FR3142253A1 - METHOD FOR ACCELERATED FOULING OF A VEHICLE PARTICLE FILTER - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé d’encrassement d’un filtre à particules pour véhicule sur un banc moteur comprenant : - au moins une étape A) de chargement en cendres du filtre à particules réalisée en utilisant une huile dans le banc moteur configurée pour générer un fort taux de cendres dans le filtre, et suivant un cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur comprenant des régimes moteurs différents associés à des temps de fonctionnement différents pour chaque régime moteur, - au moins une étape B1) de détermination de la consommation d’huile et du taux d’encrassement du filtre en cendres, et - au moins une étape C) de détermination de la quantité de suies accumulées par rapport au débit volumique des gaz d’échappement (dP/Qv) produits par la combustion d’un carburant dans le banc moteur, lesdites étapes A), B1) et C) étant répétées jusqu’à ce qu’un niveau d’encrassement désiré du filtre soit atteint. Figure 1.The invention relates to a method of clogging a particle filter for a vehicle on an engine bench comprising: - at least one step A) of loading the particle filter with ash carried out using an oil in the engine bench configured to generate a high level of ash in the filter, and following a dynamic operating cycle of the engine bench comprising different engine speeds associated with different operating times for each engine speed, - at least one step B1) of determining the fuel consumption oil and the rate of clogging of the filter with ashes, and - at least one step C) of determining the quantity of soot accumulated in relation to the volume flow rate of the exhaust gases (dP/Qv) produced by the combustion of a fuel in the engine bench, said steps A), B1) and C) being repeated until a desired level of filter clogging is reached. Figure 1.
Description
L'invention se situe dans le domaine de la dépollution des gaz d'échappement d'un moteur thermique, notamment de véhicule automobile.The invention lies in the field of depolluting exhaust gases from a heat engine, in particular from a motor vehicle.
Plus particulièrement, l’invention concerne un procédé d’encrassement d’un filtre à particules pour véhicule mise en œuvre sur un banc moteur.More particularly, the invention relates to a method of clogging a particle filter for a vehicle implemented on an engine bench.
Lors de la combustion d'un mélange d'air et de carburant dans un moteur thermique, des polluants peuvent être émis dans la ligne d'échappement du moteur. Ces polluants sont principalement des hydrocarbures imbrûlés (HO), des oxydes d'azote (monoxyde d'azote NO et dioxyde d'azote NO2) et des oxydes de carbone (dont le monoxyde de carbone CO).When a mixture of air and fuel burns in a heat engine, pollutants can be emitted into the engine's exhaust line. These pollutants are mainly unburned hydrocarbons (HO), nitrogen oxides (nitrogen monoxide NO and nitrogen dioxide NO2) and carbon oxides (including carbon monoxide CO).
Les normes environnementales en matière de dépollution des gaz d'échappement imposent l'installation de systèmes de post-traitement des gaz d'échappement dans la ligne d'échappement des moteurs. La ligne d'échappement d'un moteur est donc généralement au moins munie d'un catalyseur, par exemple un catalyseur à trois voies, permettant la réduction des oxydes d'azote en azote et en dioxyde de carbone, l'oxydation des monoxydes de carbone en dioxyde de carbone, et l'oxydation des hydrocarbures imbrûlés en dioxyde de carbone et en eau.Environmental standards for exhaust gas pollution control require the installation of exhaust gas post-treatment systems in the engine exhaust line. The exhaust line of an engine is therefore generally equipped with at least one catalyst, for example a three-way catalyst, allowing the reduction of nitrogen oxides into nitrogen and carbon dioxide, the oxidation of carbon monoxides. carbon to carbon dioxide, and the oxidation of unburned hydrocarbons to carbon dioxide and water.
Des particules solides ou liquides constituées essentiellement de suies à base de carbone peuvent également être émises. Pour les piéger, on prévoit généralement un filtre à particules constitué d'une matrice minérale, de type céramique, de structure alvéolaire, définissant des canaux disposés sensiblement parallèlement à la direction générale d'écoulement des gaz d'échappement dans le filtre.Solid or liquid particles consisting essentially of carbon-based soot can also be emitted. To trap them, a particle filter is generally provided consisting of a mineral matrix, of ceramic type, of cellular structure, defining channels arranged substantially parallel to the general direction of flow of the exhaust gases in the filter.
Pour tester, calibrer et comparer l’efficacité des filtres à particules, il est nécessaire de les encrasser par des cendres pour les amener en fin de vie.To test, calibrate and compare the effectiveness of particle filters, it is necessary to clog them with ash to bring them to the end of their life.
Pour calibrer les stratégies de contrôle permettant d’assurer un fonctionnement et un diagnostic optimal des filtres à particules dans toutes les conditions de vie du véhicule, à neuf et en fin de vie, il est nécessaire de pouvoir charger et encrasser un filtre à particule en cendres.To calibrate control strategies to ensure optimal operation and diagnosis of particle filters in all vehicle life conditions, both new and at the end of its life, it is necessary to be able to load and clog a particle filter in ashes.
On connaît des procédés d’encrassement du filtre à particules comprenant l’utilisation d’un brûleur positionné en amont du filtre dans un banc de flux. Le brûleur brûle du carburant qui est filtré par le filtre à particules.Processes for clogging the particle filter are known, comprising the use of a burner positioned upstream of the filter in a flow bank. The burner burns fuel which is filtered by the particle filter.
Cependant, l’utilisation de brûleur a été proscrit car les caractéristiques des filtres encrassés avec ce procédé ne sont pas suffisamment représentatives d’un encrassement réel.However, the use of a burner has been prohibited because the characteristics of the filters clogged with this process are not sufficiently representative of real clogging.
