(57)【要約】      （修正有）【課題】コイル・ピストン・ポンプが遭遇する様々な異常な動作を識別ための新しい技術を提供する。【解決手段】液体注入システムをモニタする方法は、コイルで起動される液体注入ポンプと、そのコイルに駆動電圧が供給されるよう構成される電子モジュールとを有する。その方法は、コイルを流れる電流（Ｉｐ）及び電流の時間微分（ｄＩ／ｄｔ）の斬新的変化をモニタすることを含み、電流の時間微分（ｄＩ／ｄｔ）の斬新的変化のモニタは、コイルを流れる電流の時間微分の２つの連続するゼロ交差（ｄＩｔ）をモニタすること含むことを特徴とする。【選択図】図８Ｂ
2013224655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体注入システムをモニタする方法であって、システムは、
コイルで起動される注入ポンプと、
前記コイルに駆動電圧が供給されるよう構成される電子モジュールとを有し、
前記方法は、前記コイルを流れる電流及び前記電流の時間微分の斬新的変化をモニタすることを含み、
前記方法は、前記コイルを流れる前記電流の時間微分の２つの連続するゼロ交差をモニタすることを含むことを特徴とする。
【請求項２】
請求項１に記載の前記液体注入システムをモニタする方法は、以下の特徴を有する：
前記ポンプの起動を開始し、当該開始は、前記コイルへの駆動電圧の供給を開始し、モニタリングの時間を初期化し、
前記コイルに流れる前記電流の時間微分の第１ゼロ交差をモニタし、
前記時間微分の第２ゼロ交差をモニタし、
前記ポンプの動作モードが通常か異常かを検出する。
【請求項３】
請求項２に記載の前記液体注入システムをモニタする方法において、第１ゼロ交差が生じない場合は、ポンプの遮断又は前記システムの詰まりが検出される。
【請求項４】
請求項２に記載の前記液体注入システムをモニタする方法において、第１ゼロ交差が検出された場合、前記第２ゼロ交差をモニタするステップでは、前記時間微分の第２ゼロ交差の時間の検出を含む。
【請求項５】
請求項４に記載の前記液体注入システムをモニタする方法において、予め定められた第２セロ交差検知のためのタイムアウトの前に第２ゼロ交差が生じない場合、異常に高い出力液圧が検出される。
【請求項６】
請求項４に記載の前記液体注入システムをモニタする方法において、さらに、前記第２ゼロ交差の前に前記コイルに流れる前記電流の時間微分が最小値に達することをモニタすることを含む。
【請求項７】
請求項６に記載の前記液体注入システムをモニタする方法において、前記最小値を予め定められた最小値と比較し、当該検出された最小値が当該予め定められた最小値より小さい場合、前記ポンプのドライ機能が検出される。
【請求項８】
請求項４乃至７のいずれか１項記載の前記液体注入システムをモニタする方法において、前記時間微分の第２ゼロ交差の測定時間と、第２ゼロ交差についての予め設定された最短時間及び最大時間とを比較することを含む。
【請求項９】
請求項８に記載の前記液体注入システムをモニタする方法において、前記第２ゼロ交差の測定時間が前記第２ゼロ交差の前記最短時間より小さい場合、チェックバルブの漏れ又は欠損が検出される。
【請求項１０】
請求項８に記載の前記液体注入システムをモニタする方法において、前記第２ゼロ交差の測定時間が第２ゼロ交差の前記最短時間乃至最大時間に含まれ、前記検出された時間最小値が前記予め定められた時間最小値を上回ったら、前記システムは欠点がないと見なされる。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項記載の前記液体注入システムをモニタする方法は、更に以下を含む：
室温におけるポンプ抵抗がモニタされ記録される、前記システムのキャリブレーションステップと、
当該モニタリングステップの前に、前記ポンプを初期化するステップ、
当該ステップは、
ポンプ抵抗を測定し、
前記ポンプ抵抗からポンプ温度を推定し、
前記ポンプ温度に応じて検出閾値を設定する、ことを含む。
【請求項１２】
液体タンクと、
前記タンクとの流体連結し、前記チェックバルブを含む、ホースと、
前記液体タンクから前記ホースに液体をポンプで汲み上げるように構成された液体注入ポンプと、
電圧が供給されると前記ポンプを駆動するよう構成されたコイルと、
前記ポンプに制御電圧を供給するよう構成された、電子モジュールと、を有し、
前記液体注入システムにおいて、
前記電子モジュールは、前記コイルを流れる前記電流の時間微分モニタを含み、
前記電子モジュールは、前記いずれかの請求項における前記方法を実行するよう更に構成されている、ことを特徴とする、液体注入システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の液体注入システムにおいて、前記モニタは、前記コイルを流れる電流の時間微分に比例した出力電圧を有する電流微分器を有し、これにより、前記時間微分のモニタを可能とする。
【請求項１４】
請求項１２に記載の液体注入システムにおいて、前記モニタは、信号処理モジュールを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体注入システム技術及びそのようなシステムをモニタリングする方法に関する。
本発明は、例えば下記等の、いずれの注入システムにも当てはまる：
−ディーゼルエンジン微粒子フィルターアプリケーション用の燃料添加物注入、
−処理後の排気ガス（ＳＣＲのための尿素、ディーゼルエンジン微粒子フィルタ再生用のディーゼルエンジン、ＳＣＲのためのエタノール、・・・）のための自動車の排気ガスの液体注入システム又は、
−ソレノイド駆動ポンプに基づいたあらゆる液体注入システム
【背景技術】
【０００２】
液体注入システムは、一般に以下を含む：
たとえば燃料添加物注入システムのための添加物用タンクである、液体タンク、
コイルで作動するピストン・ポンプの形式の、注入ポンプ、
液体タンクと流体連結する、液体ホース、
たとえば前記添加物を燃料タンクに挿入するための液体を供給する前記ホースを終結する、注入チェックバルブ、及び
ポンプを作動させて、前記液体を供給するために、制御電圧を前記コイルに供給する、電子コントローラ。
【０００３】
そのような液体注入システムの注入ポンプは、多様な動作モード、例えば液体による通常動作又は異常動作に直面する可能性がある。異常動作は、液体の替わりに空気をポンピングする場合を含み、それは、システムプライミング、ホース漏水若しくは切断時の動作、チェックバルブのスタック、又は機械的にブロックされたポンプ等によって生じる可能性がある。
【０００４】
コイルでピストン・ポンプを駆動する現在の添加物注入システムにおいて、前述のとおり、油圧故障又は異常な動作モードを見つける簡単な方法はない。
流量センサのような外部センサに基づき、そのようなシステムを診断する解決方法は存在するが、そのようなセンサに頼り、これらのシステムにそれらを取り付けることにより、高い追加費用が生じてしまう。
【０００５】
例えば、特許文献１（米国特許第５,８０８,４７１号）、特許文献２（米国特許第５,７９６,２６１号）及び特許文献３（米国特許第６,３０７,３７６号）等に、コイルの動作をモニタするための、コイルを流れる電流の測定を実施する、液体注入システムをモニタする他の技術が教えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５,８０８,４７１
【特許文献１】米国特許第５,７９６,２６１
【特許文献１】米国特許第６,３０７,３７６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、これらの文献は、ポンプが遭遇する様々な異常な動作を識別することができない。
したがって、本発明の目的は、コイル・ピストン・ポンプの様々な動作を判定するための新しい技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、実装するのが簡単である低コスト技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、液体注入システムをモニタする方法が提供される。この方法は下記を含むシステムにより実行される。
コイルで起動される液体注入ポンプ、及び
前記コイルに駆動電圧を供給するよう構成される電子モジュール
前記方法は、前記コイルを流れる電流及び前記電流の時間微分の斬新的変化のモニタすることを含み、
前記コイルを流れる前記電流の時間微分の２つの連続するゼロ交差をモニタすることを特徴とする。
【０００９】
ある実施形態においては、前記方法は、以下を含むことができる：
前記ポンプの駆動を初期化し、前記初期化は、前記コイルに駆動電圧の供給を開始し、及びモニタリングの時間を初期化することを含み、
前記コイルに流れる前記電流の時間微分の第１ゼロ交差を監視し、
前記時間微分の第２ゼロ交差を監視し、
前記ポンプの動作モードが正常か異常かを決定する。
【００１０】
他の実施形態によれば、前記方法は、以下の特徴を含むことがでる：
（１）第１ゼロ交差が生じない場合は、前記ポンプの詰まり又は前記システムの障害が検出される、
（２）第１ゼロ交差が検出された場合、第２ゼロ交差をモニタリングするステップは、前記時間微分の第２ゼロ交差の時間の検出を含み、
（３）第２ゼロ交差のために予め設定されたタイムアウトの前に第２ゼロ交差が生じない場合は、異常に高い出力液体圧力が検出され、
（４）前記方法は、前記第２ゼロ交差の前に前記コイルに流れる前記電流の時間微分の最小値の検出を更に含み、
（５）当該最小値は予め定められた最小値と比較され、前記検出された最小値が、前記予め定められた最小値より低い場合は、前記ポンプのドライ機能が検出され、
（６）前記方法は、第２ゼロ交差の時間を、第２ゼロ交差の予め定められた最短時間及び最大時間と比較することを更に含み、
（７）前記第２ゼロ交差の時間が、２番目のゼロ交差の前記最短時間より短い場合、チェックバルブの漏れ又は欠損が検出され、
（８）第２ゼロ交差の前記時間は、第２ゼロ交差の前記最短時間乃至最大時間の間に含まれる場合、及び前記検出された最短時間が前記予め定められた最短時間より長い場合は、前記システムは欠点がないとみなされる。
【００１１】
前記方法は、室温におけるポンプ抵抗がモニタされ、保存される前記システムのキャリブレーションステップを更に含み、前記モニタリングステップに先立ち、前記ポンプを初期化するステップを含むものであり、前記ステップは、
前記ポンプ抵抗を測定し、
前記ポンプ抵抗からポンプ温度を推測し、
前記ポンプ温度に応じて、検知閾値を設定する、ことを含む。
【００１２】
本発明にかかる液体注入システムは、以下を含む：
液体タンク、
前記液体タンクと流体連結し、注入チェックバルブを含むホースと、
前記タンクから前記ホースに液体をくみ上げるよう構成された液体注入ポンプと、
前記電圧が供給されると前記ポンプを駆動するように構成されたコイルと、
制御電圧を前記ポンプに供給するよう構成された電子モジュールとを有し、
前記液体注入システムにおいて、
前記電子モジュールは、前記コイルを流れる前記電流の時間微分モニタを含み、
前記電子モジュールは、更に、前項いずれかの請求項における前記方法を実行するよう構成されている、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明にかかる液体注入システムは、これらの追加の特徴の一つ以上を含むことが可能である：
前記モニタは、前記コイルを流れる前記電流の前記時間微分に比例する出力電圧を有する電流微分器を含み、これにより前記時間微分のモニタを可能とし、
