DE102011088708A1 - Method for determining temperature of magnetic coil of lifting piston pump in motor car, involves determining temperature rise of coil with respect to reference temperature of resistance and electrical resistance at reference temperature - Google Patents

Method for determining temperature of magnetic coil of lifting piston pump in motor car, involves determining temperature rise of coil with respect to reference temperature of resistance and electrical resistance at reference temperature Download PDF

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Horst KLEINKNECHT
Lorena Antretter
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Abstract

The method involves determining a power supply voltage of lifting magnets (223) of a lifting piston pump (22), and determining a coil current of a magnetic coil. Electrical resistance of the magnetic coil is calculated, and temperature rise of the magnetic coil is determined with respect to a reference temperature of the electrical resistance of the magnetic coil and electrical resistance of the magnetic coil at the reference temperature. The lifting magnets are controlled by a pulse width modulation. The voltage of the lifting magnets is adjusted by a lifting cylinder (222). Independent claims are also included for the following: (1) a computer program comprising a set of instructions for executing a method for determining temperature of a magnetic coil of a lifting piston pump (2) a computer program product comprising a set of instructions for executing a method for determining temperature of a magnetic coil of a lifting piston pump.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur einer Magnetspule einer Hubkolbenpumpe, insbesondere einer Hubkolbenpumpe im Fördermodul eines SCR-Katalysatorsystems. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät abläuft. Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist zur Durchführung des Verfahrens, wenn das Programm auf einem Computer oder Steuergerät ausgeführt wird.The present invention relates to a method for determining the temperature of a magnetic coil of a reciprocating pump, in particular a reciprocating pump in the delivery module of an SCR catalyst system. Furthermore, the invention relates to a computer program that performs all the steps of the inventive method when it runs on a computing device or controller. Moreover, the invention relates to a computer program product with program code which is stored on a machine-readable carrier for carrying out the method when the program is executed on a computer or control unit.

Stand der TechnikState of the art

Um die immer strengeren Abgasgesetzgebungen zu erfüllen, ist es notwendig, Stickstoffdioxide im Abgas von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von Dieselmotoren, zu verringern. Hierzu ist es bekannt, im Abgasbereich von Brennkraftmaschinen einen SCR-Katalysator (Selective Catalytic Reduction) anzuordnen, der dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine enthaltene Stickoxide (NOx) in Gegenwart eines Reduktionsmittels zu Stickstoff reduziert. Hierdurch kann der Anteil von Stickoxid im Abgas erheblich verringert werden. Für den Ablauf der Reaktion wird Ammoniak (NH3) benötigt, das dem Abgas zugemischt wird. Als Reduktionsmittel werden daher NH3 bzw. NH3-abspaltende Reagenzien eingesetzt. In der Regel wird hierfür eine wässrige Harnstofflösung (Harnstoffwasserlösung) verwendet, die vor dem SCR-Katalysator im Abgasstrang eingespritzt wird. Aus dieser Lösung bildet sich Ammoniak, das als Reduktionsmittel wirkt. Eine 32,5 %ige wässrige Harnstofflösung ist unter dem Markennamen AdBlue® kommerziell erhältlich.In order to meet the increasingly stringent exhaust gas legislation, it is necessary to reduce nitrogen oxides in the exhaust gas of internal combustion engines, especially diesel engines. For this purpose, it is known to arrange an SCR catalytic converter (selective catalytic reduction) in the exhaust region of internal combustion engines, which reduces the nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas of the internal combustion engine in the presence of a reducing agent to nitrogen. As a result, the proportion of nitrogen oxide in the exhaust gas can be significantly reduced. For the course of the reaction ammonia (NH 3 ) is required, which is admixed to the exhaust gas. As reducing agents therefore NH 3 or NH 3 -splitting reagents are used. As a rule, an aqueous urea solution (urea-water solution) is used for this, which is injected in the exhaust gas line upstream of the SCR catalytic converter. From this solution forms ammonia, which acts as a reducing agent. A 32.5% aqueous urea solution is commercially available under the trade name AdBlue ®.

