CN107208515B - 用于操作按计量供应液体的装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于操作按计量供应液体的装置(16)的方法，该装置至少具有用于递送该液体的至少一个泵(1)，其中，该泵(1)具有带有至少一个入口(3)和至少一个出口(4)的泵壳(2)，其中，在该泵壳(2)上安排有偏心件(5)并且其中，在该泵壳(2)与该偏心件(5)之间安排有可变形隔膜(7)，其中，该可变形隔膜(7)和该泵壳(2)从该至少一个入口(3)到该至少一个出口(4)界定至少一个递送路径(8)并且形成该递送路径(8)的至少一个密封件(9)，其中，为了递送该液体的目的，该至少一个密封件(9)可以通过该偏心件(5)的运动沿着该递送路径(8)移位。该装置还具有被连接至该泵的该出口的至少一个压力传感器(10)。根据本发明，在该方法的步骤a)中，通过该泵(1)来递送液体。根据本发明，在该方法的步骤b)中，在递送期间通过该至少一个压力传感器(10)来监测在该泵(1)的该出口(4)处的压力的时间曲线(12)。根据本发明，在该方法的步骤c)中，通过使用在该出口(4)处的该时间曲线(12)的至少一个特征性特征(14，15)来确定该泵(1)的该偏心件(5)的角位置(13)。

Description

用于操作按计量供应液体的装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于操作按计量供应液体的装置的方法。该装置特别适合于按计量供应液态的排气净化添加剂，以便通过SCR方法来净化排气。这样的排气净化添加剂例如是尿素/水溶液。在商标名称
Figure BDA0001350640780000011
下，可获得用于通过SCR方法来净化排气的32.5％浓度的尿素/水溶液。
背景技术
在用于按计量供应这种液体的装置中，可以使用特定的泵类型，这种泵类型还被称为轨道泵。例如，在德国专利申请DE 10 2013 104 250A1、DE 10 2013 104 245A1、DE 102013104 242A1和DE 10 2013 102 129A1中描述了所述泵类型。在所述泵类型的情况下的问题在于，难以将所述泵类型作为计量泵进行操作。在计量泵的情况下，可基于对该泵的输入变量(例如该泵的输入电流或输入电压或操作持续时间)的操作来精确地设定和控制液体的递送量。
发明内容
在此背景下，本发明的目的是解决或至少减轻现有技术的突出问题。尤其旨在提出一种用于操作按计量供应液体的装置的改进方法，其中，该装置尤其具有轨道泵类型的泵。
所述目的通过根据专利权利要求1的特征的方法来实现。该方法的进一步有利的变体实施例在从属制定的权利要求中给出。应指出的是，在从属制定的权利要求中给出的特征的特别的组合能够以任何希望的、技术上有意义的方式相互结合并且可以用来自说明书的解释性信息进行补充。
本发明涉及一种用于操作按计量供应液体的装置的方法，其中，该装置至少具有用于递送该液体的至少一个泵和至少一个压力传感器。所述至少一个泵具有带有至少一个入口和至少一个出口的泵壳，其中，在该泵壳上安排有偏心件并且其中，在该泵壳与该偏心件之间安排有可变形隔膜，其中，该可变形隔膜和该泵壳从该至少一个入口到该至少一个出口界定至少一个递送路径并且形成该递送路径的至少一个密封件，其中，该至少一个密封件可通过该偏心件的移动沿着该递送路径移位以用于递送该液体的目的。该装置的至少一个压力传感器被连接至泵的出口。在此，该方法至少包括以下步骤：
a)通过该泵来递送液体；
b)在递送期间，通过该至少一个压力传感器来监测在该泵的出口处的压力的时间压力曲线；
c)基于在该出口处的该时间压力曲线的至少一个特征性特征来确定该泵的偏心件的角位置。
除了所描述的泵(尤其轨道泵)之外，该装置优选地具有一个储箱，液体存储在该储箱中以及液体从该储箱中被移除。此外，该装置优选地具有喷射器，通过该喷射器由泵递送的液体可以按计量进入内燃发动机的排气处理装置中。用于递送液体的管线从储箱向泵延伸并且从泵向喷射器延伸，其中，从泵至喷射器的管线区段还称为压力管线。
