion interne 1 à quatre cylindres, par exemple un moteur à essence à injection directe fonctionnant à richesse 1, c'est-à-dire dans les proportions stoechiométriques entre l'air et le carburant, pour la plupart des valeurs de régime et de charge du moteur. Une tubulure d'admission 2 alimente le moteur en air (l'air pénétrant dans le sens indiqué par la flèche de gauche sur la figure). Une ligne d'échappement 3 est reliée à une extrémité au moteur 1, et débouche à son autre extrémité dans l'atmosphère extérieure vers laquelle elle évacue les gaz brûlés (les gaz étant évacués dans le sens indiqué par la flèche de droite sur le figure). La ligne d'échappement comporte une tubulure d'échappement 4, reliant le moteur à l'entrée d'un filtre à particules 5 ; un filtre à particule 5 comportant un monolithe 6 composé en cordiérite ; un tuyau d'échappement 7 monté à la sortie du filtre 5 et débouchant dans l'atmosphère extérieure. La tubulure d'échappement comporte au moins une sonde à oxygène 8, et un capteur de pression 9 à l'entrée du filtre. De manière connue, le fonctionnement d'un tel moteur 1 peut être piloté par un calculateur d'injection 10, qui détermine à chaque instant une quantité d'air et de carburant, dans des proportions stoechiométriques, à introduire dans le moteur 1 en fonction d'une consigne de couple. Cette consigne peut être une fonction du régime de rotation du moteur 1 et de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur (non-représentée) du véhicule (non-représenté) sur lequel est monté le moteur 1. Le respect des proportions stoechiométriques, c'est-à-dire l'ajustement de la quantité de carburant à la quantité d'air pour obtenir une combustion complète, est obtenu de manière connue grâce à un asservissement, réalisé en boucle fermée par le calculateur 10, à la valeur du signal délivré par la sonde à oxygène 8, autour d'une valeur de consigne de richesse égale à 1. De manière connue, la richesse d'un tel moteur est néanmoins réglée dans un mode dit mode débouclé, c'est-à-dire en boucle ouverte à une valeur supérieure à 1, pour les valeurs élevées de charge et/ou de régime pour des raisons de rendement ou de maîtrise de la température à l'échappement du moteur. Le capteur de pression 9 permet de diagnostiquer la présence du monolithe 6 à l'intérieur du filtre à particules 5. En cas d'oubli du monolithe lors de l'assemblage de la ligne d'échappement 3, le capteur 9 mesure en effet une valeur plus faible que la - 5 - valeur normale. Lors du fonctionnement du moteur 1, le filtre à particules 5 accumule de manière continue les particules de suies émises par le moteur 1. D'autre part, dans les phases de roulage où la concentration en oxygène à l'entrée du filtre 5 ainsi que la température à l'entrée du filtre sont simultanément supérieures à des seuils respectifs, une partie des particules accumulées est brûlée à l'intérieur du filtre 5 avec une vitesse significative. En d'autres termes, le filtre 5 est régénéré sans avoir recours au déclenchement par le calculateur 10 d'une étape d'élévation de la température du filtre 5 ni d'une étape d'injection d'essence dans le filtre 5 comme c'est le cas pour les procédés connus. La température à l'entrée du filtre 5 est contrôlée par le calculateur 10. Elle peut être préréglée lors de la phase de mise au point du moteur, pour chaque point de régime et de charge du moteur, en ajustant les paramètres d'injection du moteur. Sur les points de fonctionnement (régime et charge) à richesse 1, la 15 température peut être augmentée de manière connue par un réglage de l'avance à l'allumage et/ou du phasage de l'injection dans le cycle de combustion qui dégradent le rendement de combustion, c'est-à-dire qui augmentent les pertes thermiques à l'échappement. Par exemple, l'avance à l'allumage sera éloignée de l'avance optimale, ou l'injection du carburant sera retardée dans le cycle de combustion. 20 Sur les points de fonctionnement du moteur en mode débouclé (richesse supérieure à 1), l'excès de richesse par rapport à la stoechiométrie sera limitée de manière à maintenir la température du filtre 5 au-delà d'un seuil, par exemple 450°C, au-delà duquel la combustion des particules de suies est rapide. Ce procédé est plus particulièrement adapté aux moteurs à essence à injection 25 directe fonctionnant à richesse 1, pour lesquels les émissions de particules sont naturellement faibles, comparativement aux moteurs diesel qui fonctionnent en mélange pauvre et émettent beaucoup de suie. Alors, les phases de roulage du véhicule, en particulier celles du cycle NEDC, où la température dépasse environ 450°C et où la concentration en oxygène dépasse l'ordre de 2%, permettent de brûler 30 les particules avec une vitesse de combustion suffisante pour régénérer le filtre. Par exemple, un essai sur cycle NEDC réalisé en utilisant : un moteur à essence à injection directe fonctionnant à richesse 1, d'une cylindrée de 1,4 litre et d'une puissance maximale d'environ 100 kW, 35 un filtre à particules ayant un volume de 1,3 litre, comportant un - 6 - monolithe 6 en cordiérite artificiellement chargé au préalable d'une masse de 10 grammes de particules par litre de monolithe, a conduit à recueillir à la sortie du tuyau d'échappement du véhicule une quantité de particules représentant une moyenne de moins de 0,5 milligrammes par kilomètre parcouru sur ce cycle et une quantité de particules moyenne inférieure à 3 x 1011 unités par kilomètre. Ces résultats sont parfaitement compatibles avec les seuils légaux attendus pour la future norme Euro6, qui pourraient être respectivement de 4,5 milligrammes par kilomètre parcouru et de 6 x 1011 unités par kilomètre (c'est-à-dire : le double). DETAILED DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 diagrammatically shows a four-cylinder internal combustion engine 1, for example a direct injection gasoline engine operating at a ratio of 1, that is to say in the proportions stoichiometric between air and fuel, for most values of engine speed and load. An intake manifold 2 supplies the engine with air (the air entering in the direction indicated by the arrow on the left in the figure). An exhaust line 3 is connected at one end to the engine 1, and opens at its other end into the external atmosphere to which it discharges the burnt gases (the gases being discharged in the direction indicated by the right arrow in the figure ). The exhaust line comprises an exhaust pipe 4, connecting the motor to the inlet of a particle filter 5; a particle filter 5 having a monolith 6 made of cordierite; an exhaust pipe 7 mounted at the outlet of the filter 5 and opening into the outside atmosphere. The exhaust manifold comprises at least one oxygen sensor 8, and a pressure sensor 9 at the inlet of the filter. In known manner, the operation of such a motor 1 can be controlled by an injection computer 10, which determines at each instant a quantity of air and fuel, in stoichiometric proportions, to be introduced into the engine 1 in function a torque instruction. This setpoint can be a function of the rotational speed of the engine 1 and the depressing of the accelerator pedal (not shown) of the vehicle (not shown) on which the engine 1 is mounted. Respect for the stoichiometric proportions, that is to say, the adjustment of the quantity of fuel to the quantity of air to obtain a complete combustion, is obtained in a known manner thanks to a servocontrol, carried out in a closed loop by the computer 10, at the value of the signal delivered by the oxygen sensor 8, around a set value of wealth equal to 1. In known manner, the richness of such a motor is nevertheless set in a so-called mode débouclé mode, that is to say in an open loop to a value greater than 1, for high values of load and / or speed for reasons of efficiency or control of the exhaust temperature of the engine. The pressure sensor 9 makes it possible to diagnose the presence of the monolith 6 inside the particulate filter 5. If the monolith is omitted during the assembly of the exhaust line 3, the sensor 9 measures indeed a value lower than the normal value. During the operation of the engine 1, the particle filter 5 continuously accumulates the soot particles emitted by the engine 1. On the other hand, in the rolling phases where the oxygen concentration at the inlet of the filter 5 as well as the temperature at the inlet of the filter are simultaneously greater than respective thresholds, a part of the accumulated particles is burned inside the filter 5 with a significant speed. In other words, the filter 5 is regenerated without resorting to the triggering by the computer 10 of a step of raising the temperature of the filter 5 or a gasoline injection step in the filter 5 as c This is the case for the known methods. The temperature at the inlet of the filter 5 is controlled by the computer 10. It can be preset during the engine tuning phase, for each point of engine speed and load, by adjusting the injection parameters of the engine. engine. On the operating points (speed and load) at richness 1, the temperature can be increased in a known manner by a setting of the ignition advance and / or the injection timing in the combustion cycle which degrade. the combustion efficiency, that is to say which increase the thermal losses at the exhaust. For example, the ignition advance will be remote from the optimum advance, or fuel injection will be delayed in the combustion cycle. At operating points of the motor in the out-of-loop mode (greater than 1), the excess of richness relative to the stoichiometry will be limited so as to maintain the temperature of the filter 5 beyond a threshold, for example 450 ° C, beyond which the combustion of soot particles is rapid. This method is more particularly suitable for direct fuel gasoline engines operating at richness 1, for which particulate emissions are naturally low, compared to diesel engines which operate in lean mixture and emit a lot of soot. Then, the rolling phases of the vehicle, in particular those of the NEDC cycle, where the temperature exceeds about 450 ° C. and where the oxygen concentration exceeds the order of 2%, make it possible to burn the particles with a sufficient rate of combustion. to regenerate the filter. For example, a NEDC cycle test carried out using: a 1-cylinder, high efficiency, direct injection gasoline engine of 1.4 liters and a maximum power of about 100 kW, a particulate filter having a volume of 1.3 liters, comprising a cordierite monolith 6 artificially pre-loaded with a mass of 10 grams of particles per liter of monolith, led to collect at the outlet of the exhaust pipe of the vehicle an amount of particles averaging less than 0.5 milligrams per kilometer traveled on this cycle and an average particle amount of less than 3 x 1011 units per kilometer. These results are perfectly compatible with the legal thresholds expected for the future Euro6 standard, which could be respectively 4.5 milligrams per kilometer traveled and 6 x 1011 units per kilometer (ie: double).
Le procédé selon l'invention n'est donc pas limité à des moteurs à essence de faible cylindrée ; il est au contraire susceptible d'être utilisé pour la plupart des moteurs utilisés couramment sur les véhicules automobiles.15 The method according to the invention is therefore not limited to gasoline engines of small displacement; on the contrary, it is likely to be used for most engines commonly used on motor vehicles.