Способ эксплуатации питающего насоса, который работает в пульсирующем режиме - RU2612523C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к способу эксплуатации питающего насоса, который работает в пульсирующем режиме. Такие насосы используются, например, в питающих устройствах для подачи жидких рабочих веществ в автомобилях. Жидкими рабочими веществами в автомобилях, среди прочего, являются горючее для двигателей внутреннего сгорания (ДВС), стеклоочистители ветрового стекла для чистки окон ДВС, охлаждающие жидкости или смазочно-охлаждающие жидкости для ДВС и восстановители для нейтрализации отработавших газов (ОГ) ДВС.

Прежде всего, в последнее время все более широко применяются восстановители для нейтрализации ОГ ДВС. Такие восстановители требуются в устройствах для обработки ОГ, чтобы преобразовывать вредные компоненты ОГ вместе с восстановителем. Таким способом обработки ОГ является способ селективного каталитического восстановления (СКВ). При этом способе восстановитель, который содержит или предоставляет аммиак, подается в ОГ ДВС. Затем аммиак в восстановителе преобразуется в ОГ вместе с соединениями оксидов азота. В этом контексте получаются безвредные продукты реакции, такие как вода, диоксид углерода и азот. Обычно аммиак хранится в автомобиле не как таковой, а в виде предшественника восстановителя. Часто используемым предшественником является водный раствор мочевины. Ниже термин «восстановитель» также используется для обозначения предшественника восстановителя.

В устройствах для обработки ОГ требуются относительно небольшие количества восстановителя. Расход восстановителя обычно составляет от 2% до 10% расхода топлива ДВС. По этой причине для подачи восстановителя особо ценными оказались питающие насосы, которые работают в пульсирующем режиме (в прерывистом или возвратно-поступательном режиме). Питающие насосы, которые работают в пульсирующем режиме, являются особо экономичными и позволяют точно регулировать количество подачи.

Недостатком питающих насосов, которые работают в пульсирующем режиме, прежде всего, является производительность и создание шума питающего насоса в результате хода подачи и больших потерь мощности, которые приводят к значительному генерированию тепла в питающем насосе. Особо генерирование тепла может приводить к возникновению проблем при подаче термочувствительных жидкостей (таких как, например, водный раствор мочевины).

Исходя из этого, цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы, по меньшей мере, смягчить технические проблемы, описанные в связи с уровнем техники. Замысел заключается, прежде всего, в том, чтобы раскрыть способ эксплуатации питающего насоса, который работает в пульсирующем режиме, и с помощью которого питающий насос может эксплуатироваться особо экономичным образом в плане энергии и с низким уровнем шума.

Эти цели достигнуты посредством способа согласно признакам п. 1 формулы изобретения. Другие благоприятные варианты осуществления способа указаны в сформулированных как зависимые пункты формулы изобретения. Признаки, которые указаны в формуле изобретения отдельно, могут быть комбинированы между собой любым технически подходящим образом и могут быть дополнены пояснительными фактами из описания, причем указываются другие варианты осуществления изобретения.

Предлагаемый в изобретении способ эксплуатации питающего насоса, содержащего питающий поршень и катушку возбуждения для привода питающего поршня и работающего в пульсирующем режиме в составе подающего устройства, которое подает жидкий рабочий материал в направлении подачи и имеет датчик давления, расположенный ниже по потоку от питающего насоса в направлении подачи, включает, по меньшей мере, следующие стадии:

а) приложение профиля напряжения к катушке возбуждения,

б) выполнение хода подачи питающего поршня в соответствии с профилем напряжения,

в) контроль профиля давления в направлении подачи ниже по потоку от питающего насоса,

г) оценка профиля давления,

д) адаптация профиля напряжения в зависимости по меньшей мере от одного характеристического свойства профиля давления, выполняемая таким образом, чтобы при достижении пика давления питающий поршень больше не ускорялся.

Способ согласно изобретению основан на идее адаптации (коррекции) профиля напряжения для привода питающего насоса таким образом, чтобы профиль давления в питающей линии был особо благоприятным, например, в силу того факта, что он соответствует предопределенному заданному профилю давления. Профиль давления в питающей линии является, прежде всего, хронологическим профилем давления, который имеет место в питающей линии благодаря ходу питающего насоса, который работает в пульсирующем режиме. Профиль напряжения для возбуждения тока привода в простейшем случае является простым прямоугольным сигналом, который определяется абсолютной величиной приложенного напряжения и длительностью приложенного напряжения. Любые желательные профили напряжения относительно сложной структуры являются возможными.

