用于操作以脈沖方式工作的進料泵的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于操作以脈沖方式工作的進料泵(1)的方法，進料泵在進料單元(2)中用于沿進料方向(5)為機動車輛(4)輸送液體工作物質(zhì)(3)。所述進料泵(1)具有進料活塞(6)和用于驅(qū)動所述進料活塞(6)的驅(qū)動線圈(7)，且進料單元(2)具有在進料方向(5)上位于所述進料泵(1)下游的壓力傳感器(8)。在方法中，首先，對所述驅(qū)動線圈(7)施加電壓分布(9)。然后，根據(jù)所述電壓分布(9)實施進料活塞(6)的進料行程(10)。在本情況中，監(jiān)測進料方向(5)上的進料泵(1)下游的進料單元(2)中的壓力分布(11)。然后，評估所述壓力分布(11)。之后，根據(jù)所述壓力分布(11)的至少一個特征屬性來調(diào)節(jié)所述電壓分布(9)。
【專利說明】用于操作以脈沖方式工作的進料泵的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于操作以脈沖方式工作的進料泵的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]這樣的進料泵例如在進料單元中用于輸送機動車輛中的液體工作物質(zhì)。機動車輛中的液體工作物質(zhì)尤其是內(nèi)燃機的燃料、用于清洗內(nèi)燃機的窗戶的擋風玻璃刮水器用液、內(nèi)燃機的冷卻流體或潤滑液，以及用于清潔內(nèi)燃機的廢氣的還原劑。
[0003]尤其地，用于清潔內(nèi)燃機的廢氣的還原劑已經(jīng)廣泛地使用。在廢氣處理設(shè)備中需要這類還原劑，以便與還原劑一起對廢氣中的有害成分進行轉(zhuǎn)化。這樣的廢氣處理方法即選擇性催化還原法[SCR]。在該方法中，將包含或提供氨的還原劑供給到內(nèi)燃機的廢氣中。之后，還原劑中的氨與氮氧化合物一起轉(zhuǎn)換成廢氣。在這種情況下，產(chǎn)生非破壞性的反應(yīng)產(chǎn)物，例如水、二氧化碳和氮氣。通常，氨不直接以其本身存儲在機動車輛中，而是以還原劑前體的形式來存儲。經(jīng)常使用的前體是尿素水溶液。術(shù)語“還原劑”在下面也用于還原劑前體。
[0004]在廢氣處理設(shè)備中，要求相對少量的還原劑。還原劑的消耗通常是介于內(nèi)燃機的燃料的消耗的2%和10%之間。出于這個原因，以脈沖方式(以間歇或往復運動的方式)操作的進料泵已被證明對于供給還原劑而言尤其有價值。以脈沖方式操作的進料泵尤其是成本有效的，并允許進料量的精確調(diào)節(jié)。
[0005]尤其地，以脈沖方式操作的進料泵的缺點是低效率、進料泵由于進料行程而產(chǎn)生噪聲，以及導致在進料泵中產(chǎn)生大量熱量的高功率損耗。尤其地，當送入熱敏感的液體(例如尿素/水溶液)時，熱量的產(chǎn)生會導致問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明的目的在于至少緩解所描述的與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的技術(shù)問題。意圖尤其是公開一種用于操作以脈沖方式工作的進料泵的方法，通過所述方法，進料泵可在能量方面以尤其經(jīng)濟的方式并且伴隨低噪聲地來操作。
[0007]這些目的通過具有根據(jù)權(quán)利要求1的特征的方法來實現(xiàn)。本發(fā)明的從屬權(quán)利要求中限定了該方法的進一步有利的實施例。本發(fā)明的權(quán)利要求中所單獨限定的特征可以任何所需的技術(shù)上適當?shù)姆绞奖舜私Y(jié)合，并且可以由說明書中的說明性內(nèi)容來補充，其中指出了本發(fā)明的進一步的實施例的變體。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的方法是一種用于操作以脈沖方式工作的進料泵的方法，其中進料泵具有進料活塞和用于驅(qū)動所述進料活塞的驅(qū)動線圈，且所述進料單元具有在進料方向上位于所述進料泵下游的壓力傳感器，其中所述方法至少包括以下步驟:
[0009]a)對所述驅(qū)動線圈施加電壓分布；
[0010]b)根據(jù)所述電壓分布實施進料活塞的進料行程；
[0011]c)監(jiān)測進料方向上進料泵下游的壓力分布；[0012]d)評估所述壓力分布；
