WO2016166136A1 - Verfahren zum bestimmen einer temperatur einer membran einer pumpe - Google Patents

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Bhagespur NAVEEN
Udaya PERUVAJE
Thomas Schön
Vivek VENKOBARAO
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    • F05B2210/10—Kind or type
    • F05B2210/11—Kind or type liquid, i.e. incompressible

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a temperature of a diaphragm of a pump according to claim 1.
  • Membrane pumps are known in the prior art which convey, for example, a reducing agent from a tank to a catalyst by means of a membrane. For a precise operation of the pump, it is important to know the temperature of the membrane. For this purpose, temperature sensors are used in the prior art. The object of the invention is a simpler
  • the temperature of the membrane does not have to be measured, but can be estimated on the basis of existing measurement data.
  • a temperature sensor for the membrane for the membrane.
  • a detection and evaluation of the sensor signal is not required.
  • the temperature of the fluid carried by the pump is useful for estimating the temperature of the membrane since the temperature of the fluid can affect the temperature of the membrane to a relatively high degree.
  • the temperature of the membrane is estimated depending on the temperature of the housing of the pump. Also the temperature of the housing of the pump has an influence on the temperature of the membrane and thus can be used for an estimation of the temperature of the membrane. This further specifies the estimation of the temperature of the membrane.
  • the temperature of the membrane is estimated depending on the temperature in the room in which the pump is located.
  • the temperature of the room also has an influence on the temperature of the membrane. In this way, a further specification of the estimation of the temperature of the membrane is achieved.
  • the temperature of the membrane is estimated depending on the amount of fluid pumped by the pump. In this way, a further clarification of the estimation of the temperature of the membrane can be achieved because the fluid heat to or from the membrane dissipates.
  • the temperature of the membrane is estimated depending on a heat generation of a drive, wherein the drive is provided for actuating the membrane.
  • the influence of the drive on the temperature of the membrane can also be used in order to further clarify the estimation of the temperature of the membrane.
  • the temperature of the membrane is occupied after a standstill of the pump depending on the time of the standstill with different starting values in the estimation. At a shorter standstill, the temperature of the membrane at startup is set to a value last estimated and stored for the temperature of the membrane.
  • the temperature of the membrane at start-up is equated with the temperature of the room, where the pump is located.
  • the pump is provided to deliver a reductant to a catalyst.
  • a precise operation of the pump and a precise metering of the reducing agent are advantageous.
  • the estimated temperature of the membrane is used to detect, in particular correct, an amount of fluid delivered by the pump. In this way, a specification of the amount of fluid actually delivered by the pump is achieved.
  • Figure 1 is a schematic representation of a tank with a
  • Figure 2 is a schematic representation of a pump with a
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a thermal model for the housing of the pump
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a thermal model for the membrane
  • FIG. 6 shows a diagram for a temperature profile of the membrane during a longer stop of the pump.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a tank 1, in which a fluid, for example in the form of a reducing agent 2 is located.
  • the reducing agent 2 may for example be a solution of 32.5% urea in water.
  • the tank 1 has a space 3.
  • the space 3 is formed at least adjacent to the tank 1 on an outer side of the tank 1.
  • the space 3 may be formed in the form of a recess of the tank 1.
  • a pump 4 is provided in space 3.
  • the pump 4 is connected via an intake with the tank 1 in connection.
  • the pump 4 draws reducing agent from the tank 1 via the intake region and conveys the reducing agent to a delivery point.
  • the delivery point can be, for example, a reduction catalytic converter of an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine may be arranged in a vehicle.
  • the pump 4 is driven by means of a drive in the form of an electric motor 5. Furthermore, a first sensor 6 for detecting the temperature of the reducing agent 2 in the tank 1 is provided. In addition, a second sensor 7 is provided in the room 3, which detects the temperature in the room 3. The first and the second sensor 6, 7 are connected to a control unit 8 in connection, which has a data memory 9. The control unit 8 is also connected via a control line, not shown, with the motor 5 of the pump 4. The control unit 8 is designed to control the engine 5 in a manner dependent on a predefined setpoint quantity of reducing agent in such a way that the pump 4 conveys the desired setpoint quantity of reducing agent from the tank 1 to a delivery point, in particular to a catalytic converter. In addition, heating elements 10 may be provided in the space 3, which are electrically supplied with electricity to heat the reducing agent 2 or to thaw a frozen reducing agent 2.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a partial section of the pump 4, wherein the pump 4 has a housing 11 and a membrane 12, which are shown only schematically.
