CONTRE-PRESSION

[0001 ] La présente invention concerne un procédé de correction d’une estimation de charge en suies d’un filtre à particules lors d’une variation de sa contre-pression en baisse, cette baisse pouvant notamment prendre place en conditions de froid et d’humidité extérieures.

[0002] L’invention s’adresse au contrôle commande d’un système de dépollution d’un moteur thermique aussi bien pour un moteur à allumage commandé que pour un moteur à allumage par compression.

[0003] Il est fréquent d’estimer la charge en suies dans un filtre à particules via une mesure de la contre-pression du filtre à particules, l’estimation de charge en suies étant effectuée par un modèle par contre-pression basé sur une contre-pression en vigueur exercée par le filtre à particules dans une ligne d’échappement d’un moteur thermique l’intégrant.

[0004] Ces procédés d’estimation par contre-pression présupposent le maintien d’une même relation entre la mesure de contre-pression à un instant donné et la charge de suies dans le filtre à particules à cet instant donné. Cependant, dans certaines conditions ou situations de vie, la conservation de cette relation peut se voir compromise.

[0005] C’est le cas dans des conditions extérieures froides et humides et lors de l’exposition prolongée du véhicule à ces conditions qui modifient considérablement la densité des particules de suie stockées dans le filtre à particules et donc la contre-pression du filtre.

[0006] Cette modification de contre-pression a comme conséquence une sous-estimation importante et qui va relativement longtemps perdurer de l’estimation de la charge en suies du filtre à particules. Cela représente un risque, pas seulement pour la bonne gestion des demandes de régénération du filtre par le contrôle commande et le bon fonctionnement du moteur, mais aussi pour la sécurité du conducteur et l’intégrité de son véhicule automobile.

[0007] En effet, une forte sous-estimation de la charge en suies peut amener à une surcharge trop importante de celui-ci et à un risque de provoquer une combustion spontanée trop violente pouvant incendier le filtre à particules et par conséquence le véhicule. [0008] Le document FR-A-2 965 013 décrit un procédé d'estimation d'une charge courante d'un filtre consistant notamment à identifier un mode de fonctionnement moteur correspondant à une phase de fonctionnement du filtre à particules. Le procédé permet d’alterner entre une phase nominale de fonctionnement, une phase dite de régénération ou encore une phase de démarrage à froid.

[0009] Chaque phase de fonctionnement possède ses propres caractéristiques de fonctionnement avec des valeurs précises. L'identification du mode de fonctionnement moteur permet d'exécuter un procédé d'évaluation de la masse de suies appropriée aux conditions de fonctionnement caractéristiques du mode de fonctionnement moteur.

[0010] Ce document ne décrit ni ne suggère cependant pas un procédé de correction et de compensation sur l’estimation de la charge en suie du filtre à particules quand la valeur de la contre-pression est faussée, ce qui donne une estimation de la charge du filtre à particules erronée.

[001 1 ] Par conséquent, le problème à la base de l’invention est, pour une estimation de la charge en suies d’un filtre à particules se trouvant dans une ligne d’échappement d’un moteur thermique se faisant par contre-pression, de corriger cette estimation quand la relation entre contre-pression en vigueur et charge effective du filtre à particules est faussée par des conditions extérieures.

[0012] Pour atteindre cet objectif, il est prévu selon l’invention un procédé de correction d’une estimation de charge en suies d’un filtre à particules, l’estimation de charge en suies étant effectuée par un modèle par contre-pression basé sur une contre-pression en vigueur exercée par le filtre à particules dans une ligne d’échappement d’un moteur thermique l’intégrant, caractérisé en ce qu’il comprend :

- une étape de détection d’une variation à la baisse de la contre-pression conduisant à une sous-estimation de la charge en suies alors en vigueur dans le filtre à particules, la variation à la baisse de la contre-pression étant non représentative d’une variation effective de la charge en suies dans le filtre à particules, et

- une étape de correction de l’estimation de charge en suies en tenant compte de la variation de contre-pression.