[0013]e)根據(jù)所述壓力分布的至少一個特征屬性來調(diào)節(jié)所述電壓分布。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的方法基于如下理念:調(diào)節(jié)電壓分布來以這樣的方式驅(qū)動進料泵，即使得進料管線中的壓力分布是尤其有利的，這例如通過如下事實來進行，即使它對應(yīng)于預(yù)定的設(shè)定點壓力分布。進料管線中的壓力分布尤其是由于以脈沖方式工作的進料泵的行程而在進料管線中產(chǎn)生的按時間順序的壓力分布。在最簡單的情況中，用于驅(qū)動所述驅(qū)動電流的電壓分布是簡單的方波信號，其由所施加的電壓的絕對值和所施加的電壓的持續(xù)時間來限定。任何所需要的結(jié)構(gòu)相對復雜的電壓分布也是可行的。
[0015]因此，這里還提出了一種控制方法，其中在步驟d)中評估根據(jù)預(yù)定的電壓分布而產(chǎn)生(步驟a))的步驟b)的進料行程的壓力分布，并且在步驟a)中預(yù)定了調(diào)節(jié)后的電壓分布以用于隨后的步驟b)。該控制處理可以頻繁地進行，直到步驟d)中所評估的壓力分布對應(yīng)于預(yù)定的設(shè)定點壓力分布。電壓分布的“調(diào)節(jié)”尤其包括以下方法之一:改變電壓幅度、改變電壓的持續(xù)時間、改變按時間順序的電壓分布(增加/減少；保持時間等)。
[0016]進料泵優(yōu)選是進料單元的組成部分，其在預(yù)定的進料方向上為機動車輛供給液體操作材料，尤其是用于供給液體還原劑，如尿素/水溶液。還優(yōu)選的是，該壓力傳感器是進料單元的組成部分，使得這里尤其在進料單元內(nèi)對壓力進行監(jiān)測。
[0017]如果電壓分布有總持續(xù)時間和第一電壓，并且在步驟d)中至少調(diào)節(jié)所述總持續(xù)時間或所述第一電壓，則根據(jù)本發(fā)明的方法是尤其有利的。這里，總持續(xù)時間是關(guān)于從進料行程開始的電壓起始值(例如零伏)到相同進料行程結(jié)束的電壓最終值(例如再次為零伏)的時間段。尤其地，這里“第一電壓”尤其在電壓分布的總持續(xù)時間結(jié)束處或在進料行程本身中構(gòu)成第一(預(yù)定)電壓幅度。因此，在該方法中，為下一個進料行程而調(diào)節(jié)步驟e)中的電壓分布的這些特征變量中的至少一個。
[0018]如果電壓分布以具有激活電壓的激活時間間隔來開始，其中所述激活電壓增加到超過所述第一電壓，則根據(jù)本發(fā)明的方法也是有利的。增加的激活電壓首先用于將進料泵的進料活塞設(shè)置為運動。為了這個目的，增加的電壓是必要的。當活塞已設(shè)置為運動，所必要的僅是使活塞在進料泵內(nèi)移動。因此，可以相對較低的第一電壓來操作。因此，上述第一電壓的激活電壓的計時在電壓分布中向前移動了。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的方法同樣尤其有利的是，將壓力峰值的第一時間確定為壓力分布的一個特征屬性，且根據(jù)第一時間點來調(diào)節(jié)電壓分布的以下變量的至少一個:
[0020]總持續(xù)時間；
[0021]第一電壓；
[0022]激活時間間隔；和
[0023]激活電壓。
[0024]可以這種方式來改善噪聲的產(chǎn)生和進料泵的效率。例如，可以確保該進料活塞較輕地撞擊或甚至根本沒有撞擊進料泵內(nèi)的止動件(如果合適的話，這實際上是所測得的不希望地高的壓力峰值的原因)，這憑借如下事實來實現(xiàn)，即也相應(yīng)地改變電壓分布。例如，電壓分布的總持續(xù)時間可以選擇成使得當達到壓力峰值時，所述進料活塞不進一步加速。
[0025]此外還提出:至少將泵閥打開的第二時間或泵閥關(guān)閉的第三時間點確定為壓力分布的特征屬性，另外，至少根據(jù)第二時間點或第三時間點來調(diào)節(jié)下列電壓分布的變量中的至少一個
[0026]總持續(xù)時間；
[0027]第一電壓；
[0028]激活時間間隔；和
[0029]激活電壓。
[0030]這還包括如下事實，即在所述第二時間點和所述第三時間點處均確定壓力分布的壓力值，且將電壓分布和它的參數(shù)調(diào)整到所述第二時間點和所述第三時間點。
[0031]進料泵的閥門開啟時間和進料泵的閥門關(guān)閉時間可在壓力傳感器所測量的壓力分布中檢測到。例如當壓力分布首次上升時，可以檢測到閥門開啟。例如從壓力的下降中可以檢測到閥門的關(guān)閉過程。也可以對持續(xù)到對壓力傳感器有影響的閥門運動的滯后時間進行考慮。
[0032]如果合適，可以在進料泵內(nèi)布置另外的壓力傳感器，并對在那里所測量的壓力與進料管線中的壓力進行比較，其結(jié)果是，可以使用壓力差的測量來尤其精確地檢測到壓力分布的特定時間或者屬性。
[0033]此外，如果使用脈沖寬度調(diào)制由電源電壓來產(chǎn)生電壓分布，則也認為是有利的。這里，電源電壓是通過(恒定的)電壓源所獲得的用于操作進料泵的電壓。
