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FR3090737A1 - Ligne d’échappement et procédé de pilotage associé - Google Patents

Ligne d’échappement et procédé de pilotage associé Download PDF

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FR3090737A1
FR3090737A1 FR1873794A FR1873794A FR3090737A1 FR 3090737 A1 FR3090737 A1 FR 3090737A1 FR 1873794 A FR1873794 A FR 1873794A FR 1873794 A FR1873794 A FR 1873794A FR 3090737 A1 FR3090737 A1 FR 3090737A1
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FR
France
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temperature
oxidation device
burnt gases
exhaust line
particulate filter
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Pending
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FR1873794A
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English (en)
Inventor
Christophe Tunetier
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Horse Powertrain Solutions SL
Original Assignee
Renault SA
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Filing date
Publication date
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Abstract

L’invention concerne une ligne d’échappement (30) d’un moteur (1) comportant : - un dispositif d’oxydation (33), et, en aval de celui-ci, un filtre à particules (36), - une unité de détermination de températures déterminant la température en entrée du filtre, et - une unité de commande (40) estimant une première quantité de carburant à injecter dans le moteur pour régénérer le filtre, en fonction de l'écart entre une température de régénération prédéterminée du filtre et la température en entrée dudit filtre. L’unité de détermination de températures détermine la température en sortie du dispositif d’oxydation, et l’unité de commande détermine un facteur de limitation en fonction de ladite température en sortie du dispositif d’oxydation, pour pondérer ladite première quantité de carburant et obtenir la quantité exacte de carburant à injecter dans le moteur. L’invention concerne aussi un procédé de pilotage d’un moteur à combustion interne comportant une telle ligne d’échappement. Figure 1

Description

Description
Titre de l'invention : Ligne d’échappement et procédé de pilotage associé
Domaine technique de l’invention
[0001] La présente invention concerne de manière générale la régénération des filtres à particules disposés dans les lignes d’échappement des moteurs à combustion.
[0002] Elle concerne plus particulièrement une ligne d’échappement d’un moteur à combustion interne comportant :
- un dispositif d’oxydation adapté à oxyder les hydrocarbures imbrûlés,
- un filtre à particules disposé en aval dudit dispositif d’oxydation dans le sens d’écoulement des gaz brûlés, adapté à stocker des particules de suies en suspension dans les gaz brûlés et au sein duquel lesdites particules de suies peuvent être brûlées lors d’une phase de régénération du filtre à particules,
- une unité de détermination de températures adaptée à déterminer la température des gaz brûlés en entrée du filtre à particules, et
- une unité de commande adaptée à estimer une première quantité de carburant à injecter dans le moteur à combustion interne pour initier la phase de régénération du filtre à particules, ladite première quantité de carburant étant estimée en fonction de l'écart entre une température de régénération prédéterminée du filtre à particules et la température des gaz brûlés en entrée dudit filtre à particules.
[0003] Elle concerne aussi un procédé de pilotage d’un moteur à combustion interne comportant une telle ligne d’échappement.
[0004] L’invention trouve une application particulièrement avantageuse dans un moteur à combustion interne de type Diesel.
Etat de la technique
[0005] Les moteurs à combustion interne, et plus particulièrement les moteurs de type Diesel, rejettent dans l'atmosphère des particules polluantes, des oxydes d’azote, du monoxyde de carbone et des hydrocarbures imbrûlés dont on cherche à diminuer la quantité.
[0006] Pour ce faire, et notamment pour diminuer les quantités d’oxydes et d’hydrocarbures imbrûlés, il est généralement prévu dans la ligne d’échappement du moteur un dispositif d’oxydation permettant d’oxyder lesdits oxydes et hydrocarbures imbrûlés, de manière à diminuer leurs émissions polluantes.
[0007] Les particules, constituées des suies produites lors d'une combustion imparfaite dans la chambre de combustion du moteur, peuvent quant à elles être piégées dans un filtre à particules situé dans la ligne d'échappement en aval dudit dispositif d’oxydation. Un tel filtre à particules est conçu de façon à pouvoir retenir les particules se trouvant dans les gaz brûlés lorsque ceux-ci traversent le filtre à particules. Au fur et à mesure de l'utilisation du moteur, les particules s'accumulent dans le filtre à particules et finissent par entraîner une contre-pression importante à l'échappement du moteur, ce qui diminue considérablement les performances dudit moteur.
[0008] Afin de rétablir les performances du moteur, on sait pratiquer une régénération du filtre à particules par combustion des particules qui s'y sont accumulées. Cette opération de combustion est rendue possible par une élévation de la température interne du filtre à particules.
