CN111350644A - 用于运行泵的方法和具有这种泵的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行泵（200）的方法，该泵具有：泵腔（210），其具有至少一个接口（211、212）；和借助弹力（FF）进行加载的电磁线性致动器（220），该电磁线性致动器能够通过施加电压（U）而克服弹力（FF）地移动，其中，通过电磁线性致动器（220）沿第一方向（R1）的移动，将流体通过接口（211）抽吸到泵腔中（210），其中，通过电磁线性致动器（220）沿第二方向（R2）的移动，将流体通过接口（212）从泵腔（210）排出，并且其中，在电磁线性致动器（220）沿弹力（FF）的方向移动时，至少暂时地施加电压（U），使得存在于电磁线性致动器（220）中的磁能至少部分地主动地减少，本发明还涉及一种具有这种泵（200）的系统。

Description

用于运行泵的方法和具有这种泵的系统
技术领域
本发明涉及一种用于运行泵的方法、计算单元及执行该方法的计算机程序、以及具有这种泵和这种计算单元的系统。
背景技术
在车辆废气的后处理中，特别是为了还原氮氧化物（NOx），可以使用所谓的SCR方法（英语：Selective Catalytic Reduction）。在此，将尿素水溶液（HWL）作为还原剂溶液引入典型的富氧废气中。为此，可以使用配量阀，其包括喷嘴，用于将HWL喷射到废气流中。在SCR催化器的上游，尿素水溶液反应形成氨，然后氨在SCR催化器处与氮氧化物结合，产生水和氮气。
典型地，配量阀通过压力管道与输送单元连接。输送单元的泵或输送泵将尿素水溶液从还原剂罐泵送到配量阀或配量模块。另外通常地，回流部与还原剂罐连接，多余的尿素水溶液可以通过该回流部回引。回流部中的挡板（Blende）或节流阀可以控制回流量。
发明内容
根据本发明，提出了一种用于运行泵的方法、计算单元及执行该方法的计算机程序、以及具有这种具有独立权利要求特征的泵和计算单元的系统。有利的设计方案是从属权利要求和以下描述的主题。
本发明基于一种用于运行泵的方法，该泵具有：泵腔，其具有至少一个接口；和借助弹力进行加载的电磁线性致动器，该电磁线性致动器能够通过施加电压而克服弹力地移动或操纵。在此，特别适宜的是有两个接口，从而可以通过一个接口将流体供给至泵腔并通过另一个接口将其排出。电磁线性致动器特别是具有可移动电枢的电磁体，其中，可以将电压施加到电磁体或其线圈上，以产生磁力，该磁力使电枢沿一方向移动。在此，电枢克服弹力移动。相反，为了沿弹力的方向移动，电枢上不得施加或不可存在超过弹力的磁力。
在此，现在通过电磁线性致动器沿第一方向的移动，将流体通过接口抽吸到泵腔中，并通过电磁线性致动器沿第二方向（与第一方向相反）的移动，将流体通过接口从泵腔排出。如果在泵腔中存在两个接口，则如所述那样通常使用两个不同的接口进行抽吸和排出。为了关闭当前不输送流体的相应的另一接口，可以设置合适的阀，例如止回阀。
在此，第一方向可以是弹力的方向，第二方向相应地是与弹力相反的方向，即针对该方向，必须借助于线性致动器产生磁力。但这两个方向也可以互换。最终，在此只有电磁线性致动器与泵腔或膜片的所需连接才是决定性的。
这种具有电磁线性致动器的泵在此可以特别是考虑所谓的膜片泵。在此，泵腔在一侧上由柔性膜片关闭，其中电磁线性致动器连接到泵腔或膜片上，使得在线性致动器移动时移动膜片，从而使泵腔的容量增大或减小。在SCR系统或SCR系统的输送单元中，可以特别优选地使用这种泵。
现在，借助于这种泵可以特别容易地泵送流体（例如尿素水溶液），例如从还原剂罐泵送到配量模块。为了连续泵送，电磁线性致动器可以交替地沿第一方向和第二方向（或来回地）移动。为了克服弹力移动，向电磁线性致动器或其线圈施加足够高的电压，从而产生超过弹力的磁力。一旦完成沿一个方向的移动，就可以再次撤去电压，从而通过弹力使电磁线性致动器沿另一个方向移动。然后可以再次施加电压。
虽然现在本来是期望提高这种泵的泵送效率或输送效率，但是这典型地会导致较大的干扰噪音，这是不希望的。
