WO2020043961A1 - Procédé d'estimation de charge d'un filtre à particules - Google Patents

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particulate filter
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Definitions

  • the invention relates to the field of depollution of combustion engines, more particularly to a method for estimating the soot load of a particulate filter as well as a vehicle equipped with an exhaust line comprising a filter. with particles and a computer capable of implementing the method.
  • the published patent document DE 10 2017 100 500 A1 discloses a method for controlling the regeneration of a particulate filter comprising several annular zones in which the soot load and the temperature are determined separately.
  • the triggering of regeneration occurs when the ring at the periphery reaches a critical mass.
  • the purpose of the document is to prevent incomplete combustion of soot in the periphery of the filter.
  • the known system has the defect of not taking into account the whole of the particle filter.
  • the patent document published FR 2989422 discloses a method for estimating the soot charge of a particulate filter based on measurements of exhaust gas pressure at the inlet and outlet of a particulate filter as well as on a measurement an exhaust gas flow. This document does not take into account the problem of inhomogeneity of the soot load, which reduces the plausibility of the estimation of the soot load.
  • the aim of the invention is to overcome at least one of the drawbacks of the above-mentioned state of the art. More particularly, the invention aims to improve the estimation of the soot charge of a particulate filter.
  • the subject of the invention is a method for estimating the soot load of a particle filter in an exhaust gas duct of an internal combustion engine, comprising the following steps: modeling the particle filter in at least two zones, remarkable for determining for each zone of the particulate filter, a parameter representative of a density of a soot charge in the zone in question and selecting a mode for determining a mass of soot accumulated in the whole of the particle filter depending on at least two parameters representative of the density of the soot charge determined in the previous step.
  • the method for determining the mass of soot accumulated in the particulate filter is at least a determination of the mass of soot in the particulate filter based on at least one pressure difference between the inlet and the outlet of the particulate filter. particles or a determination of the mass of soot in the particle filter based on the sum of the masses determined for each zone.
  • the parameter representative of the density of the soot charge for a given area is based on a mass of accumulated soot determined for the area in question.
  • the selection of the method for determining the mass of soot accumulated in the particle filter is a function of a comparison between the at least two parameters representative of the density of the soot charge.
  • the determination of the mass of soot in the particulate filter is based on at least one pressure difference between the inlet and the outlet of the particulate filter when at least two values corresponding to the at least two parameters representative of the density of the soot load is equal or the absolute value of a difference between two of the at least two values is less than or equal to a first threshold.
  • the determination of the mass of soot in the particle filter is based on the sum of the masses determined for each zone of the particle filter, when the at least two values corresponding to the at least two parameters representative of the density of the charge in soot are different or the absolute value of the difference between two of the at least two values is greater than the first threshold.
  • each zone of the particle filter is modeled with an OD model and at least one of the variables modeled for one of the at least two zones is (are) at least one temperature in the zone in question, a combustion exotherm in the zone in question, a flow of soot burnt in the area in question and / or a mass of soot accumulated in the area in question.
  • at least one of the inputs of the OD model for the zone in question is (are) at least a partial pressure of oxygen upstream of the particulate filter, an exhaust gas flow, a soot flow, and / or an exhaust gas temperature entering the area in question.
  • a plurality of cylinders delimiting the at least two zones is provided, each of the at least two zones being delimited in part by at least one cylinder among the delimiting cylinders, the delimiting cylinders being coaxial or parallel to each other.
  • the invention also relates to a vehicle comprising an internal combustion engine with direct injection and / or spark ignition, an exhaust line comprising a particle filter and a computer adapted to implement the process.
  • the parameter representative of the density of the soot load for a given zone is the ratio between the mass of soot accumulated in the zone compared to the effective volume of the zone.
  • the invention may also relate to a method for estimating the soot charge of a particulate filter in an exhaust gas duct of an internal combustion engine, comprising the following steps:
  • the at least one of these zones of the particle filter is modeled with an OD model and at least one of the variables modeled for the zone in question is (are) at least one temperature in the zone in question, a combustion exotherm in the zone in question, a flow of burnt soot in the zone in question and / or a mass of soot accumulated in the zone in question.
