CN103573343B - 用于运行输送和配量系统的方法 - Google Patents

Abstract

在一种用于运行输送和配量系统的方法中，设置所述输送和配量系统用于从储罐（3）输送流体介质并且借助至少一个配量单元（7）经由压力管路（4）配量所述介质。所述系统包括至少一个输送泵（10）和至少一个用于回送所述介质的装置、尤其是回送泵（20）和/或用于回流线路的分配阀。此外还设置有至少一个用于加热所述系统的加热装置。本方法的特征在于，在通过至少一个加热装置加热所述系统之后和/或期间、尤其在对所述输送和配量系统中的介质进行解冻之后，在所述输送和配量系统内部进行冲洗，其方式为在所述配量单元（7）关闭时通过激活所述输送泵（10）从所述储罐（3）输送介质并且激活所述用于回送所述介质的装置（20）。

Description

用于运行输送和配量系统的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行输送和配量系统的方法，设置所述输送和配量系统用于从储罐输送流体介质并且借助至少一个配量单元经由压力管路配量所述介质。所述系统包括具有至少一个输送泵的输送路径和具有至少一个用于回送所述介质的装置的回送路径。此外还设置有至少一个用于加热所述输送和配量系统的装置。此外，本发明还涉及一种计算机程序以及带有程序代码的计算机程序产品，其适合于实施所述方法。

背景技术

公开了尤其在机动车中用于运行内燃机的方法和装置，在其排气区域内布置有SCR（选择性催化还原）催化器，所述SCR催化器使得包含在内燃机排气中的氮氧化物（NO_X）与还原剂相互作用而被还原成氮。由此能够显著降低排气中氮氧化物的含量。对于反应过程而言需要混合在排气中的氨（NH₃）。为了提供氨通常使用含水的尿素溶液，所述尿素溶液在SCR催化器上游借助配量装置喷入到排气系统中。

尿素溶液通常预先放在机动车的尿素溶液储罐中。为了输送尿素溶液通常设置输送和配量系统，所述系统除了尿素溶液储罐之外还包括输送单元、压力管路、配量单元、需要的传感机构以及电子控制单元。此外，设置一个或者多个加热装置，所述加热装置能够在环境温度低时加热所述输送和配量系统并且必要时对介质进行解冻，以能够将系统置于配量准备之中。例如能够设置三个加热回路，尤其是储罐的加热、压力管路的加热以及泵系统的加热。所述泵系统的加热例如能够通过所使用的泵的已有的线圈实现。下面将尤其包括储罐、泵、阀、管路、配量装置、传感机构以及控制设备的整个输送和配量系统称作系统。狭义的泵系统首先包括泵、必要时还包括脉冲缓冲器以及管路和阀。

作为输送和配量系统的重要组件通常设有输送泵，所述输送泵从储罐输送所希望的并且所要求的量的尿素溶液并且在系统压力区域内输入到压力管路中。通过能够包括一个或多个配量阀的配量单元将尿素溶液适合需求地喷入到排气系统中。

为了在温度低时避免由于冰压引起对所述系统的敏感构件的损坏，通常规定，在内燃机或者机动车停止之后将尿素溶液从配量单元回吸到储罐中。为此，例如能够给输送泵装备转换单元、例如4/2换向阀（四位二通换向阀）。在其他系统中设置单独的带有分配阀的回流通道。新系统能够具有带有单独的回送泵的单独的回流通道，所述回送泵允许将介质从配量单元并且必要时从压力管路回吸。

当在环境温度低时必须加热所述系统并且部分或者完全地对系统中的介质进行解冻时，在也称作“防冻”过程的这种过程之后会出现非规定的起动条件和必要时所述系统的介质以及组件和构件的局部非常不同的状态。如此例如会出现所述介质不均匀地并且/或者部分不完全的解冻，从而在配量时会出现不精确性。此外由于解冻过程泵系统中会出现气体或蒸汽包含物，所述包含物影响所述系统的功能性。此外，在输送和配量系统内部不均匀地加热会导致用于温度模型和压力模型的不同的输入参量不精确并且由此导致不能或者仅仅受到限制地用于其他系统控制。有错误的模型计算会导致错误的系统反应并且一些情况下会明显限制系统的工作效率。

