用于调整体积流量的方法与流程

1.本发明涉及一种用于在机动车中运行尿素水溶液的输送装置的方法，该输送装置具有用于输送尿素水溶液的泵，其中，沿压力线路将尿素水溶液从储罐输送至注射器，其中，注射器布置在排气道中并设计用于将尿素水溶液喷入排气道中，其中，根据注射器的打开过程和关闭过程来控制泵的输送速度，和/或根据由打开过程和关闭过程而形成的、在泵与注射器之间的输送路段中的压力情况来控制泵的输送速度。


背景技术：

2.在世界上的许多国家已设定法律法规，其为内燃机排气中的特定物质含量规定上限值。在此，所述物质大多是不希望输出到环境中的物质。其中一种物质是氮氧化物(nox)，其在排气中的比例不能超过法律确定的限值。由于边界条件，例如在能耗有利等方面的内燃机设计，在排气中氮氧化物比例的降低方面，在发动机内部避免氮氧化物排放的适用性相当有限，因而为了保持相对低的限值，排气后处理是必要的。在此证实的是，氮氧化物的选择性催化还原(scr)是有利的。这种scr方法需要含氮的还原剂。尤其地，使用氨(nh3)作为还原剂已证实是一种可能的替代方案。由于化学特性和许多国家的法律规定，氨通常不作为纯氨保存，因为这尤其在机动车或其他的移动应用中可能会导致问题。相反，替代于储存还原剂本身，通常存储并携带还原剂前体。还原剂前体尤其理解为可以分解出还原剂或以化学方式转化为还原剂的物质。对于还原剂氨来说，尿素例如是其还原剂前体。
3.氨的水溶液、即尿素在储罐中被携带，并且通过合适的输送装置以精确的剂量输送到排气道。为此，输送装置此外通常具有用于输送流体的泵、一个或多个用于净化流体的过滤器，必要时具有用于解冻流体的加热装置和用于处理内、外数据并且用于驱动泵、加热装置和另外的可控部件、例如注射器的控制装置。
4.在现有技术中的装置中尤其不利的是，注射器的耐久性不足，这是因为注射器由于注射频率的提高以及由于排气后处理还原剂需求的增大而承受更大的负载。


