專利名稱：操作計量泵的方法和具有計量泵的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種操作特別是用于為車輛加熱單元傳送燃料的計量泵的方法，其中，計量泵包括能在起始位置和結束位置之間來回移動以進行傳送的活塞、以及能夠通過應用電壓而被電激勵的驅動單元，所述方法具有以下步驟控制和/或調節(jié)電壓以產生有效電壓，從而使活塞從起始位置移動至結束位置，其中，有效電壓在起始階段中呈現出第一最大值，且在隨后的中間階段中低于第一最大值，本發(fā)明還涉及執(zhí)行所述方法的設備。
背景技術：
所述類型的方法可以從文獻DE102005024858A1中得知。應用到驅動單元的電壓 幅度決定了作用于可來回移動的活塞上的驅動カ的幅度，且因此決定了活塞的速度。電壓可以是脈沖寬度調制的。在這種情況下，所應用電壓的當前幅度不會直接影響活塞的速度，而是電壓相對于時間的平均值決定了有效電壓，所述有效電壓再決定作用于活塞上的力。有效電壓通過在時間間隔上求平均值而由當前電壓確定，所述時間間隔與電壓調制引發(fā)的波動相比顯得更長，但是與活塞移動的周期持續(xù)時間相比顯得更短。為了以改進的方式使活塞從起始位置開始運動，并且使所述活塞移動至結束位置，文獻DE102005024858A1提出了使有效電壓在激勵時間間隔期間非恒定而在變化，即呈現出至少兩個不同的有效電壓值。用這種方法首先可以實現的是活塞在激勵時段的起始時開始盡快移動。其次可以實現的是活塞以不太高的速度到達其結束位置。用這種方法能夠防止或至少減小聽得見的和可能令人煩擾的撞擊噪音。文獻DE102007061478A1描述了計量泵故障狀態(tài)的確定，在所述故障狀態(tài)中活塞沒有到達其結束停止處。所述文獻致力于通過増加平均應用電壓來實現更快的活塞移動，或更確切的說是活塞的任何移動。文獻DE60036720T2描述了ー種計量泵，其能夠特別是通過感測電樞的位置和速度來自動探測高粘性流體的狀態(tài)，所述計量泵還能夠增加所應用的能量值，以在存在所述流體狀態(tài)的條件下成功完成泵的沖程。計量泵通常被優(yōu)化以用于某種操作環(huán)境。操作環(huán)境被理解為包括參數諸如例如環(huán)境溫度、將要傳送的流體的粘度、以及作用于活塞的反作用壓力。操作環(huán)境可能隨時間而變化。驅動單元的電阻和將要傳送的液體的粘度兩者通常都與溫度有夫。驅動單元通常包括用于產生磁場的線圈，并且線圈的電阻隨著溫度上升而增加。這里，電阻的増加通常比將要傳送的液體的粘度的減小更重要，從而在升高的溫度的條件下，必須應用到驅動單元的電壓傾向于使用更高的值。如果計量泵的出ロ被連接到受壓存儲容器或受壓管路，作用于活塞的反作用壓カ(出ロ壓カ)還將增加。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供ー種操作計量泵的方法，所述方法將在最大可能程度上容忍將要傳送的流體的溫度變化和/或粘度變化和/或作用于活塞上的反作用壓カ變化。所述目的借助于獨立權利要求的技術特征實現。有利的實施例記載在從屬權利要求中。根據本發(fā)明的方法建立于現有技術之上有效電壓在緊隨中間階段之后的結束階段中到達第二最大值。有效電壓在起始階段和中間階段期間的變化特性可以配置為在常規(guī)情況下，活塞正好到達其結束位置，或當活塞到達其結束位置時，所述活塞以與其最大速度相比更低的結束速度移動。結束階段是晚于中間階段的階段。結束階段可特別地緊隨中間階段之后。在結束階段中所產生的有效電壓與中間階段相比有所升高。