Следовательно, здесь также предлагается способ управления, в котором оценивается профиль давления хода подачи из стадии б), который имеет место в соответствии с предопределенным профилем напряжения (стадия а)) на стадии г), и адаптированный профиль напряжения предопределяется на стадии а) для следующей стадии б). Этот процесс управления может выполняться так часто до тех пор, пока оцененный профиль давления на стадии г) не будет соответствовать предопределенному заданному профилю давления. Эта «адаптация» профиля напряжения включает, прежде всего, одну из следующих мер: изменение амплитуды напряжения, изменение длительности напряжения, изменение хронологического профиля напряжения (увеличение/уменьшение, времена выдержки и т.д.).

Как указано выше, питающий насос является компонентом подающего устройства, подающего жидкий рабочий материал для автомобиля с предопределенным направлением подачи, прежде всего, для подачи жидких восстановителей, таких как водный раствор мочевины. Также является предпочтительным, чтобы датчик давления был компонентом подающего устройства, так что здесь, прежде всего, также происходит контроль давления внутри подающего устройства.

Способ согласно изобретению является особо благоприятным, если профиль напряжения имеет общую длительность и первое напряжение, и, по меньше мере, общая длительность или первое напряжение адаптируется на стадии г). Общая длительность здесь относится к периоду времени от начальной величины напряжения (например, ноль вольт) до начала хода подачи вплоть до конечной величины напряжения (например, снова ноль вольт) в конце того же хода подачи. «Первое напряжение» здесь составляет, прежде всего, первую (предопределенную) амплитуду напряжения, прежде всего, в конце общей длительности профиля напряжения или во время самого хода подачи. Следовательно, в способе по меньшей мере один из этих характеристических переменных параметров профиля напряжения на стадии д) адаптируется для следующего хода подачи.

Способ согласно изобретению также является благоприятным, если профиль напряжения начинается с интервала активации с напряжением активации, причем напряжение активации увеличено по сравнению с первым напряжением. Увеличенное напряжение активации служит, во-первых, для приведения в движение питающего поршня питающего насоса. Для этой цели необходимо увеличенное напряжение. Когда поршень приведен в движение, все, что требуется - это продолжить движение поршня внутри питающего насоса. Поэтому возможно работать с относительно низким первым напряжением. Соответственно, время напряжения активации первого напряжения, указанное выше, перемещается вперед в профиле напряжения.

Способ согласно изобретению также является особо благоприятным, если как характеристическое свойство профиля давления определяется первое время пика давления, и по меньшей мере один из следующих переменных параметров профиля напряжения адаптируется в зависимости от первого момента времени:

- общая длительность,

- первое напряжение,

- интервал активации, и

- напряжение активации.

За счет этого может быть уменьшено создание шума и повышена производительность питающего насоса. Является возможным, например, обеспечить, что питающий поршень будет ударяться менее жестко или не будет ударяться вообще об ограничитель внутри питающего насоса (если уместно, это фактически является причиной измеренного, нежелательного высокого пика давления) в силу того факта, что профиль напряжения соответственно изменяется. Например, общая длительность профиля напряжения может быть выбрана так, чтобы при достижении пика давления питающий поршень больше не ускорялся.

В дополнение также предлагается, что как характеристическое свойство профиля давления определяется, по меньшей мере, второе время, в которое клапан насоса открывается, или третий момент времени, в который клапан насоса закрывается, и, в дополнение, по меньшей мере один из следующих переменных параметров профиля напряжения адаптируется в зависимости, по меньшей мере, от второго момента времени или третьего момента времени:

- общая длительность,

- первое напряжение,

- интервал активации, и

- напряжение активации.

Это также содержит тот факт, что величины давления профиля давления определяются, и во второй момент времени, и в третий момент времени, а профиль напряжения и его параметры адаптируются ко второму моменту времени и к третьему моменту времени.

Времена открытия клапана питающего насоса и времена закрытия клапана питающего насоса могут быть детектированы в профиле давления, что измеряет датчик давления. Открытие клапана может быть детектировано, например, когда в первый раз поднимается профиль давления. Процесс закрывания клапана может быть детектирован, например, по падению давления. Времена запаздывания, которые длятся до того, как движение клапана воздействует на датчик давления, также могли бы быть учтены.