[0009] Pour atteindre cette température dans le filtre à particules, on procède généralement à une injection retardée de carburant dans la chambre de combustion du moteur. On peut en particulier injecter du carburant juste après le point mort haut lors de la phase de détente et/ou nettement après le point mort haut.
[0010] Le carburant ainsi injecté à retardement ne brûle pas dans la chambre de combustion du moteur, mais est oxydé dans le dispositif d’oxydation, ce qui a pour effet d'augmenter la température des gaz traversant ensuite le filtre à particules. Cette augmentation de température permet d’initier la régénération du filtre à particules.
[0011] La régénération du filtre à particules peut être faite périodiquement au cours de phases de régénération, dès que la quantité de particules dans le filtre devient trop importante. Les phases de régénération s'effectuent lorsque le moteur fonctionne, sans que le conducteur du véhicule en ait conscience.
[0012] II est nécessaire de réguler avec précision les modalités d'injection de carburant initiant les phases de régénération, afin d'éviter que la combustion des particules ne s'emballe et entraîne une augmentation excessive de la température des gaz d'échappement, pouvant aboutir à une détérioration du filtre à particules.
[0013] Il est également important de maîtriser l’injection de carburant à retardement pour éviter que l’oxydation des hydrocarbures imbrûlés ne s’emballe dans le dispositif d’oxydation en entraînant une augmentation de température du dispositif d’oxydation telle qu’elle détériore ledit dispositif d’oxydation.
[0014] On connaît pour cela du document LR2876733 une ligne d’échappement telle que définie en introduction, dans laquelle l’unité de détermination de température estime en outre la température à l’intérieur du dispositif d’oxydation et dans laquelle l’unité de commande compare cette température à une température de dégradation du dispositif d’oxydation. Lorsque la température interne du dispositif d’oxydation dépasse la température de dégradation, l’unité de commande agit pour modifier la quantité de carburant à injecter à retardement, ou pour retarder davantage l’injection.
[0015] Cependant, la ligne d’échappement de ce document LR2876733 n’empêche pas que la température interne du dispositif d’oxydation dépasse la température de dégradation.
Au contraire, ce document ne prévoit d’agir sur l’injection de carburant que lorsque cette température de dégradation a été dépassée. Il n’est donc prévu de réguler l’injection de carburant que lorsque la température du dispositif d’oxydation a atteint, voire dépassé, la température de dégradation, de sorte que la régulation de l’injection intervient trop tard, et éventuellement après que le dispositif d’oxydation a été dégradé par des températures trop élevées.
Présentation de l’invention
[0016] Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose une ligne d’échappement qui protège le dispositif d’oxydation d’une surchauffe, tout en maintenant une régénération optimale du filtre à particules.
[0017] Plus particulièrement, on propose selon l’invention une ligne d’échappement telle que décrite en introduction, dans laquelle l’unité de détermination de températures est en outre adaptée à déterminer la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation, et l’unité de commande est adaptée à déterminer un facteur de limitation, fonction de ladite température des gaz brûlés en sortie du dispositif de d’oxydation, et à pondérer ladite première quantité de carburant avec ledit facteur de limitation pour obtenir la quantité exacte de carburant à injecter dans le moteur à combustion interne.
[0018] Ainsi, la ligne d’échappement selon l’invention régule la quantité de carburant à injecter dans le moteur pour régénérer le filtre à particules en fonction de la température en sortie du dispositif d’oxydation et évite que la température du dispositif d’oxydation ne dépasse un seuil limite susceptible de le détériorer.
[0019] D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses de la ligne d’échappement conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- le dispositif de détermination de températures comporte un premier capteur de température disposé sur la ligne d’échappement, à la sortie du dispositif d’oxydation et/ou un deuxième capteur de température disposé sur la ligne d’échappement, à l’entrée du filtre à particules ;
- l’unité de détermination de températures comporte une unité de calcul adaptée à estimer la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation en fonction d’au moins une température mesurée en amont ;
- l’unité de commande est adaptée à déterminer le facteur de limitation de sorte qu’il soit compris entre 0 et 1, en fonction d’un résultat de comparaison entre la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation et au moins une température limite prédéterminée ;
- selon une première possibilité, le facteur de limitation v aut 1 lorsque la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation est strictement inférieure à une température limite prédéterminée associée au dispositif d’oxydation, et vaut 0 lorsque la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation est supérieure ou égale à la température limite prédéterminée associée au dispositif d’oxydation ;
- selon une deuxième possibilité, le facteur de limitation vaut 1 lorsque la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation est inférieure ou égale à une première température limite prédéterminée associée au dispositif d’oxydation, vaut 0 lorsque la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation est supérieure ou égale à une deuxième température limite prédéterminée associée au dispositif d’oxydation, est déterminé par une fonction continue et décroissante lorsque la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation est comprise entre lesdites première et deuxième températures limites prédéterminées associées au dispositif d’oxydation ; - il est en outre prévu un dispositif de réduction sélective adapté à réduire les oxydes d’azote présents dans les gaz brûlés, disposé en aval du dispositif d’oxydation ;
[0020] - le dispositif de réduction sélective est disposé au choix : en aval du filtre à particules, en amont du filtre à particules, ou encore au niveau du filtre à particules de manière combiné à ce dernier.
