DE102014208260A1

DE102014208260A1 - Method for operating a pump, system for metering a reducing agent into an exhaust gas stream of an internal combustion engine, and internal combustion engine

Info

Publication number: DE102014208260A1
Application number: DE102014208260.9A
Authority: DE
Inventors: Christian Missy
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2015-11-05

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Pumpe (5), die wenigstens einen Elektromagneten (19) aufweist, wobei der Elektromagnet (19) im Betrieb der Pumpe (5) mit einer getakteten Spannung beaufschlagt wird, vorgeschlagen. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Elektromagnet (19) in einem Aufheizbetrieb bestromt wird, wobei die Pumpe (5) durch in dem Elektromagneten (19) freiwerdende Verlustleistung erwärmt wird.The invention relates to a method for operating a pump (5) which has at least one electromagnet (19), wherein the electromagnet (19) is subjected to a pulsed voltage during operation of the pump (5). The method is characterized in that the electromagnet (19) is energized in a heating operation, wherein the pump (5) is heated by in the electromagnet (19) released power loss.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Pumpe gemäß Anspruch 1, ein System zur Eindosierung eines Reduktionsmittels in einen Abgasstrom einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 7, und einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 9. The invention relates to a method for operating a pump according to claim 1, a system for metering a reducing agent into an exhaust gas stream of an internal combustion engine according to claim 7, and an internal combustion engine according to claim 9.

Verfahren, Systeme und Brennkraftmaschinen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Dabei besteht bei einer Pumpe, die zur Förderung eines einfriergefährdeten Mediums eingesetzt wird, stets das Bedürfnis, in der Pumpe gefrorenes Medium schnellstmöglich auftauen zu können. Dies ist beispielsweise der Fall bei Pumpen, die zur Förderung eines Reduktionsmittels in einem System zur Eindosierung des Reduktionsmittels in einen Abgasstrom einer Brennkraftmaschine verwendet werden. Übliche, als Reduktionsmittel eingesetzte wässrige Harnstoff-Lösungen frieren typischerweise bei einer Temperatur von –11 °C, wobei in Marine-Anwendungen übliche Harnstoff-Wasser-Lösungen mit einem Harnstoffanteil von 40 % bereits bei 0 °C gefrieren. Soll eine Pumpe daher bei solchen Bedingungen betrieben werden, ist es nötig, diese möglichst rasch beheizen zu können. Typischerweise werden hierzu Heizelemente, beispielsweise Heizpatronen und/oder Elemente mit positivem Temperatur-Koeffizient (Positive Temperature Coefficient – PTC), eingesetzt. Eine Pumpe, die mittels solcher Heizelemente beheizbar ist, ist allerdings in Hinblick auf ihre Auftauzeit verbesserungswürdig. Es ist grundsätzlich auch bekannt, eine Pumpe zu betreiben, die wenigstens einen Elektromagneten aufweist, wobei der Elektromagnet im Betrieb der Pumpe mit einer getakteten Spannung beaufschlagt wird. Dabei dient der Elektromagnet typischerweise dem Antrieb eines Pumpenkolbens, wobei die Pumpe als Kolbenpumpe ausgebildet ist. Solche Kolbenpumpen werden normalerweise nicht bei Dosiersystemen für Reduktionsmittel bei niedrigen Temperaturen eingesetzt. Hier werden vielmehr im Allgemeinen Membranpumpen bevorzugt, deren Pumpleistung allerdings gerade im Bereich größerer Brennkraftmaschinen, insbesondere für Großmotoren, nicht ausreichend ist. Methods, systems and internal combustion engines of the type discussed here are known. In this case, there is always the need to thaw frozen medium in the pump as quickly as possible in a pump that is used to promote a freeze-prone medium. This is the case, for example, with pumps which are used to deliver a reducing agent in a system for metering the reducing agent into an exhaust gas stream of an internal combustion engine. Conventional aqueous urea solutions used as reducing agents typically freeze at a temperature of -11.degree. C., whereas urea-water solutions having a urea content of 40%, which are customary in marine applications, freeze even at 0.degree. If a pump is therefore to be operated under such conditions, it is necessary to be able to heat it as quickly as possible. Typically, heating elements, for example heating cartridges and / or positive temperature coefficient (PTC) elements, are used for this purpose. A pump which can be heated by means of such heating elements, however, is in need of improvement in terms of their thawing time. It is also generally known to operate a pump which has at least one electromagnet, wherein the electromagnet is acted upon by a pulsed voltage during operation of the pump. The electromagnet typically serves to drive a pump piston, wherein the pump is designed as a piston pump. Such piston pumps are not normally used in dosing systems for reducing agents at low temperatures. Rather, diaphragm pumps are generally preferred here, but their pumping power is not sufficient, especially in the area of larger internal combustion engines, in particular for large engines.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Pumpe zu schaffen, welches die genannten Nachteile nicht aufweist. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System zur Eindosierung eines Reduktionsmittels in einen Abgasstrom einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten. The invention has for its object to provide a method for operating a pump, which does not have the disadvantages mentioned. In addition, the invention has for its object to provide a system for metering a reducing agent in an exhaust stream of an internal combustion engine and an internal combustion engine, said disadvantages do not occur.

Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Im Rahmen des Verfahrens wird der Elektromagnet in einem Aufheizbetrieb bestromt, wobei die Pumpe durch in dem Elektromagneten freiwerdende Verlustleistung erwärmt wird. Während also der Elektromagnet im Normalbetrieb der Pumpe mit einer getakteten Spannung beaufschlagt wird, wird er in dem Aufheizbetrieb verwendet, um Heizleistung in die Pumpe einzubringen. Dabei ist es mithilfe des Elektromagneten möglich, die Pumpe sehr schnell zu erwärmen, insbesondere sehr schnell aufzutauen. Die Auftauzeit kann so erheblich verkürzt werden. Besonders bevorzugt wird wenigstens eine Spule des Elektromagneten in dem Aufheizbetrieb bestromt. Dabei wird in der Spule Verlustleistung frei, durch welche die Pumpe erwärmt wird. The object is achieved by providing a method having the features of claim 1. In the context of the method, the electromagnet is energized in a heating operation, wherein the pump is heated by released in the electromagnet power loss. Thus, while the electromagnet is subjected to a pulsed voltage during normal operation of the pump, it is used in the heating operation to bring heating power into the pump. It is possible with the help of the electromagnet to heat the pump very quickly, in particular to thaw very quickly. The thawing time can be significantly reduced. Particularly preferably, at least one coil of the electromagnet is energized in the heating operation. In this case, power loss is released in the coil, through which the pump is heated.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Pumpe als Kolbenpumpe ausgebildet ist, wobei wenigstens ein Pumpenkolben in einem Pumpbetrieb durch getaktete Ansteuerung des wenigstens einen Elektromagneten zu einer oszillierenden Pumpbewegung veranlasst wird. Es wird also bevorzugt eine als Kolbenpumpe, vorzugsweise eine als Linearkolbenpumpe ausgebildete Pumpe im Rahmen des Verfahrens betrieben. In Normalbetrieb der Pumpe – also im Pumpbetrieb – wird der Pumpenkolben durch die getaktete Ansteuerung des Elektromagneten hin- und herbewegt, sodass er seine herkömmliche Pumpbewegung ausführt. Der Betrieb einer solchen Pumpe im Rahmen des Verfahrens ist besonders vorteilhaft, weil ein ohnehin für den Pumpbetrieb vorgesehener Elektromagnet in dem Aufheizbetrieb zum schnellen Erwärmen der Pumpe verwendet werden kann. An embodiment of the method is preferred, which is characterized in that the pump is designed as a piston pump, wherein at least one pump piston is caused in a pumping operation by clocked driving the at least one electromagnet to an oscillating pumping movement. It is therefore preferred as a piston pump, preferably designed as a linear piston pump pump operated as part of the process. In normal operation of the pump - ie pumping - the pump piston is reciprocated by the clocked control of the electromagnet, so that it performs its conventional pumping motion. The operation of such a pump in the context of the method is particularly advantageous because an already provided for the pumping solenoid in the heating operation can be used for rapid heating of the pump.

Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass der Elektromagnet in dem Aufheizbetrieb ungetaktet bestromt wird. Dementsprechend wird der wenigstens eine Pumpenkolben in dem Aufheizbetrieb nicht zu einer oszillierenden Pumpbewegung angetrieben, sondern bleibt vielmehr in Ruhe. Die gesamte von dem Elektromagneten aufgenommene elektrische Leistung steht somit zum Erwärmen der Pumpe zur Verfügung. Eine Beaufschlagung des Elektromagneten mit einer getakteten Spannung spricht hier insbesondere an, dass der Elektromagnet im normalen Pumpbetrieb der Pumpe mit einer Wechselspannung beaufschlagt wird, besonders bevorzugt mit einem Rechtecksignal mit bestimmtem Tastverhältnis. Wird der Elektromagnet in dem Aufheizbetrieb dagegen ungetaktet bestromt, spricht dies bevorzugt an, dass er mit einer Gleichspannung beaufschlagt wird. Alternativ ist es möglich, dass der Elektromagnet in dem Aufheizbetrieb zwar getaktet bestromt wird, aber in einer Weise, die zur Veranlassung einer Pumpbewegung des Pumpenkolbens ungeeignet ist. Beispielsweise kann eine bezüglich der Taktfrequenz und/oder des Tastverhältnisses derart abgestimmte Ansteuerung des Elektromagneten erfolgen, dass der Pumpenkolben nicht oder nur in geringem Ausmaß bewegt wird. Alternativ zu einer Bestromung des Elektromagneten mit einer Gleichspannung kommt auch eine rampenförmige Bestromung oder eine andere geeignete Wellenform infrage, bei welcher bevorzugt eine Bewegung des Pumpenkolbens vermieden oder höchstens in geringem Umfang veranlasst wird. Jedenfalls wird die Pumpe in dem Aufheizbetrieb so betrieben, dass sie keine nennenswerte, vorzugsweise keine Förderleistung erbringt, wobei die von dem Elektromagneten aufgenommene elektrische Leistung möglichst vollständig, vorzugsweise vollständig zur Erwärmung der Pumpe zur Verfügung steht. An embodiment of the method is preferred, which is characterized in that the electromagnet is energized without being clocked in the heating operation. Accordingly, the at least one pump piston is not driven in the heating operation to an oscillating pumping movement, but rather remains at rest. The entire electrical power absorbed by the electromagnet is thus available for heating the pump. Actuation of the electromagnet with a pulsed voltage responds here in particular to the fact that the electromagnet is subjected to an alternating voltage during the normal pumping operation of the pump, particularly preferably with a rectangular signal having a certain duty cycle. On the other hand, if the electromagnet is energized without being clocked in the heating operation, this is preferably indicated by the fact that it is acted upon by a DC voltage. Alternatively, it is possible that the electromagnet is energized clocked in the heating operation, but in a manner which is unsuitable for causing a pumping movement of the pump piston. For example, a control of the electromagnet coordinated with respect to the clock frequency and / or the duty cycle can take place so that the pump piston is not moved or only to a limited extent. Alternatively to a Energization of the electromagnet with a DC voltage is also a ramp-shaped energization or other suitable waveform in question, in which preferably prevents movement of the pump piston or caused at most to a small extent. In any case, the pump is operated in the heating operation so that it provides no appreciable, preferably no flow, the electric power absorbed by the electromagnet as completely as possible, preferably completely available for heating the pump.

Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass ein in der Pumpe gefrorenes Medium in dem Aufheizbetrieb aufgetaut wird. Bei dem gefrorenen Medium handelt es sich bevorzugt um ein Medium, welches bestimmungsgemäß mittels der Pumpe in dem Normalbetrieb gefördert wird. Im Rahmen des Verfahrens ist es sehr schnell und mit erheblich verkürzter Auftauzeit möglich, das in der Pumpe gefrorene Medium aufzutauen. Insoweit wird der Aufheizbetrieb bevorzugt vorgenommen, bevor die Pumpe mit Förderleistung betrieben wird. Ist das gefrorene Medium aufgetaut, wird der Aufheizbetrieb beendet, und die Pumpe wird in dem Normalbetrieb betrieben, in welchem sie das Medium fördert. It is also preferred an embodiment of the method, which is characterized in that a frozen in the pump medium is thawed in the heating operation. The frozen medium is preferably a medium which is conveyed as intended by means of the pump in normal operation. As part of the process, it is possible very quickly and with significantly reduced thawing time to thaw the medium frozen in the pump. In that regard, the heating operation is preferably carried out before the pump is operated at flow rate. When the frozen medium has thawed, the heating operation is stopped and the pump is operated in the normal mode in which it delivers the medium.

Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass wenigstens ein zusätzliches Heizelement der Pumpe in dem Aufheizbetrieb bestromt wird. Die Pumpe weist also vorzugsweise wenigstens ein Heizelement auf, insbesondere ein Heizelement, welches nur zum Aufheizen der Pumpe verwendet wird. Der Elektromagnet ist als solcher nicht als Heizelement anzusehen, sondern wird lediglich in dem Aufheizbetrieb zur Erwärmung der Pumpe verwendet. Das Heizelement ist dagegen als eigenständiges, zum Zwecke der Erwärmung der Pumpe vorgesehenes Heizelement ausgebildet. Bevorzugt handelt es sich hierbei um eine Heizpatrone und/oder ein PTC-Heizelement. Durch eine kombinierte Bestromung oder Ansteuerung des Heizelements einerseits und des Elektromagneten andererseits in dem Aufheizbetrieb kann ein besonders rasches Erwärmen der Pumpe erzielt werden, sodass deren Auftauzeit deutlich reduziert wird. An embodiment of the method is also preferred, which is characterized in that at least one additional heating element of the pump is energized in the heating operation. The pump therefore preferably has at least one heating element, in particular a heating element, which is used only for heating the pump. As such, the electromagnet is not to be regarded as a heating element, but is merely used in the heating operation for heating the pump. The heating element, however, is designed as an independent, provided for the purpose of heating the pump heating element. This is preferably a heating cartridge and / or a PTC heating element. By a combined energization or control of the heating element on the one hand and the electromagnet on the other hand in the heating operation, a particularly rapid heating of the pump can be achieved, so that their thawing time is significantly reduced.

In dem normalen Betrieb der Pumpe wird das wenigstens eine Heizelement vorzugsweise bestromt, wenn eine Umgebungstemperatur eine dauerhafte Erwärmung der Pumpe auch im Normalbetrieb erfordert. In vorteilhafter Weise ermöglicht also das wenigstens eine zusätzliche Heizelement eine Erwärmung der Pumpe auch im normalen Betrieb. In the normal operation of the pump, the at least one heating element is preferably energized when an ambient temperature requires a permanent heating of the pump even in normal operation. Advantageously, therefore, the at least one additional heating element allows heating of the pump during normal operation.

Es wird eine Ausführungsform bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass mittels der Pumpe im Betrieb ein Reduktionsmittel zur Eindosierung in einen Abgasstrom einer Brennkraftmaschine gefördert wird. Dabei verwirklichen sich in besonderer Weise die Vorteile des Verfahrens, weil gerade in diesem Bereich verwendete Reduktionsmittel bereits bei vergleichsweise hohen Außentemperaturen zum Einfrieren neigen. Dies trifft insbesondere für als Reduktionsmittel verwendete Harnstoff-Wasser-Lösungen zu. Insofern wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass mittels der Pumpe im Betrieb eine Harnstoff-Wasser-Lösung gefördert wird. Die Pumpe wird dabei vorzugsweise als Vorpumpe oder als Hochdruckpumpe eines Systems zur Eindosierung des Reduktionsmittels in den Abgastrom verwendet. Dabei wird die Vorpumpe verwendet, um das Reduktionsmittel aus einem Vorratstank zu der Hochdruckpumpe zu fördern, wobei die Hochdruckpumpe verwendet wird, um das Reduktionsmittel unter Hochdruck zu spannen, sodass es mithilfe von Dosiereinrichtungen, insbesondere Dosierventilen oder Injektoren, in den Abgasstrom der Brennkraftmaschine eindosiert werden kann. An embodiment is preferred which is characterized in that a reducing agent for metering into an exhaust gas flow of an internal combustion engine is conveyed by means of the pump during operation. In this case, realize the benefits of the method in a special way, because just used in this area reducing agents tend to freeze even at relatively high outside temperatures. This is especially true for urea-water solutions used as reducing agents. In this respect, an embodiment of the method is preferred, which is characterized in that by means of the pump in operation, a urea-water solution is promoted. The pump is preferably used as a backing pump or as a high-pressure pump of a system for metering the reducing agent into the exhaust gas flow. In this case, the backing pump is used to deliver the reducing agent from a storage tank to the high pressure pump, wherein the high pressure pump is used to tension the reducing agent under high pressure so that it metered by metering devices, in particular metering valves or injectors in the exhaust stream of the internal combustion engine can.