就类型而言，所描述的泵还可以被称为轨道泵。例如，在专利申请DE 10 2013 104250、DE 10 2013 104 245A1、DE 10 2013 104 242A1和DE 10 2013 102 129A1中描述了所述泵类型，并且，这些文件尤其可以被用于附加的解释。至少一个密封件的运动或该偏心件的运动导致可运动的泵体积在泵壳与可变形隔膜之间的递送通道中从泵的入口向泵的出口的运动，这样使得该可运动的泵体积中的液体被递送。由于可移位的密封件，在递送路径中的可运动的泵体积同样可移位。可移位的密封件基本上由可变形隔膜的外表面形成，该可变形隔膜的外表面在多个区段中通过偏心件压靠泵壳的内表面。可变形隔膜位于偏心件与泵壳之间的间隙中，该间隙在圆周方向上从入口到出口地环绕该偏心件。在所述间隙中，使泵的入口与出口相互连接的递送通道也定位在泵壳与可变形元件之间。
将压力传感器被连接至泵的出口，其方式使得通过该压力传感器可以测量在该出口处占主导的液体压力。
步骤a)涉及通过泵来正常地递送液体，也就是说，完全正常地操作该泵。步骤a)还可以优选地包括计量操作，其中将泵用于计量液体。对在出口处的压力的时间压力曲线的监测(在步骤b)中进行)优选连续地执行，以便能够在任何希望的时间点确定在该出口处的压力的时间曲线的特征性特征，在步骤c)中需要用这些特征性特征来确定角位置。
特征性特征可以是该时间压力曲线上的不同的奇异点，例如，时间信号的跃变值、最大值或最小值。压力曲线的特征性特征尤其还可以被称为压力信号的特征性偏差或特征性变化。压力信号的特征性特征尤其允许得出关于偏心件的角位置的结论。用于基于压力信号的特征性特征来确定偏心件的角位置的根本原因在于：由于该偏心件的旋转以及该偏心件的不同的角位置，在泵的出口处发生液体的不同喷射。例如，存在某个角位置，其中在递送路径内部的泵体积首次被连接至出口。在一些情况下，这于是导致液体从出口回流到泵中或可运动的泵体积中。所述回流导致了在出口处的压力的时间曲线的特征性特征。被证明有利的是，使用压力曲线的这些特征性特征来获得泵的偏心件的角位置。
该方法还有利的是，在步骤c)中，基于由该压力传感器获得的、作为该时间压力曲线的特征性特征的突然的压降来确定该偏心件的角位置。
当泵的出口首次被连接至在泵的递送路径内部可运动的泵体积时，突然的压降例如作为以上描述的情况的结果而出现。然后，液体从出口回流到泵内部的递送路径中。因此，在出口处的压力下降。这种效应可以被检测为突然的压降。如果适当的话，作为压力曲线的特征性特征还可以不使用突然的压降、而使用压力最小值，该压力最小值是由于压力突然下降并且随后再次上升而导致的。这种突然的压降表明，偏心件的角位置恰好在入口附近，并且相应地，可移位的密封件在不久之前运动经过出口。出于这个原因，在这个时间点，实现了在递送路径内部的泵体积与出口之间的首次连接。
该方法还有利的是，在步骤c)中，基于由该压力传感器获得的、作为该时间压力曲线的特征性特征的压力峰值来获得该偏心件的角位置。
在压力(在递送路径中的泵体积首次与出口连接期间)下降之后，由于偏心件的进一步运动以及因此导致的密封件的进一步移位而导致在出口处的压力上升。这种上升导致压力峰值或压力最大值。作为用于检测偏心件的角位置的特征性特征，还可以对这个压力峰值、或压力最大值进行分析。
根据特别有利的构型，组合地使用突然的压降以及在时间上跟随该突然的压降的压力峰值以便由此识别偏心件的角位置。这例如以如下方式发生：在出现突然的压降之后，等待直接跟随该突然的压降的压力峰值，然后将这个压力峰值用作特征性特征以便确定传感器的角位置。然后，该突然的压降是上游标准类型，这样使得，由于联合考虑突然的压降和压力峰值，在以非常精确的方式获得偏心件当前的角位置时存在更大的可靠性。