  • the membrane 12 is moved to convey the reducing agent from the engine 5 in such a way that a fixed target amount of Re ⁇ is the reducing agent 2 transported to a delivery point.
  • the pump 4 is formed in such a way that the temperature of the membrane 12, the amount of reduction ⁇ actually means 2 influenced.
  • the temperature of the membrane 12 is influenced by the temperature of the reducing agent 2, the temperature of the housing 11 and the temperature of the space 3. To estimate the temperature of the membrane 12, the temperature of the fluid and / or the temperature of the space 3 is taken into account.
  • the temperature of the fluid 2 in the tank is detected by the controller 8 using the first sensor 6.
  • characteristics or calculation methods are stored, with which the temperature of the membrane can be estimated depending on the temperature of the fluid.
  • the control unit 8 additionally takes into account the temperature in the space 3 which is detected with the aid of the second sensor 7 in order to estimate the temperature of the membrane 12.
  • Characteristics, diagrams, characteristic diagrams and / or calculation methods are stored in the data memory 9, with which the temperature of the membrane can be estimated as a function of the temperature of the fluid and as a function of the temperature of the space 3.
  • control device for estimating the temperature of the membrane in addition to the temperature of the fluid, to the temperature of the room still takes into account the desired amount of fluid, which conveys the pump 4 in accordance with the control by the control unit 8.
  • Corresponding diagrams, characteristic curves and / or calculation methods are also stored in the data memory in order to be able to estimate the temperature of the membrane as a function of the setpoint quantity of the fluid.
  • control unit 8 takes into account the temperature of the housing 11 of the pump 4 in order to be able to estimate the temperature of the membrane 12. For this purpose, corresponding characteristic curves, diagrams and / or calculation methods are stored in the data memory 9. In a further embodiment, the control unit 8 additionally takes into account the amount of heat generated by the engine 5 in order to be able to estimate the temperature of the membrane 12. For this purpose, characteristic curves and / or characteristic maps are stored as a function of the control parameters of the motor, with which an estimate of the temperature of the membrane can be made.
  • control unit 8 may be designed to correct the pumped 4 funded by the pump 4, depending on the estimated temperature of the diaphragm 12 desired amount of fluid.
  • 9 characteristic curves, diagrams and / or calculation methods are stored in the data memory, with which, depending on the temperature of the membrane 12, a pumped by the pump 4 target quantity can be corrected to the amount of fluid actually funded.
  • FIG. 3 shows, in a schematic representation, a heat flow for the housing 11 of the pump 4.
  • a first heat flow Q 1 occurs between the housing 11 and the membrane 12.
  • a second heat flow Q2 occurs between the housing 11 and the space 3.
  • a total heat flow Q3 for the housing 11 results from the difference between Q1 and Q2.
  • a temperature model is used that takes into account a temperature compensation.
  • the temperature of the membrane is to each state by a heat balance during operation or during the
  • the temperature model is applied based on temperature differences between the housing, the space, the fluid and the membrane.
  • the temperature model calculates an averaged temperature between the housing, the space, the fluid and the membrane, if they have different temperatures.
  • the temperature difference between the room and the housing and between the diaphragm and the housing is taken into account. This temperature difference is responsible for a temperature change of the housing.
  • Another temperature change of the temperature of the membrane 12 is generated by the fluid pumped by the pump 4, that is, by the membrane 12.
  • the fluid still has the temperature that the fluid in the tank 1 had.
  • ⁇ into account that the fluid lost on the way from the tank 1 to the membrane 12 of heat or recovered. This information can be important when the fluid, in particular the Redukti ⁇ onsstoff has a very low temperature, for example close to 0 ° C.
  • T F ⁇ ⁇ A ⁇ (T D - T F ) ⁇ f (V), where ⁇ is the heat transfer coefficient, A is the area, T D is the temperature of the room, T F is the temperature of the fluid in the tanks 1 and with f (V) a function in dependence on the volume flow of the fluid, which is funded by the pump 4, is designated.
  • the temperature of the membrane 12 can be influenced by the operation of the motor 5, since 5 generates heat of friction when the motor is actuated.