Die hier beschriebenen Vorteile des Verfahrens verwirklichen sich in gleicher Weise unabhängig davon, ob die Pumpe als Vorpumpe oder als Hochdruckpumpe ausgebildet ist. The advantages of the method described here are realized in the same way regardless of whether the pump is designed as a fore pump or as a high-pressure pump.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein System zur Eindosierung eines Reduktionsmittels in einen Abgasstrom einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 7 geschaffen wird. Das System weist eine Pumpe auf, die wenigstens einen Elektromagneten und wenigstens einen durch Ansteuerung des Elektromagneten verlagerbaren Kolben aufweist. Es weist außerdem eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Pumpe auf. Das System zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Somit verwirklichen sich in Zusammenhang mit dem System die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden. The object is also achieved by providing a system for dosing a reducing agent in an exhaust gas stream of an internal combustion engine with the features of claim 7. The system has a pump which has at least one electromagnet and at least one piston displaceable by actuation of the electromagnet. It also has a control device for controlling the pump. The system is characterized in that the control device is set up to carry out a method according to one of the previously described embodiments. Thus, in connection with the system, the advantages already explained in connection with the method are realized.

Das System ist bevorzugt eingerichtet zur Eindosierung einer Harnstoff-Wasser-Lösung in den Abgasstrom einer Brennkraftmaschine. Eine solche Lösung wird insbesondere als Reduktionsmittel in Zusammenhang mit einem Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden im Abgas der Brennkraftmaschine (SCR-Katalysator) verwendet. Systeme der hier angesprochenen Art sind für sich genommen bekannt, sodass hierauf nicht näher eingegangen wird. The system is preferably set up for metering in a urea-water solution into the exhaust gas stream of an internal combustion engine. Such a solution is used in particular as a reducing agent in conjunction with a catalyst for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas of the internal combustion engine (SCR catalyst). Systems of the type discussed here are known per se, so that will not be discussed in detail.

Die Pumpe des Systems ist vorzugsweise als Vorpumpe und/oder als Hochdruckpumpe ausgebildet. Dabei verwirklichen sich in beiden Fällen die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden. The pump of the system is preferably designed as a backing pump and / or as a high-pressure pump. At the same time, both realize the Advantages already explained in connection with the procedure.

Die Pumpe ist vorzugsweise als Kolbenpumpe ausgebildet, besonders bevorzugt als Linearkolbenpumpe. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Pumpe vorzugsweise wenigstens ein zusätzliches Heizelement auf, besonders bevorzugt eine Heizpatrone und/oder ein PTC-Heizelement. Die Steuereinrichtung ist dabei eingerichtet zur Bestromung des wenigstens einen zusätzlichen Heizelements zumindest in dem Aufheizbetrieb, vorzugsweise aber auch in dem Normalbetrieb, insbesondere abhängig von einer Umgebungstemperatur des Systems und/oder der Pumpe. The pump is preferably designed as a piston pump, particularly preferably as a linear piston pump. In a preferred embodiment, the pump preferably has at least one additional heating element, more preferably a heating cartridge and / or a PTC heating element. The control device is configured to supply the at least one additional heating element at least in the heating operation, but preferably also in the normal operation, in particular depending on an ambient temperature of the system and / or the pump.

Die Steuereinrichtung ist bevorzugt eingerichtet zur Durchführung des Verfahrens, indem dieses fest in eine elektronische Struktur, insbesondere eine Hardware der Steuereinrichtung, implementiert ist. Alternativ ist es bevorzugt möglich, dass ein Computerprogramm-Produkt in die Steuereinrichtung geladen ist, welches Anweisungen aufweist, aufgrund derer das Verfahren durchführbar ist, wenn das Computerprogramm-Produkt auf der Steuereinrichtung läuft. The control device is preferably set up for carrying out the method by being firmly implemented in an electronic structure, in particular a hardware of the control device. Alternatively, it is preferably possible for a computer program product to be loaded into the control device, which has instructions on the basis of which the method can be carried out when the computer program product is running on the control device.

Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise mit dem Elektromagneten zu dessen Ansteuerung wirkverbunden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Systems ist zusätzlich vorzugsweise ein Temperatursensor und/oder ein Frostsensor vorgesehen, wobei die Steuereinrichtung mit dem Temperatursensor und/oder dem Frostsensor wirkverbunden ist. Mittels des Temperatursensors ist feststellbar, ob die Pumpe im Aufheizbetrieb betrieben werden soll, und/oder ob die Pumpe im normalen Pumpbetrieb mittels des wenigstens einen zusätzlichen Heizelements geheizt werden soll. Die Durchführung des Aufheizbetriebs kann auch durch den Frostsensor ausgelöst werden, der vorzugsweise eingerichtet ist zur Feststellung, ob das mittels der Pumpe zu fördernde Medium in dieser gefroren ist. The control device is preferably operatively connected to the electromagnet for its control. In a preferred embodiment of the system, a temperature sensor and / or a frost sensor is additionally preferably provided, wherein the control device is operatively connected to the temperature sensor and / or the frost sensor. By means of the temperature sensor can be determined whether the pump should be operated in the heating operation, and / or whether the pump should be heated in the normal pumping operation by means of at least one additional heating element. The performance of the heating operation can also be triggered by the frost sensor, which is preferably set up to determine whether the medium to be pumped by means of the pump is frozen therein.