Если это уместно, внутри питающего насоса может быть установлен еще один датчик давления, и может происходить сравнение давления, замеренного там, с давлением в питающей линии, в результате чего тогда определенные времена или свойства профиля давления могут быть детектированы особо точно, используя измерение разности давлений.

Кроме того, также считается благоприятным, если профиль напряжения генерируется из напряжения питания с использованием широтно-импульсной модуляции. Здесь напряжением питания является напряжение, предоставляемое источником напряжения (постоянного) для эксплуатации питающего насоса.

Согласно одному усовершенствованию способа профиль тока в катушке возбуждения контролируется параллельно со стадией в) и используется, по меньшей мере, во время оценки профиля давления на стадии г) или во время адаптации профиля напряжения на стадии д). Для параллельного (синхронного) контроля профиля тока является возможным осуществление дополнительных мер контроля или контрольных устройств. Кроме того, также является возможным использовать знание этого профиля тока, как для стадии г), так и для стадии д).

Способ согласно изобретению также является благоприятным, если по меньшей мере один параметр из группы следующих других параметров используется, по меньшей мере, во время оценки профиля давления на стадии г) или во время адаптации профиля напряжения на стадии д):

- расход энергии катушки возбуждения во время хода подачи,

- вывод энергии от питающего насоса в жидкое рабочее вещество, и

- обратный поток энергии от катушки возбуждения после завершения хода подачи.

Насос также может быть рассмотрен энергетически в рамках способа. Расход энергии питающего насоса через катушку возбуждения во время хода подачи может быть определен посредством тока, текущего через катушку, и профиля приложенного напряжения. Вывод энергии питающего насоса в жидкое рабочее вещество может быть определен, например, посредством объемного потока питающего насоса в сочетании с давлением подачи питающего насоса и/или увеличения давления, вызванного питающим насосом. Если это уместно, измерение возможно с использованием второго датчика давления. Поэтому посредством измерения разности давлений было бы возможно определять объемный поток. Обратный поток энергии от катушки возбуждения после окончания хода подачи может быть измерен с помощью соответствующего синхронно работающего диода.

Уровень производительности питающего насоса и/или потеря мощности питающего насоса могут быть рассчитаны с помощью сравнения вывода энергии питающего насоса в жидкое рабочее вещество с расходом энергии питающего насоса через катушку возбуждения во время хода подачи. Поэтому профиль напряжения, который предопределен для питающего насоса, может быть адаптирован таким образом, что уровень производительности является особо высоким, или что предопределенного количества энергии недостаточно для питающего поршня для движения к ограничителю с высоким импульсом.

Поэтому может быть реализована особо благоприятная эксплуатация питающего насоса в частичном ходе.

Способ согласно изобретению также является благоприятным, если питающий насос может работать с частотой более 10 ходов подачи в секунду, и более 20 ходов подачи происходят до того, как произойдет ход подачи с адаптированным профилем напряжения.

Питающий насос часто контролируется в блоке управления двигателя автомобиля, причем этот контроллер расположен на большом пространственном расстоянии от питающего насоса. Кроме того, вычислительные мощности, которые имеются в контроллере двигателя, не (всегда) являются достаточными для адаптации профиля напряжения для выполнения хода подачи за несколько миллисекунд. По этой причине является благоприятным, если адаптированный профиль напряжения не имеет эффекта до более чем 20 ходов подачи после измерения профиля давления. Предпочтительно, адаптированный профиль напряжения более не имеет эффекта после 50 ходов подачи и, прежде всего, после 100 ходов подачи после измерения профиля давления. Поэтому длительное время запаздывания или задержка производится в контуре контроля адаптации, который образуется способом согласно изобретению. Также является возможным время запаздывания по меньшей мере в 1 секунду, предпочтительно по меньшей мере в 5 секунд, и особо предпочтительно по меньшей мере в 10 секунд между стадией а) и стадией д). Однако это делает возможным выполнение расчетов, которые необходимы для способа согласно изобретению, в дистанционном блоке управления со сравнительно малой вычислительной мощностью.

Если это уместно, то соответственно адаптированные профили напряжения (заданный профиль напряжения) может быть сохранен для конкретных схем импульсов давления (характеристические профили фактического профиля давления) питающего насоса. Тогда эти сохраненные предопределенные профили напряжения могут быть использованы для эксплуатации питающего насоса, если в подающем устройстве имеются соответствующие условия. Условия в питающем насосе могут быть определены, например, на основе температуры в подающем устройстве и/или настоящего расхода жидкого рабочего вещества.