现在，根据本发明，在电磁线性致动器沿弹力的方向移动时，至少暂时地施加电压，使得存在于电磁线性致动器中的磁能至少部分地主动地减少。为此，该电压典型地具有与使电磁线性致动器克服弹力移动所需的电压相反的极性。以这种方式，可以使在正常切断或撤去电压之后仍在电磁线性致动器的线圈中流动的电流主动地减少，从而相应地使抵抗弹力的磁力更快速地减少。这导致电磁线性致动器的更快速的移动。
在此特别优选的是，在第一运行模式中，在电磁线性致动器沿弹力的方向移动时施加电压，使得在移动开始之后，存在于电磁致动器中的磁能主动地减少到小于100％的预定份额，即特别是不完全地减少。该预定份额可以例如在10％和50％之间。一旦达到该份额，就可以再次撤去电压。
已经发现，以这种方式，一方面虽然可以实现电磁线性致动器的更快速的移动，这可以总体上提高泵的输送效率。另一方面却不会造成移动的快速结束，这导致了较低的噪音形成。
此外优选的是，在第一运行模式中，在移动结束之前或结束时重新（在先前撤去电压之后）施加电压，即，使得仍然存在于电磁致动器中的磁能完全地主动地减少。由此，在移动结束时，当不期待不期望的噪音形成时，仍然可以使电磁线性致动器放电，从而可以正确且快速地沿再次相反的方向进行后续移动。
优选地，在施加使预定份额的磁能主动地减少的电压和施加使电磁致动器中仍然存在的磁能完全地主动地减少的电压之间，至少设置或等待一预定的持续时间和/或电磁线性致动器的一移动距离。可以例如基于测试值或模拟值来选择该持续时间或移动距离，以使移动完全或几乎完全结束。
此外，还优选的是，在第二运行模式中，在电磁线性致动器沿弹力的方向移动时，不中断地施加电压，使得存在于电磁致动器中的磁能完全地主动地减少。这特别是从电磁线性致动器沿弹力的方向移动开始进行。因此，在期望或必要时，电磁线性致动器的移动可以特别迅速地执行或结束，以便能够尽可能快速地沿相反方向移动。由此，在需要时可以提高输送效率。
当根据本发明的计算单元与泵一同使用时，该计算单元（例如泵或机动车辆的控制器或调节器）特别是以编程的方式设置用于执行根据本发明的方法，泵具有：泵腔，其具有至少一个接口；和借助弹力进行加载的电磁线性致动器。
本发明的主题还是一种系统，其具有：泵，其带有具有至少一个接口的泵腔和借助弹力进行加载的电磁线性致动器；以及根据本发明的计算单元。该系统特别是可以构造成SCR供应系统。
也有利的是，根据本发明的方法以具有用于执行所有方法步骤的程序代码的计算机程序产品或计算机程序的形式执行，因为这导致特别低的成本，特别是当实施的控制器还用于其他任务并且因此总归存在时。用于提供计算机程序的合适的数据载体特别地是磁存储器、光存储器和电存储器，例如硬盘、闪存、EEPROM、DVD等。通过计算机网络（Internet、Intranet等）下载程序也是可能的。
本发明的其他优点和设计方案在说明书和附图中给出。
附图说明
在附图中借助实施例示意性地示出了本发明，在下文中参照附图进行说明：
图1以一个优选实施方式示意性地示出了根据本发明的SCR供应系统；
图2示意性地示出了如在根据本发明的方法的框架下使用的泵；
图3示意性地示出了如在根据本发明的方法的框架下使用的泵的一般操纵过程；
图4以一个优选实施方式示意性地示出了根据本发明的方法的过程；
图5以另一优选实施方式示意性地示出了根据本发明的方法的过程。
具体实施方式
图1中以一个优选实施方式示意性和示例性地示出了构造成SCR供应系统的根据本发明的系统100。SCR供应系统100包括输送单元110，该输送单元具有泵或输送泵200，该泵设置用于将还原剂从还原剂罐120经由压力管道121输送到配量模块或配量阀130。
然后在该处将还原剂喷射到未示出的、内燃机的排气系中。此外，设置有压力传感器140，其设置用于至少在压力管道121中测量压力p。构造成控制器的计算单元150与压力传感器140相连接，并从中接收关于压力管道121中的压力p的信息。此外，控制器150与输送模块110、并在该处特别是与泵200以及与配量阀130相连接，并且可以操控这些部件。
