FR3064673A1 - Procede et installation de commande pour surveiller le fonctionnement d'un filtre a particules diesel - Google Patents

Procede et installation de commande pour surveiller le fonctionnement d'un filtre a particules diesel Download PDF

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Abstract

Procédé de surveillance du fonctionnement d'un filtre à particules diesel du conduit de gaz d'échappement selon lequel on détermine l'émission de noir de fumée en aval du filtre à l'aide d'un capteur de particules , on modélise l'émission prévisible de particules en aval d'un filtre à particules diesel limite à l'emplacement du capteur de particules, et on estime que le filtre est en ordre si l'émission de noir de fumée mesurée est inférieure à l'émission de noir de fumée modélisée et que le filtre est défectueux dans le cas contraire. On prend comme émission de noir de fumée modélisée, la concentration modélisée de particules à l'emplacement de montage du capteur.

Description

® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication : 3 064 673 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)
©) N° d’enregistrement national : 18 52726
COURBEVOIE © IntCI8 : F 01 N 11/00 (2017.01), F 01 N 3/021
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
©) Date de dépôt : 29.03.18. © Demandeur(s) : ROBERT BOSCH GMBH— DE.
© Priorité : 31.03.17 DE 102017205507.3; 04.04.17
DE 102017205690.8.
@ Inventeur(s) : EITEL MARKUS et HERBERGER
PATRIK.
(43) Date de mise à la disposition du public de la
demande : 05.10.18 Bulletin 18/40.
©) Liste des documents cités dans le rapport de
recherche préliminaire : Ce dernier n'a pas été
établi à la date de publication de la demande.
(© Références à d’autres documents nationaux ® Titulaire(s) : ROBERT BOSCH GMBH.
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©) Demande(s) d’extension : © Mandataire(s) : CABINET HERRBURGER.
PROCEDE ET INSTALLATION DE COMMANDE POUR SURVEILLER LE FONCTIONNEMENT D'UN FILTRE A PARTICULES DIESEL
FR 3 064 673 - A1 ftv) Procédé de surveillance du fonctionnement d'un filtre à particules diesel du conduit de gaz d'échappement selon lequel on détermine l'émission de noir de fumée en aval du filtre à l'aide d'un capteur de particules, on modélise l'émission prévisible de particules en aval d'un filtre à particules diesel limite à l'emplacement du capteur de particules, et on estime que le filtre est en ordre si l'émission de noir de fumée mesurée est inférieure à l'émission de noir de fumée modélisée et que le filtre est défectueux dans le cas contraire.
On prend comme émission de noir de fumée modélisée, la concentration modélisée de particules à l'emplacement de montage du capteur.
Figure FR3064673A1_D0001
Figure FR3064673A1_D0002
Domaine de l’invention
La présente invention se rapporte à un procédé et à une installation de commande pour surveiller le fonctionnement d’un filtre à particules diesel.
En d’autres termes, l’invention se rapporte à un procédé de surveillance du fonctionnement d’un filtre à particules diesel du conduit de gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne selon lequel on détermine l’émission de noir de fumée dans le conduit de gaz d’échappement en aval du filtre à particules diesel à l’aide d’un capteur de particules, on modélise l’émission prévisible de particules de noir de fumée en aval d’un filtre à particules diesel limite à l’emplacement du capteur de particules et on estime que le filtre à particules diesel est en ordre si l’émission de noir de fumée mesurée est inférieure à l’émission de noir de fumée modélisée et on estime que le filtre à particules diesel est défectueux si l’émission de noir de fumée mesurée est supérieure à l’émission de noir de fumée modélisée.