发明内容

与此相对，本发明的任务是改善用于运行输送和配量系统的方法并且尤其在加热输送和配量系统之后和/或期间，首先在部分或者完全解冻系统中的介质之后，以规定的条件形成运行准备并且额外地解决下述问题，即在加热所述系统之后和/或期间并且尤其在解冻系统中的介质之后不能提供可靠的值作为用于不同的模型计算的输入参量。

该任务通过由权利要求1给出的用于运行输送和配量系统的方法得到解决。该方法的优选的设计方案以及相应的计算机程序和相应的计算机程序产品由其他权利要求给出。

根据本发明的方法基于输送和配量系统，设置所述系统用于从储罐输送流体介质并且用于借助至少一个配量单元经由压力管路配量所述介质。在此，例如涉及用于流体的尿素溶液的输送和配量系统，将所述尿素溶液在SCR催化器上游喷入到排气系统中。所述输送和配量系统包括至少一个输送泵并且在单独的回流线路中包括至少一个用于回送介质的装置、尤其回送泵和/或回流线路中的分配阀。由此，能够将所述介质从输送系统的压力侧的区域回吸到储罐中，以例如在相应装备的机动车停止之后能够从压力侧的区域和配量单元中清除流体介质。由此能够在温度低时避免由冰冻的介质产生的冰压造成对构件的损坏。此外，所述输送和配量系统具有一个或者多个用于加热输送和配量系统的加热装置。需要所述加热装置用于在环境温度低时对输送和配量系统中可能冰冻的介质进行解冻，以此能够将系统置于配量准备中。例如能够设置储罐加热、压力管路加热以及对泵系统的加热。根据本发明规定，在加热所述输送和配量系统之后和/或期间并且尤其在解冻系统中的介质之后，首先在通过操作相应的加热装置解冻储罐中以及泵中的介质之后进行冲洗。为此借助输送泵从储罐输送流体介质，同时配量单元或者配量阀是关闭的。此外激活所述用于送回介质的装置，从而开启回送路径。在设有用于回流线路的分配阀的情况下，所述分配阀是开启的。在系统中存在回送泵的情况下，能够将回送泵置于开启的阀运行上或者泵运行上。在这样形成的循环中经由输送泵从储罐输送流体介质并且直接经由回流线路导回到储罐中。在解冻或者加热期间处于泵系统中的介质被挤压并且经由回流通道输送回到储罐中。在所述冲洗方法的进程中使储罐中经过均匀调温处理的介质分布在泵系统中。

根据本发明的冲洗方法能够在实现介质解冻之后并且/或者在加热所述系统期间已经实现，只要提供足够的流体介质用来实施所述冲洗方法。通常在实施加热过程规定的时间段时存在足够的流体介质。能够根据用途特定地预先给出足够的时间段。例如能够根据外部温度规定在冲洗期间继续进行加热，尤其也为了避免再次冰冻。当在根据本发明的冲洗方法的进程中触发泵期间在泵的线圈中能量转换成热量时，通常总是间接地进行泵的加热。在泵的泵频率低时，能够在可支配的暂停时间内（参见泵冲程的暂停）额外地经由线圈通过额外的通电来引入热量。必要时在根据本发明的冲洗过程期间也能够进一步进行储罐加热和/或压力管路加热。

