Brevet FR3106852A1 — publié le 20210806

L’invention a pour objet un procédé de détermination d’une température d’un injecteur à solénoïde comprenant une bobine et une aiguille, lorsque l’injecteur à solénoïde est dans une phase de non-injection, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes : - mise sous tension de la bobine de l’injecteur à solénoïde par un générateur électrique durant une durée t tension strictement inférieure à une durée t lim correspondant à une durée de mise sous tension de la bobine provoquant le déclenchement d’une ouverture de l’aiguille, - mesure, d’au moins une valeur de courant i bobine de la bobine de l’injecteur à solénoïde par un capteur de mesure de courant lorsque la bobine est soumise à une tension, - détermination d’une température de l’injecteur à solénoïde à partir de l’au moins une valeur de courant i bobine de la bobine de l’injecteur à solénoïde. Figure 3 Détermination d’une température de bobine d’injecteur à solénoïde La présente invention concerne le contrôle d’un injecteur à solénoïde et plus particulièrement une détermination de la température de l’injecteur à solénoïde en phase de non-injection. Cette invention a été réalisée dans le domaine technique des moteurs à combustion interne mais pourrait également s’appliquer à d’autres domaines techniques mettant en œuvre ce type d’injecteurs. Un injecteur à solénoïde est un injecteur commandé par un électroaimant. Alimenté par un courant électrique, l’électroaimant commande l’ouverture et la fermeture d’une aiguille permettant ainsi l’injection d’une quantité de substance déterminée pour diverses applications. Par exemple, des injecteurs à solénoïde d’urée sont utilisés dans des systèmes de réduction catalytique sélective (SCR) se trouvant dans des lignes d’échappement de véhicules pour réduire les émissions d’oxydes d’azote (NOx) en injectant de l’urée dans les gaz d’échappement. La température de l’injecteur à solénoïde a un impact important sur l’injection de la substance qu’il délivre. En particulier, une mesure précise de la température de l’injecteur à solénoïde permet de contrôler la quantité injectée de manière plus fiable. La quantité injectée est en effet directement dépendante de la température de l’injecteur à solénoïde puisque cette dernière agit sur la viscosité de la substance. Par exemple, dans le cas de l’urée, une même commande électrique de l’injecteur à solénoïde pour deux températures différentes ne fournit pas la même quantité injectée d’urée dans le système de réduction catalytique sélective. En outre, exposer un injecteur à solénoïde à une température trop importante peut entraîner des disfonctionnements mécaniques. Dans un cas concret, lorsque la température de l’injecteur à solénoïde contenant de l’urée atteint un certain seuil, l’urée se cristallise et cette cristallisation peut entrainer un encrassement de l’injecteur. Il existe dans la littérature deux méthodes principales permettant de déterminer la température d’un injecteur à solénoïde. Une première méthode prévoit une mesure de la température d’un injecteur en phase d’injection, c’est-à-dire lorsque l’injecteur reçoit une commande de requête d’injection provoquant l’ouverture de son aiguille. La deuxième méthode correspond à une mesure de température le reste du temps, c’est à dire pendant que l’injecteur n’est pas en phase d’injection, lorsque son aiguille est fermée. Cette autre phase sera nommée phase de non-injection ci-après. Durant la phase d’injection, la température est déterminée à partir du courant traversant la bobine de l’injecteur à solénoïde. Le courant induit dans la bobine permet de calculer une résistance à partir de laquelle est déterminée une température de l’injecteur. En revanche, durant la phase de non-injection, ce sont des modèles thermiques qui sont appliqués pour déterminer la température de l’injecteur à solénoïde. Ces modèles sont difficiles à calculer puisqu’ils dépendent de paramètres indépendants de l’injecteur à solénoïde et en particulier de paramètres propres au système dans lequel l’injecteur est embarqué. Les modèles ainsi décrits par la littérature sont complexes en termes de modélisation et surtout non extrapolables en dehors du système pour lequel ils sont appliqués. Présentation de l’invention Le but de l’invention est donc de pallier au moins en partie les problématiques exposées ci-dessus et de proposer un procédé de détermination d’une température d’un injecteur à solénoïde lorsque ce dernier est dans la phase de non-injection fournissant une estimation de température fiable et indépendante du système dans lequel