另外，系统100包括回流部160，通过该回流部可以将还原剂从该系统引导回到还原剂罐120中（参见QRL）。在回流部160中，例如布置有挡板161，该挡板提供局部流动阻力。
图2中纯示意性地示出了如在根据本发明的方法的框架下使用的、构造成膜片泵的泵200，以便阐述其工作方式。
泵200具有泵腔210，该泵腔具有两个接口211和212，并且泵借助于柔性膜片215关闭。在两个接口处安装有具有阀230或231的管道，从而例如可以通过阀230将流体吸入泵腔中，并通过阀231将流体从泵腔排出。
此外，泵200具有电磁线性致动器220和可移动电枢222，该线性致动器又具有电磁体221，可以对该电磁体施加电压U。借助于弹簧223向电枢222加载弹力FF，并且该电枢与膜片相连接。借助于电磁体，可以将磁力FM施加到电枢222上，该磁力与弹力FF相反。
现在，电磁线性致动器220或其电枢222可以通过不施加磁力或施加至少小于弹力的这种磁力而沿第一方向R1移动。由此将流体抽吸到泵腔中。此外，电磁线性致动器220或其电枢222可以通过施加大于弹力的磁力而沿与第一方向相反的第二方向R2移动。由此将流体从泵腔排出。
图3中示意性地示出了如可以在根据本发明的方法的框架下使用并且如上文详细阐述的那样的泵的一般操纵过程。为此，关于时间t绘制施加在电磁线性致动器或其线圈上的电压U和在该线圈中流动的电流I。电压和电流的具体值在此不太重要，因此没有示出。
在时间点t0，施加电压，则电流I增大。保持该电压的施加直至时间点t1。电流I在此已经达到最大值，并且在撤去电压之后缓慢地降低，直至在时间点t2完全衰减。由于电枢在磁场中的移动和随之而来的互感，存在附加的电流峰值。
在线圈中流动的电流I是针对由电磁体产生的磁场的量度，并且因此也是针对作用在电枢上的磁力的量度。基本上，由此得出：在时间点t0和t1之间发生克服弹力的移动，但是其中在此必须注意的是，首先必须以这种程度建立磁力，直到其超过弹力；在时间点t1和t2之间发生沿着弹力的方向的移动，但是其中在此必须注意的是，首先磁力必须以这种程度降低，直到其低于弹力。然后，该过程可以从头开始，即，电枢来回移动的这种循环的持续时间相应于Δt。
图4中现在以一个优选实施方式示意性地示出了根据本发明的方法的过程，即特别是上述第一运行模式。为此也关于时间t绘制了电压U和电流I。
在此，首先也在时间点t0施加电压，则电流I增大。在此，保持电压的施加直至时间点t1。电流I在此已达到最大值，并且在撤去电压之后缓慢地降低。
然而，在时间点t3，即在时间点t1之后不久，那么我们施加与先前施加的电压极性相反的电压，从而使电流I更快速地降低，并由此使磁力更快速地即主动地减少。
从时间点t4开始，该电压再次被撤去或切断，并在持续时间Δt’后才在时间点t5被再次施加，从而使存在于电磁线性致动器中的磁能完全地主动地（并由此比自行的情况更快速地）减少，这是在时间点t2的情况。具有这种极性的电压可以在例如为了再次建立磁力而被改变之前被施加更长的时间。可以通过二极管等防止沿相反方向的电流流动。
以这种方式，电磁线性致动器可以更快速地移回，这可以在与图3中的过程相比更短的持续时间Δt上看出，然而同时降低了噪音形成。
图5中以另一优选实施方式示意性地示出了根据本发明的方法的过程，即特别是上述第二运行模式。为此也关于时间t绘制了电压U和电流I。
在此，首先也在时间点t0施加电压，则电流I增大。在此，保持电压的施加直至时间点t1。电流I在此达到最大值，并且在在时间点t1撤去或切断电压之后缓慢地降低。
在时间点t3，即在时间点t1之后不久，我们施加与先前施加的电压极性相反的电压，从而使电流I更快速地减少，并由此使磁力更快速地即主动地减少，在根据图4的过程的情况中也是这样。但在此，存在于电磁线性致动器的磁能被立即完全地主动地减少，这在时间点t6是这种情况。
