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Title:
METHOD FOR MEASURING TIME-RESOLVED THROUGHFLOW PROCESSES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/197575
Kind Code:
A1
Abstract:
Methods are known for measuring time-resolved throughflow processes using a rotary displacement element (14), a pressure difference sensor connected in parallel in the form of a piston (24) arranged in a measuring chamber (22), a distance sensor (26), by means of which a deflection of the piston (24) in the measuring chamber (22) is measured, a drive motor (18), by means of which the rotary displacement element (14) is driven, and a rotational angle sensor (36), by means of which a rotational speed of the drive motor (18) or the rotary displacement element (14) is measured, wherein the rotational speed of the drive motor (18) is regulated dependent on the pressure difference applied to the translational pressure difference sensor. The problem remains that oscillating or pulsating flows cannot be continuously detected. In order to solve this problem, the total throughflow (46) to be ascertained is calculated by summing the current throughflow (44) flowing through the displacement element (14) and the current throughflow (42) in the bypass line (20) on the basis of the deflection of the piston (24), wherein the throughflow in the bypass line (20) is determined from a measured deflection of the piston (24), and the throughflow flowing through the displacement element (14) is determined from a measured rotational speed of the displacement element (14) or the drive motor (18).

Inventors:
PROSS MANFRED (AT)
Application Number:
PCT/EP2015/064038
Publication Date:
December 30, 2015
Filing Date:
June 23, 2015
Export Citation:
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Assignee:
AVL LIST GMBH (AT)
International Classes:
G01F3/10; G01F1/72; G01F5/00; G01F15/02; G01F15/075; F02M65/00
Foreign References:
GB2185785A1987-07-29
DE10331228B32005-01-27
AT512619A22013-09-15
Attorney, Agent or Firm:
PATENTANWÄLTE TER SMITTEN EBERLEIN RÜTTEN (DE)
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Claims:
P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Verfahren zur Messung von zeitlich aufgelösten Durchflussvorgängen mit

einem Einlass (10), in den das zu messende Fluid strömt,

einem Auslass (16), aus dem das zu messende Fluid ausströmt, einem zwischen Einlass (10) und Auslass (16) angeordneten rotatorischen Verdränger (14), über den Fluid gefördert wird, einem Druckdifferenzaufnehmer, der in einer Umgehungsleitung (20) zum rotatorischen Verdränger (14) angeordnet ist und der aus einem in einer Messkammer (22) angeordneten Kolben (24) besteht,

einem Wegsensor (26), über den eine Auslenkung des Kolbens (24) in der Messkammer (22) gemessen wird,

einem Antriebsmotor (18), über den der rotatorische Verdränger (14) angetrieben wird,

einem Drehwinkelsensor (36), über den eine Drehzahl des Antriebsmotors (18) oder des rotatorischen Verdrängers (14) gemessen wird,

wobei die Drehzahl des Antriebsmotors (18) in Abhängigkeit der am translatorischen Druckdifferenzaufnehmer anliegenden

Druckdifferenz geregelt wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

der zu ermittelnde Gesamtdurchfluss (46) mittels Summation des momentanen Durchflusses (44) durch den Verdränger (14) sowie des momentanen Durchflusses (42) in der Umgehungsleitung (20) aufgrund der Auslenkung des Kolbens (24) berechnet wird, wobei der Durchfluss in der Umgehungsleitung (20) aus einer gemessenen Auslenkung des Kolbens (24) bestimmt wird und der Durchfluss durch den Verdränger (14) aus einer gemessenen Drehzahl des Verdrängers (14) oder des Antriebsmotors (18) bestimmt wird.

2. Verfahren zur Messung von zeitlich aufgelösten Durchflussvorgängen nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

über einen Drehwinkelsensor (36) die momentane Drehzahl des Antriebsmotors (18) oder des rotatorischen Verdrängers (14) gemessen wird und aus der momentanen Drehzahl und einem Fördervolumen des Verdrängers (14) pro Umdrehung der momentane Durchfluss (44) durch den Verdränger (14) berechnet wird.