  • the measures of the invention are advantageous in that they make it possible to avoid underestimating the amount of soot in the particulate filter and to avoid excessive release of energy during the regeneration phase, avoiding thermal wear premature of the particulate filter. They also make it possible to establish data likely to recalibrate the soot load estimation model.
  • FIG. 1 illustrates a flow diagram of the method according to the invention
  • FIG. 3 illustrates two OD models corresponding to the two zones with the input quantities and the associated modeled variables
  • FIG. 1 describes the steps which make it possible to estimate the soot load of a particulate filter 10 (acronym FAP) in an exhaust gas duct of an internal combustion engine according to the invention.
  • Masses of accumulated soot msuiesi, m SUies 2 are determined in two zones 11, 12 of the particle filter using digital modeling, for example.
  • Figure 2 shows the two zones 1 1, 12 one of which occupies a central position while the other is on the periphery of the particle filter 10.
  • a parameter d1, d2 representative of a density of a soot charge in a given zone 1 1, 12 such as a density d1, d2 is then evaluated for each zone 1 1, 12.
  • the density of soot charge for a given zone 1 1, 12 can be defined as being the ratio between the mass accumulated soot m SUies 1, m Soot 2 in zone 1 1, 12 referred to the effective volume of zone V1, V2.
  • the effective volume V1, V2 of a given zone 1 1, 12 can be defined by the volume of zone 1 1, 12 of the particle filter 10 or by the volume of the channels of zone 1 1, 12 in question. Also, if the areas 1 1, 12 have the same effective volume V1, V2, the parameter d1, d2 representative of the density of the soot loading may be connected directly to the mass m Suies 1, m Suies 2 of soot accumulated in zone 1 1, 12 in question.
  • Knowing the values of the densities d1, d2 makes it possible to evaluate the homogeneity of the soot load in the particle filter 10. Under certain conditions, it may happen that the periphery of the particle filter is more loaded with soot than the part central, because the periphery is relatively cooler, undergoing more heat losses than the central part. Consequently, the peripheral part of the particulate filter 10 benefits less from the self-combustion phenomenon of the soot, activating for a threshold temperature. A lack of homogeneity in the soot load distorts the estimate of the soot load.
  • the present invention proposes to improve the determination of the soot load even when the particle filter 10 is not homogeneously loaded with soot.
  • the invention selects a method for estimating the soot charge adapted to the state of homogeneity of the particulate filter 10.
  • the method for determining the mass m of soot accumulated in the particulate filter as a whole is established as a function of a comparison between the two densities d1, d2 estimated in the previous step.
  • the loading in soot of the filter is homogeneous, and a mass m of soot accumulated in the particulate filter can be evaluated as a function of a pressure difference between the inlet and the outlet of the particulate filter 10 and optionally of the volume flow passing through the particulate filter 10.
  • This method of determining the soot charge is advantageous, because it arises from direct measurement. Indeed, the mass m of soot accumulated in the particulate filter based on measurements can be used in decision-making, for example for triggering a regeneration of the particulate filter 10. This mass m can also be used to recalibrate the models used to determine the masses msuiesi, m SU ies2. A 0D model of the (full) particle filter 10 may also be recalibrated.
  • soot in the particle filter is inhomogeneous.
  • the mass m of soot accumulated in the particulate filter based on a pressure difference between the inlet and the outlet of the particulate filter 10 and optionally on the volume flow through the particulate filter is not plausible, because the gases d
  • the exhaust preferably passes through the central part of the particle filter 10 which is less loaded with soot than the periphery.
  • the method of determining the mass m of soot based on a pressure difference underestimates the actual mass of soot accumulated in the particle filter 10.
  • the mass m of accumulated soot determined by a pressure difference cannot therefore be used in decision-making, for example for triggering a regeneration of the particulate filter 10.
  • the mass m of accumulated soot based on the sum of the masses m SUiesi , msuies2 is preferred to a value deduced from a measurement (for example pressure difference) , until it is estimated that the soot loading has become homogeneous again.
  • a mass m of soot accumulated in a particle filter such as a radiofrequency method, a 0D model of the complete particle filter, or a model of the filter cut into more than two areas.
  • the invention should not be limited to the two modes shown in Figure 1, i.e. the sum of the masses m1, m2 or a mass of soot accumulated in the particulate filter based on at least one pressure difference between the inlet and the outlet of the particulate filter.
