FR2929643A1 - Vaporisateur de gasoil - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de régénération d'un filtre à particules (5) d'une ligne d'échappement (5) de véhicule automobile, la ligne d'échappement (1) comprenant un organe de purification catalytique (7) placé en amont du filtre à particules (5), le procédé comprenant les étapes suivantes :- démarrer une injection d'un carburant sous forme vaporisée dans la ligne d'échappement (1) en amont de l'organe de purification catalytique (7) ;- stopper l'injection du carburant sous forme vaporisée dans la ligne d'échappement (1) quand la régénération du filtre à particules (5) est terminée. Selon l'invention, le procédé comprend une étape de détermination d'une grandeur représentative de la quantité totale d'énergie calorifique apportée par les gaz d'échappement en entrée du filtre à particules (5) depuis le démarrage de l'injection de carburant, l'étape consistant à stopper l'injection du carburant sous forme vaporisée étant mise en oeuvre quand la quantité totale d'énergie calorifique apportée par les gaz d'échappement en entrée du filtre à particules (5) depuis le démarrage de l'injection de carburant est supérieure à une quantité d'énergie calorifique prédéterminée.
Description
Vaporisateur de gasoil La présente invention concerne en général les lignes d'échappement de véhicules automobiles. Plus précisément, l'invention concerne, selon un premier aspect, un procédé de régénération d'un filtre à particules d'une ligne d'échappement de véhicule automobile, la ligne d'échappement comprenant un organe de purification catalytique placé en amont du filtre à particules, le procédé étant du type comprenant les étapes suivantes : - démarrer une injection d'un carburant sous forme vaporisée dans la ligne d'échappement en amont de l'organe de purification catalytique ; - stopper l'injection du carburant sous forme vaporisée dans la ligne d'échappement quand la régénération du filtre à particules est terminée. Un tel procédé est connu de WO 2007/079832, qui décrit que l'injection de carburant sous forme vaporisée est effectuée pendant une durée prédéterminée.
Cette durée prédéterminée ne tient pas compte de l'évolution du fonctionnement du moteur pendant la régénération. Dans certains cas, le filtre à particules peut ne pas être complètement régénéré à la fin de la période de durée prédéterminée. Dans ce contexte, l'invention vise à proposer un procédé de régénération qui soit plus efficace.
A cette fin, l'invention porte sur un procédé de régénération du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de détermination d'une grandeur représentative de la quantité totale d'énergie calorifique apportée par les gaz d'échappement en entrée du filtre à particules depuis le démarrage de l'injection de carburant, l'étape consistant à stopper l'injection du carburant sous forme vaporisée étant mise en oeuvre quand la quantité totale d'énergie calorifique apportée par les gaz d'échappement en entrée du filtre à particules depuis le démarrage de l'injection du carburant est supérieure à une quantité d'énergie calorifique prédéterminée. Le procédé peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : il comprend, après l'étape de démarrage de l'injection, une étape d'acquisition périodique de grandeurs représentatives du débit de gaz d'échappement produit par le moteur du véhicule et de la température des gaz d'échappement entre l'organe de purification catalytique et le filtre à particules, la quantité totale d'énergie calorifique apportée par les gaz d'échappement en entrée du filtre à particules depuis le démarrage de l'injection de carburant étant calculée en fonction des grandeurs acquises de débit de gaz d'échappement produit par le moteur du véhicule et de température des gaz d'échappement entre l'organe de purification catalytique et le filtre à particules ; le carburant est injecté à un débit massique moyen déterminé en fonction de la charge et/ou du régime du moteur du véhicule automobile ; les gaz d'échappement présentent des températures variables en aval de l'organe de purification catalytique et en aval du filtre à particules, et en ce que ledit débit massique moyen est indépendant des variations de la température des gaz d'échappement en aval de l'organe de purification catalytique et en aval du filtre à particules ; le procédé comprend, après l'étape de démarrage de l'injection, une étape d'acquisition périodique d'une grandeur représentative de la température des gaz d'échappement en sortie du moteur du véhicule, l'injection à un débit massique moyen déterminé étant interrompue si la température acquise est supérieure à une température maximum prédéterminée ; le procédé comprend, avant l'étape de démarrage de l'injection, une étape d'acquisition d'une grandeur représentative de la température entre l'organe de purification catalytique et le filtre à particules, l'étape de démarrage de l'injection de carburant n'étant mise en oeuvre que si ladite température acquise est supérieure à un température d'amorçage prédéterminée ; le procédé comprend une étape consistant à réaliser des post-injections de carburant dans les chambres de combustions du moteur dans des conditions telles que le carburant injecté au cours des post-injections brûle au moins partiellement et augmente la température des gaz d'échappement, ladite étape consistant à réaliser des post-injections étant mise en oeuvre si la température acquise entre l'organe de purification catalytique et le filtre à particules est inférieure à une température d'amorçage prédéterminée ; la ligne d'échappement comprend un vaporiseur apte à vaporiser le carburant injecté en amont de l'organe de purification catalytique, et le procédé comprend, avant l'étape de démarrage de l'injection, une étape de préchauffe d'un élément électrique chauffant du vaporiseur de carburant et une première étape de diagnostique, ladite première étape de diagnostique comprenant les sous étapes successives suivantes : - acquérir une grandeur représentative du courant électrique consommé par l'élément électrique chauffant ; - stopper le procédé de régénération du filtre à particules si ladite grandeur représentative du courant électrique consommé est inférieur à un seuil prédéterminé ; le procédé comprend, après l'étape de démarrage de l'injection, une seconde étape de diagnostique, ladite seconde étape de diagnostique comprenant les sous étapes successives suivantes : - à la fin d'une durée prédéterminée à partir du démarrage de l'injection, acquérir une grandeur représentative de la température entre l'organe de purification catalytique et le filtre à particules ; - interrompre l'injection du carburant dans la ligne d'échappement si ladite température acquise est en dehors d'un intervalle prédéterminé.
Selon un second aspect, l'invention porte sur un dispositif de régénération d'un filtre à particules d'une ligne d'échappement de véhicule automobile, la ligne d'échappement comprenant un organe de purification catalytique placé en amont du filtre à particules, le dispositif de régénération comprenant : - des moyens pour injecter un carburant sous forme vaporisée dans la ligne d'échappement en amont de l'organe de purification catalytique ; - des moyens pour commander le démarrage de l'injection de carburant sous forme vaporisée dans la ligne d'échappement en amont de l'organe de purification catalytique ; - des moyens pour déterminer une grandeur représentative de la quantité totale d'énergie calorifique apportée par les gaz d'échappement en entrée du filtre à particules depuis le démarrage de l'injection de carburant ; - des moyens pour stopper l'injection du carburant sous forme vaporisée dans la ligne d'échappement quand la quantité totale d'énergie calorifique apportée par les gaz d'échappement en entrée du filtre à particules depuis le démarrage de l'injection de carburant est supérieure à une quantité d'énergie calorifique prédéterminée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique d'une portion de ligne d'échappement comportant un filtre à particules, et d'un dispositif de régénération dudit filtre à particules ; - la figure 2 est un diagramme montrant les principales étapes d'un procédé de régénération d'un filtre à particules conforme à l'invention ; et - la figure 3 est un diagramme similaire à celui de la figure 2, pour une variante de réalisation du procédé de l'invention. La ligne d'échappement 1 représentée sur la figure 1 est une ligne d'échappement d'un véhicule automobile à moteur thermique. Elle comporte typiquement un turbocompresseur 3, un filtre à particules 5, un organe de purification catalytique 7 placé en amont du filtre à particules, et un dispositif 9 de régénération du filtre à particules 5. La ligne d'échappement comporte par ailleurs une enveloppe 11 dans laquelle sont placés l'organe de purification catalytique 7 et le filtre à particules 5. L'enveloppe 11 définit une entrée de gaz d'échappement 13 et une sortie de gaz d'échappement 15, les gaz d'échappement parcourant l'enveloppe 11 depuis l'entrée 13 jusqu'à la sortie 15 à travers successivement l'organe de purification catalytique 7 et le filtre à particules 5.
La ligne d'échappement comporte par ailleurs un conduit de liaison 17 reliant une sortie de gaz d'échappement 19 du turbocompresseur à l'entrée 13 de l'enveloppe abritant le filtre à particules. Une entrée de gaz d'échappement 21 du turbocompresseur est reliée à un collecteur 23 captant les gaz d'échappement à la sortie des chambres de combustion du moteur 25 du véhicule.
D'autres équipements peuvent être interposés entre le collecteur 23 et le turbocompresseur 3. La sortie 15 de l'enveloppe abritant le filtre à particules est relié à la canule de la ligne d'échappement. Les gaz d'échappement sont relâchés dans l'atmosphère par la canule. D'autres équipements, par exemple un silencieux, peuvent être interposés entre la sortie 15 et la canule d'échappement. Le dispositif 9 de régénération du filtre à particules comporte un vaporiseur de carburant 27, une conduite 29 d'alimentation du vaporiseur en carburant, un élément 31 de dosage du carburant alimentant le vaporiseur, un capteur de température 33 situé entre l'organe de purification catalytique 7 et le filtre à particules 5, et un calculateur 35. Le dispositif peut également comporter, de manière optionnelle, un capteur 37 de pression du carburant en amont de l'élément de dosage 31, une vanne 39 d'obturation de la conduite d'alimentation 29 et des moyens de vidange du vaporiseur, référencés 41. Le vaporiseur 27 est monté sur le conduit de liaison 17, et est situé entre le turbocompresseur 3 et l'entrée 13 de l'enveloppe abritant le filtre à particules. Le vaporiseur est de type connu en soit. Le vaporiseur comprend un élément électrique chauffant 43 et un corps 45 pourvu d'une entrée de carburant 47.
L'entrée 47 est reliée à la conduite d'alimentation en carburant 29. Le corps 45 est rigidement fixé au conduit de liaison 17. Il comporte une chambre de vaporisation du carburant, non représentée, dans laquelle est située la partie active de l'élément chauffant 43. L'entrée de carburant 47 débouche dans la chambre de vaporisation. Le corps 45 définit également une chambre d'entraînement des vapeurs de carburant, communiquant avec la chambre de vaporisation. La chambre d'entraînement est placée à l'intérieur du conduit 17 et comporte une entrée pour les gaz d'échappement, et une sortie pour les gaz d'échappement chargés de vapeur de carburant. Le carburant vaporisé par l'élément chauffant 43 dans la chambre de vaporisation pénètre dans la chambre d'entraînement et est entraîné par le flux de gaz d'échappement qui balaie la chambre d'entraînement. La conduite d'alimentation 29 relie le vaporiseur à un élément du véhicule automobile où le carburant est disponible sous pression. Cet élément peut être par exemple l'étage basse pression 47 de la pompe à carburant alimentant le moteur thermique du véhicule.
L'élément de dosage 31 est par exemple une électrovanne rapide, interposée sur la conduite d'alimentation 29 entre le vaporiseur 27 et la pompe à carburant. L'électrovanne 31 est pilotée par le calculateur 35 de manière à s'ouvrir et à se refermer à une fréquence déterminée, chaque ouverture ayant une durée déterminée. La fréquence et la durée d'ouverture sont fonction du débit massique de carburant à envoyer au vaporiseur 27. Par exemple, l'électrovanne 31 peut s'ouvrir à une fréquence comprise entre 4 et 20 Hertz, avec des durées d'ouverture comprises entre 1,4 ms et 15 ms. Le débit massique de carburant traversant l'élément de dosage 31 est typiquement compris entre 0,1 et 2,7 kg/h. Le débit massique maximum possible à travers l'élément de dosage est d'environ 20kg/h de carburant, ce débit massique étant obtenu en maintenant l'élément de dosage 31 constamment ouvert. La vanne d'obturation 39 est une vanne tout ou rien, susceptible de couper la circulation de carburant dans la conduite d'alimentation 29 ou de l'autoriser. Elle est pilotée par le calculateur 35. Elle est placée en amont de l'élément de dosage 81. Le capteur de température 33 est monté sur l'enveloppe 11 abritant le filtre à particules et l'organe de purification catalytique. Le capteur 33 est apte à mesurer la température des gaz d'échappement dans l'espace 49 séparant l'organe de purification catalytique 7 du filtre à particules 5. Le capteur 33 est relié électriquement au calculateur 35 et renseigne le calculateur 35 sur la température des gaz d'échappement entre l'organe 7 et le filtre à particules 5. Le système de vidange 41 comporte un conduit de retour 51 reliant la conduite d'alimentation 29 au réservoir de carburant du véhicule 52, et une électrovanne 53. La ligne de retour 51 est raccordée à la conduite 29 entre l'élément de dosage 31 et le vaporiseur 27. L'électrovanne 53 est placée sur la ligne de retour 51, et est susceptible sélectivement d'obturer ou de dégager la ligne 51. L'électrovanne 53 est pilotée par le calculateur 35.
Le calculateur 35 est par exemple intégré dans le calculateur pilotant le moteur du véhicule. Le dispositif de régénération du filtre à particules, comprend également des moyens pour acquérir une grandeur représentative du débit de gaz d'échappement produit par le moteur thermique du véhicule automobile, et de la température desdits gaz d'échappement en sortie des chambres de combustion. Ces moyens sont adaptés pour estimer le débit massique produit par l'ensemble des chambres de combustion du moteur et pénétrant dans la ligne d'échappement, et la température des gaz provenant des différentes chambres de combustion une fois mélangés. Le dispositif de régénération du filtre à particules comporte par ailleurs des moyens pour acquérir une grandeur représentative du courant électrique consommé par l'élément électrique chauffant 43 du vaporiseur, et des moyens pour acquérir des grandeurs représentatives de la température du liquide de refroidissement du moteur, de la charge du moteur du régime du moteur, et éventuellement d'autres paramètres de fonctionnement comme la température d'air d'admission du moteur ou la durée totale d'utilisation du catalyseur.
Les différents moyens permettant d'acquérir des grandeurs représentatives du débit d'échappement, de leur température, et du courant électrique consommé par le vaporiseur peuvent comporter des capteurs. Alternativement, les grandeurs représentatives peuvent être récupérées dans un calculateur ou dans un système de pilotage du véhicule automobile.
Le procédé de régénération d'un filtre à particules à l'aide d'un dispositif 9 dépourvu de système de vidange 41 va maintenant être décrit, en référence à la figure 2. Le procédé de régénération du filtre à particules est lancé par le calculateur 35, quand celui-ci l'estime nécessaire. Le calculateur 35 lance la régénération du filtre à particules quand par exemple le véhicule a parcouru un nombre de kilomètres déterminé depuis la précédente régénération. Alternativement, le calculateur peut lancer la régénération du filtre à particules quand le moteur a fonctionné pendant un nombre d'heures déterminé depuis la régénération précédente. Le calculateur peut encore lancer la régénération en fonction de l'évolution de paramètres de fonctionnement du moteur ou de la ligne d'échappement. Le calculateur 35 va ensuite acquérir une grandeur représentative de la température du liquide de refroidissement du moteur (Tmoteur), et comparer cette température à un seuil prédéterminé. Si la température acquise est inférieure au seuil de température, la régénération du filtre à particules n'est pas lancée. En revanche, si la température du liquide de refroidissement acquise est supérieure au seuil de température, le calculateur 35 acquiert par l'intermédiaire du capteur de température 33, une grandeur représentative de la température des gaz d'échappement entre le catalyseur 7 et le filtre à particules 5 (Tcata). Il la compare à une température d'amorçage prédéterminée (Tamorçage). Si la température des gaz d'échappement acquise est supérieure à la température d'amorçage, le calculateur 35 commande de déclencher l'alimentation électrique de l'organe chauffant 43 du vaporiseur (préchauffe). La température d'amorçage est typiquement comprise entre 150 et 200 °C. Si la température des gaz d'échappement acquise par le capteur 33 est inférieure à la température d'amorçage, le calculateur 35 demande au calculateur pilotant le moteur de commander des post-injections de carburant dans les chambres de combustion du moteur. Ces post-injections sont réalisées légèrement après l'injection principale de carburant dans les chambres de combustion. Ainsi, elles sont réalisées quelques degrés vilebrequin après le point mort correspondant à l'injection principale de carburant. Les post-injections sont réalisées dans des conditions telles que le carburant injecté au cours des post- injections brûle au moins partiellement dans les chambres de combustion et augmente la température des gaz d'échappement évacués vers la ligne d'échappement. Les post-injections permettent donc d'augmenter progressivement la température des gaz d'échappement. Une fois la température des gaz d'échappement lue par le capteur 33 supérieure à la température d'amorçage, l'élément électrique chauffant est alimenté électriquement pendant une période de préchauffe de durée prédéterminée. Une fois la préchauffe terminée, le calculateur 35 commande le démarrage de la vaporisation de carburant dans la ligne d'échappement. Il active l'élément de dosage 31, en lui fixant une consigne correspondant à un débit massique de carburant prédéterminé. Ce débit massique se traduit par une fréquence d'ouverture de l'élément de dosage 31, c'est-à-dire une fréquence d'injection, et une durée d'injection à chaque ouverture de l'élément de dosage. Dans le cas où le dispositif de régénération comporte un capteur de mesure de la pression de carburant en amont de l'organe de dosage 31, le calculateur 35 détermine le temps d'injection en fonction de la pression acquise par le capteur 37. La consigne de débit massique de carburant alimentant le vaporiseur 27 est déterminée à chaque pas de temps par le calculateur 35 à l'aide de cartographies, de tables ou par calcul. La consigne de débit est déterminée en fonction essentiellement de la charge du moteur et du régime du moteur. A cette fin, le calculateur 35 acquiert des grandeurs représentatives de la charge et du régime du moteur, par exemple dans le calculateur de pilotage du moteur du véhicule. La consigne de débit peut être pondérée par une correction dépendant de la température d'air d'admission du moteur et/ou de la température de l'eau de refroidissement du moteur, et/ou d'autres paramètres moteurs comme par exemple l'évolution des paramètres de fonctionnement des injecteurs de carburant dans les chambres de combustion du moteur ou la durée totale d'utilisation du catalyseur...etc. Les cartographies utilisées pour déterminer la consigne de débit de carburant à vaporiser, ainsi que les tables de corrections, sont issues d'essais du moteur et de la ligne d'échappement sur banc, ou d'essais à bord de véhicules sur routes. Le carburant s'écoule alors le long de la conduite d'alimentation 29 depuis l'étage 47 jusqu'au vaporiseur 27, à un débit dosé par l'élément 31. Le carburant pénètre dans la chambre de vaporisation, s'échauffe et est vaporisé au contact de la partie active de l'élément électrique chauffant 43. Les vapeurs de carburant pénètrent dans la chambre d'entraînement du vaporiseur 27 et sont entraînées vers l'élément de purification catalytique 7 par les gaz d'échappement provenant du turbocompresseur 3. Les gaz d'échappement mélangés aux vapeurs de carburant s'enflamment au contact de l'organe de purification catalytique 7 et créent un exotherme. La température des gaz d'échappement dans l'espace 49, c'est-à-dire en aval de l'organe de purification catalytique 7 est ainsi augmentée et est plus élevé qu'en amont de l'organe 7. Les gaz d'échappement à haute température pénètrent ensuite dans le filtre à particules et échauffe celui-ci. Le filtre à particules est ainsi maintenu à haute température, de telle sorte que les particules de suie déposées du côté amont du filtre à particules brûlent et sont transformées en oxydes de carbone. Les oxydes de carbone gazeux traversent le filtre à particules et sont relargués dans l'atmosphère par la canule d'échappement. Après le démarrage de l'injection de carburant sous forme de vapeur dans la ligne d'échappement, le calculateur 35 acquiert périodiquement des grandeurs représentatives du débit massique du gaz d'échappement produit par le moteur du véhicule, et de la température des gaz d'échappement entre l'organe de purification catalytique et le filtre à particules. Ladite température est lue par le capteur 33. Le calculateur, à chaque pas de temps k, calcule la quantité d'énergie calorifique Ek apportée par les gaz d'échappement en entrée du filtre à particules.
Il effectue la totalisation de l'énergie calorifique portée par les gaz d'échappement en entrée du filtre à particules depuis le démarrage de l'injection en ajoutant la quantité d'énergie Ek apportée au pas k à la somme des quantités d'énergie apportées aux pas 1 à k-1. L'énergie calorifique apportée au pas k est calculée à l'aide de la formule : Ek=mk CpTk où Ek est l'énergie calorifique apportée par les gaz d'échappement au pas k à l'entrée du filtre à particules, mk est la masse de gaz d'échappement produite par le moteur thermique au pas k, Cp est la capacité calorifique des gaz d'échappement et Tk est la température lue par le capteur 33 au pas k.
Quand la quantité totale d'énergie calorifique apportée par les gaz d'échappement en entrée du filtre à particules depuis le démarrage de l'injection de carburant est supérieure à une quantité d'énergie calorifique prédéterminée, la vaporisation de carburant dans la ligne d'échappement est arrêtée par le calculateur 35. Celui-ci commande également la fermeture de l'électrovanne 39.
Ladite quantité d'énergie calorifique prédéterminée résulte d'essais préalables. Cette quantité d'énergie calorifique est la quantité d'énergie estimée nécessaire pour régénérer complètement le filtre à particules, c'est-à-dire pour brûler sensiblement toutes les particules de suie déposées sur le filtre à particules. Cette quantité est déterminée par calcul et/ou par des essais, en fonction du moteur et des caractéristiques du filtre à particules. Après l'arrêt de la vaporisation, le calculateur 35 commande à l'élément chauffant 43 de rester sous tension pendant une durée de post chauffe prédéterminée. Une fois la durée prédéterminée de post chauffe écoulée, le calculateur 35 commande l'arrêt de l'alimentation électrique de l'élément chauffant 43. La régénération des filtres à particules est alors terminée.
Parallèlement au procédé de régénération décrit ci-dessus, le calculateur 35 met en oeuvre plusieurs programmes de surveillance du fonctionnement du dispositif de régénération 9. Avant le démarrage de l'injection de carburant dans la ligne d'échappement, le calculateur 35 acquiert une grandeur représentative du courant électrique consommé par l'élément électrique chauffant. Si la grandeur représentative est inférieure à un seuil prédéterminé, le procédé de régénération du filtre à particules est stoppé. Le calculateur 35 interprète ce résultat comme signifiant que l'élément électrique chauffant est non fonctionnel.
Par ailleurs, après l'étape de démarrage de la vaporisation, le calculateur 35 acquiert périodiquement une grandeur représentative de la température des gaz d'échappement en sortie du moteur du véhicule. Il récupère par exemple cette grandeur dans le calculateur pilotant le moteur du véhicule. Le calculateur 35 compare cette température acquise à une température maximum prédéterminée.
La température maximum prédéterminée vaut par exemple 600°C. Si la température acquise est supérieure à la température maximum prédéterminée, le calculateur commande l'interruption temporaire de l'injection de carburant dans la ligne d'échappement, jusqu'à ce que la température soit redescendue en dessous de la température maximum prédéterminée. En revanche, le calculateur 35 continue à totaliser la quantité totale d'énergie calorifique apportée par les gaz d'échappement en entrée du filtre à particules. En effet, quand les gaz d'échappement ont une température supérieure à la température maximum prédéterminée, la régénération du filtre à particules se produit spontanément, sans avoir à augmenter la température des gaz d'échappement, en créant un exotherme par injection de carburant en amont de l'organe de purification catalytique. Comme illustré sur la figure 2, après le démarrage de l'injection de carburant dans la ligne d'échappement, le calculateur 35, à la fin d'une durée prédéterminée à partir du démarrage de l'injection (temporisation), acquiert une grandeur représentative de la température en aval de l'organe de purification catalytique et en amont du filtre à particules. Cette grandeur est fournie par le capteur 33. Le calculateur 35 compare la température acquise avec des valeurs prédéterminées Ti et T2 délimitant un intervalle prédéterminé de température. Si la température acquise est en dehors de l'intervalle, le calculateur 35 commande d'interrompre la vaporisation et active une stratégie de diagnostic. L'électrovanne de sécurité 39, si elle existe, est fermée. L'alimentation électrique de l'élément chauffant 43 est interrompue.
Pendant la vaporisation de carburant dans la ligne d'échappement, le calculateur 35, quand le dispositif 9 comporte un capteur de pression tel que 37, acquiert une grandeur représentative de ladite pression de carburant dans la ligne d'alimentation. Le calculateur 35 compare ensuite la valeur acquise avec des valeurs Pmin et Pmax définissant un intervalle de pression. Si la pression acquise est en dehors de l'intervalle, le calculateur 35 interrompt la vaporisation. La vanne d'isolement 39 est fermée et l'alimentation électrique de l'élément chauffant 43 est interrompue. Lorsque le véhicule est à un point de fonctionnement stabilisé, le calculateur 35 peut corriger la consigne de débit de carburant donnée à l'organe 31. On entend par point de fonctionnement stabilisé, une période au cours de laquelle le véhicule de déplace à une vitesse sensiblement constante pendant une durée supérieure à une durée prédéterminée. Le calculateur 35 acquiert une grandeur représentative de la température entre l'organe de purification catalytique et le filtre à particules, et la compare à une valeur théorique de la température en sortie de catalyseur. Si cette valeur est inférieure à la température théorique, alors la consigne de débit lors de la prochaine régénération sera augmentée d'une quantité déterminée en fonction de la différence entre la température acquise et la température théorique. Inversement, si la température acquise est supérieure à la température théorique, alors la consigne de débit de carburant injecté sera diminuée d'une quantité déterminée. On va maintenant décrire, en référence à la figure 3, une variante de réalisation du procédé de régénération selon l'invention, correspondant à un dispositif de régénération du filtre à particules comportant des moyens de vidange du carburant vers le réservoir.
La procédure est identique à celle de la figure 2, jusqu'à l'étape au cours de laquelle on arrête la vaporisation. Comme indiqué ci-dessus, l'élément chauffant est maintenu sous tension pendant une période de post chauffe de durée prédéterminée. Après cette période de post chauffe, c'est-à-dire après arrêt de l'alimentation électrique de l'élément chauffant 43, le calculateur 35 commande l'ouverture de l'électrovanne 53, de telle sorte que le carburant restant dans le vaporiseur s'écoule de manière gravitaire jusque dans le réservoir de carburant. On peut vidanger ainsi la chambre de vaporisation du vaporiseur, et la partie de la conduite d'alimentation 29 se trouvant en aval du point de jonction entre la ligne de retour 51 et la conduite 29. L'électrovanne de vidange est refermée après une durée prédéterminée. En variante, l'électrovanne peut être ouverte immédiatement après l'arrêt de la vaporisation et rester ouverte pendant la période de post chauffe de l'élément électrique chauffant 43. Le procédé décrit ci-dessus présente de multiples avantages. Du fait qu'il comprend une étape de détermination d'une grandeur représentative de la quantité totale d'énergie calorifique apportée par les gaz d'échappement en entrée du filtre à particules depuis le démarrage de l'injection de carburant, l'étape consistant à stopper l'injection du carburant sous forme vaporisée étant mise en oeuvre quand la quantité totale d'énergie calorifique apportée par les gaz d'échappement en entrée du filtre à particules depuis le démarrage de l'injection de carburant est supérieur à une quantité d'énergie calorifique prédéterminée, le procédé permet de régénérer le filtre à particules de manière plus efficace. En effet, la régénération du filtre à particules est arrêtée quand une quantité de chaleur prédéterminée a été apportée au filtre à particules. On prend ainsi en compte les variations de régime et de charge du moteur au cours de la phase de régénération du filtre à particules. Ces variations ont une forte influence sur la température et le débit des gaz d'échappement arrivant au filtre à particules et donc sur l'efficacité de la régénération de ce filtre. Le débit de carburant alimentant le vaporiseur est déterminé à chaque pas de temps de manière très simple, typiquement par cartographie en fonction de la charge et du régime moteur. Cette cartographie peut également prendre en compte d'autres paramètres, comme indiqué ci-dessus, quand on veut affiner l'estimation de la consigne de débit d'alimentation en carburant. Il est à noter que la consigne de débit est indépendante des variations de la température des gaz d'échappement en aval de l'organe de purification catalytique et en aval du filtre à particules. Ainsi, l'adaptation de la consigne de débit aux conditions de fonctionnement du moteur est rapide et efficace. Le fait de pouvoir commander une post injection de carburant dans les chambres de combustion du moteur, permet d'augmenter la température des gaz d'échappement de manière rapide et efficace. Le procédé prévoit de multiples procédures de diagnostiques, permettant de reconnaître le cas où l'élément de chauffage du vaporiseur est défaillant, le cas où il n'est pas possible d'obtenir un exotherme au niveau de l'organe de purification catalytique, ou le cas où la pression de carburant dans la ligne d'alimentation est inadaptée. Par ailleurs, le procédé prévoit une possibilité d'auto correction permettant de corriger le débit massique de carburant à injecter dans le vaporiseur pour la régénération suivante. Le dispositif de régénération peut comprendre des moyens de vidange qui permettent d'éviter l'encrassement des lignes et du vaporiseur à long terme par des quantités de carburant stagnant dans le vaporiseur ou dans la ligne d'alimentation entre les périodes de régénérations. Le dispositif de régénération peut être mis en oeuvre sur des véhicules neufs comme sur des véhicules d'occasion. Il s'adapte à la plupart des lignes d'échappement, puisque celles-ci comportent généralement un unique capteur de température, monté entre l'organe de purification catalytique et le filtre à particules. La mise en oeuvre du procédé de régénération demande peu d'équipements supplémentaires, et est donc peu coûteux.
Le procédé et le dispositif de régénération peuvent présenter de multiples variantes. Le capteur de température est de préférence monté entre l'organe de purification catalytique et le filtre à particules. Toutefois, il pourrait être placé, soit en amont de l'organe de purification catalytique, soit en aval du filtre à particules.
Dans ce cas, les formules de calcul doivent être adaptées pour déduire de la température mesurée la valeur de température utilisée dans les formules de calcul.
Dans une variante non préférée, le dispositif de régénération pourrait ne pas comprendre de capteur de température. Dans ce cas, toutes les températures des gaz d'échappement sont estimées uniquement par calcul. Le débit de carburant injecté pourrait être estimé à partir de la charge du moteur seul ou à partir du régime moteur seul, ou à partir d'autres paramètres. Dans une variante non préférée, le débit de carburant injecté peut également être pris constant. L'injection de carburant dans la ligne d'échappement peut ne pas être interrompu si la température des gaz d'échappement en sortie du moteur est supérieure à 600°C, ou plus généralement à la limite de température maximum discutée plus haut. Il est possible que le procédé de régénération ne prévoit pas qu'une post injection de carburant est réalisée dans les chambres de combustion du moteur en vue d'augmenter la température des gaz d'échappement. Dans ce cas, si la température des gaz d'échappement mesurée par le capteur 33 est inférieure à la température d'amorçage, le procédé de régénération est tout simplement stoppé, en attente d'une augmentation de la température des gaz d'échappement. Dans des variantes non préférées du procédé de régénération, il n'existe pas de procédure de diagnostic telle que celles décrites ci-dessus.
Par ailleurs, la période post chauffe de l'élément électrique chauffant du vaporiseur est facultatif. Le carburant injecté dans la ligne d'échappement peut ne pas venir de la pompe d'injection de carburant dans les chambres de combustion du moteur. Dans ce cas, le dispositif de régénération peut comprendre une pompe doseuse dont l'aspiration est par exemple reliée directement au réservoir de carburant. Le capteur de pression disposé en amont de l'organe doseur peut être remplacé par un régulateur de pression, apte à réguler la pression de carburant arrivant à l'organe doseur. Le procédé et le dispositif décrits ci-dessus sont particulièrement adaptés aux moteurs thermiques de type diesel. Néanmoins, ils peuvent également être adaptés à des moteurs thermiques à essence équipés de filtres à particules.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Procédé de régénération d'un filtre à particules (5) d'une ligne d'échappement (5) de véhicule automobile, la ligne d'échappement (1) comprenant un organe de purification catalytique (7) placé en amont du filtre à particules (5), le procédé comprenant les étapes suivantes : - démarrer une injection d'un carburant sous forme vaporisée dans la ligne d'échappement (1) en amont de l'organe de purification catalytique (7) ; - stopper l'injection du carburant sous forme vaporisée dans la ligne d'échappement (1) quand la régénération du filtre à particules (5) est terminée ; caractérisé en ce qu'il comprend une étape de détermination d'une grandeur représentative de la quantité totale d'énergie calorifique apportée par les gaz d'échappement en entrée du filtre à particules (5) depuis le démarrage de l'injection de carburant, l'étape consistant à stopper l'injection du carburant sous forme vaporisée étant mise en oeuvre quand la quantité totale d'énergie calorifique apportée par les gaz d'échappement en entrée du filtre à particules (5) depuis le démarrage de l'injection de carburant est supérieure à une quantité d'énergie calorifique prédéterminée.