3. Verfahren zur Messung von zeitlich aufgelösten Durchflussvorgängen nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die momentane Drehzahl über einen mit dem Verdränger (14) oder dem Antriebsmotor (18) gekoppelten optischen Kodierer (38) bestimmt wird, indem die zeitliche Länge der Kodierer-Impulse ermittelt wird.

4. Verfahren zur Messung von zeitlich aufgelösten Durchflussvorgängen nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Längen der Kodierer-Impulse mittels eines Timers gemessen werden.

5. Verfahren zur Messung von zeitlich aufgelösten Durchflussvorgängen nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Timer mit einer Taktfrequenz von mindestens 10MHz betrieben wird.

6. Verfahren zur Messung von zeitlich aufgelösten Durchflussvorgängen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass

der optische Kodierer (38) zwei Kodierspuren aufweist, über die zwei um 90° versetzte Sensorsignale erzeugt werden, die zur Messung der momentanen Drehzahl in einen Quadraturzähler eingelesen werden und anschließend akkumuliert und numerisch differenziert werden.

7. Verfahren zur Messung von zeitlich aufgelösten Durchflussvorgängen nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die momentane Drehzahl über zumindest zwei mit dem Verdränger (14) oder dem Antriebsmotor (18) gekoppelte magnetoresisitive Sensoren bestimmt wird, die mit einem Magneten, der mit dem Antriebsmotor (18) oder dem Verdränger (14) umläuft, korrespondieren und zwei Sensorsignale erzeugen, die um 90° versetzt zueinander sind.

8. Verfahren zur Messung von zeitlich aufgelösten Durchflussvorgängen nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass

der Drehwinkelsensor (36) ein Absolutdrehwinkelsensor ist und in einer Recheneinheit (31) eine Tabelle mit verdränger- oder motorwinkelbasierten Stützstellen hinterlegt wird, wobei definierten Absolutdrehwinkelbereichen des Verdrängers (14) ein in diesem Bereich verdrängtes Volumen zugeordnet wird und aus diesem Volumen und der ermittelten Drehzahl des Verdrängers (14) ein momentaner Durchfluss (44) durch den Verdränger (14) berechnet wird.

Description:
B E S C H R E I B U N G

Verfahren zur Messung von zeitlich aufgelösten Durchflussvorgängen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von zeitlich aufgelösten Durchflussvorgängen mit einem Einlass, in den das zu messende Fluid strömt, einem Auslass, aus dem das zu messende Fluid ausströmt, einem zwischen Einlass und Auslass angeordneten rotatorischen Verdränger, über den Fluid gefördert wird, einem Druckdifferenzaufnehmer, der in einer Umgehungsleitung zum rotatorischen Verdränger angeordnet ist und der aus einem in einer Messkammer angeordneten Kolben besteht, einem Wegsensor, über den eine Auslenkung des Kolbens in der Messkammer gemessen wird, einem Antriebsmotor, über den der rotatorische Verdränger angetrieben wird, einem Drehwinkelsensor, über den eine Drehzahl des Antriebsmotors oder des rotatorischen Verdrängers gemessen wird, wobei die Drehzahl des Antriebsmotors in Abhängigkeit der am translatorischen Druckdifferenzaufnehmer anliegenden Druckdifferenz geregelt wird.

Derartige Systeme sind seit vielen Jahren bekannt und werden beispielsweise zur Einspritzmengenmessung bei Verbrennungsmotoren verwendet.

So wird in der DE-AS 1 798 080 ein elektronisch gesteuertes Durchflussmessgerät mit einem Einlass und einem Auslass beschrieben, zwischen denen ein rotatorischer Verdränger in Form einer Zahnradpumpe sowie in einer zum Verdränger parallelen Leitung ein Kolben in einer Messkammer angeordnet ist. Zur Bestimmung der Durchflussmenge wird die Auslenkung des Kolbens in der Messkammer mittels eines optischen Sensors gemessen. Die Drehzahl der Zahnradpumpe wird aufgrund dieses Signals stetig nachgeregelt und zwar derart, dass der Kolben möglichst immer in seine Ausgangsposition zurückgeführt wird. Aus der über einen Kodierer gemessenen Anzahl der Umdrehungen oder Teilumdrehungen der Zahnradpumpe sowie dem bekannten Fördervolumen der Zahnradpumpe bei einer Umdrehung wird so der Durchfluss innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls berechnet. Die verwendeten Zeitintervalle können zwar relativ klein gewählt werden, jedoch ist eine erhöhte Auflösung nicht erreichbar.