[0021] L’invention propose également un procédé de pilotage d’un moteur à combustion interne qui comporte une ligne d’échappement de gaz brûlés équipée, dans le sens d’écoulement des gaz brûlés, d’un dispositif d’oxydation et d’un filtre à particules, selon, lequel il est prévu, lors d’une phase de régénération dudit filtre à particules, de :
- déterminer la température des gaz brûlés en entrée du filtre à particules,
- comparer la température des gaz brûlés en entrée du filtre à particules à une température de régénération prédéterminée du filtre à particules,
- estimer une première quantité de carburant à injecter dans le moteur à combustion interne en fonction du résultat de ladite comparaison de températures, dans lequel il est en outre prévu de
- déterminer la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation,
- déterminer un facteur de limitation en fonction de la température des gaz brûlés en sortie du dispositif de d’oxydation, et
- multiplier ledit facteur de limitation à ladite première quantité de carburant pour obtenir la quantité exacte de carburant à injecter dans le moteur à combustion interne. Description détaillée de l’invention
[0022] La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.
[0023] Sur les dessins annexés :
[0024] [fig.l] représente schématiquement un bloc-moteur et une ligne d’échappement selon l’invention ;
[0025] [fig.2] représente schématiquement un premier mode de mise en œuvre d’un procédé de pilotage du bloc-moteur de la figure 1 ;
[0026] [fig.3] représente schématiquement un deuxième mode de mise en œuvre d’un procédé de de pilotage du bloc-moteur de la figure 1.
[0027] Dans la description, les termes « amont » et « aval » seront utilisés suivant le sens de l’écoulement des gaz, depuis le point de prélèvement des gaz frais dans l’atmosphère jusqu’à la sortie des gaz brûlés hors du moteur.
[0028] L’invention s’applique à tout type de moteurs à combustion interne rejetant des particules polluantes à filtrer, et plus précisément à tout type de moteurs à combustion interne à allumage par compression (Diesel).
[0029] Comme le montrent les figures 1 et 2, un tel moteur à combustion interne 1 comprend classiquement un bloc-moteur 10 pourvu de plusieurs cylindres 11, par exemple de quatre cylindres.
[0030] En amont des cylindres 11, le moteur à combustion interne 1 comporte une ligne d’admission 20 qui prélève l'air frais dans l’atmosphère et qui amène et répartit cet air frais dans chacun des cylindres 11 du bloc-moteur 10.
[0031] En aval des cylindres 11, le moteur à combustion interne 1 comporte une ligne d'échappement 30 de gaz brûlés qui collecte les gaz brûlés qui sortent de chacun des cylindres 11 et qui les évacue dans l’atmosphère après les avoir traités et filtrés. Cette ligne d'échappement 30 est à cet effet équipée d'un dispositif d’oxydation 33 disposé en aval des chambres de combustion des cylindres 11, et d'un filtre à particules 36 disposé lui-même en aval du dispositif d’oxydation 33. Comme le montre la figure 1, la ligne d’échappement 30 comporte en outre, ici, un collecteur d’échappement 31 situé directement en aval des chambres de combustion des cylindres 11, et une turbine 32 d’un turbocompresseur 32, lequel compresseur 32 permet de comprimer l’air frais avant qu’il ne débouche dans les cylindres 11.
[0032] Le moteur à combustion interne 1 comporte également des injecteurs de carburant qui débouchent dans les cylindres 11 du bloc-moteur 10 ou, en variante, en amont des cylindres 11, dans la ligne d’admission 20.
[0033] Le moteur à combustion interne comporte en outre une unité de commande 40 adaptée à piloter les différents organes du moteur, en particulier ici les injecteurs de carburant.
