FR3021354A1

FR3021354A1 - Procede et dispositif pour detecter une charge de suie et de cendres dans un filtre a particules

Info

Publication number: FR3021354A1
Application number: FR1554256A
Authority: FR
Inventors: Thomas Zein; Thomas Baumann; Yunjie Lian
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2015-11-27
Anticipated expiration: 2035-05-12
Also published as: FR3021354B1; DE102014209810A1; CN105089757B; DE102014209810B4; CN105089757A

Abstract

Procédé de détection d'une charge de suie et de cendres (23, 24) d'un filtre à particules faisant partie d'une installation de nettoyage des gaz d'échappement dans la conduite des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. Pour surveiller le filtre à particules on mesure une différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre à particules et on exploite cette différence dans une unité de diagnostique. Pour déterminer la charge de suie et de cendres (23, 24) on met en corrélation le gradient en fonction du temps de la différence de pression, mesurée dans le filtre à particules avec le gradient en fonction du temps, prévisionnel d'une différence de pression d'un filtre à particules de référence, intact et non chargé et on soumet cette corrélation à différentes analyses de tendance dans le temps.

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de détec- tion d'une charge de suie et de cendres d'un filtre à particules faisant partie d'une installation de nettoyage des gaz d'échappement dans la conduite des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, se- lon lequel, pour surveiller le filtre à particules on mesure une différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre à particules et on exploite cette différence dans une unité de diagnostique. L'invention se rapporte également à un dispositif, no- lo tamment unité de diagnostique pour détecter une charge de suie et de cendres dans un filtre à particules faisant partie d'une installation de nettoyage des gaz d'échappement dans la conduite des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, dans lequel pour surveiller le filtre à particules on mesure une différence de pression 15 entre l'entrée et la sortie du filtre à particules et on l'exploite dans cette unité de diagnostique. Etat de la technique La réglementation concernant les émissions, notamment en Europe et aux Etats-Unis fixe des valeurs limites pour les émissions 20 de la masse de particules et aussi le nombre de particules ou leur con- centration. A côté des limites d'émission la réglementation donne également des valeurs limites de diagnostique qui, lorsqu'elles sont dépassées, doivent provoquer l'affichage d'un défaut. Pour cela on inclémente des fonctions de diagnostique dans le véhicule. Ces fonctions 25 surveillent les composants et pièces réduisant les émissions pendant le fonctionnement du véhicule, dans le cadre d'un diagnostique embarqué (diagnostique OBD) et affiche un défaut de fonctionnement entraînant un dépassement des valeurs limites de diagnostique. Les particules de suie émises par un moteur, notamment 30 un moteur diesel s'éliminent efficacement des gaz d'échappement à l'aide d'un filtre à particules (filtre DPF). Actuellement, on utilise selon l'état de la technique un filtre à particules diesel à traversée de paroi (filtre DPF). Grâce à des canaux fermés d'un côté et un matériau filtrant poreux on a une séparation de suie allant jusqu'à 99% à la surface des 35 parois du filtre. L'inconvénient est qu'il faut de temps en temps régéné- rer le filtre par un procédé thermique car le filtre se bouche progressivement avec les particules de suie. Pour cela, et en intervenant dans le moteur et à l'extérieur du moteur, on augmente la température (supérieure à 600° C) pour brûler ainsi la suie accumulée dans le filtre avec un certain excédant d'oxygène dans les gaz d'échappement car sinon la contre-pression des gaz d'échappement augmenterait trop fortement. Pour régénérer le filtre à temps mais non trop fréquemment, il faut détecter de manière appropriée la charge de suie. En plus des particules de suie, le filtre à particules se charge également de résidus de cendre pendant toute sa durée de vie. Ces résidus proviennent d'additifs non combustibles contenus dans le carburant et dans l'huile du moteur. Ces dépôts de cendre augmentent la contrepression des gaz d'échappement du filtre à particules après un certain temps de fonctionnement. Comme indiqué, on ne peut éliminer les cendres par régénération. Si le filtre est trop chargé avec des cendres, la croissance de la contrepression peut avoir des effets sur la combustion dans le moteur. C'est pourquoi il faut détecter une trop forte charge de cendres et l'afficher. Les filtres à particules ne sont pas encore montés en sé- rie dans les moteurs à essence. Or, comme la réglementation relative aux émissions devient de plus en plus stricte, notamment pour les moteurs à injection directe d'essence, actuellement, pratiquement tous les constructeurs examinent des moyens applicables dans le moteur, mais aussi des moyens de post-traitement des gaz d'échappement. C'est ainsi que, dans les systèmes à essence, on examine des configurations d'installation de gaz d'échappement avec un catalyseur à trois voies installé à proximité du moteur et on avale, des filtres à particules d'essence, non revêtus et aussi des filtres à particules avec revêtement (catalyseur à quatre voies = catalyseur à trois voies + filtre à particules) dans une position de montage proche du moteur. Il est évident d'utiliser les procédés de diagnostique du filtre à particules ou de diagnostique de la charge de