Auch die DE 33 02 059 AI offenbart ein derartig aufgebautes Durchflussgerät. Um Aussagen bezüglich der Fördermengen, der Einspritzanzahl und des Spritzbeginns machen zu können, werden einer Recheneinheit zusätzlich Informationen zur Drehzahl der Einspritzpumpe, der Impulshöhe sowie der Anzahl der Auslässe zur Verfügung gestellt. Eine Aussage zum Durchflussverlauf ist ohne diese Angaben nicht möglich.

Ein weiteres Konzept zur Messung von Durchflussvorgängen wird in der DE 103 31 228 B3 beschrieben. Der Aufbau des Durchflussmessgerätes ist erneut im Wesentlichen gleich. Zur Bestimmung der Einspritzmengenverläufe wird die Zahnradpumpe vor Beginn der Einspritzung jeweils auf eine konstante Drehzahl eingestellt, so dass anschließend die Bewegung des Kolbens gemessen wird und zur Bestimmung der Einspritzverläufe genutzt wird. Die Einstellung einer konstanten Fördermenge ist jedoch bei kontinuierlichen Durchflussmessungen nicht möglich, da sich andernfalls bei sich stark ändernden Durchflüssen eine zu große Verschiebung des Kolbens ergeben würde.

Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Verfahren zur Messung von zeitlich aufgelösten Durchflussvorgängen zur Verfügung zu stellen, die einerseits kontinuierlich betrieben werden können und dabei eine hohe Auflösung des gemessenen Durchflusses ermöglichen, ohne zusätzliche Software oder Informationen über den Zustand angeschlossener Bauteile zu benötigen. So sollen beispielsweise pulsierende Strömungen identifiziert werden können. Ebenso soll ein Rücklauf des Verdrängers oder ungleichmäßig ausgeformte Zahnradzähne oder ein ungleichmäßiger Lauf des Verdrängers durch Reibung keine Fehler beim ermittelten Durchfluss verursachen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Messung von zeitlich aufgelösten Durchflussvorgängen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, dass der zu ermittelnde Gesamtdurchfluss mittels Summation des momentanen Durchflusses durch den Verdränger sowie des momentanen Durchflusses in der Umgehungsleitung aufgrund der Auslenkung des Kolbens berechnet wird, wobei der Durchfluss in der Umgehungsleitung aus einer gemessenen Auslenkung des Kolbens bestimmt wird und der Durchfluss durch den Verdränger aus einer gemessenen Drehzahl des Verdrängers oder des Antriebsmotors bestimmt wird, wird es möglich, die genauen Verläufe des Durchflusses zeitlich aufgelöst darzustellen, obwohl der Verdränger stetig nachgeregelt wird. Durch die Verwendung des tatsächlich vorhandenen Fördervolumens des Verdrängers und der tatsächlichen Verschiebung des Kolbens, werden kontinuierlich Änderungen im Durchfluss erfasst, ohne dass zusätzliche Eingangswerte beispielsweise zur Betätigung oder Öffnungszeiten von Einspritzventilen erforderlich sind. Neben einer direkten Messung des Verdrängerdurchflusses kann dieser auch indirekt über die Drehzahl des Verdrängers gemessen werden.

Vorzugsweise wird über den Drehwinkelsensor eine momentane Drehzahl des Antriebsmotors oder des rotatorischen Verdrängers gemessen und aus der momentanen Drehzahl und einem Fördervolumen des Verdrängers pro Umdrehung der momentane Durchfluss durch den Verdränger berechnet. Ist der Durchfluss des Verdrängers bei einer Umdrehung bekannt undist andererseits die Geschwindigkeit bekannt, so kann für beliebig kleine Zeitintervalle ein Durchfluss an der Pumpe bestimmt werden. Hierzu wird das am Kolben verdrängte Volumen im gewählten Zeitintervall addiert, wodurch der gewünschte Gesamtdurchfluss zuverlässig bestimmt werden kann.

