CN106481410B - 用于运行试剂配量***的方法、用于实施所述方法的装置、计算机程序和计算机程序产品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于运行试剂配量***（10）的方法，所述试剂配量***在SCR‑催化器（20）之前在上游将试剂（14）配量到内燃机（18）的废气道（16）中，其中在配量运行结束之后所述试剂配量***（10）的至少一部分借助于往复活塞泵（30）通过回吸排空。根据本发明的处理方式的特征在于，在回吸期间碰撞获取设备（48）获取所述往复活塞泵（30）的往复活塞从开始时刻（TS）直到碰撞时刻（TA）的飞行时间（TZ）；比较器（50）将所获取的飞行时间（TZ）与飞行时间阈值（52）进行比较，并且如果所获取的飞行时间（TZ）小于所述飞行时间阈值（52），那么降低所述往复活塞泵（30）的操控功率。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于运行试剂配量***的方法以及一种用于实施所述方法的装置，其中所述试剂配量***在SCR-催化器之前在上游将试剂配量到内燃机的废气道中。
此外，本发明涉及一种控制器以及一种控制器程序产品，其中借助所述控制器运行所述试剂配量***，所述控制器程序产品具有存储在机器可读的载体上的程序代码用于实施所述方法。
背景技术
为了对内燃机的废气进行后处理，能够以降低废气中的NOx为目的而使用选择催化还原法（Selective Catalytic Reduction=SCR）。在此，将规定量的选择性生效的试剂配量到内燃机的废气道中。所述试剂能够是氨，氨例如由形式为尿素水溶液的预备阶段在废气道中通过水解获得。
这种试剂配量***例如由公开文献DE 196 07 073 A1公开。在此将尿素水溶液通过管路从储箱输送到配量阀并且在SCR-催化器之前在上游配量到内燃机的废气道中，其中配量率借助于所述配量阀来确定。
在实际的试剂配量***中，如本申请人的以DENOXTRONIC命名的试剂配量***所公开的那样，泵从试剂储箱吸入所述尿素水溶液并且将所述尿素水溶液压缩到对于雾化而言所需要的例如3-9 bar（巴）的***压力。在考虑例如实际的内燃机数据和催化器数据的情况下，将所述试剂的配量率调整到尽可能最大的NOx减少率上。
通常所使用的、在DIN标准中所定义的尿素水溶液具有下述特性：在大约-11℃时冻结。所述尿素水溶液的伴随着冻结而产生的体积膨胀会导致对管路和其他组件像例如泵或者配量阀的损坏。因此，能够规定的是，在内燃机停机之后或者说在所述试剂配量***切断之后，将所述尿素水溶液从所述试剂配量***、尤其从所述配量阀回吸到储箱中。由此实现了：所述试剂配量***能够在温度为-11℃或者低于-11℃时冻结，而不用担心由于冻结的尿素水溶液的体积膨胀而带来的损坏。
在公开文献 DE 10 2011 076 429中描述了这样一种试剂配量***，其中泵能够由正向运行转换到反向运行，从而使得所述泵除了构造预先给定的***压力外还附加地实现了所述试剂的回吸。
纯原则上可行的是，替代由转动的电动机所驱动的泵而设置磁执行器、具体为往复活塞泵，在所述往复活塞泵中由磁线圈环绕的衔铁实施往复运动。对这种往复活塞泵的操控例如通过周期性重复的矩形信号来实现。在此，在一个周期之内以下述方式调节操控持续时间：即实现浸入式衔铁的完整的冲程。
就这种磁执行器或者说往复活塞泵而言缺点在于衔铁碰撞时的高的噪声生成。因此，专利文献DE 10 2007 028 059 B4描述了一种用于输送流体的往复活塞泵，其中设置了由弹性体制成的冲击缓冲器用于降低噪声。附加地，往复活塞的动力学的能量通过复位弹簧和液压阻尼吸收。所述往复活塞泵的机械构造相应比较昂贵。这导致高的制造成本。此外，在机械方面承受巨大负载的冲击缓冲器遭受提高了的、减少所述往复活塞泵的寿命预期的磨损。
公开文献DE 10 2011 088 701 A1 公开了一种尤其在试剂配量***的输送模块中用于监控往复活塞磁泵的衔铁运动的方法。对此，查找流过所述往复活塞磁泵的磁线圈的电流变化曲线中的局部最小值并且将其作为衔铁碰撞到衔铁止挡上的时刻进行识别。为了确定所述局部最小值能够使用所述电流变化曲线的第一时间导数的交零。
公开文献DE 197 19 602 A1描述了一种对具有衔铁的电磁阀的操控。所述衔铁从阀的关闭位置运动到打开位置并且保持在该打开位置中。所述操控设备以下述方式设计：即所述操控设备向阀的磁线圈直到松开所述衔铁都提供相对较高的电压、在衔铁的飞行阶段期间提供较低的电压并且在到达打开位置之后又提供高的保持电压。根据一种实施方式，用于电压之间的转换的转换时刻能够依赖于流过磁线圈的电流的时间上的变化曲线来确定。电流曲线在此示出了对衔铁运动的已知的表征性的依赖性。在飞行阶段期间降低的电压导致了所述衔铁的减小的加速度。由此出现了下述速度，所述速度足够大以便确保可靠地关闭阀，然而又如此小从而减少在衔铁碰到末端止挡上时的噪声生成。
发明内容
本发明的任务是，提供一种方法和一种装置，利用所述方法和装置获得往复活塞泵的噪声生成的减少。
所述任务通过在独立的方法权利要求中以及在并列的装置权利要求中所指明的特征相应地得以解决。
根据本发明的处理方式涉及一种用于运行试剂配量***的方法，所述试剂配量***在SCR-催化器之前在上游将试剂配量到内燃机的废气道中，其中在配量运行结束之后所述试剂配量***的至少一部分借助于往复活塞泵通过回吸排空。根据本发明的处理方式的特征在于，在回吸期间碰撞获取设备获取所述往复活塞泵的往复活塞从开始时刻直到碰撞时刻的飞行时间；比较器将所获取的飞行时间与飞行时间阈值进行比较，并且如果所获取的飞行时间小于所述飞行时间阈值，那么降低所述往复活塞泵的操控功率。
在实际的这种种类的试剂配量***中使用用于将试剂从试剂配量***回吸到储箱中的往复活塞泵，以防止所述试剂的可能的冻结。如果将尿素水溶液设置为试剂，那么从低于-11℃的温度起必须要考虑到所述冻结。
能够设置仅设置用于回吸的往复活塞泵。作为替代方案，能够设置下述往复活塞泵，所述往复活塞泵不仅提供试剂的运行压力而且也实现了回吸，其中在该情况下需要用于在正常的配量运行与回吸之间转换的阀。
往复活塞泵在衔铁或者说往复活塞碰撞到末端止挡上时产生噪声，所述噪声在缺少试剂的情况下剧烈地增大，因为在该情况下缺少在活塞冲程期间作用到往复活塞上的液压反作用力。由此，所述往复活塞以相应较高的能量碰撞到所述末端止挡上。提高了的噪声生成由于下述事实以特别干扰的方式出现：即提高了的噪声会在已经停机的内燃机中出现。
通过根据本发明的处理方式在往复活塞泵的输送冲程中识别磁力过剩并且因此降低所述往复活塞泵的磁线圈的电流并且由此降低磁吸引力。将所述电流的降低实现到下述值上，所述值继而导致对所述往复活塞泵的操纵，但是在此在所述往复活塞碰撞到末端止挡上时的噪声生成显著小于将全部操控功率提供给往复活塞泵的情况。
根据发明的处理方式的有利的改进方案和设计方案是从属的方法权利要求的主题。
根据一种设计方案规定，所述碰撞获取设备借助于对流过所述往复活塞泵的磁线圈的电流的时间上的电流变化曲线的评估来获取所述往复活塞泵的往复活塞在末端止挡处的碰撞的到达。充分利用了下述事实：即在到达末端止挡时磁回路的感应率在短时间内具有较大的阶跃。通过所述感应率的快速提高而引起的电流扰动能够通过对所述电流的第一时间导数和/或第二导数的获取和评估来识别。
一种设计方案规定，所述往复活塞泵的平均操控功率借助于脉宽调制的信号来确定。所述平均操控功率的降低则能够简单地借助于所述脉宽调制的信号的特征参量的改变、例如通过脉冲持续时间的缩短来实现。
根据另一种设计方案规定，在降低了所述往复活塞泵的平均操控功率之后，继续获取活塞直到到达止挡的飞行时间；继续将所述飞行时间与所述飞行时间阈值进行比较，并且随后当所述飞行时间超过所述飞行时间阈值时，结束对平均操控功率的降低。这种情况在所述往复活塞泵又被有待回吸的试剂填充时出现，因为由于所述往复活塞泵的降低的操控功率所述飞行时间在存在试剂的情况下显著提高，从而超过所述飞行时间阈值。利用该设计方案实现了在没有适配过程或者测试冲程的情况下简单地并且特别快速地回到所述往复活塞泵的正常的回吸运行。
根据本发明的、用于实施所述方法的装置设置了一种专门布置的控制器，所述控制器能够实施各个方法步骤并且引起所需要的行动。
根据本发明的控制器程序规定：当所述程序在控制器上运行时，执行根据本发明的方法的所有步骤。
根据本发明的控制器程序产品具有存储在机器可读的载体上的程序代码，当程序在控制器上运行时实施根据本发明的方法。
此外，根据本发明的处理方式的有利的改进方案和设计方案由说明书给出。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在接下来的说明中得到详细阐述。
图1示出了其中运行根据本发明的方法的技术环境，并且
图2和图3 示出了关于时间的信号变化曲线。
具体实施方式
图1示出了试剂配量***10，所述试剂配量***在SCR-催化器20之前在上游将贮存在储箱12中的试剂14配量到内燃机18的废气道16中。所述试剂14优选为尿素水溶液，所述尿素水溶液是在SCR-催化器20中所需要的试剂氨的预备阶段。下文中仅使用概念试剂14。
所述试剂14由泵22带入到运行压力上，所述运行压力例如处于3-9 bar的范围内。所述试剂14的配量率利用配量阀24来确定，所述配量阀由控制器26利用配量信号28来操控。
依赖于对试剂14的设计方案，所述试剂14能够在特定的温度之下冻结。如果将尿素水溶液设置为试剂14，那么必须考虑到低于-11℃时的冻结。为了避免试剂配量***10中的损坏，因此设置了对试剂14的回吸，至少当考虑到环境温度下降到所述试剂14的冻结温度之下时。
所述试剂配量***10的排空应在所述控制器26的空程中实现，其中在内燃机18停机之后并且在配量运行结束之后为了实施其他任务仍为所述控制器26供电。为了回吸所述试剂，设置了往复活塞泵30。在所示出的实施例中，将所述往复活塞泵30设置为单独的泵，所述单独的泵除所述泵22之外而存在。作为替代方案，能够设置唯一的往复活塞泵，其中在该情况下必须设置阀，以便能够在配量运行与回吸运行之间转换。在图1中所示出的实施例中，所述泵22由泵信号32操控，所述泵信号由所述控制器26提供。
当应切断内燃机18时，在所述控制器26的空程的框架中出现切断信号40，其中在所述空程的框架内还为所述控制器26供应能量，所述切断信号被提供给操控设备42。所述操控设备42提供操控信号44，所述操控信号被提供给所述往复活塞泵30。所述操控信号44优选是脉宽调制的信号，从而实现所述往复活塞泵30的简单的功率调节。
在所述切断信号40出现之后，在图2和3中所示出的开始时刻TS提供操控信号44并且开始回吸过程。所述往复活塞泵30的未进一步示出的往复活塞基于对所述往复活塞泵的磁线圈通电流i来实现往复运动，其中所述往复活塞与所述活塞泵30的未进一步示出的衔铁连接。由于所述磁线圈的感应率，电流i能够不阶跃形地升高，而是具有至少大概如其在图2和3中所示出的那样的变化曲线，其中所述感应率依赖于磁线圈自身，但也依赖于由所述往复活塞泵30的衔铁和活塞构成的整个磁回路。
如果在回吸时用所述试剂14填充所述往复活塞泵30，就会出现正常的运行噪声，所述运行噪声尤其通过所述往复活塞泵30的往复活塞在末端止挡处的碰撞引起。但是如果在所述往复活塞泵30中存在小气泡或者几乎不存在试剂14，该噪声就会剧烈地提高。在这种情况下，缺少通过所述试剂14引起的反作用力，从而在未改变向所述往复活塞泵30的功率供应的情况下所述往复运动会变快并且所述碰撞噪声会相应地变大。噪声的增大尤其对于所述试剂配量***10的使用者而言是不适的，因为在回吸所述试剂14的时刻内燃机18已经被切断，从而降低了普遍的噪声水平并且使得由于所述往复活塞泵30而产生的干扰噪声更加强烈地凸显。
因此根据本发明规定，当负载由于所述往复活塞泵30中的小气泡形成而降低时，降低提供给所述往复活塞泵30的平均功率。作为代表所述往复活塞泵30的机械负载的降低的量度，考虑所述往复活塞泵30的往复活塞的飞行时间TZ。规定所述往复活塞泵30的往复活塞的飞行时间TZ的获取在开始时刻TS开始直到在碰撞时刻TA到达末端止挡。随后将所述飞行时间TZ与飞行时间阈值进行比较。
如果所述飞行时间TZ小于所述飞行时间阈值，那么降低所述往复活塞泵30的操控功率。降低了的功率导致较缓慢地实现所述往复活塞的运动，从而也以低噪声的方式实现了所述往复活塞泵30的往复活塞到末端止挡上的碰撞。
根据一种设计方案，所述往复活塞泵30的往复活塞或者说衔铁的飞行时间TZ借助于在回吸期间对电流i的评估来获取，所述电流由电流传感器46检测。为此，碰撞获取设备48通过形成例如所述电流i的第一和/或第二时间导数i'、 i''来评估所述电流i。一旦所述往复活塞泵30的往复活塞或者说衔铁到达末端止挡，在短时间内就会出现上面所详细描述的感应回路的感应率的大的变化。所述感应率的剧烈提高造成在碰撞时刻TA所述电流i的表征性的扰动。所述电流i的改变能够导致所述电流i的第一导数i'的交零。所述电流i的改变也能够以下述方式实现：即在电流变化曲线中出现转折点，所述转折点能够借助于对时间上的电流变化曲线的第二导数i''的评估来识别。
一旦所述碰撞获取设备48已经识别在碰撞时刻TA到达末端止挡，就由所述开始时刻TS与所述碰撞时刻TA之间的时间差来获取所述飞行时间TZ并且将其提供给比较器50。所述比较器50将所述飞行时间TZ与所述飞行时间阈值52进行比较。如果所获取的飞行时间TZ小于所述飞行时间阈值52，那么所述比较器50提供转换信号54，所述转换信号促使所述操控设备42以下述方式改变所述往复活塞泵30的操控信号44：即将较小的平均功率提供给所述往复活塞泵30。
如果将所述操控信号44的已经描述的设计方案设置为脉宽调制的操控信号，那么能够以简单的方式通过改变所述脉宽调制的信号的特征参量、例如缩短脉冲持续时间来降低平均功率。
通过降低提供给所述往复活塞泵30的平均功率使得所述往复活塞泵30的往复活塞或者说衔铁的运动延缓。功率的降低带来了下述结果：即所述往复活塞泵30的往复活塞继续到达末端止挡，但在此减少了噪声生成。减少的功率优选根据实验来获取。
一旦再次用所述试剂14填充所述往复活塞泵30，就回到以全部功率运行的正常的回吸运行。回到以往复活塞泵30的正常的功率运行的正常的回吸运行能够通过下述简单的措施进行：即所述碰撞识别设备48继续获取所述飞行时间TZ并且将其提供给所述比较器50。所述比较器50继续将实际的飞行时间TZ与所述飞行时间阈值52进行比较。由于通过存在的试剂14提高了所述往复活塞泵30的负载，所述飞行时间TZ延缓。如果现在确定：所述飞行时间TZ提高并且超过所述飞行时间阈值52，那么所述比较器50撤回所述转换信号54，接着所述操控设备42重新提供正常的操控信号44而不降低平均功率。
Claims (7)
1.用于运行试剂配量***（10）的方法，所述试剂配量***在SCR-催化器（20）之前在上游将试剂（14）配量到内燃机（18）的废气道（16）中，其中在配量运行结束之后所述试剂配量***（10）的至少一部分借助于往复活塞泵通过回吸排空，其特征在于，在回吸期间碰撞获取设备（48）获取所述往复活塞泵的往复活塞从开始时刻（TS）直到碰撞时刻（TA）的飞行时间（TZ）；比较器（50）将所获取的飞行时间（TZ）与飞行时间阈值（52）进行比较，并且如果所获取的飞行时间（TZ）小于所述飞行时间阈值，那么降低所述往复活塞泵（30）的操控功率。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碰撞获取设备（48）借助于对流过所述往复活塞泵（30）的电流（i）的时间上的变化曲线的评估来获取所述往复活塞泵（30）的往复活塞的碰撞时刻（TA）。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述往复活塞泵（30）的平均操控功率借助于脉宽调制的信号来确定。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在降低所述往复活塞泵（30）的平均操控功率之后，继续获取所述往复活塞泵（30）的活塞的飞行时间（TZ）；继续将所述飞行时间（TZ）与所述飞行时间阈值（52）进行比较，并且随后当所述飞行时间（TZ）超过所述飞行时间阈值（52）时，结束对所述平均操控功率的降低。
5.用于运行试剂配量***（10）的装置，其特征在于，设置有专门布置的、用于实施按上述权利要求中任一项所述的方法的控制器（26）。
6.控制器（26），所述控制器（26）设置用于执行按权利要求1-4中任一项所述的方法的所有步骤。
7.机器可读的载体，在所述机器可读的载体上存储着用于实施按权利要求1-4中任一项所述的方法的程序代码。
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