Alternativ oder zusätzlich ist die Steuereinrichtung mit einem vorzugsweise auf einer Druckseite der Pumpe angeordneten Drucksensor wirkverbunden, wobei der Aufheizbetrieb bevorzugt mittels des Drucksensors gestartet, beendet und/oder gesteuert wird. Dies hat den Vorteil, dass anhand eines Messwerts des Drucksensors unmittelbar feststellbar ist, ob die Pumpe frei und aufgetaut ist. Alternatively or additionally, the control device is operatively connected to a preferably arranged on a pressure side of the pump pressure sensor, wherein the heating operation is preferably started, stopped and / or controlled by means of the pressure sensor. This has the advantage that it can be determined directly from a measured value of the pressure sensor, whether the pump is free and thawed.

Hierzu wird im Rahmen des Verfahrens bevorzugt folgendermaßen vorgegangen: Zunächst wird der Aufheizbetrieb zeitgesteuert – also für eine vorherbestimmte Aufheizzeit – oder mittels des Temperatursensors gesteuert – insbesondere bis zum Erreichen oder Überschreiten eines vorherbestimmten Temperaturgrenzwerts – durchgeführt. Anschließend wird versuchsweise der Pumpbetrieb – durch getaktete Bestromung des Elektromagneten in für die oszillierende Bewegung des Pumpenkolbens geeigneter Weise – gestartet, und es wird mittels des Drucksensors der sich auf der Druckseite der Pumpe aufbauende Druck ermittelt. Anhand des Messwerts des Drucksensors ist es dann möglich zu entscheiden, ob die Pumpe vollständig aufgetaut und frei ist. Ist dies nicht der Fall, wird der Pumpbetrieb beendet, und der Aufheizbetrieb wird erneut – vorzugsweise zeit- oder temperaturgesteuert – gestartet. For this purpose, the procedure is preferably as follows: First, the heating operation is time-controlled - ie for a predetermined heating time - or controlled by the temperature sensor - in particular until reaching or exceeding a predetermined temperature limit - performed. Subsequently, the pumping operation is started - by clocked energization of the electromagnet in a manner suitable for the oscillating movement of the pump piston - on a trial basis, and the pressure building up on the pressure side of the pump is determined by means of the pressure sensor. Based on the reading of the pressure sensor, it is then possible to decide whether the pump is completely thawed and free. If this is not the case, the pumping operation is terminated, and the heating operation is again - preferably time or temperature controlled - started.

Der Drucksensor ist vorzugsweise in ein Filtermodul integriert, das bevorzugt auf der Druckseite der Pumpe angeordnet ist. Es ist auch möglich, dass das Filtermodul zwei Drucksensoren oder einen Differenzdrucksensor aufweist, mit dem/denen der Filter überwacht werden kann, wobei insbesondere geprüft werden kann, ob der Filter frei oder verstopft ist. The pressure sensor is preferably integrated in a filter module, which is preferably arranged on the pressure side of the pump. It is also possible that the filter module has two pressure sensors or a differential pressure sensor, with which the filter can be monitored, in particular, it can be checked whether the filter is free or blocked.

Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Systems bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Elektromagnet eingerichtet ist zur Durchleitung eines Heizstroms. Dabei spricht der Begriff „Heizstrom“ an, dass eine Stromstärke des Heizstroms ausreichend ist zum Auftauen von in der Pumpe gefrorenem Medium innerhalb einer vorherbestimmten Zeit. Der Elektromagnet ist dabei eingerichtet, um den Heizstrom auch dauerhaft auszuhalten, ohne beschädigt zu werden. Dabei muss er insbesondere die aufgrund des Heizstroms auftretende thermische Verlustleistung aufnehmen können. Hierzu muss der Elektromagnet in geeigneter Weise temperaturbeständig eingerichtet sein, wobei er insbesondere einen als Heizstrom angelegten Gleichstrom beschädigungsfrei leiten können muss. Eine typische Stromstärke für einen Heizstrom beträgt von mindestens 5 Ampere bis höchstens 15 Ampere, vorzugsweise 10 Ampere. An embodiment of the system is also preferred, which is characterized in that the electromagnet is set up to pass a heating current. The term "heating current" is used to indicate that a current intensity of the heating current is sufficient for thawing medium frozen in the pump within a predetermined time. The electromagnet is set up to withstand the heating current permanently without being damaged. He must be able to absorb in particular the occurring due to the heating current thermal power dissipation. For this purpose, the electromagnet must be set up in a suitable temperature-resistant manner, in particular, he must be able to conduct a direct current applied as a heating current without damage. A typical current for a heating current is from at least 5 amps to at most 15 amps, preferably 10 amps.

Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 9 geschaffen wird. Diese weist ein System nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele auf. Dabei verwirklichen sich in Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem System beschrieben wurden. The object is finally solved by an internal combustion engine having the features of claim 9 is created. This has a system according to one of the embodiments described above. In this case, realized in connection with the internal combustion engine, the advantages that have already been described in connection with the system.

Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient die Brennkraftmaschine dem Antrieb insbesondere schwerer Land- oder Wasserfahrzeuge, beispielsweise von Minenfahrzeugen, Zügen, wobei die Brennkraftmaschine in einer Lokomotive oder einem Triebwagen eingesetzt wird, oder von Schiffen. Auch ein Einsatz der Brennkraftmaschine zum Antrieb eines der Verteidigung dienenden Fahrzeugs, beispielsweise eines Panzers, ist möglich. Ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise auch stationär, beispielsweise zur stationären Energieversorgung im Notstrombetrieb, Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Auch eine stationäre Anwendung der Brennkraftmaschine zum Antrieb von Hilfsaggregaten, beispielsweise von Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, ist möglich. Weiterhin ist eine Anwendung der Brennkraftmaschine im Bereich der Förderung fossiler Roh- und insbesondere Brennstoffe, beispielswiese Öl und/oder Gas, möglich. Auch eine Verwendung der Brennkraftmaschine im industriellen Bereich oder im Konstruktionsbereich, beispielsweise in einer Konstruktions- oder Baumaschine, zum Beispiel in einem Kran oder einem Bagger, ist möglich. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Dieselmotor, als Benzinmotor, als Gasmotor zum Betrieb mit Erdgas, Biogas, Sondergas oder einem anderen geeigneten Gas, ausgebildet. Insbesondere wenn die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist, ist sie für den Einsatz in einem Blockheizkraftwerk zur stationären Energieerzeugung geeignet. The internal combustion engine is preferably designed as a reciprocating engine. In a preferred embodiment, the internal combustion engine is used to drive in particular heavy land or water vehicles, such as mine vehicles, trains, the internal combustion engine is used in a locomotive or a railcar, or ships. It is also possible to use the internal combustion engine to drive a defense vehicle, for example a tank. An embodiment of the Internal combustion engine is preferably also stationary, for example, used for stationary power supply in emergency power, continuous load operation or peak load operation, the internal combustion engine in this case preferably drives a generator. A stationary application of the internal combustion engine for driving auxiliary equipment, such as fire pumps on oil rigs, is possible. Furthermore, an application of the internal combustion engine in the field of promoting fossil raw materials and in particular fuels, for example oil and / or gas, possible. It is also possible to use the internal combustion engine in the industrial sector or in the field of construction, for example in a construction or construction machine, for example in a crane or an excavator. The internal combustion engine is preferably designed as a diesel engine, as a gasoline engine, as a gas engine for operation with natural gas, biogas, special gas or another suitable gas. In particular, when the internal combustion engine is designed as a gas engine, it is suitable for use in a cogeneration plant for stationary power generation.

Die Beschreibung des Verfahrens einerseits und des Systems sowie der Brennkraftmaschine andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem System oder der Brennkraftmaschine beschrieben wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Merkmale des Systems oder der Brennkraftmaschine, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Systems oder der Brennkraftmaschine. Das Verfahren ist vorzugsweise gekennzeichnet durch wenigstens einen Verfahrensschritt, der durch wenigstens ein Merkmal des Systems oder der Brennkraftmaschine bedingt ist. Das System und/oder die Brennkraftmaschine zeichnet/zeichnen sich vorzugsweise durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Verfahrensschritt des Verfahrens bedingt ist. The description of the method on the one hand and the system and the internal combustion engine on the other hand are to be understood as complementary to one another. Process steps that have been explicitly or implicitly described in connection with the system or the internal combustion engine are preferably individually or combined with each other steps of a preferred embodiment of the method. Features of the system or internal combustion engine that have been explicitly or implicitly explained in connection with the method are preferably individually or combined with each other features of a preferred embodiment of the system or the internal combustion engine. The method is preferably characterized by at least one method step, which is caused by at least one feature of the system or the internal combustion engine. The system and / or the internal combustion engine preferably draws / distinguishes itself by at least one feature, which is caused by at least one method step of the method.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeipiels einer Brennkraftmaschine mit einem System zur Eindosierung eines Reduktionsmittels in den Abgasstrom der Brennkraftmaschine. The invention will be described in more detail below with reference to the drawing. The single figure shows a schematic representation of a Ausführungsbeipiels an internal combustion engine with a system for metering a reducing agent in the exhaust stream of the internal combustion engine.

Die einzige Fig. zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine 1, welche eine System 3 zur Eindosierung eines Reduktionsmittels in einen Abgasstrom der Brennkraftmaschine 1 aufweist. Das System 3 weist eine Pumpe 5 auf, die zur Förderung von Reduktionsmittel vorgesehen ist. Dabei kann es sich um eine Vorpumpe oder um eine Hochdruckpumpe des Systems 3 handeln. Der einfacheren Darstellung wegen ist das System 3 nur mit einer Pumpe 5 dargestellt. Dies ist allerdings wesentlich der schematischen und vereinfachten Darstellung geschuldet. Bevorzugt ist vorgesehen, das System 3 sowohl eine Vorpumpe als auch eine Hochdruckpumpe aufweist. Dabei ist es möglich, dass nur die Vorpumpe, nur die Hochdruckpumpe oder sowohl die Vorpumpe als auch die Hochdruckpumpe so ausgebildet sind, wie dies hier für die Pumpe 5 erläutert wird. Es ist auch möglich, dass das System 3 mehr als zwei Pumpen, insbesondere beispielsweise eine Mehrzahl von Vorpumpen und/oder eine Mehrzahl von Hochdruckpumpen, aufweist. Die Funktion des Systems 3 ist letztlich die, dass mittels der Pumpe 5 – sei sie als Hochdruckpumpe oder als Vorpumpe ausgebildet – Reduktionsmittel 7 aus einem Reservoir 9 in eine Hochdruckleitung 11 gefördert wird, wobei eine Dosiereinrichtung 13, beispielsweise ein Injektor, mit der Hochdruckleitung 11 in Fluidverbindung ist. Die Dosiereinrichtung 13 mündet in eine hier nur schematisch angedeutete Abgasleitung 15 der Brennkraftmaschine 1, sodass mittels der Dosiereinrichtung 13 einem in der Abgasleitung 15 strömenden Abgasstrom Reduktionsmittel zuführbar ist. In der Figur ist auch schematisch angedeutet, dass – bevorzugt von der Dosiereinrichtung 13 – Reduktionsmittel in das Reservoir 9 zurückführbar ist. The only Fig. Shows a schematic representation of an embodiment of an internal combustion engine 1 which is a system 3 for dosing a reducing agent in an exhaust stream of the internal combustion engine 1 having. The system 3 has a pump 5 on, which is intended to promote reducing agent. This can be a fore pump or a high-pressure pump of the system 3 act. For the sake of simplicity, the system is 3 only with a pump 5 shown. However, this is largely due to the schematic and simplified representation. Preferably, the system is provided 3 having both a fore pump and a high pressure pump. It is possible that only the backing pump, only the high-pressure pump or both the backing pump and the high pressure pump are designed as here for the pump 5 is explained. It is also possible that the system 3 more than two pumps, in particular, for example, a plurality of backing pumps and / or a plurality of high-pressure pumps having. The function of the system 3 Ultimately, that's by means of the pump 5 - Be it designed as a high-pressure pump or as a backing pump - reducing agent 7 from a reservoir 9 in a high-pressure line 11 is promoted, with a metering device 13 , For example, an injector, with the high pressure line 11 is in fluid communication. The metering device 13 opens into a here only schematically indicated exhaust pipe 15 the internal combustion engine 1 so that by means of the metering device 13 one in the exhaust pipe 15 flowing reducing gas flow reducing agent can be fed. In the figure is also indicated schematically that - preferably from the metering device 13 - Reducing agent in the reservoir 9 is traceable.