  • the particulate filter 10 for spark ignition engines in particular the gasoline engine, is called GPF (English acronym for Gasoline Particulate Filter).
  • GPF Gasoline Particulate Filter
  • the particle filter 10 can be broken down into two models 21, 22 (sub-models). Each model 21, 22 corresponds to an area 1 1, 12 of the particle filter and can be described by model of the OD type.
  • An OD model is based on one or more time-dependent differential equations, unlike 1 D, 2D and 3D models which integrate one or more spatial components.
  • the OD model according to one embodiment of the invention is based on a balance of the amount of soot (conservation of mass) and a balance of thermal power (conservation of energy) in each zone 1 1, 12 as illustrated below. - below.
  • the OD model for each zone of the particulate filter 10 can follow the revolution of 4 variables: a temperature in the zone in question TFAPI, TFAP2, a combustion exotherm in the zone in question ExoTi, Exo ⁇ 2, a flow of soot burnt in said zone in question Qmsuiescombi, Qm Suies COMB2 and a mass of soot in the area in question msuiesi, m Suies 2.
  • the input variables of the model OD for each zone of the particulate filter are an oxygen partial pressure O2 upstream of the particulate filter, an exhaust gas flow Qmgazi, Qmgaz2, a flow of Qmsuiesi soot, Qm Suies 2 and a temperature of the exhaust gas Tgazi, Tgaz2 entering the zone in question.
  • the first equation of the model relates to the conservation of mass.
  • FIG. 3 also represents an estimation module 20 making it possible to determine the input quantities, such as the flow rate of the exhaust gases Qmgazi, Qmgaz2 and soot Qirisuiesi, Qmsuies2, the temperature of the exhaust gases entering Tgazi, Tgaz2 for each zone 11, 12 of the model 21, 22 from measured and / or modeled values, for example by mapping.
  • the input quantities such as the flow rate of the exhaust gases Qmgazi, Qmgaz2 and soot Qirisuiesi, Qmsuies2
  • the temperature of the exhaust gases entering Tgazi, Tgaz2 for each zone 11, 12 of the model 21, 22 from measured and / or modeled values, for example by mapping.
  • the exhaust gas flow Qmgazi, Qmgaz2, the soot flow Qm SUiesi , Qm SuieS 2 and the temperature of the exhaust gases Tgazi, Tgaz2 entering each zone 1 1, 12 can be modeled by respective maps which are function at least one of the following parameters: engine speed, torque, an exhaust gas flow rate upstream of the Qmgaz FAP and / or an exhaust gas temperature upstream of the Tgaz FAP.
  • the temperature of the exhaust gases Tgazi entering the central zone 1 1 can be estimated from an offset mapping (Anglo-Saxon term meaning offset) of temperature which can depend on the gas flow exhaust upstream of the Qmgaz FAP and / or exhaust gas temperature upstream of the Tgaz FAP, and / or the vehicle speed.
  • the parameters linked to the heat exchanges in the central zone are included in the following equations:
  • Figure 4 shows two schematic illustrations of the particle filter 10 modeled with the two areas 1 1, 12. As shown in Figure 4, the two areas 1 1, 12 are delimited by a common cylindrical surface. The two zones 1 1, 12 can be coaxial or parallel. The model should not be limited to two zones 1 1, 12, it is possible to use more.

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Abstract

Procédé pour estimer la charge en suies d'un filtre à particules dans un conduit de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, comprenant les étapes suivantes : modéliser le filtre à particules en plusieurs zones, déterminer pour chaque zone, un paramètre (d1, d2) représentatif d'une densité d'une charge en suies dans la zone en question et sélectionner un mode de détermination d'une masse (m) de suies accumulées dans le filtre à particules en dépendance d'au moins deux paramètres (d1, d2) représentatifs de la densité de la charge en suies déterminés à l'étape précédente.

Description

PROCÉDÉ D’ESTIMATION DE CHARGE D’UN FILTRE À
PARTICULES
L’invention a trait au domaine de la dépollution des moteurs à combustion, plus particulièrement à un procédé d’estimation de la charge en suies d'un filtre à particules ainsi qu’un véhicule équipé d’une ligne d’échappement comprenant un filtre à particules et d’un calculateur apte à mettre en oeuvre le procédé.