In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform wird die momentane Drehzahl über einen mit dem Verdränger oder dem Antriebsmotor gekoppelten optischen Kodierer bestimmt, indem die zeitliche Länge der Kodierer-Impulse ermittelt wird. Durch die Messung der zeitlichen Länge dieser Kodierer-Impulse kann die Drehzahl und damit der momentane Durchfluss am rotatorischen Verdränger mit hoher Genauigkeit ermittelt werden.

In einer hierzu wiederum weiterführenden Ausführungsform werden die Längen der Kodierer-Impulse mittels eines Timers gemessen. Dieser Timer wird mit einer hohen Taktfrequenz von beispielsweise 66MHz gespeist. Die anfallenden Taktpulse während eines Kodierimpulses werden entsprechend gezählt, so dass für jeden einzelnen Impuls des Kodierers die Drehzahl feststellbar ist und somit eine kurze Messzeit bei der Bestimmung der Drehzahl des Verdrängers erreicht wird.

Der Timer wird dabei vorzugsweise mit einer Taktfrequenz von mindestens 10MHz betrieben, so dass auch schnell pulsierende Strömungen nachgewiesen werden können.

In einer vorteilhaften alternativen Ausbildung der Erfindung weist der optische Kodierer zwei Kodierspuren auf, über die zwei um 90° versetzte Sensorsignale erzeugt werden, die zur Messung der momentanen Drehzahl in einen Quadraturzähler eingelesen werden und anschließend akkumuliert und numerisch differenziert werden. Durch Verwendung der beiden versetzten Sensorsignale kann eine Absolutposition sowie eine momentane Drehrichtung des Antriebsmotors beziehungsweise des rotatorischen Verdrängers stetig ermittelt werden. Daraus folgend lässt sich erneut mit hoher Genauigkeit der momentane Durchfluss berechnen. Zusätzlich sind auch entgegen gerichtete Drehbewegungen des Verdrängers zu identifizieren.

In einer alternativen Ausgestaltung wird die momentane Drehzahl über zumindest zwei mit dem Verdränger oder dem Antriebsmotor gekoppelte magnetoresisitive Sensoren bestimmt, die mit einem Magneten, der mit dem Antriebsmotor oder dem Verdränger umläuft, korrespondieren und zwei Sensorsignale erzeugen, die um 90° versetzt zueinander sind. Über diese Sensoren kann ebenfalls ein Absolutdrehwinkel bestimmt werden, da aufgrund der zwei zueinander versetzten Sensoren ein zur Drehwinkelposition eindeutige Stellung des Motors oder des Verdrängers bestimmt werden kann.

In einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist der Drehwinkelsensor ein Absolutdrehwinkelkodierer und in einer Recheneinheit wird eine Tabelle mit Verdränger- oder Motorwinkelbasierten Stützstellen hinterlegt, wobei definierten Absolutdrehwinkelbereichen des Verdrängers ein in diesem Bereich verdrängtes Volumen zugeordnet wird und aus diesem Volumen und der ermittelten Drehzahl des Verdrängers ein momentaner Durchfluss durch den Verdränger berechnet wird. Auf diese Weise kann jedem einzelnen Winkelbereich der rotatorischen Verdrängers sein spezifisches Fördervolumen zugeordnet werden. Somit beeinflussen Montagetoleranzen oder Zahnformfehler nicht den ermittelten Durchfluss durch den rotatorischen Verdränger. Es werden somit für alle Drehwinkelbereiche des rotatorischen Verdrängers die konkret vorhandenen Fördermengen bei der Berechnung des Durchflusses zugrunde gelegt. Es wird somit ein Verfahren zur Verfügung gestellt, mit dem zeitlich aufgelöste Durchflussvorgänge mit hoher Genauigkeit und kontinuierlich ermittelt werden können. Dabei werden auch Fehler in der Durchflussdatenberechnung vermieden, wenn Oszillationen des Durchflusses auftreten, ungleichmäßige Fördermengen der Pumpe vorliegen oder starke Pulsationen, die gegebenenfalls zu einem Rückströmen führen, auftreten. Bei alledem werden keine zusätzlichen Sensoren zur Ermittlung oder Übertragung von externen Daten benötigt. Das System arbeitet somit autark.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden anhand der Figuren im Folgenden beschrieben.