Durch Bestimmungen der On-Board-Diagnose-Richtlinien (OBD) und angesichts der erforderlichen Genauigkeit bei der Reduktionsmittelspraybildung im SCR-Katalysator muss der Druck im SCR-Katalysatorsystem überwacht werden. Dazu kann der Strom, welcher durch eine Magnetspule im Hubmagneten einer Hubkolbenpumpe fließt, welche in einem Fördermodul des SCR-Katalysatorsystems Harnstoffwasserlösung transportiert, überwacht und der Zeitpunkt der Ankerbewegung ausgemessen und zur weiteren Verarbeitung im System aufbereitet werden. Eine Änderung der Temperatur der Magnetspule verursacht eine Änderung im Spulenstrom. Bei einer höheren Temperatur steigt der Innenwiderstand der Magnetspule und die benötigte Stromstärke zum Bewegen des Magnetankers wird langsamer erreicht. Über ein Rechenmodell kann der Zeitpunkt des Ankeranschlags einer Pumpbewegung mit Einbeziehung des Spuleninnenwiderstandes, d. h. der Spulentemperatur und der Bordnetzspannung in einen Druck umgewandelt werden, welcher der Bewegung eines Magnetankers entgegenwirkt. Über diese Berechnung kann ein SCR-Katalysatorsystem auf einen konstanten Druck geregelt werden. Hierzu ist allerdings zu jedem Zeitpunkt die Kenntnis der Magnetspulentemperatur notwendig.By determining the on-board diagnostic guidelines (OBD) and considering the accuracy of reductant spray formation in the SCR catalyst, the pressure in the SCR catalyst system must be monitored. For this purpose, the current which flows through a solenoid coil in the lifting magnet of a reciprocating pump, which transports urea water solution in a delivery module of the SCR catalyst system, and the timing of the armature movement are measured and processed for further processing in the system. A change in the temperature of the solenoid causes a change in the coil current. At a higher temperature, the internal resistance of the solenoid increases and the current required to move the armature is reached more slowly. By means of a mathematical model, the time of the armature stop of a pumping movement with inclusion of the coil internal resistance, i. H. the coil temperature and the vehicle electrical system voltage are converted into a pressure which counteracts the movement of a magnet armature. This calculation can be used to control an SCR catalyst system to a constant pressure. For this, however, the knowledge of the magnetic coil temperature is necessary at all times.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Temperatur T einer Magnetspule der Hubkolbenpumpe umfasst das Ermitteln einer Versorgungsspannung U eines Hubmagneten der Hubkolbenpumpe, das Ermitteln eines Spulenstroms I der Magnetspule, das Berechnen des temperaturabhängigen elektrischen Widerstandes R(T) der Magnetspule und das Bestimmen einer Temperaturerhöhung ΔT der Magnetspule gegenüber einer Referenztemperatur Tref aus dem elektrischen Widerstand R(T) der Magnetspule und einem elektrischen Widerstand R(Tref) der Magnetspule bei der Referenztemperatur Tref. Durch direkte oder indirekte Ermittlung der Versorgungsspannung U des Hubmagneten und des Spulenstroms I(T) der Magnetspule werden alle notwendigen Parameter erfasst, um den elektrischen Widerstand R(T) der Magnetspule zu errechnen. Dies kann beispielsweise über die folgende Formel 1 erfolgen: UR(T) = U / I(T) (Formel 1) The method according to the invention for determining the temperature T of a magnet coil of the reciprocating pump comprises determining a supply voltage U of a lifting magnet of the reciprocating pump, determining a coil current I of the magnet coil, calculating the temperature-dependent electrical resistance R (T) of the magnet coil and determining a temperature increase ΔT of Magnetic coil relative to a reference temperature T ref from the electrical resistance R (T) of the magnetic coil and an electrical resistance R (T ref ) of the magnetic coil at the reference temperature T ref . By direct or indirect determination of the supply voltage U of the solenoid and the coil current I (T) of the solenoid coil all necessary parameters are detected to calculate the electrical resistance R (T) of the solenoid. This can be done for example via the following formula 1: UR (T) = U / I (T) (Formula 1)

Alternativ ist auch eine Berechnung des elektrischen Widerstandes R(T) der Magnetspule über eine Kennlinie möglich. Alternatively, it is also possible to calculate the electrical resistance R (T) of the magnetic coil via a characteristic curve.

Die Bestimmung der Temperaturerhöhung ΔT kann gemäß Formel 2 erfolgen:

Figure 00030001
α bezeichnet den Temperaturkoeffizienten des Materials der Magnetspule.The determination of the temperature increase ΔT can be made according to formula 2:
Figure 00030001
α denotes the temperature coefficient of the material of the magnetic coil.

