DE102019212831A1 - Method for operating a pump and SCR supply system with such a pump - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Pumpe mit einem Pumpenraum und einem aktiv steuerbaren Einlassventil und einem aktiv steuerbaren Auslassventil für den Pumpenraum, wobei ein von der Pumpe bereitzustellender Druck eines zu fördernden Fluids basierend auf wenigstens einer Stellgröße geregelt wird, wobei die wenigstens eine Stellgröße ausgewählt ist aus einem Ansteuerparameter (a, b, c, d, t1, t2) von Einlassventil und/oder Auslassventil und einer Pumpfrequenz (f) der Pumpe, sowie ein System mit einer solchen Pumpe.The invention relates to a method for operating a pump with a pump chamber and an actively controllable inlet valve and an actively controllable outlet valve for the pump chamber, a pressure of a fluid to be delivered to be provided by the pump being regulated based on at least one manipulated variable, the at least one manipulated variable is selected from a control parameter (a, b, c, d, t1, t2) of the inlet valve and / or outlet valve and a pumping frequency (f) of the pump, as well as a system with such a pump.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Pumpe, eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung sowie ein SCR-Versorgungssystem mit einer solchen Pumpe und einer solchen Recheneinheit.The present invention relates to a method for operating a pump, a computing unit and a computer program for carrying it out, as well as an SCR supply system with such a pump and such a computing unit.
Stand der TechnikState of the art
Bei einer Nachbehandlung von Abgasen in Kraftfahrzeugen kann, insbesondere zur Reduktion von Stickoxiden (NOx), das sog. SCR-Verfahren (engl.: Selective Catalytic Reduction) zum Einsatz kommen. Dabei wird eine Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL) als Reduktionsmittellösung in das typsicherweise sauerstoffreiche Abgas eingeführt.In the aftertreatment of exhaust gases in motor vehicles, the so-called SCR (Selective Catalytic Reduction) process can be used, in particular to reduce nitrogen oxides (NO x). A urea-water solution (HWL) is introduced into the typically oxygen-rich exhaust gas as a reducing agent solution.
Hierfür kann ein Dosiermodul bzw. Dosierventil verwendet werden, das eine Düse umfasst, um die Harnstoff-Wasser-Lösung in den Abgasstrom einzusprühen bzw. einzubringen. Stromaufwärts eines SCR-Katalysators reagiert die Harnstoff-Wasser-Lösung zu Ammoniak, welcher sich anschließend am SCR-Katalysator mit den Stickoxiden verbindet, woraus Wasser und Stickstoff entstehen.For this purpose, a metering module or metering valve can be used which comprises a nozzle in order to spray or introduce the urea-water solution into the exhaust gas flow. Upstream of an SCR catalytic converter, the urea-water solution reacts to form ammonia, which then combines with the nitrogen oxides on the SCR catalytic converter, from which water and nitrogen are produced.