  • the heat generation by the engine 5 can be estimated by the following formulas:
  • FIG. 4 shows, in a schematic representation, a heat flow of the membrane 12. To calculate the heat flow at the membrane 12, for example, the temperature differences between the temperature of the fluid and the temperature of the membrane are taken into account.
  • the temperature difference between the temperature of the housing and the temperature of the membrane can be taken into account.
  • the heating of the membrane due to the operation of the engine can be considered.
  • Q4 describes the heat flow through the friction of the engine.
  • An advantage of the described methods is that no additional sensor is needed to detect the temperature of the membrane.
  • the estimated temperature of the diaphragm can be used to correct the amount of fluid delivered by the pump.
  • corresponding characteristic curves, diagrams and / or formulas are stored in the data memory 9.
  • FIG. 5 shows, in a schematic representation of a diagram, the time profile of the temperature 13 of the membrane 12.
  • the temperature 13 is the estimated temperature of the diaphragm 12 of the pump 4 in accordance with the method described.
  • the internal combustion engine becomes predetermined, short time off, and thus the pump 4 for a predetermined short time (t2 - tl) not driven.
  • t2 - tl a predetermined short time
  • Start temperature Ti for the temperature of the membrane uses the temperature that was last estimated at time tl and stored in the data memory 9.
  • the temperature 14 of the room 3 is shown in FIG.
  • the temperature 14 is detected by means of the second sensor 7. It can be seen that the temperature 13 of the membrane 12 is significantly above the temperature 14 of the space 3.
  • Figure 6 shows a schematic representation of the temperature of the membrane 13 and the temperature 14 of the room after a longer break of the pump 4 at a first time tl.
  • the pump 4 was not operated for a long period, so that the temperature of the membrane 13 according to experience approximately corresponds to the temperature of the room 3.
  • 15 minutes or longer is understood.
  • the temperature of the membrane 13 as a start value Ti equal to the temperature 14 of the room 3 are set.
  • the corrected value for the actual ge from the pump 4 ⁇ promoted amount of fluid can be used to adjust the actuation of the pump 4 accordingly so that in fact the desired nominal quantity is delivered. Additionally, the corrected amount of fluid may be used to adjust an operating parameter of the combustion of the internal combustion engine to achieve a desired reduction in exhaust gases in the catalytic converter.
  • the temperature of the membrane can be used to perform a diagnostic according to OBD2 to verify the correct operation of the pump.
  • a hole in the pumping system can be detected on the output side of the pump.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Temperatur einer Membran einer Pumpe, wobei die Pumpe durch eine Bewegung der Membran ein Fluid aus einem Tank zu einer Abgabestelle pumpt, wobei die Pumpe an dem Tank befestigt ist, wobei die Temperatur der Membran wenigstens abhängig von der Temperatur des Fluid in dem Tank abgeschätzt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Bestimmen einer Temperatur einer Membran einer Pumpe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Temperatur einer Membran einer Pumpe gemäß Patentanspruch 1.
Im Stand der Technik sind Membranpumpen bekannt, die mithilfe einer Membran beispielsweise ein Reduktionsmittel aus einem Tank zu einem Katalysator befördern. Für eine präzise Funktionsweise der Pumpe ist es wichtig, die Temperatur der Membran zu kennen. Dazu werden im Stand der Technik Temperatursensoren eingesetzt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein einfacheres
Verfahren zur Abschätzung der Temperatur der Membran der Pumpe bereitzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Verfahren gemäß Pa- tentanspruch 1 und durch das Steuergerät gemäß Patentanspruch 10 gelöst .
Vorteilhafte Ausführungsformen des beschriebenen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Vorteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass die Temperatur der Membran nicht gemessen werden muss, sondern aufgrund vorhandener Messdaten abgeschätzt werden kann. Somit kann auf einen Temperatursensor für die Membran verzichtet werden. Zudem ist eine Erfassung und Auswertung des Sensorsignals nicht erforderlich. Dies wird dadurch erreicht, dass die Temperatur der Membran abhängig von der Temperatur des Fluid im Tank abgeschätzt wird. Die Temperatur des Fluid, das von der Pumpe befördert wird, eignet sich für eine Abschätzung der Temperatur der Membran, da die Temperatur des Fluids die Temperatur der Membran relativ stark beeinflussen kann. In einer Ausführung des Verfahrens wird die Temperatur der Membran abhängig von der Temperatur des Gehäuses der Pumpe abgeschätzt. Auch die Temperatur des Gehäuses der Pumpe hat einen Einfluss auf die Temperatur der Membran und kann somit für eine Abschätzung der Temperatur der Membran verwendet werden. Dadurch wird die Abschätzung der Temperatur der Membran weiter präzisiert .
In einer weiteren Ausführungsform wird die Temperatur der Membran abhängig von der Temperatur im Raum abgeschätzt, in dem sich die Pumpe befindet. Auch die Temperatur des Raumes hat einen Einfluss auf die Temperatur der Membran. Auf diese Weise wird eine weitere Präzisierung der Abschätzung der Temperatur der Membran erreicht .
In einer weiteren Ausführung wird die Temperatur der Membran abhängig von der Menge an Fluid abgeschätzt, die von der Pumpe gepumpt wird. Auf diese Weise kann eine weitere Präzisierung der Abschätzung der Temperatur der Membran erreicht werden, da das Fluid Wärme zu- oder von der Membran abführt.
In einer weiteren Ausführung wird die Temperatur der Membran abhängig von einer Wärmeerzeugung eines Antriebes abgeschätzt, wobei der Antrieb zur Betätigung der Membran vorgesehen ist. Damit kann auch der Einfluss des Antriebes auf die Temperatur der Membran verwendet werden, um eine weitere Präzisierung der Abschätzung der Temperatur der Membran zu erreichen.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Temperatur der Membran nach einem Stillstand der Pumpe abhängig von der Zeit des Stillstandes mit unterschiedlichen Startwerten bei der Abschätzung belegt. Dabei wird bei einem kürzeren Stillstand die Temperatur der Membran beim Start auf einen zuletzt für die Temperatur der Membran abgeschätzten und abgespeicherten Wert festgelegt.
Bei einem längeren Stillstand der Pumpe wird die Temperatur der Membran beim Start mit der Temperatur des Raumes gleichgesetzt, in dem sich die Pumpe befindet. Somit kann mit dem beschriebenen Verfahren eine schnellere Präzisierung der Abschätzung der Temperatur der Membran erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Pumpe vorgesehen, um ein Reduktionsmittel zu einem Katalysator zu befördern. Insbesondere bei der Zumessung eines Reduktionsmittels zu einem Katalysator sind eine präzise Funktionsweise der Pumpe und eine präzise Zumessung des Reduktionsmittels von Vorteil.
In einer weiteren Ausführungsform wird die abgeschätzte Temperatur der Membran verwendet, um eine durch die Pumpe abgegebene Menge an Fluid zu ermitteln, insbesondere zu korrigieren. Auf diese Weise wird eine Präzisierung der tatsächlich von der Pumpe abgegebenen Menge an Fluid erreicht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Tanks mit einer
Pumpe,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Pumpe mit einer
Membran,
Figur 3 eine schematische Darstellung eines thermischen Modells für das Gehäuse der Pumpe,
Figur 4 eine schematische Darstellung eines thermischen Modells für die Membran,
Figur 5 ein Diagramm für einen Temperaturverlauf einer Membran bei einem kurzen Stopp der Pumpe, und
Figur 6 ein Diagramm für einen Temperaturverlauf der Membran bei einem längeren Stopp der Pumpe. Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Tank 1, in dem sich ein Fluid, z.B. in Form eines Reduktionsmittels 2 befindet. Das Reduktionsmittel 2 kann beispielsweise eine Lösung von 32,5% Harnstoff in Wasser sein. Weiterhin weist der Tank 1 einen Raum 3 auf. Der Raum 3 ist wenigstens angrenzend an den Tank 1 auf einer Außenseite des Tanks 1 ausgebildet. Beispielsweise kann der Raum 3 in Form einer Einbuchtung des Tanks 1 ausgebildet sein. Im Raum 3 ist eine Pumpe 4 vorgesehen. Die Pumpe 4 steht über einen Ansaugbereich mit dem Tank 1 in Verbindung. Über den Ansaugbereich saugt die Pumpe 4 Reduktionsmittel vom Tank 1 ab und befördert das Reduktionsmittel zu einer Abgabestelle. Die Abgabestelle kann z.B. ein Reduktionskatalysator eines Verbrennungsmotors sein. Beispielsweise kann der Verbrennungsmotor in einem Fahrzeug angeordnet sein.