- 2. Procédé de régénération selon la revendication 1, caractérisé en ce que qu'il comprend, après l'étape de démarrage de l'injection, une étape d'acquisition périodique de grandeurs représentatives du débit de gaz d'échappement produit par le moteur du véhicule et de la température des gaz d'échappement entre l'organe de purification catalytique (7) et le filtre à particules (5), la quantité totale d'énergie calorifique apportée par les gaz d'échappement en entrée du filtre à particules (5) depuis le démarrage de l'injection de carburant étant calculée en fonction des grandeurs acquises de débit de gaz d'échappement produit par le moteur du véhicule et de température des gaz d'échappement entre l'organe de purification catalytique (7) et le filtre à particules (5).
- 3. Procédé de régénération selon la revendication 2, caractérisé en ce que le carburant est injecté à un débit massique moyen déterminé en fonction de la charge et/ou du régime du moteur du véhicule automobile.
- 4. Procédé de régénération selon la revendication 3, caractérisé en ce que les gaz d'échappement présentent des températures variables en aval de l'organe de purification catalytique (7) et en aval du filtre à particules (5), et en ce que ledit débit massique moyen est indépendant des variations de la température des gaz d'échappement en aval de l'organe de purification catalytique (7) et en aval du filtre à particules (5).
- 5. Procédé de régénération selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend, après l'étape de démarrage de l'injection, une étape d'acquisition périodique d'une grandeur représentative de la température des gaz d'échappement en sortie du moteur du véhicule, l'injection à un débit massique moyen déterminé étant interrompue si la température acquise est supérieure à une température maximum prédéterminée.
- 6. Procédé de régénération selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, avant l'étape de démarrage de l'injection, une étape d'acquisition d'une grandeur représentative de la température entre l'organe de purification catalytique (7) et le filtre à particules (5), l'étape de démarrage de l'injection de carburant n'étant mise en oeuvre que si ladite température acquise est supérieure à un température d'amorçage prédéterminée.
- 7. Procédé de régénération selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à réaliser des post-injections de carburant dans les chambres de combustions du moteur dans des conditions telles que le carburant injecté au cours des post-injections brûle au moins partiellement et augmente la température des gaz d'échappement, ladite étape consistant à réaliser des post-injections étant mise en oeuvre si la température acquise entre l'organe de purification catalytique (7) et le filtre à particules (5) est inférieure à une température d'amorçage prédéterminée.
- 8. Procédé de régénération selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ligne d'échappement (1) comprend un vaporiseur (27) apte à vaporiser le carburant injecté en amont de l'organe de purification catalytique (7), et en ce que le procédé comprend, avant l'étape de démarrage de l'injection, une étape de préchauffe d'un élément électrique chauffant (43) du vaporiseur (27) de carburant et une première étape de diagnostique, ladite première étape de diagnostique comprenant les sous étapes successives suivantes : - acquérir une grandeur représentative du courant électrique consommé par l'élément électrique chauffant (43) ; - stopper le procédé de régénération du filtre à particules (5) si ladite grandeur représentative du courant électrique consommé est inférieur à un seuil prédéterminé.
- 9. Procédé de régénération selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, après l'étape de démarrage de l'injection, une seconde étape de diagnostique, ladite seconde étape de diagnostique comprenant les sous étapes successives suivantes : - à la fin d'une durée prédéterminée à partir du démarrage de l'injection, acquérir une grandeur représentative de la température entre l'organe de purification catalytique (7) et le filtre à particules (5) ; - interrompre l'injection du carburant dans la ligne d'échappement (1) si ladite température acquise est en dehors d'un intervalle prédéterminé.
- 10. Dispositif de régénération d'un filtre à particules (5) d'une ligne d'échappement (1) de véhicule automobile, la ligne d'échappement (1) comprenant un organe de purification catalytique (7) placé en amont du filtre à particules (5), le dispositif de régénération comprenant : - des moyens (27) pour injecter un carburant sous forme vaporisée dans la ligne d'échappement (1) en amont de l'organe de purification catalytique (7); - des moyens (31, 35) pour commander le démarrage de l'injection de carburant sous forme vaporisée dans la ligne d'échappement (1) en amont de l'organe de purification catalytique ;- des moyens (33, 35) pour déterminer une grandeur représentative de la quantité totale d'énergie calorifique apportée par les gaz d'échappement en entrée du filtre à particules (5) depuis le démarrage de l'injection de carburant ; - des moyens (31, 35) pour stopper l'injection du carburant sous forme vaporisée dans la ligne d'échappement (1) quand la quantité totale d'énergie calorifique apportée par les gaz d'échappement en entrée du filtre à particules (5) depuis le démarrage de l'injection de carburant est supérieure à une quantité d'énergie calorifique prédéterminée.10
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