FR2987074A1 - Method for measuring leak level of particle filter in gaseous exhaust circuit of internal combustion engine of car, involves estimating soot concentration in exhaust gas flow and leak level of filter from variation of resistance of sensor - Google Patents

Method for measuring leak level of particle filter in gaseous exhaust circuit of internal combustion engine of car, involves estimating soot concentration in exhaust gas flow and leak level of filter from variation of resistance of sensor Download PDF

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Abstract

The method involves regenerating an exhaust sensor to destroy agglomerated soots between the electrodes of the sensor. Maximum biasing voltage greater than or equal to 12 V is applied to the sensor for duration. Variation of resistance is measured at terminals of the sensor. Soot concentration in exhaust gas flow and a leak level of filter are estimated from the variation of resistance. The voltage is modified according to the estimation of soot concentration to obtain a signal-to-noise ratio greater than or equal to 100 and a constant saturation time during a measurement cycle.

Description

La présente invention concerne le domaine technique de la mesure en ligne de paramètres physiques ou de concentration d'éléments chimiques dans les gaz d'échappement issus d'une combustion, comme par exemple dans des moteurs à combustion interne ou des chaudières. The present invention relates to the technical field of on-line measurement of physical parameters or concentration of chemical elements in the exhaust gases from a combustion, such as for example in internal combustion engines or boilers.

Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de mesure du niveau de fuite d'un filtre à particules logé dans un circuit d'échappement d'un moteur à combustion interne ou d'une chaudière. L'invention s'applique tout particulièrement à la mesure de la concentration de particules carbonées, dites suies, dans un flux d'échappement gazeux, afin, plus particulièrement, de vérifier et qualifier l'état d'un filtre à particules placé dans ce flux d'échappement. Le procédé de l'invention est de préférence mis en oeuvre à l'aide d'un capteur de mesure positionné en aval du filtre à particules pour diagnostiquer l'intégrité de celui-ci. De tels capteurs sont notamment connus dans le domaine automobile. Ces capteurs sont notamment de type résistif, comprenant deux électrodes conductrices séparées l'une de l'autre entre lesquelles on mesure la variation de résistance électrique avec l'encrassement progressif du capteur consécutif au dépôt des suies entre lesdites électrodes. La mesure de résistance s'effectue de façon automatique selon un cycle déterminé commandé par une unité de commande électronique connectée aux bornes des électrodes du capteur. Cette unité de commande électronique effectue ensuite un calcul de concentration des suies à partir de la résistance mesurée pour qualifier l'état du filtre à particule et déclencher le cas échéant une alerte de remplacement de celui-ci. More particularly, the invention relates to a method of measuring the level of leakage of a particulate filter housed in an exhaust circuit of an internal combustion engine or boiler. The invention is particularly applicable to the measurement of the concentration of carbonaceous particles, so-called soot, in a gaseous exhaust stream, in order, more particularly, to verify and qualify the state of a particulate filter placed in this exhaust flow. The method of the invention is preferably implemented using a measurement sensor positioned downstream of the particulate filter to diagnose the integrity thereof. Such sensors are in particular known in the automotive field. These sensors are in particular of resistive type, comprising two conductive electrodes separated from each other between which the variation of electrical resistance is measured with the gradual fouling of the sensor subsequent to the deposition of soot between said electrodes. The resistance measurement is carried out automatically according to a determined cycle controlled by an electronic control unit connected to the terminals of the electrodes of the sensor. This electronic control unit then performs a calculation of soot concentration from the measured resistance to qualify the state of the particle filter and trigger if necessary a replacement alert thereof.

La résistance mesurée aux bornes des électrodes du capteur varie de façon globalement décroissante avec l'augmentation progressive de la quantité de suies déposée sur le capteur. Cette variation décroissante résulte de l'établissement de ponts de liaison carbonés entre les électrodes du capteur du fait du dépôt des suies sur celui-ci lorsque le capteur est placé dans le flux d'échappement du véhicule lorsque le filtre à particules est défectueux. The resistance measured across the electrodes of the sensor varies globally decreasing with the gradual increase in the amount of soot deposited on the sensor. This decreasing variation results from the establishment of carbon link bridges between the sensor electrodes due to the deposit of soot on it when the sensor is placed in the exhaust stream of the vehicle when the particulate filter is defective.

La courbe de résistance aux bornes du capteur comporte en général trois parties distinctes : une première section horizontale de résistance constante correspondant à la phase de percolation du capteur, c'est-à-dire à la durée nécessaire pour obtenir la formation de premiers ponts carbonés entre les électrodes, suivie d'une deuxième partie décroissante correspondant à la phase de chargement du capteur en suies, cette deuxième partie tendant vers une seconde asymptote horizontale constituant la troisième partie de la courbe et correspondant à la saturation du capteur en suies. The resistance curve across the sensor generally comprises three distinct parts: a first horizontal section of constant resistance corresponding to the percolation phase of the sensor, that is to say the time required to obtain the formation of first carbon bridges between the electrodes, followed by a second decreasing part corresponding to the loading phase of the soot sensor, this second part tending towards a second horizontal asymptote constituting the third part of the curve and corresponding to the saturation of the soot sensor.

Lorsque le capteur est saturé, il est alors nécessaire de le régénérer pour la réalisation de nouveaux cycles de mesures. Cette opération est effectuée par l'intermédiaire d'une résistance chauffante destinée à brûler les suies déposées entre les électrodes par échauffement de la surface du capteur et des suies et ainsi de régénérer le capteur pour de nouveaux cycles de mesures. Lors des cycles de mesure de résistance aux bornes du capteur, les électrodes de celui-ci sont polarisées par l'intermédiaire d'une tension de polarisation. Il a été constaté que cette tension de polarisation avait à la fois une influence sur le temps de percolation et le temps de chargement du capteur dans la mesure où le champ électrique produit entre les électrodes charge les particules de suies présentes dans le flux gazeux d'échappement, ce qui facilite leur dépôt sur le capteur. Parallèlement, la tension de polarisation appliquée aux électrodes influence également la durée et la qualité de régénération du capteur lorsque celui-ci est saturé. When the sensor is saturated, it is then necessary to regenerate it for the realization of new measurement cycles. This operation is performed by means of a heating resistor for burning the soot deposited between the electrodes by heating the surface of the sensor and soot and thus regenerate the sensor for new measurement cycles. During resistance measurement cycles across the sensor, the electrodes thereof are biased through a bias voltage. It has been found that this bias voltage has both an influence on the percolation time and the loading time of the sensor insofar as the electric field produced between the electrodes charges the soot particles present in the gas stream. exhaust, which facilitates their deposit on the sensor. In parallel, the bias voltage applied to the electrodes also influences the duration and quality of regeneration of the sensor when it is saturated.

Pour permettre une mesure efficace de la concentration de suies dans un flux d'échappement en aval du filtre à particules et donc qualifier le niveau de fuite du filtre à particules, il est extrêmement important de régénérer le capteur le plus rapidement possible et d'obtenir, de cycles en cycles de mesure entre chaque régénération, des temps de percolation et de chargement sensiblement constant afin de pouvoir avoir une fidélité de mesure suffisante. L'atteinte de ces conditions optimales à la mesure de concentration des suies et donc du niveau de fuite d'un filtre à particules constitue l'objectif principal poursuivie par la présente invention. En réponse à cet objectif, l'invention propose un procédé de mesure du niveau de fuite d'un filtre à particules placé dans un flux d'échappement, notamment d'un moteur à combustion interne, dans lequel on détermine la concentration de suies dans le flux gazeux d'échappement en fonction de la résistance mesurée aux bornes d'électrodes d'un capteur d'échappement de type résistif positionné dans le flux d'échappement, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser suivant un cycle i, i étant un nombre entier, comportant au moins les étapes consécutives suivantes : a) Régénération du capteur pour détruire les suies agglomérées entre les électrodes du capteur, b) Application d'une tension de polarisation Vp maximale supérieure ou égale à 12V au capteur d'échappement pendant une durée c) Mesure de la variation de résistance aux bornes du capteur pendant la durée ti d'application de la tension de polarisation Vp, ladite durée ti couvrant des phases de percolation et de chargement du capteur jusqu'à saturation de sa résistance, d) Estimation de la concentration de suies dans le flux gazeux d'échappement et du niveau de fuite du filtre à particules à partir de la variation de résistance mesurée pendant la durée ti de saturation du capteur, e) Modification de la tension de polarisation Vp maximale en fonction de la première estimation de concentration de suies pour obtenir lors du cycle de mesure i+1, un rapport signal/bruit supérieur ou égal à 100 et un temps de saturation ti+1 sensiblement constant. Selon une caractéristique du procédé de l'invention, on ajuste la durée ti d'application de la tension de polarisation Vp en fonction de la modification de la valeur maximale de tension de polarisation Vp à l'étape e). To allow an effective measurement of the soot concentration in an exhaust stream downstream of the particulate filter and thus to qualify the leakage level of the particulate filter, it is extremely important to regenerate the sensor as quickly as possible and to obtain , cycles in measurement cycles between each regeneration, percolation times and substantially constant loading in order to have sufficient measurement fidelity. The achievement of these optimum conditions for the measurement of soot concentration and therefore the level of leakage of a particulate filter is the main objective pursued by the present invention. In response to this objective, the invention proposes a method for measuring the level of leakage of a particulate filter placed in an exhaust stream, in particular an internal combustion engine, in which the concentration of soot in the exhaust gas flow as a function of the resistance measured at the electrode terminals of a resistive-type exhaust sensor positioned in the exhaust stream, characterized in that it consists in carrying out a cycle i, i being an integer, comprising at least the following consecutive steps: a) Regeneration of the sensor to destroy soot agglomerated between the sensor electrodes, b) Application of a maximum bias voltage Vp equal to or greater than 12V to the exhaust sensor for a time c) Measurement of the resistance variation across the sensor during the duration ti of application of the bias voltage Vp, said duration ti covering phases of percol and d) Estimation of the concentration of soot in the exhaust gas stream and the leakage level of the particulate filter from the measured resistance variation during the period ti saturation of the sensor, e) Modification of the maximum bias voltage Vp as a function of the first soot concentration estimate to obtain, during the measurement cycle i + 1, a signal-to-noise ratio greater than or equal to 100 and a response time of saturation ti + 1 substantially constant. According to one characteristic of the method of the invention, the duration ti of application of the bias voltage Vp is adjusted as a function of the modification of the maximum value of the bias voltage Vp in step e).