[0013] Le procédé de la présente invention effectue, d’une part, une détection de la modification de la contre-pression du filtre à particules lorsque celle-ci se voit altérée principalement mais non uniquement à cause de l’exposition prolongée du véhicule et donc du filtre à particules à des conditions froides et d’humidité, et d’autre part, à corriger l’estimation de la charge en suies du filtre à particules de façon à compenser cette modification de contre-pression. L’effet technique est d’éviter de fausses estimations de la charge en suies du filtre à particules.

[0014] L’invention proposée permet de détecter le changement de contre-pression du filtre à particules dans des conditions spécifiques comme une macération à froid, l’humidité, etc., et de compenser son effet sur l’estimation de la charge en suies du filtre à particules, de façon à éviter la sous-estimation de la charge en suies et donc le risque d’incendie du filtre à particules.

[0015] Les avantages sont une meilleure sécurisation du système filtre à particules et des passagers du véhicule automobile vis-à-vis du risque d’incendie du filtre à particules, une amélioration vis-à-vis des travaux de mise au point des procédés de contrôle commande du filtre à particules permettant de réduire les temps d’analyse du risque de sous-estimation de la charge en suies lié à ce phénomène, les études et travaux de recalibration pour essayer de le contourner, etc. Le conducteur profitera d’une meilleure gestion du chargement du filtre à particules, notamment dans les cas où le phénomène se produit.

[0016] Avantageusement, le procédé est mis en oeuvre lors d’un nouveau démarrage du moteur du véhicule automobile quand une variation à la baisse de la contre-pression est détectée.

[0017] Avantageusement, la détection de la variation à la baisse de la contre-pression se fait quand une différence entre la dernière estimation de la charge en suies mémorisée avant un précédent arrêt du moteur et une première estimation de la charge en suies après le nouveau démarrage du moteur est supérieure à un seuil prédéterminé de baisse de charge en particules et quand au moins une condition extérieure représentative de froid et d’humidité extérieures est présente ou au moins une condition d’état du moteur rend susceptible le filtre à particules d’être affecté par le froid et l’humidité extérieure en diminuant sa contre-pression.

[0018] Avantageusement, lors du nouveau démarrage du moteur, ladite au moins une condition extérieure représentative de froid et d’humidité extérieures est sélectionnée entre les conditions suivantes prises unitairement ou en combinaison:

- une température extérieure inférieure à un seuil de température extérieure prédéterminé,

- une hygrométrie extérieure supérieure à un seuil d’hygrométrie extérieure prédéterminé. [0019] Avantageusement, ladite au moins une condition d’état du moteur est sélectionnée entre les conditions suivantes prises unitairement ou en combinaison:

- une durée d’arrêt du moteur avant le nouveau démarrage supérieure à un seuil d’arrêt du moteur prédéterminé,

- une température de liquide de refroidissement du moteur inférieure à un seuil de température de liquide de refroidissement prédéterminé.

[0020] Avantageusement, le seuil prédéterminé de baisse de charge en particules est supérieur à 5 grammes, le seuil de température extérieure est inférieur à 10°C, le seuil d’hygrométrie extérieure est supérieur à 50%, le seuil d’arrêt du moteur est supérieur à 3 heures et le seuil de température de liquide de refroidissement prédéterminé est inférieur à 20 °C, tous les seuils étant calibrables avec une mage de +/- 20% autour de chaque seuil.

[0021 ] Avantageusement, quand il est détecté une variation à la baisse de la contre- pression étant non représentative d’une variation effective de la charge en suies dans le filtre à particules, l’estimation de charge en suies effectuée du modèle par contre-pression est automatiquement remplacée par une estimation par un modèle de remplacement de chargement en boucle ouverte débutant à partir d’une dernière estimation de charge de suies par modèle par contre-pression et effectuant une estimation de charge de suies selon des valeurs en vigueur de régime et de couple du moteur représentatives des émissions de gaz d’échappement du moteur à des instants donnés et donc d’une quantité en vigueur de suie émise, les valeurs en vigueur étant introduites dans une cartographie pour estimer la quantité de suie émise à chaque instant donné, les quantités de suie émises consécutivement étant sommées puis ajoutées à la dernière estimation par contre-pression pour l’estimation de charge de suies dans le filtre à particules par le modèle de remplacement, avec, lors de la mise en oeuvre du procédé de correction, un maintien des régénérations du filtre à particules quand la charge en suies du filtre à particules dépasse une charge maximale et des détections de surcharge et de colmatage du filtre à particules.