In einem verbauten Kraftfahrzeug am Ende einer Produktionslinie, welches ein SCR-Katalysatorsystem umfasst, kann der elektrische Widerstand R(Tref) der Magnetspule bei der Referenztemperaturen Tref eingelernt werden. Zu diesem Zeitpunkt sind alle Systemparameter bekannt und stabil. Ein Steuergerät des SCR-Katalysatorsystems kann über einen Außentemperaturfühler die Umgebungstemperatur und durch einen Temperatursensor im SCR-Tanksystem die Temperatur eines Reduktionsmitteltanks, in dessen Nähe die Hubkolbenpumpe verbaut ist, bestimmen. Aus dieser Temperatur kann auch die Temperatur des SCR-Katalysatorsystems abgeleitet werden. Am Ende der Produktionslinie haben alle Teile des Fahrzeugs eine einheitliche oder zumindest eine definierte Temperatur. Anschließend kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Messung einer initialen Spulentemperatur vorgenommen werden. Von dem ermittelten Widerstand werden dann die anwendbaren Variablen, wie Widerstände in der Zuleitung und sonstige Widerstände abgezogen. Hierdurch wird der Widerstand der untersuchten Magnetspule erhalten. Die daraus errechnete Spulentemperatur kann dann mit der ermittelten Außentemperatur und der SCR-Tanktemperatur plausibilisiert und verrechnet werden. Auf diese Weise wird die Spulentemperatur ermittelt. Dies ermöglicht auch die Ermittlung des elektrischen Innenwiderstand R(Tref) der Magnetspule, welcher bei der folgenden Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Formel (2) eingesetzt wird.In a built-in motor vehicle at the end of a production line, which comprises an SCR catalyst system, the electrical resistance R (T ref ) of the magnetic coil can be learned at the reference temperatures T ref . At this time, all system parameters are known and stable. A control unit of the SCR catalyst system can determine the ambient temperature via an outside temperature sensor and the temperature of a reducing agent tank, in the vicinity of which the reciprocating pump is installed, by means of a temperature sensor in the SCR tank system. From this temperature, the temperature of the SCR catalyst system can be derived. At the end of the production line, all parts of the vehicle have a single or at least one defined temperature. Subsequently, the measurement of an initial coil temperature can be carried out with the method according to the invention. From the determined resistance then the applicable variables, such as resistors in the supply line and other resistors are deducted. As a result, the resistance of the tested solenoid is obtained. The calculated coil temperature can then be plausibilized and calculated with the determined outside temperature and the SCR tank temperature. In this way, the coil temperature is determined. This also allows the determination of the internal electrical resistance R (T ref ) of the magnetic coil, which is used in the following application of the method according to the invention in formula (2).

Auf eine Kalibrierung durch Einlernen kann verzichtet werden, indem der nominale elektrische Widerstand der Magnetspule bei einer Referenztemperatur Tref als elektrischer Widerstand R(Tref) in Formel (2) eingesetzt wird. Hierbei können allerdings Toleranzen des SCR-Katalysatorsystems nicht berücksichtigt werden, sodass die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmten Temperaturwerte der Magnetspule nicht so genau sind als wenn der elektrische Widerstand R(Tref) der Magnetspule bei der Referenztemperatur Tref durch Einlernen bestimmt wird.Calibration by teach-in can be dispensed with by using the nominal electrical resistance of the magnetic coil at a reference temperature T ref as electrical resistance R (T ref ) in formula (2). In this case, however, tolerances of the SCR catalyst system can not be taken into account, so that the temperature values of the magnetic coil determined by the method according to the invention are not as accurate as when the electrical resistance R (T ref ) of the magnetic coil at the reference temperature T ref is determined by teaching.

Eine weitere Möglichkeit der Bestimmung der Temperaturerhöhung ΔT besteht darin, diese aus einem Kennfeld zu bestimmen, welches in einem Steuergerät eines SCR-Katalysatorsystem hinterlegt ist.Another way of determining the temperature increase .DELTA.T is to determine these from a map, which is stored in a control unit of an SCR catalyst system.

Die Temperatur T der Magnetspule ergibt sich durch Addition der Referenztemperatur Tref und der Temperaturerhöhung ΔT gemäß Formel (3): T = Tref + ΔT (Formel 3) The temperature T of the magnetic coil is obtained by adding the reference temperature T ref and the temperature increase ΔT according to formula (3): T = T ref + ΔT (Formula 3)

Erfindungsgemäß erfolgt eine Ansteuerung des Hubmagneten bevorzugt über eine Pulsweitenmodulation (PWM). Eine Pulsweitenmodulation verhindert, dass der Spulenstrom I(T) zu hohe Werte annimmt und dadurch eine Endstufe im Steuergerät des SCR-Katalysatorsystems überlastet würde. Bei dieser Ansteuerungsvariante muss abgewartet werden, bis sich durch die PWM-Ansteuerung ein stabiler Stromwert eingestellt hat. Dieser kann dann durch mehrere Messungen durch einen Analog/Digital-Wandler im Steuergerät ermittelt werden. Anschließend werden die gemessenen Werte gemittelt, da bedingt durch die PWM-Ansteuerung ein pulsierendes Stromsignal erfasst wird. Besonders bevorzugt erfolgen die Messungen mit einer Abtastfrequenz die mindestens doppelt so hoch ist wie die Frequenz der PWM-Ansteuerung. Dies ermöglicht es Aliasing-Effekte auszuschließen und verbessert die Qualität der bestimmten Messwerte. Auch kann eine derart hohe Messfrequenz dazu beitragen, dass eine Messsequenz verkürzt wird, da die Mittelung der Messwerte so schneller zur Verfügung steht.According to the invention, a control of the solenoid is preferably carried out via a pulse width modulation (PWM). Pulse width modulation prevents the coil current I (T) from assuming too high values and thus overloading an output stage in the control unit of the SCR catalyst system. With this activation variant, it is necessary to wait until the PWM control has set a stable current value. This can then be determined by several measurements by an analog / digital converter in the control unit. Subsequently, the measured values are averaged, since due to the PWM control, a pulsating current signal is detected. Particularly preferably, the measurements are carried out with a sampling frequency which is at least twice as high as the frequency of the PWM control. This makes it possible to exclude aliasing effects and improves the quality of the specific measured values. Also, such a high measurement frequency can contribute to a measurement sequence being shortened, since the averaging of the measured values is thus faster available.