Le document de brevet publié DE 10 2017 100 500 A1 divulgue un procédé de contrôle de la régénération d’un filtre à particules comprenant plusieurs zones de forme annulaire dans lesquelles la charge en suies et la température sont déterminées séparément. Le déclenchement de la régénération intervient lorsque l’anneau en périphérie atteint une masse critique. Le document a pour objet d’éviter une combustion incomplète des suies dans la périphérie du filtre. Le système connu a le défaut de ne pas prendre en compte l’ensemble du filtre à particules.
Le document de brevet publié FR 2989422 divulgue un procédé d’estimation de la charge en suies d’un filtre à particules basé sur des mesures de pression de gaz d'échappement en entrée et sortie d'un filtre à particules ainsi que sur une mesure d’un débit des gaz d’échappement. Ce document ne prend pas en compte le problème d’inhomogénéité de la charge en suies, ce qui réduit la plausibilité de l’estimation de la charge en suies.
L’invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l’état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l’invention a pour objectif d’améliorer l’estimation de la charge en suies d’un filtre à particules.
L’invention a pour objet un procédé pour estimer la charge en suies d’un filtre à particules dans un conduit de gaz d’échappement d'un moteur à combustion interne, comprenant les étapes suivantes : modéliser le filtre à particules en au moins deux zones, remarquable par déterminer pour chaque zone du filtre à particules, un paramètre représentatif d’une densité d’une charge en suies dans la zone en question et sélectionner un mode de détermination d’une masse de suies accumulées dans l’ensemble du filtre à particules en dépendance d’au moins deux paramètres représentatifs de la densité de la charge en suies déterminés à l’étape précédente.
Avantageusement, le mode de détermination de la masse de suies accumulées dans le filtre à particules est au moins une détermination de la masse de suies dans le filtre à particules basée sur au moins une différence de pression entre l’entrée et la sortie du filtre à particules ou une détermination de la masse de suies dans le filtre à particules basée sur la somme des masses déterminées pour chaque zone.
Avantageusement, le paramètre représentatif de la densité de la charge en suies pour une zone donnée est basé sur une masse de suies accumulées déterminée pour la zone en question.
Avantageusement, la sélection du mode de détermination de la masse de suies accumulées dans le filtre à particules est fonction d’une comparaison entre les au moins deux paramètres représentatifs de la densité de la charge en suies.
Avantageusement, la détermination de la masse de suies dans le filtre à particules est basée sur au moins une différence de pression entre l’entrée et la sortie du filtre à particules lorsque au moins deux valeurs correspondant aux au moins deux paramètres représentatifs de la densité de la charge en suies sont égales ou la valeur absolue d’un écart entre deux des au moins deux valeurs est inférieure ou égale à un premier seuil.
Avantageusement, la détermination de la masse de suies dans le filtre à particules est basée sur la somme des masses déterminées pour chaque zone du filtre à particules, lorsque les au moins deux valeurs correspondant aux au moins deux paramètres représentatifs de la densité de la charge en suies sont différentes ou la valeur absolue de l’écart entre deux des au moins deux valeurs est supérieure au premier seuil.
Avantageusement, chaque zone du filtre à particules est modélisée avec un modèle OD et au moins une des variables modélisées pour une des au moins deux zones est(sont) au moins une température dans la zone en question, une exotherme de combustion dans la zone en question, un débit de suies brûlées dans la zone en question et/ou une masse de suies accumulées dans la zone en question. Avantageusement, au moins une des entrées du modèle OD pour la zone en question est(sont) au moins une pression partielle d’Oxygène en amont du filtre à particules, un débit de gaz d’échappement , un débit de suies, et/ou une température des gaz d’échappement entrant dans la zone en question.
Avantageusement, une pluralité de cylindres de délimitation des au moins deux zones est prévue, chacune des au moins deux zones étant délimitée en partie par au moins un cylindre parmi les cylindres de délimitation, les cylindres de délimitation étant coaxiaux ou parallèles entre eux.
L’invention concerne aussi un véhicule comportant un moteur à combustion interne à injection directe et/ou allumage commandé, une ligne d'échappement comprenant un filtre à particules et un calculateur adapté à mettre en œuvre le procédé.