特别有利的是，根据本发明的冲洗方法用于通过冲洗来以规定的条件形成输送和配量系统的运行准备。首先能够通过根据本发明的冲洗方法使通过解冻过程形成的、可能存在的气体容积或者蒸汽容积从系统中冲洗出来。在一些情况下也能够冲洗出没有完全解冻的介质，从而提供系统中介质的规定的并且均匀的条件。此外，通过储罐中经过均匀调温处理的介质在输送和配量系统中的分布来形成有其在系统的不同组件和构件的温度方面规定的条件。这尤其在没有压力传感器的系统中会是重要的，其中例如由输送泵的电流信号进行压力判读。为此，需要估计泵膜片的温度。因为在解冻之后介质的状态在很大程度上是未知的，所以在不使用根据本发明的冲洗方法（也就是不更换介质）的情况下对膜片温度的估计是有误差的并且由此会产生错误的压力建模。通过根据本发明的冲洗过程避免了所述不均匀的温度分布。由此能够显著更精确地估计膜片温度，从而能够以可靠的方式由泵的电流信号进行压力判读。对于软件中其他模型尤其对于不同的温度模型或压力模型也能够通过根据本发明的冲洗过程提供规定的输入参量，从而在其精度方面改善所述值的建模或者避免有错误的模型计算，错误的模型计算会产生错误的系统反应。根据本发明的冲洗过程的优点在于，在加热系统之后或者期间并且尤其在部分或者完全解冻泵系统内部的介质之后使整个系统上的温度适合储罐温度。将系统中可能的空气、蒸汽或气体包含物冲洗出来。例如能够通过根据本发明的冲洗方法从泵系统中冲洗出来可能的蒸汽形成物或者还可能存在的剩余空气并且将其输送到储罐中，其中蒸汽形成物会通过加热期间介质解冻时局部的过热形成。由此，根据本发明的方法允许系统的不同状态尤其在介质调温处理方面、在介质的设备状态方面并且在泵膜片温度方面处于可估计的或者限制的范围内。

根据本发明的冲洗方法允许通过调温处理形成泵系统的在不同组件与参数方面的规定的系统状态、尤其在温度以及泵膜片和类似元件的刚性方面的系统状态。这首先对于输送泵以及必要时存在的回送泵而言起到了作用，因为泵膜片的温度对于其功能而言是决定性的。例如必要时存在的脉冲缓冲器的规定的调温处理对于其功能而言也是有利的。最后，通过根据本发明的冲洗方法能够向软件中的模型、尤其温度模型或压力模型提供规定的输入参量。以这种方式能够调节规定的边界条件，并且改善模型的精度。

根据本发明的冲洗方法能够在防冻阶段之后、也就是在加热系统用以解冻介质之后、尤其在激活储罐加热和/或泵系统加热之后得以实施，从而实现系统优化。所述冲洗方法也能够在已经通过解冻过程提供了足够的流体介质时得以实施。在冲洗过程中能够继续进行加热。由此，必要时能够实现系统中介质的完全解冻。此外，由此能够在外部温度相对低时避免介质的再度冰冻。

为了实施根据本发明的冲洗方法例如能够由输送泵输送适用的容积并且经由回送泵或者回流线路中的分配阀再导入到储罐中。例如也能够以输送泵的适用数量的泵冲程来实施所述冲洗方法。当回流线路中存在分配阀时，能够相应地接通所述分配阀用于冲洗回流线路。当存在回送泵时，能够在所述冲洗方法中例如在开启的阀运行中、也就是100%并且非时钟脉冲地开启的阀运行中，触发所述回送泵。此外，所述回送泵也能够有效地置于泵运行上，其方式是时钟脉冲地触发所述回送泵。由此能够有效地支持回送到储罐中或者根据本发明的冲洗过程。

提出根据本发明的方法规定用于一种为了将介质回送到储罐中而设有相对于输送路径单独的回流线路的系统。所述单独的回送路径优选不通入到储罐过滤器中，而是在储罐过滤器外部直接通入储罐中。由此能够避免在根据本发明的冲洗方法的进程中导入到储罐中的、可能存在的蒸汽容积或气体容积会留在储罐过滤器中并且再吸入到输送系统中。