[0034]根據(jù)本方法的一個改進，與步驟c)平行地對驅(qū)動線圈中的電流分布進行監(jiān)測，且至少在步驟d)中的評估壓力分布的過程中或在步驟e)中調(diào)節(jié)電壓分布的過程中使用所述驅(qū)動線圈中的電流分布。針對電流分布的平行(同時)監(jiān)測，可以提供額外的監(jiān)測措施或監(jiān)測裝置。另外，也可以在步驟d)和步驟e)中使用源自該電流分布的信息。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的方法還可有利的是，至少在步驟d)中的評估壓力分布的過程中或在步驟e)中調(diào)節(jié)電壓分布的過程中使用下面的另外參數(shù)的組中的至少一個參數(shù):
[0036]進料行程中的驅(qū)動線圈的能量消耗；
[0037]由進料泵輸出到液體工作物質(zhì)的能量；和
[0038]進料行程終止后來自驅(qū)動線圈的能量回流。
[0039]在本方法的范圍內(nèi)，也可以從能量方面對泵進行考慮。在進料行程期間進料泵通過驅(qū)動線圈的能耗可以通過流經(jīng)線圈的電流和所施加的電壓的分布來確定。由進料泵輸出到液體工作物質(zhì)的能量可以例如通過進料泵的體積流量與進料泵的進料壓力和/或由進料泵所引起的壓力增加一起來確定。如果合適的話，可使用第二壓力傳感器來進行測量。通過測量壓力差，將因此可確定體積流量。進料行程終止后來自驅(qū)動線圈的能量回流可通過對應(yīng)的同步運轉(zhuǎn)的二極管來測量。
[0040]可以通過在進料行程中將由進料泵輸出到液體工作物質(zhì)的能量和進料泵通過驅(qū)動線圈的能耗進行比較來計算進料泵的效率水平和/或進料泵的功率損耗。因此，預(yù)先確定的進料泵的電壓分布可以這樣一種方式調(diào)節(jié)，即使得效率水平尤其高，或者預(yù)定的能量總量不足以使進料活塞以高動力移動至止動件。因此，可以實現(xiàn)進料泵在部分行程中的尤其有利的操作。
[0041]如果進料泵可以超過10個進料行程每秒的頻率來操作，并且在以調(diào)節(jié)后的電壓分布來進行進料行程之前進行了超過20個進料行程，則根據(jù)本發(fā)明的方法也是有利的。
[0042]通常在機動車輛的發(fā)動機控制器中監(jiān)測進料泵，所述控制器設(shè)置得與進料泵相隔很大的空間距離。此外，可在發(fā)動機控制器中獲得的計算能力并不(總)是足以允許用于在幾毫秒內(nèi)進行進料行程的電壓分布的調(diào)節(jié)。出于這個原因，如果調(diào)節(jié)后的電壓分布直到在壓力分布測量后的超過20個進料行程后才產(chǎn)生效果，則是有利的。調(diào)節(jié)后的電壓分布優(yōu)選在壓力分布測量后的50個進料行程之后、尤其是在100個進料行程之后不再有效果。因此，在由根據(jù)本發(fā)明的方法所形成的調(diào)節(jié)控制回路中產(chǎn)生了長的滯后時間或延遲。另外，在步驟a)和步驟e)之間也可以有至少I秒、優(yōu)選為至少5s (秒)和尤其優(yōu)選為至少IOs的滯后時間。然而，這使得可以在具有相對較小的計算能力的遠程控制單元中進行對于根據(jù)本發(fā)明的方法而言所必需的計算。
[0043]如果合適，相應(yīng)調(diào)節(jié)后的電壓分布(設(shè)定點的電壓分布)也可以存儲為進料泵的特定壓力脈沖模式(實際壓力分布的特征分布)。如果在進料單元中存在相應(yīng)的條件，則這些存儲的預(yù)定的電壓分布可以用于操作進料泵。例如，可以根據(jù)進料單元中的溫度和/或液體工作物質(zhì)的當前消耗量來限定進料泵中的條件。
[0044]如果在用于供給液體工作物質(zhì)的進料單元本身內(nèi)設(shè)置有能夠?qū)嵤└鶕?jù)本發(fā)明的方法的(單獨的)控制單元，則也可以在相當?shù)偷臄?shù)量的進料行程中來進行所述方法，其結(jié)果是該方法的滯后時間(或延時)顯著變短。
[0045]在本發(fā)明的范圍內(nèi)，還提出一種用于操作以脈沖方式工作的進料泵的方法，其中所述進料泵具有進料活塞和用于驅(qū)動所述進料活塞的驅(qū)動線圈，并且其中所述方法至少包括以下步驟:
[0046]1.對驅(qū)動線圈施加電壓分布；
[0047]i1.根據(jù)所述電壓分布進行進料活塞的進料行程；
[0048]ii1.監(jiān)測進料單元處的溫度；
[0049]iv.至少根據(jù)所述溫度來調(diào)節(jié)所述電壓分布。