Préférentiellement, le paramètre représentatif de la densité de la charge en suies pour une zone donnée est le rapport entre la masse de suies accumulées dans la zone rapportée au volume effectif de la zone.
L’invention peut également avoir pour objet un procédé pour estimer la charge en suies d'un filtre à particules dans un conduit de gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne, comprenant les étapes suivantes :
- modéliser le filtre à particules en au moins deux zones ;
- déterminer pour au moins une de ces zones du filtre à particules une masse de suies ;
remarquable en ce que
la au moins une de ces zones du filtre à particules est modélisée avec un modèle OD et au moins une des variables modélisées pour la zone en question est(sont) au moins une température dans la zone en question, une exotherme de combustion dans la zone en question, un débit de suies brûlées dans la zone en question et/ou une masse de suies accumulées dans la zone en question.
Les mesures de l’invention sont intéressantes en ce qu’elles permettent d'éviter de sous-estimer la quantité de suies dans le filtre à particules et éviter une libération excessive d’énergie en phase de régénération, évitant une usure thermique prématurée du filtre à particules. Elles permettent aussi d’établir des données susceptibles de recalibrer le modèle d’estimation de charge en suies.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description et des dessins parmi lesquels :
- La figure 1 illustre un logigramme du procédé selon l’invention ;
- La figure 2 représente un filtre à particules avec deux zones modélisées ;
- La figure 3 illustre deux modèles OD correspondant aux deux zones avec les grandeurs d’entrée et les variables modélisées associées ;
- La figure 4 représente deux configurations de filtres à particules comprenant deux zones.
La figure 1 décrit les étapes qui permettent d'estimer la charge en suies d'un filtre à particules 10 (acronyme FAP) dans un conduit de gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne selon l’invention. Des masses de suies accumulées msuiesi , mSUies2 sont déterminées dans deux zones 1 1 , 12 du filtre à particules à l’aide d’une modélisation numérique, par exemple. La figure 2 représente les deux zones 1 1 , 12 dont l’une occupe une position centrale tandis que l’autre est en périphérie du filtre à particules 10. Un paramètre d1 , d2 représentatif d’une densité d’une charge en suies dans une zone donnée 1 1 , 12 tel qu’une densité d1 , d2 est ensuite évalué pour chaque zone 1 1 , 12. La densité de charge en suies pour une zone donnée 1 1 , 12 peut être définie comme étant le rapport entre la masse de suies accumulée mSUies 1 , mSuies 2 dans la zone 1 1 , 12 rapportée au volume effectif de la zone V1 , V2. Le volume effectif V1 , V2 d’une zone donnée 1 1 , 12 peut être défini par le volume de la zone 1 1 , 12 du filtre à particules 10 ou par le volume des canaux de la zone 1 1 , 12 en question. Egalement, si les zones 1 1 , 12 ont le même volume effectif V1 ,V2, le paramètre d1 , d2 représentatif de la densité de la charge en suies peut être relié directement à la masse mSuies 1 , mSuies 2 de suies accumulées dans la zone 1 1 , 12 en question.
La connaissance des valeurs des densités d1 , d2 permet d’évaluer l’homogénéité de la charge en suies dans le filtre à particules 10. Dans certaines conditions, il peut arriver que la périphérie du filtre à particules soit plus chargée en suies que la partie centrale, car la périphérie est relativement plus froide, subissant plus de pertes thermiques que la partie centrale. En conséquence, la partie périphérique du filtre à particules 10 profite moins du phénomène d’autocombustion des suies, s’activant pour une température seuil. Un manque d’homogénéité de la charge en suies fausse l’estimation de la charge en suies. La présente invention propose d’améliorer la détermination de la charge en suies même lorsque le filtre à particules 10 n’est pas chargé en suies de manière homogène.