Das Dosierventil ist typischerweise über eine Druckleitung mit einer Fördereinheit verbunden. Eine Pumpe bzw. Förderpumpe der Fördereinheit pumpt die Harnstoff-Wasser-Lösung aus einem Reduktionsmitteltank zum Dosierventil bzw. zu einem Dosiermodul. Zusätzlich ist meistens ein Rücklauf mit dem Reduktionsmitteltank verbunden, über den überschüssige Harnstoff-Wasser-Lösung zurückgeführt werden kann. Eine Blende oder Drossel im Rücklauf kann den Rückfluss steuern.The metering valve is typically connected to a delivery unit via a pressure line. A pump or feed pump of the feed unit pumps the urea-water solution from a reducing agent tank to the metering valve or to a metering module. In addition, a return is usually connected to the reducing agent tank, via which excess urea-water solution can be returned. An orifice or throttle in the return can control the return flow.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Betreiben einer Pumpe, eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung sowie ein SCR-Versorgungssystem mit einer solchen Pumpe und einer solchen Recheneinheit mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for operating a pump, a computing unit and a computer program for its implementation as well as an SCR supply system with such a pump and such a computing unit with the features of the independent claims are proposed. Advantageous refinements are the subject matter of the subclaims and the description below.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Pumpe mit einem Pumpenraum mit einem Einlassventil und einem Auslassventil, von denen wenigstens eines aktiv steuerbar, d.h. gezielt öffnenbar und schließbar ist. Wenngleich die Erfindung insbesondere in Bezug auf ein SCR-Versorgungssystem, bei dem die Pumpe in einer Fördereinheit oder als Fördereinheit verwendet wird, beschrieben wird, kann das vorgeschlagene Verfahren auch bei anderen Pumpen verwendet werden, solange zumindest eines von Einlassventil und Auslassventil aktiv steuerbar ist.The invention relates to a method for operating a pump with a pump chamber with an inlet valve and an outlet valve, at least one of which is actively controllable, i.e. can be opened and closed in a targeted manner. Although the invention is described in particular with reference to an SCR supply system in which the pump is used in a delivery unit or as a delivery unit, the proposed method can also be used with other pumps as long as at least one of the inlet valve and outlet valve can be actively controlled.
Unter einem aktiv steuerbaren Ventil (dies gilt sowohl für das Einlassventil als auch das Auslassventil) ist hierbei zu verstehen, dass das Öffnen und Schließen des Ventils aktiv gezielt herbeigeführt werden kann, beispielsweise durch einen Magnetschalter bzw. ein mittels Elektromagnet geschaltetes Ventil. Entsprechend handelt es sich bei anderen - oder auch bei herkömmlicherweise in Pumpen in SCR-Systemen verwendeten Ventilen - um solche Ventile, die passiv bzw. automatisch bei Anliegen eines bestimmten Drucks öffnen. Mit solchen herkömmlichen Ventilen kann also beispielsweise in einer Saugphase der Pumpe Fluid durch das Einlassventil in den Pumpenraum eingesaugt werden, in einer Pump- oder Förderphase dann durch das Auslassventil - bei geschlossenem Einlassventil - aus dem Pumpenraum hinaus gedrückt werden.An actively controllable valve (this applies to both the inlet valve and the outlet valve) is understood to mean that the opening and closing of the valve can be actively brought about in a targeted manner, for example by a magnetic switch or a valve switched by means of an electromagnet. Correspondingly, other valves - or valves conventionally used in pumps in SCR systems - are valves that open passively or automatically when a certain pressure is applied. With such conventional valves, for example, fluid can be sucked in through the inlet valve into the pump chamber in a suction phase of the pump, and then pressed out of the pump chamber in a pumping or delivery phase through the outlet valve with the inlet valve closed.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird nun ein von der Pumpe bereitzustellender Druck eines zu fördernden Fluids, also beispielsweise einer Harnstoff-Wasser-Lösung, basierend auf wenigstens einer Stellgröße geregelt. Diese wenigstens eine Stellgröße ist dabei ausgewählt aus einem Ansteuerparameter von Einlassventil und/oder Auslassventil und einer Pumpfrequenz der Pumpe.In the proposed method, a pressure to be provided by the pump of a fluid to be conveyed, that is to say for example a urea-water solution, is now regulated based on at least one manipulated variable. This at least one manipulated variable is selected from a control parameter for the inlet valve and / or outlet valve and a pumping frequency of the pump.