Figur 1 zeigt ein Schema des prinzipiellen Aufbaus eines Durchflussmessgerätes zur Durchführung des Verfahrens.

Die Figuren 2a) bis c) zeigen eine graphische Darstellung der Berechnung des Durchflusses.

Das in Figur 1 dargestellte Durchflussmessgerät besteht aus einem Einlass 10, über den ein zu messendes Fluid, insbesondere ein Kraftstoff, über eine einen Durchfluss erzeugende Vorrichtung, insbesondere einer Kraftstoffhochdruckpumpe und zumindest einem Einspritzventil, in eine erste Leitung 12 des Messgerätes strömt. In dieser ersten Leitung 12 ist ein rotatorischer Verdränger 14 in Form einer Doppelzahnradpumpe angeordnet. Stromabwärts des Verdrängers 14 endet die erste Leitung 12 an einem Auslass 16. Die Zahnradpumpe 14 wird über eine Kupplung oder ein Getriebe von einem Antriebsmotor 18 angetrieben.

Von der ersten Leitung 12 zweigt stromaufwärts des rotatorischen Verdrängers 14 eine Umgehungsleitung 20 ab, die stromabwärts des rotatorischen Verdrängers 14 wieder in die erste Leitung 12 mündet und entsprechend wie die erste Leitung fluidisch mit dem Einlass 10 und dem Auslass 16 verbunden ist. In dieser Umgehungsleitung 20 befindet sich eine Messkammer 22, in der wiederum ein Kolben 24 frei verschiebbar angeordnet ist, wobei der Kolben 24 das gleiche spezifische Gewicht wie das Messfluid, also der Kraftstoff aufweist und die Messkammer zylindrisch geformt ist und einen Innendurchmesser aufweist, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Kolbens 24 entspricht. Dieser Kolben 24 in der Messkammer 22 dient als translatorischer Druckdifferenzaufnehmer. Dies bedeutet, dass bei Anliegen einer Druckdifferenz zwischen der Vorderseite und der Rückseite des Kolbens 24 eine Auslenkung des Kolbens 24 aus seiner Ruhestellung erfolgt. Entsprechend ist die Auslenkung des Kolbens 24 ein Maß für die anliegende Druckdifferenz. An der Messkammer 22 ist ein Wegsensor 26 angeordnet, der in Wirkverbindung mit dem Kolben 24 steht und in dem durch die Auslenkung des Kolbens 24 eine von der Größe der Auslenkung des Kolbens 24 abhängige Spannung erzeugt wird. Dieser an der Messkammer 22 befestigte Wegsensor 26 ist insbesondere ein magnetoresistiver Sensor, über den die auf ihn wirkende Feldstärke eines Magneten 28 in eine Spannung umgewandelt wird. Hierzu ist der Magnet 28 im Schwerpunkt des Kolbens 24 befestigt.