前記モニタは、信号処理モジュールを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本発明の特徴及び効果は、以下に示す、本発明のいくつかの実施の形態のより仔細な説明及び添付の図面から明らかである：
【図１】図１は、本発明にかかる液体注入システムを示す;
【図２】図２は、本発明にかかる液体注入システムの電子モジュールの電気構造の例を示す;
【図３Ａ】図３Ａは、通常動作のポンプ作動時のピストン位置の斬新的変化及び電流プロファイルを示す曲線である;
【図３Ｂ】図３Ｂは、通常動作のポンプ作動時のピストン位置の斬新的変化及び電流プロファイルを示す曲線である;
【図３Ｃ】図３Ｃは、通常動作のポンプ作動時のピストン位置の斬新的変化及び電流プロファイルを示す曲線である;
【図４Ａ】図４Ａは、システムにおけるチェックバルブが紛失しているか、ポンプ流出の後に漏出があるときにおけるポンプ作動時の、ピストン位置の斬新的変化及び電流プロファイルを示す曲線である;
【図４Ｂ】図４Ｂは、システムにおけるチェックバルブが紛失しているか、ポンプ流出の後に漏出があるときにおけるポンプ作動時の、ピストン位置の斬新的変化及び電流プロファイルを示す曲線である;
【図５Ａ】図５Ａは、液体の替わりに空気をポンプしているポンプ作動時のピストン位置の斬新的変化及び電流プロファイルを示す曲線である;
【図５Ｂ】図５Ｂは、液体の代わりに空気をポンプしているポンプ作動時のピストン位置の斬新的変化及び電流プロファイルを示す曲線である;
【図６Ａ】図６Ａは、異常に高い液圧でのポンプ作動時のピストン位置の斬新的変化及び電流プロファイルを示す曲線である;
【図６Ｂ】図６Ｂは、異常に高い液圧でのポンプ作動時のピストン位置の斬新的変化及び電流プロファイルを示す曲線である;
【図７】図７は、注入システムが詰まったか機械的にポンプがブロックされた場合のポンプ作動時のピストン位置の斬新的変化及び電流プロファイルを示す曲線である;
【図８Ａ】図８Ａは、異なる動作条件でのポンプ作動時の相対的な電流プロファイルを示す曲線である;
【図８Ｂ】図８Ｂは、異なる動作条件でのポンプ作動時の相対的な電流プロファイルを示す曲線である;
【図９Ａ】図９Ａは、本発明にかかる方法で実装されるモニタリング・アルゴリズムを示す;
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明にかかる方法で実装されるモニタリング・アルゴリズムを示す;
【図９Ｃ】図９Ｃは、本発明にかかる方法で実装されるモニタリング・アルゴリズムを示す;
【図９Ｄ】図９Ｄは、本発明にかかる方法で実装されるモニタリング・アルゴリズムを示す;
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[液体注入システムの説明]
図１を参照して、液体注入システム１が示される。このシステムは、例えば車両エンジンの燃料タンクに添加物を注入するための、燃料添加物注入システムとすることができる。ほとんどの場合、このような添加物には、排気ガスに含まれるＮＯｘ汚染物質を燃焼から還元するために使用される尿素が含まれる。
【００１６】
このシステム１は、例えば添加物タンクである液体タンク１０と、このタンクと流体連結し、注入チェックバルブ１２により止められている供給ホース１１とを含む。このバルブ１２は、例えば燃料タンク２と流体連結している。
【００１７】
システム１は、注入ポンプ１３を更に含む。当該ポンプは、コイルにより作動するピストン・ポンプ１３である。電子モジュール１５は、コイル１４に電圧を供給し、コイル１４を流れる電流をモニタする。この電子モジュール１５は、それ自体が電源１６に接続し、車のバッテリとすることができる。
【００１８】
通常動作では、電子モジュールは、制御電圧信号で注入ポンプ１３を駆動する。電圧が上がると、コイルは励磁され、ピストンはそのシリンダ（図示せず）に引きつけられ、伸縮バネ（図示せず）を圧縮する。この動作の間、液体はポンプの出力を通して、逆止め弁１２の排水口を介して排出される。
【００１９】
そして、電圧が下がると、バネはその最初の位置までピストンを押し戻し、そして、液体はポンプ注入口から吸い込まれる。
【００２０】
反対の作動方法としては、電圧が上がり、ピストンが、圧縮バネを圧縮するためそのシリンダの方へ動くと、液体は、ポンプ注入口から吸い込まれ、そして、電圧が下がると、バネが最初の位置までピストンを押し戻し、液体はポンプの排水口から押し出される。
【００２１】
本発明によれば、電子コントローラは、コイル１４を通して電流プロファイル及びその時間微分もモニタすることができる。
これは、コイルを介して電流時間微分をモニタする微分器を含む電気構造により可能になる。
【００２２】
典型的な電気構造は、図２に示される。コイルは、インダクタンスＬｐｕｍｐ及び抵抗Ｒｐｕｍｐにより示され、典型的には車のバッテリである電源（図示せず）からＤＣ電圧Ｕｂａｔが供給される。
【００２３】
第１及びび第２フィルタリング・コンデンサ１５１、１５１'は、電源電圧Ｕｂａｔを供給する電源（図示せず）と並列に接続され、接地にリンクされ、第１ダイオード１５２がコンデンサの間に直列に挿入されて、電源からポンプへ電流を流すことを可能としている。この第１ダイオードは、ポンプから生じる可能性がある放電から電源を保護し、電子モジュールを逆極性から保護する。
【００２４】
ポンプのインダクタンス及び抵抗は、第２ダイオード１５２'と同様に、第２コンデンサ１５１'の出力と並行に取り付けられる。第２ダイオードは、フライバックが除かれている（フリーホイール・ダイオード）。
【００２５】
ポンプ・ドライバは、トランジスタ１５３を介してポンプと接続される。レジスタ１５４は、トランジスタを接地にリンクする。トランジスタは、第２ダイオードの入力及びポンプの出力とも接続される。トランジスタは、ポンプの動作を駆動するスイッチとして動く。閉じられると、ポンプからの電流は、レジスタ１５４に、そして、接地に流れる。開いくと、ポンプからの電流は、第２ダイオード１５２'を介して逆流する。このように、連続的にトランジスタ１５３を閉じたり開いたりすることは、ポンプのオンオフを切り替えることに対応する。
【００２６】
そして、コイルＬｐｕｍｐを流れる電流時間微分ｄＩｐ／ｄｔのモニタリング手段１５５が提供される。当該手段は、個別の電子部品又は１つの信号処理モジュールとすることができる。
【００２７】
図２において、前記手段は、反転微分器として搭載されるオペアンプ１５６を含む。すなわち、「＋」入力が接地に接続され、「−」入力はキャパシタ１５７を有し、当該「−」入力はポンプの出力に接続され、オペアンプの出力は、レジスタ１５８を介して「−」入力に接続される。
【００２８】
すなわち、微分器は、コイルを流れる電流Ｉｐと比例する入力電圧を測定し、当該電流の時間微分に比例する電圧を出力する。
【００２９】
コイルを流れる電流プロファイル及びピストン運動の相関関係
コイルを流れる電流プロファイル及びその微分は、ピストン運動中のコイル駆動式ポンプのインダクタンスの斬新的変化（inductance evolution）と直接リンクする。これは、下記電気の方程式からわかることができる：
【００３０】
【数１】
2013224655.tif 000003
λ= Ｌｉ、すなわちコイルによる磁束、Ｕは駆動電圧、Ｒはコイル抵抗、Ｌはコイル・インダクタンス、ｉは、コイルを流れる電流を示す。抵抗Ｒは、室温によって変化する：
【００３１】
【数２】
2013224655.tif 000004
【００３２】
αは熱係数、Ｔは室温、Ｔ０は初期化計算ステップ（下記参照）時における室温を示す。
そして
【００３３】
【数３】
2013224655.tif 000005
【００３４】
ここで、ｘは移動ピストンの瞬時位置を示す。
さらに、
【００３５】
【数４】
2013224655.tif 000006
【００３６】
これに加え、ピストン動作（位置、速度及び加速度）は、以下の方程式セットにより特徴づけられる：
【００３７】
【数５】
2013224655.tif 000007
【００３８】
ここで、Ｆｆｒｓは静止摩擦、ピストンの速度に比例するＦｆｒｄは動摩擦、ΔＦｐはピストンの速度、チェックバルブ、ホース、及びシステムの他のパラメータに及ぼす圧力効果を示す。
【００３９】
したがって、コイルに流れる電流及びその時間微分のモニタリングにより、ポンプの挙動に関する多くの情報が得られる。
【００４０】
たとえば、図３Ａ−３Ｃは、通常動作におけるピストン運動と、コイルに流れる電流及びその時間微分の相関関係を示す。当該通常動作は、液体を汲み上げるポンプ、及びホース１１を終結するチェックバルブ１２を有するシステムを含む。異なる曲線の値は、単なる実施例であって本発明の範囲を制限するものではない。
【００４１】
図３Ａを参照すると、電圧方形波がポンプ・ドライバによってコイルに与えられ、電圧値は右の軸で示される。各パルスは、当該コイルにおける電流上昇を示し、電流値は、左の軸で示される。
【００４２】
コイルの電流増加は、ポンプの内側のピストンの動きに対応し、図３Ｂに表されているように、ピストンの位置は右の軸で示される。図３Ａ〜３Ｃの電流の偏差点Ａ及びＢは、そのシリンダにおけるピストン運動によるものであり、それはコイルのインダクタンス値に影響を与える。
【００４３】
確かに、コアの中でピストンが移動し始めるため、電流時間微分が、第１ゼロ交差まで減少し、すなわち、電流が点Ａで増加を止め、減少し始める。点Ｂ及びＢ'において、ピストンの速度が最大値に達すると、電流及び対応する時間微分がそれぞれの最小値に達する。一旦ピストンがその最大値に達すると、コイルにおける電流形成が終了するまで、２回目にゼロを交差する電流時間微分と共に電流値は再び増加する。
【００４４】
我々は、最初のピストン運動の終わり（およそ０，０２６ｓ）における、電流微分のこのような微小な挙動例に気づくことができる。すなわち、電流の最小値は、−７Ａ／ｓに近く、ピストン行程は、おおざっぱには約１４ｍｓ続く（０.０１２ｓ乃至０.０２６ｓの間）。
【００４５】
図３Ｃにおいて、電流時間微分が示されており、その値は、右の軸に示される。第１及び第２のゼロ交差Ａ'及びＢ'はこの図に示される。
【００４６】
電流及び電流時間微分のこの正常な挙動が異常動作時における同様のものと比較される。
【００４７】
図４Ａ及び４Ｂを参照すると、ポンプが液体で動かされた場合であって、チェックバルブ１２がないか、ポンプ排出口の後ろで漏れがある動作条件における、電流及び電流時間関数が示されている。
【００４８】
しかし、ポンプの出力圧がより低いため、特に図４Ａにおいて、ピストン運動が通常動作時より速い（およそ０.１ｓ）ことがわかり、したがって、この動作に誘導される電流偏差点Ａ及びＢが、通常動作時よりより早く生じる。結果として、電流時間微分ゼロ交差ポイントＡ'及びＢ'が通常動作点における同じ点よりより早く生じている。
【００４９】
図５Ａ及び５Ｂを参照すると、例えばシステム起動時の、ポンプが空気をポンプしている動作条件で同じ曲線が示される。これは、「ドライ条件（dry condition）」又は「ドライ動作（dry operation）」と呼ばれる。
【００５０】
ドライ条件で機能しているとき、ピストン動作は液体の場合よりもずっと素早く（１４ｍｓではなく約７ｍｓ）、例えば、ピストン動作の終わりの点Ｂ'において−３２Ａ／ｓ（−７Ａ/ｓではなく）であるように、電流時間微分が通常動作時のそれより著しく低くなる。空気と液体における電流時間微分の最も大きな違いは、その位置における動摩擦が液体より空気の方が著しく低いことによる。
【００５１】