Если (отдельный) блок управления, который может выполнять способ согласно изобретению, предусмотрен внутри самого подающего устройства для подачи жидкого рабочего вещества, также является возможным выполнять способ во время существенно более низкого числа ходов подачи с тем результатом, что время запаздывания (или задержка) способа значительно короче.

В рамках изобретения также предлагается способ эксплуатации питающего насоса, который работает в пульсирующем режиме, причем питающий насос имеет питающий поршень и катушку возбуждения для привода питающего поршня, и причем способ включает в себя, по меньшей мере, следующие стадии:

i. приложение профиля напряжения к катушке возбуждения,

ii. выполнение хода подачи питающего поршня в соответствии с профилем напряжения,

iii. контроль температуры на подающем устройстве,

iv. адаптация профиля напряжения в зависимости, по меньшей мере, от температуры.

Особые преимущества и конфигурационные признаки, которые иллюстрируются для способа адаптации профиля напряжения в зависимости от давления, могут быть применены и перенесены аналогичным образом на иллюстрированный здесь способ адаптации профиля напряжения в зависимости от температуры. То же самое относится и к особым преимуществам и конфигурационным признакам, которые описываются ниже для способа адаптации профиля напряжения в зависимости от температуры, и которые могут быть применены и перенесены аналогичным образом на способ адаптации напряжения в зависимости от давления.

Прежде всего, оба способа могут быть комбинированы один с другим с тем результатом, что адаптация профиля напряжения происходит в зависимости, по меньшей мере, от температуры или давления / профиля давления. Короче говоря, профиль напряжения может быть соответственно адаптирован в зависимости от (текущей) меры рабочего состояния питающего насоса.

Это относится конкретно к конфигурации питающего насоса, питающего поршня и катушки возбуждения, а также подающего устройства и датчика давления. Это также относится конкретно к отдельным свойствам профиля напряжения, который может быть адаптирован в рамках адаптации.

Температура может контролироваться с помощью датчика температуры, который может быть расположен в месте в окружении подающего устройства и/или в прямом контакте с подающим устройством. Датчик температуры может быть установлен, например, на опорной плите в подающем устройстве, на которой также смонтирован питающий насос. Также является возможным располагать датчик температуры непосредственно на питающем насосе. В еще одном варианте осуществления температура измеряется с использованием катушки возбуждения питающего насоса. Катушка возбуждения обычно имеет зависящее от температуры электрическое сопротивление. Электрическое сопротивление катушки возбуждения может быть выведено из профиля напряжения и из текущего тока через катушку возбуждения, который возникает в результате профиля напряжения. С учетом известной зависимости электрического сопротивления от температуры температура катушки возбуждения может быть рассчитана из электрического сопротивления.

В питающих насосах, которые работают в пульсирующем режиме, очень высокие потери энергии регулярно происходят во время преобразования электрической энергии, которая вводится в катушку возбуждения в целях объема подачи и увеличения давления. Потери энергии уже были детально описаны выше. В дополнение к высокому расходу энергии потери энергии также приводят к сильному нагреву питающего насоса. Этот нагрев в некоторых случаях может быть желательным, например, если питающий насос в то же время используется для нагрева подающего устройства посредством его потери энергии. Это может быть благоприятным для того, чтобы расплавлять восстановитель, который замерз в устройстве подачи и/или чтобы предотвратить замерзание восстановителя в подающем устройстве. Однако, если температура подающего устройства или питающего насоса превышает предельную температуру (которая составляет, например, от 80°C до 120°C), дальнейший нагрев за счет потери энергии здесь является нежелательным. При повышенных температурах является возможным, прежде всего, если питающий насос подает водный раствор мочевины в качестве восстановителя, образование отложений, что может приводить к значительному повреждению насоса. Отложения могут действовать как частицы наждачной бумаги, которые могут повредить насос. Этим могут быть уменьшены точность подачи и/или уровень производительности питающего насоса. Поэтому полезно избегать высоких температур в питающем насосе. Это может быть достигнуто, прежде всего, за счет адаптации профиля напряжения в зависимости от температуры.

Предпочтительно, профиль напряжения адаптируется таким образом, чтобы температура в питающем насосе или температура в подающем устройстве не превышала определенную предельную температуру. (Максимальная) предельная температура составляет, например, 120°C, 100°C или даже всего 80°C. Кроме того, могут быть предопределены промежуточные температуры, которые ниже, чем заданная предельная температура. Поэтому, если достигается/достигаются предельная температура и/или заданная промежуточная температура/температуры, профиль напряжения, который применялся до тех пор, изменяется.