suie du filtre à particules déjà appliqué dans les systèmes diesel, c'est-à-dire de mesurer l'augmentation de pression à l'aide de capteurs de pression ou de mesu- rer la masse de particules en aval du filtre à particules à l'aide d'un capteur de particules. Selon le document DE 10 2010 002 691 A 1 on connaît par exemple un procédé et un dispositif de diagnostique d'un filtre à particules faisant partie d'une installation de nettoyage des gaz d'échappement dans la conduite des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. Selon ce système, on surveille le filtre à particules par la mesure de la différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre à particules et en exploitant cette différence dans une unité de diagnostique. Il est prévu de déterminer cette différence de pression dans le filtre à particules avec deux mesures de différence de pression ou de mesures de pression absolue. Cela permet d'améliorer le diagnostique embarqué et aussi de détecter non seulement la charge de suie, mais également détecter toute transformation ou tout démontage du filtre à particules. Le document DE 11 2009 001 451 T5 décrit un procédé pour compenser les imprécisions des mesures dans un filtre. Selon le procédé, après l'opération de nettoyage du filtre, en pratique d'un filtre à particules d'un moteur à combustion interne diesel, dans le but d'éliminer les particules solides qui peuvent être éliminées, notamment les particules de suie, de déterminer une valeur prévisionnelle de la charge en particules solides qui peuvent être éliminées et qui après l'opération de nettoyage restent dans le filtre et à déterminer une première valeur non comparée par une saisie quantitative de la différence entre : i la charge évaluée de particules solides qui peuvent être élimi- nées et qui restent dans le filtre après une opération de nettoyage et ii une valeur de référence. En principe le document DE 11 2009 001 451 T5 décrit un procédé permettant de distinguer la charge de suie et la charge de cendres d'un filtre à particules ; on utilise la valeur déterminée de la charge de particules qui ne peuvent être éliminées (entre autre des cendres) comme terme correctif pour diagnostiquer une charge de suie aussi précise que possible. La difficulté d'un véhicule entraîné par un moteur à es- sence est que la différence de pression dans le filtre à particules sera beaucoup plus faible que dans un véhicule diesel. La cause est que dans un moteur à essence, le débit massique des gaz d'échappement est significativement plus faible et aussi les émissions massiques brutes de suie sont plus faibles et nécessitent ainsi une autre conception du cir- cuit du filtre à particules dans le cas d'un véhicule entraîné par un mo- teur à essence. C'est pourquoi on ne peut appliquer une corrélation directe entre la différence de pression absolue et la charge de suie et de cendres. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un pro- cédé permettant la détection de la charge de suie et de cendres d'un filtre à particules, notamment pour des véhicules entraînés par un moteur à essence avec pour objectif de lancer la régénération du filtre à particules ou de détecter et d'afficher d'éventuelles détériorations par une trop forte charge de cendres. L'invention a également pour but de développer un dispo- sitif, notamment une unité de diagnostique pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que pour déterminer la charge de suie et de cendres on met en corrélation le gradient en fonction du temps, de la différence de pression mesurée dans le filtre à particules avec le gradient en fonction du temps, prévisionnel d'une différence de pression d'un filtre à particules de référence, intact et non chargé et on soumet cette corrélation à différentes analyses de tendance dans le temps. Vis-à-vis de l'état de la technique, ce procédé a l'avantage de pouvoir faire un diagnostique de la charge du filtre à particules même pour des différences de pressions absolues très faibles et de dis- tinguer entre une charge de suie et une charge de cendres. De façon préférentielle, selon une variante du procédé, on détermine la valeur prévisionnelle de la différence de pression du filtre à particules de référence selon un modèle en fonction des paramètres de fonctionnements actuels. Ces paramètres sont en général disponibles dans la commande du moteur (gestion du moteur) de sorte que l'on peut ainsi calculer avec une mise en oeuvre applicative réduite, la valeur prévisionnelle pour la différence de pression actuelle du filtre à particules de référence. De façon avantageuse, on calcule le gradient en fonction du temps de la différence de pression du filtre à particules de référence à partir d'un débit volumique et/ou de son gradient en fonction du temps ainsi que de la perte de charge du filtre à particules de référence. La perte de charge peut être enregistrée comme valeur fixe dans l'unité de diagnostique ou encore dans une mémoire de champ de caractéris- tiques dépendant d'un ou plusieurs paramètres. De façon avantageuse, notamment pour des contre-pressions élevées, c'est-à-dire avec une charge en suie ou en cendres élevée et des débits massiques de gaz d'échappement relativement élevés, on tient compte non seulement de l'influence linéaire du débit vo- lumique et/ou de son gradient en fonction du temps, mais également de l'influence quadratique du débit volumique et/ou de son gradient en fonction du temps pour calculer le gradient en fonction du temps de la différence de pression dans le filtre à particules de référence. Cela permet d'améliorer la précision du diagnostique de la charge.