Die Ansteuerparameter von Einlassventil und/oder Auslassventil umfassen dabei insbesondere einen Ansteuerzeitpunkt (d.h. Beginn der Ansteuerung bzw. Bestromung) des Einlassventils, einen Öffnungszeitpunkt des Einlassventils, eine Ansteuerdauer (d.h. Dauer der Ansteuerung bzw. Bestromung) des Einlassventils, eine Öffnungsdauer des Einlassventils, einen Ansteuerzeitpunkt des des Auslassventils, einen Öffnungszeitpunkt des Auslassventils, eine Ansteuerdauer des Auslassventils und eine Öffnungsdauer des Auslassventils. Der Ansteuer- oder Öffnungszeitpunkt des Einlassventils wird dabei bevorzugt in Abhängigkeit von einem ein minimales Volumen des Pumpenraums definierenden Totpunkt einer Bewegung eines Förderelements gewählt, der Ansteuer- oder Öffnungszeitpunkt des Auslassventils entsprechend in Abhängigkeit von einem ein maximales Volumen des Pumpenraums definierenden Totpunkt des Förderelements. In diesem Sinne kann auch eine Verzugsdauer als entsprechender Ansteuerparameter verwendet werden. Hierzu sei angemerkt, dass Ansteuer- und Öffnungszeitpunkt eines Ventils in der Regel gegeneinander etwas zeitversetzt sind, da beispielsweise erst ein gewisser Strom in einem Magneten aufgebaut werden muss, bis ein zugehöriges Ventil öffnet. Insofern wird in der Regel einer von diesen beiden Zeitpunkten als Ansteuerparameter gewählt. Dies gilt entsprechend auch für Ansteuerende und Schließzeitpunkt bzw. die sich daraus ergebenden Ansteuerdauer und Öffnungsdauer.The control parameters of the inlet valve and / or outlet valve include in particular a control time (ie start of control or energization) of the inlet valve, an opening time of the inlet valve, a control duration (ie duration of control or energization) of the inlet valve, an opening duration of the inlet valve, a Activation time of the exhaust valve, an opening time of the exhaust valve, an activation duration of the exhaust valve and an opening duration of the exhaust valve. The activation or opening time of the inlet valve is preferably selected as a function of a dead center of a movement of a pumping element defining a minimum volume of the pump chamber, the activation or opening time of the outlet valve is accordingly selected as a function of a dead center of the pumping element defining a maximum volume of the pump chamber. In this sense, a delay time can also be used as a corresponding control parameter. It should be noted here that the actuation and opening times of a valve are usually somewhat offset in time, since, for example, a certain current first has to be built up in a magnet before an associated valve opens. In this respect, one of these two times is usually selected as the control parameter. This also applies accordingly to the end of activation and closing time or the resulting activation duration and opening duration.
Bei herkömmlichen Kolbenpumpen entspricht das Förderelement dem Kolben. Beispielsweise kann für ein SCR-Versorgungssystem auch eine sog. Membranpumpe verwendet werden, bei der der Pumpenraum an einer Seite mit einer flexiblen Membran als Förderelement verschlossen ist, die mittels eines elektromagnetischen Linearaktors oder mittels eines elektrischen rotatorischen Antriebs mit Exzenter hin und her bewegt werden kann, um das Volumen des Pumpenraums zu verkleinern bzw. zu vergrößern.In conventional piston pumps, the delivery element corresponds to the piston. For example, a so-called diaphragm pump can also be used for an SCR supply system, in which the pump chamber is closed on one side with a flexible diaphragm as a conveying element, which can be moved back and forth by means of an electromagnetic linear actuator or an electric rotary drive with an eccentric to reduce or increase the volume of the pump chamber.
Die Pumpenfrequenz, die als Stellgröße verwendet werden kann, entspricht dann beispielsweise einer Frequenz, mit der ein solcher elektromagnetischer Linearaktor (im Fall einer Membranpumpe oder einer vergleichbaren Pumpe mit Linearaktor) bewegt wird. Im Fall einer herkömmlichen Kolbenpumpe oder auch Membranpumpe mit rotatorischem Antrieb kann die Pumpenfrequenz auch der Drehzahl (eines Motors oder Elektromotors, mit dem der Kolben - nach Umsetzung der rotatorischen in eine lineare Bewegung - bewegt wird) entsprechen.The pump frequency that can be used as a manipulated variable then corresponds, for example, to a frequency with which such an electromagnetic linear actuator (in the case of a diaphragm pump or a comparable pump with a linear actuator) is moved. In the case of a conventional piston pump or diaphragm pump with a rotary drive, the pump frequency can also correspond to the speed (of a motor or electric motor with which the piston is moved - after converting the rotary into a linear movement).
Durch die Verwendung dieser speziellen Stellgrößen, was insbesondere erst durch die Verwendung der aktiv ansteuerbaren Ventile ermöglicht wird, können verschiedene Arbeitspunkte der Pumpe erreicht werden, was bisher nicht möglich war. Beispielsweise kann ein Arbeitspunkt ohne (bzw. null) Volumenstrom des Fluids bei einem bestimmten Förderdruckdruck (von beispielsweise 9 bar zwischen Auslass und Einlass) erreicht werden, und zwar ohne die Verwendung zusätzlicher Hardware (wie beispielsweise eines Rücklaufs in den Tank).By using these special manipulated variables, which is only made possible by using the actively controllable valves, different operating points of the pump can be achieved, which was previously not possible. For example, an operating point with no (or zero) volume flow of the fluid can be achieved at a certain delivery pressure (for example 9 bar between outlet and inlet) without the use of additional hardware (such as a return to the tank).
Eine Besonderheit ist zudem, dass die Förderrichtung durch eine entsprechende Ventilansteuerung umgekehrt werden kann. Hierzu können die Funktionen von Einlassventil und Auslassventil vertauscht werden, was aufgrund der aktiven Ansteuerung möglich ist. Wenn ein flüssigkeitsgefülltes System durch Einfrieren und daraus resultierendem Eisdruck beschädigt werden kann, kann es nützlich sein, wenn die Förderrichtung ohne zusätzliche Hardware wie beispielsweise WegeVentile umgekehrt werden kann, um das System nach Ende eines Betriebszyklus zu entleeren.Another special feature is that the conveying direction can be reversed by means of a corresponding valve control. For this purpose, the functions of the inlet valve and outlet valve can be swapped, which is possible due to the active control. If a liquid-filled system can be damaged by freezing and the resulting ice pressure, it can be useful if the conveying direction can be reversed without additional hardware such as directional control valves in order to empty the system at the end of an operating cycle.
Generell können sämtliche der erwähnten Größen, also die erwähnten Ansteuerparameter von Einlassventil und/oder Auslassventil sowie die Pumpenfrequenz (gleichzeitig) als Stellgrößen verwendet werden, zweckmäßig ist es aber, nur einige oder auch nur eine davon tatsächlich zu verwenden. Die übrigen können und sollten dann jeweils auf einen konstanten Wert eingestellt werden. Damit ist eine einfachere und schneller anpassbare Regelung möglich. Es versteht sich, das während des Betriebs auch ein Wechsel der Stellgröße bzw. der Stellgrößen möglich ist, sofern nötig oder zweckmäßig.In general, all of the mentioned variables, i.e. the mentioned control parameters of the inlet valve and / or outlet valve and the pump frequency (simultaneously) can be used as manipulated variables, but it is expedient to actually use only some or even only one of them. The others can and should then be set to a constant value. This enables a simpler and faster adaptable control. It goes without saying that the manipulated variable or manipulated variables can also be changed during operation, if necessary or expedient.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die wenigstens eine Stellgröße ausgewählt ist aus einem Ansteuerparameter von Einlassventil und/oder Auslassventil, wobei die Pumpfrequenz der Pumpe auf einen konstanten Wert eingestellt wird. Alternativ ist es aber auch bevorzugt, wenn die Pumpfrequenz der Pumpe als Stellgröße verwendet wird, wobei die Ansteuerparameter von Einlassventil und Auslassventil jeweils auf einen konstanten Wert eingestellt werden.It is particularly preferred if the at least one manipulated variable is selected from a control parameter for the inlet valve and / or outlet valve, the pumping frequency of the pump being set to a constant value. Alternatively, however, it is also preferred if the pumping frequency of the pump is used as the manipulated variable, the control parameters of the inlet valve and outlet valve each being set to a constant value.
Im Falle der konstanten Drehzahl sind beispielsweise besonders flache Kennlinien möglich; somit kann eine Drehzahl-/Frequenzgenauigkeitsanforderung an den Motor bzw. Magnet (d.h. den Pumpenantrieb) geringer sein. Zudem wird eine hohe Regelgenauigkeit der Fördermenge innerhalb der Kennlinie möglich, da diese besonders flach ist. Dies ist insbesondere nur im optimalen (flachen) Bereich der jeweiligen Drehzahl-/Frequenz-Kennlinie zweckmäßig. Auch ist eine sehr hohe Dynamik innerhalb der Kennlinie möglich, da diese unabhängig von der Dynamik von Motor bzw. Magnet ist; vielmehr ist die Drehzahl bzw. Frequenz konstant. Zu bedenken ist hier ggf., dass nur ein begrenzter Arbeitsbereich mit einer festen Drehzahl/Frequenz darstellbar ist, d.h. es ist ggf. eine Drehzahl-/Frequenz-Umschaltung notwendig, um den gesamten Arbeitsbereich abzudecken.In the case of constant speed, for example, particularly flat characteristics are possible; This means that a speed / frequency accuracy requirement on the motor or magnet (i.e. the pump drive) can be lower. In addition, a high level of control accuracy for the delivery rate within the characteristic curve is possible, since it is particularly flat. This is particularly useful only in the optimal (flat) area of the respective speed / frequency characteristic. Very high dynamics are also possible within the characteristic curve, since this is independent of the dynamics of the motor or magnet; rather, the speed or frequency is constant. It should be noted here that only a limited working range can be displayed with a fixed speed / frequency, i.e. a speed / frequency switchover may be necessary in order to cover the entire working range.
Im Falle der variablen Drehzahl kann beispielsweise ein Parametersatz den gesamten Arbeitsbereich der Pumpe abdecken, d.h. es ist kein Umschalten der Drehzahl/Frequenz notwendig. Zu bedenken ist ggf., dass eine hohe Drehzahl-/Frequenz-Genauigkeit notwendig sein kann, d.h. es ist eine steile Kennlinie erforderlich.In the case of variable speed, for example, a parameter set can cover the entire working range of the pump, i.e. it is not necessary to switch the speed / frequency. It may be necessary to consider that a high speed / frequency accuracy may be necessary, i.e. a steep characteristic is required.
Um einen besonders hohen Volumenstrom des Fluids zu erreichen, ist es zweckmäßig, wenn der Ansteuerzeitpunkt bzw. Öffnungszeitpunkt des Einlassventils derart gewählt wird, dass das Einlassventil bereits vor Erreichen des das minimale Volumen des Pumpenraums definierenden Totpunkts öffnet. Damit kann eine maximale Menge an Fluid in den Pumpenraum eingebracht werden. Es versteht sich, dass diese spezielle Wahl des Ansteuer- bzw. Öffnungszeitpunkts des Einlassventils sowohl bei Verwendung des Ansteuer- bzw. Öffnungszeitpunkts des Einlassventils als Stellgröße in Betracht gezogen werden kann als auch bei einem konstanten Wert für den Ansteuer- bzw. Öffnungszeitpunkt des Einlassventils (dann eben dauerhaft vor dem betreffenden Totpunkt).In order to achieve a particularly high volume flow of the fluid, it is expedient if the activation time or opening time of the inlet valve is selected such that the inlet valve opens before the dead center defining the minimum volume of the pump chamber is reached. A maximum amount of fluid can thus be introduced into the pump chamber. It goes without saying that this special selection of the control or opening time of the inlet valve can be taken into account both when using the control or opening time of the inlet valve as a manipulated variable and also with a constant value for the control or opening time of the inlet valve ( then permanently before the relevant dead center).
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs wie ein Motorsteuergerät oder ein Abgasnachbehandlungssteuergerät, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.A computing unit according to the invention, for example a control unit of a motor vehicle such as an engine control unit or an exhaust gas aftertreatment control unit, is, in particular in terms of programming, set up to carry out a method according to the invention.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein SCR-Versorgungssystem mit einer Pumpe mit einem Pumpenraum und einem aktiv steuerbaren Einlassventil und/oder einem aktiv steuerbaren Auslassventil für den Pumpenraum, sowie einer erfindungsgemäßen Recheneinheit.The invention also relates to an SCR supply system with a pump with a pump chamber and an actively controllable inlet valve and / or an actively controllable outlet valve for the pump chamber, as well as a computing unit according to the invention.
Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.The implementation of a method according to the invention in the form of a computer program or computer program product with program code for performing all method steps is advantageous, since this causes particularly low costs, especially if an executing control device is used for other tasks and is therefore available anyway. Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, magnetic, optical and electrical memories, such as hard drives, flash memories, EEPROMs, DVDs, etc. A program can also be downloaded via computer networks (Internet, intranet, etc.).
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention emerge from the description and the accompanying drawing.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using exemplary embodiments and is described below with reference to the drawing.
FigurenlisteFigure list
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1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes SCR-Versorgungssystem in einer bevorzugten Ausführungsform.1 shows schematically an inventive SCR supply system in a preferred embodiment. -
2 zeigt schematisch einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.2 shows schematically a sequence of a method according to the invention in a preferred embodiment. -
3 zeigt schematisch einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.3rd shows schematically a sequence of a method according to the invention in a further preferred embodiment. -
4 und5 zeigen charakteristische Kurven eines Massenstroms von Fluid bei erfindungsgemäßen Verfahren in einer verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen.4th and5 show characteristic curves of a mass flow of fluid in the method according to the invention in a different preferred embodiment.
Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention
In
Weiterhin ist ein Drucksensor
Zudem umfasst das SCR-Versorgungssystem
Das Abgasnachbehandlungssteuergerät ist dazu eingerichtet, anhand relevanter Daten, wie z.B. vom Motorsteuergerät oder von Sensoren für Temperatur, Druck und Stickoxidgehalt im Abgas empfangenen Daten die Aktoren des Systems zu koordinieren, um die Harnstoff-Wasser-Lösung entsprechend der Betriebsstrategie in den Abgastrakt vor dem SCR-Katalysator einzubringen. Weiterhin überwacht beispielsweise eine On-Board-Diagnose (OBD) die zur Einhaltung der Abgasgrenzwerte relevanten Bauteile und Baugruppen des Abgasnachbehandlungssystems.The exhaust gas aftertreatment control device is set up to coordinate the actuators of the system based on relevant data, such as data received from the engine control device or from sensors for temperature, pressure and nitrogen oxide content in the exhaust gas, in order to transfer the urea-water solution into the exhaust tract upstream of the SCR in accordance with the operating strategy -Catalyst to be introduced. Furthermore, for example, an on-board diagnosis (OBD) monitors the components and assemblies of the exhaust gas aftertreatment system that are relevant for compliance with the exhaust gas limit values.
Die Pumpe
Zudem weist die Pumpe
In
Außerdem sind Ansteuersignale SE für das Einlassventil und SA für das Auslassventil über der Zeit t dargestellt. Dabei ist zu sehen, dass das Einlassventil nach dem unteren Totpunkt UT, d.h. bei dann wieder ansteigendem Volumen des Pumpenraums, angesteuert wird, sodass Fluid eingesaugt werden kann. Das Auslassventil wird entsprechend nach dem oberen Totpunkt OT, d.h. bei dann wieder sinkendem Volumen des Pumpenraums, angesteuert, sodass Fluid herausgedrückt werden kann.In addition, control signals S E for the inlet valve and S A for the outlet valve are shown over time t. It can be seen that the inlet valve is activated after bottom dead center BDC, ie when the volume of the pump chamber then increases again, so that fluid can be sucked in. The outlet valve is activated accordingly after top dead center OT, ie when the volume of the pump chamber then falls again, so that fluid can be forced out.
Die Ventile werden dabei zu einem bestimmen Zeitpunkt zum Öffnen angesteuert, das Einlassventil zum Zeitpunkt t1, das Auslassventil zum Zeitpunkt t2. Zudem ist zu erkennen, dass die Zeitpunkte t1 und t2 einen Zeitraum a bzw. c von dem vorhergehenden Totpunkt beabstandet sind. In diesem Sinne können die Ansteuerzeitpunkt t1 und t2 auch als Verzugsdauer gegenüber dem entsprechenden Totpunkt definiert werden.The valves are activated to open at a specific point in time, the inlet valve at point in time t 1 , and the outlet valve at point in time t 2 . It can also be seen that the times t 1 and t 2 are spaced a period of time a and c from the previous dead center, respectively. In this sense, the trigger times t 1 and t 2 can also be defined as the delay time with respect to the corresponding dead center.
Die Zeitdauern der Ansteuersignale sind mit b bzw. d bezeichnet. Auf diese Weise können also vier Ansteuerparameter a, b, c und d (bzw. anstatt a und c auch t1 und t2) der Ventile als Stellgrößen für den Betrieb der Pumpe verwendet werden.The durations of the control signals are denoted by b and d, respectively. In this way, four control parameters a, b, c and d (or instead of a and c also t 1 and t 2 ) of the valves can be used as manipulated variables for operating the pump.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass die tatsächlichen Öffnungsdauern der Ventile in der Praxis aufgrund von nötigen Aktorbewegungen mitunter von den entsprechenden Zeitdauern der Ansteuersignale abweichen können, was jedoch entsprechend bei der Auslegung eines Steuergeräts berücksichtigt werden kann.At this point it should be mentioned that the actual opening times of the valves in practice can sometimes deviate from the corresponding times of the control signals due to necessary actuator movements, but this can be taken into account when designing a control unit.
Als eine weite Stellgröße kommt eine Pumpfrequenz der Pumpe in Betracht. Dies ist mit der Periodendauer des Verlaufs B angedeutet, welche dem Kehrwert der Pumpfrequenz f entspricht.A pump frequency of the pump can be considered as a further manipulated variable. This is indicated by the period duration of the curve B, which corresponds to the reciprocal of the pump frequency f.
In
Hierbei ist links ein Verlauf des Ansteuerstroms IE mit Ansteuerzeitpunkt t1' (Beginn der Bestromung; das Öffnen erfolgt etwas später, wenn die Magnetkraft hinreichend groß ist, hier mit dem leichten Knick in der Stromkurve angedeutet) gezeigt, der einem unteren Totpunkt entspricht. Der Ansteuerparameter a gemäß
Dies zeigt, dass durch die Verwendung aktiv ansteuerbarer Ventile eine besonders flexible Verwendung von Ansteuerparametern als Stellgrößen bei Betrieb der Pumpe möglich ist. Durch die rechts gezeigte frühe Ansteuerung des Einlassventils kann beispielsweise ein besonders hoher Volumen- bzw. Massenstrom des Fluids erzeugt werden.This shows that the use of actively controllable valves enables a particularly flexible use of control parameters as manipulated variables when the pump is in operation. The early activation of the inlet valve shown on the right can, for example, generate a particularly high volume or mass flow of the fluid.
In den
In
An dieser Stelle sei auch noch angemerkt, dass die Pumpfrequenz f, wie hier beispielhaft gezeigt, nur bei einer rotatorisch betriebenen Pumpe einer Drehzahl (die meist in rpm bzw. U/min angegeben wird) entspricht. Bei einer Pumpe mit Linearaktor hingegen wird typischerweise nicht von einer Drehzahl gesprochen.At this point it should also be noted that the pump frequency f, as shown here by way of example, corresponds to a rotational speed (which is usually specified in rpm or rpm) only in the case of a pump operated in rotation. In the case of a pump with a linear actuator, however, one typically does not speak of a speed.
In
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