l’injecteur est embarqué. Par ailleurs, l’invention propose également un système de détermination d’une température d’un injecteur à solénoïde pour la mise en place du procédé. À cet égard, l’invention a pour objet un procédé de détermination d’une température d’un injecteur à solénoïde comprenant une bobine et une aiguille, lorsque l’injecteur à solénoïde est dans une phase de non-injection, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes : - mise sous tension de la bobine de l’injecteur à solénoïde par un générateur électrique durant une durée t tension strictement inférieure à une durée t lim correspondant à une durée de mise sous tension de la bobine provoquant le déclenchement d’une ouverture de l’aiguille, - mesure, d’au moins une valeur de courant i bobine de la bobine de l’injecteur à solénoïde par un capteur de mesure de courant lorsque la bobine est soumise à une tension, - détermination d’une température de l’injecteur à solénoïde à partir de l’au moins une valeur de courant i bobine de la bobine de l’injecteur à solénoïde. Le procédé permet ainsi d’éviter de créer des modèles complexes de calcul de température dépendant non seulement de l’injecteur mais également du système dans lequel il est intégré. Il utilise simplement une méthode déjà connue de la phase d'injection en ajoutant l’interruption de l’alimentation de la bobine avant l’ouverture de l’aiguille. Dans cette mesure, le procédé peut être mis en œuvre avec facilité dans n’importe quel système sans nécessiter l’intégration de nouveaux composants. De plus, la mesure de température est au moins aussi fiable que dans les modèles proposés par l’art antérieur. Dans un mode de réalisation, le calculateur détermine une durée t lim par une analyse du signal du courant i bobine traversant la bobine de l’injecteur à solénoïde lorsque l’injecteur est en phase d’injection. En effet, lors de l’ouverture de l’aiguille, le signal du courant de la bobine subit une perturbation détectable qui indique le début de l’injection au calculateur. Dans un mode de réalisation, la durée t lim est déterminée par le calculateur durant la phase d’injection précédant directement la phase de non-injection pendant laquelle le système met en œuvre le procédé. De ce fait, la durée t lim prend en considération les paramètres les plus récents de l’injecteur à solénoïde et du système l’intégrant. Selon un mode de réalisation, l’au moins une valeur de courant permettant la détermination d’une température de l’injecteur à solénoïde est mesurée à une durée strictement inférieure à 0,95 × t lim . Il s’agit d’une sécurité pour éviter d’enclencher une injection. L’invention propose en outre un système de détermination de température d’un injecteur à solénoïde, l’injecteur à solénoïde comprenant une bobine et une aiguille, le système comprenant un calculateur avec une mémoire, un générateur électrique, et un capteur de mesure de courant, caractérisé en ce que le calculateur est adapté pour la mise en œuvre de chaque étape du procédé selon l’un des modes de réalisations présentés ci-dessus. Par ailleurs, ce système peut être intégré sur un véhicule équipé d’un système de réduction catalytique sélective (SCR), le SCR comprenant un dispositif d’injection d’urée présentant au moins un injecteur à solénoïde. L’invention permet ainsi de déterminer la température d’un injecteur d’urée en phase de non-injection sur un véhicule. Enfin, l’invention se décline sous la forme d’un produit programme d’ordinateur, comprenant des instructions de code pour la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des modes des réalisations précédent, quand il est mis en œuvre par un calculateur. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 présente un système de détermination de température d’un injecteur à solénoïde selon un mode de réalisation. Fig. 2 présente un procédé détermination de température d’un injecteur à solénoïde selon un mode de réalisation. Fig. 3 présente un gabarit d’évolution du courant d’une bobine d’un injecteur à solénoïde en fonction du temps. Il est maintenant fait référence à la et à la [Fig. 2] présentant respectivement un système de détermination de température d’un injecteur à solénoïde et le procédé qui lui est associé. Le procédé est mis en œuvre par un système 1 comprenant un calculateur 2 avec une mémoire 20. Le calculateur 2 peut être par exemple un processeur, un microprocesseur ou encore un microcontrôleur. La mémoire 20 comprend des instructions de code exécutées par le calculateur 2. Le système 1 comprend également un injecteur à solénoïde 4 comprenant une bobine 40 et une aiguille 