技术实现要素：

5.因此本发明的目的是，提供一种用于运行输送装置和注射器的方法，该方法允许以正确的需求量将还原剂输送到排气道中，同时降低注射器的负载以实现更长的耐久性。
6.在方法方面，该目的通过具有权利要求1的特征的方法实现。
7.本发明的实施例涉及一种用于在机动车中运行尿素水溶液的输送装置的方法，该输送装置具有用于输送尿素水溶液的泵，其中，沿压力线路将尿素水溶液从储罐输送至注射器，其中，注射器布置在排气道中并设计用于将尿素水溶液喷入排气道中，其中，根据注射器的打开过程和关闭过程来控制泵的输送速度，和/或根据由打开过程和关闭过程而形成的、在泵与注射器之间的输送路段中的压力情况来控制泵的输送速度。
8.为了提高注射器的耐久性而优选的是，降低打开频率。尤其有利的是，打开频率为约1赫兹至4赫兹。这产生以下缺点，即注射器的打开时间必须相应更长，以便仍然输送相同
的或甚至更高的体积。由此产生压力线路内的压降。输送装置原则上具有压力控制器，其根据pid控制器的原理工作。在由现有技术已知的装置中，压力线路内的这种压降通过pid控制器补偿。然而，这种类型的控制器具有惯性，由此，不可能足够快速和准确地补偿由此产生的压降。因此，在使用pid控制器时，存在压降的过度补偿和所谓的过冲。因此，在压力线路内可能产生压力脉动，其一方面使得难以输送正确的所需的输送量，另一方面可能导致泵级的损坏。因此，根据本发明的方法试图在不引起有害的压力脉动的情况下实现压降的补偿。
9.因此优选地，并非仅仅通过借助于控制器进行的调节来操纵泵，该控制器接收、评估测量值并向泵发送相应的信号。尤其地，在使用pid控制器时，控制器的i部分和d部分可以在知道打开时间点的情况下被最佳地适配，以便将在系统中产生的不稳定性(即波动)保持得尽可能小。泵或泵的转速附加地通过预设值改变，该预设值取决于所使用的系统、例如压力线路的长度、所使用的注射器或压力线路的刚度。一方面是控制器或者说对控制器部分的适配，另一方面是与注射器的打开/关闭相关或者与压力相关的预设值，通过以上这两种方式的共同作用来影响泵转速实现了：在系统中产生非常稳定的压力情况并且减少压力波动。
10.用于提高转速的预设值可以是单个的数值。替代地，它也可以通过值曲线形成或由特性曲线族形成，该特性曲线族针对不同的操作状态具有数值组。
11.这具有以下优点，即可以以更好的动态性适配泵速度，这是因为取消了由于控制器的控制路段引起的死区时间并且此外可以减少在关闭注射器时形成的压力过冲和在打开注射器时形成的压力下冲。
12.打开过程或打开时间点例如可以在注射器的控制器中存储在特性曲线族中，由此，这些打开过程或打开时间点是已知的。压力线路中的压力情况例如可以通过传感器检测。
13.优选地，泵持续地将流体从储罐输送到压力线路中。即使当注射器关闭时也是如此。通过在注射器关闭时的输送，使得系统压力、尤其是紧邻注射器前方的压力线路中的系统压力得以维持。如果注射器保持关闭并且因此不会向排气道中进行喷射，那么流体通过可预设的旁通回路又被输送回储罐。因此，通过泵的预选的转速维持恒定的系统压力。在运行中，泵连续以该预选的转速工作。通过以根据本发明的方式对泵转速进行适配，使由注射器的打开和关闭引起的压力波动得到补偿或使之最小化。
14.特别有利的是，泵的转速、因而每单位时间的输送量与注射器的打开过程相关联。与打开过程相关联是有利的，因为打开过程会引起压力线路中的压力波动，尤其是压降。
15.基本上，泵的转速、因而每单位时间的输送量与注射器的打开和关闭过程同步。例如，在主动的打开过程中，转速提高，以便暂时增大压力线路中的压力。因此，通过打开产生的压降得到补偿，由此尤其也可以确保的是，在注射器的可用打开时间内也可以提供排气后处理所需的输送量。
16.原则上，泵的转速也可以在注射器保持打开的期间提高，以便与可能的压力波动无关地输送正确的输送量。如果系统例如在冷启动之后从泵停机的停止状态启动，那么随后进入压力建立阶段，在该压力建立阶段中，流体被从储罐输送到压力线路中，以便建立预设的系统压力。达到该系统压力是能够开始由注射器向排气道计量供给流体的基本条件。
还可想到的是，在打开注射器之前泵处于怠速中，并以足以维持压力线路中的特定的最小压力、但不足以提供所需的输送量的转速运行。
17.根据本发明，泵的转速从常规的水平(其在并非根据本发明的系统中足以输送正确的输送量)出发附加地提高，以便还补偿由于注射器打开形成的压降。
18.也有利的是，在注射器打开前不久、在注射器打开期间、或在注射器打开后不久，提高泵的转速。当打开时间点是已知的时，泵的转速的提高可以在注射器的实际的打开过程之前提前实现。替代地，提高可以与注射器的打开同时进行，或甚至在打开后在时间上错开地进行。
19.一优选的实施例的特征在于，从输送装置到注射器的压力线路内的压力水平被检测，其中，根据所检测到的压降来提高泵的转速。压力线路内的压力水平是直接的指示器，其允许推断出注射器的打开状态。在注射器打开时或打开后，会直接记录到压降。一旦识别出这种压降，便可以通过提高转速来反作用于该压降。
20.也优选的是，对为打开目的而给注射器通电的电流进行检测，其中，根据注射器上的电流的强度提高泵的转速。电流安培值是注射器完全打开的可靠标志。通过电流例如从零安培的初始水平的增大，可以准确地检测到打开过程的开始。
21.此外有利的是，在注射器处于打开的时间期间，泵的转速与排气后处理所需的输送体积无关。这表现为，根据本发明，泵的转速被提高到的水平高于输送所需体积而需要的泵转速。在注射器打开时泵的转速遵循所谓的静态的注射器流量，该注射器流量是由注射器的硬件(即结构)决定的参量，并且对于相应使用的注射器是已知的。因此，泵的转速保持在足以输送静态的注射器流量的水平。静态的注射器流量对应于当注射器没有完全打开时流过该注射器的流量。
22.此外有利的是，一旦识别到注射器的关闭过程，那么在注射器关闭后不久或者在与注射器的关闭过程错开限定时间的情况下，使在注射器处于打开期间被提高的泵转速再次降低。
23.也适宜的是，设置有多个注射器，其中，在一个注射器或多个注射器打开期间，针对相应打开的注射器中的每个注射器，使由泵输送的体积流量提高相应注射器所特有的体积流量。
24.根据本发明的方法也可以用于具有两个注射器的装置。在此，用于补偿压降的转速提高被相应设计为，与相应注射器的打开过程分别匹配地补偿两个压力线路中的压降。
25.根据本发明的方法的优点尤其是，压力线路内的压力水平恒定，同时通过较低的打开频率保护喷射器。通过恒定的压力或较低的压力波动确保，喷射器的喷雾锥是恒定的，并且始终对应于初始的设计。而压降会导致无法在排气道内形成由注射器产生的喷雾锥，从而使尿素水溶液的转化恶化、进而使排气后处理总体上恶化。
26.此外改进了输送装置的计量精度，这是因为在压力线路中或在泵处不会形成大的压力波动。此外，替代主动的控制环节，通过经由预设值提高转速来实现对转速的更快的调整。
27.本发明的有利的改进方案在从属权利要求和随后对附图的描述中给予说明。
附图说明
28.接下来借助附图进一步阐述本发明。在附图中：
29.图1示出了一个示意图，其示出了在使用根据本发明的方法的情况下相应通过输送装置输送的体积流量。
具体实施方式
30.图1示出了一个示意图，其在下部分1中说明了注射器的状态。利用状态“0”表示关闭的注射器，利用状态“1”表示打开的注射器。沿x轴画出了时间，并且示出了多个打开过程和关闭过程。
31.此外示出了图表2，其在x轴上同样示出了时间，其中，沿y轴画出了由泵输送的尿素水溶液体积流量。体积流量由不同的在时间上部分保持恒定的子体积流量3、4组成。
32.体积流量的最上方的份额5示出了根据注射器的打开状态而附加地由泵输送的体积流量。在打开注射器的时间点(注射器的状态从“0”切换到“1”)，通过提高泵速度而附加地输送的份额通过附图标记6表示。该份额6在时间变化过程中不是恒定的，而是在时间上受限地根据注射器的打开和关闭来提高。
33.由子体积流量3、4构成的体积流量和在注射器关闭时的体积流量5的份额对应于，输送所需的尿素水溶液量而正常需要的体积流量。利用附图标记6表示的份额对应于通过根据本发明提高泵转速而附加输送的体积流量。
34.相应需要的尿素水溶液量最终通过注射器喷入排气道或排气装置中，通过临时提高泵的体积流量来基本上抵制压力线路中的压力波动。
35.图1尤其不具有限制性，并且用于说明发明构思。