Selon un autre développement préférentiel, on effectue le filtrage passe-bas de la différence de pression mesurée dans le filtre à particules et/ou de la différence de pression prévisionnelle dans le filtre à particules de référence et/ou le débit volumique pour déterminer la différence de pression selon le modèle. Pour le diagnostique cela permet de neutraliser les variations du signal liées à l'écoulement, ce qui amé- liore la qualité du diagnostique. Le procédé préférentiel prévoit qu'en faisant une corréla- tion croisée à partir du gradient de la différence de pression mesurée dans le filtre à particules et du gradient de la différence de pression prévisionnelle dans le filtre à particules de référence on forme un coeffi- cient de corrélation croisée, normé. Ce coefficient de corrélation croisée, normé est indépendant de l'amplitude du signal des gradients et prend des valeurs faibles pour une corrélation insuffisante et des valeurs élevées pour une bonne corrélation. Cette distinction peut s'utiliser par exemple pour détecter un filtre à particules défectueux ou absent.

Le procédé de diagnostique de charge, préférentiel, prévoit selon une autre étape, de soumettre le coefficient de corrélation croisée à une valeur moyenne ou de filtrage à long terme habituellement sur des trajets de plusieurs dizaines de milliers de kilomètres et d'observer la tendance du coefficient de corrélation croisée pour tous les cycles de conduite caractéristiques et à l'aide d'une courbe caractéristique enregistrée dans une unité de diagnostique, déduire la charge en cendres du filtre à particules. Une charge en cendres, croissante, du filtre à particules sur un trajet de conduite long fait que la perte de charge du filtre à particules et ainsi également le coefficient de corréla- tion croisée augmentent de façon continue en fonction du trajet ce qui neutralise les variations brèves en formant la valeur moyenne ou le filtrage à long terme. Si la formation de la valeur moyenne ou le filtrage à long terme sont conçus pour ne pas tenir compte des augmentations à moyen terme des valeurs liées à la charge en suie et qui diminuent de nouveau après une régénération, on peut ainsi associer de manière univoque une augmentation des valeurs de corrélation à une charge en cendres qui est irréversible.

Selon une autre caractéristique du procédé, on effectue une exploitation à moyen terme du coefficient de corrélation croisée et à l'aide d'une autre courbe caractéristique enregistrée dans l'unité de diagnostique, on en déduit la charge de suie du filtre à particules, celle-ci étant corrigée par la partie de la charge en cendres qui a été obtenue précédemment. Cette formation de valeur moyenne ou filtrage à moyen terme tient seulement compte d'augmentations correspondantes de valeurs de corrélation sur quelques cycles de conduite et ainsi pour des trajets de quelques milliers de kilomètres, ce qui correspond à une charge en suie, caractéristique. Après le procédé de régénération, la va- leur de la corrélation croisée diminue de nouveau. D'une manière particulièrement avantageuse, en fonction de la charge en cendres, obtenue, on intervient pour compenser la contre-pression croissante s'exerçant sur la charge des cylindres du moteur à combustion interne et/ou en cas de dépassement d'une valeur limite de la charge en cendres, on active un signal d'avertissement, par exemple, pour remplacer le filtre à particules. Les moyens de compensation de la contre-pression permettent notamment de restabiliser la combustion dans le moteur. Le procédé de diagnostique fonctionne d'une manière particulièrement fiable si l'on effectue le diagnostique lorsque certains critères dynamiques, notamment pour le gradient de la différence de pression prévisionnelle est atteint et/ou est dépassé. Pour cela, interviennent également le gradient du débit massique de gaz d'échappement, celui du débit volumique des gaz d'échappement, celui du régime moteur et les grandeurs qui en sont déduites. Les variantes de procédé décrites ci-dessus fonctionnent également de manière fiable si on détermine la différence de pression et son gradient en fonction du temps à partir des signaux fournis par deux capteurs de différence de pression et/ou de capteurs de pression abso- lue qui sont installés en amont et en aval du filtre à particules dans la conduite des gaz d'échappement. L'invention a également pour objet une application préfé- rentielle du procédé telle que décrit ci-dessus consistant à appliquer le procédé à un moteur à combustion interne à essence dont l'installation des gaz d'échappement comporte au moins un catalyseur et un filtre à particules distinct ou une combinaison catalyseur-filtre à particules ou encore un filtre à particules muni d'un revêtement catalytique, c'est-à-dire des catalyseurs à quatre voies sur lesquels on peut également installer des capteurs de différence de pression sur le boîtier du catalyseur.