A cette fin, l'invention sélectionne une méthode d’estimation de charge en suies adaptée à l’état d’homogénéité du filtre à particules 10. Le mode de détermination de la masse m de suies accumulées dans le filtre à particules dans son ensemble est établi en dépendance d’une comparaison entre les deux densités d1 , d2 estimées à l’étape précédente. Si les valeurs correspondant aux deux densités d1 , d2 sont égales ou la valeur absolue de leur écart est inférieure ou égale à un premier seul, il est établi que le chargement en suies du filtre est homogène, et une masse m de suies accumulée dans le filtre à particules peut être évaluée en fonction d’une différence de pression entre l’entrée et la sortie du filtre à particules 10 et optionnellement du débit volumique traversant le filtre à particules 10. Ce mode de détermination de la charge en suies est avantageux, car il découle d’une mesure directe. En effet, la masse m de suies accumulée dans le filtre à particules basée sur des mesures peut servir dans la prise de décision, par exemple pour le déclenchement d’une régénération du filtre à particules 10. Cette masse m peut aussi servir à recalibrer les modèles utilisés pour déterminer les masses msuiesi , mSUies2. Il se peut qu’un modèle 0D du filtre à particules (complet) 10 soit aussi recalibré.
Si les valeurs correspondant aux deux densités d1 , d2 sont différentes ou la valeur absolue de leur écart est supérieur au premier seul, il est établi que le chargement en suies dans le filtre à particules est inhomogène. Le masse m de suies accumulées dans le filtre à particules basée sur une différence de pression entre l’entrée et la sortie du filtre à particules 10 et optionnellement sur le débit volumique traversant le filtre à particules n’est pas plausible, car les gaz d’échappement passent préférentiellement dans la partie centrale du filtre à particule 10 moins chargée en suies que la périphérie. Etant donné que la correspondance entre la différence de pression et la masse de suies est calibrée pour une masse homogène, le mode de détermination de la masse m de suies basée sur une différence de pression sous-estime la masse réelle de suies accumulées dans le filtre à particules 10. La masse m de suies accumulées déterminée par une différence de pression ne peut donc pas servir dans la prise de décision, par exemple pour le déclenchement d’une régénération du filtre à particules 10. Dans ce cas, la masse m de suies accumulées basée sur la somme des masses mSUiesi , msuies2 est préférée à une valeur déduite d’une mesure (par exemple différence de pression), et ce jusqu’à ce qu’il soit estimé que le chargement en suies est redevenu homogène.
En plus des deux modes décrits précédemment, il existe d’autres modes de détermination d’une masse m de suies accumulées dans un filtre à particules tels qu’une méthode de radiofréquence, un modèle 0D du filtre à particules complet, ou un modèle du filtre découpé en plus de deux zones. L’invention ne doit pas être limitée aux deux modes présentés en figure 1 , c.-à-d. la somme des masses m1 , m2 ou une masse de suies accumulée dans le filtre à particules basé sur au moins une différence de pression entre l’entrée et la sortie du filtre à particules.
Le filtre à particules 10 pour les moteurs à allumage commandé, notamment le moteur essence, est dénommé GPF (Acronyme anglo-saxon pour désigner Gasoline Particulate Filter). Dans la suite, afin de faciliter la lecture, il sera fait référence au filtre à particules ou son acronyme FAP, tout en considérant qu’il englobe aussi le concept GPF.
Comme illustré en figure 3, le filtre à particules 10 peut être décomposé en deux modèles 21 , 22 (sous-modèles). Chaque modèle 21 , 22 correspond à une zone 1 1 , 12 du filtre à particules et peut être décrit par modèle du type OD. Un modèle OD est basé sur une ou des équation(s) différentielle(s) dépendant du temps uniquement, contrairement aux modèles 1 D, 2D et 3D qui intègrent une ou des composante(s) spatiales. Le modèle OD selon un mode de réalisation de l’invention est basé sur un bilan de la quantité de suies (conservation de la masse) et un bilan de puissance thermique (conservation d’énergie) dans chaque zone 1 1 , 12 comme illustrée ci- dessous. Le modèle OD pour chaque zone du filtre à particules 10 peut suivre révolution de 4 variables : une température dans la zone en question TFAPI , TFAP2, une exotherme de combustion dans la zone en question ExoTi , ExoÏ2, un débit de suies brûlées dans ladite zone en question Qmsuiescombi , QmSuiesComb2 et une masse de suies dans la zone en question msuiesi , mSuies2. Les grandeurs d’entrée du modèle OD pour chaque zone du filtre à particules sont une pression partielle d’Oxygène O2 en amont du filtre à particules, un débit de gaz d’échappement Qmgazi , Qmgaz2, un débit des suies Qmsuiesi , QmSuies2 et une température des gaz d’échappement Tgazi , Tgaz2 entrant dans la zone en question.