В одном предпочтительном варианте осуществления оба способа адаптации к давлению и адаптации к температуре выполняются в комбинации. Тогда профиль напряжения адаптируется и к температуре, и к характеристическим свойствам профиля давления. Адаптация профиля напряжения к характеристическим свойствам профиля давления также служит, среди прочего, для уменьшения потерь мощности, которые происходят во время работы питающего насоса. Если температура в питающем насосе или в подающем устройстве по возможности более не может быть увеличена, питающий насос следует эксплуатировать с более низкими потерями мощности. В этом случае, чтобы уменьшить температуру, профиль напряжения может быть адаптирован на основе профиля давления, как описано выше.

Чтобы начать ход насоса, особо высокое напряжение активации может быть использовано для того, чтобы привести питающий поршень в движение как можно скорее. Если напряжение активации особо велико, необходимый ток или необходимая сила тока для приведения в движение питающего поршня достигается особо быстро. В результате потери энергии особо уменьшаются, потому что этот электрический ток только тогда имеет место в течение укороченного интервала времени благодаря тому, что необходимая сила тока достигается быстрее. Кроме того, интервал активации, в течение которого напряжение активации имеется на катушке возбуждения, также может быть адаптирован. Относительно адаптации напряжения активации и/или интервала активации еще раз делается явная ссылка на приведенные выше пояснения относительно адаптации напряжения активации и интервала активации в контексте адаптации к давлению, причем эти пояснения включены в настоящее описание в качестве ссылки в их полном объеме.

Максимальный ток, который течет через катушку во время хода насоса, может быть уменьшен. Максимальный ток может быть уменьшен в силу того факта, что первое напряжение для создания электрического тока во время движения поршня, уменьшается то такой степени, что максимальный ток уменьшается до необходимого тока или необходимой силы тока (для, прежде всего, непрерывного или постоянного движения). Необходимый ток, другими словами, - это ток, который необходим для приведения питающего поршня (просто) в движение. Для того чтобы питающий поршень был надежно приведен в движение (и двигался с достаточной скоростью), максимальный ток должен быть предопределен и увеличен на интервал (например, на величину от 1% до 10%, предпочтительно от 2% до 5%) выше необходимого тока или необходимой силы тока. Относительно адаптации первого напряжения, еще раз делается явная ссылка на приведенные выше пояснения относительно адаптации первого напряжения в рамках адаптации к давлению, причем эти пояснения включены в это описание в качестве ссылки в полном объеме.

Кроме того, общая длительность импульса тока или импульса тока, который предусмотрен для приведения питающего поршня в движение, может быть уменьшена. Если питающий поршень достиг своего конечного положения (если это уместно, против ограничителя в питающем насосе), а импульс тока или электрический ток продолжается, весь электрический ток является потерей мощности. По этой причине является благоприятным адаптировать общую длительность импульса тока или импульса тока, который предусмотрен для конкретного движения питающего поршня, таким образом, чтобы общая длительность соответствовала интервалу времени движения питающего поршня. Общая длительность импульса тока или электрического тока, предпочтительно, заканчивается, когда заканчивается движение подачи питающего поршня. Также является возможным, что общая длительность электрического тока заканчивается за короткий период времени до или через короткий период времени после окончания движения подачи. Преждевременное окончание электрического тока до конца движения подачи позволяет уменьшить сильный удар питающего поршня об ограничитель. Последующее окончание электрического тока после окончания движения подачи позволяет обеспечивать, чтобы движение подачи совершалось полностью в каждом случае. Относительно адаптации общей длительности, еще раз делается явная ссылка на приведенные выше пояснения относительно адаптации общей длительности в рамках адаптации к давлению, причем эти пояснения включены в это описание в качестве ссылки в полном объеме.

Вследствие того факта, что профиль тока импульса тока или электрического тока для активации питающего поршня или напряжение, которое предоставляется, и посредством которого производится профиль тока, генерируется посредством широтно-импульсной модуляции, является возможным сделать профиль тока независимым от бортовой системы питания автомобиля и, прежде всего, независимым от напряжения, предоставляемого бортовой системой питания. Напряжение бортовой системы питания колеблется, например, в зависимости от того, в какой степени заряжен аккумулятор в автомобиле, в какой степени ток подводится в бортовую систему питания через генератор и/или сколько потребителей подсоединено к аккумулятору. Бортовая система питания автомобиля с напряжением 12 вольт иногда предоставляет, например, только от 9 вольт до 12 вольт для подающего устройства в фазе пуска автомобиля, в то время как при регулярной работе подающего устройства, например, предоставляется от 13 до 14 вольт. Предлагается, что профиль тока, который (в значительной степени) независим от напряжения, которое предоставляется, генерируется для питающего насоса посредством широтно-импульсной модуляции из напряжения, которое предоставляется бортовой системой электропитания.