Bei ruhendem Hubkolben der Hubkolbenpumpe kann eine Versorgungsspannung U an dem Hubmagneten angelegt werden, die nicht ausreicht, um einen Pumpenhub auszulösen und die Ermittlung des Spulenstroms I erfolgen, sobald sich ein konstant pulsierender Spulenstrom I eingestellt hat. Diese Art der Messung kann angewandt werden, um initial die Temperatur der Magnetspule zu bestimmen. Dies ist beispielsweise sinnvoll, um im Temperaturbereich um den Gefrierpunkt einer Harnstoffwasserlösung zu ermitteln, wie kalt die Magnetspule ist. Aufgrund des ermittelten Temperaturwertes kann dann eine Heizstrategie zum Auftauen des SCR-Katalysatorsystems bestimmt werden. Hierbei ist es erfindungsgemäß bevorzugt, einen möglichst hohen Spulenstrom fließen zu lassen, der allerdings keine Endstufe im Steuergerät des SCR-Katalysatorsystems überlasten sollte. Bei einer solchen hohen Stromstärke minimieren sich Toleranzen im Messsystem, da diese in der Regel prozentual zur maximalen Stromstärke eingehen. Zur Bestimmung einer Initialtemperatur muss die Ermittlung des Spulenstroms geschehen, bevor sich die Magnetspule selbst infolge der Ansteuerung erwärmt. Sie darf aber nicht erfolgen, bevor sich über die Spuleninduktivität ein stabiler Endstrom eingestellt hat. Dasselbe Verfahren zum Bestimmen der Spulentemperatur kann auch im Pumpbetrieb einer Hubkolbenpumpe angewandt werden. Allerdings ist in diesem Fall der Messstrom geringer als bei der Bestimmung einer initialen Spulentemperatur, da vermieden werden muss, dass infolge der Bestromung zur Temperaturermittlung der Hubmagnet eine ungewollte Pumpbewegung durchführt. Dies muss unterbunden werden, weil eine ungewollte oder sogar unbewusste Pumpbewegung eine Dosierstrategie stören kann oder diese sogar vollständig zunichte macht. Bei einem geringen Spulenstrom maximieren sich Toleranzen im Messsystem, da diese in der Regel prozentual zum maximalen Wert eingehen. When the reciprocating piston pump is stationary, a supply voltage U can be applied to the lifting magnet which is insufficient to trigger a pump stroke and the determination of the coil current I takes place as soon as a constant pulsating coil current I has been established. This type of measurement can be used to initially determine the temperature of the solenoid coil. This is useful, for example, to determine how cold the magnetic coil is in the temperature range around the freezing point of a urea water solution. On the basis of the determined temperature value, a heating strategy for thawing the SCR catalyst system can then be determined. In this case, it is preferred according to the invention to allow the highest possible coil current to flow, which, however, should not overload any output stage in the control unit of the SCR catalyst system. With such a high current intensity, tolerances in the measuring system are minimized, since they usually enter as a percentage of the maximum current. To determine an initial temperature, the coil current must be determined before the solenoid itself heats up as a result of the activation. However, it must not take place before a stable final current has been set via the coil inductance. The same method of determining the coil temperature can also be used in the pumping operation of a reciprocating pump. However, in this case, the measuring current is lower than in the determination of an initial coil temperature, since it must be avoided that due to the energization for temperature determination of the solenoid carries out an unwanted pumping movement. This must be prevented, because an unwanted or even unconscious pumping movement can disrupt or even nullify a dosing strategy. With a low coil current, tolerances in the measuring system are maximized, since these usually enter as a percentage of the maximum value.

Um in einem Pumpbetrieb eine Temperaturbestimmung mit einem höheren Messstrom zu ermöglichen, ist es erfindungsgemäß möglich, dass bei der Ansteuerung der Hubkolbenpumpe zur Auslösung eines Pumpenhubs die Ansteuerdauer über den Zeitraum, der zur Auslösung des Pumpenhubs benötigt wird, verlängert wird und die Ermittlung des Spulenstroms I erfolgt, sobald sich ein konstant pulsierender Strom I eingestellt hat. Durch die Verlängerung der Ansteuerung wird die maximale Anzahl der Pumpenhübe pro Zeiteinheit verkürzt. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, die Verlängerung nicht bei jedem Pumpenhub durchzuführen, um so zu vermeiden, dass eine wesentliche Verringerung der maximalen Pumpmenge pro Zeiteinheit erfolgt. Die Verlängerung der Ansteuerdauer ist auch gar nicht bei jedem Pumpenhub notwendig, da die Temperaturänderung einer Magnetspule relativ träge erfolgt.In order to enable a temperature determination with a higher measuring current in a pumping operation, it is possible according to the invention for the actuation of the reciprocating pump to trigger a pump stroke to lengthen the activation duration over the period of time required to trigger the pump stroke and to determine the coil current I. takes place as soon as a constant pulsating current I has set. By extending the control, the maximum number of pump strokes per unit time is shortened. It is inventively preferred not to perform the extension at each pump stroke, so as to avoid that there is a significant reduction in the maximum pumping amount per unit time. The extension of the tax period is not at all every pump stroke necessary because the temperature change of a solenoid coil is relatively slow.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, dass bei Ansteuerung der Hubkolbenpumpe zur Auslösung eines Pumpenhubs die Bestimmung der Temperaturerhöhung ΔT aus der zeitlichen Änderung des Spulenstroms I berechnet wird. Hierbei wird in einem Bereich eines möglichst linearen Anstiegs des Spulenstromes mit der Zeit der Stromanstieg mit der im System gemessenen Versorgungsspannung U verrechnet, um den Innenwiderstand der Spule zu ermitteln. Dies kann auch durch ein Kennfeld erfolgen. Je kleiner der Innenwiderstand der Spule ist, umso schneller steigt der Strom an. Dieses Verfahren setzt allerdings voraus, dass die Induktivität der Spule nicht dominant gegenüber dem vorhandenen Spuleninnenwiderstand ist. Furthermore, it is possible according to the invention for the determination of the temperature increase .DELTA.T to be calculated from the time change of the coil current I when the reciprocating pump is triggered to trigger a pump stroke. In this case, in a range of as linear a rise of the coil current as possible over time, the current increase is offset with the supply voltage U measured in the system in order to determine the internal resistance of the coil. This can also be done by a map. The smaller the internal resistance of the coil, the faster the current increases. However, this method assumes that the inductance of the coil is not dominant over the existing coil internal resistance.

Das erfindungsgemäße Computerprogramm führt alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens aus, wenn es auf einem Rechengerät abläuft. Dies ermöglicht es, das erfindungsgemäße Verfahren in einem vorhandenen SCR-Katalysatorsystem zu implementieren, ohne bauliche Veränderungen daran vornehmen zu müssen. Hierzu dient das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Computer oder Steuergerät ausgeführt wird.The computer program according to the invention performs all steps of the method according to the invention when it runs on a computing device. This makes it possible to implement the method according to the invention in an existing SCR catalyst system without having to make structural changes to it. For this purpose, the inventive computer program product with program code, which is stored on a machine-readable carrier, for carrying out the method according to the invention, when the program is executed on a computer or control unit.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

1 zeigt ein SCR-Katalysatorsystem, in welchem das erfindungsgemäße Verfahren angewandt werden kann. 1 shows an SCR catalyst system in which the inventive method can be applied.

2 zeigt den Hubmagneten einer Hubkolbenpumpe im SCR-Katalysatorsystem gemäß 1. 2 shows the solenoid of a reciprocating pump in the SCR catalyst system according to 1 ,

3 zeigt die Ansteuerung des Hubmagneten und den Stromverlauf der Magnetspule in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. 3 shows the control of the solenoid and the current flow of the solenoid in an embodiment of the method according to the invention.

4 zeigt die Ansteuerung des Hubmagneten und den Stromverlauf der Magnetspule in einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. 4 shows the control of the solenoid and the current flow of the solenoid in another embodiment of the method according to the invention.

5 zeigt den Stromverlauf der Magnetspule in noch einer anderen Ausführungsform des Verfahrens. 5 shows the current flow of the solenoid in yet another embodiment of the method.

Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt das Dosiersystem eines SCR-Katalysators. Dieses umfasst eine Reduktionsmitteltankeinheit 1 mit Füllstandssensor, Filter und Heizer, ein Fördermodul 2, ein Dosiermodul 3 und ein Steuergerät 4. Die Reduktionsmittellösung wird aus der Tankeinheit 1 in das Fördermodul 2 transportiert. Hierbei passiert sie ein als Rückschlagventil ausgebildetes Ansaugventil 21 und wird in eine Hubkolbenmembranpumpe 22 gesaugt. Diese umfasst eine Membran 221 zur volumetrischen Förderung der Reduktionsmittellösung, einen Hubkolben 222, dessen linear oszillierende Bewegung auf die Membran 221 übertragen wird, einen Hubmagneten 223 mit einem Magnetanker (nicht gezeigt), welcher ein Anheben des Hubkolbens bewirkt, indem er bestromt wird und eine Druckfeder 224, welche den Hubkolben 222 wieder in seinen Sitz zurückpresst, wenn der Hubmagnet 223 nicht mehr bestromt wird. Bei einer Pumpbewegung des Hubkolbens öffnet sich das Ansaugventil 21, sodass das Reduktionsmittel in die Hubkolbenmembranpumpe 22 strömen kann. Wenn der Hubkolben in seinen Sitz zurückkehrt, schließt sich das Ansaugventil 21 und die Reduktionsmittellösung wird aus der Hubkolbenmembranpumpe 22 heraus durch ein Druckventil 23 gepresst, welches gleichzeitig Durchflutungsschutz für die Hubkolbenmembranpumpe 22 dient. Dann wird die Lösung durch einen Pulsationsdämpfer 24 und aus dem Fördermodul hinaus in das Dosiermodul 3 gefördert, aus welchem sie im Abgasstrang eindosiert wird. Ein Rücksaugen der Reduktionsmittellösung ist durch ein Rücksaugmodul 25 im Fördermodul 2 möglich. Das Rücksaugmodul 25 umfasst ein Ansaugventil 251, eine Rücksaugpumpe 252 und ein Druckventil 253. Reduktionsmittellösung, welche das Rücksaugmodul verlässt, kann durch einen Eisdruckdämpfer 26 in die Tankeinheit 1 zurückgesaugt werden 1 shows the dosing of an SCR catalyst. This comprises a reducing agent tank unit 1 with level sensor, filter and heater, a conveyor module 2 , a dosing module 3 and a controller 4 , The reducing agent solution is removed from the tank unit 1 in the conveyor module 2 transported. In this case, it passes a designed as a check valve intake valve 21 and gets into a reciprocating diaphragm pump 22 sucked. This includes a membrane 221 for the volumetric delivery of the reducing agent solution, a reciprocating piston 222 , whose linear oscillating motion on the diaphragm 221 is transmitted, a solenoid 223 with a magnet armature (not shown), which causes lifting of the reciprocating piston by being energized and a compression spring 224 , which is the reciprocating piston 222 back pressed into its seat when the solenoid 223 is no longer energized. During a pumping movement of the reciprocating piston, the intake valve opens 21 , so that the reducing agent in the Hubkolbenmembranpumpe 22 can flow. When the reciprocating piston returns to its seat, the intake valve closes 21 and the reducing agent solution becomes the reciprocating diaphragm pump 22 out through a pressure valve 23 pressed, which at the same time flood protection for the reciprocating diaphragm pump 22 serves. Then the solution through a pulsation damper 24 and out of the delivery module into the dosing module 3 conveyed, from which it is metered in the exhaust line. A suck-back of the reducing agent solution is through a Rücksaugmodul 25 in the conveyor module 2 possible. The suck-back module 25 includes a suction valve 251 , a suction pump 252 and a pressure valve 253 , Reducing agent solution exiting the suction module may pass through an ice pressure damper 26 in the tank unit 1 be sucked back

2 zeigt den Aufbau des Hubmagneten 223 einer Hubkolbenmembranpumpe 22 des SCR-Katalysatorsystems gemäß 1. Dieser umfasst eine Magnetspule 2231 aus Kupfer, ein Gehäuse 2232 und einen Magnetanker 2233. Der Magnetanker 2233 kann sich zwischen den Positionen S0 und S1 bewegen. Durch einen Druck p, der zwischen der Hubkolbenmembranpumpe 22 und dem Dosierventil 3 im SCR-Katalysatorsystem herrscht, wirkt eine Gegenkraft F auf den Magnetanker 2233 der Hubkolbenmembranpumpe 22. Die Wirkung der Gegenkraft F verlängert mechanisch die Zeitdauer bis der Anker die vordere Endlage des Hubmagneten 223 erreicht hat. Diese mechanische Bewegungsdauer lässt sich im Stromsignal der Hubkolbenmembranpumpe 22 wiedererkennen. 2 shows the structure of the solenoid 223 a reciprocating diaphragm pump 22 of the SCR catalyst system according to 1 , This includes a magnetic coil 2231 made of copper, a housing 2232 and a magnet armature 2233 , The magnet armature 2233 can move between positions S0 and S1. By a pressure p, between the reciprocating diaphragm pump 22 and the metering valve 3 prevails in the SCR catalyst system, a counterforce F acts on the armature 2233 the reciprocating diaphragm pump 22 , The effect of the counterforce F mechanically extends the time until the armature the front end position of the solenoid 223 has reached. This mechanical movement time can be in the current signal of Hubkolbenmembranpumpe 22 recognize.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim Motorstart eines Kraftfahrzeuges, welches das SCR-Katalysatorsystem gemäß 1 umfasst, die Temperatur der Magnetspule 2231 ermittelt. Hierzu wird durch eine Pulsweitenmodulationsansteuerung gemäß 3 (Ansteuerung A = 0 keine Ansteuerung; A = 1 Ansteuerung) ein Temperaturwert ermittelt. In einem Messbereich M1, in welchem sich durch die Pulsweitenmodulationsansteuerung ein stabiler pulsierender Stromwert I(T) eingestellt hat, wird dieser mehrmals mittels eines Analog/Digital-Wandlers im Steuergerät 4 gemessen und daraufhin über die gemessenen Werte gemittelt. Anschließend kann die Spulentemperatur T gemäß den Formeln 1 bis 3 berechnet werden, wobei der Temperaturkoeffizient α für das Spulenmaterial Kupfer 3,9 × 10–3K–1 beträgt. In one embodiment of the method according to the invention is at the engine start of a motor vehicle, which the SCR catalyst system according to 1 includes the temperature of the solenoid coil 2231 determined. This is done by a pulse width modulation control according to 3 (Control A = 0 no control, A = 1 control) a temperature value determined. In a measuring range M1, in which a stable pulsating current value I (T) has been set by the pulse width modulation control, this is repeatedly by means of an analog / digital converter in the control unit 4 measured and then averaged over the measured values. Subsequently, the coil temperature T can be calculated according to the formulas 1 to 3, wherein the temperature coefficient α for the coil material copper is 3.9 × 10 -3 K -1 .