[0022] Avantageusement, les quantités de suie émises consécutivement sont chacune corrigées par des facteurs de correction fonction d’une pression et d’une température d’admission en vigueur du moteur thermique.

[0023] Avantageusement, l’estimation de charge de suies dans le filtre à particules par le modèle de remplacement est comparée à l’estimation du modèle par contre-pression et, quand une différence entre les deux estimations du modèle de remplacement et du modèle par contre-pression est inférieure à une valeur de convergence calibrable, il est retourné à la mise en oeuvre d’une estimation par le modèle de contre-pression. [0024] Avantageusement, il est aussi retourné à la mise en œuvre d’une estimation par le modèle de contre-pression quand soit :

- il est détecté une combustion à l’intérieur du filtre à particules, la détection se faisant selon un modèle basé sur une concentration d’oxygène et une température à l’intérieur du filtre à particules,

- un temps maximal prédéterminé et calibrable de mise en œuvre du modèle de remplacement est atteint.

[0025] D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard du dessin annexé donné à titre d’exemple non limitatif et sur lequel :

- la figure 1 est une représentation schématique de deux courbes respectives de masse de suies dans un filtre à particules et de température de fluide de refroidissement du moteur associé à une ligne d’échappement intégrant le filtre à particules, la correction par le procédé selon la présente invention étant montrée lors d’un démarrage du moteur après un arrêt prolongé pendant lequel des conditions extérieures ont faussé la relation entre contre-pression et charge du filtre à particules.

[0026] Il est à garder à l’esprit que la figure est donnée à titre d'exemple et n’est pas limitative de l’invention.

[0027] En se référant à la figure 1 , la présente invention concerne un procédé de correction d’une estimation de charge M en suies d’un filtre à particules, l’estimation de charge M en suies étant effectuée par un modèle par contre-pression basé sur une contre-pression en vigueur exercée par le filtre à particules dans une ligne d’échappement d’un moteur thermique l’intégrant.

[0028] Le moteur thermique peut être un moteur à allumage par compression, notamment un moteur Diesel ou fonctionnant au gazole ou un moteur thermique à allumage commandé, notamment un moteur à carburant essence ou à mélange contenant de l’essence, ces deux types de motorisation pouvant être équipés d’un filtre à particules qui leur est spécifique mais dont l’entretien, le contrôle et la commande ne diffèrent pas notoirement.

[0029] Il est connu qu’une relation relie une valeur de contre-pression exercée par le filtre à particules dans la ligne d’échappement et la charge M en suies d’un filtre à particules, ce qui permet d’obtenir une estimation de la charge M en suies à partir d’une valeur de contre- pression. La contre-pression peut cependant avoir été modifiée sans que la charge M en suies du filtre à particules n’ait varié rendant ainsi la relation contre-pression et charge M en suies obsolète en conduisant à une estimation fausse de la charge M en suies, le plus fréquemment en la sous-estimant.

[0030] Pour éviter cela, le procédé de correction selon l’invention comprend une étape de détection d’une variation à la baisse de la contre-pression conduisant à une sous-estimation de la charge M en suies alors en vigueur dans le filtre à particules, cette variation à la baisse de la contre-pression étant non représentative d’une variation effective de la charge M en suies dans le filtre à particules.

[0031 ] Cette variation à la baisse n’est bien entendu pas une variation à la baisse se produisant lors d’une régénération du filtre à particules lorsque les suies sont consumées dans le filtre à particules mais est due à des conditions extérieures n’ayant pas de relation avec une diminution de la charge M en suies du filtre à particules.