それに加え、ピストンにおける伸縮バネにより生じる、静止位置に戻る動作の間、電流微分はプラスになり、そして突然再び降下する。これは、ピストン動作が終了し、突然ゼロ速度によることによるものである。
【００５２】
電源のオンフェーズのとき、すなわち、制御電圧がコイルに供給されているとき、電流時間微分を診断することにより、ポンプの動作モードを見分けることができる。そのうえ、確認するために、オフフェーズの間（ピストンが静止位置に戻るとき）の電流時間微分における「急上昇」の評価が可能となる。
【００５３】
図６Ａ及び６Ｂを参照すると、ポンプが液体をポンプしているが、たとえばチェックバルブ圧等の異常に高い出力流圧がある場合の動作モードにおける同じ曲線が示されている。
【００５４】
この状況で、ピストン運動の開始は、通常のチェックバルブより高い電流が得られる。ピストン動作中の電流時間微分は、マイナスを維持する、すなわち点Ａ'及びＢ'の間の時間は、通常条件の５ｍｓではなく、１５ｍｓ間続く。
【００５５】
図７を参照すると、システムに障害が生じている（例えばポンプ排出口又はチェックバルブで）動作モードにおける電流及び電流時間微分の曲線が示されている。この場合、ピストンがシリンダを通してその完全な動作を達成しないため、電流偏差点Ａ及びＢは現れず、したがってコイル・インピーダンスが変化しない。
【００５６】
電流プロファイルの概要が図８Ａに示され、図８Ｂには、電流偏差点のゾーン（Ａ、Ａ'、Ｂ、Ｂ'が中心のゾーン）に焦点を絞ったものが示される。明確のために、偏差点Ａ、Ａ'、Ｂ、Ｂ'は、通常動作の曲線のみを表している。これらの図の中で、最初の３つの曲線は電流プロファイルを示し、シンボルを有する後の３つの曲線は、電流時間微分プロファイルを示す。
【００５７】
システムに漏出がある場合、電流時間微分の第２ゼロ交差が起こる時間をモニタすることで漏出を簡単に特定することができることが明らかである。また、電流時間微分の最小値は、通常動作時におけるこの微分の最小値よりずっと小さい値であるため、電流時間微分の最小値が予め定められた閾値を下回ったか否かで、ドライ動作を検出することができる。
【００５８】
[方法の実装例の好ましい実施形態]
液体注入システムの組み立て時、図９Ａを参照すると、システム１０００のキャリブレーションの第１ステップが実行される。このキャリブレーションの間、室温は電子モジュールで測定されるか、外部手段から送られる。その後、電子モジュールは、電源を駆動し１つの長い電圧Ｕｂａｔのパルスを供給し、定常状態におけるコイルを流れる電流を測定する。
【００５９】
より正確には、このキャリブレーションステップは、ｔ＝０の記録温度Ｔ０を外気温Ｔと等しい値に設定し、ｔ＝０となるようタイマを初期化し、ポンプ・ドライバのスイッチを入れるステップ１０１０を含む。
【００６０】
その後、ステップ１０２０で、経過時間ｔが、キャリブレーション用の信号電力の所定の期間Ｔｌｏｎｇに等しいか否かをチェックし、もし等しくなければ、経過時間ｔがＴｌｏｇに達するまで待つ。
【００６１】
そして、ステップ１０３０で、ポンプ電圧Ｕｐ及びポンプ電流Ｉｐを測定し、ポンプ・ドライバのスイッチをオフする。
【００６２】
そして、ステップ１０４０で、ポンプ抵抗Ｒ０の値を温度Ｔ０の抵抗にセットし、Ｕｐ／Ｉｐと同一にして、電子回路（図示せず）のメモリにＴ０及びＲ０を保存する。
【００６３】
その後、液体の注入のための注入ポンプを駆動する各ステップを実行する前に、初期化ステップを実行する。その間、電子モジュールは、キャブレーション処理中と同様の方法で、１ロングパルスでポンプを駆動する。
【００６４】
目的は、温度変化によるポンプ抵抗を推定することである。より正確には、ポンプの抵抗は、以下の数式により与えられる。
【数６】
2013224655.tif 000008
ポンプＲ（Ｔ）の抵抗を測定すると、既知の抵抗Ｒ（Ｔ０）により、ポンプにおける現在の温度（Ｔ）が測定できる。この温度は、電子モジュールにより直接測定されるより、よりよい精度で得られる。
【００６５】
次いで、現在の温度Ｔが与えられ、電子モジュールは、以下（ＴＺＣ２ＭＩＮ、ＴＺＣ２ＭＡＸ、ＤＩＭＩＮＤ）で記載される検知閾値の値を選択する。これらの閾値は、温度変化に敏感であるため、温度の関数として、これらの閾値の異なる値が内蔵されたルックアップテーブルに含まれる。
【００６６】
初期化処理の後、モニタリング及び欠陥診断方法は、以下による：
ピストン動作がスタートしたことを示す第１電流時間微分ゼロ交差を検出し、
ドライ又は液体動作モードを区別するために、電流時間微分の最小値を求め、
ピストン動作の終了を検出するために、電流微分の第２ゼロ交差を検出し、最後に
チェックバルブの存在と、チェックバルブの漏れ若しくは欠如とを区別するために、第２ゼロ交差の瞬間を評価する。
【００６７】
この方法は、図９Ｂ〜９Ｄを参照して詳述される。
図９Ｂにおいて、ステップ１０００で、ポンプ・ドライバを開始する。
ステップ１１００で、以下により、ポンプのモニタリングを開始する：
時間記録ｔ=０を初期化、
電流時間微分の最小値ＤＩＭＩＮを０Ａ／ｓにセット、
電流時間微分の第１及び第２ゼロ交差をそれぞれ示す、２つのフラグＺＣ１及びＺＣ２をセット、ここで、「false」は、前記微分がまだゼロ交差していないことを意味する、
及び、時間微分の第２ゼロ交差の時間ＴＺＣ２を０ｓにセット。
【００６８】
電流時間微分のゼロ交差のタイムアウトに対応する、予め定められた時間ＴＭＡＸをセットする。この時間は、通常動作において、第１及び第２ゼロ交差検出を複数回記録することで決定される。ステップ１１１０で、経過時間ｔがこの時間ＴＭＡＸを上回るかどうかをチェックする。
【００６９】
もし上回らない場合は、ステップ１１２０にて、時間ｔにおける電流時間微分ｄＩ（ｔ）が測定され、ステップ１１３０において、雑音外乱のための安全マージンに対応する、閾値−ｅ１（ｅ１は、正の値）と比較される。もし、ｄＩ（ｔ）＜−ｅ１の場合、微分は、確実にＮｏであるとされる。
【００７０】
ｄＩ（ｔ）が−ｅ１より小さくない場合は、ステップ１１４０で、記録時間ｔがインクリメントされ、時間微分がゼロに交わるべき予定の時間ＴＭＡＸを上回らない限り、時間微分がマイナスになるまでステップ１１１０〜ステップ１１３０が繰り返される。予定時間ＴＭＡＸを上回った場合、ステップ１１５０でポンプは遮断されたと決定され、処理を終了する。
【００７１】
反対に、時間ＴＭＡＸより前に、電流時間微分が−ｅ１を下回った場合は、微分は第１ゼロ交差になったとみなされる。したがって、ステップ１１６０で、微分が値−ｅ１に達した時間ｔが、電流時間微分の第１ゼロ交差の時間ＴＺＣ１として登録される。第１ゼロ交差のフラグＺＣ１は、「true」に設定される。
【００７２】
図９Ｃを参照すると、その後、ステップ１２００で時間ｔがインクリメントされ、この時間ｔにおける電流時間微分の測定が実施される。
【００７３】
ｔがＴＭＡＸ（ステップ１２１０参照）を上回らなかったならば、ステップ１２２０で、電流時間微分ｄＩ（ｔ）は、ＤＩＭＩＮ−ｅ１と比較される。ＤＩＭＩＮは、最初は０に設定されているので、この比較は、ステップ１１５０と同様で、結果はＹｅｓとなる。
【００７４】
その後、ステップ１２３０でＤＩＭＩＮはｄＩ（ｔ）の値にセットされ、ｄＩ（ｔ）がＤＩＭＩＮ−ｅ１を下回らなくなるまで、ステップ１２００〜１２２０が繰り返される。このように、これらの繰り返しは、電流時間微分の第１ゼロ交差後の電流時間微分が到達する最小値を決定することを目的としている。
【００７５】
ステップ１２２０で、個々の繰り返しの後、ｄＩ（ｔ）がＤＩＭＩＮ−ｅ１を下回っていないことは、電流時間微分の減少が止まっていることを意味する。ステップ１２４０で、電流時間微分が再び正になるまで増加したことを検出するため、ｄＩ（ｔ）が第２の正の閾値ｅ２と比較される。もし、ｅ２より大きくなっていない場合、ｄＩ（ｔ）がｅ２を上回るまで、ステップ１２００〜１２２０が繰り返される。
【００７６】
ｄＩ（ｔ）がｅ２を上回れば、ｄＩ（ｔ）がＤＩＭＩＮに達したとき、それは確かにマイナスであることを確かめるために、ステップ１２５０で電流時間微分の保存されている最小値ＤＩＭＩＮは−ｅ１と比較される。この場合、ＤＩＭＩＮからｅ２を上回る値までの推移は、電流時間微分が２度目にゼロを交差したことを示す。
【００７７】
その後、ステップ１２６０で、第２ゼロ交差が生じたことを示すフラグＺＣ２は、「true」に設定され、ステップ１２００〜１２５０の全てが終了した時間ｔが、第２ゼロ交差が生じた時間ＴＺＣ２として登録される。そして、処理は、図９Ｄに示すステップ１３００に続く。
【００７８】
ただし、モニタリング時間ｔの個々のインクリメントの後、後者がＴＭＡＸを上回ったら（ステップ１２１０）、処理は、図９Ｄに示すステップ１３００に直接続く。ステップ１３００で、フラグＺＣ２をチェックする。
【００７９】
もしＺＣ２が「false」の場合、モニタリング時間ｔをチェックするステップ１２１０の直後にこのステップは実施される。それは、電流時間微分の第１ゼロ交差の後、ＴＭＡＸに相当する時間が経過する前に、第２ゼロ交差が検出されなかったことを示す。
【００８０】
ＴＭＡＸは、例えば、高液体出力圧検出のための、図６Ａにおける例えばＴＭＡＸ＝０.０４ｓのような、ゼロ交差が生じる通常時間を上回るような時間として定義されることが好ましい。例えばチェックバルブにおける、異常に高い液体出力圧がある場合に、ｔはＴＭＡＸを上回ることが起こる。
すなわち、ｔ＞ＴＭＡＸの場合；ステップ１３１０で異常に高い液体出力圧が検出され、処理は、テップ１４００で終了する。
【００８１】
反対に、ｔ＜ＴＭＡＸ（ステップ１２６０の後のように）の場合；ステップ１３２０で、第２ゼロ交差前に、ステップ１２３０で保存された電流時間微分ＤＩＭＩＮの最小値と、図５Ａに示される電流時間微分ＤＩＭＩＮＤの予め設定された最小値（この値は、ドライ機能の検出のためのＤＩＭＩＮの閾値を示す）との比較が行われる。
【００８２】
すなわち、もしＤＩＭＩＮがＤＩＭＩＮＤを下回っていれば、ステップ１３３０で、ポンプのドライ機能が検出され、処理はステップ１４００で終了する。
【００８３】
反対に、ＤＩＭＩＮがＤＩＭＩＮＤを上回っていれば、処理はステップ１３４０へ続く。このステップでは、電流時間微分が２度目にゼロ交差する時間ＴＺＣ２と、予め設定されている、第２ゼロ交差が生じるべき時間である最短時間ＴＺＣ２ＭＩＮとが比較される。この最短時間は、システムにおけるチェックバルブの漏出又は欠如を発見可能な値に設定される。図４Ａを参照すると、確かに、通常動作の場合より早く２回目のゼロ交差が発生する。
【００８４】
したがって、ＴＺＣ２がＴＺＣ２ＭＩＮを下回っていれば、ステップ１３５０でチェックバルブの漏出又は欠如が検出され、処理はステップ１４００で終了する。
【００８５】
反対に、ＴＺＣ２がＴＺＣ２ＭＩＮを上回っている場合、処理はステップ１３６０に続く。このステップでは、値ＴＺＣ２と、電流時間微分の２度目のゼロ交差が発生しているはずの、予め設定された最大時間ＴＺＣ２ＭＡＸとが比較される。
【００８６】
再び図６Ａを参照すると、ＴＭＡＸ及びＴＺＣ２ＭＡＸの値に応じて、ＴＭＡＸより小さいがＴＺＣ２ＭＡＸより大きいモニタリング時間ｔは、液体出力圧が高過ぎる動作モードも示す。したがって、ＴＺＣ２がＴＺＣ２ＭＡＸより大きいと、異常に高い液体出力圧はステップ１３１０で検出され、処理はステップ１４００で終了する。
【００８７】
逆に、ＴＺＣ２がＴＺＣ２ＭＡＸより小さい場合、欠陥は検出されておらず、ステップ１３７０で、システムは、通常動作モードで動作していると判断され、処理はステップ１４００で終了する。
【００８８】