在常規(guī)情況下，例如在常溫(例如15° C)和/或所傳送液體的粘度為常規(guī)(例如低)和/或出口壓カ為常規(guī)(例如低)的條件下，在結束階段中應用的電壓所產生的結果是，活塞在返回至其起始位置之前于其結束位置處停留時間稍長。相反，在存在足夠高的溫度、足夠高的粘度或足夠高的出ロ壓カ的條件下，活塞沒有額外的能量供給將不會到達其結束位置。在這種情況下， 在結束階段中出現的有效電壓的第二最大值確保了活塞到達其結束位置。因此，該所提方法特別適于在變化的環(huán)境溫度下用于傳送粘度變化的液體、傳送不同粘度的不同液體、以及在傳送過程中抵抗變化的出口壓力。在溫度為常規(guī)、將要傳送的液體的粘度為常規(guī)、以及出口壓カ為常規(guī)的條件下，在結束階段期間所增加的有效電壓不會引起更大聲的活塞撞擊噪音、或至多就引起稍微大聲一點的撞擊噪音，因為在這種情況下活塞已經在中間階段中到達其結束位置?？梢蕴峁┑氖牵诙畲笾档陀诘谝蛔畲笾?。根據下述事實這是被允許的在實踐中遇到的多種應用中都可以假設的是，即使在所預期的最高溫度的條件下，活塞在中間階段結束時已經走過其沖程的一半以上，使得在結束階段中發(fā)生的加速可以是低于在起始階段中的加速。在起始階段和/或中間階段和/或結束階段期間，有效電壓例如可是恒定的或由階梯函數限定。這種有效電壓的產生在技術上特別簡単。在一個優(yōu)選的實施例中，有效電壓在中間階段期間為零。當活塞到達結束位置吋，可以用這種方法將活塞的撞擊噪音最小化?？梢蕴峁┑氖?，活塞在中間階段期間到達其結束位置。例如當在常規(guī)情況下操作計量泵吋，該情況可能會發(fā)生。同樣可以提供的是，活塞在結束階段期間到達其結束位置。例如在存在升高的環(huán)境溫度的條件下，該情況可能會發(fā)生。在一個優(yōu)選的實施例中，電壓與活塞的運動獨立地被控制/調節(jié)。有效電壓變化特性一旦確定，就可以用在泵送過程的多個周期中。在常規(guī)是泵操作過程中預期的有效電壓變化特性的確定可被省去。特別地，對于電壓的控制和/或調節(jié)，無需在控制/調節(jié)過程中確定活塞的位置、或評估有關活塞的當前位置的信息。在激勵時段期間，活塞的位置到達或接近結束位置時的時刻也無需確定。可以提供的是，電壓是至少間歇地脈沖寬度調制的。這可以通過控制和/或調節(jié)占空比來實現。作為脈沖寬度調制的ー種替代，電壓還可以例如被控制/調節(jié)以便在任何時刻與預期的有效電壓盡可能相同?？梢蕴峁┑氖牵刂?調節(jié)單元訪問限定了有效電壓變化特性的存儲的信息項，且基于所述信息項來控制/調節(jié)電壓。信息項可以例如以數字列表或表的形式存儲在例如電子存儲器、光學存儲器或磁存儲器、或數據載體上。所述數字列表或表可以為ー組時間點分配一組相應的有效電壓的預期值?？蛇x地，所述數字列表或表可以將電壓值分配給ー組時間點，使得相應的電壓變化特性產生預期的有效電壓變化特性?？蛇x地，所述數字列表或表可以為ー組時間點分配一組相應的占空比。在這點上，可以提供的是，控制/調節(jié)單元未使用可用以推斷出活塞實際位置或速度的任何信息。如此提供了一種特別便宜和可靠的方法?？梢蕴峁┑氖?，回復カ使活塞返回至起始位置?；貜庭珣焕斫鉃楫敾钊x非工作位置時沿朝活塞的非工作位置的方向所作用的力。非工作位置可以與活塞的起始位置相同?；貜庭梢岳缤ㄟ^彈簧產生，所述彈簧設置為在活塞從起始位置向結束位置移動的過程中產生彈性變形。可以提供的是，電壓在間歇期間通過控制/調節(jié)單元調節(jié)至零。在這點上，可以提供的是，間歇期的長度在執(zhí)行本方法的過程中被控制/調節(jié)，以控制計量泵的傳送速率。
根據本發(fā)明的設備包括在前文中所描述類型的計量泵和控制/調節(jié)單元，所述控制/調節(jié)單元適用于執(zhí)行以下措施控制和/或調節(jié)電壓以產生有效電壓，從而使活塞從起始位置移動至結束位置，其中，有效電壓在起始階段中呈現出第一最大值、且在隨后的中間階段中低于第一最大值，其中，有效電壓在緊隨中間階段之后的結束階段達到第二最大值。根據本發(fā)明的設備類似地具有結合根據本發(fā)明的方法所討論的優(yōu)勢。可以提供的是，控制/調節(jié)單元包括存儲器和處理器，并且有效電壓的變化特性至少部分由存在于存儲器中且能被處理器讀取的信息項限定。信息項可例如包括數字列表/表，所述數字列表/表分別顯性地或隱性地為至少兩個時間點分配相應的有效電壓值。存儲器可以是例如電子存儲器、光學存儲器或磁存儲器、或數據載體，例如只讀存儲器(ROM)。在一個優(yōu)選的實施例中，在常規(guī)情況下，活塞在中間階段期間到達其結束位置。這可以通過相應地調整有效電壓變化特性來實現，例如通過選擇在所述階段期間的相應的起始階段、中間階段和結束階段的長度、以及有效電壓的水平來實現。還優(yōu)選的是，如果在升高的溫度的條件下和/或當計量泵傳送高粘性流體吋，活塞在結束階段期間到達其結束位置。這也可以通過相應地調整或編排有效電壓的變化特性來實現。


現在將基于示例性實施例和參考附圖來解釋本發(fā)明。這里，相同或類似的構件由相同的附圖標記來表示。在附圖中圖I示出了在泵循環(huán)過程中處于第一時刻的計量泵。圖2示出了在泵循環(huán)過程中處于第二時刻的計量泵。 圖3示出了有效電壓的變化特性。圖4示出了計量泵操作的流程圖。圖5示出了根據第二個實施例的有效電壓的變化特性。
具體實施例方式圖I示意性地示出了借助于計量泵12來將液體、例如燃料從入口管路22泵送到出口管路24的設備10的示例。計量泵12包括殼體和與殼體一起限定出泵室16的活塞14。活塞14相對于殼體的當前位置限定了泵室16的當前容積。圖I示出了處于起始位置的活塞14，在所述起始位置處，泵室16呈現出其最大容積。圖2不出了處于結束似直的活塞14，在所述結束似直處栗室16的各積為零?；钊?4被連接到電驅動單元18。驅動單元18適用于循環(huán)往復地或周期性地將カF施加到活塞14上，以使活塞14在其起始位置和其結束位置之間來回移動。計量泵12可具有彈簧(未示出)，該彈簧使活塞14從結束位置返回至起始位置而無需驅動單元18為此施加力。驅動単元18具有線圈，電壓U可以應用到所述線圈上以產生電流，且因此產生カF。應用到線圈上的電壓U由控制/調節(jié)單元20來控制/調節(jié)。電壓U可以是幅度調制的?？蛇x地，電壓 U也可以是脈沖寬度調制的。圖3通過示例示出了有效電壓Ueff隨時間的變化特性，所述有效電壓Urff對應于應用到驅動單元18的線圈上的電壓U。有效電壓是周期的，其中周期持續(xù)時間為T。在時刻b，活塞14位于其起始位置。在所述時刻，應用了幅度為U1的有效電壓。所述電壓使活塞14沿朝結束位置的方向運動。在后來的時刻‘有效電壓被降低到值隊恥く叫。在后來的時刻t2，有效電壓被增加到值U3。在后來的時刻t3，有效電壓被降低到零。在時刻t4，新的泵循環(huán)開始，其中，有效電壓類似于在時段
期間的有效電壓應用。時間間隔b到h、h到t2、t2到t3以及t3到t4分別被稱為起始階段、中間階段、結束階段以及間歇階段(間歇期)。對于給定的所述階段的時長和給定的電壓值UpU2和U3,活塞的移動與驅動單元的電阻、所傳送液體的粘度和出ロ壓カ有夫。特別地，電阻和粘度可能還會取決于環(huán)境溫度。在常規(guī)情況下(例如常溫、粘度低或為常規(guī)粘度、以及出口壓カ為常規(guī))，活塞如下述移動。在起始階段[b，tj，高有效電壓U1使活塞開始運動。在隨后的中間階段[t1;t2]，活塞被摩擦力和/或出ロ壓カ阻礙，所述摩擦力和/或出ロ壓カ不能全部被當前應用的低電壓U2抵消，且活塞大約在時刻t2 (優(yōu)選正好在時刻t2)到達其結束位置。這里，活塞的結束速度，即當活塞到達結束位置處時的速度，優(yōu)選為低，如果可能的話將為零。在緊隨著的結束階段[ち，t3]中所應用的幅度為U3的有效電壓脈沖將作用于活塞，僅以便于防止活塞立即返回至其起始位置。相比之下，所述有效電壓脈沖不會引起更大聲的撞擊噪音，因為活塞已經撞到停止處或已經位于接近停止處。在間歇期間[t3，t4]，活塞在回復カ的作用下最終返回至其起始位置。在惡劣的操作環(huán)境下(例如溫度升高、將要傳送的液體的粘度升高或出口壓カ升高)，活塞移動得略有不同。在起始階段[b，tj中，活塞被加速。由于處于惡劣的操作環(huán)境下，活塞在時刻セ2還沒有到達其結束位置?；钊乃俣仍跁r刻セ2為零或甚至為負。由于有在時刻t2開始的幅度為U3的電壓脈沖，活塞再次被加速且在結束階段[t2，t3]期間或可能首先在間歇期間[t3，t4]到達結束位置。因此，提供在結束階段[t2，t3]中升高的有效電壓確保了活塞即使在惡劣的操作環(huán)境下也能到達預定結束位置。圖4中的流程圖示出了根據圖3所描述的有效電壓變化特性來致動計量泵12。在時刻b，應用了幅度為Utl的有效電壓(步驟SI)。在隨后的時刻，有效電壓被降低到值U1 (步驟S2)。在隨后的時刻t2，有效電壓被增加到值U2 (步驟S3)，其中，U2低于U。。在隨后的時刻t3，有效電壓被降低到零，以允許活塞返回至其起始位置(步驟S4)。在隨后的時刻t4，該方法回到步驟SI。圖5示意性地示出了根據另ー個實施例的有效電壓變化特性。在起始階段[b，tj中，預期的有效電壓呈現出恒定的高值仏。在隨后的中間階段[t1; t2]中，有效電壓為零。在接下來的結束階段[t2，t3]中，有效電壓的特征表現為上升階梯函數。用這種方法，計量泵被優(yōu)化以用于不同的操作環(huán)境。在結束階段[t2，t3]期間，三個不同的電壓水平例如可分配給三個不同的溫度值或粘度值。這里，在結束階段[t2，t3]期間最高和最后的電壓水平對存在最高溫度或粘度的情況具有有利影響。結束階段[t2，t3]期間的不同數量的電壓水平的優(yōu)勢是不言而喻且能夠想到的。例如，在結束階段期間，有效電壓可以由階梯函數且特別由具有兩個、三個、四個或五個階梯的上升階梯函數所限定。也可以實現這樣的實施例:與圖3和圖5不同，有效電壓不是部分恒定的，而是連續(xù)變化的。
附圖標記10 設備12 計量泵14 活塞16 泵室18 驅動單元20 控制/調節(jié)單元22 入口管路24 出口管路U 電壓Ueff有效電壓t 時刻
權利要求
1.一種操作特別是用于為車輛加熱單元傳送燃料的計量泵(12)的方法，其中，計量泵包括能在起始位置和結束位置之間來回移動以進行傳送的活塞(14)、以及能夠通過應用電壓而被電激勵的驅動單元(18)，所述方法具有以下措施 控制電壓以產生有效電壓，從而使活塞從起始位置移動至結束位置，其中，有效電壓在起始階段UtTt1)中呈現出第一最大值(U1),且在隨后的中間階段中低于第一最大值， 其特征在于有效電壓在緊隨中間階段之后的結束階段(t2-t3)中達到第二最大值(U3)。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于第二最大值低于第一最大值。