[0050]針對根據(jù)壓力來調(diào)節(jié)電壓分布的方法所描述的特別的優(yōu)點和結(jié)構(gòu)特征可以類似的方式施加和轉(zhuǎn)移到這里所展示的根據(jù)溫度來調(diào)節(jié)電壓分布的方法上。這同樣適用于下面所描述的根據(jù)溫度來調(diào)節(jié)電壓分布的方法的特別的優(yōu)點和結(jié)構(gòu)特征，且其可以類似的方式施加和轉(zhuǎn)移到根據(jù)壓力來調(diào)節(jié)電壓分布的方法上。
[0051]尤其是，這兩種方法也可以彼此結(jié)合，其結(jié)果是電壓分布的調(diào)節(jié)至少根據(jù)溫度或壓力/壓力分布來進行。總之，電壓分布可以根據(jù)進料泵的操作狀態(tài)的(當前)測量來相應(yīng)地調(diào)節(jié)。
[0052]這尤其適用于進料泵、進料活塞、驅(qū)動線圈、進料裝置以及壓力傳感器的結(jié)構(gòu)。這也尤其適用于可以在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)的電壓分布的各特性。
[0053]溫度可以通過溫度傳感器來監(jiān)測，所述溫度傳感器可以布置在進料單元周圍和/或與進料單元直接接觸的位置處。溫度傳感器例如可以安裝在進料單元中的基板上，進料泵也安裝在所述基板上。溫度傳感器也可以直接設(shè)置在進料泵上。在另一個實施方案的變體中，通過進料泵的驅(qū)動線圈來測量溫度。驅(qū)動線圈通常具有溫度依賴性的電阻。驅(qū)動線圈的電阻可以從電壓分布和由于電壓分布而產(chǎn)生的通過驅(qū)動線圈的電流來進行推斷。給定已知的電阻的溫度依賴性，驅(qū)動線圈的溫度可以由電阻來計算。
[0054]在以脈沖方式操作的進料泵中，在為了輸料量和增加壓力而引入到驅(qū)動線圈中的電能的轉(zhuǎn)換過程，經(jīng)常發(fā)生非常高的能量損耗。這些能量損耗已經(jīng)在上面詳細描述。除了高功耗，能量損耗也導致進料泵的強力加熱。這種加熱在某些情況下是需要的，例如如果進料泵同時用于通過其功率損耗來加熱進料單元。這可能是有利的，目的是熔化在進料單元中凍結(jié)的還原劑，和/或避免還原劑在進料單元中凍結(jié)。然而，如果進料單元或進料泵的溫度超過極限溫度(其例如在80°C和120°C之間)，則這里不希望通過功率損耗來進一步加熱。在升高的溫度下，尤其是當進料泵送入尿素/水溶液作為還原劑時，可能會形成沉淀，這可導致泵的顯著損壞。沉淀可能像砂紙顆粒一樣損壞泵。這可能會減少進料泵的進料精度和/或效率水平。因此，有利的是在進料泵中避免高溫。這尤其可通過根據(jù)溫度調(diào)節(jié)電壓分布來實現(xiàn)。
[0055]電壓分布優(yōu)選以這樣的方式調(diào)節(jié)，即使得進料泵中的溫度或進料單元中的溫度不超過所定義的極限溫度。(最大的)極限溫度例如為120°C、100°C或甚至只有80°C。此外，可以預(yù)先設(shè)定比預(yù)定的極限溫度低的中間溫度。因此，如果達到了極限溫度和/或預(yù)定的中間溫度/ (多個)溫度，則改變直到那時所施加的電壓分布。
[0056]在一個優(yōu)選的實施例的變體中，壓力調(diào)節(jié)的方法和溫度調(diào)節(jié)的方法組合地共同進行。然后，針對溫度和壓力分布的特征屬性來調(diào)節(jié)電壓分布。針對壓力分布的特性的電壓分布的調(diào)節(jié)尤其也用來降低在進料泵的操作過程中所發(fā)生的功率損耗。如果進料泵或進料單元中的溫度盡可能地不再增加，則進料泵應(yīng)該以較低的功率損耗來進行操作。在這種情況下，為了降低溫度，電壓分布可以根據(jù)上面所進一步描述的壓力分布來調(diào)節(jié)。
[0057]為了啟動泵行程，可以使用尤其高的激活電壓以盡可能快地將進料活塞設(shè)置為運動。如果激活電壓尤其大，則會尤其快地達到用于將進料活塞設(shè)置為運動的必要的電流或必要的電流強度。其結(jié)果是，能量損耗尤其減少了，這是因為由于更快速地達到了必要的電流強度，因此僅在很短的時間間隔內(nèi)產(chǎn)生這一電流。此外，也可以調(diào)節(jié)在驅(qū)動線圈處存在激活電壓的激活時間間隔。針對激活電壓和/或激活時間間隔的調(diào)節(jié)，在壓力調(diào)節(jié)的情況中，將再次明確地參照上面針對激活電壓和激活時間間隔的調(diào)節(jié)所進行的解釋，在此通過引用將所作解釋的全部范圍結(jié)合進來。