ＴＺＣ２ＭＩＮ、ＴＺＣ２ＭＡＸ及びＤＩＭＩＮＤは、電子モジュールに温度依存性のルックアップテーブルとして内蔵される。それゆえに、キャリブレーションステップで温度が測定される。
【００８９】
簡単に言えば、本発明にかかる方法によれば、通常動作モード、ドライモード、詰まったシステム、システムにおける異常に高い圧力又はチェックバルブのない、若しくはポンプ動作後の漏れのある機能モード、を含む液体注入システムの様々な動作状態を識別するための、簡単でコスト効率が高い方法を提供する。
【００９０】
本発明の様々な実施形態が例示されて、記述されたが、特徴及び動作のシーケンスの添付図面で説明され又は詳述されたアレンジにおける多くのバリエーションは、この開示に基づき当業者であれば明らかであろう。すなわち、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、多くの変更が可能であることは当然である。
【００９１】
なお、上述の一部又は全部の実施の形態は、以下の付記のように記載することができるが、これに限定されるものではない。
【００９２】
（付記１）液体注入システム（１）をモニタする方法であって、システム（１）は、
コイル（１４）で起動される注入ポンプ（１３）と、
前記コイル（１４）に駆動電圧が供給されるよう構成される電子モジュール（１５）とを有し、
前記方法は、前記コイル（１４）を流れる電流（Ｉｐ）及び前記電流（Ｉｐ）の時間微分（ｄＩｔ）の斬新的変化をモニタすることを含み、
前記方法は、前記コイル（１４）を流れる前記電流の時間微分（ｄＩｔ）の２つの連続するゼロ交差をモニタすることを含むことを特徴とする。
【００９３】
（付記２）付記１に記載の前記液体注入システム（１）をモニタする方法は、以下の特徴を有する：
前記ポンプ（１３）の起動を開始し、当該開始は、前記コイル（１４）への駆動電圧の供給を開始し、モニタリングの時間（ｔ）を初期化し、
前記コイルに流れる前記電流の時間微分の第１ゼロ交差（ＺＣ１）をモニタし、
前記時間微分の第２ゼロ交差（ＺＣ２）をモニタし、
前記ポンプの動作モードが通常か異常かを検出する。
【００９４】
（付記３）付記２に記載の前記液体注入システム（１）をモニタする方法において、第１ゼロ交差（ＺＣ１）が生じない場合は、ポンプ（１３）の遮断又は前記システム（１）の詰まりが検出される。
【００９５】
（付記４）付記２に記載の前記液体注入システム（１）をモニタする方法において、第１ゼロ交差（ＺＣ１）が検出された場合、前記第２ゼロ交差（ＺＣ２）をモニタするステップでは、前記時間微分の第２ゼロ交差の時間（ＴＺＣ２）の検出を含む。
【００９６】
（付記５）付記４に記載の前記液体注入システム（１）をモニタする方法において、予め定められた第２セロ交差検知のためのタイムアウト（ＴＭＡＸ）の前に第２ゼロ交差が生じない場合、異常に高い出力液圧が検出される。
【００９７】
（付記６）付記４に記載の前記液体注入システム（１）をモニタする方法において、さらに、前記第２ゼロ交差の前に前記コイルに流れる前記電流の時間微分が最小値に達することをモニタすることを含む。
【００９８】
（付記７）付記６に記載の前記液体注入システム（１）をモニタする方法において、前記最小値（ＤＩＭＩＮ）を予め定められた最小値（ＤＩＭＩＮＤ）と比較し、当該検出された最小値（ＤＩＭＩＮ）が当該予め定められた最小値（ＤＩＭＩＮＤ）より小さい場合、前記ポンプのドライ機能が検出される。
【００９９】
（付記８）付記４乃至７のいずれか１項記載の前記液体注入システム（１）をモニタする方法において、前記時間微分の第２ゼロ交差の測定時間（ＴＺＣ２）と、第２ゼロ交差（ＺＣ２）についての予め設定された最短時間（ＴＺＣ２ＭＩＮ）及び最大時間（ＴＺＣ２ＭＩＡＸ）とを比較することを含む。
【０１００】
（付記９）付記８に記載の前記液体注入システム（１）をモニタする方法において、前記第２ゼロ交差の測定時間（ＴＺＣ２）が前記第２ゼロ交差の前記最短時間（ＴＺＣ２ＭＩＮ）より小さい場合、チェックバルブの漏れ又は欠損が検出される。
【０１０１】
（付記１０）付記８に記載の前記液体注入システム（１）をモニタする方法において、前記第２ゼロ交差の測定時間（ＴＺＣ２）が第２ゼロ交差の前記最短時間（ＴＺＣ２ＭＩＮ）乃至最大時間（ＴＺＣ２ＭＩＡＸ）に含まれ、前記検出された時間最小値（ＤＩＭＩＮ）が前記予め定められた時間最小値を上回ったら、前記システム（１）は欠点がないと見なされる。
【０１０２】
（付記１１）付記１乃至１０のいずれか１項記載の前記液体注入システム（１）をモニタする方法は、更に以下を含む：
室温におけるポンプ抵抗がモニタされ記録される、前記システム（１）のキャリブレーションステップと、
当該モニタリングステップの前に、前記ポンプを初期化するステップ、
当該ステップは、
ポンプ抵抗を測定し、
前記ポンプ抵抗からポンプ温度を推定し、
前記ポンプ温度に応じて検出閾値を設定する、ことを含む。
【０１０３】
（付記１２）液体タンク（１０）と、
前記タンクとの流体連結し、前記チェックバルブ（１２）を含む、ホース（１１）と、
前記液体タンクから前記ホースに液体をポンプで汲み上げるように構成された液体注入ポンプ（１３）と、
電圧が供給されると前記ポンプを駆動するよう構成されたコイル（１４）と、
前記ポンプに制御電圧を供給するよう構成された、電子モジュール（１５）と、を有し、
前記液体注入システムにおいて、
前記電子モジュール（１５）は、前記コイルを流れる前記電流の時間微分モニタ（１５５）を含み、
前記電子モジュールは、前記いずれかの付記における前記方法を実行するよう更に構成されている、ことを特徴とする、液体注入システム（１）。
【０１０４】
（付記１３）付記１２に記載の液体注入システム（１）において、前記モニタ（１５５）は、前記コイルを流れる電流の時間微分に比例した出力電圧を有する電流微分器を有し、これにより、前記時間微分のモニタを可能とする。
【０１０５】
（付記１４）付記１２に記載の液体注入システム（１）において、前記モニタ（１５５）は、信号処理モジュールを含む。
【０１０６】
独占的な資産又は独占権を主張する、本発明の実施の形態は、以下に続く特許請求の範囲で定義される。
【０１０７】
このアプリケーションは、２０１２年４月１１日に出願されたＥＰＮ １２３０５４２２.３に基づく優先権の利益を主張し、そこに開示された全てを参照によりここに取り込む。
【図１】
2013224655.tif 000009
【図２】
2013224655.tif 000010
【図３Ａ】
2013224655.tif 000011
【図３Ｂ】
2013224655.tif 000012
【図３Ｃ】
2013224655.tif 000013
【図４Ａ】
2013224655.tif 000014
【図４Ｂ】
2013224655.tif 000015
【図５Ａ】
2013224655.tif 000016
【図５Ｂ】
2013224655.tif 000017
【図６Ａ】
2013224655.tif 000018
【図６Ｂ】
2013224655.tif 000019
【図７】
2013224655.tif 000020
【図８Ａ】
2013224655.tif 000021
【図８Ｂ】
2013224655.tif 000022
【図９Ａ】
2013224655.tif 000023
【図９Ｂ】
2013224655.tif 000024
【図９Ｃ】
2013224655.tif 000025
【図９Ｄ】
2013224655.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月10日(2013.6.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９Ｃ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９Ｃ】
2013224655.tif 000027
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９Ｄ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９Ｄ】
2013224655.tif 000028
【外国語明細書】
Title of the Invention : METHOD FOR MONITORING A FLUID INJECTION SYSTEM AND SYSTEM THEREOF
FIELD OF THE INVENTION
[0001]
The invention relates to the field of fluid injection systems, and methods for monitoring such systems. 
This invention applies to any injection system as for example:
- fuel additive injection for diesel particulate filter application,
- fluid injection in the exhaust of motor vehicle for exhaust after treatment (urea for SCR, diesel for diesel particulate filter regeneration, Ethanol for SCR,….) or
- any fluid injection system based with a solenoid driven pump.
BACKGROUND ART
[0002]
Fluid injection systems generally include: 
a fluid tank, for instance an additive tank for a fuel additive injection system,
a dosing pump, in the form of a piston pump activated by a coil, 
a fluid feeding hose, in fluid communication with the fluid tank,
an injection check valve, terminating said hose, for delivering said fluid (for instance for inserting said additive into a fuel tank), and 
an electronic controller, feeding the coil with a control voltage, in order to activate the pump and deliver said fluid.
[0003]
The dosing pumps of such fluid injection systems can encounter diverse operative modes, such as normal operation with fluid, or abnormal operations. 
Abnormal operations include pumping air instead of liquid, which can happen on system priming, or operation with hose leakage or disconnection, stuck check valve, or mechanically blocked pump.
[0004]