[0034] Le dispositif d’oxydation 33 qui équipe la ligne d'échappement 30 est ici un catalyseur d’oxydation adapté à oxyder en continu les hydrocarbures imbrûlés HC et le monoxyde de carbone CO contenus dans les gaz qui le traversent.
[0035] En variante, le dispositif d’oxydation qui équipe la ligne d'échappement pourrait être un piège à oxydes d’azote adapté à stocker et réduire les oxydes d’azote NOx qui le traversent en dioxyde d’azote NO2 et eau H2O. Un tel piège à oxydes d’azote est également adapté à oxyder les monoxydes d’azote NO qui le traversent en dioxyde d’azote NO2 et les hydrocarbures imbrûlés HC en dioxyde de carbone CO2 et eau H2O.
[0036] Le filtre à particules 36 comporte ici une architecture classique, avec un faisceau de tubes parallèles poreux, alternativement fermés en entrée et en sortie du filtre. Cette architecture permet de forcer le passage des gaz brûlés au travers des parois poreuses des tubes afin de retenir les particules polluantes contenus dans les gaz brûlés.
[0037] Le filtre à particules 36 fonctionne de manière séquentielle : pendant le fonctionnement classique du moteur à combustion interne 1, il stocke les particules de suie sans les traiter, et pendant une phase de régénération initiée par une augmentation de sa température au-delà d’une température de régénération prédéterminée, les particules de suies qui y sont accumulées sont brûlées.
[0038] Dans la ligne d’échappement 30 selon l’invention, c’est le dispositif d’oxydation 33 qui permet de générer la chaleur nécessaire à l’initiation de la phase de régénération du filtre à particules 36.
[0039] Plus précisément, le dispositif d’oxydation 33 génère une augmentation de température lors de l’oxydation des hydrocarbures imbrûlés HC. La chaleur générée se propage jusqu’au filtre à particules 36, le long de la conduite 35 reliant ledit dispositif d’oxydation 33 audit filtre à particules 36.
[0040] En pratique, pour générer la chaleur nécessaire pour que le filtre à particules 36 atteigne sa température de régénération prédéterminée et initie la phase de régénération, il convient d’injecter dans les cylindres 11 du moteur une quantité exacte QF de carburant, de manière retardée, c’est-à-dire juste après le point mort haut lors de la phase de détente et/ou nettement après le point mort haut. Ce carburant injecté à retardement dans les cylindres 11 du moteur n’est pas brûlé dans les cylindres et les hydrocarbures imbrûlés HC qu’il contient passent alors dans le dispositif d’oxydation 33 où ils sont oxydés en générant un fort dégagement de chaleur.
[0041] Pour estimer convenablement la quantité exacte QF de carburant à injecter à retardement dans les cylindres 11, la ligne d’échappement 30 comprend une unité de détermination de températures adaptée à déterminer la température des gaz brûlés en entrée du filtre à particules 36, et une unité de commande 40 adaptée à estimer une première quantité de carburant Qo à injecter en fonction de l'écart entre la température de régénération prédéterminée du filtre à particules 36 et la température des gaz brûlés en entrée dudit filtre à particules 36.
[0042] En pratique, comme le montre la figure 1, l’unité de détermination de températures comporte ici un capteur de température 37 disposé sur la ligne d’échappement 30 en amont du filtre à particules 36, sur la conduite 35 au niveau de l’entrée dudit filtre à particules 36. Ce capteur de température 37 permet de mesurer avec une bonne fiabilité la température des gaz brûlés en entrée du filtre à particules.
[0043] En variante, il est aussi possible d’estimer avec une précision voisine ladite température des gaz brûlés en entrée du filtre à particules par un modèle, par exemple à partir d’une mesure de la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation 33 et d’un calcul des pertes thermiques par conduction linéaire et par convection le long de la conduite 35 entre la sortie du dispositif d’oxydation 33 et l’entrée du filtre à particules 36.
[0044] De manière remarquable, dans la ligne d’échappement 30 selon l’invention, il est en outre prévu que l’unité de détermination de températures soit adaptée à déterminer la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation 33, et que l’unité de commande 40 soit adaptée à déterminer un facteur de limitation « f » en fonction de la température de des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation 33, et à pondérer ladite première quantité de carburant Qo avec ledit facteur de limitation « f » pour obtenir la quantité exacte QF de carburant à injecter dans les cylindres 11 du moteur.
[0045] Ici, pour déterminer la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation 33, l’unité de détermination de températures comporte un capteur de température 38 disposé sur la conduite 35, au niveau de la sortie du dispositif d’oxydation 33. Ce capteur de température 38 permet de mesurer avec une bonne fiabilité la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation 33.