[0058]在泵的行程期間經(jīng)過線圈的最大電流可以減小。最大電流可以如此地減小，即用于在活塞的運動過程中產(chǎn)生電流的第一電壓減少到這樣的程度:使得最大電流降低到必要的電流或必要的電流強度(尤其是針對連續(xù)或恒定的運動)。換言之，必要的電流也即(正好)將進料活塞設(shè)置為運動所必需的電流。為了使進料活塞可靠地設(shè)置為運動(并以足夠的速度移動)，應(yīng)將最大電流預(yù)定為在一個時間間隔中增加到必要的電流或必要的電流強度之上(例如位于1%和10%之間，優(yōu)選2%和5%之間的值)。針對所述第一電壓的調(diào)節(jié)，在壓力調(diào)節(jié)的范圍中將再次明確地參照上面針對第一電壓的調(diào)節(jié)所進行的解釋，在此通過引用將所作解釋的全部范圍結(jié)合進來。
[0059]另外，可以減少設(shè)置用于將進料活塞置于運動中的某個電流脈沖或該電流脈沖的總持續(xù)時間。如果進料活塞已經(jīng)到達最終位置(如果合適的話，頂靠到進料泵中的止動件)且電流脈沖或電流繼續(xù)，則整個電流構(gòu)成了功率損耗。出于這個原因，有利的是以這樣的方式調(diào)整設(shè)置用于進料活塞的特定運動的某個電流脈沖或該電流脈沖的總持續(xù)時間，使得所述總持續(xù)時間與進料活塞的運動的時間間隔一致。電流脈沖或電流的總持續(xù)時間優(yōu)選在進料活塞的進料運動結(jié)束時結(jié)束。另外，電流的總持續(xù)時間也可以在進料運動結(jié)束之前或之后一小段時間結(jié)束。電流在進料運動結(jié)束前過早結(jié)束將允許減小進料活塞對止動件的強烈沖擊。電流在進料運動結(jié)束后的隨后結(jié)束使得可以確保在各種情況下均完全進行了進料運動。針對所述總持續(xù)時間的調(diào)節(jié)，在壓力調(diào)節(jié)的范圍中將再次明確地參照上面針對總持續(xù)時間的調(diào)節(jié)所進行的解釋，在此通過引用將所作解釋的全部范圍結(jié)合進來。
[0060]由于用于激活進料活塞的電流脈沖或電流的電流分布或所得到的且通過其產(chǎn)生電流分布的電壓是通過脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生的，可以使電流分布獨立于機動車輛的車載電力系統(tǒng)，尤其是獨立于車載電力系統(tǒng)所提供的電壓。車載電力系統(tǒng)的電壓會例如根據(jù)機動車輛中的電池充電到什么程度、電流在多大程度上通過發(fā)電機送入車載電力系統(tǒng)中和/或有多少負載連接到電池而波動。12伏的機動車輛的車載電力系統(tǒng)有時僅可獲得例如位于9伏和12伏之間的電壓，以在機動車輛的啟動階段用于進料單元，然而在進料單元的正常操作中，例如可獲得位于13伏和14伏之間的電壓。提出了通過脈沖寬度調(diào)制由車載電力系統(tǒng)所提供的電壓來為進料泵生成一種電流分布，其(主要)獨立于所提供的電壓。
[0061]如果將相對低的電壓提供給驅(qū)動線圈以移動進料活塞，則用于移動進料活塞的電流會更慢地建立，且進料活塞的運動持續(xù)時間更長。其結(jié)果是，由于線圈中的電流(即由線圈的電阻直接轉(zhuǎn)化為熱量且不會導致進料活塞的運動的能量)而產(chǎn)生的功率損耗變得更大。尤其是，如上面所解釋的，在機動車輛的啟動階段可以僅定期地提供相對低的電壓。然而在啟動階段，進料泵仍然是冷的，結(jié)果是由于低電壓而增加的所產(chǎn)生的熱量在這里不會造成什么問題。在機動車輛的啟動階段結(jié)束后的操作中，車載電力系統(tǒng)可再次定期地提供相對高的電壓。通過這里所提出的方法，可以減少由驅(qū)動線圈所產(chǎn)生的熱量。
[0062]根據(jù)本發(fā)明還提供了一種機動車輛，其具有液體工作物質(zhì)的箱、包括以脈沖方式工作且用于將工作物質(zhì)從箱中取出的進料泵的進料單元，以及構(gòu)造成通過根據(jù)本發(fā)明的方法操作進料泵的控制單元。為此目的，控制單元可以配備合適的數(shù)據(jù)處理程序、特性圖、傳感器、信號線等，在這種情況下，尤其也可參考以下對附圖的描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0063]本發(fā)明和技術(shù)環(huán)境將在下面更詳細地參照附圖進行說明。但應(yīng)當指出的是，附圖、尤其是附圖中顯示的尺寸比率僅是示意性的。附圖尤其顯示了優(yōu)選的示例性實施例，但是本發(fā)明并不限于此。在附圖中:
[0064]圖1:構(gòu)造和設(shè)計用于根據(jù)本發(fā)明的方法的進料單元；
[0065]圖2:具有用于根據(jù)本發(fā)明的方法的進料單元的機動車輛；
[0066]圖3:壓力分布圖；
[0067]圖4:脈沖寬度調(diào)制的例子；
[0068]圖5:線圈中的電流分布圖；
[0069]圖6:線圈中的電流的另一分布圖；和