Selon une autre caractéristique du procédé de l'invention, la tension de polarisation Vp pendant les étapes de régénération du capteur est maintenue minimale mais non nulle. Selon une autre caractéristique du procédé de l'invention, on compile les estimations de concentration réalisées au bout d'un nombre n de cycles de mesure réalisés, n étant un nombre entier, et on établit une estimation consolidée de la concentration de suies dans le flux d'échappement et le niveau de fuite du filtre à particules. Selon une autre caractéristique du procédé de l'invention, on fait varier la tension de polarisation Vp pendant la durée ti pour obtenir des valeurs de tension Vp différentes pendant les phases de percolation et de chargement du capteur. Selon une autre caractéristique du procédé de l'invention, la valeur de la tension de polarisation Vp pendant la phase de percolation du capteur est supérieure à la valeur de tension de polarisation Vp pendant la phase de chargement du capteur. Selon une autre caractéristique du procédé de l'invention, pendant la phase de percolation la tension de polarisation Vp est maintenue à une valeur comprise entre 30V et 750V en continu et 30V et 500V en alternatif et pendant la phase de chargement jusqu'à saturation de la résistance du capteur, la valeur de la tension de polarisation Vp est inférieure ou égale à la tension de polarisation de la phase de percolation et supérieure à 12V. Selon une autre caractéristique du procédé de l'invention, lors des phases de régénération du capteur la tension de polarisation Vp appliquée 25 aux électrodes du capteur est inférieure à 12V. Selon une autre caractéristique du procédé de l'invention, on applique la tension de polarisation Vp aux électrodes du capteur d'échappement pendant la durée en modulant la largeur d'impulsion avec un rapport cyclique compris entre 0 et 100% et une fréquence entre 100 Hz et 100 Khz. 30 Selon une dernière caractéristique du procédé de l'invention, on vérifie la régénération effective du capteur après chaque phase de régénération par mesure de la résistance aux bornes du capteur lorsque la tension de polarisation Vp est à une valeur minimale. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-5 dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. Sur les figures annexées : - La figure 1 représente schématiquement la structure active d'un 10 capteur d'échappement résistif pour mesurer la concentration de suies dans un circuit d'échappement de véhicule automobile - La figure 2 représente schématiquement la courbe de résistance mesurée aux bornes d'un capteur conforme à la figure 1 lors d'un cycle de mesure du niveau de fuite d'un filtre à particules de 15 véhicule automobile, - La figure 3 représente des courbes de résistances mesurées aux bornes d'un capteur d'échappement conforme à la figure 1 en fonction de la tension de polarisation des électrodes dudit capteur, - La figure 4 représente un synoptique du procédé de mesure du 20 niveau de fuite d'un filtre à particule conforme à la présente invention. La présente invention propose un nouveau procédé de mesure du niveau de fuite d'un filtre à particules à l'aide d'un capteur de type résistif placé dans un circuit d'échappement gazeux d'une chaudière ou, de façon 25 plus traditionnelle, d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Le procédé de l'invention vise notamment à s'appliquer dans le domaine automobile pour vérifier l'état et les performances des filtres à particules placés dans les circuits d'échappement de véhicules automobiles. Pour vérifier l'état du filtre à particules d'un véhicule automobile, on 30 utilise dans le cadre de l'invention un capteur d'échappement 1 de type résistif positionné en aval du filtre à particule (FAP) à diagnostiquer. Comme représenté schématiquement sur la figure 1, ce capteur 1 est composé d'un substrat 2 en matériau isolant, sur lequel est disposé : - sur une première face A, deux électrodes 3, 4 en matériau conducteur pouvant résister aux températures atteintes dans l'échappement (900°C), deux pistes 5, 6 permettant de reporter les contacts pour effectuer une mesure et un matériau diélectrique protégeant les électrodes de mesure 3, 4 sur leur majeure partie et laissant une fenêtre de mesure 7 permettant la collecte de suies, et - sur une seconde face B ou dans le substrat 2 (par exemple fabriqué par une technique multicouches type sonde lambda planaire) une résistance électrique 8 permettant la régénération du capteur ainsi que la mesure de la température des gaz d'échappement, deux pistes 9, 10 permettant de reporter les contacts pour effectuer une mesure et un matériau diélectrique pour protéger la résistance. According to another characteristic of the method of the invention, the bias voltage Vp during the regeneration steps of the sensor is kept minimum but not zero. According to another characteristic of the process of the invention, the concentration estimates made are compiled after a number n of measurement cycles carried out, n being an integer, and a consolidated estimate of the soot concentration in the exhaust flow and the level of leakage of the particulate filter. According to another characteristic of the method of the invention, the bias voltage Vp is varied during the duration ti to obtain different voltage values Vp during the percolation and charging phases of the sensor. According to another characteristic of the method of the invention, the value of the bias voltage Vp during the percolation phase of the sensor is greater than the bias voltage value Vp during the loading phase of the sensor. According to another characteristic of the method of the invention, during the percolation phase the bias voltage Vp is maintained at a value between 30V and 750V continuously and 30V and 500V alternately and during the charging phase until saturation of the resistance of the sensor, the value of the bias voltage Vp is less than or equal to the bias voltage of the percolation phase and greater than 12V. According to another characteristic of the method of the invention, during the regeneration phases of the sensor, the bias voltage Vp applied to the electrodes of the sensor is less than 12V. According to another characteristic of the method of the invention, the biasing voltage Vp is applied to the electrodes of the exhaust sensor during the duration by modulating the pulse width with a duty ratio of between 0 and 100% and a frequency between 100. Hz and 100 Khz. According to a last characteristic of the method of the invention, the effective regeneration of the sensor after each regeneration phase is verified by measuring the resistance across the sensor when the bias voltage Vp is at a minimum value. Various other characteristics appear from the description given below with reference to the accompanying drawings which show, by way of non-limiting examples, embodiments of the subject of the invention. In the attached figures: - Figure 1 schematically shows the active structure of a resistive exhaust sensor for measuring the concentration of soot in a motor vehicle exhaust system - Figure 2 schematically shows the resistance curve measured at terminals of a sensor according to FIG. 1 during a cycle for measuring the leakage level of a motor vehicle particle filter; FIG. 3 shows resistance curves measured at the terminals of a sensor of a motor vehicle; Exhaust according to FIG. 1 as a function of the bias voltage of the electrodes of said sensor. FIG. 4 is a block diagram of the method for measuring the leakage level of a particle filter in accordance with the present invention. The present invention provides a novel method of measuring the leakage level of a particulate filter using a resistive type sensor placed in a gaseous exhaust circuit of a boiler or, more typically, of an internal combustion engine of a motor vehicle. The method of the invention aims in particular to apply in the automotive field to check the state and performance of particulate filters placed in the exhaust systems of motor vehicles. In order to check the state of the particulate filter of a motor vehicle, an exhaust sensor 1 of the resistive type positioned downstream of the particulate filter (PF) to be diagnosed is used in the context of the invention. As shown diagrammatically in FIG. 1, this sensor 1 is composed of a substrate 2 made of insulating material, on which is disposed: on a first face A, two electrodes 3, 4 in conducting material that can withstand the temperatures reached in the exhaust (900 ° C), two tracks 5, 6 for postponing the contacts to make a measurement and a dielectric material protecting the measuring electrodes 3, 4 on their major part and leaving a measuring window 7 for the collection of soot, and on a second face B or in the substrate 2 (for example made by a planar lambda probe type multilayer technique) an electrical resistance 8 allowing the regeneration of the sensor as well as the measurement of the temperature of the exhaust gases, two tracks 9 , 10 for postponing the contacts to make a measurement and a dielectric material to protect the resistor.