[0032] Cette étape est suivie d’une étape de correction de l’estimation de charge M en suies en tenant compte de la variation de contre-pression. Il se peut qu’un coefficient de correction soit adjoint à la valeur de contre-pression, ce qui permet de compenser la variation avantageusement en baisse de la contre-pression et de redonner une estimation correcte de la charge M en suies. Comme il sera ultérieurement plus précisément décrit, il est préféré de suspendre l’estimation basée sur la contre-pression et de la remplacer par un modèle de remplacement non basée sur la contre-pression.

[0033] Le procédé selon la présente invention peut être mis en oeuvre lors d’un nouveau démarrage du moteur du véhicule automobile quand une variation à la baisse de la contre- pression est détectée. En effet, le froid extérieur et une hygrométrie élevée peuvent fausser les valeurs de contre-pression. Ceci est encore plus pertinent sur un véhicule automobile qui a été longtemps arrêté en ayant eu le temps de se refroidir. Ceci n’est cependant pas limitatif.

[0034] La détection de la variation à la baisse de la contre-pression peut se faire quand une différence entre la dernière estimation de la charge M en suies mémorisée avant un précédent arrêt du moteur et une première estimation de la charge M en suies après le nouveau démarrage du moteur est supérieure à un seuil prédéterminé de baisse de charge M en particules.

[0035] La baisse de contre-pression peut être due à un phénomène de changement de densité des particules stockées dans le filtre à particules conduisant à un changement de contre-pression pour un chargement en suies qui n’a pas évolué. [0036] Comme il est impossible que la charge M d’un filtre à particules ait notoirement baissé lors d’un arrêt du véhicule sans tenue d’une régénération, il est clair que la valeur de contre-pression lors du démarrage est faussée et que la relation entre contre-pression et charge M en suies n’est plus valable.

[0037] Ceci l’est d’autant plus quand au moins une condition extérieure représentative de froid et d’humidité extérieures est présente ou au moins une condition d’état du moteur rend susceptible le filtre à particules d’être affecté par le froid et l’humidité extérieure en diminuant sa contre-pression.

[0038] Il est en effet connu que le froid et l’humidité peuvent affecter la contre-pression exercée dans la ligne d’échappement par le filtre à particules et que, quand ces conditions extérieures sont présentes pendant un long arrêt du moteur thermique, la contre-pression a vraisemblablement chuté sans changement notoire de la charge M du filtre à particules.

[0039] Lors du nouveau démarrage du moteur, ladite au moins une condition extérieure représentative de froid et d’humidité extérieures est sélectionnée entre les conditions suivantes prises unitairement ou en combinaison:

- une température extérieure inférieure à un seuil de température extérieure prédéterminé,

- une hygrométrie extérieure supérieure à un seuil d’hygrométrie extérieure prédéterminé.

[0040] Une température très froide avec une hygrométrie moyenne ou une température relativement froide avec une hygrométrie forte peut en effet conduire à une baisse de la contre-pression.

[0041 ] Ladite au moins une condition d’état du moteur peut être sélectionnée entre les conditions suivantes prises unitairement ou en combinaison:

- une durée d’arrêt du moteur avant le nouveau démarrage supérieure à un seuil d’arrêt du moteur prédéterminé,

- une température Tf de liquide de refroidissement du moteur inférieure à un seuil de température Tf de liquide de refroidissement prédéterminé.

[0042] Plus la durée d’arrêt du moteur est longue et plus le moteur va se refroidir ainsi que le filtre à particules et donc plus la contre-pression peut baisser. La température du liquide de refroidissement donne une idée précise de la chute de température dans le moteur et la ligne d’échappement se propageant au filtre à particules. [0043] Sans que cela soit limitatif, le seuil prédéterminé de baisse de charge M en particules peut être supérieur à 5 grammes. Ce seuil prédéterminé de baisse de charge M est variable et dépend cependant de la taille du filtre à particules. Un filtre à particules pour un moteur à allumage commandé, souvent dénommé sous l’acronyme GPF, peut être plus petit qu’un filtre à particules pour un moteur à allumage par compression, souvent dénommé sous l’acronyme DPF.