Les procédés d’encrassement du filtre à particules pour véhicules essence ou diesel utilisés actuellement sont essentiellement obtenus par des roulages réels sur véhicules à une durabilité comprise entre 180 000 km à 240 000 km sur un banc à rouleaux d’endurance avec un pilotage autonome.The processes for clogging the particulate filter for gasoline or diesel vehicles currently used are essentially obtained by actual driving on vehicles with a durability of between 180,000 km to 240,000 km on an endurance roller bench with autonomous control.
Cependant, ces procédés présentent de nombreux défauts car il faut un véhicule d’essai dédié à l’encrassement, ce qui représente un coût important.However, these methods have many flaws because a dedicated fouling test vehicle is required, which represents a significant cost.
De plus, le nombre de bancs à rouleau d’endurance est limité. Leur disponibilité est fortement dépendante de la priorisation entre les différents projets de conception.Additionally, the number of endurance roller benches is limited. Their availability is strongly dependent on the prioritization between different design projects.
La durée de réalisation de l’encrassement est souvent très importante (environ 12 mois) et entraine une livraison beaucoup trop tardive des calibrations fin de vie pour le diagnostic et la supervision des filtres à particules.The duration of clogging is often very long (around 12 months) and leads to far too late delivery of end-of-life calibrations for the diagnosis and supervision of particle filters.
Pour résoudre en partie ces problèmes, le document CN108844794 décrit un procédé de préparation accéléré d’un échantillon de filtre encrassé par les suies sur un banc moteur présentant un encrassement équivalent à celui obtenu avec un procédé utilisant un véhicule à essence.To partially resolve these problems, document CN108844794 describes a process for the accelerated preparation of a filter sample clogged with soot on an engine bench presenting a clogging equivalent to that obtained with a process using a gasoline vehicle.
Le procédé de préparation comprend entre autres une étape d’analyse de la teneur en cendre du filtre, et la détermination d’une teneur en suies cible à atteindre.The preparation process includes, among other things, a step of analyzing the ash content of the filter, and determining a target soot content to be achieved.
Le document CN109387377 décrit également un procédé de vieillissement rapide sur banc moteur pour un filtre à particules d'essence catalytique comprenant trois modes de fonctionnement à des régimes moteurs différents pendant des durées différentes. Après 1 à 6 cycles fonctionnement, le filtre à particules d'essence est pesé une fois pour déterminer le gain de poids. Le filtre est ensuite régénéré et une mesure du taux de suies filtrées est réalisée.Document CN109387377 also describes a rapid aging process on an engine bench for a catalytic gasoline particle filter comprising three operating modes at different engine speeds for different durations. After 1 to 6 operating cycles, the gasoline particulate filter is weighed once to determine the weight gain. The filter is then regenerated and a measurement of the rate of filtered soot is carried out.
Cependant, ces solutions de l’art antérieur ne permettent pas d’encrasser assez rapidement le filtre à particules.However, these prior art solutions do not make it possible to clog the particle filter quickly enough.
L’invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique en proposant un procédé permettant d’encrasser le filtre à particules par des cendres sur un banc moteur, plus rapidement qu’avec les procédés de l’art antérieur.The invention aims to remedy all or part of the drawbacks of the state of the art by proposing a method making it possible to clog the particle filter with ashes on an engine bench, more quickly than with the methods of the art. prior.
Pour ce faire est proposé, un procédé d’encrassement d’un filtre à particules pour véhicule mis en œuvre sur un banc moteur et comprenant :
- au moins une étape de chargement en cendres du filtre à particules réalisée en utilisant une huile dans le banc moteur configurée pour générer un fort taux de cendres dans le filtre, et suivant un cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur comprenant des régimes moteurs différents associés à des temps de fonctionnement différents pour chaque régime moteur,
- au moins une étape de détermination de la consommation d’huile et du taux d’encrassement du filtre en cendres, et
- au moins une étape de détermination de la quantité de suies accumulées par rapport au débit volumique des gaz d’échappement (dP/Qv) produits par la combustion d’un carburant dans le banc moteur, lesdites étapes étant répétées jusqu’à ce qu’un niveau d’encrassement désiré du filtre soit atteint.
- at least one step of loading the particle filter with ash carried out using an oil in the engine bench configured to generate a high level of ash in the filter, and following a dynamic operating cycle of the engine bench comprising different engine speeds associated with different operating times for each engine speed,
- at least one step of determining the oil consumption and the ash filter clogging rate, and
- at least one step of determining the quantity of soot accumulated in relation to the volume flow rate of the exhaust gases (dP/Qv) produced by the combustion of a fuel in the engine bench, said steps being repeated until a desired level of filter clogging is reached.
L’invention fournit ainsi un procédé permettant d’encrasser un filtre à particules (essence ou diesel) par des cendres sur un banc moteur, plus rapidement qu’avec les procédés de l’art antérieur. La durée de la phase d’encrassement du filtre à particule est réduite. Un filtre en fin de vie est ainsi obtenu plus rapidement.The invention thus provides a method making it possible to clog a particle filter (petrol or diesel) with ash on an engine bench, more quickly than with the methods of the prior art. The duration of the particle filter clogging phase is reduced. A filter at the end of its life is thus obtained more quickly.
L’utilisation d’un enchainement de cycles dynamiques au banc moteur, associé à une huile générant un fort taux de cendres, permet de réduire d’au moins 75% le temps nécessaire pour encrasser le filtre à particules, tout en conservant une représentativité des cendres équivalente à un roulage réel sur véhicule.The use of a sequence of dynamic cycles on the engine bench, associated with an oil generating a high ash content, makes it possible to reduce by at least 75% the time necessary to clog the particle filter, while maintaining a representativeness of the ashes equivalent to actual driving on a vehicle.