Lorsque des suies contenues dans le flux gazeux d'échappement du moteur du véhicule rentrent en contact avec le substrat 2 du capteur d'échappement 1 dans la fenêtre de collecte 7, des ponts de suies se créent entre les électrodes 3, 4, faisant chuter la résistance R aux bornes du capteur. La mesure cyclique de cette résistance R et son évolution dans le temps permet d'évaluer l'état du filtre à particules (FAP) et le niveau de fuite de celui-ci. Le montage de mesure de cette résistance R aux bornes du capteur d'échappement 1 peut par exemple s'effectuer par l'intermédiaire d'un simple pont diviseur de tension couplé avec un amplificateur opérationnel monté en suiveur. La figure 2 représente l'allure d'une courbe de résistance R mesurée aux bornes d'un tel capteur d'échappement 1 par rapport au temps. Cette courbe se décompose en trois sections distinctes correspondant à trois états du capteur. Dans une première section S1, la résistance R aux bornes du capteur d'échappement reste sensiblement constante dans le temps. Cette section correspond à la phase de percolation du capteur, c'est-à-dire la durée tp pendant laquelle aucun pont, et donc aucun court-circuit n'existe entre les électrodes 3, 4 du capteur 1 et où la résistance R est maximale. Puis dès qu'un pont de suies s'est formé entre les électrodes 3, 4 la résistance R aux bornes du capteur 1 commence à chuter et décroit au fur et à mesure de l'accumulation de suies entre les électrodes 3,4 du capteur. C'est la phase dite de chargement du capteur, de durée tc, identifiée par la section de courbe décroissante S2 sur la figure 2. Enfin, dans une troisième section S3, la courbe tend vers une asymptote horizontale et une résistance R minimale sensiblement constante. Cette troisième section S3 correspond à la phase de saturation du capteur 1 par les suies déposées sur celui-ci. Lorsque le capteur 1 est saturé, il est nécessaire de le régénérer pour pouvoir procéder à un nouveau cycle de mesure. Cette régénération s'effectue par combustion des suies entre les électrodes 3, 4 par échauffement de la résistance électrique 8 située sur la face B du substrat 2 du capteur 1. Afin de permettre le dépôt des suies sur le substrat 2 du capteur 1 pendant les cycles de mesure de résistance R, les électrodes 3, 4 du capteur 1 sont polarisées par application d'une tension de polarisation Vp. Les inventeurs ont remarqué que la tension de polarisation Vp des électrodes 3, 4 du capteur 1 a une influence sur le temps de percolation tp du capteur et sur la vitesse de chargement du capteur, matérialisée par la pente de la courbe de résistance R dans la section S2 correspondant à la phase de chargement du capteur. En effet le champ électrique entre les électrodes 3, 4 vient charger les particules de suies, ce qui facilite leur accroche sur le substrat céramique. Les courbes de la figure 3 montrent bien l'influence de la tension de polarisation Vp sur ces durées de percolation et vitesses de chargement du capteur. Ainsi, on peut constater que la pente (en valeur absolue) pendant la phase de chargement augmente avec l'augmentation de la tension de polarisation et que les temps de percolation et de saturation diminuent avec l'augmentation de la tension de polarisation Vp. When soot contained in the exhaust gas stream of the vehicle engine comes into contact with the substrate 2 of the exhaust sensor 1 in the collection window 7, soot bridges are created between the electrodes 3, 4, causing a fall the resistance R across the sensor. The cyclic measurement of this resistance R and its evolution over time makes it possible to evaluate the state of the particulate filter (FAP) and the level of leakage thereof. The measuring circuit of this resistor R across the exhaust sensor 1 can for example be effected via a simple voltage divider bridge coupled with an operational amplifier mounted follower. FIG. 2 represents the shape of a resistance curve R measured at the terminals of such an exhaust sensor 1 with respect to time. This curve is broken down into three distinct sections corresponding to three states of the sensor. In a first section S1, the resistance R across the exhaust sensor remains substantially constant over time. This section corresponds to the percolation phase of the sensor, that is to say the duration tp during which no bridge, and therefore no short circuit exists between the electrodes 3, 4 of the sensor 1 and where the resistance R is Max. Then as soon as a bridge of soot has formed between the electrodes 3, 4 the resistance R across the sensor 1 begins to fall and decreases as the accumulation of soot between the electrodes 3,4 of the sensor . This is the so-called sensor loading phase, of duration tc, identified by the decreasing curve section S2 in FIG. 2. Finally, in a third section S3, the curve tends towards a horizontal asymptote and a substantially constant minimum resistance R . This third section S3 corresponds to the saturation phase of the sensor 1 by soot deposited thereon. When the sensor 1 is saturated, it is necessary to regenerate it in order to proceed to a new measuring cycle. This regeneration is carried out by combustion of the soot between the electrodes 3, 4 by heating of the electrical resistance 8 located on the face B of the substrate 2 of the sensor 1. In order to allow the deposit of soot on the substrate 2 of the sensor 1 during the resistance measuring cycles R, the electrodes 3, 4 of the sensor 1 are polarized by applying a bias voltage Vp. The inventors have noticed that the bias voltage Vp of the electrodes 3, 4 of the sensor 1 has an influence on the percolation time tp of the sensor and on the loading speed of the sensor, represented by the slope of the resistance curve R in the section S2 corresponding to the loading phase of the sensor. Indeed the electric field between the electrodes 3, 4 loads the soot particles, which facilitates their attachment to the ceramic substrate. The curves of FIG. 3 clearly show the influence of the bias voltage Vp on these percolation times and the loading speeds of the sensor. Thus, it can be seen that the slope (in absolute value) during the loading phase increases with the increase of the bias voltage and that the percolation and saturation times decrease with the increase of the bias voltage Vp.