Die Pumpe 4 wird mithilfe eines Antriebes in Form eines elektrischen Motors 5 angetrieben. Weiterhin ist ein erster Sensor 6 zur Erfassung der Temperatur des Reduktionsmittels 2 im Tank 1 vorgesehen. Zudem ist ein zweiter Sensor 7 im Raum 3 vorgesehen, der die Temperatur im Raum 3 erfasst. Der erste und der zweite Sensor 6, 7 stehen mit einem Steuergerät 8 in Verbindung, das einen Datenspeicher 9 aufweist. Das Steuergerät 8 ist zudem über eine nicht dargestellte Steuerleitung mit dem Motor 5 der Pumpe 4 verbunden. Das Steuergerät 8 ist ausgebildet, um abhängig von einer vorgegebenen Sollmenge an Reduktionsmittel den Motor 5 in der Weise anzusteuern, dass die Pumpe 4 die gewünschte Sollmenge an Reduktionsmittel aus dem Tank 1 zu einer Abgabestelle, insbesondere zu einem Katalysator befördert . Zudem können im Raum 3 noch Heizelemente 10 vorgesehen sein, die elektrisch mit Strom versorgt werden, um das Reduktionsmittel 2 zu erwärmen bzw. ein gefrorenes Reduktionsmittel 2 aufzutauen.
Figur 2 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Teilausschnitt der Pumpe 4, wobei die Pumpe 4 ein Gehäuse 11 und eine Membran 12 aufweist, die nur schematisch dargestellt sind. Die Membran 12 wird zur Förderung des Reduktionsmittels vom Motor 5 in der Weise bewegt, dass eine festgelegte Sollmenge des Re¬ duktionsmittels 2 zu einer Abgabestelle transportiert wird. Die Pumpe 4 ist in der Weise ausgebildet, dass die Temperatur der Membran 12, die tatsächlich geförderte Menge des Reduktions¬ mittels 2 beeinflusst. Die Temperatur der Membran 12 wird von der Temperatur des Reduktionsmittels 2, von der Temperatur des Gehäuses 11 und von der Temperatur des Raumes 3 beeinflusst. Zur Abschätzung der Temperatur der Membran 12 wird die Temperatur des Fluids und/oder die Temperatur des Raumes 3 berücksichtigt.
In einer Ausführungsform wird die Temperatur des Fluid 2 im Tank vom Steuergerät 8 mithilfe des ersten Sensors 6 erfasst. Im Datenspeicher 9 sind Tabellen, Kennlinien oder Berechnungsverfahren abgelegt, mit denen in Abhängigkeit von der Temperatur des Fluids die Temperatur der Membran abgeschätzt werden kann. In einer weiteren Ausführungsform berücksichtigt das Steuergerät 8 zur Abschätzung der Temperatur der Membran 12 zusätzlich noch die Temperatur im Raum 3, die mithilfe des zweiten Sensors 7 erfasst wird. Im Datenspeicher 9 sind Kennlinien, Diagramme, Kennfelder und/oder Berechnungsverfahren abgelegt, mit denen in Abhängigkeit von der Temperatur des Fluids und in Abhängigkeit von der Temperatur des Raumes 3 die Temperatur der Membran abgeschätzt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform berücksichtigt das Steuergerät zur Abschätzung der Temperatur der Membran zusätzlich zu der Temperatur des Fluids, zu der Temperatur des Raumes noch die Sollmenge an Fluid, die die Pumpe 4 gemäß der Ansteuerung durch das Steuergerät 8 befördert. Auch dazu sind entsprechende Diagramme, Kennlinien und/oder Berechnungsverfahren im Da- tenspeicher abgelegt, um die Temperatur der Membran abhängig von der Sollmenge des Fluid abschätzen zu können.
In einer weiteren Ausführungsform berücksichtigt das Steuergerät 8 die Temperatur des Gehäuses 11 der Pumpe 4, um die Temperatur der Membran 12 abschätzen zu können. Dazu sind entsprechende Kennlinien, Diagramme und/oder Berechnungsverfahren im Datenspeicher 9 abgelegt. In einer weiteren Ausführungsform berücksichtigt das Steuergerät 8 zusätzlich die vom Motor 5 erzeugte Wärmemenge, um die Temperatur der Membran 12 abschätzen zu können. Dazu sind in Abhängigkeit von den Ansteuerparametern des Motors Kennlinien und/oder Kennfelder abgelegt, mit denen eine Abschätzung der Temperatur der Membran erfolgen kann.