[0044] Le seuil de température extérieure peut être inférieur à 10°C et le seuil d’hygrométrie extérieure peut être supérieur à 50%. Plus la température extérieure est basse et plus l’hygrométrie est élevée, plus la contre-pression est susceptible de connaître une baisse non relatée à une diminution de la charge M en suies dans le filtre à particules.

[0045] Le seuil d’arrêt du moteur peut être supérieur à 3 heures, le moteur étant alors à la température extérieure même s’il était chaud juste avant l’arrêt. Le seuil de température Tf de liquide de refroidissement prédéterminé peut être inférieur à 20 °C.

[0046] Tous les seuils précédemment mentionnés peuvent être calibrables en pouvant varier avec une marge de +/- 20% autour de chaque valeur spécifique de seuil précédemment mentionnée.

[0047] Dans une forme préférentielle de la présente comme montré à la figure 1 , quand il est détecté une variation à la baisse de la contre-pression étant non représentative d’une variation effective de la charge M en suies dans le filtre à particules, l’estimation de charge M en suies effectuée du modèle par contre-pression peut être automatiquement remplacée par une estimation par un modèle de remplacement de chargement.

[0048] Ce modèle de remplacement de chargement peut être un modèle en boucle ouverte débutant à partir d’une dernière estimation de charge M de suies du modèle par contre- pression et effectuant une estimation de charge M de suies selon des valeurs en vigueur de régime et de couple du moteur représentatives des émissions de gaz d’échappement du moteur à des instants donnés et donc d’une quantité en vigueur de suie émise.

[0049] Les valeurs en vigueur de régime et de couple du moteur peuvent être introduites dans une cartographie pour estimer la quantité de suie émise à chaque instant donné parmi les émissions. Les quantités de suie émises consécutivement peuvent être alors sommées puis ajoutées à la dernière estimation par contre-pression pour l’estimation de la charge M totale de suies dans le filtre à particules par le modèle de remplacement, ceci en commençant de puis la suspension du modèle par contre-pression. [0050] Lors de la mise en œuvre du procédé de correction selon la présente invention, comme pendant une estimation par modèle par contre-pression, des régénérations du filtre à particules quand la charge M en suies du filtre à particules dépasse une charge maximale Ss et des détections de surcharge et de colmatage du filtre à particules peuvent être garanties et conservées par rapport à une estimation par contre-pression.

[0051 ] Les quantités de suie émises consécutivement peuvent chacune être corrigées par des facteurs de correction fonction d’une pression et d’une température d’admission en vigueur du moteur thermique. En effet, l’importance des émissions peuvent dépendre de la pression et de la température d’admission du moteur thermique et varier pour des mêmes paires de régime et de couple du moteur selon ces deux paramètres pression et température.

[0052] la figure 1 montre des courbes respective de masse M de suie en grammes et de température Tf de fluide de refroidissement en fonction du temps t exprimé en minutes. La courbe 1 avec des points circulaires est la courbe obtenue lors d’une estimation par contre- pression et le trait en pointillés 2 incliné vers le haut illustre la courbe obtenue par l’estimation selon le procédé de correction conforme à la présente invention. La courbe 3 sans signe distinctif est la courbe de température Tf de fluide de refroidissement.

[0053] Lors d’un démarrage à froid du moteur thermique, il est détecté un phénomène de variation en baisse de contre-pression. La partie entourée par deux traits verticaux est la zone Z de perturbation de la contre-pression correspondant à un démarrage à froid avec variation en baisse de la contre-pression. Le dernier point circulaire juste à gauche de la zone Z de perturbation est la dernière estimation exacte par contre-pression en boucle fermée, c’est-à-dire juste avant l’arrêt du véhicule automobile. Les points circulaires suivants sont anormalement bas sans aucune raison au niveau de la charge M en suies qui est restée constante dans le filtre à particules mais qui ressort plus faible pour une estimation par modèle par contre-pression.