技术特征：
1.一种用于在机动车中运行尿素水溶液的输送装置的方法，该输送装置具有用于输送尿素水溶液的泵，其中，沿压力线路将尿素水溶液从储罐输送至注射器，其中，注射器布置在排气道中并设计用于将尿素水溶液喷入排气道中，其中，根据注射器的打开过程和关闭过程来控制泵的输送速度，和/或根据由打开过程和关闭过程形成的、在泵与注射器之间的输送路段中的压力情况来控制泵的输送速度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，泵的转速、因而每单位时间的输送量与注射器的打开过程相关联。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在注射器打开前不久、在注射器打开期间、或在注射器打开后不久，提高泵的转速。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对从输送装置到注射器的压力线路内的压力水平进行检测，其中，根据所检测到的压降来提高泵的转速。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对为打开目的而给注射器通电的电流进行检测，其中，根据注射器上的电流的强度提高泵的转速。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在注射器处于打开的时间期间，泵的转速与排气后处理所需的输送体积无关。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，一旦识别到注射器的关闭过程，那么在注射器关闭后不久或者在与注射器的关闭过程错开限定时间的情况下，使在注射器处于打开期间被提高的泵转速再次降低。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，设置有多个注射器，其中，在一个注射器或多个注射器打开期间，针对相应打开的注射器中的每个注射器，使由泵输送的体积流量提高相应注射器所特有的体积流量。

技术总结
本发明涉及一种用于在机动车中运行尿素水溶液的输送装置的方法，该输送装置具有用于输送尿素水溶液的泵，其中，沿压力线路将尿素水溶液从储罐输送至注射器，其中，注射器布置在排气道中并设计用于将尿素水溶液喷入排气道中，其中，根据注射器的打开过程和关闭过程来控制泵的输送速度，和/或根据由打开过程和关闭过程而形成的、在泵与注射器之间的输送路段中的压力情况来控制泵的输送速度。段中的压力情况来控制泵的输送速度。段中的压力情况来控制泵的输送速度。


技术研发人员：T
受保护的技术使用者：纬湃技术有限公司
技术研发日：2021.10.05
技术公布日：2023/6/27