该方法还有利的是，在分析步骤c)中的特征性特征期间，考虑在该压力传感器处占主导的平均压力级。
在扇区与泵之间的压力管线区段中，在所述压力管线区段中用液体填充的体积与占主导的压力之间通常存在依赖性。这意味着，具体地讲，在泵的出口处的压力管线区段中的压力不是突然累积的，而是在那里产生压力之前，该泵最初必须递送液体。因此，这可以在出口处导致不同的压力级。已经显现的是，根据压力级，在步骤c)中分析的压力信号的特征性特征可以不同程度地相异。因此有利的是，将在出口处的平均压力级考虑在内。
该方法还有利的是，时间上彼此并行地实施步骤a)、步骤b)以步骤及c)。在更上面已经描述的，在步骤a)中通过泵来递送液体涉及通过泵来正常地递送液体。特别有利的是，在该泵的根据步骤a)的整个递送操作期间，永久地并且连续地监测并确定根据方法步骤b)和c)的角位置。然后，为始终精确地知道偏心件的角位置提供特别高的可靠性。
该方法还有利的是，只有当在该压力传感器处占主导的平均压力级高于阈值压力时，才实施该方法步骤c)。
已经显现的是，在一些情况下，如果在出口处的压力级低(低于阈值压力)，则压力信号的所描述的特征性特征根本不存在或者仅非常微弱地显著。例如，如果在出口处的压力级非常低，则无法记录在更上面所描述的导致突然的压降的回流效应。因此有利的是，只在以下情况下实施该方法：实际上也存在压力曲线的多个特征性特征，这些特征适合于精确地确定偏心件的角位置。这可以通过对阈值压力的所描述的考虑来实现。
该方法还有利的是，通向用于按计量配送该液体的喷射器的压力管线邻接该至少一个泵的该至少一个出口，并且其中，该压力传感器安排在这个压力管线上并且被设置成用于测量该压力管线中的压力。
压力传感器优选地安排成非常靠近出口，以便非常精确地测量所描述的、在出口处由于泵的特性而导致的压力效应。在一些情况下，所述压力效应经受由于液体体积(存在于泵的出口和压力传感器之间)变化而导致的失真。如果压力传感器被安排为靠近出口，则所述液体体积小，这也减少了发生的失真。
然而，在一些情况下，还可以有利的是，将压力传感器安排为进一步远离(空间上)泵的出口并且相对地靠近于喷射器。在适当时，压力传感器还适合于识别压力信号的所需要的特征性特征。然而，同时，压力传感器还可以仍被用于监测在喷射器处占主导的压力以便通过该喷射器来计量液体。在此背景下，特别有利的是，将在压力传感器与出口之间的液体体积的改变的影响考虑在内，以便确定在压力曲线的特征性特征与偏心件的角位置之间的唯一关联。这例如可以以在考虑交叉影响变量的情况下指明这种关联的特征图谱的形式发生。在此，交叉影响变量尤其是对在出口和压力传感器之间的所述液体体积的交叉影响，例如递送速度、压力级等。
该方法还有利的是，蓄压器和喷射器邻接该泵的该至少一个出口，并且该泵将该液体递送到该蓄压器中，其中，可通过该蓄压器和该喷射器的开启时间来调节由该装置配送的液体量。
在此背景下，特别有利的是，借助于压力传感器来检测蓄压器中的压力变化并且在喷射器的开启时间内进行计量期间将这些压力变化考虑在内。蓄压器优选地通过压力管线(已经描述的，从喷射器到泵)形成。所述压力管线例如可以具有弹性设计，使得该压力管线用作蓄压器。
该方法还有利的是，该泵具有至少一个霍尔传感器，通过该至少一个霍尔传感器能够检测该偏心件的角位置的变化，其中，该方法还包括以下步骤：
d)从在步骤c)中获得的该角位置开始，基于通过该霍尔传感器确定的角位置的变化来获得变化后的角位置。