[0070]圖7:根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例變體的流程圖。
【具體實施方式】
[0071]圖1顯示了可以通過管線48 (以一定的剖視圖示出)沿進料方向5輸送液體工作物質(zhì)3 (尤其是尿素/水溶液)的進料泵I。壓力傳感器8設(shè)置在進料方向5上的進料泵I的下游?？刂茊卧?5接收壓力傳感器8的信號，以控制進料泵I。進料泵I是以脈沖方式工作并由驅(qū)動線圈7驅(qū)動的進料泵I。驅(qū)動線圈7驅(qū)動進料活塞6。進料活塞6可以由驅(qū)動線圈7和復位彈簧44來回移動。進料活塞6的力通過傳動流體29傳遞到膜片30。然后，膜片30將進料活塞6的力傳遞到工作物質(zhì)3。通過管線48的進料方向5由泵閥20來預(yù)定，其優(yōu)選被動式地打開和/或關(guān)閉。當進料活塞6移回時由復位彈簧44在驅(qū)動線圈7中感應(yīng)生成的電流通過續(xù)流二極管46來吸收，續(xù)流二極管46與進料泵I的驅(qū)動線圈7并聯(lián)連接。此外，在進料泵I上設(shè)置溫度傳感器52。
[0072]圖2顯示了具有內(nèi)燃機23和廢氣處理裝置26的機動車輛4，工作物質(zhì)可通過注入器27 (以液滴的形式)輸送到廢氣處理裝置26中。由具有進料泵I的進料單元2從箱24中向注入器27提供工作物質(zhì)3。工作物質(zhì)3優(yōu)選為用于清潔內(nèi)燃機23的廢氣的還原劑(尤其是尿素/水溶液)。在進料單元2中顯示了壓力傳感器8，以及用于控制進料泵I的控制單元25。工作物質(zhì)3以預(yù)定的進料方向5從箱24流向注入器27。
[0073]圖3顯示了在進料單元中相對于時間軸34在壓力軸42上繪制的壓力分布。由點線顯示了預(yù)泵送壓力43 (即進料泵上游的壓力)。粗線顯示了由在進料方向上布置在進料泵下游的壓力傳感器來確定的壓力分布11。壓力分布11根據(jù)進料泵的脈沖進料運動而為間歇性的。泵室壓力41 (即進料泵中的壓力)由虛線來表示。泵室壓力41在壓力分布和預(yù)泵送壓力43之間變化。在圖3中也可以看出壓力分布11中的壓力峰值17的第一時間點
16。此外，可以看出進料泵的閥門開啟的第二時間點18和進料泵的閥門關(guān)閉的第三時間點
19。每當泵室壓力41到達在進料方向上位于進料泵下游的壓力分布11時，發(fā)生進料泵的閥門開啟。當泵室壓力41下降到低于壓力分布11時，閥門關(guān)閉。
[0074]圖4顯示了采用脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生的電壓分布9的例子。相對于時間軸34在電壓軸35上繪制了電壓分布9。電壓分布9開始于激活電壓15，其存在一段時間性的激活時間間隔14。電壓分布9然后下降到第一電壓13。總體而言，電壓分布9具有總持續(xù)時間12。激活電壓15與第一電壓13使用脈沖寬度調(diào)制由電源電壓21產(chǎn)生。在脈沖寬度調(diào)制中，預(yù)定義固定的時鐘長度32。電源電壓21的脈沖寬度33在時鐘長度32內(nèi)變化。電壓分布9由脈沖電源電壓21通過相應(yīng)的阻尼電路而產(chǎn)生。
[0075]圖5為泵脈沖期間的電流分布22的示意圖。相對于時間軸34在電流軸37上繪制電流分布22。(在背景中)示意性地顯示了進料單元中的壓力分布11。在背景中也示意性顯示了電壓分布9?，F(xiàn)在將展示電流分布22相對于電壓分布9和相對于壓力分布11的按照時間順序的參照。此處為簡單起見，電壓分布9為方形主電壓。此外，在背景中示意性地顯示了理想化的電流分布49。該理想化的電流分布49顯示了如果進料泵的進料活塞不進行進料運動，驅(qū)動線圈中的電流將是何樣。
[0076]理想化的電流分布49和電流分布22都從位于電壓分布起始處的初始梯度39處開始。初始梯度39由驅(qū)動線圈的電阻和驅(qū)動線圈的電感來預(yù)定。
[0077]—旦在第二時間18時進料泵的進料活塞開始移動，電壓分布22和理想化的電壓分布49便有區(qū)別地彼此遠離。理想化的電壓分布49繼續(xù)增加，而在工作電流45的情況中，電壓分布22在第四時間點處近似保持為水平達一個時間間隔，直到進料活塞停止。這是由于進料活塞的運動會在驅(qū)動線圈7中誘導出反向電壓，后者導致電壓分布22的增加減慢。因此，在進料活塞的運動中，會大約產(chǎn)生一個平穩(wěn)部。該平穩(wěn)部的水平或工作電流45的大小與進料活塞所產(chǎn)生的力或者與由進料泵導致的壓力增加大致成比例。[0078]一旦進料活塞已經(jīng)在第四時間點28處停止，電流分布22與理想化的電流分布49一致地繼續(xù)上升。相比于理想化的電流分布49，電流分布22的分布僅以按時間順序地跟隨的方式偏移。理想化的電流分布49和電流分布22都上升到最大電流40。該最大電流40由驅(qū)動線圈的電阻來限定。在此，驅(qū)動線圈的電感不起到任何作用，因為驅(qū)動線圈的磁場在這個時刻已完全建立起來。