Weiterhin kann das Steuergerät 8 ausgebildet sein, um abhängig von der abgeschätzten Temperatur der Membran 12 die von der Pumpe 4 geförderte Sollmenge an Fluid zu korrigieren. Dazu sind im Datenspeicher 9 Kennlinien, Diagramme und/oder Berechnungsverfahren abgelegt, mit denen in Abhängigkeit von der Temperatur der Membran 12 eine von der Pumpe 4 geförderte Sollmenge auf die tatsächlich geförderte Menge an Fluid korrigiert werden kann.
Figur 3 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Wärmestrom für das Gehäuse 11 der Pumpe 4. Ein erster Wärmestrom Ql tritt zwischen dem Gehäuse 11 und der Membran 12 auf. Ein zweiter Wärmestrom Q2 tritt zwischen dem Gehäuse 11 und dem Raum 3 auf. Ein Gesamtwärmestrom Q3 für das Gehäuse 11 ergibt sich aus der Differenz zwischen Ql und Q2. Der zweite Wärmestrom Q2 kann nach folgender Formel berechnet werden: Q2 = α · A · (Tc - TD) , wobei α den Wärmeübergangskoeffizienten, A die Fläche, Tc die Temperatur des Gehäuses 11, TD die Temperatur des Raumes 3 be- schreiben.
Der erste Wärmestrom Ql kann nach folgender Formel berechnet werden: Ql = α · A · (Tc - TM) , wobei mit α der Wärmeüber¬ gangskoeffizient, mit A die Fläche, mit Tc die Temperatur des Gehäuses 11 und mit TM die Temperatur der Membran 12 bezeichnet ist .
Der dritte Wärmestrom Q3 stellt einen Gesamtwärmestrom für das Gehäuse 11 dar und berechnet sich gemäß folgender Formel: Q3 = Q2 - Ql.
Die Temperatur Tc des Gehäuses 11 kann nach folgender Formel berechnet werden: Tc = Ti ± \ (Q3 / Cc) · dt, wobei mit Ti eine vorgegebene Anfangstemperatur, mit t die Zeit und mit Cc die Wärmekapazität des Gehäuses 11 bezeichnet sind.
Zur Ermittlung der Temperatur der Membran wird ein Temperaturmodell verwendet, das einen Temperaturausgleich berücksichtigt. Die Temperatur der Membran ist zu jedem Zustand durch eine Wärmebilanz während des Betriebes oder während des
Stillstandes der Pumpe gekennzeichnet. Das Temperaturmodell wird anhand von Temperaturdifferenzen zwischen dem Gehäuse, dem Raum, dem Fluid und der Membran angewendet. Das Temperaturmodell berechnet eine gemittelte Temperatur zwischen dem Gehäuse, dem Raum, dem Fluid und der Membran, wenn diese unterschiedliche Temperaturen aufweisen.
Zur Berechnung der Temperatur des Gehäuses wird die Tempera- turdifferenz zwischen dem Raum und dem Gehäuse und zwischen der Membran und dem Gehäuse berücksichtigt. Dieser Temperaturun- terschied ist verantwortlich für eine Temperaturänderung des Gehäuses .
Eine weitere Temperaturänderung der Temperatur der Membran 12 wird durch das Fluid erzeugt, das von der Pumpe 4, das heißt von der Membran 12 gepumpt wird. In einer einfachen Ausführungsform wird dabei angenommen, dass das Fluid bei Erreichen der Membran 12 noch immer die Temperatur aufweist, die das Fluid im Tank 1 hatte. Bei einer genaueren Betrachtungsweise wird berück¬ sichtigt, dass das Fluid auf dem Weg vom Tank 1 zur Membran 12 an Wärme verloren bzw. gewonnen hat. Diese Information kann wesentlich sein, wenn das Fluid, insbesondere das Redukti¬ onsmittel eine sehr niedrige Temperatur, beispielsweise nahe 0 °C aufweist.
Zur Berechnung der Temperatur des Fluid an der Membran 12 kann folgende Formel verwendet werden:
TF = α · A · (TD - TF) · f (V) , wobei mit α der Wärmeübertragungskoeffizient, mit A die Fläche, mit TD die Temperatur des Raumes, mit TF die Temperatur des Fluids im Tank 1 und mit f (V) eine Funktion in Abhängigkeit von dem Volumenstrom des Fluides, der von der Pumpe 4 gefördert wird, bezeichnet ist.