该泵可以具有设计有电动机的电气驱动器。电动机通常具有带有电磁体的定子、以及转子，其中，该转子可以被设计为同样地具有电磁体或具有永磁体。所描述的霍尔传感器优选地安排在泵的所述电气驱动器上或泵的所述电气驱动器中。借助于霍尔传感器检测偏心件的角位置的变化例如是基于在电气驱动器处的电磁场的变化，这些变化是由电气驱动器的转子的运动而导致的并且这些变化由于偏心件的运动以及泵的驱动而导致在霍尔传感器处测量的电流的波动或在霍尔传感器处产生的电压的波动。然而，借助于霍尔传感器的这种检测仅允许确定角位置的变化。由此，无法绝对地测定偏心件的角位置。这尤其适用于：转子或电气驱动器(相对于偏心件)的精确安装位置是未知的。然而，可能的是，从根据方法步骤c)获得的角位置开始，通过霍尔传感器来获得角位置的变化，并且由此间接地、精确地检测任何角位置。然后，不仅可以精确地检测基于压力曲线的特征性特征可检测的角位置。因此，可以完全解析针对任何希望的位置的偏心件的位置。这无法仅通过压力曲线的特征性特征来实现，因为适合于确定角位置的压力曲线的特征性特征仅出现在偏心件的非常特殊的角位置处。
该方法还有利的是，依赖于该泵的该偏心件的占主导的转速，基于该时间压力曲线的至少一个特征性特征来确定该泵的该偏心件的角位置。
根据泵的偏心件的转速的大小，时间压力曲线的这些特征性特征不同程度地相异。因此有利的是，此外将偏心件的转速考虑在内，以便允许在步骤c)中获得的角速度的更高的精确性。偏心件的转速的影响尤其与在泵内部的液体的流动效应相关联，所述效应在泵的不同转速和递送速度下相异地形成。
附图说明
以下将基于附图对本发明和技术领域进行更详细地说明。附图示出了特别优选的示例性实施例，然而，本发明不局限于这些示例性实施例。尤其指出的是，附图、以及尤其在附图中展示的尺寸关系仅为示意性的。在附图中：
图1示出了一个合适的泵(以轨道泵的方式)；
图2示出了穿过合适的泵(以轨道泵的方式)的截面；
图3示出了穿过合适的泵(以轨道泵的方式)的另一个截面；
图4示出了穿过合适的泵(以轨道泵的方式)的又另一个截面；
图5示出了压力曲线的第一曲线图；
图6示出了压力曲线的第二曲线图；
图7示出了具有带有合适的泵(以轨道泵的方式)的装置的机动车辆。
具体实施方式
图1示出了用于所描述的方法和所描述的装置的所描述的泵1的等距视图，该泵具有泵壳2、入口3以及出口4。在图2中以截面展示了图1中展示的泵1。同样可以看到具有入口3和出口4的泵壳2。在泵壳2中，偏心件5被安排成可旋转。在偏心件5与泵壳2之间的间隙11中，存在可变形隔膜7和递送路径8，该递送路径被可变形隔膜7的外表面23和泵壳2的内表面6界定。可变形隔膜7在多个区段中通过偏心件5压靠泵壳2的内表面，这样使得可变形隔膜的外表面23抵靠在泵壳2上。因此形成可移位的密封件9，该可移位的密封件可通过偏心件的旋转在从入口3到出口4的递送方向上移位。通过改变偏心件5的旋转方向，该递送方向还是可逆的。例如，通过在偏心件5与泵壳2之间的间隙11中的最窄点的位置来限定偏心件5的角位置13。可移位的密封件9通常也位于所述点处，被称为角位置13。
图3示出了穿过泵1的截面B-B(在图2中标记)。可以看到泵壳2、偏心件5、可变形隔膜7以及还有递送路径8。
图4对应地示出了穿过泵1的用A-A标记的截面。
图5以曲线图展示了时间压力曲线12，并且与时间压力曲线12并行地，展示了泵的偏心件的角位置13。可以看到压力曲线的特征性特征，尤其突然的压降14和压力峰值15。可以看到，可以如何基于压力曲线的这些特征性特征来确定偏心件的角位置13，因为压力曲线12的某些特征性特征始终出现在偏心件的某些角位置13处。同样展示了出口处的平均压力曲线17。作为与所述平均压力级的偏差，可以看见这些特征性特征。
图6是其中展示了压力曲线12和角位置13的另一个曲线图。在此，可以看到在根据图6的曲线中持续上升的平均压力级17。只有当平均压力级17已经超过阈值压力18时，压力曲线12的特征性特征才是足够显著的，这样使得基于压力曲线12的这些特征性特征可以确定角位置13。
图7示出了机动车辆27，该机动车辆具有内燃发动机26以及带有SCR催化转化器25的用于净化内燃发动机26的排气的排气处理装置22。通过装置16可以将用于净化排气的液体添加剂给送至排气处理装置22。为此目的，装置16具有泵1、储箱24(液体存储在其中)、以及还有喷射器21，通过该喷射器可以将液体给送至排气处理装置22。泵1和喷射器21经由形成为蓄压器20的压力管线19彼此相连接。