[0079]工作電流45和最大電流40的關(guān)系對進料泵的效率水平而言具有信息價值:工作電流45與最大電流40的比值越大，更多的電能將不能用于移動進料活塞，而是由驅(qū)動線圈的電阻轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。工作電?5優(yōu)選小于最大電流40的30%，尤其是小于其15%，且尤其優(yōu)選小于其5%。
[0080]只要在總持續(xù)時間12屆滿后電壓分布9已經(jīng)結(jié)束，電流則以電流降落分布50的方式降落。由于由驅(qū)動線圈所存儲的磁能，電流不會立即以突然的方式下降。由驅(qū)動線圈以磁場的形式所存儲的能量的耗散導致感應(yīng)負電壓51。因此產(chǎn)生了能量從驅(qū)動線圈7的回流36。該能量的回流可以例如在續(xù)流二極管中消耗掉，以使感應(yīng)負電壓51不會導致電子元件的破壞。
[0081]在第四時間點28之后，當進料活塞已經(jīng)到達其止動件時，通過電壓分布9與電流分布22繼續(xù)引入到驅(qū)動線圈中的電能基于驅(qū)動線圈的電阻而直接轉(zhuǎn)換成熱能，且因此僅產(chǎn)生能量損耗38。這不再導致進料效果。為了說明起見，圖5中所顯示的能量損耗38以夸張的形式顯示。能量損耗38是相對大的，因為電流分布22迄今為止仍在繼續(xù)，它幾乎達到最大電壓40。這種情況一般不會發(fā)生在現(xiàn)實使用的進料泵中。
[0082]圖6顯示了源于圖5的圖，其中此處已通過根據(jù)本發(fā)明的方法調(diào)節(jié)了電壓分布9。為了簡單起見，此處電壓分布9是方形電壓，其僅是持續(xù)時間12有所縮短。電壓分布9在進料活塞到達其止動件的第四時間點28之前已經(jīng)結(jié)束。一方面，這可以確保完全避免掉能量損耗38。此外，當根據(jù)圖6的電壓分布9來激活進料活塞時，進料活塞沒有到達止動件或至少已部分地減緩下來，因為在第四時間點28處到達止動件之前，進料活塞已經(jīng)停止產(chǎn)生加速度。
[0083]圖7在一個流程圖中顯示了根據(jù)本發(fā)明的方法。很顯然，以循環(huán)的方式，規(guī)律性重復地且在時間上連續(xù)地進行方法步驟a)、b)、c)、d)和e)。如此進行，直到滿足中止條件。在此之后，可根據(jù)需要再次啟動該方法，可以通過定期監(jiān)測進料泵和/或機動車輛的壓力分布和/或其它操作特征值。
[0084]附圖標記列表
[0085]I 進料泵
[0086]2 進料單元
[0087]3 工作物質(zhì)
[0088]4 機動車輛
[0089]5 進料方向
[0090]6 進料活塞
[0091]7 驅(qū)動線圈
[0092]8 壓力傳感器
[0093]9 電壓分布[0094]10進料行程
[0095]11壓力分布
[0096]12總持續(xù)時間
[0097]13第一電壓
[0098]14激活時間間隔
[0099]15激活電壓
[0100]16第一時間點
[0101]17壓力峰值
[0102]18第二時間點
[0103]19第三時間點
[0104]20泵閥
[0105]21電源電壓
[0106]22電流分布
[0107]23內(nèi)燃機
[0108]24箱
`[0109]25控制單元
[0110]26廢氣處理裝置
[0111]27注入器
[0112]28第四時間點
[0113]29傳輸流體
[0114]30膜片
[0115]31進料時間段
[0116]32時鐘長度
[0117]33脈沖寬度
[0118]34時間軸
[0119]35電壓軸
[0120]36能量回流
[0121]37電流軸
[0122]38能量損耗
[0123]39初始增加
[0124]40最大電流
[0125]41泵室壓力
[0126]42壓力軸
[0127]43預(yù)泵送壓力
[0128]44復位彈簧
[0129]45工作電流
[0130]46續(xù)流二極管
[0131]47止動件
[0132]48管線[0133]49理想化的電流分布
[0134]50電流降落
[0135]51感應(yīng)負電壓
[0136]52溫度傳感器`
【權(quán)利要求】
1.用于操作以脈沖方式工作的進料泵(I)的方法，其中所述進料泵(I)具有進料活塞(6)和用于驅(qū)動所述進料活塞(6)的驅(qū)動線圈(7)，且進料單元(2)具有在進料方向(5)上位于所述進料泵(I)下游的壓力傳感器(8)，其中，所述方法至少包括以下步驟: a)對所述驅(qū)動線圈(7)施加電壓分布(9)； b)根據(jù)所述電壓分布(9)實施進料活塞(6)的進料行程(10)； c)監(jiān)測進料方向(5)上的進料泵(I)下游的壓力分布(11)； d)評估所述壓力分布(11)； e)根據(jù)所述壓力分布(11)的至少一個特征屬性來調(diào)節(jié)所述電壓分布(9)。