Physiquement, il apparaît qu'avec une tension de polarisation Vp plus élevée et à résistance de saturation équivalente, les particules formant les ponts de suie entre les électrodes 3, 4 du capteur d'échappement 1 sont plus nombreuses, mieux réparties sur la surface de collecte du substrat 2, de plus petite taille et mieux collées au substrat qu'avec une tension de polarisation basse, ce qui explique ces temps de percolation et saturation plus courts. De plus, les inventeurs ont également constaté que lorsque les particules de suies présentes dans un flux gazeux d'échappement sont chargées avec une tension de polarisation plus élevée, du fait de leur taille, leur meilleure répartition et de leur proximité avec le substrat, la régénération du capteur est facilité une fois la saturation atteinte. En effet, une plus petite taille et une meilleure répartition améliore le temps de régénération car il y a moins d'agglomérats sur le substrat. On profite donc de la densité d'énergie délivrée par la résistance électrique sur toute la surface de collecte du substrat du capteur et des particules plus fines sont plus vite consumées que les grosses particules. Enfin, le fait qu'elles soient mieux collées permet un meilleur transfert thermique entre le substrat et les particules, ce qui accélère également leur 20 combustion. Ces différentes constatations ont poussé les inventeurs à concevoir un nouveau procédé de mesure du niveau de fuite d'un filtre à particules par l'intermédiaire d'un capteur d'échappement 1 résistif, ce procédé tenant compte de l'importance particulière de la tension de polarisation Vp des 25 électrodes 3, 4 du capteur d'échappement 1 de type résistif. Ce procédé est schématiquement représenté sur la figure 4. Selon le procédé de l'invention, on réalise suivant un cycle i, i étant un nombre entier, comprenant au moins les étapes consécutives suivantes : a. Régénération du capteur pour détruire les suies agglomérées 30 entre les électrodes du capteur, 2 9870 74 9 b. Application d'une tension de polarisation Vp maximale supérieure ou égale à 12V au capteur d'échappement pendant une durée t, c. Mesure de la variation de résistance aux bornes du capteur 5 pendant la durée t, d'application de la tension de polarisation Vp, ladite durée t, couvrant des phases de percolation et de chargement du capteur jusqu'à saturation de sa résistance, d. Estimation de la concentration de suies dans le flux gazeux d'échappement et du niveau de fuite du filtre à particules à 10 partir de la variation de résistance mesurée pendant la durée t, de saturation du capteur, e. Modification de la tension de polarisation Vp maximale en fonction de la première estimation de concentration de suies pour obtenir lors du cycle de mesure i+1 un rapport signal/bruit 15 supérieur ou égal à 100 et un temps de saturation t,±1 sensiblement constant. Ainsi, avant tout cycle de mesure de résistance, on procède en premier lieu, à l'étape a) à la régénération du capteur d'échappement 1 par échauffement de la résistance 8 pour brûler les suies présentes sur le 20 capteur entre ses électrodes 3,4. Ensuite, afin de favoriser des temps de percolation tp et de chargement tc rapides, on applique par défaut lors du premier cycle à l'étape b) de mesure, une tension de polarisation Vp élevée, supérieure ou égale à 12V, afin de favoriser une collecte maximale de suies sur le substrat du capteur 1 25 lors du premier cycle de mesure et ainsi d'obtenir à l'étape d), après mesure de la résistance R aux bornes du capteur 1 à l'étape c) une première estimation grossière du niveau de fuite du FAP. A partir de cette première estimation grossière du niveau de fuite du FAP lors du cycle de mesure n°1, on modifie et ajuste la tension de 30 polarisation Vp pour le cycle de mesure n°2 (i+1) avant de procéder à une nouvelle régénération au début de ce cycle n°2. Physically, it appears that with a higher bias voltage Vp and equivalent saturation resistance, the particles forming the soot bridges between the electrodes 3, 4 of the exhaust sensor 1 are more numerous, better distributed on the surface of the collecting the substrate 2, of smaller size and better bonded to the substrate than with a low bias voltage, which explains these times of percolation and saturation shorter. In addition, the inventors have also found that when the soot particles present in an exhaust gas stream are loaded with a higher bias voltage, because of their size, their better distribution and their proximity to the substrate, the Sensor regeneration is facilitated once saturation is reached. Indeed, a smaller size and a better distribution improves the regeneration time because there are fewer agglomerates on the substrate. Thus, the energy density delivered by the electrical resistance over the entire collecting surface of the sensor substrate is taken advantage of and the finer particles are consumed faster than the larger particles. Finally, the fact that they are better bonded allows a better heat transfer between the substrate and the particles, which also accelerates their combustion. These various findings have led the inventors to design a new method for measuring the level of leakage of a particulate filter via a resistive exhaust sensor 1, this method taking into account the particular importance of the voltage. Vp polarization of the electrodes 3, 4 of the resistive type of exhaust sensor 1. This process is schematically represented in FIG. 4. According to the method of the invention, a cycle i is carried out, i being an integer, comprising at least the following consecutive steps: a. Regeneration of the sensor to destroy agglomerated soot between the sensor electrodes, 9870 74 9 b. Applying a maximum bias voltage Vp greater than or equal to 12V to the exhaust sensor for a time t, c. Measuring the resistance variation across the sensor 5 during the duration t, of applying the bias voltage Vp, said duration t, covering phases of percolation and loading of the sensor to saturation of its resistance, d. Estimating the soot concentration in the exhaust gas stream and the leakage level of the particulate filter from the measured resistance variation during the sensor saturation time t, e. Modification of the maximum bias voltage Vp as a function of the first soot concentration estimate to obtain, during the measurement cycle i + 1, a signal / noise ratio of greater than or equal to 100 and a saturation time t, ± 1 substantially constant . Thus, before any resistance measuring cycle, the regeneration of the exhaust sensor 1 is first carried out in step a) by heating the resistor 8 to burn the soot present on the sensor between its electrodes 3 4. Then, in order to promote rapid percolation times tp and loading tc, a high bias voltage Vp, greater than or equal to 12V, is applied by default during the first cycle to measurement step b) in order to promote maximum collection of soot on the substrate of the sensor 1 25 during the first measuring cycle and thus to obtain in step d), after measuring the resistance R across the sensor 1 in step c) a rough first estimate the leakage level of the FAP. From this first rough estimate of the leakage level of the FAP during the measuring cycle No. 1, the biasing voltage Vp is modified and adjusted for the measurement cycle No. 2 (i + 1) before proceeding to a measurement cycle. new regeneration at the beginning of this cycle n ° 2.