On current additive injection systems with a piston pump driven by a coil, there is no easy way to detect hydraulic failures or abnormal operation modes as previously described. 
There exist solutions for diagnosing such systems based on external sensor such as flow rate sensors, but having recourse to such sensors and installing them in these systems generate a high additional cost.
[0005]
Other techniques of monitoring fluid injection systems are taught, for instance in the patent literature 1 (US Patent No. 5,808,471), patent literature 2 (US Patent No.  5,796,261) and patent literature 3 (US Patent No. 6,307,376), implementing measurement of current flowing through the coil in order to monitor the operation of the coil. 
Citation List
Patent Literature
[0006]
[Patent Document 1] US Patent No. 5,808,471
[Patent Document 2] US Patent No. 5,796,261
[Patent Document 3] US Patent No. 6,307,376
SUMMARY OF THE INVENTION
Technical Problem
[0007]
However, these documents do not allow distinguishing the various abnormal operations a pump can encounter.
Thus, one object of the present invention is to provide a new technology for assessing various operative modes of a coil piston pump. 
Another object of the invention is to provide a low cost technology that is easy to implement.
Solution to Problem
[0008]
According to the invention, a method for monitoring a fluid injection system is providing.  This method is carried out in a system including
a fluid dosing pump, activated by a coil, and
an electronic module, adapted to feed the coil with a driving voltage, 
the method including monitoring the evolution of current flowing through the coil and the evolution of the time derivative of said current,
said method being characterized in that it includes monitoring two successive zero crossings of the time derivative of the current flowing through the coil.
[0009]
In some embodiments, the method can include:
initializing driving of the pump, said initializing including starting feeding the coil with a driving voltage and initializing a time of monitoring, 
monitoring a first zero crossing of the time derivative of the current flowing through the coil, and
monitoring a second zero crossing of said time derivative, and
determining a normal or abnormal operating mode of said pump. 
[0010]
According to other embodiments, the method can include the following features: 
(1) no first zero crossing happens, and a blocking of the pump or clogging of the system is detected, 
(2) a first zero crossing is detected, and the step of monitoring a second zero crossing includes detecting a time of second zero crossing of said time derivative, 
(3) no second zero crossing happens before a predetermined time out for second zero crossing detection, and an abnormally high output fluid pressure is detected, 
(4) the method further includes detecting a minimum value of the time derivative of the current flowing through the coil before said second zero crossing, 
(5) said minimum value is compared to a predetermined minimum value, and, if the detected minimum value is below said predetermined minimum value, a dry functioning of the pump is detected, 
(6) the method further includes comparing the time of second zero crossing of said time derivative with predetermined minimum and maximum times for second zero crossing, 
(7) the time of second zero crossing is below the minimum time for second zero crossing, a leakage or a missing check valve is detected, 
(8) the time of second zero crossing is included between the minimum and maximum times for second zero crossing, and the detected minimum value is superior to the predetermined minimum value, and the system is considered flawless. 
[0011]
The method further includes a step of calibration of the system wherein a pump resistance at room temperature is monitored and stored, and prior to the monitoring steps, a step of initializing the pump, said step including: 
measuring the pump resistance,
deducing a pump temperature from the pump resistance, and,
setting detection thresholds values according to the pump temperature.
[0012]
According to the invention a fluid injection system is provided, including:
a fluid tank, 
a hose, in fluid cooperation with said tank and including an injection check valve,
a fluid dosing pump, adapted to pump fluid from said tank into said hose,
a coil, adapted to activate said pump when fed with a voltage, and
an electronic module, adapted to feed said pump with a control voltage, 
said fluid injection system being characterized in that the electronic module includes a time derivative monitor of the current flowing through the coil, 
and in that the electronic module is further adapted to implement the method according to any one of the preceding claims. 
[0013]
The fluid injection system according to the invention can also include one or more of these additional features: 
the monitor includes a current differentiator having an output tension proportional to the time derivative of the current flowing through the coil, thereby enabling the monitoring of said time derivative, and
the monitor includes a signal processing module.  