[0046] En variante, il est envisageable que l’unité de détermination de températures comprenne une unité de calcul adaptée à estimer la température en sortie du dispositif d’oxydation en fonction de divers paramètres de la ligne d’échappement, notamment d’au moins une autre température mesurée par capteur en amont de ladite sortie du dispositif d’oxydation.
[0047] Comme le montre la figure 1, l’unité de commande 40 est adaptée à communiquer avec le capteur de température 37 pour récupérer la température en entrée du filtre à particules 36.
[0048] L’unité de commande 40 a en outre en mémoire la température de régénération prédéterminée du filtre à particules. Il s’agit par exemple d’une valeur de température préenregistrée dans l’unité de commande 40, à laquelle la régénération du filtre à particules se fait avec un bon rendement et sans risque de détérioration des composants du moteur à combustion interne. Cette valeur de température peut être constante ou au contraire dépendre de la quantité de particules de suie à brûler et de la quantité d’oxygène présente dans le filtre à particules 36. Dans ce second cas, le filtre à particules peut être équipé d’un capteur d’oxygène et de moyens de détermination de l’encrassement du filtre à particules, par exemple d’un capteur de pression. La valeur de température de régénération peut alors être enregistrée dans un tableau dont les entrées sont la quantité d’oxygène et l’encrassement du filtre, et la sortie la température de régénération du filtre à particules.
[0049] A l’aide d’un outil de calcul de type « sommateur », l’unité de commande 40 est adaptée à comparer la température des gaz brûlés en entrée du filtre à particules 36 à la température de régénération prédéterminée du filtre à particules 36 de manière à déterminer un écart el entre lesdites températures. En fonction de cet écart εΐ, à l’aide d’un régulateur de type proportionnel intégral dérivé (PID), l’unité de commande 40 est adaptée à estimer la première quantité Qo de carburant à injecter dans le moteur.
[0050] Cette première étape vise à ce que la température des gaz brûlés au sein du filtre à particules 36 atteigne la température de régénération. Elle ne tient en revanche pas compte d’un temps de latence entre l’injection de carburant dans les cylindres et l’augmentation effective de température dans le filtre à particules. Le risque est alors d’injecter trop de carburant et de dépasser la température de régénération, ce qui pourrait s’avérer destructeur pour les composants de la ligne d’échappement 30.
[0051] Pour éviter cela, l’unité de commande 40 est ensuite adaptée à modifier la première quantité Qo de carburant qu’elle a estimée, pour obtenir la quantité exacte QF de carburant qu’il convient finalement d’injecter dans les cylindres 11 du moteur pour initier la phase de régénération du filtre à particules 36. Plus précisément, pour ce faire, cette première quantité Qo de carburant est pondérée par le facteur de limitation « f », la multiplication dudit facteur de limitation « f » et de la première quantité Qo conduisant à l’obtention de la quantité exacte QF de carburant à injecter dans le moteur.
[0052] L’unité de commande 40 est adaptée à déterminer le facteur de limitation « f » de sorte qu’il soit compris entre 0 et 1. Plus précisément, elle est adaptée à communiquer avec le capteur de température 38 pour récupérer la température en sortie du dispositif d’oxydation 33 (vor figure 1), puis à déterminer le facteur de limitation « f » en fonction du résultat de la comparaison entre cette température et au moins une température limite prédéterminée qu’elle a en mémoire.
[0053] Cette température limite est choisie en fonction de la température au-delà de laquelle le dispositif d’oxydation 33 risque de se dégrader.
[0054] En pratique, l’unité de commande 40 a en mémoire au moins un tableau ou un graphique donnant le facteur de limitation « f » directement en fonction de la température (mesurée ou estimée) en sortie du dispositif d’oxydation 33.
[0055] Selon une première possibilité, l’unité de commande 40 détermine que le facteur de limitation « f » :
- vaut 1 lorsque la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation 33 est strictement inférieure à une température limite prédéterminée associée au dispositif d’oxydation, et
- vaut 0 lorsque la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation est supérieure ou égale à la température limite prédéterminée associée au dispositif d’oxydation.
[0056] Dans ce cas, la température limite prédéterminée associée au dispositif d’oxydation 33 que l’unité de commande 40 a en mémoire est strictement inférieure à la température de dégradation du dispositif d’oxydation. Elle est par exemple choisie égale à une valeur qui est comprise entre 700°C ou 780°C, selon la dynamique du système et la précision de la valeur de la température des gaz en sortie du dispositif d’oxydation, lorsque la température de dégradation du dispositif d’oxydation 33 est de 800°C.