La première idée forte et originale du procédé de l'invention est donc d'utiliser une tension de polarisation variable en fonction de la concentration en suie détectée dans l'échappement estimée à l'étape d) à chaque cycle de mesure. The first strong and original idea of the method of the invention is therefore to use a variable bias voltage as a function of the soot concentration detected in the exhaust estimated in step d) at each measurement cycle.

Aussi, selon le procédé de l'invention, on procède pour chaque cycle i de mesure de résistance aux bornes du capteur d'échappement, à un ajustement de la tension de polarisation Vp des électrodes du capteur en fonction de la concentration de suies, et donc de la résistance aux bornes du capteur, mesurée au cycle précédent i-1. Also, according to the method of the invention, there is carried out for each resistance measurement cycle i across the exhaust sensor, an adjustment of the bias voltage Vp of the sensor electrodes as a function of the concentration of soot, and therefore resistance across the sensor, measured in the previous cycle i-1.

De plus, avant chaque nouveau cycle de mesure on procède à une régénération complète du capteur, procédant ainsi à une remise à zéro du signal de mesure. Puis, lors des cycles suivants, on réajuste par touche, à la baisse, la tension de polarisation Vp de façon à obtenir rapidement des temps de chargement du capteur sensiblement constant, ou du même ordre de grandeur, ce qui procure alors une très bonne fidélité de mesure de résistance et donc de concentrations de suies, et donc du niveau de fuite du filtre à particules dans le circuit d'échappement du véhicule testé. Toujours selon le procédé de l'invention, il est par ailleurs avantageux de consolider les mesures de niveau de fuite effectuées au bout d'un certain nombre de cycles. C'est la raison pour laquelle, dans une forme préférée de mise en oeuvre, on compile les estimations de concentration et de niveau de fuite calculées au bout d'un nombre n de cycles de mesure réalisés, n étant un nombre entier, et on établit une estimation consolidée de la concentration de suies dans le flux d'échappement et le niveau de fuite du filtre à particules. De façon avantageuse, on ajuste par ailleurs à chaque cycle i de mesure, la durée ti d'application de la tension de polarisation Vp en fonction de la modification de la valeur maximale de tension de polarisation Vp à l'étape e) du cycle précédent. Comme précédemment indiqué, la régénération est une étape très importante car elle garantit une remise à zéro du capteur et donc la reproductibilité des mesures effectuées à l'aide de celui-ci. Le temps de régénération et la puissance nécessaire à la régénération dépendent des conditions, en particulier de la concentration en suie dans le gaz, la température et la vitesse du flux de gaz. In addition, before each new measuring cycle is carried out a complete regeneration of the sensor, thereby resetting the measurement signal. Then, during subsequent cycles, the biasing voltage Vp is readjusted by a downwardly decreasing key so as to obtain loading times of the sensor that are substantially constant, or of the same order of magnitude, which then gives a very good fidelity. measuring resistance and therefore soot concentrations, and therefore the level of leakage of the particulate filter in the exhaust system of the vehicle under test. Still according to the method of the invention, it is also advantageous to consolidate the leak level measurements made after a certain number of cycles. This is the reason why, in a preferred embodiment, the concentration and leak level estimates computed after a number n of measurement cycles are computed, where n is an integer, and establishes a consolidated estimate of the soot concentration in the exhaust stream and the leakage level of the particulate filter. Advantageously, the duration ti of application of the bias voltage Vp as a function of the modification of the maximum value of the bias voltage Vp in step e) of the preceding cycle is also adjusted to each measurement cycle i. . As previously indicated, the regeneration is a very important step because it guarantees a reset of the sensor and therefore the reproducibility of the measurements made using it. The regeneration time and the power required for regeneration depend on the conditions, in particular the soot concentration in the gas, the temperature and the speed of the gas flow.

Cependant, il est important de minimiser le temps de régénération afin de maximiser le temps de mesure et ainsi alerter au plus vite d'une défaillance du FAP. C'est la raison pour laquelle, selon le procédé de l'invention la tension de polarisation Vp pendant les étapes de régénération du capteur est maintenue minimale mais non nulle, afin de minimiser la collecte des particules et donc d'accélérer la régénération, tout en surveillant l'évolution de la résistance R. Aussi, lors des phases de régénération du capteur, la tension de polarisation Vp appliquée aux électrodes du capteur est de préférence inférieure à 12V. On vérifie ainsi la régénération effective du capteur après chaque phase de régénération par mesure de la résistance aux bornes du capteur lorsque la tension de polarisation Vp est à une valeur minimale. Selon une autre caractéristique avantageuse du procédé de l'invention, on fait varier la tension de polarisation Vp pendant la durée pour obtenir des valeurs de tension Vp différentes pendant les phases de percolation et de chargement du capteur. De préférence, la valeur de la tension de polarisation Vp appliquée pendant la phase de percolation du capteur est par ailleurs supérieure à la valeur de tension de polarisation Vp pendant la phase de chargement du capteur. En effet, pour que la phase de percolation soit la plus rapide possible, il est préférable d'appliquer une tension Vp élevée afin de collecter rapidement des suies sur le capteur pour procéder à l'estimation du niveau de fuite du FAP. En revanche, lors de la phase de chargement, il faut maximiser le rapport signal/bruit et donc modifier la polarisation par une réduction de la tension idoine Vp en conséquence. However, it is important to minimize the regeneration time in order to maximize the measurement time and thus alert as soon as possible of a failure of the FAP. This is the reason why, according to the method of the invention, the bias voltage Vp during the regeneration steps of the sensor is kept minimum but not zero, in order to minimize the collection of the particles and thus to accelerate the regeneration, while while monitoring the evolution of the resistance R. Also, during the regeneration phases of the sensor, the bias voltage Vp applied to the sensor electrodes is preferably less than 12V. The effective regeneration of the sensor after each regeneration phase is thus verified by measuring the resistance across the sensor when the bias voltage Vp is at a minimum value. According to another advantageous characteristic of the method of the invention, the bias voltage Vp is varied during the duration to obtain different voltage values Vp during the percolation and loading phases of the sensor. Preferably, the value of the bias voltage Vp applied during the percolation phase of the sensor is also greater than the bias voltage value Vp during the loading phase of the sensor. Indeed, for the percolation phase to be as fast as possible, it is preferable to apply a high voltage Vp in order to quickly collect soot on the sensor to estimate the leakage level of the FAP. On the other hand, during the loading phase, it is necessary to maximize the signal-to-noise ratio and thus to modify the polarization by reducing the appropriate voltage Vp accordingly.

En effet, si la tension de polarisation est trop élevée lors de la phase de chargement, la baisse de la résistance R se fait très rapidement et il s'avère 2 9870 74 12 très difficile de mesurer la pente (AR/ A temps), même si la mesure est très modifiée par des perturbations extérieures. Au contraire, si la tension de polarisation est trop faible, la pente (AR/A temps) sera très faible et le moindre décrochage de particules sur la 5 surface de mesure (qui peut être dû à un changement brusque de vitesse de flux par exemple) ou toute particule dont la taille est supérieure à la moyenne d'un facteur 2 ou 3, fera varier brusquement le signal de mesure, ce qui engendrera un bruit. Avec une tension de polarisation intermédiaire, en rapport avec la fuite 10 du filtre à particules, il peut être conservé un signal de mesure important tout en minimisant le bruit engendré par les perturbations. Le rapport signal sur bruit est optimisé, c'est-à-dire que le rapport signal sur bruit est supérieur ou égal à 100. Selon des modalités préférées, les inventeurs ont observé que pendant 15 la phase de percolation la tension de polarisation Vp devait être maintenue à une valeur comprise entre 30V et 750V en continu et 30V et 500V en alternatif. De même pendant la phase de chargement jusqu'à saturation de la résistance du capteur, la valeur de la tension de polarisation Vp est préférablement inférieure ou égale à la tension de polarisation de la phase 20 de percolationet supérieure à 12V. Selon une forme de mise en oeuvre préférée du procédé de l'invention, on applique la tension de polarisation Vp aux électrodes du capteur d'échappement pendant la durée en modulant la largeur d'impulsion avec un rapport cyclique compris entre 0 et 100% et une fréquence entre 100Hz 25 et 100Khz. Pour cela, on peut utiliser une tension de sortie élevée et générerdes pics de polarisation de l'ordre de 100V d'une durée donnée (quelques centaines de millisecondes) à une fréquence faible (de l'ordre de 100 Hz à 100Khz) selon la tension de polarisation Vp souhaitée. 30 On peut imaginer tous les montages électroniques possibles afin de générer ces différentes tensions de polarisations et donc d'utiliser cette stratégie. Indeed, if the bias voltage is too high during the charging phase, the drop in the resistance R is very fast and it proves very difficult to measure the slope (AR / A time), even if the measurement is very much modified by external disturbances. On the contrary, if the bias voltage is too low, the slope (AR / A time) will be very small and the slightest drop of particles on the measurement surface (which may be due to a sudden change in flow rate for example ) or any particle whose size is greater than the average by a factor of 2 or 3, will cause the measurement signal to change abruptly, resulting in noise. With an intermediate bias voltage, related to the leakage of the particulate filter, a large measurement signal can be maintained while minimizing the noise generated by the disturbances. The signal-to-noise ratio is optimized, that is, the signal-to-noise ratio is greater than or equal to 100. In preferred embodiments, the inventors have observed that during the percolation phase the bias voltage Vp must be maintained at a value between 30V and 750V continuously and 30V and 500V AC. Similarly, during the loading phase until the resistance of the sensor is saturated, the value of the bias voltage Vp is preferably less than or equal to the bias voltage of the percolation phase and greater than 12V. According to a preferred embodiment of the method of the invention, the bias voltage Vp is applied to the electrodes of the exhaust sensor during the duration by modulating the pulse width with a duty ratio of between 0 and 100% and a frequency between 100Hz 25 and 100Khz. For this, one can use a high output voltage and generate polarization peaks of the order of 100V of a given duration (a few hundred milliseconds) at a low frequency (of the order of 100 Hz to 100Khz) according to the desired bias voltage Vp. We can imagine all the possible electronic assemblies in order to generate these different polarization voltages and therefore to use this strategy.