[0054] Le procédé selon l’invention corrige la charge M en suies en l’augmentant fortement, ce qui est montré par trait en pointillés 2 incliné vers le haut, les flèches verticales reliant les points de la courbe 1 par contre-pression au trait en pointillés 2 incliné vers le haut représentatif du modèle de remplacement proposé par la présente invention.

[0055] Ensuite, il peut être vu que la courbe 1 correspondant à une estimation par contre- pression en boucle fermée et le trait en pointillés 2 incliné vers le haut correspondant à une estimation par un modèle de remplacement en boucle ouverte convergent et se rapprochent l’un de l’autre.

[0056] Le trait horizontal Sc au-dessus de la majorité des points circulaires de la courbe 1 d’estimation par contre-pression représente le seuil de masse de suies correspondant à un colmatage du filtre à particules. Le trait horizontal Ss à mi-hauteur des courbes représente un seuil de filtre à particules surchargé.

[0057] Sans mise en oeuvre du procédé selon l’invention, l’estimation par modèle par contre-pression suivant la courbe 1 d’estimation par contre-pression ne signalerait pas un filtre surchargé alors que le filtre à particules l’est réellement comme montré par le trait en pointillés 2 incliné vers le haut. Cette situation de filtre surchargé n’est pas limitative pour la présente invention.

[0058] L’estimation du modèle par contre-pression peut donc être suspendue mais n’est pas arrêtée et peut continuer sans être prise en compte en étant remplacée par une estimation par modèle de remplacement.

[0059] Comme montré à la figure 1 , comme les deux estimations par contre-pression selon la courbe 1 en boucle fermée et par modèle de remplacement en boucle ouverte selon la courbe 2 convergent l’une vers l’autre. L’estimation de charge M de suies dans le filtre à particules par le modèle de remplacement peut être comparée à l’estimation du modèle par contre-pression.

[0060] Quand une différence entre les deux estimations du modèle de remplacement et du modèle par contre-pression est inférieure à une valeur de convergence calibrable, il peut être retourné à la mise en oeuvre d’une estimation par le modèle de contre-pression.

[0061 ] La valeur de la contre-pression est alors retournée comme étant associée à la charge M en suies du filtre à particules par la relation servant de base à l’estimation de la charge M du filtre à particules, l’estimation par contre-pression étant l’estimation par défaut. La valeur de convergence calibrable peut être de 5 à 10%.

[0062] Il est aussi retourné à la mise en oeuvre d’une estimation par le modèle de contre- pression quand il est détecté une combustion à l’intérieur du filtre à particules, la détection se faisant selon un modèle basé sur une concentration d’oxygène et une température à l’intérieur du filtre à particules. Ceci peut être le cas si une régénération est lancée auquel cas les suies vont être consumées et la contre-pression du filtre à particules dans la ligne d’échappement va aussi baisser. [0063] Il peut aussi être retourné à la mise en œuvre d’une estimation par le modèle de contre-pression quand un temps maximal prédéterminé et calibrable de mise en œuvre du modèle de remplacement est atteint. On estimera que ce temps maximal est suffisant pour que la valeur de contre-pression soit à nouveau représentative de la charge M en suies du filtre à particules.

[0064] La présente invention concerne aussi une unité de commande et de contrôle d’un filtre à particules comprenant des moyens de mesure d’une contre-pression du filtre à particules dans la ligne d’échappement d’un moteur thermique.

[0065] L’unité de commande et de contrôle comprend des moyens de détection d’une variation de contre-pression indépendant d’une baisse de la charge M en suies du filtre à particules et des moyens de mise en œuvre du procédé selon la présente invention, notamment par un modèle d’estimation de la charge M en suies du filtre à particules en boucle ouverte en fonction du régime et du couple du moteur quand une telle détection de baisse de la contre-pression est détectée. [0066] L’invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n’ont été donnés qu’à titre d’exemples.