Während einer Reduktionsmitteldosierung kann die Bestimmung der Spulentemperatur T in Dosierpausen ebenfalls mit dem Verfahren gemäß 3 bestimmt werden. In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist möglich, eine Bestimmung vorzunehmen, indem die Bestromung des Hubmagneten 223 während eines Pumpenhubes verlängert wird. Dies ist in 4 dargestellt. Der erste Teil der dargestellten Ansteuerung im Zeitraum t1 dient dazu, um den Magnetanker 2233 des Hubmagneten 223 sicher anzusteuern. Dieser Teil entspricht im Ansteuerungsverlauf einer normalen Ansteuerung eines Pumpenhubs. In dieser Phase wird Harnstoffwasserlösung aus der Hubkolbenmembranpumpe 22 herausgetrieben. Nach Beendigung des ersten Teils der Ansteuerung wird diese Ansteuerung im Zeitraum t2 um eine Pulweitenmodulationsansteuerung erweitert, welche der Ansteuerung bei der in 3 beschriebenen Bestimmung der initialen Temperaturmessung entspricht und einen Messbereich M2 aufweist, in dem sich ein stabiler pulsierender Stromwert I(T) eingestellt hat. Es werden somit zwei standardisierte Vorgänge miteinander verbunden. Hierbei ist die Messzeit geringer als bei der Temperaturermittlung zwischen den Pumpvorgängen und es tritt ein hoher Messstrom auf, sodass Toleranzen der Strommessung minimiert werden. Am Ende der Temperaturermittlung, d.h. am Ende des Zeitraums t2, wird die Pulsweitenmodulationsansteuerung beendet. Der Magnetanker 2233 fällt in seinen Sitz zurück, Harnstoffwasserlösung wird in die Hubkolbenmembranpumpe 22 eingesaugt und ein neuer Pumpvorgang kann einsetzen. Eine PWM-Beaufschlagung der Pumpenansteuerung verursacht ein hörbares Signal. Während dieses Signal bei der Temperaturmessung während der Dosierpausen auffällig ist, geht es bei der Ansteuerungsvariante gemäß 4 für einen Zuhörer im Geräusch des Pumpenhubes unter.During a reducing agent metering, the determination of the coil temperature T in dosing intervals can also be carried out with the method according to FIG 3 be determined. In another embodiment of the inventive method is possible to make a determination by the energization of the solenoid 223 is extended during a pump stroke. This is in 4 shown. The first part of the illustrated control in the period t 1 serves to the armature 2233 of the lifting magnet 223 safe to drive. This part corresponds to the control curve of a normal control of a pump stroke. At this stage, urea water solution from the reciprocating diaphragm pump 22 driven out. After completion of the first part of the control, this control is extended in the period t 2 to a pulse width modulation control, which the control at the in 3 described determination of the initial temperature measurement and has a measuring range M2, in which a stable pulsating current value I (T) has been set. Thus, two standardized processes are interconnected. In this case, the measuring time is lower than during the temperature determination between the pumping operations and a high measuring current occurs, so that tolerances of the current measurement are minimized. At the end of the temperature determination, ie at the end of the period t 2 , the pulse width modulation control is terminated. The magnet armature 2233 falls back into its seat, urea water solution enters the reciprocating diaphragm pump 22 sucked in and a new pumping operation can begin. A PWM actuation of the pump control causes an audible signal. While this signal is noticeable during the temperature measurement during the metering pauses, the activation variant works in accordance with 4 for a listener in the noise of the pump stroke.