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0014]
The features and advantages of the invention will be apparent from the following more detailed description of certain embodiments of the invention and as illustrated in the accompanying drawings, in which:
[Fig. 1]
Fig. 1 shows a fluid injection system according to the invention;
[Fig. 2]
Fig. 2 shows an example of electrical architecture of an electronic module of a fluid injection system according to the invention;
[Fig. 3A]
Fig. 3A is a curve showing piston position evolution and current profiles during pump actuation in normal operation;
[Fig. 3B]
Fig. 3B is a curve showing piston position evolution and current profiles during pump actuation in normal operation;
[Fig. 3C]
Fig. 3C is a curve showing piston position evolution and current profiles during pump actuation in normal operation;
[Fig. 4A]
Fig. 4A is a curve showing piston position evolution and current profiles during pump actuation when a check valve is missing in the system or there is a leakage after pump outlet;
[Fig. 4B]
Fig. 4B is a curve showing piston position evolution and current profiles during pump actuation when a check valve is missing in the system or there is a leakage after pump outlet;
[Fig. 5A]
Fig. 5A is a curve showing piston position evolution and current profiles during pump actuation with air pumping instead of liquid; 
[Fig. 5B]
Fig. 5B is a curve showing piston position evolution and current profiles during pump actuation with air pumping instead of liquid; 
[Fig. 6A]
Fig. 6A is a curve showing piston position evolution and current profiles during pump actuation with abnormally high liquid pressure;
[Fig. 6B]
Fig. 6B is a curve showing piston position evolution and current profiles during pump actuation with abnormally high liquid pressure;
[Fig. 7]
Fig. 7 is a curve showing current profiles during pump actuation with a clogged injection system or a mechanically blocked pump;
[Fig. 8A]
Fig. 8A a curve showing comparative current profiles during pump actuation with different operating conditions;
[Fig. 8B]
Fig. 8B a curve showing comparative current profiles during pump actuation with different operating conditions;
[Fig. 9A]
Fig. 9A illustrates the monitoring algorithm implemented in the method according to the invention;
[Fig. 9B]
Fig. 9B illustrates the monitoring algorithm implemented in the method according to the invention;
[Fig. 9C]
Fig. 9C illustrates the monitoring algorithm implemented in the method according to the invention;
[Fig. 9D]
Fig. 9D illustrates the monitoring algorithm implemented in the method according to the invention.
DETAILED DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
[0015]
[Description of a fluid injection system]
With reference to Fig. 1, a fluid injection system 1 is shown. This system can be a fuel additive injection system, for injecting an additive into a fuel tank of a vehicle engine. Such additive most of the time includes urea, used for reducing NOx pollutants in exhaust gases from combustion.
[0016]
This system 1 includes a fluid tank 10, such as an additive tank, a feed hose 11, in fluid communication with said tank 10, and terminated by an injection check valve 12. This valve 12 is in fluid communication with for instance a fuel tank 2.
[0017]
The system 1 further includes a dosing pump 13, said pump being a piston pump 13 activated by a coil 14. An electronic module 15 feeds the coil 14 with a voltage, and monitors current flowing through the coil 14. This electronic module 15 is itself connected to a power supply 16, which can be a battery of a car. 
[0018]
In normal operation, the electronic module drives the dosing pump 13 with a control voltage signal. When voltage rises, the coil is energized and the piston is attracted in its cylinder (not shown), compressing a return spring (not shown). During this motion, fluid is ejected through an output of the pump, and then through the outlet check valve 12. 
[0019]
Then, when voltage drops, the spring pushes the piston back to its initial position and fluid is sucked from the pump inlet. 
[0020]
In an opposite operative way, when voltage rises and the piston moves in its cylinder to compress a return spring, fluid can be sucked from the pump inlet, and when voltage drops, the spring pushes the piston back to its initial position and fluid is ejected through an output of the pump. 
[0021]
In accordance with the invention, the electronic controller is also able to monitor current profile through the coil 14 and its time derivative. 
This is enabled by an electrical architecture including a differentiator allowing monitoring of the current time derivative through the coil. 
[0022]
An exemplary electrical architecture is represented on Fig. 2. The coil is represented as an inductance Lpump and a resistance Rpump, that are fed with a DC voltage Ubat from a power supply (not shown), typically the battery of a car. 
[0023]
First and second filtering capacitors 151 and 151' are connected in parallel with the power supply (not shown) delivering the power voltage Ubat, and linked to the ground, a first diode 152 being inserted in series between the capacitors and allowing the current to flow from the power supply to the pump. This first diode protects the power supply from discharges that could come from the pump and protects the electronic module from reverse polarization.
[0024]
The inductance and resistance of the pump, as well as a second diode 152', are mounted in parallel with the output of the second capacitor 151'. The second diode is eliminating flyback (freewheel diode). 
[0025]
A pump driver is connected to the pump via a transistor 153. A resistor 154 links the transistor to the ground. The transistor is also connected to the input of the second diode and the output of the pump. The transistor works as a switch to drive the operation of the pump. When closed, the current from the pump flows to the resistor 154 and then to the ground. When open, the current from the pump flows back through the second diode 152'. Thus, successively closing and opening the transistor 153 corresponds to successively switching on and off the pump.
[0026]
Last, a means 155 for monitoring the current time derivative dIp/dt flowing through the coil Lpump is provided. Said means can be discrete electronic components or a signal processing module. 
[0027]
In Fig. 2, said means includes an operational amplifier 156 mounted as an inverting differentiator, i.e. having a "+" input connected to the ground, a "-" input including a capacitance 157, said "-" input being connected to the output of the pump, and the output of the operational amplifier being connected to the "-" input via a resistor 158. 
[0028]
Thus the differentiator measures an input tension proportional to the current Ip flowing through the coil and outputs a tension proportional to the time derivative of said current.
[0029]
Correlation between current profile through the coil and piston motion
The current profile through the coil and its derivative are directly linked to the inductance evolution of the coil driven pump during piston motion. It can be noticed thanks to the electrical equations below:
[0030]
[Expression 1]
2013224655.tif 000029
With λ = Li, i.e. the magnetic flux through the coil, U being the driving voltage, R being the coil resistance, L the coil inductance and i the current flowing through the coil. The resistance R varies with a room temperature: 
[0031]
[Expression 2]
2013224655.tif 000030
[0032]
With α being a thermal coefficient, T the room temperature, and T0 the room temperature during an initial calibration step (see below).
Then
[0033]
[Expression 3]
2013224655.tif 000031
[0034]
Where x is the instantaneous position of the moving piston.
Then,
[0035]
[Expression 4]
2013224655.tif 000032
[0036]
In addition, the piston motion (position, velocity and acceleration), is characterized by the following set of equations:
[0037]
[Expression 5]
2013224655.tif 000033
[0038]
Where Ffrs is static friction, Ffrd is dynamic friction, proportional to the velocity of the piston, and ΔFp are pressure effects which depend on the velocity of the piston, on the check valve, hose, and other parameters of the system.
[0039]
Therefore, the monitoring of the current flowing through the coil and its time derivative gives a lot of information on the behavior of the pump. 
[0040]
For instance, Figs. 3A-3C show the correlation between the motion of the piston and the current flowing through the coil and its time derivative in normal operation. Said normal operation includes the pump pumping liquid and the system including a check valve 12 terminating the hose 11. The values of the different curves are only illustrative examples; they do not limit the scope of the invention.
[0041]
With reference to Fig. 3A, voltage square pulses are applied to the coil by the pump driver, the voltage values being indicated on the right-hand axis. Each pulse induces a current elevation in said coil, the current value being indicated on the left-hand axis.
[0042]
The current increase in the coil induces a corresponding motion of the piston inside the pump, represented in Fig. 3B, the position of the piston being indicated on the right-hand axis. The current deflection points A and B on Figs. 3A to 3C are due to the piston motion in its cylinder, which impacts the inductance value of the coil. 
[0043]
Indeed, as the piston starts moving inside the core, the current time derivative decreases, until first crossing 0, i.e. the current stops increasing at point A and begins decreasing. The current and corresponding time derivative reach respective minimum values, on point B and B' when the velocity of the piston is maximum. Once the piston has reached its maximum position, the current value increases again, along with the current time derivative which crosses zero a second time, until the establishment of the current in the coil is complete.  
[0044]
We can notice on this nominal behavior example that current derivative at end of the first piston motion (at about 0,026 s) ; being the minimum value of the current is close to -7 A/s and piston stroke lasts about 14 ms roughly (between 0.012 s and 0.026 s).
[0045]
On Fig. 3C, the current time derivative is represented, which values are indicated on the right-hand axis. The first and second zero crossing A' and B' are shown in this Fig.
[0046]
This normal behavior of current and current time derivative is compared to the same in abnormal operation. 
[0047]
With reference to Figs. 4A and 4B, current and current time derivative curves are shown, in an operative situation in which the pump is operated with liquid, and either the check valve 12 is missing, or there is a leakage after the pump outlet.
[0048]
It appears, particularly in Fig. 4A, that the piston motion is quicker than in normal operation (about 0.1 s), since the output pressure of the pump is lower, and therefore the current deflection points A and B induced by this motion occur sooner than in normal operation. As a consequence, the current time derivative zero crossing points A' and B' happen sooner than the same points in normal operation. 
[0049]
With reference to Figs. 5A and 5B, the same curves are illustrated in an operative situation in which the pump is pumping air, for instance during system priming. This is called "dry condition", or "dry operation".
[0050]
When functioning in dry condition, the piston motion is much quicker than with liquid (about 7 ms instead of 14 ms), and the current time derivative reaches a far inferior  to that of normal operation, for instance of -32 A/s on the point B' at end of piston motion (instead of -7 A/s). The main difference between current time derivative with air and with liquid is due to dynamic friction on the piston that is much lower with air.
[0051]
In addition, during motion back to rest position caused by the return spring on the piston, the current derivative becomes positive, and then suddenly drops again. This is due to the end of motion of the piston, and a sudden nil velocity. 
[0052]
The operational mode of the pump can then be distinguished by evaluating the current time derivative during "On" phase of the power supply, i.e. when a control voltage is applied to the coil. In addition, for confirmation purpose, the "jump" in current time derivative during "off" phase (when the piston gets back to rest position) can be evaluated.