Der Wegsensor 26 ist mit einer Steuereinheit 30, die eine Recheneinheit 31 enthält, verbunden, welche die Werte dieses Wegsensors 26 aufnimmt und entsprechende Steuersignale dem Antriebsmotor 18 übermittelt, der möglichst derart angesteuert wird, dass sich der Kolben 24 immer in einer definierten Ausgangsstellung befindet. Dies bedeutet, dass bei Auslenkung des Kolbens 24 nach rechts in Abhängigkeit der Größe dieser Auslenkung die Pumpendrehzahl erhöht wird und umgekehrt. Hierzu wird die Auslenkung des Kolbens 24 beziehungsweise das durch ihn verdrängte Volumen in der Messkammer 22 mittels einer Übertragungsfunktion in ein gewünschtes Fördervolumen der Zahnradpumpe 14 beziehungsweise eine Drehzahl des Antriebsmotors 18 umgerechnet und der Antriebsmotor 18 entsprechend bestromt. In der Messkammer 22 sind zwischen dem Kolben 24 und der Einspritzvorrichtung ein Drucksensor 32 sowie ein Temperatursensor 34 angeordnet, die kontinuierlich die in diesem Bereich auftretenden Drücke und Temperaturen messen und wiederum der Steuereinheit 30 zuführen, um Änderungen der Dichte bei der Berechnung berücksichtigen zu können.

Der Ablauf der Messungen erfolgt derart, dass bei der Berechnung eines zu ermittelnden Gesamtdurchflusses 46 in der Recheneinheit 31 sowohl ein durch die Bewegung beziehungsweise Stellung des Kolbens 24 und das damit verdrängte Volumen in der Messkammer 22 entstehender Durchfluss 42 in der Umgehungsleitung 20 als auch ein tatsächlicher Durchfluss 44 der Zahnradpumpe 14 in einem festgelegten Zeitintervall berücksichtigt werden und beide Durchflüsse 42, 44 zur Ermittlung des Gesamtdurchflusses 46 miteinander addiert werden.

Die Ermittlung des Durchflusses 42 am Kolben 24 erfolgt, indem in der Recheneinheit 31, die mit dem Wegsensor 26 verbunden ist, die Auslenkung 40 des Kolbens 24 differenziert wird und anschließend mit der Grundfläche des Kolbens 24 multipliziert wird, so dass sich ein Volumenstrom in der Umgehungsleitung 20 im Zeitintervall ergibt.

Im Gegensatz zu bekannten Ausführungen wird jedoch der Durchfluss 44 durch die Zahnradpumpe 14 und somit in der Leitung 12 nicht aus den ermittelten Steuerdaten zur Regelung der Zahnradpumpe 14 bestimmt, sondern über die Drehzahl berechnet, welche direkt an der Zahnradpumpe 14 oder am Antriebsmotor 18 gemessen wird.

Diese Messung erfolgt beispielsweise über einen Drehwinkelsensor 36, der als optischer Kodierer 38 ausgeführt ist und ebenfalls mit der Recheneinheit 31 verbunden ist. Über diesen Kodierer 38 wird eine bestimmte Anzahl an Impulsen pro Umdrehung ausgegeben, so dass sich eine zur Anzahl der Impulse abhängige Auflösung ergibt. Um die Drehzahl mit einer besseren Auflösung bestimmen zu können, wird erfindungsgemäß mittels eines Timers die Zeit während eines Kodierer- Impulses hochgezählt. Ein solcher Timer kann beispielsweise mit einer Taktfrequenz von 66 MHz betrieben werden, so dass eine hohe Auflösung entsteht. Gute Ergebnisse werden ab einer Taktfrequenz von etwa 10 MHz erzielt. Ist nun die Drehzahl in einem engen Zeitintervall bekannt, so kann der Durchfluss durch die Zahnradpumpe 14 mittels dieser Drehzahl und der bekannten Fördermenge bei einer Umdrehung der Zahnradpumpe 14 berechnet werden.

Alternativ ist es möglich, statt des Timers einen Quadraturzähler zu verwenden. Hierzu sind zwei Kodierspuren am optischen Kodierer ausgebildet, die zwei um 90° zueinander versetzte Signale erzeugen. Diese Signale werden in einen Quadraturzähler eingelesen und anschließend dessen Zählerstand akkumuliert. Durch eine folgende numerische Differenzierung ergibt sich ebenfalls die aktuelle Drehzahl des Verdrängers 14 beziehungsweise des Antriebsmotors 18. Über den Quadraturzähler wird auch ein Zurückdrehen der Zahnradpumpe 14 ermittelt, da der Zähler dann rückwärts zählt. So werden auch Fehler bei starken Pulsationen vermieden, die zu einem solchen Zurückdrehen der Zahnradpumpe 14 führen können.