Если сравнительно низкое напряжение предоставляется на катушку возбуждения, чтобы привести в движение питающий поршень, электрический ток для движения питающего поршня устанавливается медленнее, и движение питающего поршня продолжается дольше. В результате, потери мощности из-за тока в катушке (то есть, энергии, которая прямо превращается в тепло сопротивлением катушки и не приводит к движению питающего поршня) становятся больше. Прежде всего, во время пусковой фазы автомобиля является возможным, как пояснено выше, регулярно предоставлять лишь относительно низкое напряжение. Однако, в пусковой фазе питающий насос все еще холодный, в результате чего производимое тепло, которое увеличивается из-за низкого напряжения, здесь не является таким проблематичным. Во время работы после завершения пусковой фазы автомобиля бортовая система электропитания может снова регулярно предоставлять относительно высокие напряжения. С помощью предложенного здесь способа тепло, которое производится катушкой возбуждения, может быть уменьшено.

Автомобиль, имеющий бак для жидкого рабочего вещества и подающее устройство с питающим насосом, который работает в пульсирующем режиме и имеет целью подачу рабочего вещества из бака, а также блок управления, который выполнен для эксплуатации питающего насоса способом согласно изобретению, также соответствуют изобретению. Для этой цели блок управления может быть оснащен подходящей программой обработки данных, характеристическими диаграммами, датчиками, сигнальными линиями и т.д. - в этом контексте, также делается ссылка, прежде всего, на следующее описание фигур.

Изобретение и технический контекст будут пояснены более детально ниже со ссылкой на фигуры. Следует отметить, что фигуры и, прежде всего, соотношения размеров, показанных на фигурах, являются лишь схематическими.

На фигурах показаны особо предпочтительные примерные варианты осуществления, которыми изобретение, однако, не ограничено. Показано на:

Фиг. 1: подающее устройство, которое выполнено и предназначено для способа согласно изобретению,

Фиг. 2: автомобиль, имеющий подающее устройство для способа согласно изобретению,

Фиг. 3: диаграмма профилей давления,

Фиг. 4: пример широтно-импульсной модуляции,

Фиг. 5: диаграмма профиля тока в катушке,

Фиг. 6: еще одна диаграмма профиля тока в катушке,

Фиг. 7: блок-схема варианта осуществления способа согласно изобретению.

На фиг. 1 показан питающий насос 1, который может подавать жидкое рабочее вещество 3 (прежде всего, водный раствор мочевины) по линии 48, показанный в некоторых участках, с направлением 5 подачи. Датчик 8 давления предусмотрен ниже по потоку от питающего насоса 1 в направлении 5 подачи. Блок 25 управления принимает сигналы датчика 8 давления для управления питающего насоса 1. Питающий насос 1 является питающим насосом 1, который работает в пульсирующем режиме, и который приводится в действие катушкой 7 возбуждения. Катушка 7 возбуждения приводит в действие питающий поршень 6. Питающий поршень 6 может перемещаться взад и вперед с помощью катушки 7 возбуждения и возвратной пружины 44. Сила питающего поршня 6 передается на диафрагму 30 посредством трансмиссионной жидкости 29. Затем диафрагма 30 передает силу питающего поршня 6 рабочему веществу 3. Направление 5 подачи по линии 48 задается клапанами 20 насоса, которые, предпочтительно, открываются и/или закрываются пассивно. Это относится к обратному диоду 46, через который поглощается ток, который индуцируется в катушке 7 возбуждения возвратной пружиной 44, когда питающий поршень 6 движется назад, и соединен параллельно с катушкой 7 возбуждения питающего насоса 1. Кроме того, на питающем насосе 1 предусмотрен датчик 52 температуры.