Pour chaque zone 1 1 , 12, les variables et les grandeurs d’entrée sont indicées i: 1 , 2. La première équation du modèle se rapporte à la conservation de la masse.
Figure imgf000009_0001
avec
0 Qrnsuies i Ie débit de suies entrant dans la zone i = 1 , 2 ;
0 Qmsutescomb i Ie débit de suies brûlées dans la zone i, défini par une loi de type Arrhenius :
Figure imgf000009_0002
avec
o k0 la constante cinétique de la réaction suies + 02 -> C02 ; o Ea l’énergie d’activation de cette réaction ;
0 JFAP i la température dans la zone i ;
0 m suies i la masse de suies dans la zone i ;
o Rq2 la pression partielle en 02.
Un bilan de puissance thermique pour déterminer une température de la zone i moyenne est donné par l’équation suivante :
Figure imgf000009_0003
avec
O Qm Q&Z f le débit d’échappement entrant dans la zone i ; o Tgaz i la température du débit d’échappement entrant dans la zone i ;
° cvgaz et CVFAP les capacités thermiques de la zone i ;
o mFAP i la masse de la zone i ;
o
Figure imgf000010_0001
hij Sij Tij la contribution des échanges thermiques :
o hij le coefficient d’échange conducto-convectif de la surface j de la zone i ;
o Sij la surface d’échange j de la zone i ;
o Tij la température externe au niveau de surface d’échange j de la zone i ;
o ExoT i l’exotherme de combustion des suies déduit de la vitesse de combustion définie précédemment et de l’enthalpie de la réaction de la zone i :
Figure imgf000010_0002
o TpAp i la température de la zone i calculée au pas de temps précédent ;
o At le pas de temps du calcul.
La figure 3 représente aussi un module 20 d’estimation permettant de déterminer les grandeurs d’entrée, comme le débit des gaz d’échappement Qmgazi , Qmgaz2 et de suies Qirisuiesi , Qmsuies2, la température des gaz d’échappement entrant Tgazi , Tgaz2 pour chaque zone 1 1 ,12 du modèle 21 , 22 à partir de valeurs mesurées et/ou modélisées, par exemple par cartographie. Le débit des gaz d’échappement Qmgazi , Qmgaz2, le débit de suies QmSUiesi , QmSuieS2 et la température des gaz d’échappement Tgazi , Tgaz2 entrant dans chaque zone 1 1 , 12 peuvent être modélisés par des cartographies respectives qui sont fonction d’au moins un des paramètres suivants : régime moteur, couple, un débit des gaz d’échappement en amont du FAP Qmgaz et/ou une température des gaz d’échappement en amont du FAP Tgaz. Alternativement, la température des gaz d'échappement Tgazi entrant dans la zone centrale 1 1 peut être estimée à partir d’une cartographie d’offset (terme anglo-saxon signifiant décalage) de température qui peut dépendre du débit des gaz d’échappement amont du FAP Qmgaz et/ou température des gaz d’échappement en amont du FAP Tgaz, et/ou de la vitesse du véhicule.
Étant donné que la zone centrale 1 1 du filtre à particules 10 n’est pas en contact direct avec l’air ambiant, la conduction thermique entre la zone centrale 1 1 et la zone périphérique 12 peut être considérée comme négligeable. La contribution aux échanges thermiques des autres surfaces telles que les surfaces frontales de la zone centrale 1 1 , est aussi négligeable. En conséquence, la zone centrale 1 1 peut être modélisée comme étant adiabatique. Ce qui se traduit par une surface nulle d’échange Slj = 0 pour chaque surface j de la zone centrale 1 1 . Les paramètres liés aux échanges thermiques de la zone centrale sont repris dans les équations suivantes :
Figure imgf000011_0001
Pour la zone périphérique 12, seuls les échanges de la paroi externe sont pris en considération dans les équations suivantes :
Figure imgf000011_0002
o h le coefficient d’échange conducto-convectif entre le FAP (c.-à-d. la zone périphérique 12 et l’air ambiant) ;
o S la surface d’échange entre le FAP et l’air ambiant ;
o Tamb la température ambiante.