[0057] Selon une deuxième possibilité, plus précise que la première, l’unité de commande 40 détermine que le facteur de limitation « f »
- vaut 1 lorsque la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation est inférieure ou égale à une première température limite prédéterminée associée au dispositif d’oxydation,
- vaut 0 lorsque la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation est supérieure ou égale à une deuxième température limite prédéterminée associée au dispositif d’oxydation,
- est déterminé par une fonction continue et décroissante, par exemple linéaire, lorsque la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation est comprise entre lesdites première et deuxième températures limites prédéterminées.
[0058] Dans ce cas, la première température limite prédéterminée associée au dispositif d’oxydation 33 que l’unité de commande 40 a en mémoire est strictement inférieure à la température de dégradation du dispositif d’oxydation, la deuxième température limite prédéterminée du dispositif d’oxydation 33 mémorisée étant supérieure strictement à la première température limite prédéterminée et inférieure strictement à la température de dégradation du dispositif d’oxydation. La première température limite prédéterminée est par exemple choisie égale à 680°C et la deuxième température limite prédéterminée à 780°C, lorsque la température de dégradation du dispositif d’oxydation est de 800°C.
[0059] Selon un deuxième mode de réalisation, l’unité de commande 40 a en mémoire au moins un tableau ou un graphique donnant le facteur de limitation « f » en fonction de l’écart de température ε2 entre une température de consigne prédéterminée du dispositif d’oxydation 33 et la température (mesurée ou estimée) en sortie du dispositif d’oxydation 33. La température de consigne prédéterminée est ici choisie égale à la température de dégradation du dispositif d’oxydation 33, par exemple égale à 800°C.
[0060] Dans ce second mode de réalisation, selon une troisième possibilité, l’unité de commande 40 détermine que le facteur de limitation « f » :
- vaut 0 lorsque l’écart de température ε2 est inférieur à la température limite prédéterminée, et
- vaut 1 lorsque l’écart de température ε2 est supérieur à la température limite prédéterminée.
[0061] Dans ce cas, la température limite prédéterminée que l’unité de commande 40 a en mémoire vaut par exemple 100°C. Elle peut aussi être choisie plus faible, par exemple égale à 50°C voire à 20°C.
[0062] Dans ce second mode de réalisation, selon une quatrième possibilité, plus précise que la troisième, l’unité de commande 40 détermine que le facteur de limitation « f » :
- vaut 0 lorsque l’écart de température ε2 est inférieur ou égal à une première température limite prédéterminée,
- vaut 1 lorsque l’écart de température ε2 est supérieur à une deuxième température limite prédéterminée, et
- est déterminé par une fonction croissante et continue, par exemple linéaire, lorsque l’écart de température ε2 est compris entre lesdites première et deuxième températures limites prédéterminées.
[0063] Dans ce cas, la première température limite prédéterminée que l’unité de commande a en mémoire est strictement inférieure à la deuxième température limite prédéterminée. Par exemple, la première température limite prédéterminée est choisie égale à 20°C et la deuxième température limite prédéterminée à 100°C.
[0064] Selon une variante non représentée, la ligne d’échappement peut en outre comprendre un dispositif de réduction sélective adapté à réduire les oxydes d’azote NOx présents dans les gaz brûlés suite aux réactions de combustion dans les cylindres du moteur. Un tel dispositif de réduction sélective est disposé en aval du dispositif d’oxydation.
[0065] Le dispositif de réduction sélective peut notamment être disposé au choix : en aval du filtre à particules, en amont du filtre à particules, ou encore au niveau du filtre à particules de manière combiné à ce dernier.
[0066] En pratique, le dispositif de réduction sélective peut par exemple être placé entre le dispositif d’oxydation et le filtre à particules, à proximité des cylindres du moteur, ou bien en aval du filtre à particules, à distance de ce dernier, ou encore être intégré au filtre à particules.
[0067] Sur les figures 2 et 3, on a représenté schématiquement un procédé de pilotage du moteur à combustion interne qui comporte la ligne d’échappement 30 précédemment décrite, lors de la phase de régénération du filtre à particules 36.