在此，电枢仍继续移动，即，磁能的减少比电枢或线性致动器的移动更快速地结束。这可以在电压曲线上依据由于感应电压而引起的衰减过程看出。然后，在时间点t2才结束移动，但以这种方式，电磁线性致动器可以更加快速地移回，这可以在与图4中的过程相比更加短的持续时间Δt上看出。

Claims (13)

1.用于运行泵（200）的方法，所述泵具有：泵腔（210），其具有至少一个接口（211、212）；和借助弹力（FF）进行加载的电磁线性致动器（220），所述电磁线性致动器能够通过施加电压（U）而克服所述弹力（FF）地移动，
其中，通过所述电磁线性致动器（220）沿第一方向（R1）的移动，将流体通过接口（211）抽吸到所述泵腔（210）中，并且，
其中，通过所述电磁线性致动器（220）沿第二方向（R2）的移动，将流体通过接口（212）从所述泵腔（210）排出，
其中，在所述电磁线性致动器（220）沿所述弹力（FF）的方向移动时，至少暂时地施加电压（U），使得存在于所述电磁线性致动器（220）中的磁能至少部分地主动地减少。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在第一运行模式中，在所述电磁线性致动器（22）沿所述弹力（FF）的方向移动时施加电压（U），使得在移动开始之后，存在于所述电磁线性致动器（220）中的磁能主动地减少到小于100％的预定份额。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述预定份额在10％和50％之间。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，在所述第一运行模式中，在移动结束之前或结束时重新施加电压（U），使得仍然存在于所述电磁线性致动器（220）中的磁能完全地主动地减少。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在施加使所述预定份额的磁能主动地减少的电压（U）和施加使存在于所述电磁线性致动器（220）中的磁能完全地主动地减少的电压（U）之间，至少设置一预定的持续时间（Δt’）和/或所述电磁线性致动器（220）的一移动距离。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在第二运行模式中，在所述电磁线性致动器（220）沿所述弹力（FF）的方向移动时，不中断地施加电压（U），使得存在于所述电磁线性致动器（220）中的磁能完全地主动地减少。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述第二运行模式中，从所述电磁线性致动器（220）沿所述弹力（FF）的方向移动开始，施加电压（U）。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用膜片泵作为泵（200）。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述泵（200）在输送单元（110）中使用或作为SCR供应系统的输送单元使用。
10.由泵（200）以及计算单元（150）组成的系统（100），所述泵具有：泵腔（210），所述泵腔具有至少一个接口（211、212）；和借助弹力（FF）进行加载的电磁线性致动器（220），所述计算单元设置用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的所有方法步骤。
11.根据权利要求10所述的系统（100），其构造成SCR供应系统。
12.计算机程序，当其在计算单元（150）上实施时，促使根据权利要求10或11所述的系统（100）执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法的所有方法步骤。
13.能够机器读取的存储介质，具有存储在其上的根据权利要求12所述的计算机程序。
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