La figure 4 représente deux illustrations schématiques du filtre à particules 10 modélisé avec les deux zones 1 1 , 12. Comme représentées en figure 4, les deux zones 1 1 , 12 sont délimitées par une surface cylindrique commune. Les deux zones 1 1 , 12 peuvent être coaxiales ou parallèles. Le modèle ne doit pas être limité à deux zones 1 1 , 12, il est possible d’en utiliser plus.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour estimer la charge en suies d'un filtre à particules (10) dans un conduit de gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, comprenant les étapes suivantes :
- modéliser le filtre à particules en au moins deux zones (1 1 , 12) ;
caractérisé par
- déterminer pour chaque zone (1 1 , 12) dudit filtre à particules (10), un paramètre (d1 , d2) représentatif d’une densité d’une charge en suies dans ladite zone (1 1 , 12) ;
- sélectionner un mode de détermination d’une masse (m) de suies accumulées dans l’ensemble du filtre à particules (10) en dépendance d’au moins deux desdits paramètres (d1 , d2) déterminés à l’étape précédente.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le mode de détermination de la masse (m) de suies accumulées dans le filtre à particules (10) est au moins une détermination de la masse (m) de suies dans le filtre à particules basée sur au moins une différence de pression entre l’entrée et la sortie du filtre à particules ou une détermination de la masse (m) de suies dans le filtre à particules basée sur la somme des masses (msuiesi, mSuies2) déterminées pour chaque zone (1 1 , 12).
3. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le paramètre (d1 , d2) représentatif de la densité de la charge en suies pour une zone donnée du filtre à particules (10) est basé sur une masse de suies accumulées (msuiesi , mSuies2) déterminée pour ladite zone (1 1 ,12).
4. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sélection du mode de détermination de la masse (m) de suies accumulées dans le filtre à particules (10) est fonction d’une comparaison entre lesdits au moins deux paramètres (d1 , d2).
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la détermination de la masse (m) de suies dans le filtre à particules (10) est basée sur une différence de pression entre l’entrée et la sortie du filtre à particules lorsque au moins deux valeurs (d1 , d2) correspondant auxdits au moins deux paramètres (d1 , d2) sont égales ou la valeur absolue d’un écart entre deux desdites au moins deux valeurs est inférieure ou égale à un premier seuil.
6. Procédé selon l’une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la détermination de la masse (m) de suies dans le filtre à particules (10) est basée sur la somme des masses (msuiesi , mSuies2) déterminées pour chaque zone du filtre à particules (10), lorsque lesdites au moins deux valeurs (d1 , d2) correspondant auxdits au moins deux paramètres (d1 , d2) sont différentes ou la valeur absolue de l’écart entre deux desdites au moins deux valeurs est supérieure au premier seuil.
7. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque zone (1 1 , 12) du filtre à particules (10) est modélisée avec un modèle OD (21 , 22) et au moins une des variables modélisées pour une desdites au moins deux zones (1 1 , 12) est(sont) au moins une température (TFAPI , TFAP2) dans ladite zone (1 1 , 12), une exotherme de combustion (ExoT 1 , ExoÏ2) dans ladite zone (10, 12), un débit de suies brûlées (Qmsuiescombi , QmSUiesComb2) dans ladite zone (10, 12) et/ou une masse de suies (msuiesi , mSuies2) accumulées dans ladite zone (10, 12).
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu’ au moins une des entrées dudit modèle OD (21 , 22) pour ladite zone est(sont) au moins une pression partielle d’Oxygène (O2) en amont du filtre à particules (10), un débit de gaz d’échappement (Qmgazi , Qmgaz2), un débit de suies (Qmsuiesi , QmSuies2), et/ou une température des gaz d’échappement (Tgazi , Tgaz2) entrant dans ladite zone (10, 12).
9. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé par une pluralité de cylindres de délimitation desdites au moins deux zones (1 1 , 12), chacune desdites au moins deux zones étant délimitée en partie par au moins un cylindre parmi lesdits cylindres de délimitation, lesdits cylindres de délimitation étant coaxiaux ou parallèles entre eux.
10. Un véhicule comportant un moteur à combustion interne à injection directe et/ou allumage commandé, une ligne d'échappement comprenant un filtre à particules (10) et un calculateur adapté à mettre en œuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 9.
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