有利的是，在环境压力或者接近环境压力的压力下、也就是几乎无压力地实施根据本发明的冲洗方法。在此，根据本发明的方法利用了解冻过程本身通常无压力地或者几乎在环境压力下进行这一情况。因此，所述冲洗方法能够立即紧接着或者在一定的时间段之后与之并行地实施，而不必对系统进行进一步卸载。在大约环境压力下实施根据本发明的冲洗过程具有以下优点，即在环境压力下或者在微小的负压或者超压下所述输送泵的压缩比在每种情况下都足够好，以能够从泵的元件空间中输送并且消除可能的气体容积。

能够有利的是，如此触发泵系统中的执行器、即尤其是输送泵和/或回送泵，从而在输送泵的压力侧上形成微小的负压或微小的超压。这能够根据应用情况对冲洗过程进行加速和优化。此外能够有利的是，在时间上错开地激活或者开启输送泵和用于回送介质的装置、即尤其是回送泵或回流线路中的分配阀。例如能够在时间上延迟地激活输送泵。由此也能够调整压力比，所述压力比优化了从储罐中对介质的输送并且由此优化了冲洗。在上下文中也能够多级地激活并且/或者短暂地去激活输送泵和/或用于回送介质的装置。由此，根据本发明的冲洗方法能够匹配不同的给定条件并且调整到不同的压力比上。例如能够根据探测到的运行条件实施和/或根据用途特定地应用所述方法的变型方案。

根据本发明的冲洗方法原则上能够在所有防冻过程期间在时间延迟之后和/或随着时间的延迟来实施。通过预先给出合适的释放条件能够根据用途特定地降低或者优化冲洗过程的数量，由此能够实现构件的维护。因此优选规定，根据用途特定地应用用于冲洗的释放条件和/或中断条件以及必要时的运行参数。

在根据本发明的方法的另一设计方案中，能够检测形成了规定的系统状态的成功的并且结束的冲洗，其方式是关闭回送路径并且根据在输送泵的泵运行时、也就是在输送泵激活时的压力形成来观察是否产生了期待的压力形成。只要例如经过均匀调温处理的介质在泵系统中的分布不成功或者例如还有气体容积以显著的量存在于系统中，就不会发生所希望的压力形成。在这种情况下能够继续冲洗过程或者必要时设置误差。

此外，本发明包括计算机程序，该计算机程序在运算设备或控制设备上运行所述计算机程序时，所述计算机程序实施所述方法的所有步骤。此外，本发明包括具有程序代码的计算机程序产品，所述程序代码保存在机器可读的载体上用于在运算设备或控制设备上运行所述程序时实施根据本发明的方法。作为计算机程序执行根据本发明的方法具有以下优点，即该程序也能够没有困难地用于已有的机动车中，从而能够将根据本发明的冲洗方法的优点结合防冻过程用在输送和配量系统中。

附图说明

本发明的其他特征和优点由下面对实施例的描述结合附图给出。在此，所述各个特征能够分别单独地实现或者相互组合地实现。在附图中：

图1示出当前用于输送并且配量流体介质的系统的组件的示意图；

图2示出具有现有技术中的回送泵的系统的液压线路图；并且

图3示出具有现有技术中的用于回流通道的分配阀的系统的液压线路图。

具体实施方式

在图1中示出的、用于SCR催化器系统的还原剂的输送和配量系统用作适合于实施根据本发明的方法的示例性的系统。本发明并不局限于这种系统。更确切地说，根据本发明的冲洗方法也能够用于其他具有单独的回送路径的输送和配量系统。例如也适合具有带有分配阀的回流线路而不是回送泵的泵系统。图1中的输送和配量系统的泵系统包括输送模块1和回送模块2。在此，所述输送模块1包括根本的输送泵10，所述输送泵设计成具有往复磁体11、弹簧12、膜片13和往复活塞14的往复活塞泵10。此外，在输送模块1中还有吸入阀15和排出阀16。回送模块2中的回送泵20原则上以相应的方式进行设计。在所述模块中同样存在进入阀21和排出阀22。