En particulier, le débit volumique de tels moteurs, est faible si bien que les différences de pression seront faibles dans le filtre à particules à essence comme cela a été décrit dans le préambule si bien que le procédé de l'invention et ses variantes permettent ici un diagnostique sûr et fiable de la charge en particules de suie et de la charge en cendres permettant d'appliquer des stratégies de régénération ap- propriée pour le filtre et aussi tenir compte dès à présent de la future réglementation. L'invention a également pour objet un dispositif, notam- ment une unité de diagnostique pour détecter une charge de suie et de cendres dans un filtre à particules faisant partie d'une installation de nettoyage des gaz d'échappement dans la conduite des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, dans lequel, pour surveiller le filtre à particules, on mesure une différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre à particules et on l'exploite dans cette unité de diagnostique ce dispositif étant caractérisé en ce que l'unité de diagnostique comporte des installations pour la mise en oeuvre du procédé et notamment des unités de calcul pour déterminer un coefficient de corrélation croisée à partir du gradient en fonction du temps d'une différence de pression, mesurée dans le filtre à particules et d'un gra- u) dient d'une différence de pression déterminée à partir d'un modèle de filtre à particules de référence, des unités de calcul pour former la valeur moyenne ou pour filtrer le coefficient de corrélation croisée et des unités de comparaison pour comparer le coefficient de corrélation moyen ou filtré avec une courbe caractéristique enregistrée dans l'unité 15 de diagnostique. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de procédé de détection de la charge de suie et de cendres d'un filtre à particules ainsi qu'un dispositif pour 20 la mise en oeuvre d'un tel procédé représentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 montre à titre d'exemple, l'environnement technique de l'invention, la figure 2 montre schématiquement une autre variante de 25 l'environnement technique dans lequel s'applique le procédé de l'invention, la figure 3 est un schéma de la structure d'un filtre à particules, et la figure 4 montre un diagramme schématique de l'évolution de la valeur d'un coefficient de corrélation croisée en fonction du trajet 30 parcouru par le véhicule. Description de modes de réalisation La figure 1 montre schématiquement l'environnement technique auquel s'applique le procédé selon l'invention avec à titre d'exemple un moteur à combustion interne 10 sous la forme d'un mo- 35 teur à essence dont les gaz d'échappement sont évacués par une con- duite de gaz d'échappement 11 équipée d'une installation de nettoyage des gaz d'échappement ; dans l'exemple, cette installation est à plusieurs étages. Selon le sens de passage des gaz d'échappement (veine des gaz d'échappement 14) dans l'exemple présenté, on a tout d'abord un catalyseur 12 sous la forme d'un catalyseur à trois voies suivi d'un filtre à particules 13. En outre, et de façon habituelle, la conduite des gaz d'échappement 11 est équipée de sondes de gaz d'échappement ainsi que d'autres sondes qui ne sont toutefois pas représentées dans ce dessin de principe ; les signaux des sondes sont fournis à une com- mande de moteur (unité de commande électronique ECU). Pour diagnostiquer la charge de suie ou de cendres du filtre à particules 13, selon l'état de la technique, on utilise un capteur de différence de pression 15 qui permet de déterminer la différence de pression (pression différentielle 19) entre l'entrée et la sortie du filtre à particules 13. Le signal de sortie du capteur de différence de pression 15 est appliqué à une unité de diagnostique 18 qui, dans le cadre du diagnostique embarqué (diagnostique OBD) effectue un diagnostique de la charge de suie ou de cendres et lance la régénération nécessaire du filtre à particules 13. Cette unité de diagnostique 18 peut ainsi faire partie de la commande de moteur ECU. La figure 2 montre une variante d'environnement technique. A la place de mesurer la différence de pression 19 dans le filtre à particules 13 à l'aide du capteur de différence de pression 15 on mesure la différence de pression, 19 par rapport à la pression ambiante chaque fois en amont et en aval du filtre à particules 13. Pour les deux mesures de différence de pression, on utilise deux capteurs de différence de pression 16, 17 indépendants dont les signaux sont fournis à l'installation de diagnostique 18 pour être exploités. Les capteurs de différence de pression 16, 17 sont reliés par des tubes ou des conduites à la conduite de gaz d'échappement 11. Selon une variante non représentée, on détermine la différence de pression 19 dans le filtre à particules 13 chaque fois à l'aide d'un capteur à pression absolue en amont et en aval du filtre à particules 13. En principe, les deux types de capteurs de pression peuvent s'utiliser en commun, c'est-à-dire un capteur de différence de pression 16 en amont du filtre à particules 13 et un capteur de pression absolue en aval du filtre à particules 13 ou encore un capteur de pression absolue en amont du filtre à particules 13 et un capteur de différence de pression 17 après le filtre à particules 13.