Le procédé permet d’obtenir un encrassement représentatif indispensable à la calibration des stratégies de supervision des filtres à particules en fin de vie ainsi qu’au diagnostic des filtres à particules.The process makes it possible to obtain representative fouling which is essential for the calibration of monitoring strategies for particle filters at the end of their life as well as for the diagnosis of particle filters.
Le procédé d’encrassement proposé est plus rapide que ceux actuellement obtenus par des roulages réels sur véhicules présentant une durabilité comprise entre 180 000 km à 240 000 km sur un banc à rouleaux d’endurance avec un pilotage autonome, pouvant durer plus d’un an.The proposed fouling process is faster than those currently obtained by real runs on vehicles with a durability of between 180,000 km to 240,000 km on an endurance roller bench with autonomous piloting, which can last more than a year. year.
Le procédé d’encrassement proposé est également bien plus représentatif des conditions de roulage réels que les procédés utilisant un brûleur en amont du filtre dans un banc de flux.The proposed fouling process is also much more representative of real driving conditions than processes using a burner upstream of the filter in a flow bank.
Cette solution permet d’obtenir la calibration et la livraison des stratégies de contrôle moteur et des diagnostiques du filtre à particules rapidement, tout en assurant une bien meilleure robustesse dans le suivi des activités et une réduction importante des coûts associés en s’affranchissant des véhicules protos dédiés.This solution makes it possible to obtain the calibration and delivery of engine control strategies and particle filter diagnostics quickly, while ensuring much better robustness in monitoring activities and a significant reduction in associated costs by eliminating the need for vehicles. dedicated protos.
L’utilisation d’un banc moteur permet de simplifier les mesures telles les pesées d’huile et de filtre à particules et de mesurer la caractéristique dP/Qvol en fonction du pourcentage d’encrassement au cours du roulage, étape par étape, au lieu de réaliser des mesures sur un filtre complètement encrassé à la fin du procédé d’encrassement.The use of an engine bench makes it possible to simplify measurements such as oil and particle filter weighings and to measure the dP/Qvol characteristic according to the percentage of fouling during driving, step by step, instead of to carry out measurements on a completely clogged filter at the end of the fouling process.
En effet, plusieurs mesures de consommation d’huile, du taux d’encrassement du filtre en cendres, et de quantité de suies accumulées par rapport au débit volumique des gaz d’échappement (dP/Qv) sont réalisées au cours du temps et donc à différents taux d’encrassement du filtre en cendres. L’impact du chargement en suies est caractérisé à différents niveaux d’encrassement du filtre en cendres.Indeed, several measurements of oil consumption, the rate of clogging of the filter with ashes, and the quantity of soot accumulated in relation to the volume flow rate of the exhaust gases (dP/Qv) are carried out over time and therefore at different levels of ash filter clogging. The impact of soot loading is characterized at different levels of ash filter clogging.
Le nombre de redémarrage pendant la phase d’encrassement est réduit afin de limiter la dilution de l’huile dans le filtre, ce qui compliquerait l’interprétation des données de consommation d’huile.The number of restarts during the clogging phase is reduced in order to limit the dilution of the oil in the filter, which would complicate the interpretation of oil consumption data.
De plus, ce procédé ne demande pas de moyens supplémentaires car il est possible d’utiliser le moteur déjà utilisé pour la réalisation des essais de mise au point qui sont antérieurs à la réalisation de l’encrassement du filtre à particule.In addition, this process does not require additional resources because it is possible to use the engine already used for carrying out the development tests which are prior to the clogging of the particle filter.
Selon un mode de réalisation, une première étape de détermination de la consommation d’huile et du taux d’encrassement du filtre en cendres est réalisée avant l’étape de détermination de la quantité de suie accumulée par rapport du débit volumique des gaz d’échappement. Une deuxième étape de détermination de la consommation d’huile et du taux d’encrassement du filtre en cendres est également réalisée après l’étape de détermination de la quantité de suie accumulée par rapport du débit volumique des gaz d’échappement.According to one embodiment, a first step of determining the oil consumption and the level of clogging of the ash filter is carried out before the step of determining the quantity of soot accumulated in relation to the volume flow rate of the gases. exhaust. A second step of determining the oil consumption and the rate of clogging of the ash filter is also carried out after the step of determining the quantity of soot accumulated in relation to the volume flow rate of the exhaust gases.
Cela permet de vérifier la consommation d’huile et l’encrassement en cendres avant et après une étape de détermination de la quantité de suie accumulée par rapport du débit volumique des gaz d’échappement, pour vérifier l’influence de cette étape sur le taux de cendres.This makes it possible to check the oil consumption and the ash fouling before and after a step of determining the quantity of soot accumulated in relation to the volume flow of the exhaust gases, to check the influence of this step on the rate. of ashes.
Selon un autre mode de réalisation, une étape de détermination de la consommation d’huile seule est réalisée entre deux étapes de chargement en cendres du filtre à particules.According to another embodiment, a step of determining the consumption of oil alone is carried out between two stages of loading the particle filter with ash.
Ces étapes intermédiaires permettent de réaliser des opérations de maintenance du moteur, telle la vidange, tout en déterminant la consommation d’huile. Une étape de détermination de la quantité de suies accumulées par rapport au débit volumique des gaz d’échappement (dP/Qv) n’est pas réalisée à chaque vidange pour ne pas rallonger le temps de réalisation du programme complet. Il est préférable de réaliser cette étape une fois sur deux pour accumuler plus de cendres.These intermediate steps make it possible to carry out engine maintenance operations, such as oil changing, while determining oil consumption. A step of determining the quantity of soot accumulated in relation to the volume flow rate of the exhaust gases (dP/Qv) is not carried out at each drain so as not to extend the time required to complete the complete program. It is best to do this step every other time to accumulate more ashes.
Selon un autre mode de réalisation, le cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur comprend quatre phases dont, dans l’ordre, une phase de haut régime moteur, une phase de très haut régime moteur, une phase de bas régime moteur et une phase d’arrêt du moteur.According to another embodiment, the dynamic operating cycle of the engine bench comprises four phases including, in order, a high engine speed phase, a very high engine speed phase, a low engine speed phase and a low engine speed phase. stopping the engine.
Selon un autre mode de réalisation, la phase de haut régime moteur est réalisée durant 25% à 35% du temps du cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur. La phase de très haut régime moteur est réalisée durant une durée de 46% à 68% du temps du cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur. La phase de bas régime moteur est réalisée durant une durée de 2% à 7% du temps du cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur. Et la phase d’arrêt du moteur est réalisée durant une durée de 5% à 12% du temps du cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur.According to another embodiment, the high engine speed phase is carried out for 25% to 35% of the time of the dynamic operating cycle of the engine bench. The very high engine speed phase is carried out for a duration of 46% to 68% of the time of the dynamic operating cycle of the engine bench. The low engine speed phase is carried out for a duration of 2% to 7% of the time of the dynamic operating cycle of the engine bench. And the engine stopping phase is carried out for a duration of 5% to 12% of the time of the dynamic operating cycle of the engine bench.
Selon un autre mode de réalisation, la phase de haut régime moteur est réalisée durant 32% du temps du cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur. La phase de très haut régime moteur est réalisée durant une durée de 54% du temps du cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur. La phase de bas régime moteur est réalisée durant une durée de 5% du temps du cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur. Et la phase d’arrêt du moteur est réalisée durant une durée de 9% du temps du cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur.According to another embodiment, the high engine speed phase is carried out for 32% of the time of the dynamic operating cycle of the engine bench. The very high engine speed phase is carried out for a duration of 54% of the time of the dynamic operating cycle of the engine bench. The low engine speed phase is carried out for a duration of 5% of the time of the dynamic operating cycle of the engine bench. And the engine shutdown phase is carried out for a duration of 9% of the time of the dynamic operating cycle of the engine bench.
Selon un autre mode de réalisation, la phase de haut régime moteur est réalisée à une vitesse équivalente maximale comprise entre 80 km/h et 110 km/h. La phase de très haut régime moteur est réalisée à une vitesse équivalente maximale comprise entre 130 km/h et 145 km/h. La phase de bas régime moteur est réalisée à une vitesse équivalente maximale comprise entre 35 km/h et 60 km/h.According to another embodiment, the high engine speed phase is carried out at a maximum equivalent speed of between 80 km/h and 110 km/h. The very high engine speed phase is carried out at a maximum equivalent speed of between 130 km/h and 145 km/h. The low engine speed phase is carried out at a maximum equivalent speed of between 35 km/h and 60 km/h.
Selon un autre mode de réalisation, les propriétés de l’huile sont telles qu’elles entraînent plus de 1% de cendres dans le filtre à particules.According to another embodiment, the properties of the oil are such that they cause more than 1% ash in the particle filter.
L’étape de chargement en cendres du filtre à particules est ainsi accélérée.The ash loading stage of the particle filter is thus accelerated.
Selon un autre mode de réalisation, les propriétés de l’huile sont telles qu’elles entraînent 1,5% de cendres dans le filtre à particules.According to another embodiment, the properties of the oil are such that they cause 1.5% ash in the particle filter.
L’étape de chargement en cendres du filtre à particules est ainsi davantage accélérée.The ash loading stage of the particle filter is thus further accelerated.
Selon un autre mode de réalisation, un additif est ajouté lorsque le carburant alimentant le moteur est du diesel.According to another embodiment, an additive is added when the fuel supplying the engine is diesel.
L’étape de chargement en cendres du filtre à particules peut être davantage accélérée avec l’additif.The ash loading stage of the particle filter can be further accelerated with the additive.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent :
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Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.For greater clarity, identical or similar elements are identified by identical reference signs throughout the figures.
La
Ce procédé est mis en œuvre avec un banc moteur connu de l’état de l’art et comprenant un moteur thermique, à essence ou diesel, notamment destiné à équiper un véhicule automobile. Un exemple est donné ci-dessous.This process is implemented with an engine bench known to the state of the art and comprising a thermal engine, gasoline or diesel, in particular intended to equip a motor vehicle. An example is given below.
Le moteur thermique est relié à une ligne d'échappement pour l'évacuation des gaz brûlés produits par le fonctionnement du moteur thermique.The heat engine is connected to an exhaust line for the evacuation of the burnt gases produced by the operation of the heat engine.
La ligne d'échappement comprend un organe de dépollution de polluant gazeux, par exemple un catalyseur d'oxydation, ou un catalyseur trois-voies. Le catalyseur trois voies permet notamment de réduire les oxydes d'azote en azote et en dioxyde de carbone, d'oxyder les monoxydes de carbone en dioxyde de carbone, et les hydrocarbures imbrûlés en dioxyde de carbone et en eau.The exhaust line includes a gaseous pollutant depollution device, for example an oxidation catalyst, or a three-way catalyst. The three-way catalyst makes it possible in particular to reduce nitrogen oxides into nitrogen and carbon dioxide, to oxidize carbon monoxides into carbon dioxide, and unburned hydrocarbons into carbon dioxide and water.
La ligne d'échappement comprend en outre, un filtre à particules permettant de filtrer des particules de suies dans les gaz d'échappement du moteur thermique. Le filtre à particules est adapté à la filtration de particules de suies provenant de la combustion d'essence. Ce filtre est appelé en anglais "Gasoline Particulate Filter" abrégé en GPF.The exhaust line further comprises a particle filter making it possible to filter soot particles in the exhaust gases of the heat engine. The particle filter is suitable for filtering soot particles from gasoline combustion. This filter is called in English "Gasoline Particulate Filter" abbreviated to GPF.
Dans le filtre à particules, les gaz d'échappement traversent la matière composant le filtre à particules. Ainsi, lorsque le filtre à particules est formé de canaux, chacun de ces canaux comprend une extrémité bouchée, de sorte que les gaz d'échappement s'écoulant dans le filtre à particules passent de canaux en canaux, en traversant les parois des différents canaux pour sortir du filtre à particules. Le filtre à particules pourra être à base d'une matrice céramique poreuse, par exemple en cordiérite, mullite, titanate d'aluminium ou carbure de silicium. L'organe de dépollution et le filtre à particules peuvent être implantés à l'intérieur d'une même enveloppe.In the particle filter, the exhaust gases pass through the material making up the particle filter. Thus, when the particle filter is formed of channels, each of these channels includes a blocked end, so that the exhaust gases flowing into the particle filter pass from channel to channel, crossing the walls of the different channels to exit the particle filter. The particle filter may be based on a porous ceramic matrix, for example cordierite, mullite, aluminum titanate or silicon carbide. The pollution control unit and the particle filter can be installed inside the same envelope.
La ligne d'échappement est également munie de deux capteurs de mesure de pression. Un des capteurs est disposé en amont du filtre à particules et l'autre capteur est disposé en aval du filtre à particules. Les capteurs de mesure de pression permettent de mesurer une différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre à particules, dite différence de pression dP aux bornes du filtre à particules, à partir de laquelle il est possible, dans certaines conditions de fonctionnement du moteur thermique, de déduire une quantité de particules accumulées, c'est-à-dire un chargement en cendres du filtre à particules, comme cela est expliqué plus en détails ci-après.The exhaust line is also equipped with two pressure measurement sensors. One of the sensors is placed upstream of the particle filter and the other sensor is placed downstream of the particle filter. The pressure measurement sensors make it possible to measure a pressure difference between the inlet and the outlet of the particle filter, called the pressure difference dP at the terminals of the particle filter, from which it is possible, under certain operating conditions of the heat engine, to deduce a quantity of accumulated particles, that is to say an ash loading of the particle filter, as explained in more detail below.
Un calculateur est également prévu pour assurer le pilotage du fonctionnement du moteur thermique. Ce calculateur comprend une mémoire stockant des instructions logicielles pour la mise en œuvre du procédé d’encrassement d’un filtre à particules selon l'invention décrit ci-après en référence avec la
Le débit volumique des gaz Qv (en m3/s) peut être estimé à partir d'une mesure du débit massique Qm (en g/s) effectuée par un capteur implanté dans la ligne d'échappement, une température en amont du filtre à particules, ainsi qu'une pression absolue en amont du filtre à particules.The volume flow rate of the gases Qv (in m 3 /s) can be estimated from a measurement of the mass flow rate Qm (in g/s) carried out by a sensor installed in the exhaust line, a temperature upstream of the filter particles, as well as an absolute pressure upstream of the particle filter.
De préférence, il n’y pas de capteur physique pour la mesure du débit. Le débit massique Qm est estimé par un modèle physique.Preferably, there is no physical sensor for flow measurement. The mass flow Qm is estimated by a physical model.
On en déduit une quantité de suie accumulée en fonction du débit volumique dP/Qv.We deduce a quantity of soot accumulated as a function of the volume flow dP/Qv.
Le procédé d’encrassement d’un filtre à particules pour véhicule comprend au moins une étape A de chargement en cendres du filtre à particules réalisée en utilisant une huile dans le banc moteur configurée pour générer un fort taux de cendres dans le filtre, et suivant un cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur comprenant des régimes moteurs différents associés à des temps de fonctionnement différents pour chaque régime moteur.The method of clogging a particle filter for a vehicle comprises at least one step A of loading the particle filter with ash carried out using an oil in the engine bench configured to generate a high level of ash in the filter, and following a dynamic operating cycle of the engine bench comprising different engine speeds associated with different operating times for each engine speed.
L’huile est utilisée dans le moteur de manière classique pour le lubrifier.Oil is used in the engine in the conventional way to lubricate it.
Les propriétés de l’huile sont telles qu’elles entraînent plus de 1% de cendres dans le filtre et de préférence 1,5% de cendres dans le filtre.The properties of the oil are such that they result in more than 1% ash in the filter and preferably 1.5% ash in the filter.
Il est, par exemple, possible d’utiliser une huile d’ancienne génération 10W40 « TOTAL Quartz 7000 10W40®» ou « TOTAL Activa 7000 10W40®» ou « Mobil Super 2000 Formula P 10W40® » ou d’ajouter plus de calcium dans l’huile.It is, for example, possible to use an old generation 10W40 oil “TOTAL Quartz 7000 10W40®” or “TOTAL Activa 7000 10W40®” or “Mobil Super 2000 Formula P 10W40®” or to add more calcium in oil.
En variante, un additif est ajouté dans le carburant mais de préférence lorsque le carburant alimentant le moteur est du diesel.Alternatively, an additive is added to the fuel but preferably when the fuel supplying the engine is diesel.
Dans le cas de l’utilisation d’un additif carburant, le suivi de consommation carburant peut être également effectué afin d’estimer au mieux les cendres générées.In the case of using a fuel additive, fuel consumption monitoring can also be carried out in order to best estimate the ash generated.
La quantité d’additif carburant doit être adaptée afin de respecter le cahier des charges du système d’injection.The quantity of fuel additive must be adapted in order to comply with the specifications of the injection system.
Il faut également s’assurer de l’inertie chimique de l’additif utilisé en fonction du matériau constituant le filtre à particule.It is also necessary to ensure the chemical inertness of the additive used depending on the material constituting the particle filter.
Dans le cas de l’utilisation d’un filtre en cordiérite, l’utilisation d’un additif carburant n’est pas adaptée car il y a une altération des parois du filtre à particule. Par contre, un filtre à particule en carbure de silicium est compatible avec une additivation du carburant.In the case of using a cordierite filter, the use of a fuel additive is not suitable because there is an alteration of the walls of the particle filter. On the other hand, a silicon carbide particle filter is compatible with fuel additives.
L’additif peut être à base d’oxyde de Fer tel l’additif EOLYS POWERFLEX®.The additive can be based on iron oxide such as the EOLYS POWERFLEX® additive.
Le procédé d’encrassement comprend également au moins une étape B1, B2 de détermination de la consommation d’huile et du taux d’encrassement du filtre en cendres.The clogging process also includes at least one step B1, B2 of determining the oil consumption and the rate of clogging of the ash filter.
La consommation d’huile est déterminée par une pesée d’huile. Pour peser l’huile, une vidange complète du carter du moteur est réalisée. La pesée d’huile permet d’estimer la consommation d’huile et de la corréler à la masse de cendres obtenue via la pesée du filtre. Ces informations sont utilisées pour vérifier un modèle de consommation d’huile et d’encrassement en cendres.Oil consumption is determined by weighing the oil. To weigh the oil, a complete drain of the engine crankcase is carried out. Oil weighing makes it possible to estimate oil consumption and correlate it with the mass of ash obtained via filter weighing. This information is used to verify a model of oil consumption and ash fouling.
Le taux d’encrassement du filtre en cendres par les cendres est déterminé par une pesée du filtre à particules. Le filtre est retiré du banc moteur puis est pesé.The rate of clogging of the ash filter by ash is determined by weighing the particle filter. The filter is removed from the engine bench and then weighed.
Le procédé d’encrassement comprend également au moins une étape C de détermination de la quantité de suies accumulées par rapport du débit volumique (dP/Qv) des gaz d’échappement produits par la combustion d’un carburant dans le banc moteur. Les étapes A, B et C sont répétées jusqu’à ce qu’un niveau d’encrassement désiré du filtre soit atteint.The fouling process also comprises at least one step C of determining the quantity of soot accumulated in relation to the volume flow rate (dP/Qv) of the exhaust gases produced by the combustion of a fuel in the engine bench. Steps A, B and C are repeated until a desired level of filter clogging is reached.
La quantité de suies accumulées par rapport du débit volumique (dP/Qv) est déterminée comme décrit précédemment.The quantity of soot accumulated in relation to the volume flow (dP/Qv) is determined as described previously.
L’impact du chargement en suies est caractérisé à différents niveaux d’encrassement du filtre en cendres.The impact of soot loading is characterized at different levels of ash filter clogging.
De préférence, une étape de détermination de la consommation d’huile et du taux d’encrassement du filtre en cendres est réalisée avant et après l’étape C de détermination de la quantité de suie accumulée par rapport du débit volumique des gaz d’échappement.Preferably, a step of determining the oil consumption and the level of clogging of the filter with ashes is carried out before and after step C of determining the quantity of soot accumulated in relation to the volume flow rate of the exhaust gases .
Autrement dit, le procédé d’encrassement comprend une première étape B1 de détermination de la consommation d’huile et du taux d’encrassement du filtre en cendres réalisée avant l’étape C de détermination de la quantité de suie accumulée par rapport du débit volumique des gaz d’échappement et une deuxième étape B2 de détermination de la consommation d’huile et du taux d’encrassement du filtre en cendres réalisée après l’étape C de détermination de la quantité de suie accumulée par rapport du débit volumique des gaz d’échappement.In other words, the clogging process comprises a first step B1 of determining the oil consumption and the rate of clogging of the ash filter carried out before step C of determining the quantity of soot accumulated in relation to the volume flow exhaust gases and a second step B2 of determining the oil consumption and the rate of clogging of the filter with ashes carried out after step C of determining the quantity of soot accumulated in relation to the volume flow rate of the gases d 'exhaust.
En variante, une étape D de détermination de la consommation d’huile seule, sans détermination du taux d’encrassement du filtre en cendres est réalisée entre deux étapes A de chargement en cendres du filtre à particules.Alternatively, a step D of determining the oil consumption alone, without determining the level of clogging of the filter with ashes, is carried out between two steps A of loading the particle filter with ash.
Le cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur de l’étape A de chargement en cendres du filtre à particules comprend quatre phases dont, dans l’ordre, une phase de haut régime moteur, une phase de très haut régime moteur, une phase de bas régime moteur et une phase d’arrêt du moteur pour refroidir le moteur. Ce sont des profils de régime (ou vitesse équivalente) représentatifs d’un client réel.The dynamic operating cycle of the engine bench of stage A of loading the particle filter with ash comprises four phases including, in order, a high engine speed phase, a very high engine speed phase, a low engine speed phase. engine speed and an engine shutdown phase to cool the engine. These are rpm profiles (or equivalent speed) representative of a real customer.
De préférence, la phase de haut régime moteur est réalisée durant 25% à 35% du temps du cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur. La phase de très haut régime moteur est réalisée durant une durée de 46% à 68% du temps du cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur. La phase de bas régime moteur est réalisée durant une durée de 2% à 7% du temps du cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur et la phase d’arrêt du moteur est réalisée durant une durée de 5% à 12% du temps du cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur.Preferably, the high engine speed phase is carried out for 25% to 35% of the time of the dynamic operating cycle of the engine bench. The very high engine speed phase is carried out for a duration of 46% to 68% of the time of the dynamic operating cycle of the engine bench. The low engine speed phase is carried out for a duration of 2% to 7% of the time of the dynamic operating cycle of the engine bench and the engine shutdown phase is carried out for a duration of 5% to 12% of the cycle time operating dynamics of the engine bench.
Avantageusement, la phase de haut régime moteur est réalisée durant 32% du temps du cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur. La phase de très haut régime moteur est réalisée durant une durée de 54% du temps du cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur. La phase de bas régime moteur est réalisée durant une durée de 5% du temps du cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur et la phase d’arrêt du moteur est réalisée durant une durée de 9% du temps du cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur.Advantageously, the high engine speed phase is carried out for 32% of the time of the dynamic operating cycle of the engine bench. The very high engine speed phase is carried out for a duration of 54% of the time of the dynamic operating cycle of the engine bench. The low engine speed phase is carried out for a duration of 5% of the time of the dynamic operating cycle of the engine bench and the engine shutdown phase is carried out for a duration of 9% of the time of the dynamic operating cycle of the engine bench .
De préférence, la phase de haut régime moteur est réalisée à une vitesse équivalente maximale comprise entre 80 km/h et 110 km/h, la phase de très haut régime moteur étant réalisée à une vitesse équivalente maximale comprise entre 130 km/h et 138 km/h et la phase de bas régime moteur étant réalisée à une vitesse équivalente maximale comprise entre 35 km/h et 60 km/h. Les vitesses équivalentes correspondent à des régimes moteurs définis.Preferably, the high engine speed phase is carried out at a maximum equivalent speed of between 80 km/h and 110 km/h, the very high engine speed phase being carried out at a maximum equivalent speed of between 130 km/h and 138 km/h. km/h and the low engine speed phase being carried out at a maximum equivalent speed of between 35 km/h and 60 km/h. The equivalent speeds correspond to defined engine speeds.
De préférence, la phase de haut régime moteur comprend huit cycles de montée et descente en vitesse équivalente, la vitesse équivalente variant de 0 km/h à environ 110 km/h. La phase de très haut régime moteur comprend 12 cycles de montée et descente en vitesse équivalente, la vitesse équivalente variant de 0 km/h à environ 138 km/h. La phase de bas régime moteur comprend seulement un fonctionnement à une vitesse équivalente de 40 km/h environ.Preferably, the high engine speed phase comprises eight cycles of rise and fall at equivalent speed, the equivalent speed varying from 0 km/h to approximately 110 km/h. The very high engine speed phase includes 12 cycles of rise and fall in equivalent speed, the equivalent speed varying from 0 km/h to approximately 138 km/h. The low engine speed phase only includes operation at an equivalent speed of approximately 40 km/h.
La
Ce procédé d’encrassement comprend une étape initiale B0 de pesée d’huile et de pesée du filtre. Une vidange est réalisée puis l’huile est pesée pour déterminer une masse d’huile de référence. Le filtre est pesé pour obtenir une masse de référence.This fouling process includes an initial step B0 of weighing the oil and weighing the filter. An oil change is carried out then the oil is weighed to determine a reference oil mass. The filter is weighed to obtain a reference mass.
Ce procédé d’encrassement comprend une étape initiale C0 de détermination de la quantité de suies accumulées par rapport au débit volumique des gaz d’échappement (dP/Qv) sur le filtre neuf.This clogging process includes an initial step C0 of determining the quantity of soot accumulated in relation to the volume flow rate of the exhaust gases (dP/Qv) on the new filter.
Durant cette étape, le moteur fonctionne et encrasse le filtre en cendres.During this stage, the engine runs and clogs the filter with ashes.
C’est pourquoi le procédé d’encrassement comprend ensuite une étape initiale B0’ de détermination de la consommation d’huile et du taux d’encrassement du filtre en cendres est réalisée après l’étape initiale C0. Cela permet de vérifier la consommation d’huile et l’encrassement en cendres avant une première étape A1 de chargement en cendres du filtre à particules.This is why the clogging process then includes an initial step B0' of determining the oil consumption and the rate of clogging of the ash filter is carried out after the initial step C0. This makes it possible to check oil consumption and ash clogging before a first step A1 of loading the particle filter with ash.
Cette étape est suivie d’une première étape D1 de détermination de la consommation d’huile seule, puis une deuxième étape A2 de chargement en cendres du filtre à particules, suivie d’une première étape B1 de détermination de la consommation d’huile et du taux d’encrassement du filtre en cendres.This step is followed by a first step D1 of determining the oil consumption alone, then a second step A2 of loading the particle filter with ash, followed by a first step B1 of determining the oil consumption and the rate of clogging of the ash filter.
Une première étape C1 de détermination de la quantité de suies accumulées par rapport au débit volumique des gaz d’échappement (dP/Qv) est réalisée suivie d’une deuxième étape B2 de détermination de la consommation d’huile et du taux d’encrassement du filtre en cendres.A first step C1 of determining the quantity of soot accumulated in relation to the volume flow rate of the exhaust gases (dP/Qv) is carried out followed by a second step B2 of determining the oil consumption and the fouling rate of the filter into ashes.
Une troisième étape A3 de chargement en cendres du filtre à particules est suivie d’une deuxième étape D2 de détermination de la consommation d’huile seule, puis d’une quatrième étape A4 de chargement en cendres du filtre à particules.A third step A3 of loading the particle filter with ash is followed by a second step D2 of determining the consumption of oil alone, then by a fourth step A4 of loading the particle filter with ash.
Les étapes se répètent jusqu’à ce qu’un niveau d’encrassement désiré du filtre soit atteint.The steps repeat until a desired filter clogging level is reached.
Une troisième étape B3 de détermination de la consommation d’huile et du taux d’encrassement du filtre en cendres est réalisée suivie d’une deuxième étape C2 de détermination de la quantité de suies accumulées par rapport au débit volumique des gaz d’échappement (dP/Qv), puis d’une quatrième étape B4 de détermination de la consommation d’huile et du taux d’encrassement du filtre en cendres.A third step B3 of determining the oil consumption and the level of clogging of the filter with ashes is carried out followed by a second step C2 of determining the quantity of soot accumulated in relation to the volume flow rate of the exhaust gases ( dP/Qv), then a fourth step B4 for determining the oil consumption and the level of clogging of the ash filter.
Une cinquième étape A5 de chargement en cendres du filtre à particules est suivie d’une troisième étape D3 de détermination de la consommation d’huile seule, puis d’une sixième étape A6 de chargement en cendres du filtre à particules.A fifth step A5 of loading the particle filter with ash is followed by a third step D3 of determining the consumption of oil alone, then by a sixth step A6 of loading the particle filter with ash.
Une cinquième étape B5 de détermination de la consommation d’huile et du taux d’encrassement du filtre en cendres est réalisée suivie d’une troisième étape C3 de détermination de la quantité de suies accumulées par rapport au débit volumique des gaz d’échappement (dP/Qv), puis d’une sixième étape B6 de détermination de la consommation d’huile et du taux d’encrassement du filtre en cendres.A fifth step B5 of determining the oil consumption and the level of clogging of the ash filter is carried out followed by a third step C3 of determining the quantity of soot accumulated in relation to the volume flow rate of the exhaust gas ( dP/Qv), then a sixth step B6 for determining the oil consumption and the rate of clogging of the ash filter.
Une septième étape A7 de chargement en cendres du filtre à particules est suivie d’une quatrième étape D4 de détermination de la consommation d’huile seule, puis d’une huitième étape A8 de chargement en cendres du filtre à particules.A seventh step A7 of loading the particle filter with ash is followed by a fourth step D4 of determining the consumption of oil alone, then by an eighth step A8 of loading the particle filter with ash.
Enfin, une septième étape B7 de détermination de la consommation d’huile et du taux d’encrassement du filtre en cendres est réalisée suivie d’une quatrième étape C4 de détermination de la quantité de suies accumulées par rapport au débit volumique des gaz d’échappement (dP/Qv), puis d’une huitième étape B8 de détermination de la consommation d’huile et du taux d’encrassement du filtre en cendres.Finally, a seventh step B7 of determining the oil consumption and the level of clogging of the ash filter is carried out followed by a fourth step C4 of determining the quantity of soot accumulated in relation to the volume flow rate of the gases. exhaust (dP/Qv), then an eighth step B8 of determining the oil consumption and the rate of clogging of the filter with ashes.
Le nombre d’étapes dépend du niveau d’encrassement du filtre atteint. Il est variable. Le procédé d’encrassement est arrêté lorsqu’un niveau d’encrassement du filtre est atteint.The number of stages depends on the level of filter clogging reached. It is variable. The clogging process is stopped when a level of filter clogging is reached.
Claims (10)
- au moins une étape A) de chargement en cendres du filtre à particules réalisée en utilisant une huile dans le banc moteur configurée pour générer un fort taux de cendre dans le filtre, et suivant un cycle dynamique de fonctionnement du banc moteur comprenant des régimes moteurs différents associés à des temps de fonctionnement différents pour chaque régime moteur,
- au moins une étape B1) de détermination de la consommation d’huile et du taux d’encrassement du filtre en cendres, et
- au moins une étape C) de détermination de la quantité de suies accumulées par rapport au débit volumique des gaz d’échappement (dP/Qv) produits par la combustion d’un carburant dans le banc moteur, lesdites étapes A), B1) et C) étant répétées jusqu’à ce qu’un niveau d’encrassement désiré du filtre soit atteint.
- at least one step A) of loading the particle filter with ash carried out using an oil in the engine bench configured to generate a high level of ash in the filter, and following a dynamic operating cycle of the engine bench comprising different engine speeds associated with different operating times for each engine speed,
- at least one step B1) of determining the oil consumption and the ash filter clogging rate, and
- at least one step C) of determining the quantity of soot accumulated in relation to the volume flow rate of the exhaust gases (dP/Qv) produced by the combustion of a fuel in the engine bench, said steps A), B1) and C) being repeated until a desired level of filter clogging is reached.
Fouling method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that an additive is added when the fuel supplying the engine is diesel.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2212210A FR3142253A1 (en) | 2022-11-23 | 2022-11-23 | METHOD FOR ACCELERATED FOULING OF A VEHICLE PARTICLE FILTER |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2212210 | 2022-11-23 | ||
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