[0053]
With reference to Figs. 6A and 6B, the same curves are illustrated in an operative mode in which the pump is pumping liquid, but there is an abnormally high pressure output fluid pressure, for instance in the check valve pressure.
[0054]
In this situation, the start of piston motion is obtained at a higher current than with nominal check valve. The current time derivative during piston motion stays negative, i.e. the time elapsed between points A' and B' lasts 15 ms instead of 5 ms in normal condition. 
[0055]
With reference to Fig. 7, curves of current and current time derivative are illustrated in an operative mode in which the system is clogged (at the pump outlet, or at the check valve for instance). In that case, the current deflection points A and B do not appear since the piston does not achieve its complete motion through the cylinder and thus do not alter the coil impedance. 
[0056]
Summary current profiles are illustrated in Figs. 8A, with a focus in Fig. 8B on the zone of current deflection points (zone centered on A, A' and B, B'). For the sake of clarity, the deflection points A, B, A', B' are only represented for the curve of normal operation. In these Figs., the three first curves show the current profile, and the three last curves, with symbols, are current time derivative profiles.
[0057]
It clearly appears that in case there is a leakage in the system, said leakage can be easily determined by monitoring the time at which the second zero crossing of the current time derivative happens. Also, a dry operation can be detected if the minimum value of the current time derivative is below a predetermined threshold, as this minimum value is much beneath the minimum value of this derivative in normal conditions.
[0058]
[Preferred embodiment of implementation of the method]
During assembly of the fluid injection system, a first step of calibration of the system 1000 is carried out, with reference to Fig. 9A. During this calibration, a room temperature is measured by the electronic module or transmitted by external means. Afterwards, the electronic module drives the power supply to deliver one long voltage Ubat pulse and measures the current flowing through the coil in steady state. 
[0059]
More precisely, this step of calibration includes a step 1010 of setting a recorded temperature T0 at t=0 as equal to the ambient temperature T, initializing a timer t equal to 0 s, and switching on the pump driver. 
[0060]
Then, a step 1020 consists in checking that the elapsed time t equals the predetermined duration Tlong of the power signal for calibration, and if not so, waiting until t reaches Tlong. 
[0061]
Then, a step 1030 consists in measuring the pump voltage Up and the pump current Ip, and switching off the pump driver.  
[0062]
Then, a step 1040 consists in setting the value of the pump resistance R0 as the resistance at the temperature T0, being equal to Up/Ip, and storing T0 and R0 in a memory of the electronic circuit (not shown).
[0063]
Afterwards, and before each step of driving the dosing pump for injection of fluid, an initialization step is carried out, during which the electronic module drives the pump over one long pulse the same way as during calibration process. 
[0064]
The aim is to estimate pump resistance due to temperature change. More precisely the resistance of the pump is given by the following equation.
[Expression 6]
2013224655.tif 000034
Measuring the resistance of the pump R(T), given the resistance R(T0) allows measuring the current temperature (T) in the pump, with a better precision than if the temperature was measured directly by the electronic module.
[0065]
Then, given the current temperature T, the electronic module chooses values of detection thresholds described hereinafter (TZC2MIN, TZC2MAX, DIMIND), these thresholds being sensitive to temperature changes, in an embedded look-up table including different values of these thresholds in function of the temperature.
[0066]
After the initialization process, the monitoring and flaw diagnostic method relies on: 
detection of a first current time derivative zero crossing, indicating a piston motion started,
evaluating a minimum value of current time derivative, in order to discriminate a dry or liquid operative mode,
detecting a second zero-crossing of current derivative, in order to detect the end of piston motion, and
evaluating the instant of the second zero-crossing, to discriminate between the presence of check valve and a leakage or an absence of said check valve.
[0067]
This method is detailed with reference to Figs. 9B to 9D. 
In Fig. 9B, step 1000 consists in starting the pump driver. 
Step 1100 consists in starting the monitoring of the pump, by:
initializing a time recording t=0, 
setting a minimum value of the current time derivative DIMIN to 0 A/s, 
setting two flags ZC1 and ZC2, indicating respectively first and second zero crossing of current time derivative, as "false", meaning said derivative as not crossed zero yet, and
setting a time TZC2 of second zero crossing of time derivative to 0 s.
[0068]
A predetermined time TMAX is set, corresponding to the time out for zero crossing of the current time derivative. This time is determined by recording several times of first and second zero crossing detection in normal operation. A step 1110 consists in checking if the elapsed time t exceeds this time TMAX. 
[0069]
If not, the current time derivative dI(t) is measured at time t during step 1120, and it is compared during step 1130 to a threshold -e1 (e1 being a positive value), corresponding to a safety margin for noise disturbance. If dI(t) < -e1, the derivative is considered for sure to be negative. 
[0070]
If dI(t) is not inferior to -e1, then the recording time t is incremented at step 1140 and steps 1110 to 1130 are iterated until the current time derivative is negative, unless the time t exceeds time TMAX at which the derivative is supposed to have crossed zero. In that case, the pump is determined to be blocked at step 1150, and the process terminates. 
[0071]
Conversely, if before the time TMAX, the current time derivative reaches a value below -e1, then it is considered that the derivative has first crossed zero. Thus, at step 1160, the time t at which said value -e1 is reached is registered as the time TZC1 of the first zero crossing of the current time derivative. The flag ZC1 of first crossing of zero is set equal to "true".
[0072]
Then, with reference to Fig. 9C, a step 1200 of incrementing time t and measuring the current time derivative at this time t is implemented. 
[0073]
If t has not exceeded TMAX (comparison step 1210), then, during step 1220 the current time derivative dI(t) is compared to DIMIN - e1. As DIMIN has initially been set to 0, this comparison is the same as step 1150, and the result is positive.
[0074]
DIMIN is then set to the value of dI(t) at step 1230, and steps 1200 to 1220 are iterated until dI(t) is not inferior to DIMIN-e1 anymore. Thus, these iterations aim at detecting the minimum value reached by the current time derivative after its first zero crossing.
[0075]
At step 1220, after the various iterations, dI(t) not being inferior to DIMIN-e1 means that the current time derivative has stopped decreasing. At step 1240, dI(t) is compared to a second positive threshold value e2, in order to detect that the current time derivative has increased until being positive again. If not, steps 1200 to 1220 are iterated until dI(t) exceeds e2.
[0076]
When dI(t) exceeds e2, the stored minimum value DIMIN of the current time derivative is compared at step 1250 with -e1, in order to determine for sure that, when dI(t) reached DIMIN, it was negative indeed. In that case, the transition from DIMIN to a value exceeding e2 indicates that the current time derivative has crossed zero a second time.  
[0077]
Then, at step 1260, the flag ZC2 indicating that a second zero crossing has occurred is set equal to "true", and the time at which all steps 1200 to 1250 have been overcome is registered as the time TZC2 at which the second zero crossing happened. The process then continues on step 1300 in Fig. 9D.
[0078]
However, if after the various increments of the monitoring time t, the latter becomes superior to TMAX (step 1210), the process directly continues on step 1300 in Fig. 9D. Step 1300 consists in checking the flag ZC2. 
[0079]
If ZC2 is false, which is the case it this step is carried out immediately after step 1210 of checking the monitoring time t, it means that after the first zero crossing of the current time derivative, no second zero crossing has been detected before a time equal to TMAX has elapsed. 
[0080]
TMAX is preferably defined as a time superior to the normal time of happening of the zero crossings, like for instance TMAX = 0.04 s on Fig. 6A, for detection of a high fluid output pressure. t being superior to TMAX happens when there is an abnormally high output pressure of the fluid, for instance in the check valve. 
Thus, if t>TMAX; In that case, an abnormally high output pressure of the fluid is detected on step 1310 and the process is terminated on step 1400.
[0081]
Conversely, if t<TMAX (like after step 1260); a step 1320 occurs of comparing the minimum value of the current time derivative DIMIN before the second zero crossing, and stored at step 1230, to a predetermined minimum value of the current time derivative DIMIND, said value being a threshold on DIMIN for detection of dry functioning of the pump, as represented in Fig. 5A.
[0082]
Thus, if DIMIN is inferior to DIMIND, a dry functioning of the pump is detected at step 1330, and the process then terminates on step 1400.
[0083]
Conversely, if DIMIN is superior to DIMIND, the process continues to step 1340. In this step, the time TZC2 at which the current time derivative crosses zero a second time is compared to a predetermined minimum time TZC2MIN at which this second zero crossing should have happened. This minimum time is set at a value allowing the detection of a leakage or an absence of a check valve in the system. Indeed, with reference to Fig. 4A, in that case the second zero crossing happens earlier than in normal operation. 
[0084]
Thus, if TZC2 is inferior to TZC2MIN, a leakage or the absence of a check valve is detected on step 1350, and the process terminates at step 1400.
[0085]
Conversely, if TZC2 is found superior to TZC2MIN, the process continues on step 1360. This step consists in comparing the value TZC2 to a predetermined maximum time TZC2MAX at which the second zero crossing of the current time derivative should have happened.
[0086]
With reference again to Fig. 6A, depending on the values of TMAX and TZC2MAX, a monitoring time t inferior to TMAX but superior to TZC2MAX can also be indicative of an operative mode in which the liquid output pressure is too high. Thus, if TZC2 is superior to TZC2MAX, an abnormally high fluid output pressure is detected in step 1310, and the process terminates at step 1400.
[0087]
Conversely, if TZC2 is inferior to TZC2MAX, then no flaw has been detected, the system is considered to run in normal operative mode at step 1370, and the process terminates at step 1400.
[0088]
TZC2MIN, TZC2MAX, and DIMIND are embedded in the electronic module as temperature-dependent look up tables, hence the measure of temperature in the calibration step. 
[0089]
In a nutshell, the method according to the invention provides an easy and cost-efficient way to discriminate various operating states of a fluid injection system, including a normal operating mode, a dry mode, a clogged system, an abnormally high pressure in the system, or a functioning mode without check valve or with a leakage after the pump.