42. Le système 1 comprend enfin un générateur électrique 3 et un capteur de mesure de courant 5. Le générateur électrique 3 peut être par exemple un générateur basse-tension (GBF). Le système 1 tel que décrit ci-avant permet de déterminer la température de l’injecteur à solénoïde 4 lorsque sa bobine 40 est alimentée. En l’occurrence le générateur électrique 3 est connecté à la bobine 40 de l’injecteur à solénoïde 4 de façon à la mettre sous tension. Le capteur de mesure de courant 5, également connecté à la bobine 40, permet de mesurer le courant traversant la bobine 40. Le générateur électrique 3 et le capteur de mesure de courant 5 sont tous deux commandés par le calculateur 2 qui récupère des valeurs de courant du capteur 5 dans le but de déterminer une valeur de résistance en Ohm de la bobine 40 à partir de laquelle sera déterminée une température de l’injecteur à solénoïde 4. En effet, connaissant la tension délivrée par le générateur électrique 3 et le courant dans la bobine 40 de l’injecteur à solénoïde 4 mesurée par le capteur de mesure de courant 5, il est possible de déterminer la résistance de la bobine 40 en utilisant la loi d’Ohm. Ainsi, dans une première étape 100, la bobine 40 de l’injecteur à solénoïde 4 est mise sous tension par le générateur électrique 3 durant une durée t tension . Cette durée t tension est strictement inférieure à une durée t lim , cette dernière correspondant à la durée de mise sous tension de la bobine 40 provoquant le déclenchement d’une ouverture de l’aiguille 42. En réalité, le déclenchement de l’ouverture de l’aiguille 42 correspond à une phase d’injection de l’injecteur à solénoïde 4. Le procédé selon l’invention permet de déterminer la température de l’injecteur à solénoïde 4 lorsque ce dernier est en phase de non-injection, donc qu’il n’effectue pas d’injection. La bobine 40 est ainsi alimentée durant la durée t tension forcément inférieure à la durée t lim d’alimentation déclenchant une phase d’injection. Le calculateur 2 définit la durée t tension d’alimentation de la bobine 40. Dans une seconde étape 110, le capteur de mesure de courant 5 mesure au moins une valeur de courant i bobine de la bobine 40 lorsque la bobine est soumise à une tension. Selon un mode de réalisation, l’au moins une valeur de courant permettant la détermination d’une température de l’injecteur à solénoïde est par exemple mesurée pendant une durée strictement inférieure à 0,95×t lim . Le capteur de mesure de courant 5 fait ainsi l’acquisition d’une ou plusieurs valeur(s) de courant i bobine aux bornes de la bobine 40 pendant la durée t tension . Cette au moins une valeur i bobine est par ailleurs transmise au calculateur 2 et stockée dans sa mémoire 20. Avantageusement, le capteur de mesure de courant 5 effectue au moins 10 mesures et de préférence au moins 100 mesures de courant i bobine pendant la durée t tension . Enfin, dans une dernière étape 120, le calculateur 2 détermine une température de l’injecteur à solénoïde 4 à partir de l’au moins une valeur de courant i bobine de la bobine 40 correspondante mesurée à l’étape 110. Le calculateur 2 détermine également la durée tlim correspondant au temps d’excitation nécessaire de la bobine 40 pour provoquer l’ouverture de l’aiguille 40 de l’injecteur à solénoïde 4. Il détermine celle-ci à partir d’au moins un gabarit d’évolution du courant de la bobine 40 de l’injecteur à solénoïde 4 en fonction du temps. Un gabarit correspond à l’évolution du courant dans la bobine 40 de l’injecteur à solénoïde 4 durant un cycle d’injection. Un exemple de ce type de gabarit est représenté par la . Ce gabarit est construit avec une pluralité de mesures de valeurs de courant ibobine capturées par le capteur de mesure de courant 5 lorsque l’injecteur à solénoïde 4 est en phase d’injection. Comme représenté sur la [Fig. 3], la durée tlim est identifiée sur le gabarit comme la durée d’excitation à partir de laquelle le signal du courant dans la bobine 40 subit un changement de variation brusque traduisant l’ouverture de l’aiguille 42 et donc le début de l’injection de la substance par l’injecteur à solénoïde 4. Il est entendu ici que le profil d’évolution du courant dans la bobine 40 de l’injecteur à solénoïde 4 suit une trajectoire connue théorique partagée par l’ensemble des bobines sur des systèmes divers jusqu’à ouverture de l’aiguille 42. Ainsi, dans un injecteur à solénoïde, la trajectoire d’évolution du courant dans la bobine suit la courbe théorique d’évolution du courant dans les bobines indépendamment du système puis subit une modification brusque provoquée par l’ouverture de