5 zeigt den Spulenstromverlauf in einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Über die zeitliche Steigung im Anfangsbereich der Magnetisierung der Magnetspule 2231 kann der Innenwiderstand der Magnetspule 2231 ermittelt werden. Je kleiner der Innenwiderstand der Magnetspule ist 2231, umso schneller steigt der Spulenstrom I an, das heißt die Stromänderung ΔI wird gegenüber der Zeitänderung Δt kleiner. Auf eine Pulweitenmodulationsansteuerung kann in dieser Ausführungsform der Erfindung verzichtet werden. 5 shows the coil current profile in a further embodiment of the method according to the invention. About the temporal slope in the initial range of the magnetization of the magnetic coil 2231 can the internal resistance of the solenoid 2231 be determined. The smaller the internal resistance of the magnetic coil 2231 The faster the coil current I increases, that is, the current change ΔI becomes smaller than the time change Δt. A pulse width modulation drive can be dispensed with in this embodiment of the invention.

Claims (9)

Verfahren zur Bestimmung der Temperatur T einer Magnetspule (2231) einer Hubkolbenpumpe (22), umfassend – Ermitteln einer Versorgungsspannung U eines Hubmagneten (223) der Hubkolbenpumpe (22), – Ermitteln eines Spulenstroms I(T) der Magnetspule (2231), – Berechnen des elektrischen Widerstandes R(T) der Magnetspule (2231), und – Bestimmen einer Temperaturerhöhung ΔT der Magnetspule (2231) gegenüber einer Referenztemperatur Tref aus dem elektrischen Widerstand R(T) der Magnetspule (2231) und einem elektrischen Widerstand R(Tref) der Magnetspule (2231) bei der Referenztemperatur Tref.Method for determining the temperature T of a magnetic coil ( 2231 ) a reciprocating pump ( 22 ), comprising - determining a supply voltage U of a lifting magnet ( 223 ) of the reciprocating pump ( 22 ), - determining a coil current I (T) of the magnetic coil ( 2231 ), - calculating the electrical resistance R (T) of the magnetic coil ( 2231 ), and - determining a temperature increase ΔT of the magnetic coil ( 2231 ) relative to a reference temperature T ref from the electrical resistance R (T) of the magnetic coil ( 2231 ) and an electrical resistance R (T ref ) of the magnetic coil ( 2231 ) at the reference temperature T ref . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Temperaturerhöhung ΔT gemäß der folgenden Formel erfolgt:
Figure 00090001
wobei α der Temperaturkoeffizient des Materials der Magnetspule (2231) ist.A method according to claim 1, characterized in that the determination of the temperature increase .DELTA.T is carried out according to the following formula:
Figure 00090001
where α is the temperature coefficient of the material of the magnetic coil ( 2231 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Temperaturerhöhung ΔT aus einem Kennfeld erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the determination of the temperature increase .DELTA.T is carried out from a map. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ansteuerung des Hubmagneten (223) über eine Pulsweitenmodulation erfolgt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a control of the lifting magnet ( 223 ) takes place via a pulse width modulation. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei ruhendem Hubkolben (222) der Hubkolbenpumpe (22) eine Versorgungsspannung U an den Hubmagneten (223) angelegt wird, die nicht ausreicht um einen Pumpenhub auszulösen und die Ermittlung des Spulenstroms I(T) erfolgt, sobald sich ein konstant pulsierender Spulenstrom I(T) eingestellt hat.Method according to Claim 4, characterized in that when the reciprocating piston is stationary ( 222 ) of the reciprocating pump ( 22 ) a supply voltage U to the lifting magnet ( 223 ) is applied, which is not sufficient to trigger a pump stroke and the determination of the coil current I (T), as soon as a constant pulsating coil current I (T) has been set. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ansteuerung der Hubkolbenpumpe (22) zur Auslösung eines Pumpenhubs die Ansteuerdauer über den Zeitraum, welcher zur Auslösung des Pumpenhubs benötigt wird, verlängert wird und die Ermittlung des Spulenstroms I(T) erfolgt, sobald sich ein konstant pulsierender Spulenstrom I(T) eingestellt hat.A method according to claim 4, characterized in that when controlling the reciprocating piston pump ( 22 ) for triggering a pump stroke, the activation duration over the period which is required to trigger the pump stroke is extended and the determination of the coil current I (T) takes place as soon as a constant pulsating coil current I (T) has been set. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ansteuerung der Hubkolbenpumpe (22) zur Auslösung eines Pumpenhubs die Bestimmung der Temperaturerhöhung ΔT aus der zeitlichen Änderung des Spulenstroms I(T) berechnet wird.A method according to claim 1, characterized in that when controlling the reciprocating piston pump ( 22 ) for determining a pump stroke, the determination of the temperature increase .DELTA.T from the temporal change of the coil current I (T) is calculated. Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät (4) abläuft.A computer program executing all the steps of a method according to any one of claims 1 to 7, when stored on a computing device or controller ( 4 ) expires. Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wenn das Programm auf einem Computer oder Steuergerät (4) ausgeführt wird.Computer program product with program code, which is stored on a machine-readable carrier, for carrying out the method according to one of claims 1 to 7, when the program is stored on a computer or control unit ( 4 ) is performed.
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