L’invention se rapporte également à une installation de commande pour surveiller le fonctionnement d’un filtre à particules diesel du conduit de gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne dans lequel le conduit de gaz d’échappement comporte en aval du filtre à particules, un capteur de particules pour déterminer de degré de détérioration du filtre à particules diesel, on calcule le temps prévisionnel jusqu’à atteindre une valeur de seuil de courant en aval d’un filtre à particules diesel limite à l’emplacement du capteur de particules et on estime que le filtre à particules diesel est en ordre si le temps mesuré jusqu’à atteindre une valeur de seuil de courant est supérieur au temps prévisionnel jusqu’à atteindre une valeur de seuil de courant et que le filtre à particules diesel est défectueux si le temps mesuré pour atteindre une valeur de seuil de courant est inférieur au temps prévisionnel jusqu’à atteindre une valeur de seuil de courant.
Etat de la technique
Les véhicules équipés de moteurs à combustion interne diesel sont équipés d’un filtre à particules diesel (encore appelé filtre DPF) installé dans le conduit des gaz d’échappement pour respecter la réglementation concernant l’émission des particules. La règle de dia3064673 gnostique embarqué (encore appelée règle OBD2) exige la surveillance des composants du véhicule concerné par les gaz d’échappement et ainsi également la surveillance du bon fonctionnement du filtre à particules diesel. En abaissant la limite OBD pour l’émission de particules selon différentes réglementations (réglementation CARB, MY13 : 17,5 mg/mi ; règlementation européenne Euro6-2 : 12 mg/Km) réglementation européenne EUVI-C : 25 mg/kWh) dans de nombreux cas on ne peut plus surveiller en utilisant la pression différentielle du filtre à particules. En revanche, il faut un capteur de particules derrière le filtre à particules diesel. En cas de filtre à particules diesel défectueux, les particules de noir de fumée se déposent sur deux électrodes du capteur de particules. Ces électrodes s’interpénétrent à la manière des dents d’un peigne et leur conductivité électrique diminue la résistance électrique entre les électrodes. En appliquant une tension électrique, on peut ainsi mesurer un courant électrique. Dans ces conditions, à partir d’un seuil de dépôt de noir de fumée, le courant augmente en fonction de l’occupation de noir de fumée. Si le courant dépasse un seuil pour une durée d’occupation prédéfinie, on estimera dans le sens de la réglementation OBD2, que le filtre à particules est défectueux. Pour démarrer un nouveau cycle de mesures, on chauffe le capteur de particules pour brûler les particules de noir de fumée accumulées.
Du fait du fonctionnement de principe du capteur de particules travaillant par collecte, on ne peut mesurer directement la concentration en noir de fumée dans les gaz d’échappement, cette mesure se faisant pendant la période jusqu’à l’augmentation de l’intensité audessus du seuil. Ce temps mesuré est comparé à un temps pronostiqué à partir d’un modèle de comparaison. Ce modèle de comparaison comporte entre autre la concentration du filtre à particules comme grandeur d’entrée. Cette concentration de particules de noir de fumée est fournie par un autre modèle qui, en fonction des paramètres tels que le point de fonctionnement du moteur, la concentration en oxygène dans les gaz d’échappement et/ou le taux de recyclage de gaz d’échappement (taux AGR) donne un flux massique de particules de noir de fumée en aval du filtre à particules diesel limite, exploité selon les prescriptions OBD. Dans la fonction de diagnostique DFP, à partir du courant massique de particules de noir de fumée, on convertit par le calcul la concentration de particules de noir de fumée pour le modèle de comparaison. Cela peut également se faire à l’aide de la fonction de diagnostique pour déterminer si l’on a un défaut DFP ou si le fonctionnement DPF est en ordre.
Selon le document DE 10 2014 206 252 B4 on connaît un procédé de diagnostique de l’aptitude au fonctionnement d’un filtre à particules installé dans la conduite des gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne, comprenant les étapes suivantes consistant à :
exécuter un test d’émission avec le véhicule et mesurer l’émission de particules à l’aide d’un capteur de particules installé en aval du filtre à particules pour une première valeur limite d’émission, fixée pour obtenir une première valeur de modèle de particules (RMI), exécuter un test d’émission avec le véhicule et mesurer l’émission de particules à l’aide du capteur de particules pour une seconde valeur d’émission fixée pour obtenir une seconde valeur modélisée de particules (RM2), mesurer l’émission de particules pendant le fonctionnement du véhicule à l’aide du capteur de particules et obtenir une valeur de mesure d’émission de particules (R), émettre une valeur de diagnostique (FACnom) selon la formule suivante
FACnom= Ml ;
comparer la valeur de diagnostique obtenue (FACnom) à une valeur limite fixée et classer le filtre à particules diesel comme intact si la valeur de diagnostique est inférieure à la valeur limite ou estimer que le filtre à particules est défectueux si la valeur de diagnostique dépasse la valeur limite, * la première valeur limite d’émission correspond à la valeur limite d’émission de filtre à particules EU6 (ELimit-DFP) et la seconde valeur d’émission, fixée correspond à la valeur limite OBDLimitDFP, associée à la valeur limite de diagnostique embarqué EU6 (OBDLimit-DFP).
Le document DE 10 2013 206 451 Al décrit un procédé de surveillance de l’aptitude au fonctionnement d’un filtre à particules installé dans la conduite des gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne et comprenant les étapes suivantes :
exécuter une première phase de diagnostique en déterminant une valeur d’efficacité du filtre à particules et en la comparant avec un résultat prévisionnel, atteindre ou dépasser la valeur prévisionnelle en fixant la valeur d’efficacité en cas de soupçon de défaut ;
fixe un supposé défaut du drapeau de défaut par l’augmentation des émissions du filtre à particules dans les gaz d’échappement du moteur du véhicule et diminuer ainsi la dispersion de la valeur obtenue de l’efficacité du filtre, et effectuer une seconde phase de diagnostique analogue à la première phase de diagnostique.
Le document DE 10 2013 206 391 Al décrit un procédé de vérification de l’aptitude au fonctionnement d’un filtre à particules installé dans le conduit de gaz d’échappement d’un moteur de véhicule automobile et comprenant les étapes suivantes :
mesurer la concentration en particules c_l dans les gaz d’échappement en aval du filtre à particules pour un premier point de fonctionnement, déterminer le degré d’efficacité du filtre (eff_l) à partir de la concentration mesurée de particules (c_l) et de la concentration modélisée de particules en aval du filtre à particules, alterner le point de fonctionnement du moteur pour un second point de fonctionnement de façon que les émissions des particules augmentent fortement en aval du filtre à particules, mesurer la concentration de particules (c_2) contenue dans les gaz d’échappement en aval du filtre à particules pour un second point de fonctionnement, déterminer le rendement du filtre à particules (eff_2) pour le second point de fonctionnement de façon analogue à la procédure appliquée pour le premier point de fonctionnement, déterminer la différence absolue entre les degrés d’efficacité de filtre (eff_l et eff_2), et constater un défaut de décalage si la différence absolue entre les rendements de filtre (eff_l et eff_2) dépasse un seuil fixé.
But de l’invention
La présente invention a pour but de développer un procédé permettant par l’utilisation d’un modèle de données de particules de noir de fumée, de faire un diagnostique simple de l’aptitude au fonctionnement d’un filtre à particules diesel.
L’invention a également pour but de développer une installation de commande pour la mise en œuvre d’un tel procédé.
Exposé et avantages de l’invention
A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de surveillance du fonctionnement d’un filtre à particules diesel du type défini cidessus, caractérisé en ce qu’on prend comme émission de noir de fumée modélisée, la concentration modélisée de particules de noir de fumée à l’emplacement de montage du capteur de particules. La modélisation évite de multiples conversions des concentrations de noir de fumée en débit massique de noir de fumée et inversement la conversion en concentration de noir de fumée. On évite ainsi le risque de perdre des données par les conversions. Le diagnostique de l’aptitude au fonctionnement du filtre à particules est ainsi plus simple. Un autre avantage de l’utilisation continue des valeurs de concentration est celui d’une bonne corrélation entre la concentration de noir de fumée avec d’autres grandeurs des gaz d’échappement, ce qui simplifie le modèle. Cela se traduit avantageusement par une réduction du nombre de courbes caractéristiques et de champs de caractéristiques. Le procédé réduit ainsi la quantité de données et la durée des calculs.
Comme la concentration de particules de noir de fumée, modélisée est chargée de données à l’établissement du modèle avec les données de concentration de noir de fumée, on peut utiliser les appareils utilisés de manière caractéristique en technique de mesure de référence, comme par exemple le capteur MSS (Micro Scoot Sensor) qui détermine les concentrations en noir de fumée sans avoir à convertir les valeurs fournies des concentrations pour passer en masses de noir de fumée.
L’invention a également pour objet une installation de commande du type défini ci-dessus, caractérisée en ce qu’elle comporte un programme ou un circuit de modélisation de la concentration de particules de noir de fumée comme émission de noir de fumée modélisée à l’emplacement d’installation du capteur de particules.
Cette installation de commande est simplifiée grâce à la réduction des calculs.
Dessin
La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée, à l’aide d’un exemple de réalisation représenté dans Tunique figure annexée qui est un modèle de concentration de noir de fumée selon l’invention.
Description d’un mode de réalisation de l’invention
L’état de la technique est celui de la modélisation du noir de fumée en se fondant sur différents cas de flux massique de particules de noir de fumée. L’inconvénient de ce procédé est de nécessiter une double conversion de la concentration en un débit massique et ensuite en une concentration. Cela se traduit par des calculs importants avec le risque de perdre des données par les conversions.
La figure unique montre un modèle de concentration noir de fumée 10 selon l’invention. Le modèle de concentration noir de fumée 10 sert de modèle de comparaison pour les grandeurs d’entrée servant à la surveillance du fonctionnement du filtre à particules diesel et à juger si le filtre à particules diesel est défectueux ou fonctionne bien. Pour cela, on utilise, comme valeur de comparaison, la concentration corrigée de noir de fumée 20 en aval d’un filtre à particules diesel, limite. Dans le modèle de concentration noir de fumée 10 on corrige la concentration de base de noir de fumée 11 dans un premier point de combinaison 12 avec une correction d’oxygène 13 qui tient compte de la concentration en oxygène contenue dans les gaz d’échappement. La concentration fondée sur le noir de fumée 11 correspond aux émissions fixes de noir de fumée à la position d’installation du capteur de particules utilisé pour surveiller ce filtre à particules diesel. La correction de l’oxygène 13 tient compte des écarts d’une concentration en oxygène modélisée, prévisible par rapport à une concentration en oxygène mesurée dans les gaz d’échappement avec une sonde lambda ou de la concentration en oxygène déterminée à partir du signal d’oxygène fourni par un capteur d’oxydes d’azote. Ces écarts influencent l’émission de noir de fumée de sorte qu’il est prévu de corriger la concentration en noir de fumée dans le modèle de concentration de noir de fumée 10 en fonction de la différence entre la concentration actuelle et la concentration prévisible d’oxygène ainsi que de la dose de carburant injectée, dans un premier champ de caractéristiques à corriger et le cas échéant en se limitant à des plages prédéfinies.
Selon un second point de combinaison 14 on effectue une correction dynamique 15 qui tient compte du point de fonctionnement actuel du moteur. Pour la correction dynamique 15 on forme le gradient de la dose d’injection de carburant ou d’un couple de moteur et on utilise la vitesse de rotation de moteur dans un quatrième champ de caractéristiques qui corrige la concentration modélisée de noir de fumée. En outre, on peut également tenir compte du gradient de la vitesse de rotation et des conditions de l’environnement telles que la pression ambiante, la température de l’environnement, la température de l’eau de refroidissement, le coefficient de réintroduction de gaz d’échappement et le coefficient lambda.
Le résultat du second point de combinaison 14 est corrigé par une correction AGR 17 au troisième point de combinaison 16, cette correction tenant compte du taux de réinjection de gaz d’échappement (taux AGR). Le coefficient principal de la correction AGR pour les émissions modélisées de noir de fumée, pour le diagnostique DPF est fondé sur le coefficient AGR total actuel et la température ambiante. Le coefficient de correction qui en résulte peut être corrigé encore plus avec les caractéristiques en fonction de la pression ambiante et de la température du moteur.
Le résultat de la combinaison 16 est corrigé par une quatrième combinaison 18 avec un autre coefficient de correction AGR basse pression 19 qui tient compte d’une composante basse pression AGR supplémentaire. Pour cette correction on utilise le coefficient AGR global et la composante AGR basse pression comme grandeur d’entrée dans un champ de correction.
Pour lisser le signal de sortie on filtre le résultat de la combinaison 18 avec un filtre passe-bas du premier ordre (filtre PT1). Le résultat est la concentration corrigée en noir de fumée 20.
Une fonction de diagnostique 30 compare la concentration corrigée de noir de fumée 20 en aval d’un filtre à particules diesel limite à la concentration en noir de fumée déterminé dans les gaz d’échappement en aval du filtre à particules. Cela permet de déterminer îo dans la fonction de diagnostique 30 si le filtre à particules diesel est ou non défectueux. On évite ainsi de multiples conversions de la concentration en un débit massique et réciproquement pour passer de celui-ci à une concentration.

Claims (3)

  1. REVENDICATIONS
    1°) Procédé de surveillance du fonctionnement d’un filtre à particules diesel du conduit de gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne selon lequel on détermine l’émission de noir de fumée dans le conduit de gaz d’échappement en aval du filtre à particules diesel à l’aide d’un capteur de particules, on modélise l’émission prévisible de particules de noir de fumée en aval d’un filtre à particules diesel limite, à l’emplacement du capteur de particules, et on estime que le filtre à particules diesel est en ordre si l’émission de noir de fumée mesurée est inférieure à l’émission de noir de fumée modélisée et on estime que le filtre à particules diesel est défectueux si l’émission de noir de fumée mesurée est supérieure à l’émission de noir de fumée modélisée, procédé caractérisé en ce qu’ on prend comme émission de noir de fumée modélisée, la concentration modélisée de particules de noir de fumée à l’emplacement de montage du capteur de particules.
  2. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’ à l’établissement du modèle on affecte à la concentration modélisée de particules de noir de fumée les données de concentration de noir de fumée.
  3. 3°) Installation de commande pour surveiller le fonctionnement d’un filtre à particules diesel du conduit de gaz d’échappement d’un moteur à combustion interne dans laquelle
    - le conduit de gaz d’échappement comporte en aval du filtre à particules, un capteur de particules pour déterminer de degré de détérioration du filtre à particules diesel,
    - on calcule le temps prévisionnel jusqu’à atteindre une valeur de seuil de courant en aval d’un filtre à particules diesel limite, à l’emplacement du capteur de particules, et ίο
    - on estime que le filtre à particules diesel est en ordre si le temps mesuré jusqu’à atteindre une valeur de seuil de courant est supérieur au temps prévisionnel jusqu’à atteindre une valeur de seuil de courant et que le filtre à particules diesel est défectueux si le temps me5 suré pour atteindre une valeur de seuil de courant est inférieur au temps prévisionnel jusqu’à atteindre une valeur de seuil de courant, installation de commande caractérisée en ce qu’elle comporte un programme ou un circuit de modélisation de la concentration de particules de noir de fumée comme émission de noir de fumée modélisée îo à l’emplacement d’installation du capteur de particules.
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