l’aiguille de l’injecteur à solénoïde donc propre au système de l’injecteur. Un calculateur est capable de repérer cette modification brusque par rapport à la courbe théorique et est ainsi capable d’identifier l’instant correspondant au début de l’injection. Le calculateur 2 est donc capable de déterminer la durée tlim. En effet, le calculateur 2 commandant le générateur électrique 3, il connait donc l’instant de début d’alimentation de la bobine 40 et il est également capable de déterminer l’instant d’ouverture de l’aiguille 42, il peut donc déterminer la durée tlim. Par exemple, lors d’une phase d’injection, le capteur de mesure de courant 5 mesure au moins 20 valeurs, de préférence au moins 200 valeurs de courants i bobine à une fréquence déterminée qu’il envoie au calculateur 2 pour créer le gabarit. Avantageusement, le calculateur 2 associe une valeur temporelle à chaque valeur de courant i bobine envoyée par le capteur de mesure de courant 5. Le calculateur 2 est ensuite capable d’identifier à quel moment l’ouverture de l’aiguille 42 intervient en analysant le signal du courant i bobine de la bobine lors de la phase d’injection. Par exemple, le calculateur 2 détermine un seuil et, si une différence de courant correspondant à la soustraction de deux valeurs de courant mesurées consécutivement (i bobine(t +1 ) - i bobine (t) ) par le capteur de mesure de courant 5 est inférieure audit seuil, une ouverture de l’aiguille 42 est détectée. Dans ce cas de figure donnée à titre d’exemple, le calculateur 2 détermine donc que l’ouverture de l’aiguille se situe entre t et t +1 . De cette façon, il peut choisir une durée t lim égale à t. Auquel cas, la durée t tension peut être choisie pour être égale à 0,9×t lim par exemple. En variante, la durée t lim peut être déterminée par le calculateur 2 en identifiant une variation brusque de pression de la substance à injecter indiquant une ouverture de l’aiguille. La durée t lim est par ailleurs stockée dans la mémoire 20 du calculateur 2. Il est à noter que la durée t lim est notamment fonction de la pression de la substance à injecter (comme il ressort du paragraphe précédent) mais aussi de la température de l’injecteur. On peut ainsi envisager une détermination de la durée t lim à partir de ces paramètres (et éventuellement d’autres). Selon un premier mode de réalisation, une valeur de t lim est prédéterminée par un calculateur, celui réalisant le procédé de détermination de température ou un autre, en utilisant au moins un gabarit de courant construit pendant une phase d’injection de l’injecteur à solénoïde 4. Cette valeur de t lim prédéterminée est ensuite stockée dans la mémoire 20 du calculateur 2 puis utilisée pour choisir une durée t tension lors de la réalisation du procédé de détermination de température de l’injecteur à solénoïde 4. La mémoire 20 du calculateur 2 peut également comprendre une pluralité de valeurs t lim déterminées à partir d’une pluralité de gabarits de courant. Chacune d’elle pouvant être associée à une valeur de température de l’injecteur à solénoïde et à une valeur de pression de la substance à injecter en phase d’injection. De cette façon, lors de la mise en œuvre du procédé en phase de non-injection, le calculateur 2 choisira la valeur t lim la plus adaptée à la situation dans laquelle l’injecteur se trouve en fonction des valeurs de température et de pression qu’il aura mesuré dans la phase d’injection précédente. Il est également possible de construire une fonction empirique permettant au calculateur 2 de déterminer une valeur t lim en fonction des valeurs de pression de la substance, des températures de l’injecteur en phase d’injection et des valeurs t lim déterminées précédemment. Par ailleurs, à chaque nouvelle valeur t lim déterminée, cette dernière vient enrichir la fonction. Selon un autre mode de réalisation, un gabarit est avantageusement déterminé à chaque phase d’injection de l’injecteur à solénoïde 4 par le système 1. De ce fait, la durée t lim est actualisée à chaque cycle d’injection de l’injecteur à solénoïde 4 pour prendre en considération l’évolution des différents paramètres de l’injecteur lui-même ainsi que l'évolution des paramètres du dispositif dans lequel il est embarqué. Selon ce mode de réalisation, le calculateur 2 choisit la durée t tension de telle manière qu’elle soit strictement inférieure à la dernière durée t lim déterminée lors de la phase d’injection précédant la mise en œuvre du procédé. Le procédé de détermination de température présenté est particulièrement adapté pour un véhicule dont le moteur à combustion interne est équipé d’un