[0068] Selon ce procédé, il est prévu de :
- déterminer la température des gaz brûlés en entrée du filtre à particules 36 (bloc 42),
- comparer la température des gaz brûlés en entrée du filtre à particules 36 à une température de régénération prédéterminée du filtre à particules 36 (bloc 43),
- estimer la première quantité Qo de carburant à injecter dans le moteur à combustion interne en fonction de ladite comparaison de températures (bloc 44),
- déterminer la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation 33 (bloc 51),
- déterminer un facteur de limitation « f » en fonction de la température des gaz brûlés en sortie du dispositif de d’oxydation 33 (bloc 53), et
- multiplier ledit facteur de limitation « f » à ladite première quantité Qo pour obtenir la quantité exacte QF de carburant à injecter dans le moteur à combustion interne (bloc 45).
[0069] Les figures 2 et 3 illustrent schématiquement deux modes de mise en œuvre du procédé selon l’invention, permettant de déterminer la quantité exacte QF de carburant à injecter à retardement dans les cylindres 11 du moteur pour régénérer le filtre à particules 36, sans dégrader thermiquement le dispositif d’oxydation 33.
[0070] Sur le bloc 41 est amenée la température de régénération prédéterminée du filtre à particules. Cette température de régénération prédéterminée du filtre à particules est amenée à l’entrée positive d’un sommateur 43.
[0071] La température des gaz dans la ligne d’échappement 30 en entrée du filtre à particules 36, mesurée par le capteur de température 37, est amenée sur le bloc 42 dont la sortie est reliée à l’entrée négative du sommateur 43.
[0072] Le sommateur 43 génère l’écart el entre la température de régénération du filtre à particules et la température mesurée en amont du filtre à particules. Cet écart εΐ est amené à l’entrée d’un régulateur 44 du type proportionnel intégral dérivée (PID) qui délivre en signal de sortie l’estimation de la première quantité Qo de carburant à injecter dans le moteur.
[0073] Le signal Qo issu du régulateur est modifié dans un multiplicateur 45 pour obtenir la quantité exacte QF de carburant qu’il convient finalement d’injecter dans les cylindres 11 du moteur. Plus précisément, cette première quantité Qo de carburant est amenée à l’entrée du multiplicateur 45, dans lequel elle est multipliée au facteur de limitation « f ».
[0074] Comme le montrent les figures 2 et 3, pour obtenir le facteur de limitation « f », la température des gaz brûlés dans la ligne d’échappement 30 en sortie du dispositif d’oxydation 33, mesurée par le capteur de température 38 (ou estimée par l’unité de calcul), est amenée sur le bloc 51 qui est relié à l’entrée d’un autre régulateur 53 capable d’émettre en sortie le facteur de limitation « f ».
[0075] Selon le premier mode de mise en œuvre du procédé, illustré sur la figure 2, l’autre régulateur 53 comporte au moins un tableau ou un graphique donnant le facteur de limitation « f » directement en fonction de la température de sortie du dispositif d’oxydation 33.
[0076] Selon le deuxième mode de mise en œuvre du procédé, illustré sur la figure 3, l’autre régulateur 53 comporte au moins un tableau ou un graphique donnant le facteur de limitation « f » en fonction de l’écart de température ε2 entre la température de consigne prédéterminée du dispositif d’oxydation 33 et la température (mesurée ou estimée) en sortie du dispositif d’oxydation 33. Pour ce faire, le bloc 51 auquel est amenée la température (mesurée ou estimée) en sortie du dispositif d’oxydation 33, est relié à l’entrée négative d’un sommateur 54. La température de consigne prédéterminée du dispositif d’oxydation 33 est amenée sur le bloc 52 qui est lui relié à l’entrée positive du sommateur 54. Le sommateur 54 donne en sortie l’écart de température ε2 entre les températures des blocs 51 et 52. Cet écart de température ε2 est amené en entrée de l’autre régulateur 53 qui génère en sortie le facteur de limitation « f ».
[0077] Ainsi, la ligne d’échappement 30 et le procédé de pilotage du moteur à combustion interne comportant cette ligne d’échappement permettent de protéger de manière simple et efficace le dispositif d’oxydation 33, tout en garantissant une efficacité maximale de la régénération du filtre à particules. Grâce à l’invention, la température limite maximale de dégradation du dispositif d’oxydation n’est jamais dépassée : elle est au pire approchée par le bas.