在常规的配量运行中，借助输送模块1将流体介质从储罐3输送到压力管路4中，以能够经由配量模块7配量到排气系统（未示出）中，所述配量模块包括配量阀71和连接在前面的滤网72。在所述系统停止之后，通过激活回吸模块2、也就是尤其通过激活回送泵20实现从泵系统的压力侧的区域中常规地回吸介质。所述回送能够通过在时钟脉冲地触发的情况下回送泵20的激活的泵运行来进行。另一方面还能够将回送泵20置于开启的阀运行上。

根据本发明的方法不局限于具有图1中所示的往复磁体驱动装置的泵。根据本发明的方法也能够用在具有其他泵驱动装置、例如旋转马达、步进马达的泵系统中。

图2示出了用于现有技术中的输送和配量系统的常规的液压线路图，根据本发明的冲洗方法能够用于所述系统。所述液压线路图基本上相应于图1中所示的系统，其中代替往复磁体驱动装置也能够使用其他泵驱动装置。所述系统的相应的元件设有与图1中相同的附图标记。通过回送泵20的泵运行能够尤其在所述系统停止之后从配量阀71和/或压力管路4清除介质。如此能够在温度低时避免通过由冰冻的还原剂引起的冰压对系统中的敏感构件造成损坏。

图3示出了用于另一输送和配量系统的液压线路图，在所述系统中能够使用同样具有优点的根据本发明的冲洗方法。与图2中所示系统不同的是，该系统在回流通道中具有分配阀200而不是回送泵。也就是说在该系统中能够开启回流通道或者回送路径，由此能够将介质回推到储罐3中。然而不能在回送路径中有效地泵吸介质。

根据本发明的冲洗方法在防冻阶段之后和/或期间实施、也就是在加热所述输送和配量系统并且部分或者完全使介质解冻的阶段之后和/或期间实施。通过这种在解冻阶段之后和/或期间进行的冲洗方法能够在泵系统组件方面形成规定的系统状态。此外，由此能够使经过均匀调温处理的介质分布在泵系统中，并且能够从泵系统中清除可能存在的气体容积。为了实施根据本发明的冲洗方法，关闭所述配量阀或者在冲洗过程开始时关闭所述配量阀。因此，所述冲洗过程独立于排气侧的物理的边界条件。然而排气侧的条件必要时对于所述过程的释放（Freigabe）而言会是意义重大的。对于所述过程本身、也就是冲洗方法而言，排气侧的物理的边界条件不会产生影响。在关闭配量阀71（配量模块7）之后或者在配量阀71（配量模块7）关闭时，为了实施根据本发明的冲洗过程激活输送泵10。在此，所述输送泵尤其利用适用的频率进行触发。开启回送路径意味着激活用于送回介质的装置。在回送路径中存在分配阀200的情况下开启分配阀200。只要存在回送泵20，就能够利用适用的频率触发回送泵20，从而使得其泵功能激活。另一方面还能够非时钟脉冲地触发回送泵20，从而使得其阀功能激活，也就是说完全开启回送路径。所述回送路径的开启和输送泵的触发能够同时进行或者在时间上错开地进行。通过输送泵的泵运行从储罐3输送流体介质。因为配量单元7是关闭的，所以所述介质从储罐3经由输送路径引导并且再经由回送路径引导返回到储罐3中。以这种方式将储罐中解冻的并且经过均匀调温处理的介质分布在泵系统中，其中在防冻过程中解冻的介质从泵系统中挤出。能够无压地实现根据本发明的冲洗方法。因为通常已经无压地实现防冻过程，因此能够不用对系统进行进一步压力卸载就进行随后的或者伴随的冲洗过程。然而根据应用情况能够通过相应地触发系统中的执行器在输送泵10的压力侧上形成微小的负压或者微小的超压，以必要时最优化和/或加速根据本发明的冲洗过程。