2.根據(jù)專利權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電壓分布(9)具有總持續(xù)時間(12)和第一電壓(13)，并且在步驟d)中至少調(diào)節(jié)所述總持續(xù)時間(12)或所述第一電壓(13)。
3.根據(jù)專利權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述電壓分布(9)以具有激活電壓(15)的激活時間間隔(14)來開始，其中所述激活電壓(15)相對于所述第一電壓(13)增加。
4.根據(jù)上述專利權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，將壓力峰值(17)的第一時間點(16)確定為壓力分布(11)的一個特征屬性，且根據(jù)所述第一時間點(16)來調(diào)節(jié)電壓分布(9)的以下變量的至少一個: 總持續(xù)時間(12)； 第一電壓(13)； 激活時間間隔(14);和 激活電壓(15)。
5.根據(jù)上述專利權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，至少將泵閥(20)打開的第二時間點(18)或泵閥(20)關(guān)閉的第三時間點(19)確定為壓力分布(11)的特征屬性，另外，至少根據(jù)所述第二時間點(18)或第三時間點(19)來調(diào)節(jié)電壓分布(9)的下列變量中的至少一個: 總持續(xù)時間(12)； 第一電壓(13)； 激活時間間隔(14);和 激活電壓(15)。
6.根據(jù)上述專利權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，使用脈沖寬度調(diào)制由電源電壓(21)來產(chǎn)生電壓分布(9)。
7.根據(jù)上述專利權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，與步驟c)平行地對驅(qū)動線圈(7)中的電流分布(22)進行監(jiān)測，且至少在步驟d)中的評估壓力分布(11)的過程中或在步驟e)中調(diào)節(jié)電壓分布(9)的過程中使用所述驅(qū)動線圈中的電流分布。
8.根據(jù)上述專利權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，至少在步驟d)中的評估壓力分布(11)的過程中或在步驟e)中調(diào)節(jié)電壓分布的過程中使用下面的另外的參數(shù)的組中的至少一個參數(shù): 進料行程(10)中的驅(qū)動線圈(7)的能量消耗； 由進料泵⑴輸出到液體工作物質(zhì)⑶的能量；和進料行程(10)終止后來自驅(qū)動線圈(7)的能量回流(36)。
9.根據(jù)上述專利權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，進料泵(I)以超過10個進料行程(10)每秒的頻率來操作，并且在以調(diào)節(jié)后的電壓分布(9)進行進料行程(10)之前進行至少20個進料行程(10)。
10.一種用于操作以脈沖方式工作的進料泵(I)的方法，其中所述進料泵(I)具有進料活塞(6)和用于驅(qū)動所述進料活塞(6)的驅(qū)動線圈(7)，并且其中所述方法至少包括以下步驟: 1.對驅(qū)動線圈(7)施加電壓分布(9)；
11.根據(jù)所述電壓分布(9)進行進料活塞(6)的進料行程(10)； ii1.監(jiān)測進料單元(2)處的溫度； iv.至少根據(jù)所述溫度來調(diào)節(jié)所述電壓分布(9)。 11.機動車輛(4)，所述機動車輛(4)具有液體工作物質(zhì)(3)的箱(24)、包括以脈沖方式工作且用于將工作物質(zhì)(3)從箱(24)中取出的進料泵(I)的進料單元(10)，以及構(gòu)造成通過根據(jù)上述專利權(quán)利要 求中任一項所述的方法來操作進料泵(I)的控制單元(25)。
【文檔編號】F04B43/04GK103890394SQ201280051768
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月21日
【發(fā)明者】彼得·鮑爾, 簡·霍奇森, 喬治斯·馬古因 申請人:依米泰克排放技術(shù)有限公司