Claims (10)

REVENDICATIONS1. Procédé de mesure du niveau de fuite d'un filtre à REVENDICATIONS1. Procédé de mesure du niveau de fuite d'un filtre à particules placé dans un flux d'échappement, notamment d'un moteur à combustion interne, dans lequel on détermine la concentration de suies dans le flux gazeux d'échappement en fonction de la résistance mesurée aux bornes d'électrodes d'un capteur d'échappement de type résistif positionné dans le flux d'échappement, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser suivant un cycle i, i étant un nombre entier, au moins les étapes consécutives suivantes : a. Régénération du capteur pour détruire les suies agglomérées entre les électrodes du capteur, b. Application d'une tension de polarisation Vp maximale supérieure ou égale à 12V au capteur d'échappement pendant une durée c. Mesure de la variation de résistance aux bornes du capteur pendant la durée ti d'application de la tension de polarisation Vp, ladite durée ti couvrant des phases de percolation et de chargement du capteur jusqu'à saturation de sa résistance, d. Estimation de la concentration de suies dans le flux gazeux d'échappement et du niveau de fuite du filtre à particules à partir de la variation de résistance mesurée pendant la durée ti de saturation du capteur, e. Modification de la tension de polarisation Vp maximale en fonction de la première estimation de concentration de suies pour obtenir lors du cycle de mesure i+1 un rapport signal/bruit supérieur ou égal à 100 et un temps de saturation ti±i sensiblement constant. REVENDICATIONS1. Method of measuring the level of leakage of a CLAIMS1 filter. Method for measuring the leakage level of a particulate filter placed in an exhaust stream, in particular an internal combustion engine, in which the soot concentration in the exhaust gas stream is determined as a function of the resistance measured at the electrode terminals of a resistive-type exhaust sensor positioned in the exhaust stream, characterized in that it consists in carrying out a cycle i, i being an integer, at least the following consecutive steps : at. Regeneration of the sensor to destroy soot agglomerated between the sensor electrodes, b. Application of a maximum bias voltage Vp greater than or equal to 12V to the exhaust sensor for a period of time c. Measuring the resistance variation across the sensor during the period of application of the bias voltage Vp, said duration ti covering phases of percolation and loading of the sensor to saturation of its resistance, d. Estimating the soot concentration in the exhaust gas stream and the leakage level of the particulate filter from the measured resistance variation during the saturation time of the sensor, e. Modification of the maximum bias voltage Vp as a function of the first soot concentration estimate to obtain, during the measurement cycle i + 1, a signal / noise ratio greater than or equal to 100 and a saturation time ti ± i that is substantially constant. 2. Procédé de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on ajuste la durée ti d'application de la tension de polarisation Vp en fonction de la modification de la valeur maximale de tension de polarisation Vp à l'étape 30 e). Measuring method according to Claim 1, characterized in that the duration of the application of the bias voltage Vp is adjusted as a function of the change in the maximum value of the bias voltage Vp in step 30. ). 3. Procédé de mesure selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la tension de polarisation Vp pendant les étapes de régénération du capteur est maintenue minimale mais non nulle. 3. Measuring method according to claim 1 or 2, characterized in that the bias voltage Vp during the regeneration steps of the sensor is kept minimum but not zero. 4. Procédé de mesure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé 5 en ce que l'on compile les estimations de concentration réalisées au bout d'un nombre n de cycles de mesure réalisés, n étant un nombre entier, et on établit une estimation consolidée de la concentration de suies dans le flux d'échappement et le niveau de fuite du filtre à particules. 4. Measuring method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the concentration estimates are compiled after a number n of measurement cycles carried out, n being an integer, and establishes a consolidated estimate of the soot concentration in the exhaust stream and the leakage level of the particulate filter. 5. Procédé de mesure selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé 10 en ce que l'on fait varier la tension de polarisation Vp pendant la durée ti pour obtenir des valeurs de tension Vp différentes pendant les phases de percolation et de chargement du capteur. 5. Measuring method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the bias voltage Vp is varied during the duration ti to obtain different voltage values Vp during the percolation and charging phases. of the sensor. 6. Procédé de mesure selon la revendication 5, caractérisé en ce que la valeur de la tension de polarisation Vp pendant la phase de percolation du 15 capteur est supérieure à la valeur de tension de polarisation Vp pendant la phase de chargement du capteur. 6. Measuring method according to claim 5, characterized in that the value of the bias voltage Vp during the percolation phase of the sensor is greater than the bias voltage value Vp during the loading phase of the sensor. 7. Procédé de mesure selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que pendant la phase de percolation la tension de polarisation Vp est maintenue à une valeur comprise entre 30V et 750V en continu et 30V et 20 500V en alternatif et pendant la phase de chargement jusqu'à saturation de la résistance du capteur, la valeur de la tension de polarisation Vp est inférieure ou égale à la tension de polarisation de la phase de percolation et supérieure à 12V. 7. Measuring method according to one of claims 5 or 6, characterized in that during the percolation phase the bias voltage Vp is maintained at a value between 30V and 750V continuously and 30V and 20 500V AC and during the loading phase until saturation of the resistance of the sensor, the value of the bias voltage Vp is less than or equal to the bias voltage of the percolation phase and greater than 12V. 8. Procédé de mesure selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé 25 en ce que lors des phases de régénération du capteur la tension de polarisation Vp appliquée aux électrodes du capteur est inférieure à 12V. 8. Measuring method according to one of claims 1 to 7, characterized in that during the regeneration phases of the sensor the bias voltage Vp applied to the sensor electrodes is less than 12V. 9. Procédé de mesure selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'on applique la tension de polarisation Vp aux électrodes du capteur d'échappement pendant la durée en modulant la largeur d'impulsion avec un rapport cyclique compris entre 0 et 100% et une fréquence entre 100 Hz et 100 Khz. 9. Measuring method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the bias voltage Vp is applied to the electrodes of the exhaust sensor during the duration by modulating the pulse width with a duty cycle included between 0 and 100% and a frequency between 100 Hz and 100 Khz. 10. Procédé de mesure selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'on vérifie la régénération effective du capteur après chaque phase de régénération par mesure de la résistance aux bornes du capteur lorsque la tension de polarisation Vp est à une valeur minimale. 10. Measuring method according to one of claims 1 to 9, characterized in that it verifies the effective regeneration of the sensor after each regeneration phase by measuring the resistance across the sensor when the bias voltage Vp is at a minimum value.
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