3.如權利要求I或2所述的方法，其特征在于在起始階段和/或中間階段和/或結束階段期間，有效電壓是恒定的或由階梯函數限定。
4.如前述權利要求之一所述的方法，其特征在于有效電壓在中間階段期間為零。
5.如前述權利要求之一所述的方法，其特征在于活塞在中間階段期間到達其結束位置。
6.如前述權利要求1-4之一所述的方法，其特征在于活塞在結束階段期間到達其結束位置。
7.如前述權利要求之一所述的方法，其特征在于電壓與活塞的運動獨立地被控制。
8.如前述權利要求之一所述的方法，其特征在于電壓是至少間歇地脈沖寬度調制的。
9.如前述權利要求之一所述的方法，其特征在于控制單元(20)訪問為起始階段、中間階段和結束階段限定了有效電壓變化特性的存儲的信息項，且基于所述信息項來控制電壓。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于控制單元(20)未使用可用以推斷出活塞(14)的實際位置或速度的任何信息。
11.如前述權利要求之一所述的方法，其特征在于回復力使活塞(14)返回至起始位置。
12.一種設備(10),具有 -特別是用于為車輛加熱單元傳送燃料的計量泵(12)，其中，計量泵包括能在起始位置和結束位置之間來回移動以進行傳送的活塞(14)、以及能夠通過應用電壓而被電激勵的驅動單元(18)，以及 -控制單元(20)，其適用于執(zhí)行以下措施 控制電壓以產生有效電壓，從而使活塞從起始位置移動至結束位置，其中，有效電壓在起始階段UtTt1)中呈現出第一最大值(U1),且在隨后的中間階段中低于第一最大值， 其特征在于有效電壓在緊隨中間階段之后的結束階段(t2-t3)中達到第二最大值(U3)。
13.如權利要求12所述的設備(10)，其特征在于控制單元(20)包括存儲器和處理器，并且有效電壓的變化特性至少部分由存在于存儲器中且能被處理器讀取的信息項限定。
14.如權利要求12或13所述的設備(10)，其特征在于在常規(guī)情況下，活塞(14)在中間階段期間到達其結束位置。
15.如權利要求12-14之一所述的設備(10)，其特征在于在升高的溫度的條件下和/或當計量泵(12)傳送高粘性的液體時，活塞(14)在結束階段期間到達其結束位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種操作特別是用于為車輛加熱器傳送燃料的計量泵(12)的方法，其中，計量泵包括能在起始位置和結束位置之間來回移動的活塞(14)、以及能夠通過應用電壓而由被激勵的驅動單元(18)，所述方法具有以下措施控制和/或調節(jié)電壓以產生有效電壓，從而使活塞從起始位置移動至結束位置，其中，有效電壓在起始階段(t0-t1)中達到第一最大值(U1)，且在隨后的中間階段(t1-t2)中低于第一最大值。根據本發(fā)明，有效電壓在緊隨中間階段之后的結束階段(t2-t3)中達到第二最大值(U3)。在起始階段和/或中間階段和/或結束階段期間，有效電壓可是恒定的或例如由階梯函數限定。本發(fā)明還涉及具有計量泵(12)和控制/調節(jié)單元(20)的設備，其中，控制/調節(jié)單元(20)適用于控制應用到計量泵的驅動單元(18)的電壓。
文檔編號F04B49/06GK102822527SQ201180017073
公開日2012年12月12日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權日2010年4月7日
發(fā)明者G·高爾特茲 申請人:韋巴斯托股份公司