Die Werte des Timers und des Quadraturzählers werden selbstverständlich ebenfalls der Recheneinheit 31 zugeführt.

Alternativ wäre es auch möglich, statt des optischen Kodierers 38 als Drehwinkelsensor 36 zwei zueinander versetzte magnetoresistive Sensoren zu nutzen, die mit einem auf einer Welle des Antriebsmotors 18 oder der Zahnradpumpe 14 befestigten Permanentmagneten kommunizieren, der bei Bewegung entsprechend zwei zueinander versetzte kontinuierliche Spannungsverläufe in den Sensoren erzeugt, die ausgelesen werden können. Zwei solche beispielsweise um 90° zueinander versetzte Signale ermöglichen ebenfalls die Bestimmung des Absolutdrehwinkels zu jedem beliebigen Zeitpunkt und somit eine exakte Messung der momentanen Drehzahl.

Mit diesen Ausführungen können Förderschwankungen des Verdrängers 14 durch Reibung oder ähnliches sowie auftretende Pulsationen erkannt werden, da zu jedem Zeitpunkt der gerade vorhandene Durchfluss 44 der Zahnradpumpe 14 über die aktuell gemessene Drehzahl bestimmt werden kann.

Zusätzlich ist es möglich, Förderschwankungen des Verdrängers 14, die beispielsweise durch nicht exakt gleiche Ausbildung der Zähne einer Zahnradpumpe 14 entstehen, herauszurechnen, indem jedem Winkelbereich des Verdrängers 14 beispielsweise in 1° Schritten ein bestimmtes Fördervolumen zugeordnet wird. Dies kann in entsprechenden Stützstellen in einer Software der Recheneinheit 31 hinterlegt werden, so dass zur Berechnung des Durchflusses 44 nicht nur die momentane Drehzahl verwendet wird, sondern zusätzlich die in diesem Drehwinkelbereich zu erwartende Fördermenge bei der Berechnung benutzt wird. So können auch geringe Pulsationen durch die Zähne der Pumpe 14 der Pumpe eliminiert werden.

Selbst starke auftretende Oszillationen im zu ermittelnden Durchfluss 48 können durch die erfindungsgemäßen Verfahren wiedergegeben werden, wie dies in Figur 2 dargestellt ist.

Die Figur 2a) zeigt zunächst die gemessene Auslenkung 40 des Kolbens 24 sowie einen sich aus der Ableitung der Auslenkung 40 ergebenden Durchfluss 41 in der Messkammer 22 beziehungsweise der Umgehungsleitung 20 in mm 3 /s bei Vorliegen eines oszillierenden Durchflusses 48. Die Figur 2b) zeigt einen aus dem Durchfluss 41 in l/h umgerechneten Durchfluss 42 in der Umgehungsleitung 20 sowie den gemessenen Durchfluss 44 der Zahnradpumpe 14. Durch Summation dieser beiden Kurven ergibt sich der in Figur 2c) dargestellte Verlauf für den resultierenden Durchfluss 46, der exakt dem aufgeprägten Durchfluss 48 entspricht.

Entsprechend ist es möglich, mit dem beschriebenen Verfahren dynamische Durchflussvorgänge bis in den kHz- Bereich wiederzugeben. Es handelt sich dabei um eine freilaufende Messung ohne externe Triggersignale. Pulsationen, die RückStrömungen an der Zahnradpumpe verursachen oder Oszillationen sowie ungleichmäßige Förderung durch die Zahnradpumpe durch Reibung oder unterschiedlich ausgebildete Zähne der Pumpe beeinflussen nicht mehr das Ergebnis, welches jeweils korrekt ermittelt wird.

Es sollte deutlich sein, dass die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt ist, sondern verschiedene Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs des Hauptanspruchs möglich sind. Insbesondere ist es denkbar unterschiedliche Sensoren zur Ermittlung der Drehzahl des Verdrängers zu verwenden oder auf andere Weise die Fördermenge am Verdränger zu messen.




 
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