[0090]
While various embodiments of the invention have been illustrated and described, numerous variations in the illustrated and described arrangements of features and sequences of operations will be apparent to one skilled in the art based on this disclosure. Thus, it will be appreciated that various changes can be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.
[0091]
The whole or part of the exemplary embodiments disclosed above can be described as, but not limited to, the following supplementary notes:
[0092]
(Supplementary Note 1) A method for monitoring a fluid injection system (1), said system (1) including: 
a fluid dosing pump (13), activated by a coil (14), and
an electronic module (15), adapted to feed the coil (14) with a driving voltage, 
the method including monitoring the evolution of current (Ip) flowing through the coil (14) and the evolution of the time derivative (dIt) of said current (Ip), and
said method being characterized in that it includes monitoring two successive zero crossings of the time derivative (dIt) of the current flowing through the coil (14).
[0093]
(Supplementary Note 2) The method according to Supplementary Note 1, characterized it includes:
starting driving of the pump (13), said starting including beginning feeding the coil (14) with a driving voltage and initializing a time (t) of monitoring, 
monitoring a first zero crossing (ZC1) of the time derivative of the current flowing through the coil, and
monitoring a second zero crossing (ZC2) of said time derivative, and
determining a normal or abnormal operating mode of said pump. 
[0094]
(Supplementary Note 3) The method for monitoring a fluid injection system (1) according to Supplementary Note 2, wherein no first zero crossing (ZC1) happens, and a blocking of the pump or clogging of the system is detected.
[0095]
(Supplementary Note 4) The method for monitoring a fluid injection system (1) according to Supplementary Note 2, wherein a first zero crossing (ZC1) is detected, and the step of monitoring a second zero crossing (ZC2) includes detecting a time of second zero crossing (TZC2) of said time derivative. 
[0096]
(Supplementary Note 5) The method for monitoring a fluid injection system (1) according to Supplementary Note 4, wherein no second zero crossing happens before a predetermined time out (TMAX) for second zero crossing detection and an abnormally high output fluid pressure is detected.
[0097]
(Supplementary Note 6) The method for monitoring a fluid injection system (1) according to Supplementary Note 4, further including monitoring the time derivative of the current flowing through the coil reaching a minimum value (DIMIN) before said second zero crossing.
[0098]
(Supplementary Note 7) The method for monitoring a fluid injection system (1) according to Supplementary Note 6, wherein said minimum value (DIMIN) is compared to a predetermined minimum value (DIMIND), and, if the detected minimum value (DIMIN) is below said predetermined minimum value (DIMIND), a dry functioning of the pump is detected.
[0099]
(Supplementary Note 8) The method for monitoring a fluid injection system (1) according to any of Supplementary Notes 4 to 7, including comparing the time of second zero crossing (TZC2) of said time derivative with predetermined minimum (TZC2MIN) and maximum times (TZC2MAX) for second zero crossing.
[0100]
(Supplementary Note 9) The method for monitoring a fluid injection system (1) according to Supplementary Note 8, wherein, if the time of second zero crossing (TZC2) is below the minimum time (TZC2MIN) for second zero crossing, a leakage or a missing check valve is detected.
[0101]
(Supplementary Note 10) The method for monitoring a fluid injection system (1) according to Supplementary Note 8, wherein the time of second zero crossing (TZC2) is included between the minimum (TZC2MIN) and maximum (TZC2MAX) times for second zero crossing, and the detected minimum value (DIMIN) is superior to the predetermined minimum value, and the system is considered flawless.
[0102]
(Supplementary Note 11) The method for monitoring a fluid injection system (1) according to any of the preceding Supplementary Notes, further including: 
a step of calibration of the system wherein a pump resistance at room temperature is monitored and stored, and
prior to the monitoring steps, a step of initializing the pump, said step including: 
measuring the pump resistance,
deducing a pump temperature from the pump resistance, and,
setting detection thresholds values according to the pump temperature.
[0103]
(Supplementary Note 12) A fluid injection system (1), including:
a fluid tank (10), 
a hose (11), in fluid cooperation with said tank and including an injection check valve (12),
a fluid dosing pump (13), adapted to pump fluid from said tank into said hose,
a coil (14), adapted to activate said pump when fed with a voltage, and
an electronic module (15), adapted to feed said pump with a control voltage, 
said fluid injection system being characterized in that the electronic module (15) includes a time derivative monitor (155) of the current flowing through the coil, and 
in that the electronic module is further adapted to implement the method for monitoring a fluid injection system (1) according to any one of the preceding Supplementary Notes. 
[0104]
(Supplementary Note 13) The fluid injection system (1) according to Supplementary Note 12, wherein the monitor (155) includes a current differentiator having an output tension proportional to the time derivative of the current flowing through the coil, thereby enabling the monitoring of said time derivative.
[0105]
(Supplementary Note 14) The fluid injection system (1) according to Supplementary Note 12, wherein the monitor (155) includes a signal processing module.  
[0106]
The embodiments of the invention in which an exclusive property or privilege is claimed are defined as the following Claims.
[0107]
This application is based upon and claims the benefit of priority from EPN 12305422.3, filed on April 11, 2012, the disclosure of which is incorporated herein in its entirety by reference.
CLAIMS
[Claim 1]
A method for monitoring a fluid injection system, said system comprising: 
a fluid dosing pump, activated by a coil, and
an electronic module, adapted to feed the coil with a driving voltage, 
the method comprising monitoring the evolution of current flowing through the coil and the evolution of the time derivative of said current,
said method being characterized in that it comprises monitoring two successive zero crossings of the time derivative of the current flowing through the coil.
[Claim 2]
The method for monitoring a fluid injection system according to claim 1, characterized it comprises:
starting driving of the pump, said starting comprising beginning feeding the coil with a driving voltage and initializing a time of monitoring, 
monitoring a first zero crossing of the time derivative of the current flowing through the coil, and
monitoring a second zero crossing of said time derivative, and
determining a normal or abnormal operating mode of said pump. 
[Claim 3]
The method for monitoring a fluid injection system according to claim 2, wherein no first zero crossing happens, and a blocking of the pump or clogging of the system is detected.
[Claim 4]
The method for monitoring a fluid injection system according to claim 2, wherein a first zero crossing is detected, and the step of monitoring a second zero crossing comprises detecting a time of second zero crossing of said time derivative. 
[Claim 5]
The method for monitoring a fluid injection system according to claim 4, wherein no second zero crossing happens before a predetermined time out for second zero crossing detection, and an abnormally high output fluid pressure is detected.
[Claim 6]
The method for monitoring a fluid injection system according to claim 4, further comprising monitoring the time derivative of the current flowing through the coil reaching a minimum value before said second zero crossing.
[Claim 7]
The method for monitoring a fluid injection system according to claim 6, wherein said minimum value is compared to a predetermined minimum value, and, if the detected minimum value is below said predetermined minimum value, a dry functioning of the pump is detected.
[Claim 8]
The method for monitoring a fluid injection system according to any of claims 4 to 7, comprising comparing the time of second zero crossing of said time derivative with predetermined minimum and maximum times for second zero crossing.
[Claim 9]
The method for monitoring a fluid injection system according to claim 8, wherein, if the time of second zero crossing is below the minimum time for second zero crossing, a leakage or a missing check valve is detected.
[Claim 10]
The method for monitoring a fluid injection system according to claim 8, wherein the time of second zero crossing is comprised between the minimum  and maximum times for second zero crossing, and the detected minimum value is superior to the predetermined minimum value, and the system is considered flawless.
[Claim 11]
The method for monitoring a fluid injection system according to any of claims 1-10, further comprising: 
a step of calibration of the system wherein a pump resistance at room temperature is monitored and stored, and
prior to the monitoring steps, a step of initializing the pump, said step comprising: 
measuring the pump resistance,
deducing a pump temperature from the pump resistance, and,
setting detection thresholds values according to the pump temperature.
[Claim 12]
A fluid injection system, comprising:
a fluid tank, 
a hose, in fluid cooperation with said tank and comprising an injection check valve,
a fluid dosing pump, adapted to pump fluid from said tank into said hose,
a coil, adapted to activate said pump when fed with a voltage, and
an electronic module, adapted to feed said pump with a control voltage, 
said fluid injection system being characterized in that the electronic module comprises a time derivative monitor of the current flowing through the coil, 
and in that the electronic module is further adapted to implement the method according to any one of the preceding claims. 
[Claim 13]
The fluid injection system according to claim 12, wherein the monitor comprises a current differentiator having an output tension proportional to the time derivative of the current flowing through the coil, thereby enabling the monitoring of said time derivative.
[Claim 14]
The fluid injection system according to claim 12, wherein the monitor comprises a signal processing module.  
1. Abstract
A method for monitoring a fluid injection system is presented, in a system includes a fluid dosing pump, activated by a coil, and an electronic module, adapted to feed the coil with a driving voltage. The method comprises monitoring the evolution of current (Ip) flowing through the coil and the evolution of the time derivative (dI/dt) of said current (Ip), wherein monitoring the evolution of the current time derivative comprises monitoring two successive zero crossings of the time derivative (dIt) of the current flowing through the coil.
2. Representative Drawing
Fig. 8B
[Fig 1]
2013224655.tif 000035
[Fig 2]
2013224655.tif 000036
[Fig 3A]
2013224655.tif 000037
[Fig 3B]
2013224655.tif 000038
[Fig 3C]
2013224655.tif 000039
[Fig 4A]
2013224655.tif 000040
[Fig 4B]
2013224655.tif 000041
[Fig 5A]
2013224655.tif 000042
[Fig 5B]
2013224655.tif 000043
[Fig 6A]
2013224655.tif 000044
[Fig 6B]
2013224655.tif 000045
[Fig 7]
2013224655.tif 000046
[Fig 8A]
2013224655.tif 000047
[Fig 8B]
2013224655.tif 000048
[Fig 9A]
2013224655.tif 000049
[Fig 9B]
2013224655.tif 000050
[Fig 9C]
2013224655.tif 000051
[Fig 9D]
2013224655.tif 000052