Einen weiteren Wärmebeitrag kann die Betätigung des Motors 5 liefern. Die Temperatur der Membran 12 kann von der Betätigung des Motors 5 beeinflusst werden, da bei der Betätigung des Motors 5 Reibungswärme entsteht. Die Wärmeerzeugung durch den Motor 5 kann mit folgenden Formeln abgeschätzt werden:
Q4 = E · η - Fp, wobei Fp die Fluidpumpenergie, E die elektrische Leistung des Motors und η den Wirkungsgrad bezeichnet. Die elektrische Leistung E kann mit folgender Formel berechnet werden: E = Spannung · Strom. Als Wert für den Strom kann ein gemittelter Stromwert verwendet werden. Die Fluidpumpenergie Fp kann nach folgender Formel berechnet werden: Fp = (PF - PA) · V, wobei mit PF der Druck nach der Pumpe, mit PA der Druck vor der Pumpe und mit V der Volumenstrom der Pumpe bezeichnet ist. Figur 4 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Wärmefluss der Membran 12. Zur Berechnung des Wärmestromes an der Membran 12 werden beispielsweise die Temperaturdifferenzen zwischen der Temperatur des Fluids und der Temperatur der Membran berücksichtigt. Zudem kann die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Gehäuses und der Temperatur der Membran berücksichtigt werden. Weiterhin kann die Erwärmung der Membran aufgrund des Betriebes des Motors berücksichtigt werden. Diese Wärmeströme sind im Wesentlichen verantwortlich für eine Temperaturänderung der Membran 12 in der Pumpe 4.
Q5 definiert den Wärmefluss zwischen der Membran und dem Fluid und kann nach folgender Formel berechnet werden: Q5 = α · A · (TM - TA) , wobei α den Wärmeübergangskoeffizienten, A die Fläche, TM die Temperatur der Membran und TA die Temperatur des Fluid beschreibt. Q4 beschreibt den Wärmefluss durch die Reibung des Motors. Q6 stellt den gesamten Wärmestrom der Membran dar, wobei Q6 nach folgender Formel berechnet werden kann: Q6 = Q4 - Q5 - Ql . Die Temperatur der Membran TM kann nach folgender Formel berechnet werden: TM = ΤΊ ± \ (Q6 / CM) dt, wobei mit Ti eine Starttemperatur und mit CM die Wärmekapazität der Membran bezeichnet sind. Ein Vorteil der beschriebenen Verfahren besteht darin, dass kein zusätzlicher Sensor für die Erfassung der Temperatur der Membran erforderlich ist. Zudem kann die abgeschätzte Temperatur der Membran verwendet werden, um die von der Pumpe abgegebene Menge an Fluid zu korrigieren. Dazu sind entsprechende Kennlinien, Diagramme und/oder Formeln im Datenspeicher 9 abgelegt.
Figur 5 zeigt in einer schematischen Darstellung eines Diagrammes den zeitlichen Verlauf der Temperatur 13 der Membran 12. Die Temperatur 13 ist die gemäß dem beschriebenen Verfahren ab- geschätzte Temperatur der Membran 12 der Pumpe 4. Zwischen einem Zeitpunkt tl und t2 wird der Verbrennungsmotor für eine vorgegebene, kurze Zeit ausgeschaltet, und dadurch auch die Pumpe 4 für eine vorgegebene kurze Zeit (t2 - tl) nicht angetrieben. Unter einer kurzen Zeit werden z.B. 5 bis 10 Minuten verstanden. Nach dem Start der Pumpe zum zweiten Zeitpunkt t2 wird als
Starttemperatur Ti für die Temperatur der Membran die Temperatur verwendet, die zuletzt zum Zeitpunkt tl abgeschätzt wurde und im Datenspeicher 9 abgelegt wurde. Zudem ist in Figur 5 die Temperatur 14 des Raumes 3 dargestellt. Die Temperatur 14 wird mithilfe des zweiten Sensors 7 erfasst. Dabei ist zu erkennen, dass die Temperatur 13 der Membran 12 deutlich über der Temperatur 14 des Raumes 3 liegt.