执行器、也就是尤其输送泵10和回送泵20或者回流线路中相应的分配阀200的激活能够在时间上错开地进行，其方式是例如首先触发回送泵20或者回流线路中的分配阀200并且在一延迟时间之后接通输送泵10。执行器的触发也能够在冲洗方法中多级地改变、例如根据探测到的运行条件来改变。例如能够首先完全触发回送泵20，以操作回送泵20的阀功能。在一适用的时间之后回送泵20能够以适用的频率时钟脉冲地运行，从而将介质有效地通过回送路径泵回吸储罐3中。

当达到所希望的冲洗容量或者执行了确定的适用的数量的泵冲程（Pumpenhub）时，能够根据应用情况规则地结束根据本发明的冲洗方法。此外，还能够预先给出冲洗方法结束之前必须超过的适用的时间。能够根据用途特定地预先给出其他条件。根据应用情况，也能够在错误情况下结束根据本发明的冲洗方法。例如能够在执行器监测装置探测到错误、例如过大的电流、短路或者普遍不正常运行的电流信号时结束所述冲洗方法。在传感器监测装置中探测到错误时或者在不可靠的压力形成、尤其在超过适用的压力阈值时，或者在其他根据用途特定的条件下，能够结束根据本发明的冲洗方法。

根据本发明的冲洗方法原则上能够在所有防冻过程之后实施。该冲洗方法也能够伴随所有防冻过程实施，只要系统中已经存在足够的流体介质。能够有利的是，通过相应的释放条件在防冻阶段之后或者期间根据用途特定地降低或者优化所实施的冲洗过程的数量，从而保护泵系统中的执行器并且必要时也能够在时间上优化地实施。可能的用于释放的标准例如能够是：

-当前的防冻循环是正确的、也就是没有错误地结束；

-不存在阻碍主管的执行机构/传感机构的错误。

能够根据用途特定地预先给出并且匹配用于释放根据本发明的冲洗方法的其他条件。

Claims (10)

1.用于运行输送和配量系统的方法，设置所述输送和配量系统用于从储罐（3）输送流体介质并且借助至少一个配量单元（7）经由压力管路（4）配量所述介质，其中所述系统包括具有至少一个输送泵（10）的输送路径和具有至少一个用于回送所述介质的装置的回送路径，其中设有至少一个用于加热所述输送和配量系统的加热装置，其特征在于，在通过至少一个加热装置加热所述输送和配量系统之后和/或期间，在所述输送和配量系统内部进行冲洗，其方式为在所述配量单元（7）关闭时通过激活所述输送泵（10）从所述储罐（3）输送介质并且激活所述用于回送所述介质的装置（20；200），其中，在时间上错开地激活所述输送泵（10）和所述用于回送所述介质的装置（20；200），其中，在时间上延迟地激活所述输送泵（10）。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，进行所述冲洗用于形成所述输送和配量系统的运行准备。

3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进行所述冲洗用于改善在对用于控制系统的数据进行建模时输入参量的精度。

4.按上述权利要求1所述的方法，其特征在于，在环境压力或者接近所述环境压力的压力下实施所述冲洗。

5.按上述权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用于回送所述介质的装置是回送泵（20）并且如此触发所述回送泵（20），从而在所述输送泵（10）的压力侧上产生微小的负压或微小的超压。

6.按上述权利要求1所述的方法，其特征在于，多级地激活并且/或者短暂地去激活所述输送泵（10）和/或所述用于回送所述介质的装置（20；200）。

7.按上述权利要求1所述的方法，其特征在于，根据用途特定地应用用于所述冲洗的运行参数和/或释放条件和/或中断条件。

8.按上述权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下方式检测成功的冲洗，即关闭所述用于回送所述介质的装置（20；200）并且监测在激活所述输送泵（10）时的压力形成。

9.按权利要求1所述的方法，其特征在于，用于回送所述介质的装置是回送泵（20）和/或用于回流线路的分配阀（200）。

10.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述输送和配量系统中的介质进行解冻之后，在所述输送和配量系统内部进行所述冲洗。