Claims (9)

1.一种用于操作按计量供应液体的装置(16)的方法，该装置至少具有
-用于递送该液体的至少一个泵(1)，其中，该至少一个泵(1)具有带有至少一个入口(3)和至少一个出口(4)的泵壳(2)，其中，在该泵壳(2)上安排有偏心件(5)并且其中，在该泵壳(2)与该偏心件(5)之间安排有可变形隔膜(7)，其中，该可变形隔膜(7)和该泵壳(2)从该至少一个入口(3)到该至少一个出口(4)界定至少一个递送路径(8)并且形成该递送路径(8)的至少一个密封件(9)，其中，该至少一个密封件(9)可通过该偏心件(5)的移动沿着该递送路径(8)移位以用于递送该液体的目的；
-并且该装置还具有被连接至该泵的该出口的至少一个压力传感器(10)，其中，该方法至少具有以下步骤：
a)通过该泵(1)来递送液体；
b)在递送期间，通过该至少一个压力传感器(10)来监测在该泵(1)的该出口(4)处的压力的时间压力曲线(12)；
c)基于在该出口(4)处的该时间压力曲线(12)的至少一个特征性特征(14，15)来确定该泵(1)的该偏心件(5)的角位置(13)，其中，该泵(1)具有至少一个霍尔传感器，通过该至少一个霍尔传感器可以检测该偏心件(5)的角位置的变化，其中，该方法还包括以下步骤：
d)从在步骤c)中获得的该角位置(13)开始，基于通过该霍尔传感器确定的角位置的变化来获得变化后的角位置(13)。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤c)中，基于由该压力传感器(10)获得的、作为该时间压力曲线(12)的特征性特征(14，15)的突然的压降(14)来确定该偏心件(5)的角位置(13)。
3.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，在步骤c)中，基于由该压力传感器(10)获得的、作为该时间压力曲线(12)的特征性特征(14，15)的压力峰值(15)来获得该偏心件(5)的角位置(13)。
4.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，在分析步骤c)中的特征性特征(14，15)期间，考虑在该压力传感器(10)处占主导的平均压力级(17)。
5.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，时间上彼此并行地实施步骤
a)、步骤b)以及步骤c)。
6.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，只有当在该压力传感器(10)处占主导的平均压力级(17)高于阈值压力(18)时，才实施该方法步骤c)。
7.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，通向用于按计量配送该液体的喷射器(21)的压力管线(19)邻接该至少一个泵(1)的该至少一个出口(4)，并且其中，该压力传感器(10)安排在这个压力管线(19)上并且被设置成用于测量在该压力管线(19)中的压力。
8.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，蓄压器(20)和喷射器(21)邻接该泵(1)的该至少一个出口(4)，并且该泵(1)将该液体递送到该蓄压器(20)中，其中，可通过在该蓄压器(20)中的压力和该喷射器(21)的开启时间来调节由该装置(16)配送的液体量。
9.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，依赖于该泵(1)的该偏心件(5)的占主导的转速，基于该时间压力曲线(12)的至少一个特征性特征(14，15)来确定该泵(1)的该偏心件(5)的角位置。
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