Figur 6 zeigt in einer schematischen Darstellung die Temperatur 13 der Membran und die Temperatur 14 des Raumes nach einer längeren Pause der Pumpe 4 zu einem ersten Zeitpunkt tl . In diesem Fall wurde die Pumpe 4 für einen längeren Zeitraum nicht betätigt, sodass die Temperatur 13 der Membran gemäß Erfahrungswerten annähernd der Temperatur des Raumes 3 entspricht. Unter einem längeren Zeitraum werden 15 Minuten und länger verstanden. Somit kann bei einem Start der Pumpe 4 nach einem längeren Zeitraum zum ersten Zeitpunkt tl die Temperatur 13 der Membran als Startwert Ti gleich der Temperatur 14 des Raumes 3 gesetzt werden.
Mithilfe der anhand der Figuren 5 und 6 beschriebenen Verfahren ist eine präzisere Abschätzung der Temperatur der Membran gegeben. Dies bietet den Vorteil, dass nach einem Start der Pumpe 4 schneller eine präzisere Abschätzung der Temperatur der Membran 12 möglich ist und dadurch auch schneller eine präzisere Korrektur der Menge an Fluid möglich ist, die tatsächlich von der Pumpe 4 gefördert wird. Somit kann eine schnellere und bessere Abschätzung der Temperatur und damit eine schnellere und bessere Korrektur der von der Pumpe 4 geförderten Menge an Fluid, insbesondere an Reduktionsmittel 2 durchgeführt werden.
Der korrigierte Wert für die tatsächlich von der Pumpe 4 ge¬ förderte Menge an Fluid kann verwendet werden, um die Ansteuerung der Pumpe 4 entsprechend anzupassen, so dass tatsächlich die gewünschte Sollmenge gefördert wird. Zudem kann die korrigierte Menge an Fluid verwendet werden, um einen Betriebsparameter der Verbrennung des Verbrennungsmotors so anzupassen, dass eine gewünschte Reduzierung von Abgasen im Katalysator erreicht wird.
Zudem kann die Temperatur der Membran dazu verwendet werden, um eine Diagnose gemäß OBD2 durchzuführen, um eine korrekte Funktionsweise der Pumpe zu überprüfen. Insbesondere kann ein Loch im Pumpsystem auf der Ausgangsseite der Pumpe erkannt werden . Bezugs zeichenliste
1 Tank
2 Reduktionsmittel
3 Raum
4 Pumpe
5 Motor
6 erster Sensor
7 zweiter Sensor
8 Steuergerät
9 Datenspeicher
10 Heizelement
11 Gehäuse
12 Membran
13 Temperatur Membran
14 Temperatur Raum

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen einer Temperatur einer Membran einer Pumpe, wobei die Pumpe durch eine Bewegung der Membran ein Fluid aus einem Tank zu einer Abgabestelle pumpt, wobei die Pumpe an dem Tank befestigt ist, wobei die Temperatur der Membran wenigstens abhängig von der Temperatur des Fluids in dem Tank abgeschätzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Temperatur der Membran abhängig von der Temperatur des Gehäuses der Pumpe abgeschätzt wird .
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pumpe in einem Raum wenigstens angrenzend an den Tank angeordnet ist, wobei die Temperatur der Membran abhängig von der Temperatur im Raum abgeschätzt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperatur der Membran abhängig von der von der Pumpe beförderten Menge an Fluid abgeschätzt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Membran von einem Antrieb betätigt wird, wobei die Temperatur der Membran abhängig von einer Wärmeerzeugung des Antriebes abgeschätzt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperatur der Membran bei einem Start der Pumpe abhängig von der Zeit des Stillstandes mit unterschiedlichen Startwerten abgeschätzt wird, wobei bei einem kurzen Stillstand die Tem¬ peratur der Membran beim Start auf einen abgespeicherten Wert festgelegt wird, und wobei die Temperatur der Membran nach einem längeren Stillstand abhängig von der Temperatur des Raumes festgelegt wird, in dem die Pumpe angeordnet ist, insbesondere mit der Temperatur des Raumes gleichgesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fluid ein Reduktionsmittel für einen Katalysator ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Katalysator in einem Abgastrakt eines Verbrennungsmotors angeordnet ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die abgeschätzte Temperatur der Membran verwendet wird, um eine durch die Pumpe abgegebene Menge an Fluid zu ermitteln, insbesondere zu korrigieren.
10. Steuergerät, das ausgebildet ist, um ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
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