Claims (1)

  1. Revendications [Revendication 1] Ligne d’échappement (30) d’un moteur à combustion interne (1) comportant : - un dispositif d’oxydation (33) adapté à oxyder des hydrocarbures imbrûlés, - un filtre à particules (36) disposé en aval dudit dispositif d’oxydation (33) dans le sens d’écoulement des gaz brûlés, adapté à stocker des particules de suies en suspension dans les gaz brûlés et au sein duquel lesdites particules de suies peuvent être brûlées lors d’une phase de régénération du filtre à particules (36), - une unité de détermination de températures adaptée à déterminer la température des gaz brûlés en entrée du filtre à particules (36), et - une unité de commande (40) adaptée à estimer une première quantité de carburant (Qo) à injecter dans le moteur à combustion interne (1) pour initier la phase de régénération du filtre à particules (36), ladite première quantité de carburant (Qo) étant estimée en fonction de l'écart entre une température de régénération prédéterminée du filtre à particules et la température des gaz brûlés en entrée dudit filtre à particules (36), caractérisée en ce que l’unité de détermination de températures est en outre adaptée à déterminer la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation (33), et l’unité de commande (40) est adaptée à déterminer un facteur de limitation (f) en fonction de ladite température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation (33), et à pondérer ladite première quantité de carburant (Qo) avec ledit facteur de limitation (f) pour obtenir la quantité exacte (QF) de carburant à injecter dans le moteur à combustion interne (1). [Revendication 2] Ligne d’échappement (30) selon la revendication 1, dans laquelle l’unité de détermination de températures comporte un premier capteur de température (38) disposé sur la ligne d’échappement (30), à la sortie du dispositif d’oxydation (33) et/ou un deuxième capteur de température (37) disposé sur la ligne d’échappement (30), à l’entrée du filtre à particules (36). [Revendication 3] Ligne d’échappement (30) selon l’une des revendications 1 et 2, dans laquelle l’unité de détermination de températures comporte une unité de calcul adaptée à estimer la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation (33) en fonction d’au moins une température mesurée en amont.
    [Revendication 4] Ligne d’échappement (30) selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle l’unité de commande (40) est adaptée à déterminer le facteur de limitation (f) de sorte qu’il soit compris entre 0 et 1, en fonction d’un résultat de comparaison entre la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation (33) et au moins une température limite prédéterminée. [Revendication 5] Ligne d’échappement (30) selon la revendication 4, dans laquelle le facteur de limitation (f) - vaut 1 lorsque la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation (33) est strictement inférieure à une température limite prédéterminée associée au dispositif d’oxydation (33), et - vaut 0 lorsque la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation (33) est supérieure ou égale à la température limite prédéterminée associée au dispositif d’oxydation (33). [Revendication 6] Ligne d’échappement (30) selon la revendication 4, dans laquelle le facteur de limitation (f) - vaut 1 lorsque la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation (33) est inférieure ou égale à une première température limite prédéterminée associée au dispositif d’oxydation (33), - vaut 0 lorsque la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation (33) est supérieure ou égale à une deuxième température limite prédéterminée associée au dispositif d’oxydation (33), - est déterminé par une fonction continue et décroissante lorsque la température de des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation (33) est comprise entre lesdites première et deuxième températures limites prédéterminées associées au dispositif d’oxydation (33). [Revendication 7] Ligne d’échappement (30) selon l’une des revendications 1 à 6, dans laquelle il est en outre prévu un dispositif de réduction sélective adapté à réduire les oxydes d’azote présents dans les gaz brûlés, disposé en aval du dispositif d’oxydation. [Revendication 8] Ligne d’échappement (30) selon la revendication 7, dans laquelle le dispositif de réduction sélective est disposé au choix : en aval du filtre à particules, en amont du filtre à particules, ou encore au niveau du filtre à particules de manière combiné à ce dernier. [Revendication 9] Procédé de pilotage d’un moteur à combustion interne (1) qui comporte une ligne d’échappement (30) de gaz brûlés équipée, dans le sens d’écoulement des gaz brûlés, d’un dispositif d’oxydation (33) et d’un filtre à particules (36) selon, lequel il est prévu, lors d’une phase de ré-
    génération dudit filtre à particules (36), de :
    - déterminer la température des gaz brûlés en entrée du filtre à particules (36),
    - comparer la température des gaz brûlés en entrée du filtre à particules (36) à une température de régénération prédéterminée du filtre à particules (36),
    - estimer une première quantité de carburant (Qo) à injecter dans le moteur à combustion interne (1) en fonction du résultat de ladite comparaison de températures, caractérisé en ce qu’il est en outre prévu de :
    - déterminer la température des gaz brûlés en sortie du dispositif d’oxydation (33),
    - déterminer un facteur de limitation (f) en fonction de la température des gaz brûlés en sortie du dispositif de d’oxydation (33), et
    - multiplier ledit facteur de limitation (f) à ladite première quantité de carburant (Qo) pour obtenir la quantité exacte (QF) de carburant à injecter dans le moteur à combustion interne (1).
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