На фиг. 2 показан автомобиль 4, имеющий двигатель 23 внутреннего сгорания и устройство 26 для обработки отработавшего газа, в которое через инжектор 27 (в капельном виде) может подаваться рабочее вещество. Инжектор 27 снабжается рабочим веществом 3 с помощью подающего устройства 2 с питающим насосом 1 из бака 24. Рабочее вещество 3, предпочтительно, является восстановителем (прежде всего, водным раствором мочевины) для нейтрализации отработавших газов двигателя 23. внутреннего сгорания. Внутри подающего устройства 2 показаны датчик 8 давления и блок 25 управления для управления питающего насоса 1. Рабочее вещество 3 течет из бака 24 к инжектору 27 в заданном направлении 5 подачи.

На фиг. 3 показаны профили давления, нанесенные на оси 42 давления относительно оси 34 времени, в подающем устройстве. Преднагнетательное давление 43 - то есть, давление выше по потоку от питающего насоса, показано пунктирной линией. Толстая линия показывает профиль 11 давления, который был определен на датчике давления, расположенном ниже по потоку от питающего насоса в направлении подачи. Профиль 11 давления является прерывистым на основе пульсирующего движения подачи питающего насоса. Давление 41 камеры насоса - то есть давление в питающем насосе, нанесено пунктирными линиями. Давление 41 камеры насоса изменяется между профилем давления и преднагнетательным давлением 43. Первый момент времени 16 пика 17 давления в профиле 11 давления также можно видеть на фиг. 3. Кроме того, можно видеть второй момент времени 18 открывания клапана питающего насоса и третий момент времени 19 закрывания клапана питающего насоса. Открывание клапана питающего насоса происходит, когда давление 41 камеры насоса достигает профиля 11 давления, который имеется ниже по потоку от питающего насоса в направлении подачи. Клапан закрывается, когда давление 41 камеры насоса падает до уровня ниже профиля 11 давления.

На фиг. 4 показан пример профиля 9 напряжения, который получается с использованием широтно-импульсной модуляции. Профиль 9 напряжения нанесен на оси 35 напряжения относительно оси 34 времени. Профиль 9 напряжения начинается с напряжения 15 активации, которое имеется в течение хронологического интервала 14 активации. Затем профиль 9 напряжения падает до первого напряжения 13. В сумме, профиль 9 напряжения имеет общую длительность 12. Напряжение 15 активации и первое напряжение 13 генерируются из напряжения 21 питания с использованием широтно-импульсной модуляции. Во время широтно-импульсной модуляции предопределяется фиксированная длительность 32 синхронизирующих импульсов. Ширина 43 импульса этого напряжения 21 питания изменяется в пределах длительности 32 синхронизирующих импульсов. Профиль 9 напряжения возникает из импульсного напряжения 21 питания посредством соответствующей демпфирующей цепи.

На фиг. 5 показана схематическая диаграмма профиля 22 тока во время импульса насоса. Профиль 22 тока нанесен на оси 37 тока относительно оси 34 времени. Профиль 11 давления изображен схематически (на заднем плане) в подающем устройстве. Профиль 9 напряжения также изображен схематически на заднем плане. Теперь будет проиллюстрирована хронологическая связь профиля 22 тока относительно профиля 9 напряжения и относительно профиля 11 давления. Профиль 9 напряжения здесь для простоты является напряжением в форме меандра. Кроме того, на заднем плане схематически изображен идеализированный профиль 49 тока. Этот идеализированный профиль 49 тока показывает, каким был бы ток в катушке возбуждения, если бы питающий поршень питающего насоса не должен был бы совершать движение подачи.

Идеализированный профиль 49 тока и профиль 22 тока начинаются с первоначального градиента 39 в начале профиля напряжения. Этот первоначальный градиент 39 предопределяется сопротивлением катушки возбуждения и индуктивностью катушки возбуждения.

Как только питающий поршень питающего насоса начинает двигаться во второе время 18, профиль 22 напряжения и идеализированный профиль 49 напряжения движутся друг от друга по-другому. Идеализированный профиль 49 напряжения продолжает увеличиваться, в то время как профиль 22 напряжения остается приблизительно на уровне в четвертый момент времени, в случае рабочего тока 45 в течение интервала времени вплоть до остановки питающего поршня. Это объясняется тем фактом, что движение питающего поршня индуцирует противоположное напряжение в катушке 7 возбуждения, что приводит к замедлению увеличения профиля 22 напряжения. Поэтому во время движения питающего поршня получается приблизительно плато. Уровень плато или величина рабочего тока 45 приблизительно пропорциональны силе, генерируемой питающим поршнем, или увеличению давления, реализуемого питающим насосом.