système de réduction catalytique sélective (SCR) présentant un système d’injection d’urée. Le système d’injection d’urée pour la mise en place du procédé comprend ainsi au moins un injecteur à solénoïde d’urée, le système présentant également un calculateur avec une mémoire, un générateur électrique, et un capteur de mesure de courant. Le calculateur comprend en mémoire les étapes du procédé de détermination d’une température d’un injecteur à solénoïde et est capable de déterminer une durée t lim pour l’au moins un injecteur à solénoïde d’urée selon l’un des modes de réalisations présentés plus haut. Il peut également recevoir une durée t lim prédéterminée par un autre calculateur. Le système de détermination de température 1 présenté ci-avant est donc adapté pour un moteur à combustion interne équipé d’un SCR lorsque l’injecteur à solénoïde 4 est un injecteur à solénoïde d’urée. Par ailleurs, dans ce mode de réalisation, la détermination de la durée t lim est également dépendante de la tension-batterie du véhicule. Cette dernière peut donc être associée en mémoire avec une pluralité de valeurs t lim prédéterminées tout comme la température de l’injecteur et la pression de la substance (ici l’urée). De la même manière, dans ce mode de réalisation, une fonction comprenant également la tension-batterie peut être construire pour déterminer une valeur t lim . La détermination d’une température pour un injecteur à solénoïde, lorsque ce dernier est en phase de non-injection, est donc déterminée de façon indépendante du système dans lequel l’injecteur à solénoïde est embarqué. La température est par ailleurs déterminée bien plus facilement que dans les modélisations complexes utilisées dans l’art antérieur. En outre, les valeurs de températures obtenues selon le procédé présenté par l’invention sont plus précises et sont adaptées à l’évolution des paramètres du système et de l’injecteur à solénoïde. Procédé de détermination d’une température d’un injecteur à solénoïde (4) comprenant une bobine (40) et une aiguille (42), lorsque l’injecteur à solénoïde est dans une phase de non-injection, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes : - mise sous tension (100) de la bobine (40) de l’injecteur à solénoïde (4) par un générateur électrique (3) durant une durée t tension strictement inférieure à une durée t lim correspondant à une durée de mise sous tension de la bobine (40), déterminée par un calculateur et provoquant le déclenchement d’une ouverture de l’aiguille (42), - mesure (110), d’au moins une valeur de courant i bobine de la bobine (40) de l’injecteur à solénoïde (4) par un capteur de mesure de courant (5) lorsque la bobine est soumise à une tension, - détermination (120) d’une température de l’injecteur à solénoïde (4) à partir de l’au moins une valeur de courant i bobine de la bobine de l’injecteur à solénoïde (4). Procédé de détermination d’une température selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le calculateur (2) détermine une durée t lim par une analyse du signal du courant i bobine traversant la bobine (40) de l’injecteur à solénoïde (4) lorsque l’injecteur est en phase d’injection. Procédé de détermination d’une température selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la durée t lim est déterminée par le calculateur (2) durant la phase d’injection précédant directement la phase de non-injection pendant laquelle le système met en œuvre le procédé. Procédé de détermination d’une température selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’au moins une valeur de courant permettant la détermination d’une température de l’injecteur à solénoïde est mesurée pendant une durée strictement inférieure à 0,95 × t lim . Système (1) de détermination de température d’un injecteur à solénoïde (4), l’injecteur à solénoïde (4) comprenant une bobine (40) et une aiguille (42), le système comprenant un calculateur (2) avec une mémoire (20), un générateur électrique (3), et un capteur de mesure de courant (5), caractérisé en ce que le calculateur (2) est adapté pour la mise en œuvre de chaque étape du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes. Véhicule équipé d’un système de réduction catalytique sélective (SCR), le système comprenant un dispositif d’injection d’urée présentant au moins un injecteur à solénoïde (4), le système présentant également un système de détermination de température selon la revendication précédente. Produit programme d’ordinateur, comprenant des instructions de code pour la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, quand il est mis en œuvre par un calculateur.