Bei dem System 3 besteht die Gefahr, dass insbesondere während eines Stillstands der Brennkraftmaschine 1 und damit zugleich des Systems 3 Reduktionsmittel in der Pumpe 5 einfriert. In diesem Fall ist es nötig, die Pumpe 5 bei einem Neustart der Brennkraftmaschine 1 möglichst schnell auftauen zu können. In the system 3 there is a risk that in particular during a standstill of the internal combustion engine 1 and at the same time of the system 3 Reducing agent in the pump 5 freezes. In this case it is necessary to use the pump 5 at a restart of the internal combustion engine 1 to thaw as quickly as possible.

Die Pumpe 5 ist hier als Linearkolbenpumpe ausgebildet, die einen Pumpenkolben 17 aufweist, der durch eine getaktete Ansteuerung eines Elektromagneten 19 zu einer oszillierenden Pumpbewegung – in der Figur von links nach rechts und zurück – veranlasst wird. Im Normalbetrieb der Pumpen wird also der Elektromagnet 19 mit einer getakteten Spannung beaufschlagt, um den Kolben 17 zu seiner oszillierenden Pumpbewegung anzutreiben. The pump 5 is designed here as a linear piston pump, which has a pump piston 17 characterized by a clocked control of an electromagnet 19 to an oscillating pumping movement - in the figure from left to right and back - is caused. In normal operation of the pump so the solenoid 19 with a pulsed voltage applied to the piston 17 to drive to its oscillating pumping motion.

Um die Pumpe 5 möglichst schnell aufheizen und in dieser gefrorenes Reduktionsmittel schnell auftauen zu können, ist ein Aufheizbetrieb vorgesehen, in welchem der Elektromagnet 19 bestromt wird, wobei die Pumpe 5 durch in dem Elektromagneten 19 freiwerdende Verlustleistung erwärmt wird. Dabei wird der Elektromagnet 19 in dem Aufheizbetrieb insbesondere ungetaktet bestromt, besonders bevorzugt mit einem Gleichstrom. In diesem Betriebszustand wird bevorzugt ein Heizstrom durch den Elektromagneten 19 geleitet, welcher beispielsweise mindestens 5 Ampere bis höchstens 15 Ampere, insbesondere 10 Ampere betragen kann. Der Elektromagnet 19 ist eingerichtet, um eine solche Stromstärke auch dauerhaft aufnehmen und die freiwerdende, thermische Verlustleistung beschädingungsfrei aushalten zu können. Durch die Bestromung des Elektromagneten 19 in dem Aufheizbetrieb ist eine sehr rasche Auftauzeit der Pumpe 5 erzielbar. To the pump 5 To heat up as quickly as possible and thaw in this frozen reducing agent quickly, a heating operation is provided, in which the electromagnet 19 energized, the pump 5 through in the electromagnet 19 is released dissipated power. This is the electromagnet 19 energized in the warm-up operation in particular clocked without clocking, particularly preferably with a direct current. In this operating state, a heating current through the electromagnet is preferred 19 which may be, for example, at least 5 amperes to at most 15 amps, in particular 10 amperes. The electromagnet 19 is set up to record such a current even durably and to be able to withstand the released, thermal power loss without damage. By the energization of the electromagnet 19 in the heating operation is a very rapid defrosting of the pump 5 achievable.

Das System 3 weist vorzugsweise eine Steuereinrichtung 21 auf, die eingerichtet ist zur Ansteuerung der Pumpe 5, wobei die Steuereinrichtung 21 mit dem Elektromagneten 19 zu dessen Ansteuerung wirkverbunden ist. Dabei ist der Elektromagnet 19 mittels der Steuereinrichtung 21 in dem Normalbetrieb der Pumpe 5 getaktet, insbesondere mit einem Rechtecksignal, ansteuerbar, sodass er den Pumpenkolben 17 zu einer oszillierenden Pumpbewegung veranlasst. In dem Aufheizbetrieb ist der Elektromagnet 19 durch die Steuereinrichtung 21 vorzugsweise mit einer Gleichspannung beziehungsweise einem Gleichstrom beaufschlagbar, wobei er zum Aufheizen der Pumpe 5 und insbesondere zum Auftauen von in der Pumpe 5 gefrorenem Reduktionsmittel verwendet wird. Durch den Heizstrom, welcher den Elektromagneten 19 durchsetzt, wird Verlustleistung frei, die der Pumpe 5 und damit auch dem darin gefrorenen Reduktionsmittel als Wärme zugeführt wird, sodass dieses sehr effizient und schnell aufgetaut wird. The system 3 preferably has a control device 21 on, which is set up to control the pump 5 , wherein the control device 21 with the electromagnet 19 is operatively connected to the control. Here is the electromagnet 19 by means of the control device 21 in the normal operation of the pump 5 clocked, in particular with a square wave signal, controllable so that he pump piston 17 causes an oscillating pumping movement. In the heating operation is the electromagnet 19 by the control device 21 preferably acted upon by a DC voltage or a direct current, wherein it is used to heat the pump 5 and in particular for thawing in the pump 5 frozen reducing agent is used. By the heating current, which is the electromagnet 19 interspersed, power loss is free, that of the pump 5 and thus also the reductant frozen therein is supplied as heat, so that it is thawed very efficiently and quickly.

Die Pumpe 5 weist hier ein zusätzliches Heizelement 23 auf, welches bevorzugt als Heizpatrone und/oder als PTC-Heizelement ausgebildet ist. Das Heizelement 23 ist mit der Steuereinrichtung 21 wirkverbunden, sodass es durch diese ansteuerbar ist. The pump 5 here has an additional heating element 23 on, which is preferably designed as a heating cartridge and / or as a PTC heating element. The heating element 23 is with the control device 21 operatively connected, so that it is controlled by this.

In dem Aufheizbetrieb wird bevorzugt sowohl der Elektromagnet 19 mit dem Heizstrom beaufschlagt, als auch das zusätzliche Heizelement 23 angesteuert, sodass es die Pumpe 5 beheizt. Durch die kombinierte Heizleistung des Elektromagneten 19 einerseits und des zusätzlichen Heizelements 23 andererseits kann die Auftauzeit der Pumpe 5 drastisch verkürzt werden. Es ist möglich, dass das Heizelement 23 durch die Steuereinrichtung 21 auch während eines normalen Pumpbetriebs der Pumpe 5 angesteuert wird, sodass es die Pumpe 5 erwärmt. Dies wird besonders bevorzugt bei einem Einsatz der Pumpe 5 beziehungsweise des Systems 3 bei kalten Außentemperaturen, die im Bereich des Gefrierpunkts oder unterhalb des Gefrierpunkts des Reduktionsmittels 7 liegen. In the heating operation, both the electromagnet is preferred 19 subjected to the heating current, as well as the additional heating element 23 so it drives the pump 5 heated. Due to the combined heat output of the electromagnet 19 on the one hand and the additional heating element 23 On the other hand, the thawing time of the pump 5 drastically shortened. It is possible that the heating element 23 by the control device 21 even during a normal pumping operation of the pump 5 is controlled so that it is the pump 5 heated. This is particularly preferred when using the pump 5 or the system 3 at cold outside temperatures, which are in the range of the freezing point or below the freezing point of the reducing agent 7 lie.

Die Bestromung des Elektromagneten 19 im Normalbetrieb der Pumpe 5 reicht dabei typischerweise nicht aus, um der Pumpe 5 genügend Verlustleistung zur Erwärmung zuzuführen. Daher ist es vorteilhaft, wenn jedenfalls für diesen Betriebszustand das zusätzliche Heizelement 23 für eine Erwärmung der Pumpe zur Verfügung steht. The energization of the electromagnet 19 in normal operation of the pump 5 typically is not enough to the pump 5 to supply sufficient power loss for heating. Therefore, it is advantageous if at least for this operating condition, the additional heating element 23 is available for heating the pump.

Insgesamt zeigt sich, dass mithilfe des Verfahrens und des Systems 3 die Auftauzeit der Pumpe 5 erheblich verkürzt werden kann, insbesondere im Vergleich zu einer reinen Beheizung der Pumpe 5 mittels des zusätzlichen Heizelements 23. Es ist dabei insbesondere auch möglich, die Heizleistung des Heizelements 23 im Auftaubetrieb zu reduzieren, sodass dieses gegebenenfalls kleiner, kostengünstiger, bauraumsparender und mit geringerer Leistungsaufnahme ausgestaltet sein kann. Overall, it shows that using the method and the system 3 the thawing time of the pump 5 can be significantly shortened, especially in comparison to a pure heating of the pump 5 by means of the additional heating element 23 , It is also possible in particular, the heating power of the heating element 23 reduce in the defrosting, so this may be smaller, cheaper, space-saving and designed with lower power consumption.

Claims

Method for operating a pump ( 5 ), which has at least one electromagnet ( 19 ), wherein the electromagnet ( 19 ) during operation of the pump ( 5 ) is subjected to a pulsed voltage, characterized in that the electromagnet ( 19 ) is energized in a heating operation, wherein the pump ( 5 ) by in the electromagnet ( 19 ) is dissipated heat dissipated.

Method according to claim 1, characterized in that the pump ( 5 ) is designed as a piston pump, wherein at least one pump piston ( 17 ) by clocked actuation of the at least one electromagnet ( 19 ) is caused to oscillate pumping motion.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the electromagnet ( 19 ) is energized in the heating operation without being clocked.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a in the pump ( 5 ) frozen medium is thawed in the heating operation.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one additional heating element ( 23 ) of the pump ( 5 ) is energized in the heating operation.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the pump ( 5 ) in operation a reducing agent ( 7 ) for metering into an exhaust gas stream of an internal combustion engine ( 1 ).

System ( 3 ) for metering a reducing agent ( 7 ) in an exhaust stream of an internal combustion engine ( 1 ), with a pump ( 5 ), which has at least one electromagnet ( 19 ) and at least one by controlling the electromagnet ( 19 ) displaceable piston ( 17 ), and with a control device ( 21 ) for controlling the pump ( 5 ), characterized in that the control device ( 21 ) is arranged for carrying out a method according to one of claims 1 to 6.

System ( 3 ) according to claim 7, characterized in that the electromagnet ( 19 ) is arranged for passing a heating current.

Internal combustion engine ( 1 ), characterized by a system ( 3 ) according to one of claims 7 or 8.