Как только питающий поршень доходит до остановки в четвертый момент времени 28, профиль 22 тока продолжает возрастать в соответствии с идеализированным профилем 49 тока. Профиль профиля 22 тока смещен только хронологически следующим образом по сравнению с идеализированным профилем 49 тока. Идеализированный профиль 49 тока и профиль 22 тока увеличиваются до максимального тока 40. Этот максимальный ток 40 определяется электрическим сопротивлением катушки возбуждения. Индуктивность катушки возбуждения здесь роли не играет, потому что магнитное поле катушки возбуждения в это время полностью создано.

Отношение рабочего тока 45 к максимальному току 40 является информативным для уровня производительности питающего насоса: чем выше рабочий ток 45 по отношению к максимальному току 40, тем больше количество электрической энергии, которая не может быть использована для движения питающего поршня, а вместо этого превращается в тепловую энергию электрическим сопротивлением катушки возбуждения. Рабочий ток 45, предпочтительно, составляет менее чем 30%, прежде всего менее чем 15%, а особо предпочтительно менее чем 5%, максимального тока 40.

Как только профиль 9 напряжения закончился по истечении общей длительности 12, ток падает с профилем 50 падения тока. Благодаря магнитной энергии, которая накапливается катушкой возбуждения, ток падает не резким образом. Рассеяние энергии, накопленной в виде магнитного поля катушкой возбуждения, приводит к индуцированному отрицательному напряжению 51. Поэтому производится обратный поток 36 энергии от катушки 7 возбуждения. Обратный поток энергии может быть потреблен, например, в обратном диоде, так что индуцированное отрицательное напряжение 51 не приводит к разрушению электрических компонентов.

После четвертого момента времени 28, когда питающий поршень достигнет своего ограничителя, электрическая энергия, которая продолжает вводиться в катушку возбуждения профилем 9 напряжения и профилем 22 тока, превращается прямо в тепло на основе электрического сопротивления катушки возбуждения и поэтому просто создает потери 38 энергии. Это больше не приводит к питающему эффекту. Потери 38 энергии, которые показаны на фиг. 5, изображены в преувеличенном виде ради пояснения. Потери 38 энергии относительно велики, потому что профиль 22 тока продолжается настолько, что он почти достигает максимального напряжения 45. Такие условия обычно не возникают в реальном использовании питающего насоса.

На фиг. 6 показана диаграмма из фиг. 5, причем профиль 9 напряжения здесь был адаптирован способом согласно изобретению. Профиль 9 напряжения здесь ради простоты является напряжением в форме меандра, которое было укорочено в своей длительности 12. Тогда профиль 9 напряжения уже заканчивается до четвертого времени 28, в которое питающий поршень достигает своего ограничителя. Это может обеспечить, с одной стороны, то, что потери 38 энергии полностью предотвращаются. Более того, когда питающий поршень приведен в действие с помощью профиля 9 напряжения, согласно фиг. 6, питающий поршень не достигает ограничителя или уже, по меньшей мере, частично замедлен, потому что ускорение питающего поршня уже не происходит до достижения ограничителя в четвертое время 28.

Фиг. 7 поясняет способ согласно изобретению в блок-схеме. Очевидно, что стадии а), б), в), г) и д) выполняются регулярно повторяющимся образом в хронологически последовательном режиме в виде цикла. Это происходит, пока не произойдет аварийное прерывание. После этого способ может быть инициирован снова, как это требуется регулярным контролем профиля давления и/или других характеристических параметров эксплуатации питающего насоса и/или автомобиля.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Реферат

Изобретение относится к способу эксплуатации питающего насоса (1), который работает в пульсирующем режиме, в подающем устройстве (2) для подачи жидкого рабочего вещества (3) для автомобиля (4) в направлении (5) подачи. Питающий насос (1) имеет питающий поршень (6) и катушку (7) возбуждения для привода питающего поршня (6), а подающее устройство (2) имеет датчик (8) давления ниже по потоку от питающего насоса (1) в направлении (5) подачи. В способе сначала к катушке (7) возбуждения прикладывают профиль (9) напряжения. Затем, в соответствии с профилем (9) напряжения выполняют ход (10) подачи питающего поршня (6). В этой связи контролируют профиль (11) давления в направлении (5) подачи ниже по потоку от питающего насоса (1). Затем, оценивают профиль (11) давления. Затем, адаптируют профиль (9) напряжения в зависимости по меньшей мере от одного характеристического свойства профиля (11) давления таким образом, чтобы при достижении пика давления питающий поршень больше не ускорялся. Экономится энергия и понижается шум. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула