EP1555433B1 - Dosing pump system and method of operating a dosing pump - Google Patents

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EP1555433B1
EP1555433B1 EP05000632A EP05000632A EP1555433B1 EP 1555433 B1 EP1555433 B1 EP 1555433B1 EP 05000632 A EP05000632 A EP 05000632A EP 05000632 A EP05000632 A EP 05000632A EP 1555433 B1 EP1555433 B1 EP 1555433B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
dosing pump
actuation
coil arrangement
during
movement
Prior art date
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EP05000632A
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German (de)
French (fr)
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EP1555433A3 (en
EP1555433A2 (en
Inventor
Oliver Brodbeck
Anders Sahlen
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Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
J Eberspaecher GmbH and Co KG
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B13/00—Pumps specially modified to deliver fixed or variable measured quantities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
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    • F04B17/046—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the fluid flowing through the moving part of the motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B2203/00—Motor parameters
    • F04B2203/04—Motor parameters of linear electric motors
    • F04B2203/0402—Voltage

Definitions

  • the present invention relates to a metering pump system, in particular for metered fuel supply to a vehicle heater, comprising a metering pump with at least one movable between two movement end positions Dosierpumpenelement and the at least one Dosierpumpenelement associated Dosierpumpen emulatenantrieb, the Dosierpumpen emulatenantrieb comprises a coil assembly and a drive device, which for moving the at least a dosing pump element in at least one direction of movement drives the coil arrangement for generating a magnetic force interaction.
  • a pump piston is slidably received in a cylinder.
  • the volume of a pump chamber can be made maximum or minimum.
  • the fluid to be delivered ie the liquid fuel
  • this liquid fuel is then expelled from the pumping chamber and thereby conveyed toward the fuel-consuming system, that is, the heating burner.
  • the movement of the pump piston between its two movement end positions can be achieved by biasing the pump piston towards one of its end positions, for example by a biasing spring.
  • a generally electromagnetic acting pump piston drive is present. This may comprise a coil surrounding the pump piston, which is under the control of a drive device. By applying a voltage to this coil, ie energizing it, the pump piston is then moved by magnetic interaction with an armature, and in contrast to the previously mentioned bias.
  • a problem in the control of metering pumps or the coil arrangement of the same is further that the reaction obtained by this control, ie the displacement of the metering pump element, varies greatly depending on the height of the voltage applied to a coil arrangement. If the voltage present in the electrical system is comparatively high, then a voltage applied over a predetermined period of time causes a different shift than in a case in which the vehicle voltage is low. It should also be noted that the frequency or the duration of the Anêtintervalle must be varied to the flow rate adjust. If, in this variation, the voltage applied to the coil arrangement also changes, then a comparatively high degree of inaccuracy arises in the setting of the delivery quantity.
  • a metering pump for a vehicle heater in which a pump piston in a cylinder also providing a pump chamber is movable back and forth and is biased in the direction of minimizing the pump chamber volume by a spring.
  • the pump piston is assigned no own example, electromagnetically effective drive.
  • valve spool In its movement end positions, the valve spool once connects an inlet region for pressurized fluid to the pump chamber, while in the other end of travel position the pump chamber is connected to an outlet region.
  • the pump piston When positioning the valve spool in the first-mentioned movement end position, the pump piston is displaced against its spring preload by the fluid present in the inlet region under admission pressure, so that in this case the pump chamber volume increases and the pump chamber is filled with the fluid to be delivered.
  • valve spool By switching the valve spool in the second-mentioned valve position, the now filled with fluid pump chamber is connected to the lower pressure outlet region, so that the spring bias following the pump piston can now move toward minimizing the pump chamber volume and thereby ejects the liquid contained therein to the outlet , Again, there is the risk that induced by magnetic interaction displacement of the valve spool that when reaching a movement end position impact noises and vibrations arise that felt uncomfortable may or may lead to impairment of the functionality of such a metering pump.
  • a metering pump according to the preamble of claim 1 and a method of operating a metering pump according to the preamble of claim 8 is known from DE 101 52 782 A1 known.
  • a metering pump is driven clocked in principle, to adjust the delivery rate according to the clock frequency.
  • Each power stroke begins with a drive interval in which a pulse width modulated voltage signal is applied to a coil.
  • the duty cycle, ie the duty cycle of the pulse width modulated voltage signal is set in dependence on an available rated voltage, so that such a system can be used in vehicles with differently designed on-board voltage systems.
  • the DE 28 22 442 B1 discloses a metering pump in which a coil is operated to displace a pump gate against a restoring biasing action.
  • the voltage signal applied to the coil is adjusted or changed in such a way that vapor bubble formation is minimized or vapor bubbles present in the liquid to be delivered are compressed. It was recognized that the tendency to vapor bubble formation can be counteracted by the fact that a movement which is as uniform as possible, ie a movement which does not accelerate towards the end of the delivery stroke, is carried out during a respective delivery stroke.
  • a metering pump system in particular for metered fuel supply to a vehicle heater, comprising a metering pump with at least one Dosierpumpenelement movable between two movement end positions and the at least one Dosierpumpenelement associated Dosierpumpen emulatenantrieb, the Dosierpumpen emulatenantrieb a coil assembly and a Actuator device which, for moving the at least one Dosierpumpenelements in at least one direction of movement drives the coil assembly for generating a magnetic force interaction, wherein the drive device is adapted to control the coil assembly during at least one of a Dosierpumpen instituten Gaysvorgang corresponding drive interval pulsed.
  • the activation of the coil arrangement by the drive device for generating the magnetic force interaction causes the application of a voltage pulsed at least in phases during a drive interval to the coil arrangement.
  • a pulse duty factor of the pulsed drive decreases at least in phases during a drive interval.
  • a frequency of the metering pump element movement is in the range of 1 to 20 Hz and that the frequency of the pulsed drive is in the range of 200 to 2000 Hz.
  • the metering pump element may, for example, comprise a pump piston displaceable for conveying fluid, but may nevertheless comprise a valve slide, by means of which at least one fluid flow path can be shut off or released.
  • a pump piston displaceable for conveying fluid but may nevertheless comprise a valve slide, by means of which at least one fluid flow path can be shut off or released.
  • a valve slide by means of which at least one fluid flow path can be shut off or released.
  • the object mentioned at the outset is achieved by a method for operating a metering pump, in particular for supplying fuel to a vehicle heater, which metering pump comprises at least one metering pump element movable by energizing a coil arrangement for generating a magnetic force interaction during a drive interval
  • the coil arrangement is pulsed at least in phases during the activation interval.
  • a duty cycle of the pulsed excitation of the coil assembly decreases at least in phases during a Anticianintervalls.
  • Fig. 1 is a metering pump 10, as used for example in motor vehicles for conveying fuel to a heater, shown in longitudinal section.
  • This metering pump 10 generally comprises an inlet region 12, in which liquid fuel is received, and an outlet region 14, in which the fuel delivered by the metering pump 10 is discharged.
  • an inlet pipe 16 is mounted on a housing part 18. The fuel flowing through the inlet port 16 first passes through a pot screen 20 before it can enter an opening 22 in the housing part 18.
  • the housing part 18 is further connected to an outer housing 24 surrounding a coil 26 on the outside.
  • the coil 26 is wound on a ring-like yoke 28 and via a contact plug connection 30 in conjunction with a drive device 32nd
  • outlet nozzle 34 With the outer housing 24 on the opposite side to the housing part 18 a here assembled from several parts outlet nozzle 34 is provided, in which a valve ball 36 and a valve spring 38 of an outlet check valve 40 are received.
  • a passage opening 42 formed in the outlet port 34 communicates with a pump chamber 44.
  • the volume of this pump chamber 44 can be varied by a pump piston 46 which can be moved back and forth in the longitudinal direction of the metering pump 10.
  • the pump piston 46 together with an armature 48 carried thereon and a seal 50 which can close the opening 22, by a biasing spring 52 in the illustration of Fig. 1 biased to the right, so that the seal 50 is seated on the housing part 18 and thereby closes the opening 22.
  • the pump piston 46 By applying a voltage to the coil 26 and thus energizing it by means of the control device 32, the pump piston 46 is displaced together with the armature 48 against the biasing action of the biasing spring 52 to minimize the volume of the pumping chamber 44 and thereby the fuel contained therein via the check valve 40 eject.
  • the pump piston 46 moves following the biasing action of the spring 52 again in the in Fig. 1 illustrated positioning.
  • the seal 50 comes into contact with the housing part 18, so that a damping function is fulfilled by the elasticity of the seal 50.
  • a formed of elastic material damping plate 54 is provided in order also in the other direction of movement, ie when reaching the starting from the in Fig. 1 recognizable position shifted to the left lying movement end position to provide a damping function.
  • the duration of the drive period I, a is dimensioned such that taking into account the level of the voltage U S is the desired piston displacement is obtained.
  • the duration of this interval I, a in the range of 25 - are 35 ms, where the procedure can be so here is that the interval contains a certain safety period, for example, that even at relatively low ambient temperatures, the complete movement of the pump piston 46 during a obtained such interval can be.
  • the excitation is then suspended during an interval I out .
  • the length of this interval I from, but in principle also by setting a length of the drive period I, the operating frequency and thus the delivery rate of the metering pump 10 can be adjusted.
  • Fig. 3 there is shown a between the switch-off time t a and t from such a drive interval I.
  • This drive interval of time I a is the voltage U S applied to the coil 26, but not in a continuous but in a clocked manner.
  • the voltage U S can be obtained from the vehicle electrical system or removed, it preferably being possible for a voltage U S to be applied to decouple fluctuations in the supply voltage with respect to the on-board voltage, but always to a constant level.
  • the ratio of the time period or intervals I A 'to I out' determines the duty ratio of the voltage applied to the coil 26 so-called.
  • This duty cycle also essentially determines the voltage applied to the coil 26 effective voltage. The greater the duty cycle, the closer the effective voltage approaches the voltage U S. The lower the duty cycle, the further the effective applied voltage decreases in comparison to the voltage U S.
  • Fig. 3 recognizable aspect of the present invention can be provided in a further reduction of noises and vibrations stop on reaching a movement end position that the duty cycle previously mentioned over the duration of a drive period I, a decrease of time.
  • This can be realized, for example, by the fact that, as in Fig. 3 shown, the time duration of the ON intervals I a 'is kept substantially constant while the duration of the OFF intervals of I' increases. This has the result that the frequency of the ON intervals I A 'decreases, which corresponds to a corresponding decrease in the duty ratio.
  • the consequence of this reduction in the duty cycle is a decrease in the effective voltage U e as shown in FIG Fig. 4 is illustrated. This decrease in the effective voltage applied to the coil 26 voltage U e in turn leads to that in the Fig. 5 illustrated movement behavior of the pump piston 46 during a Anêtintervalls I a .
  • Fig. 5 is illustrated on the vertical axis of the travel or the adjustment position of the pump piston 46, wherein with 0, for example, the in Fig. 1 illustrated state is addressed, while S max represents the other movement end state, that is, starting from the representation of the Fig. 1 maximum shifted to the left state.
  • the solid curve k 1 in Fig. 5 represents the movement of the pump piston 46 when driving the coil 26 with the in Fig. 3 shown signal. It can be seen that the slope of this curve k 1 decreases as it approaches the final movement position S max , which means that the speed of the pump piston 46 decreases in a corresponding manner.
  • the pulsed actuation of the metering pump 10 according to the invention for displacing the pump piston 46 in addition to avoiding impact noises and stop vibrations, further has the significant advantage that the movement of the pump piston 26 can be reproduced with significantly higher precision.
  • a defined adjustable and largely uninfluenced by fluctuations in voltage U S and also prescribing the possibly over a Anêtintervall I a changing duty cycle I a '/ I off ', the movement of the pump piston 46 can be specified with high precision, which is a corresponding Precise specification or adjustment of the flow rate entails.
  • Fig. 6 an alternative embodiment of a metering pump is shown.
  • Components which correspond to components described above in terms of design and function are designated by the same reference numeral with the addition of an appendix "a".
  • the pump piston 46a is movable in a cylinder member 60a, in which also the pump chamber 40a is provided.
  • the pump piston 46a is again biased by the spring 52a, which biases the pump piston 46a in the direction of minimizing the pump chamber volume 44a. Otherwise, however, no further controllable drive arrangement is assigned to the pump piston 46a.
  • a pin-shaped valve element 62a is provided in the axial extension of the pump piston 46a. This is now firmly connected to the armature 48a and is under bias of a biasing spring 64a.
  • the biasing spring 64a acts on the valve element 62a such that it is biased into a movement end position in which a damping plate 66a rests on the inlet port 16a.
  • the valve element 62a together with the armature 48a then in the in Fig. 6 shown positioning or movement end position against the bias of the spring 64a moves.
  • an inclined groove 68a provided on the valve element 62a is positioned so as to connect the pump chamber 44a to an exhaust passage 70a, while an intake passage 72a is not connected to the pump chamber 44a.
  • the duty cycle over the duration of a An horrintervalls away can be varied or reduced, for example, by increasing the frequency or by pulse width modulation to the in the valve element 62 a in Fig. 5 to obtain movement mode illustrated by the curve k 1 .

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Abstract

The dosing pump system has a dosing pump (10) with at least one element (46) movable between two end positions and an associated drive (26,32) with a coil arrangement (26) and a drive arrangement for controlling the coil arrangement during a drive interval corresponding to a dosing pump element movement process in a pulsed manner, at least in respect of phase. An independent claim is also included for a method of operating a dosing pump system.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dosierpumpsystem, insbesondere zur dosierten Brennstoffzufuhr zu einem Fahrzeugheizgerät, umfassend eine Dosierpumpe mit wenigstens einem zwischen zwei Bewegungsendstellungen bewegbaren Dosierpumpenelement und einem dem wenigstens einen Dosierpumpenelement zugeordneten Dosierpumpenelementenantrieb, wobei der Dosierpumpenelementenantrieb eine Spulenanordnung und eine Ansteuervorrichtung umfasst, welche zum Bewegen des wenigstens einen Dosierpumpenelements in wenigstens einer Bewegungsrichtung die Spulenanordnung zur Erzeugung einer Magnetkraftwechselwirkung ansteuert.The present invention relates to a metering pump system, in particular for metered fuel supply to a vehicle heater, comprising a metering pump with at least one movable between two movement end positions Dosierpumpenelement and the at least one Dosierpumpenelement associated Dosierpumpenelementenantrieb, the Dosierpumpenelementenantrieb comprises a coil assembly and a drive device, which for moving the at least a dosing pump element in at least one direction of movement drives the coil arrangement for generating a magnetic force interaction.

Bei in Kraftfahrzeugen als Standheizungen oder Zuheizem eingesetzten Heizgeräten ist es für einen effizienten Betrieb mit möglichst geringem Schadstoffausstoß erforderlich, die einem Heizbrenner derartiger Heizgeräte zuzuführende Menge flüssigen Brennstoffs exakt zu dosieren. Bei dazu eingesetzten Dosierpumpen ist im Allgemeinen ein Pumpenkolben in einem Zylinder verschiebbar aufgenommen. Durch Hin- und Herbewegen des Pumpenkolbens zwischen zwei Bewegungsendstellungen kann das Volumen einer Pumpenkammer maximal bzw. minimal gemacht werden. Auf diese Art und Weise wird bei Bewegung zum Maximieren des Pumpenkammervolumens das zu fördernde Fluid, also der flüssige Brennstoff, aufgenommen bzw. angesaugt. Bei Bewegung in Richtung zum Minimieren des Pumpenkammervolumens wird dieser flüssige Brennstoff dann aus der Pumpenkammer ausgestoßen und dabei in Richtung zu dem Brennstoff verbrauchenden System, also dem Heizbrenner, gefördert. Die Bewegung des Pumpenkolbens zwischen seinen beiden Bewegungsendstellungen kann dadurch erlangt werden, dass der Pumpenkolben in Richtung zu einer seiner Endstellungen vorgespannt ist, beispielsweise durch eine Vorspannfeder. Um diesen Pumpenkolben dann aus dieser Bewegungsendstellung entgegen der Federvorspannung heraus in Richtung zur anderen Endstellung zu bewegen, ist ein im Allgemeinen elektromagnetisch wirkender Pumpenkolbenantrieb vorhanden. Dieser kann eine den Pumpenkolben umgebende Spule umfassen, die unter der Ansteuerung einer Ansteuervorrichtung steht. Durch Anlegen einer Spannung an diese Spule, d.h. Erregen derselben, wird durch magnetische Wechselwirkung mit einem Anker dann der Pumpenkolben verschoben, und zwar entgegen der vorangehend bereits angesprochenen Vorspannung. Bei dieser Bewegung, aber ggf. auch bei der unter Federvorspannung dann erfolgenden Zurückbewegung beim Beenden der Erregung der Spule, besteht die Gefahr, dass beim Erreichen einer jeweiligen Bewegungsendstellung der Pumpenkolben unter Erzeugung von Anschlaggeräuschen und Anschlagschwingungen an einem jeweiligen Bewegungsanschlag anstößt. Dies ist insbesondere daher kritisch, da bei derartigen Dosierpumpen durch die magnetische Wechselwirkung eine Bewegung des Pumpenkolbens erzeugt wird, bei der dessen Geschwindigkeit progressiv zunimmt. Die bei Erreichen einer Bewegungsendstellung dann erzeugten Geräusche bzw. Schwingungen übertragen sich über die Dosierpumpe auf eine diese tragende Trägerstrukturanordnung und können ggf. im Fahrzeuginnenraum wahrgenommen werden. Neben der Tatsache, dass dies für Fahrzeuginsassen unangenehm sein kann, besteht weiterhin die Gefahr, dass durch das wiederholte Anschlagen des Pumpenkolbens eine Beschädigung in verschiedenen Systembereichen der Dosierpumpe, insbesondere auch im Bereich des Pumpenkolbens, auftreten kann.When used in motor vehicles as auxiliary heaters or Zuheizem heaters, it is necessary for efficient operation with the lowest possible emission of pollutants to meter the amount of liquid fuel to be supplied to a heating burner of such heaters exactly. With dosing pumps used for this purpose, generally a pump piston is slidably received in a cylinder. By reciprocating the pump piston between two movement end positions, the volume of a pump chamber can be made maximum or minimum. In this way, when moving to maximize the pump chamber volume, the fluid to be delivered, ie the liquid fuel, is absorbed or sucked. When moving in the direction of minimizing the pumping chamber volume, this liquid fuel is then expelled from the pumping chamber and thereby conveyed toward the fuel-consuming system, that is, the heating burner. The movement of the pump piston between its two movement end positions can be achieved by biasing the pump piston towards one of its end positions, for example by a biasing spring. To counteract this pump piston then from this movement end position To move the spring bias out toward the other end position, a generally electromagnetic acting pump piston drive is present. This may comprise a coil surrounding the pump piston, which is under the control of a drive device. By applying a voltage to this coil, ie energizing it, the pump piston is then moved by magnetic interaction with an armature, and in contrast to the previously mentioned bias. In this movement, but possibly also in the spring bias then taking place backward movement when stopping the energization of the coil, there is a risk that abuts upon reaching a respective movement end position of the pump piston to generate stop noises and stop vibrations at a respective movement stop. This is particularly critical because in such dosing pumps by the magnetic interaction, a movement of the pump piston is generated in which its speed increases progressively. The noises or vibrations then generated when reaching a movement end position are transmitted via the metering pump to a support structure arrangement carrying them and can possibly be perceived in the vehicle interior. In addition to the fact that this may be uncomfortable for vehicle occupants, there is still the risk that the repeated striking of the pump piston damage in different system areas of the metering pump, especially in the region of the pump piston, may occur.

Ein Problem bei der Ansteuerung von Dosierpumpen bzw. der Spulenanordnung derselben ist weiter, dass die durch diese Ansteuerung erhaltene Reaktion, also die Verschiebung des Dosierpumpenelements, stark variiert in Abhängigkeit von der Höhe der an eine Spulenanordnung angelegten Spannung. Ist die im Bordnetz vorhandene Spannung vergleichsweise hoch, so bewirkt eine über eine vorbestimmte Zeitdauer angelegte Spannung eine andere Verschiebung, als in einem Falle, in welchem die Bordspannung niedrig ist. Dabei ist weiter zu berücksichtigen, dass die Frequenz bzw. die Zeitdauer der Ansteuerintervalle variiert werden muss, um die Fördermenge einzustellen. Verändert sich nun bei dieser Variation auch noch die an die Spulenanordnung angelegte Spannung, so entsteht eine vergleichsweise hohe Ungenauigkeit bei der Einstellung der Fördermenge.A problem in the control of metering pumps or the coil arrangement of the same is further that the reaction obtained by this control, ie the displacement of the metering pump element, varies greatly depending on the height of the voltage applied to a coil arrangement. If the voltage present in the electrical system is comparatively high, then a voltage applied over a predetermined period of time causes a different shift than in a case in which the vehicle voltage is low. It should also be noted that the frequency or the duration of the Ansteuerintervalle must be varied to the flow rate adjust. If, in this variation, the voltage applied to the coil arrangement also changes, then a comparatively high degree of inaccuracy arises in the setting of the delivery quantity.

Aus der DE 101 03 224 C1 ist eine Dosierpumpe für ein Fahrzeugheizgerät bekannt, bei welcher ein Pumpenkolben in einem auch eine Pumpenkammer bereitstellenden Zylinder hin und her bewegbar ist und in Richtung Minimierung des Pumpenkammervolumens durch eine Feder vorgespannt ist. Dem Pumpenkolben ist dabei kein eigener beispielsweise elektromagnetisch wirksamer Antrieb zugeordnet. Es ist weiterhin eine Ventilanordnung vorhanden, die einen in Verlängerung des Pumpenkolbens positionierten Ventilschieber aufweist. Auch dieser Ventilschieber ist in eine seiner Bewegungsendstellungen durch eine Vorspannfeder vorgespannt. Aus dieser Endstellung kann der Ventilschieber durch Erregung einer den Antrieb für den Ventilschieber bereitstellenden Spule heraus verschoben werden, um die andere Bewegungsendstellung zu erreichen. In seinen Bewegungsendstellungen verbindet der Ventilschieber einmal einen Einlassbereich für unter Vordruck stehendes Fluid mit der Pumpenkammer, während in der anderen Bewegungsendstellung die Pumpenkammer mit einem Auslassbereich verbunden ist. Bei Positionierung des Ventilschiebers in der erstgenannten Bewegungsendstellung wird durch das im Einlassbereich unter Vordruck vorhandene Fluid der Pumpenkolben entgegen seiner Federvorspannung verschoben, so dass dabei das Pumpenkammervolumen zunimmt und die Pumpenkammer mit dem zu fördernden Fluid gefüllt wird. Durch Umschalten des Ventilschiebers in die zweitgenannte Ventilstellung wird die nunmehr mit Fluid gefüllte Pumpenkammer mit dem unter geringerem Druck stehenden Auslassbereich verbunden, so dass der Federvorspannung folgend der Pumpenkolben sich nunmehr in Richtung Minimierung des Pumpenkammervolumens verschieben kann und dabei die darin enthaltene Flüssigkeit zum Auslassbereich hin ausstößt. Auch hier besteht bei der durch magnetische Wechselwirkung induzierten Verschiebung des Ventilschiebers die Gefahr, dass bei Erreichen einer Bewegungsendstellung Anschlaggeräusche und Vibrationen entstehen, die als unangenehm empfunden werden können bzw. zu einer Beeinträchtigung der Funktionalität einer derartigen Dosierpumpe führen können.From the DE 101 03 224 C1 For example, a metering pump for a vehicle heater is known in which a pump piston in a cylinder also providing a pump chamber is movable back and forth and is biased in the direction of minimizing the pump chamber volume by a spring. The pump piston is assigned no own example, electromagnetically effective drive. There is furthermore a valve arrangement which has a valve slide positioned in extension of the pump piston. Also, this valve slide is biased in one of its movement end positions by a biasing spring. From this end position of the valve spool can be moved by exciting a drive for the valve spool providing coil out to achieve the other end of travel position. In its movement end positions, the valve spool once connects an inlet region for pressurized fluid to the pump chamber, while in the other end of travel position the pump chamber is connected to an outlet region. When positioning the valve spool in the first-mentioned movement end position, the pump piston is displaced against its spring preload by the fluid present in the inlet region under admission pressure, so that in this case the pump chamber volume increases and the pump chamber is filled with the fluid to be delivered. By switching the valve spool in the second-mentioned valve position, the now filled with fluid pump chamber is connected to the lower pressure outlet region, so that the spring bias following the pump piston can now move toward minimizing the pump chamber volume and thereby ejects the liquid contained therein to the outlet , Again, there is the risk that induced by magnetic interaction displacement of the valve spool that when reaching a movement end position impact noises and vibrations arise that felt uncomfortable may or may lead to impairment of the functionality of such a metering pump.

Ein Dosierpumpsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. ein Verfahren zum Betreiben einer Dosierpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8 ist aus der DE 101 52 782 A1 bekannt. Bei diesem System wird eine Dosierpumpe grundsätzlich getaktet angetrieben, um entsprechend der Taktfrequenz die Förderleistung einstellen. Jeder Arbeitstakt beginnt mit einem Ansteuerintervall, in welchem ein pulsbreitenmoduliertes Spannungssignal an eine Spule angelegt wird. Das Tastverhältnis, also das Einschaltverhältnis des pulsbreitenmodulierten Spannungssignals wird in Abhängigkeit von einer zur Verfügung stehenden Nennspannung eingestellt, so dass ein derartiges System eingesetzt werden kann bei Fahrzeugen mit verschieden gestalteten Bordspannungssystemen.A metering pump according to the preamble of claim 1 and a method of operating a metering pump according to the preamble of claim 8 is known from DE 101 52 782 A1 known. In this system, a metering pump is driven clocked in principle, to adjust the delivery rate according to the clock frequency. Each power stroke begins with a drive interval in which a pulse width modulated voltage signal is applied to a coil. The duty cycle, ie the duty cycle of the pulse width modulated voltage signal is set in dependence on an available rated voltage, so that such a system can be used in vehicles with differently designed on-board voltage systems.

Die DE 28 22 442 B1 offenbart eine Dosierpumpe, bei welcher eine Spule zum Verschieben eines Pumporgans gegen eine rückstellende Vorspannwirkung betrieben wird. Das an die Spule angelegte Spannungssignal wird derart eingestellt bzw. verändert, dass eine Dampfblasenbildung minimiert wird bzw. in der zu fördernden Flüssigkeit vorhandene Dampfblasen komprimiert werden. Dabei wurde erkannt, dass der Tendenz zur Dampfblasenbildung dadurch entgegengewirkt werden kann, dass während eines jeweiligen Förderhubs eine möglichst gleichförmige Bewegung, also eine zum Ende des Förderhubs hin nicht beschleunigende Bewegung, durchgeführt wird.The DE 28 22 442 B1 discloses a metering pump in which a coil is operated to displace a pump gate against a restoring biasing action. The voltage signal applied to the coil is adjusted or changed in such a way that vapor bubble formation is minimized or vapor bubbles present in the liquid to be delivered are compressed. It was recognized that the tendency to vapor bubble formation can be counteracted by the fact that a movement which is as uniform as possible, ie a movement which does not accelerate towards the end of the delivery stroke, is carried out during a respective delivery stroke.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Dosierpumpsystem und ein Verfahren zum Betreiben einer Dosierpumpe vorzusehen, mit welchen bei der Bewegung eines Dosierpumpenelements die Entstehung von Geräuschen oder Vibrationen bei Erreichen einer Bewegungsendstellung vermieden werden kann.It is the object of the present invention to provide a metering pump system and a method for operating a metering pump with which the movement of a metering pump element, the generation of noise or vibration can be avoided when reaching a movement end position.

Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Dosierpumpsystem, insbesondere zur dosierten Brennstoffzufuhr zu einem Fahrzeugheizgerät, umfassend eine Dosierpumpe mit wenigstens einem zwischen zwei Bewegungsendstellungen bewegbaren Dosierpumpenelement und einem dem wenigstens einen Dosierpumpenelement zugeordneten Dosierpumpenelementenantrieb, wobei der Dosierpumpenelementenantrieb eine Spulenanordnung und eine Ansteuervorrichtung umfasst, welche zum Bewegen des wenigstens einen Dosierpumpenelements in wenigstens einer Bewegungsrichtung die Spulenanordnung zur Erzeugung einer Magnetkraftwechselwirkung ansteuert, wobei die Ansteuervorrichtung dazu ausgebildet ist, die Spulenanordnung während eines einem Dosierpumpenelementenbewegungsvorgang entsprechenden Ansteuerintervalls wenigstens phasenweise gepulst anzusteuern.According to a first aspect of the present invention, this object is achieved by a metering pump system, in particular for metered fuel supply to a vehicle heater, comprising a metering pump with at least one Dosierpumpenelement movable between two movement end positions and the at least one Dosierpumpenelement associated Dosierpumpenelementenantrieb, the Dosierpumpenelementenantrieb a coil assembly and a Actuator device which, for moving the at least one Dosierpumpenelements in at least one direction of movement drives the coil assembly for generating a magnetic force interaction, wherein the drive device is adapted to control the coil assembly during at least one of a Dosierpumpenelementenbewegungsvorgang corresponding drive interval pulsed.

Durch das gepulste Ansteuern der Spulenanordnung wird ein Bewegungszustand des dadurch angetriebenen Dosierpumpenelements erlangt, bei welchem eine weniger abrupte Abbremsung beim Erreichen einer Bewegungsendstellung erhalten wird.Due to the pulsed driving of the coil arrangement, a movement state of the metering pump element driven thereby is obtained, in which a less abrupt deceleration is obtained when a movement end position is reached.

Bei dem erfindungsgemäßen Dosierpumpsystem kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Ansteuerung der Spulenanordnung durch die Ansteuervorrichtung zur Erzeugung der Magnetkraftwechselwirkung das Anlegen einer während eines Ansteuerintervalls wenigstens phasenweise gepulsten Spannung an die Spulenanordnung bewirkt.In the dosing pump system according to the invention, it can preferably be provided that the activation of the coil arrangement by the drive device for generating the magnetic force interaction causes the application of a voltage pulsed at least in phases during a drive interval to the coil arrangement.

Um die erforderliche Bewegung des Dosierpumpenelements in den verschiedenen Bewegungsrichtungen bei möglichst einfachem Aufbau zu erlangen nimmt ein Tastverhältnis der gepulsten Ansteuerung während eines Ansteuerintervalls wenigstens phasenweise ab.In order to obtain the required movement of the metering pump element in the various directions of movement with the simplest possible structure, a pulse duty factor of the pulsed drive decreases at least in phases during a drive interval.

Gemäß einem weiteren besonders vorteilhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Frequenz der Dosierpumpenelementenbewegung im Bereich von 1 bis 20 Hz liegt und dass die Frequenz der gepulsten Ansteuerung im Bereich von 200 bis 2000 Hz liegt. Durch das Verringern des Tastverhältnisses in Richtung zum Ende eines Bewegungsvorgangs, d.h., das Verringern der Periode, in welcher die Spannung angelegt ist, im Verhältnis zu der Periode, in welcher keine Spannung angelegt ist, wird erreicht, dass die Geschwindigkeit des Dosierpumpenelements bei Annäherung an eine Bewegungsendstellung abnimmt. Dies trägt erheblich weiter dazu bei, das Entstehen von Anschlaggeräuschen und Vibrationen zu unterdrücken.According to another particularly advantageous aspect of the present invention, it may be provided that a frequency of the metering pump element movement is in the range of 1 to 20 Hz and that the frequency of the pulsed drive is in the range of 200 to 2000 Hz. By reducing the duty cycle toward the end of a movement process, ie, decreasing the period in which the voltage is applied, relative to the period in which no voltage is applied, it is achieved that the speed of the metering pump element as it approaches a movement end position decreases. This contributes significantly to suppress the occurrence of impact noise and vibration.

Das Dosierpumpenelement kann beispielsweise einen zum Fördern von Fluid verschiebbaren Pumpenkolben umfassen, kann gleichwohl jedoch einen Ventilschieber umfassen, durch welchen wenigstens ein Fluidströmungsweg abgesperrt bzw. freigegeben werden kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Prinzipien der vorliegenden Erfindung bei Dosierpumpenelementen zum Einsatz zu bringen, deren Bewegungsmodus keine Linearverschiebung, sondem eine Rotationsbewegung ist.The metering pump element may, for example, comprise a pump piston displaceable for conveying fluid, but may nevertheless comprise a valve slide, by means of which at least one fluid flow path can be shut off or released. Of course, it is also possible to apply the principles of the present invention to metering pump elements whose motion mode is not a linear displacement but a rotational motion.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Dosierpumpe, insbesondere zum Zuführen von Brennstoff zu einem Fahrzeugheizgerät, welche Dosierpumpe wenigstens ein durch Erregung einer Spulenanordnung zur Erzeugung einer Magnetkraftwechselwirkung während eines Ansteuerintervalls bewegbares Dosierpumpenelement umfasst, bei welchem Verfahren die Spulenanordnung während des Ansteuerintervalls wenigstens phasenweise gepulst erregt wird.According to a further aspect of the present invention, the object mentioned at the outset is achieved by a method for operating a metering pump, in particular for supplying fuel to a vehicle heater, which metering pump comprises at least one metering pump element movable by energizing a coil arrangement for generating a magnetic force interaction during a drive interval In which method the coil arrangement is pulsed at least in phases during the activation interval.

Bei diesem Verfahren ist weiter vorgesehen , dass ein Tastverhältnis der gepulsten Erregung der Spulenanordnung während eines Ansteuerintervalls wenigstens phasenweise abnimmt.In this method, it is further provided that a duty cycle of the pulsed excitation of the coil assembly decreases at least in phases during a Ansteuerintervalls.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1
eine Längsschnittansicht einer Dosierpumpe, bei welcher die vorliegende Erfindung verwirklicht werden kann;
Fig. 2
ein Zeit-Spannungsdiagramm, welches das grundlegende Prinzip der Ansteuerung einer Spulenanordnung der in Fig. 1 gezeigten Dosierpumpe veranschaulicht;
Fig. 3
vergrößert ein im Diagramm der Fig. 2 erkennbares Ansteuerintervall, während welchem die Spulenanordnung der Dosierpumpe der Fig. 1 zum Verschieben eines Dosierpumpenelements erregt wird;
Fig. 4
in zeitlicher Zuordnung zu dem Spannungsverlauf der Fig. 3 die effektiv angelegte Spannung;
Fig. 5
die Verschiebung eines Dosierpumpenelements während des in Fig. 3 gezeigten Ansteuerintervalls;
Fig. 6
eine alternative Ausgestaltungsart einer Dosierpumpe, bei welcher die vorliegende Erfindung verwirklicht werden kann;
Fig. 7
ein der Fig. 3 entsprechendes Diagramm einer anderen Art der gepulsten Ansteuerung.
The invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings with reference to preferred embodiments. It shows:
Fig. 1
a longitudinal sectional view of a metering pump, in which the present invention can be realized;
Fig. 2
a time-voltage diagram illustrating the basic principle of driving a coil arrangement of the in Fig. 1 illustrated dosing pump illustrated;
Fig. 3
Enlarges a in the diagram of Fig. 2 recognizable drive interval, during which the coil arrangement of the metering pump of Fig. 1 is energized to move a Dosierpumpenelements;
Fig. 4
in time allocation to the voltage curve of Fig. 3 the effective applied voltage;
Fig. 5
the displacement of a metering pump element during the in Fig. 3 shown drive interval;
Fig. 6
an alternative embodiment of a metering pump, in which the present invention can be realized;
Fig. 7
one of the Fig. 3 corresponding diagram of another type of pulsed control.

In Fig. 1 ist eine Dosierpumpe 10, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen zum Fördern von Brennstoff zu einem Heizgerät eingesetzt wird, im Längsschnitt dargestellt. Diese Dosierpumpe 10 umfasst allgemein einen Einlassbereich 12, in welchem flüssiger Brennstoff aufgenommen wird, sowie einen Auslassbereich 14, in welchem der durch die Dosierpumpe 10 geförderte Brennstoff abgegeben wird. Im Einlassbereich 12 ist ein Einlassstutzen 16 auf ein Gehäuseteil 18 aufgesetzt. Der durch den Einlassstutzen 16 strömende Brennstoff passiert zunächst ein Topfsieb 20, bevor er in eine Öffnung 22 im Gehäuseteil 18 eintreten kann.In Fig. 1 is a metering pump 10, as used for example in motor vehicles for conveying fuel to a heater, shown in longitudinal section. This metering pump 10 generally comprises an inlet region 12, in which liquid fuel is received, and an outlet region 14, in which the fuel delivered by the metering pump 10 is discharged. In the inlet region 12, an inlet pipe 16 is mounted on a housing part 18. The fuel flowing through the inlet port 16 first passes through a pot screen 20 before it can enter an opening 22 in the housing part 18.

Das Gehäuseteil 18 ist weiterhin mit einem äußeren Gehäuse 24 verbunden, das eine Spule 26 außen umgibt. Die Spule 26 ist auf ein ringartiges Joch 28 gewickelt und über einen Kontaktsteckanschluss 30 in Verbindung mit einer Ansteuervorrichtung 32.The housing part 18 is further connected to an outer housing 24 surrounding a coil 26 on the outside. The coil 26 is wound on a ring-like yoke 28 and via a contact plug connection 30 in conjunction with a drive device 32nd

Mit dem äußeren Gehäuse 24 ist an der zu dem Gehäuseteil 18 entgegengesetzten Seite ein hier aus mehreren Teilen zusammengefügter Auslassstutzen 34 vorgesehen, in welchem eine Ventilkugel 36 und eine Ventilfeder 38 eines Auslassrückschlagventils 40 aufgenommen sind. Eine in dem Auslassstutzen 34 ausgebildete Durchlassöffnung 42 steht in Verbindung mit einer Pumpenkammer 44. Das Volumen dieser Pumpenkammer 44 kann durch einen in der Längsrichtung der Dosierpumpe 10 hin und her bewegbaren Pumpenkolben 46 variiert werden. Der Pumpenkolben 46 ist zusammen mit einem daran getragenen Anker 48 und einer Dichtung 50, welche die Öffnung 22 abschließen kann, durch eine Vorspannfeder 52 in der Darstellung der Fig. 1 nach rechts vorgespannt, so dass die Dichtung 50 auf dem Gehäuseteil 18 aufsitzt und dabei die Öffnung 22 abschließt. Durch Anlegen einer Spannung an die Spule 26 und somit Erregen derselben vermittels der Ansteuervorrichtung 32 wird der Pumpenkolben 46 zusammen mit dem Anker 48 entgegen der Vorspannwirkung der Vorspannfeder 52 verschoben, um das Volumen der Pumpenkammer 44 zu minimieren und dabei den darin enthaltenen Kraftstoff über das Rückschlagventil 40 auszustoßen.With the outer housing 24 on the opposite side to the housing part 18 a here assembled from several parts outlet nozzle 34 is provided, in which a valve ball 36 and a valve spring 38 of an outlet check valve 40 are received. A passage opening 42 formed in the outlet port 34 communicates with a pump chamber 44. The volume of this pump chamber 44 can be varied by a pump piston 46 which can be moved back and forth in the longitudinal direction of the metering pump 10. The pump piston 46, together with an armature 48 carried thereon and a seal 50 which can close the opening 22, by a biasing spring 52 in the illustration of Fig. 1 biased to the right, so that the seal 50 is seated on the housing part 18 and thereby closes the opening 22. By applying a voltage to the coil 26 and thus energizing it by means of the control device 32, the pump piston 46 is displaced together with the armature 48 against the biasing action of the biasing spring 52 to minimize the volume of the pumping chamber 44 and thereby the fuel contained therein via the check valve 40 eject.

Wird die Erregung beendet, d.h., wird keine Spannung mehr an die Spule 26 angelegt, bewegt sich der Pumpenkolben 46 der Vorspannwirkung der Feder 52 folgend wieder in die in Fig. 1 dargestellte Positionierung. Bei Erreichen der in Fig. 1 dargestellten Bewegungsendstellung kommt die Dichtung 50 in Anlage an dem Gehäuseteil 18, so dass durch die Elastizität der Dichtung 50 eine Dämpfungsfunktion erfüllt wird. Um auch in der anderen Bewegungsrichtung, also bei Erreichen der ausgehend von der in Fig. 1 erkennbaren Stellung nach links verschoben liegenden Bewegungsendstellung, eine Dämpfungsfunktion vorsehen zu können, ist eine aus elastischem Material ausgebildete Dämpfungsplatte 54 vorgesehen.If the excitation is terminated, that is, no voltage is applied to the coil 26, the pump piston 46 moves following the biasing action of the spring 52 again in the in Fig. 1 illustrated positioning. Upon reaching the in Fig. 1 shown movement end position, the seal 50 comes into contact with the housing part 18, so that a damping function is fulfilled by the elasticity of the seal 50. In order also in the other direction of movement, ie when reaching the starting from the in Fig. 1 recognizable position shifted to the left lying movement end position to provide a damping function, a formed of elastic material damping plate 54 is provided.

Obgleich die vorangehend beschriebenen Elemente 50 uind 54 eine gewisse Dämpfungsfunktion beim Erreichen einer jeweiligen Bewegungsendstellung erfüllen, besteht vor allem bei Verschiebung des Pumpenkolbens 46 aus der in Fig. 1 dargestellten Bewegungsendstellung zur anderen Bewegungsendstellung und bei Erreichen derselben das Problem, dass durch das abrupte Anschlagen des Pumpenkolbens 46 Geräusche und Vibrationen erzeugt werden, die im Fahrzeug wahrgenommen werden können. Dieses Auftreten von Geräuschen bzw. Vibrationen ist umso unangenehmer, als, wie in Fig. 2 veranschlaulicht, eine derartige Dosierpumpe zum mehr oder weniger kontinuierlichen Fördern von Brennstoff getaktet betrieben wird. So wird zum Verschieben des Pumpenkolbens 46 entgegen der Vorspannwirkung der Feder 52 in einem Ansteuerintervall Iein zwischen zwei Zeitpunkten tein und taus eine Spannung US durch die Ansteuervorrichtung 32 an die Spule 26 angelegt, so dass durch die vermittels der Spule 26 dann erzeugte Magnetkraft die angesprochene Verschiebung auftritt. Die Dauer des Ansteuerintervalls Iein ist so bemessen, dass unter Berücksichtigung der Höhe der Spannung US die gewünschte Kolbenverschiebung erlangt wird. Im Allgemeinen wird die Dauer dieses Intervalls Iein im Bereich von 25 - 35 ms liegen, wobei hier so vorgegangen werden kann, dass das Intervall einen bestimmten Sicherheitszeitraum enthält, beispielsweise dafür, dass auch bei vergleichsweise niedrigen Umgebungstemperaturen die vollständige Bewegung des Pumpenkolbens 46 während eines derartigen Intervalls erlangt werden kann. Zum Zurückverschieben des Pumpenkolbens 46 wird dann die Erregung während eines Intervalls Iaus ausgesetzt. Insbesondere durch Vorgabe der Länge dieses Intervalls Iaus, grundsätzlich aber auch durch die Vorgabe der Länge des Ansteuerintervalls Iein, kann die Arbeitsfrequenz und somit die Fördermenge der Dosierpumpe 10 eingestellt werden.Although the above-described elements 50 and 54 fulfill a certain damping function when a respective final movement position is reached, there is a displacement of the pump piston 46 from the in Fig. 1 shown movement end position to the other movement end position and upon reaching the same problem that generated by the abrupt striking of the pump piston 46 noise and vibration that can be perceived in the vehicle. This occurrence of noise or vibration is all the more unpleasant, as, as in Fig. 2 veranschlaulicht, such a metering pump is operated in clocked for more or less continuous conveying of fuel. Thus, to move the pump piston 46 against the biasing action of the spring 52 in a drive period I a between two points in time t a and t a voltage U S by the driving device 32 applied to the coil 26, so that then generated by means of the coil 26 Magnetic force the mentioned shift occurs. The duration of the drive period I, a is dimensioned such that taking into account the level of the voltage U S is the desired piston displacement is obtained. In general, the duration of this interval I, a in the range of 25 - are 35 ms, where the procedure can be so here is that the interval contains a certain safety period, for example, that even at relatively low ambient temperatures, the complete movement of the pump piston 46 during a obtained such interval can be. To push back the pump piston 46, the excitation is then suspended during an interval I out . In particular, by specifying the length of this interval I from, but in principle also by setting a length of the drive period I, the operating frequency and thus the delivery rate of the metering pump 10 can be adjusted.

Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ist nun vorgesehen, dass während eines derartigen Ansteuerintervalls Iein, wie es in Fig. 2 veranschaulicht ist, eine gepulste Ansteuerung der Spule 26 erfolgt. Dies wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 3 - 5 beschrieben.According to the principles of the present invention, it is now provided that during such a drive interval I a , as shown in FIG Fig. 2 is illustrated, a pulsed drive of the coil 26 is carried out. This will be described below with reference to the Fig. 3-5 described.

In Fig. 3 ist ein derartiges Ansteuerintervall Iein zwischen dem Einschaltzeitpunkt tein und dem Ausschaltzeitpunkt taus gezeigt. Über dieses Ansteuerintervall Iein hinweg wird an die Spule 26 die Spannung US angelegt, aber nicht in kontinuierlicher, sondern in getakteter Art und Weise. Dabei kann die Spannung US aus dem Bordnetz gewonnen bzw. entnommen werden, wobei hier vorzugsweise vorgesehen sein kann, dass zum Entkoppeln von Schwankungen in der Versorgungsspannung eine Spannung US mit bezüglich der Bordspannung abgesenktem, jedoch grundsätzlich konstant haltbarem Niveau angelegt wird. Es ergibt sich somit ein gepulstes Ansteuersignal bzw. eine gepulste Spannung mit AN-Intervallen Iein' und AUS-Intervallen Iaus'. Das Verhältnis der Zeitdauer bzw. Intervalle Iein' zu Iaus' bestimmt das so genannte Tastverhältnis der an die Spule 26 angelegten Spannung. Dieses Tastverhältnis bestimmt im Wesentlichen auch die an der Spule 26 anliegende effektive Spannung. Je größer das Tastverhältnis, desto näher rückt die effektive Spannung an die Spannung US heran. Je niedriger das Tastverhältnis, desto weiter sinkt die effektive angelegte Spannung im Vergleich zur Spannung US ab.In Fig. 3 there is shown a between the switch-off time t a and t from such a drive interval I. This drive interval of time I a is the voltage U S applied to the coil 26, but not in a continuous but in a clocked manner. In this case, the voltage U S can be obtained from the vehicle electrical system or removed, it preferably being possible for a voltage U S to be applied to decouple fluctuations in the supply voltage with respect to the on-board voltage, but always to a constant level. Thus, there is a pulsed drive signal or a pulsed voltage with intervals AN-I a 'and OFF intervals of I'. The ratio of the time period or intervals I A 'to I out' determines the duty ratio of the voltage applied to the coil 26 so-called. This duty cycle also essentially determines the voltage applied to the coil 26 effective voltage. The greater the duty cycle, the closer the effective voltage approaches the voltage U S. The lower the duty cycle, the further the effective applied voltage decreases in comparison to the voltage U S.

Es hat sich gezeigt, dass alleine durch das Anlegen einer gepulsten Spannung während eines derartigen Ansteuerintervalls Iein das Entstehen von Anschlaggeräuschen bei dem Erreichen der Bewegungsendstellung weitestgehend unterdrückt werden kann.It has been shown that solely by applying a pulsed voltage during such a drive interval I , the occurrence of impact noises when reaching the movement end position can be largely suppressed.

Gemäß einem weiteren in Fig. 3 erkennbaren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann zu einer weiteren Reduzierung von Anschlaggeräuschen und Vibrationen bei Erreichen einer Bewegungsendstellung dafür gesorgt werden, dass das vorangehend angesprochene Tastverhältnis über die Zeitdauer eines Ansteuerintervalls Iein hinweg abnimmt. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass, wie in Fig. 3 gezeigt, die Zeitdauer der AN-Intervalle Iein' im Wesentlichen konstant gehalten wird, während die Zeitdauer der AUS-Intervalle Iaus' zunimmt. Dies hat zur Folge, dass die Frequenz der AN-Intervalle Iein' abnimmt, was einer entsprechenden Abnahme des Tastverhältnisses entspricht. Die Folge dieser Verringerung des Tastverhältnisses ist eine Abnahme der effektiven Spannung Ue, wie sie in Fig. 4 veranschaulicht ist. Diese Abnahme der effektiven an die Spule 26 angelegten Spannung Ue wiederum führt zu dem in der Fig. 5 veranschaulichten Bewegungsverhalten des Pumpenkolbens 46 während eines Ansteuerintervalls Iein.According to another in Fig. 3 recognizable aspect of the present invention can be provided in a further reduction of noises and vibrations stop on reaching a movement end position that the duty cycle previously mentioned over the duration of a drive period I, a decrease of time. This can be realized, for example, by the fact that, as in Fig. 3 shown, the time duration of the ON intervals I a 'is kept substantially constant while the duration of the OFF intervals of I' increases. This has the result that the frequency of the ON intervals I A 'decreases, which corresponds to a corresponding decrease in the duty ratio. The consequence of this reduction in the duty cycle is a decrease in the effective voltage U e as shown in FIG Fig. 4 is illustrated. This decrease in the effective voltage applied to the coil 26 voltage U e in turn leads to that in the Fig. 5 illustrated movement behavior of the pump piston 46 during a Ansteuerintervalls I a .

In Fig. 5 ist auf der vertikalen Achse der Stellweg bzw. die Stellposition des Pumpenkolbens 46 veranschaulicht, wobei mit 0 beispielsweise der in Fig. 1 dargestellte Zustand angesprochen ist, während Smax den anderen Bewegungsendzustand repräsentiert, also den ausgehend von der Darstellung der Fig. 1 maximal nach links verschobenen Zustand. Die durchgezogene Kurve k1 in Fig. 5 repräsentiert die Bewegung des Pumpenkolbens 46 bei Ansteuerung der Spule 26 mit dem in Fig. 3 gezeigten Signal. Man erkennt, dass die Steigung dieser Kurve k1 bei Annäherung an die Bewegungsendstellung Smax abnimmt, was bedeutet, dass in entsprechender Weise die Geschwindigkeit des Pumpenkolbens 46 abnimmt. Hier kann durch geeignete Veränderung des Tastverhältnisses beispielsweise vorgesehen sein, dass ein nahezu asymptotisches Annähern an den Bewegungsendzustand Smax erlangt wird, so dass ein sehr sanftes Erreichen dieser Stellung auftritt. Demgegenüber repräsentiert die Kurve k2 in Fig. 5 den Bewegungsmodus, wie er bei ungepulster, also konstanter Ansteuerung bzw. Bestromung der Spule 26 während eines Ansteuerintervalls Iein beim Stand der Technik erlangt wird.In Fig. 5 is illustrated on the vertical axis of the travel or the adjustment position of the pump piston 46, wherein with 0, for example, the in Fig. 1 illustrated state is addressed, while S max represents the other movement end state, that is, starting from the representation of the Fig. 1 maximum shifted to the left state. The solid curve k 1 in Fig. 5 represents the movement of the pump piston 46 when driving the coil 26 with the in Fig. 3 shown signal. It can be seen that the slope of this curve k 1 decreases as it approaches the final movement position S max , which means that the speed of the pump piston 46 decreases in a corresponding manner. Here, for example, by suitably changing the duty cycle, it can be provided that an almost asymptotic approach to the final movement state S max is achieved, so that a very gentle reaching of this position occurs. In contrast, the curve represents k 2 in Fig. 5 the movement mode, as it is obtained in unpulsed, so constant control or energization of the coil 26 during a Ansteuerintervalls I a in the prior art.

Hier ist eine deutliche Zunahme der Geschwindigkeit des Pumpenkolbens bei Annäherung an die Bewegungsendstellung Smax erkennbar, was die bereits angesprochenen Probleme zur Folge hat.Here is a significant increase in the speed of the pump piston when approaching the movement end position S max recognizable, which has the problems already mentioned result.

Die vorangehend mit Bezug auf die Fig. 3 - 5 diskutierte Verringerung des Tastverhältnisses kann auch durch so genannte Impulsbreitenmodulation erlangt werden. Dabei kann, wie in Fig. 7 gezeigt, vorgesehen sein, dass die Summe der unmittelbar aufeinander folgenden Intervalle Iein' und Iaus' konstant gehalten wird, was im Prinzip auch eine konstante Impulsfrequenz zur Folge hat, dass jedoch das Verhältnis dieser beiden Intervalle zueinander so variiert wird, dass in Richtung zum Ende eines Ansteuerintervalls Iein das AN-Intervall Iein' abnimmt, während das AUS-Intervall Iaus' zunimmt. Somit kann bei im Wesentlichen kontanter Ansteuerfrequenz bzw. Pulsfrequenz im Bereich von etwa 400 hz ebenfalls eine Abnahme der effektiven Spannung während eines Ansteuerintervalls Iein erlangt werden, was wiederum eine Abnahme der Bewegungsgeschwindigkeit des Pumpenkolbens nach sich zieht.The foregoing with reference to the Fig. 3-5 The discussed reduction of the duty cycle can also be achieved by so-called pulse width modulation. It can, as in Fig. 7 be shown provided that the sum of the immediately successive intervals I is a 'and from I' kept constant, which in principle also has a constant pulse frequency result, however, that the ratio of these two intervals to each other is varied so that in the direction a the oN interval I a 'decreases, while the oFF interval of I' to the end of a drive period I increases. Thus, at substantially constant drive frequency or pulse frequency in the range of about 400 hz, a decrease in the effective voltage during a drive interval I a can also be achieved, which in turn leads to a decrease in the movement speed of the pump piston.

Die erfindungsgemäße gepulste Ansteuerung der Dosierpumpe 10 zum Verschieben des Pumpenkolbens 46 hat neben dem Vermeiden von Anschlaggeräuschen und Anschlagvibrationen weiter den wesentlichen Vorteil, dass die Bewegung des Pumpenkolbens 26 mit bedeutend höherer Präzision reproduzierbar ist. Durch das Vorgeben einer definiert einstellbaren und von Schwankungen weitgehend unbeeinflußten Spannung US und auch das Vorgeben des sich möglicherweise über ein Ansteuerintervall Iein ändernden Tastverhältnisses Iein' / Iaus' kann die Bewegung des Pumpenkolbens 46 mit hoher Präzision vorgegeben werden, was eine entsprechend präzise Vorgabe bzw. Einstellung der Fördermenge nach sich zieht.The pulsed actuation of the metering pump 10 according to the invention for displacing the pump piston 46, in addition to avoiding impact noises and stop vibrations, further has the significant advantage that the movement of the pump piston 26 can be reproduced with significantly higher precision. By specifying a defined adjustable and largely uninfluenced by fluctuations in voltage U S and also prescribing the possibly over a Ansteuerintervall I a changing duty cycle I a '/ I off ', the movement of the pump piston 46 can be specified with high precision, which is a corresponding Precise specification or adjustment of the flow rate entails.

In Fig. 6 ist eine alternative Ausgestaltungsform einer Dosierpumpe gezeigt. Komponenten, welche vorangehend beschriebenen Komponenten hinsichtlich Aufbau bzw. Funktion entsprechen, sind mit dem selben Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs "a" bezeichnet.In Fig. 6 an alternative embodiment of a metering pump is shown. Components which correspond to components described above in terms of design and function are designated by the same reference numeral with the addition of an appendix "a".

Bei der in Fig. 6 dargestellten Dosierpumpe 10a ist der Pumpenkolben 46a in einem Zylinderbauteil 60a bewegbar, in welchem auch die Pumpenkammer 40a bereitgestellt ist. Der Pumpenkolben 46a steht wieder unter Vorspannung der Feder 52a, die den Pumpenkolben 46a in Richtung Minimierung des Pumpenkammervolumes 44a vorspannt. Es ist ansonsten dem Pumpenkolben 46a jedoch keine weitere ansteuerbare Antriebsanordnung zugeordnet.At the in Fig. 6 shown metering pump 10a, the pump piston 46a is movable in a cylinder member 60a, in which also the pump chamber 40a is provided. The pump piston 46a is again biased by the spring 52a, which biases the pump piston 46a in the direction of minimizing the pump chamber volume 44a. Otherwise, however, no further controllable drive arrangement is assigned to the pump piston 46a.

In axialer Verlängerung des Pumpenkolbens 46a ist ein stiftartig ausgebildetes Ventilelement 62a vorgesehen. Dieses ist nunmehr mit dem Anker 48a fest verbunden und steht unter Vorspannung einer Vorspannfeder 64a. Die Vorspannfeder 64a beaufschlagt das Ventilelement 62a derart, dass dieses in eine Bewegungsendstellung vorgespannt ist, in welcher eine Dämpfungsplatte 66a auf dem Einlassstutzen 16a aufliegt. Bei Erregung der Spule 26a durch entsprechende Ansteuerung vermittels der Ansteuervorrichtung 32a wird durch die magnetische Wechselwirkung das Ventilelement 62a zusammen mit dem Anker 48a dann in die in Fig. 6 dargestellte Positionierung bzw. Bewegungsendstellung entgegen der Vorspannung der Feder 64a bewegt. In dieser Stellung ist eine am Ventilelement 62a vorgesehene schräg verlaufende Nut 68a derart positioniert, dass sie eine Verbindung der Pumpenkammer 44a mit einem Auslasskanal 70a herstellt, während ein Einlasskanal 72a nicht mit der Pumpenkammer 44a verbunden ist. Wird die Erregung der Spule 26a beendet, so dass das Ventilelement 62a aus der in Fig. 6 veranschaulichten Stellung nach rechts in seine andere Bewegungsendstellung verschoben wird, so stellt die Nut 68a eine Verbindung des Einlasskanals 72a mit der Pumpenkammer 44a her.In the axial extension of the pump piston 46a, a pin-shaped valve element 62a is provided. This is now firmly connected to the armature 48a and is under bias of a biasing spring 64a. The biasing spring 64a acts on the valve element 62a such that it is biased into a movement end position in which a damping plate 66a rests on the inlet port 16a. Upon energization of the coil 26a by appropriate control by means of the drive device 32a is the magnetic interaction, the valve element 62a together with the armature 48a then in the in Fig. 6 shown positioning or movement end position against the bias of the spring 64a moves. In this position, an inclined groove 68a provided on the valve element 62a is positioned so as to connect the pump chamber 44a to an exhaust passage 70a, while an intake passage 72a is not connected to the pump chamber 44a. When the energization of the coil 26a is stopped, so that the valve element 62a is made of the in Fig. 6 illustrated position is shifted to the right in its other movement end position, so the groove 68a connects the inlet channel 72a with the pump chamber 44a ago.

Diese in Fig. 6 dargestellte Dosierpumpe 10a funktioniert derart, dass bei in der in Fig. 6 nicht dargestellten Bewegungsendstellung positioniertem Ventilelement 62a und dann vorhandener Verbindung der Pumpenkammer 44a mit dem Einlasskanal 72a bzw. dem Einlassbereich 12a unter Vordruck gelieferter flüssiger Brennstoff in die Pumpenkammer 44a einströmen kann und den Pumpenkolben 46a entgegen der Vorspannwirkung der Feder 52a aus der in Fig. 6 gezeigten Positionierung nach links in Richtung Maximierung des Pumpenkammervolumens verschieben kann. Wird dann die Spule 26a erregt, verschiebt sich das Ventilelement 62a in die in Fig. 6 dargestellte Positionierung, so dass nunmehr die Verbindung zwischen der mit flüssigem Brennstoff gefüllten Pumpenkammer 44a und dem Einlassbereich 12a unterbrochen ist, während diese Pumpenkammer 44a nunmehr mit dem unter geringerem Druck stehenden Auslassbereich 14a über den Auslasskanal 70a verbunden ist. Der Pumpenkolben 46a kann dann bedingt durch die Vorspannwirkung der Feder 52a den in der Pumpenkammer 44a enthaltenen flüssigen Brennstoff über den Auslasskanal 70a zum Auslassbereich 14a fördern.This in Fig. 6 shown dosing pump 10a works such that when in in the Fig. 6 Unillustrated movement end position positioned valve element 62a and then existing connection of the pump chamber 44a with the inlet channel 72a and the inlet portion 12a under pre-pressure supplied liquid fuel can flow into the pump chamber 44a and the pump piston 46a against the biasing action of the spring 52a of the in Fig. 6 shown positioning can move to the left in the direction of maximizing the pump chamber volume. Then, when the coil 26a is energized, the valve element 62a shifts into the in Fig. 6 4, so that now the connection between the liquid fuel filled pump chamber 44a and the inlet portion 12a is interrupted while this pump chamber 44a is now connected to the lower pressure outlet portion 14a via the outlet channel 70a. The pump piston 46a can then due to the biasing action of the spring 52a promote the liquid fuel contained in the pump chamber 44a via the outlet channel 70a to the outlet region 14a.

Aus der vorangehenden Beschreibung erkennt man, dass auch die in Fig. 6 dargestellte Dosierpumpe 10a ein durch Erregung einer Spule 26a bewegbares Dosierpumpelement, nämlich das Ventilelement 62a, aufweist, das somit zwischen zwei Bewegungsendstellungen hin und her bewegt wird. Auch hier besteht grundsätzlich die Gefahr, dass bei Erreichen einer Bewegungsendstellung, insbesondere bei Erreichen der in Fig. 6 dargestellten Bewegungsendstellung, Anschlaggeräusche und Vibrationen erzeugt werden. Ebenso wie vorangehend mit Bezug auf die Dosierpumpe der Fig. 1 beschrieben, kann bei der in Fig. 6 dargestellten Dosierpumpe 10a die Ansteuervorrichtung 32a während der Ansteuerintervalle, die zum Verschieben des Ventilelements 62a in die in Fig. 6 gezeigte Bewegungsendstellung vorgesehen sind, gepulst angesteuert werden, um die vorangehend beschriebenen Effekte zu erreichen. Auch hier kann das Tastverhältnis über die Dauer eines Ansteuerintervalls hinweg variiert bzw. verringert werden, beispielsweise durch Frequenzerhöhung oder durch Impulsbreitenmodulation, um auch bei dem Ventilelement 62a den in Fig. 5 anhand der Kurve k1 veranschaulichten Bewegungsmodus zu erlangen.From the foregoing description, it can be seen that the in Fig. 6 dosing pump 10a shown a by pumping a coil 26a movable Dosierpumpelement, namely the valve element 62a, which is thus moved back and forth between two movement end positions. Again, there is a fundamental risk that when reaching a movement end position, especially when reaching the in Fig. 6 Movement shown end position, impact noises and vibrations are generated. As before with respect to the metering pump of Fig. 1 described at the in Fig. 6 shown dosing pump 10a, the drive device 32a during the Ansteuerintervalle, for moving the valve element 62a in the in Fig. 6 shown movement end position are provided, are pulsed driven to achieve the effects described above. Again, the duty cycle over the duration of a Ansteuerintervalls away can be varied or reduced, for example, by increasing the frequency or by pulse width modulation to the in the valve element 62 a in Fig. 5 to obtain movement mode illustrated by the curve k 1 .

Selbstverständlich ist es bei beiden vorangehend beschriebenen Ausgetaltungsformen auch möglich, das Tastverhältnis und somit auch die effektive Spannung über die Dauer eines zum Verschieben eines Dosierpumpenelements vorgesehenen Ansteuerintervalls hinweg konstant zu lassen.Of course, it is also possible in both Ausgetaltungsformen described above, the duty cycle and thus the effective To leave voltage constant over the duration of a drive interval provided for shifting a metering pump element.

Claims (9)

  1. A dosing pump system, in particular for a dosed fuel supply to a vehicle heating device, comprising a dosing pump (10; 10a) with at least one dosing pump element (46; 62a) being moveable between two movement end positions and a dosing pump element drive (26, 32; 26a, 32a) being associated with the at least one dosing pump element (46; 62a), the dosing pump element drive (26, 32; 26a, 32a) comprising a coil arrangement (26; 26a) and an actuation device (32; 32a), actuating the coil arrangement (26; 26a) for producing a magnetic force interaction for moving the at least one dosing pump element (46; 62a) in at least one direction of movement, the actuation device (32; 32a) being arranged for actuating the coil arrangement (26; 26a) in a pulsed manner at least during certain phases during an actuation interval (Ion) corresponding to a dosing pump element movement process,
    characterized by a duty cycle (Ion'/Ioff') of the pulsed actuation decreasing at least during certain phases of an actuation interval (Ion).
  2. Dosing pump system according to claim 1,
    characterized by the actuation of the coil arrangement (26; 26a) by the actuation device (30; 32a) for producing the magnetic force interaction leading to the application of a voltage (Us) being pulsed at least during certain phases of an actuation interval (Ion) to the coil arrangement (26; 26a).
  3. Dosing pump system according to claim 1 or 2,
    characterized by the at least one dosing pump element (46; 62a) being biased for carrying out a movement process in a first direction of movement and by the actuation device (32; 32a) actuating the coil arrangement (26; 26a) for carrying out a movement process of the at least one dosing element (46; 62a) in a second direction of movement in opposition to the first direction of movement against the bias.
  4. Dosing pump system according to one of claims 1 to 3,
    characterized by a frequency of the dosing pump element movement having a range of 1 to 20 Hz and by a frequency of the pulsed actuation of the coil arrangement (26; 26a) having a range of 200 to 2000 Hz.
  5. Dosing pump system according to one of claims 1 to 4,
    characterized by the at least one dosing pump element (46) comprising a slidable pump piston (46) for delivering fluid.
  6. Dosing pump system according to one of claims 1 to 5,
    characterized by the at least one dosing pump element (62a) comprising a slidable gate valve (62a) for closing off/releasing at least one fluid flow path (70a, 72a).
  7. Dosing pump system according to one of claims 1 to 6,
    characterized by the duration of ON-intervals (Ion'), during which in an actuation interval (Ion) a voltage is applied to the coil arrangement (26;26'), being constant during an actuation interval (Ion) and by the duration of OFF-intervals (Ioff'), during which in an actuation interval (Ion) no voltage is applied to the coil arrangement (26; 26a), increasing during an actuation interval (Ion).
  8. Method for operating a dosing pump, in particular for supplying fuel to a vehicle heating device, the dosing pump (10; 10a) comprising at least one dosing pump element (46; 62a) moveable by exciting a coil arrangement (26; 26a) for producing a magnetic force interaction during an actuation interval (Ion), wherein during the method the coil arrangement (26; 26a) is excited in a pulsed manner at least during certain phases of the actuation interval (Ion),
    characterized by a duty cycle (Ion'/Ioff') of the pulsed actuation of the coil arrangement (26; 26a) decreasing at least during certain phases of an actuation interval (Ion).
  9. Procedure according to claim 8,
    characterized by the duration of ON-intervals (Ion'), during which in an actuation interval (Ion) a voltage is applied to the coil arrangement (26;26'), being constant during an actuation interval (Ion) and by the duration of OFF-intervals (Ioff'), during which in an actuation interval (Ion) no voltage is applied to the coil arrangement (26; 26a), increasing during an actuation interval (Ion).
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