La figure 3 montre schématiquement un détail d'un élé- ment d'un filtre à particules 13, intact présenté aux figures 1 et 3. L'élément de filtre est formé d'un substrat en céramique, poreuse qui constitue les parois de filtre 13.1 avec des canaux d'entrée 13.2, 13.3 alternativement fermés. Les canaux 13.2, 13.3 sont fermés d'un côté chaque fois par une fermeture 13.4 constituée par un substrat en cé- ramique imperméable ou également poreux. Les flèches caractérisent le passage de la veine des gaz d'échappement 14 à travers l'élément de filtre. Le chemin des gaz d'échappement passe ainsi des canaux d'entrée 13.2 ouverts vers l'entrée du filtre à particules 13 jusque dans les ca- naux de sortie 13.3 ouverts vers la sortie, en passant à travers les pa- rois poreuses 13.1 du filtre. Les particules de suie 13.5 entraînées par les gaz d'échappement et les particules de cendres 13.6 sont alors séparées des gaz par filtrage dans les pores des parois de filtre 13.1. L'élément de filtre est conçu avec un choix approprié du substrat en céramique poreuse pour que les parois de filtre 13.1 oppo- sent une perte de charge aussi faible que possible à la veine des gaz d'échappement 14 tout en assurant un effet de filtrage important pour les particules entraînées par les gaz d'échappement, notamment les particules de suie (particules de noir de fumée) 13.5 et les particules de cendres 13.6. Le filtre à particules 13 peut être défectueux en ce qu'au moins une partie des fermetures 13.4 font défaut de sorte que les canaux d'entrée et de sortie correspondants 13.2, 13.3 sont alors ouverts des deux côtés. Ce défaut peut par exemple résulter d'un défaut du matériau ou d'un défaut de manipulation. Les gaz d'échappement peuvent alors traverser l'élément de filtre sans être filtrés, c'est-à-dire sans pas- ser dans les parois de filtre 13.1. Le catalyseur 12 et le filtre à particules 13 peuvent être réunis pour former un catalyseur à quatre voies (catalyseur FWC) qui est un filtre à particules 13 muni d'un revêtement catalytique. La condi- tion pour appliquer le procédé de l'invention est d'avoir un capteur de différence de pression 15 dans le filtre à particules 13 ou le filtre à particules d'être muni d'un revêtement ou encore de capteurs de pression absolue en amont et en aval du filtre à particules. La détection de la charge selon l'invention est fondée sur la surveillance du filtre à particules 13 par la corrélation du gradient en fonction du temps de la différence de pression mesurée 19 du filtre à particules 13 chargé de suie et de cendres et du gradient dans le temps, prévisionnel d'un filtre à particules 13. La valeur prévisionnelle s'obtient à partir d'un modèle, en fonction des paramètres de fonctionnement ac- tuels du moteur à combustion interne 10. Les principales étapes du diagnostique seront décrites ci-après. Le signal de différence de pression, mesurée est tout d'abord filtré par un filtrage passe-bas pour éliminer le bruit. Ensuite, on détermine le gradient en fonction du temps d(Ap(k))/dk du signal, dans lequel k correspond à la mesure d'ordre k. En parallèle à cela, on détermine une valeur de référence correspondante d(4*(4)/dk en ce que qu'avec un volume de gaz d'échappement ou de son gradient en fonction du temps et de la perte de charge du filtre intact ou non chargé du filtre de référence, on calcule l'évolution en fonction du temps ou le gradient de la différence de pression d'un filtre intact. Cette valeur ou le débit volumique qui correspond peuvent, en option, être également filtrés par un filtrage passe-bas. Ensuite, par une corrélation croisée, normée, des gra- dients en fonction du temps de la différence de pression mesurée 4p(k) à la différence de pression de référence Ap*(k) on détermine dans quelle mesure les tracés des gradients sont analogues à la valeur de mesure actuelle et à la valeur de référence. Pour cela, on forme un coefficient de corrélation croisée 21 KKF (voir figure 4) correspondant à la relation suivante : KKF= 1 (d(Ap(k)) * d(Ap*(4)) / 1 (d(Ap*(4)* d(Ap*(4)) (1) Dans cette relation, d(Ap(k))/dk est le gradient de la diffé- rence de pression mesurée et d(4*(k))/dk est le gradient de la pression de référence ou gradient de la pression modélisée 26. La pression de référence p*(k) se calcule à partir du produit du débit volumique des gaz d'échappement et de la perte de charge R* du filtre à particules de référence, non chargé, intact. Pour juger si le filtre à particules est présent ou est ins- tallé correctement, ou s'il fonctionne correctement, on compare le coeffi- cient de corrélation croisée 21 KKF avec un seuil déterminé au préalable et enregistré dans l'appareil de commande ou dans l'unité de diagnostique 18. Si le résultat est inférieur au seuil, ce qui correspond à une corrélation faible, voire inexistante, cela signifie que le filtre à parti- cules 13 a été démonté ou est défectueux. Si le résultat est supérieur au seuil, ce qui correspond à une bonne corrélation, cela signifie qu'il y a un filtre à particules 13 ou que celui-ci est intact. Cette étape de procédé correspond à un procédé de dia- gnostique pour détecter un filtre à particules 13, absent ou défectueux.

Le procédé fonctionne d'une manière particulièrement fiable s'il y a une certaine excitation dynamique, c'est-à-dire si les gradients de différence de pression dépassent une certaine mesure. C'est pourquoi on exploite la corrélation croisée seulement si certains critères dynamiques sont remplis. Il s'agit pour cela des gradients du débit massique des gaz d'échappement, de celui du débit volumique des gaz d'échappement de celui du régime du moteur ou de grandeurs qui en sont déduites. De manière idéale, on utilise pour cela directement le gradient de la valeur de référence de la différence de pression. Selon une variante, on mesure la différence de pression et son gradient en fonction du temps, également à partir des signaux de deux capteurs de différence de pression qui mesurent respectivement la différence de pression par rapport à la pression de l'air ou encore de deux capteurs de pression absolue installés en amont et en aval du filtre à particules 13 comme cela est représenté schématiquement à la figure 2. En variante, la valeur de référence d(4*(4)/dk peut être obtenue, non seulement comme décrit ci-dessus par la relation linéaire d(Ap*(k))/dk = R* x d(AV(k))/dk (2)35 dans laquelle d(AV(k))/dk est le gradient du débit volumique du gaz d'échappement et R* la perte de charge du filtre à particules de référence, intact, non chargé, mais en variante, on peut également, l'obtenir en tenant compte de l'influence quadratique du gradient de débit volumique selon la relation d(Ap*(k))/dk = (R 1*x d(AV(k))/dk) + (R2* x (d(AV(k))/dk)2) (3) avec une composante de perte de charge linéaire R1 et une composante de perte de charge quadratique R2 (perte de charge élevée au carré). Cette influence quadratique est notamment déterminante pour des contre-pressions, c'est-à-dire pour une charge importante en suie ou en cendres 23, 24 (figure 4) et pour de forts débits massiques de gaz d'échappement.

A partir du coefficient de corrélation croisée 21 KKF nor- mé, obtenu selon la formule (1), dans une étape de procédé suivante on soumet le coefficient de corrélation croisée, normé 21 KKF à différentes analyses de tendance en formant différentes valeurs moyennes pour détecter de manière univoque la charge de noir de fumée 23 et/ou la charge de cendres 24. Comme représenté à la figure 4, une charge croissante de cendres 24 dans le filtre à particules 13 en fonction du trajet 22 augmente la perte de charge du filtre à particules 13 et ainsi également le coefficient de corrélation croisée, normé 21 KKF. L'augmentation du fait de la charge de cendres 24 se fait en général très lentement sur une pé- riode de fonctionnement très longue du moteur, ce qui correspond à un parcours 22 de plusieurs dizaines de milliers de kilomètres et cette évolution n'est pas réversible. L'augmentation liée à la charge de suie 23 (charge de particules de fumée) est en revanche plus rapide, c'est-à-dire qu'elle s'étend sur seulement quelques milliers de kilomètres et cette charge est réversible, car on peut brûler les particules de suie 13.5 pendant la régénération du filtre. On obtient ainsi un parcourt typique du coefficient de corrélation croisée 21 en fonction du trajet 22 comme cela est présenté à titre d'exemple dans le diagramme 20 de la figure 4.

Le procédé d'exploitation est fondé sur l'analyse du coefficient de corrélation croisée, normé 21 KKF sur de nombreux cycles de conduite dans l'unité de diagnostic 18. Pour cela, on observe la tendance des valeurs KKF pour tous les cycles de conduite caractéristiques par une forte formation de valeurs moyennes ou par des filtrages. Par- tant de la valeur moyenne à long terme des valeurs KKF normées, à l'aide d'une courbe caractéristique enregistrée dans l'unité de diagnostique 18, on déduit une charge de suie 24 du filtre à particules 13. En fonction de cette valeur caractéristique de charge de suie, on pourra alors appliquer des stratégies appropriées, par exemple pour compenser l'influence de la contrepression croissante s'exerçant sur la charge des cylindres du moteur et aussi la modélisation de celle-ci dans l'appareil de commande du moteur et/ou dans l'unité de diagnostique 18. De plus, en fonction de la valeur caractéristique de la charge de cendres, une information pourra être communiquée au conducteur lui deman- dant de se rendre dans un garage si l'influence de la charge de cendres 24 dépasse une valeur critique, c'est-à-dire si le filtre à particules est excessivement encombré. La formation de la valeur moyenne ou le filtrage des valeurs KKF de détermination de la charge de cendres est ap- pliqué de manière préférentielle pour que les augmentations brèves des valeurs sous l'effet de la charge de suie 23 n'exercent pas d'influence significative sur la valeur déterminée de la charge de cendres. En parallèle à cette formation de valeur moyenne ou fil- trage à long terme des valeurs KKF, en appliquant en une formation de valeur moyenne ou filtrage comparativement plus légers des valeurs KKF sur plusieurs cycles de conduite, on aura une analyse de tendance à moyen terme des valeurs KKF. La valeur qui en résulte sera encore corrigée de la partie liée à la corrélation de la charge de cendres dans la valeur moyenne à long terme ci-dessus. Avec la partie résiduelle, et en utilisant une autre courbe caractéristique également enregistrée dans l'unité de diagnostique 18, on pourra déduire la charge de suie 23 dans le filtre à particules 13. En fonction de cette valeur caractéristique de la charge de suie on pourra alors appliquer des stratégies de régénération appropriée de la suie.

Une variante du procédé prévoit de déterminer également la perte de charge R à partir du gradient du débit volumique et du gradient du signal mesuré de la différence de pression. A partir de la perte de charge R ainsi obtenue, on pourra conclure également sur une ex- ploitation appropriée à long terme concernant la charge de suie et/ou de cendres 23, 24 du filtre à particules 13. Le procédé de diagnostique est réalisé avantageusement sous la forme d'un programme dans l'unité de diagnostique 18 et il peut être appliqué notamment à des moteurs à essence avec les futurs filtres à particules essence, mais en principe également à des moteurs diesel. Cela permet de respecter la réglementation future relative aux gaz d'échappement selon EU6b (2014) et EU6c (2017) en particulier pour les moteurs à essence.15 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 10 Moteur à combustion interne / moteur à essence 11 Conduite des gaz d'échappement 12 Catalyseur 13 Filtre à particules 13.1 Paroi poreuse du filtre 13.2 Canal d'entrée 13.3 Canal de sortie 13.4 Fermeture 13.5 Particule de suie 13.6 Particule de cendres Capteur de différence de pression 16, 17 Capteur de différence de pression 15 18 Unité de diagnostique 19 Différence de pression 21 Coefficient de corrélation croisée KKF 22 Trajet / parcours 23 Charge de suie 24 Charge de cendres R1 Perte de charge linéaire R2 Perte de charge quadratique25

Claims

REVENDICATIONS1°) Procédé de détection d'une charge de suie et de cendres (23, 24) d'un filtre à particules (13) faisant partie d'une installation de nettoyage des gaz d'échappement installée dans la conduite des gaz d'échappement (11) d'un moteur à combustion interne (10), selon lequel, pour surveiller le filtre à particules (13) on mesure une différence de pression (19) entre l'entrée et la sortie du filtre à particules (13) et on exploite cette différence dans une unité de diagnostique (18), procédé caractérisé en ce que pour déterminer la charge de suie et de cendres (23, 24) on met en cor- rélation le gradient en fonction du temps de la différence de pression (19), mesurée dans le filtre à particules (13) avec le gradient en fonction du temps, prévisionnel d'une différence de pression (19) d'un filtre à particules de référence, intact et non chargé et on soumet cette corréla- tion à différentes analyses de tendance dans le temps.
2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine la valeur prévisionnelle de la différence de pression (19) du filtre à particules de référence par un modèle dépendant des para- mètres de fonctionnements actuels.
3°) Procédé selon une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu' on calcule le gradient en fonction du temps de la différence de pression (19) dans le filtre à particules de référence à partir du débit volumique et/ou de son gradient en fonction du temps et de la perte de charge du filtre à particules de référence.
4°) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' à côté de l'influence linéaire du débit volumique et/ou de son gradient en fonction du temps, on tient également compte des influences quadratiques du débit volumique et/ou de son gradient en fonction dutemps pour le calcul du gradient en fonction du temps de la différence de pression (19) dans le filtre à particules de référence.
5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on effectue un filtrage passe-bas de la différence de pression (19) mesurée dans le filtre à particules (13) et/ou de la différence de pression (19) prévisionnel du filtre à particules de référence et/ou du débit volumique pour déterminer la différence de pression (19) par modèle.
6°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on forme un coefficient de corrélation croisé (21) en formant une corré- lation croisée normée à partir du gradient de la différence de pression mesurée (19) dans le filtre à particules (13) et du gradient de la diffé- rence de pression prévisionnel (19) dans le filtre à particules de référence.
7°) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' on soumet le coefficient de corrélation croisé (21) à une formation de valeur moyenne ou un filtrage à long terme et on observe la tendance du coefficient de corrélation croisée (21) sur plusieurs cycles de conduite et à l'aide d'une courbe caractéristique enregistrée dans une unité de diagnostique (18), on déduit la charge de cendres (24) du filtre à par- ticules (13).
8°) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la formation de la valeur moyenne ou du filtrage à long terme est con- çue pour ne pas tenir compte d'un relèvement à moyen terme des valeurs par suite de la charge de suie (23) et qui sont des valeurs diminuant de nouveau après une régénération.35- 19 9°) Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu' on effectue une exploitation à moyen terme du coefficient de corrélation croisée (21) et à l'aide d'une autre courbe caractéristique enregistrée dans une unité de diagnostique (18) on déduit la charge de suie (23) du filtre à particules (13), en corrigeant celle-ci par la partie relative à la charge de cendres (24) obtenues selon la revendication 7. 10°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en fonction de la charge de cendres obtenue (24) on prend des mesures pour compenser l'effet de la contre-pression croissante sur le remplissage des cylindres du moteur à combustion interne (10) et/ou en cas de dépassement d'une valeur limite de la charge de cendres (24), on active un affichage d'avertissement. 11°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on effectue le diagnostique lorsque des critères dynamiques déterminés, notamment pour le gradient de la différence de pression prévisionnel (19) sont atteints et/ ou sont dépassés. 12°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine la différence de pression (19) et son gradient en fonction du temps à partir des signaux de deux capteurs de différence de pression et/ou de deux capteurs de pression absolue installés en amont et en aval du filtre à particules (13) dans la conduite des gaz d'échappement (11). 13°) Application du procédé selon l'une des revendications 1 à 12, à un moteur à combustion interne à essence (10), l'installation de gaz d'échappement ayant au moins un catalyseur (12) distinct et un filtre à particules (13) ou une combinaison catalyseur-filtre à particules ou un filtre à particules (13) à revêtement catalytique.14°) Dispositif, notamment unité de diagnostique (18) pour détecter une charge de suie et de cendres (23, 24) dans un filtre à particules (13) faisant partie d'une installation de nettoyage des gaz d'échappement dans la conduite des gaz d'échappement (11) d'un moteur à combustion in- terne (10), dans lequel, pour surveiller le filtre à particules (13), on me- sure une différence de pression (19) entre l'entrée et la sortie du filtre à particules (13) et on l'exploite dans cette unité de diagnostique (18), dispositif caractérisé en ce que l'unité de diagnostique (18) comporte des installations pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 12 et notamment des unités de calcul pour déterminer un coefficient de corrélation croisée (21) à partir du gradient en fonction du temps d'une différence de pression (19), mesurée dans le filtre à particules (13) et d'un gradient d'une différence de pression (19) déterminée à partir d'un modèle de filtre à particules de référence, des unités de calcul pour former la va- leur moyenne ou pour filtrer le coefficient de corrélation croisée (21) et des unités de comparaison pour comparer le coefficient de corrélation (21) moyen ou filtré avec une courbe caractéristique enregistrée dans l'unité de diagnostique (18).20