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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung
zum Erkennen eines Erreichens eines maximalen Öffnungszustands oder Schließzustands
eines Ventils. Das Ventil ist insbesondere ein Einspritzventil zum
Zumessen von Fluid, insbesondere von Kraftstoff, für eine Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs. Das Ventil umfasst einen Piezoaktor zum Einstellen
der jeweiligen Zustände
des Ventils.
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Piezoaktoren
werden angesteuert durch Zuführen
oder Entnehmen einer elektrischen Größe, z.B. einer elektrischen
Spannung oder von elektrischer Energie oder elektrischer Ladung.
Eine dadurch erzeugte Auslenkung des Piezoaktors kann genutzt werden
zum Bewegen eines Schließkörpers oder
einer Ventilnadel des Ventils. Abhängig von der Ansteuerung des
Piezoaktors kann das Ventil so in seinen Schließzustand oder einen Offenzustand
gebracht werden.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren und eine entsprechende
Vorrichtung zum Erkennen eines Erreichens eines maximalen Öffnungszustands
oder eines Schließzustands
eines Ventils zu schaffen, das bzw. die einfach und zuverlässig ist.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine entsprechende
Vorrichtung zum Erkennen eines Erreichens eines maximalen Öffnungszustands
oder eines Schließzustands
eines Ventils. Das Ventil umfasst einen Piezoaktor zum Einstellen
der jeweiligen Zustände
des Ventils. Innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer anschließend an
ein Zuführen
einer ersten elektrischen Größe zu dem
Piezoaktor oder Entnehmen der ersten elektrischen Größe aus dem
Piezoaktor zum Öffnen
oder Schließen
des Ventils wird mindestens eine zweite elektrische Größe des Piezoaktors
zu mindestens zwei zeitlich geeignet voneinander beabstandeten Erfassungszeitpunkten
erfasst. Eine Periodendauer oder eine Frequenz einer elektrischen
Schwingung aus der mindestens einen erfassten zweiten elektrischen Größe des Piezoaktors
wird ermittelt. Das Erreichen des maximalen Öffnungszustands oder des Schließzustands
des Ventils wird erkannt, wenn die ermittelte Periodendauer oder
Frequenz eine Periodendauer oder Frequenz einer mechanischen Schwingung
repräsentiert,
die durch das Erreichen des maximalen Öffnungszustands oder des Schließzustands
des Ventils ausgelöst
wird und die auf den Piezoaktor einwirkt.
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Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass durch ein Auftreffen einer
Ventilnadel oder eines Schließkörpers des
Ventils auf einen Ventilsitz oder auf eine Hubbegrenzung der Ventilnadel
oder des Schließkörpers bei
dem Erreichen des Schließzustands
bzw. des maximalen Öffnungszustands
die mechanische Schwingung ausgelöst werden kann. Diese mechanische
Schwingung hat die entsprechende elektrische Schwingung der mindestens
einen zweiten elektrischen Größe des Piezoaktors
zur Folge, z.B. einer elektrischen Spannung oder einer elektrischen
Kapazität
des Piezoaktors, wenn die mechanische Schwingung auf den Piezoaktor
einwirkt. Abhängig
von einer Ausgestaltung des Ventils erfolgt die mechanische und
die e lektrische Schwingung mit einer charakteristischen Periodendauer oder
Frequenz, so dass diese Schwingung einfach und zuverlässig erkennbar
ist und dem Erreichen des maximalen Öffnungszustands bzw. des Schließzustands
des Ventils zugeordnet werden kann. Ferner erfolgt das Erfassen
der mindestens einen zweiten elektrischen Größe zu den mindestens zwei Erfassungszeitpunkten
innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer nach dem Zuführen oder
Entnehmen der ersten elektrischen Größe, so dass das Ermitteln der
Periodendauer oder Frequenz der elektrischen Schwingung aufgrund
nur geringer Störungen
besonders zuverlässig
erfolgen kann.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die mindestens
zwei Erfassungszeitpunkte jeweils entweder einem Maximum, Minimum oder
Wendepunkt der elektrischen Schwingung zugeordnet. Dies hat den
Vorteil, dass die Periodendauer oder Frequenz der elektrischen Schwingung
besonders einfach ermittelbar ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird abhängig von
der mindestens einen erfassten zweiten elektrischen Größe zu den mindestens
zwei Erfassungszeitpunkten ein Zeitpunkt ermittelt, der repräsentativ
ist für
einen Zeitpunkt des Erreichens des maximalen Öffnungszustands oder des Schließzustands
des Ventils. Ferner wird der ermittelte Zeitpunkt auf einen vorgegebenen Zeitpunkt
geregelt. Dies hat den Vorteil, dass z.B. Toleranzen des Ventils
oder des Piezoaktors ausgeglichen werden können und so ein zuverlässiges Zumessen
einer vorgegebenen Fluidmenge möglich
ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
Ventil mit einer ersten Ausführungsform
eines Steuerventils,
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2 eine
zweite Ausführungsform
des Steuerventils,
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3A ein
erstes Spannungs-Zeit-Diagramm mit Verläufen einer elektrischen Spannung des
Piezoaktors,
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3B ein
erstes Kapazitäts-Zeit-Diagram mit
Verläufen
einer elektrischen Kapazität
des Piezoaktors,
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4A ein
zweites Spannungs-Zeit-Diagramm mit einem weiteren Verlauf der elektrischen Spannung
des Piezoaktors,
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4B ein
zweites Kapazitäts-Zeit-Diagram mit
einem weiteren Verlauf der elektrischen Kapazität des Piezoaktors,
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5 ein
Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erkennen eines Erreichens eines
maximalen Öffnungszustands
oder Schließzustands
eines Ventils.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
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Ein
Ventil, insbesondere ein Einspritzventil, z.B. für eine Brennkraftmaschine eines
Kraftfahrzeugs, umfasst einen Injektorkörper 1 mit einem Fluidzulauf 2 und
einem Fluidablauf 3 (1). Der
Injektorkörper 1 weist
eine Ausnehmung auf, in der ein Steuerkolben 4 angeordnet
ist. Der Steuerkolben 4 ist mit einer Ventilnadel 5 gekoppelt.
Die Ausnehmung umfasst ferner einen Steuerraum 6, der hydraulisch
zwischen dem Fluidzulauf 2 und dem Fluidablauf 3 angeordnet
ist.
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Hydraulisch
zwischen dem Steuerraum 6 und dem Fluidablauf 3 ist
ein weiteres Ventil angeordnet, das als ein Steuerventil 7 ausgebildet
ist. Das Steuerventil 7 umfasst einen Steuerventilkolben 8 mit einem
Schließkörper 12 und
eine Steuerventilfeder 9. Die Steuerventilfeder 9 ist
so angeordnet, dass sie den Steuerventilkolben 8 in eine
Schließposition
des Steuerventils 7 drückt.
In der Schließposition
sitzt der Schließkörper 12 auf
einem Sitz 13 des Steuerventils 7 auf und ein
Fluidfluss zwischen dem Steuerraum 6 und dem Fluidablauf 3 ist
somit unterbunden. Das Steuerventil 7 weist dann seinen
Schließzustand
auf.
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Das
Einspritzventil weist ferner einen Piezoaktor 10 auf, der
so angeordnet ist, dass dieser bei einer geeigneten Ansteuerung
den Steuerventilkolben 8 gegen eine Federkraft der Steuerventilfeder 9 aus der
Schließposition
des Steuerventils 7 herausbewegt und das Steuerventil 7 so öffnet. Der
Schließkörper 12 hebt
dann von dem Sitz 13 des Steuerventils 7 ab und
ermöglicht
somit den Fluidfluss zwischen dem Steuerraum 6 und dem
Fluidablauf 3.
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Über den
Fluidzulauf 2 kann dem Steuerraum 6 ein Fluid,
z.B. Dieselkraftstoff, unter hohem Druck zugeführt werden. Der hohe Fluiddruck
wirkt bei geschlossenem Steuerventil 7 zusätzlich zu
der Federkraft der Steuerventilfeder 9 auf den Steuerventilkolben 8.
Der Piezoaktor 10 muss deshalb zum Öffnen des Steuerventils 7 den
Steuerventilkolben 8 mit hoher Kraft gegen den hohen Fluiddruck
und gegen die Federkraft bewegen. Ist das Steuerventil 7 jedoch
geöffnet,
dann kann Fluid aus dem Steuerraum 6 über den Fluidablauf 3 abfließen, so
dass der Fluiddruck in dem Steuerraum 6 geringer ist. Der
Piezoaktor 10 muss dann im Wesentlichen nur noch eine Kraft
aufbringen, die der Federkraft der Steuerventilfeder 9 entspricht, um
das Steuerventil 7 weiter öffnen oder offen halten zu
können.
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Das
Einspritzventil ist mit einer Steuereinheit 11 koppelbar,
die auch als eine Vorrichtung zum Ansteuern des Ventils bezeichnet
werden kann. Die Steuereinheit 11 ist ausgebildet, dem
Piezoaktor 10 eine erste elektrische Größe zuzuführen oder zu entnehmen. Insbesondere
kann dem Piezoaktor 10 eine elektrische Spannung U, eine
elektrische Ladung oder elektrische Energie zugeführt oder
entnommen werden. Abhängig
von einem Ladezustand des Piezoaktors 10, bildet sich über dem
Piezoaktor 10 die elektrische Spannung U des Piezoaktors 10 aus.
Das Zuführen
oder Entnehmen der ersten elektrischen Größe resultiert in einen elektrischen
Strom I. Die dem Piezoaktor 10 zugeführte oder entnommene erste
elektrische Größe kann
beispielsweise über eine
Zeitdauer gesteuert oder geregelt werden, während der der elektrische Strom
I fließt,
oder über
einen Betrag des elektrischen Stroms I, der während einer vorgegebenen Zeitdauer
oder auch variablen Zeitdauer fließt. Die dem Piezoaktor 10 zugeführte oder
entnommene elektrische Ladung kann z.B. durch zeitliches Integrieren
des elektrischen Stroms I ermittelt werden.
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Das
Steuerventil 7 kann beispielsweise auch eine schaltbare
Bypassdrossel umfassen, die geöffnet
ist, wenn das Steuerventil 7 geschlossen ist, und die geschlossen
ist, wenn das Steuerventil 7 geöffnet ist. Die schaltbare Bypassdrossel
koppelt den Steuerraum 6 hydraulisch mit einer hochdruckführenden Kammer
oder Zuleitung, die mit dem Fluidzulauf 2 hydraulisch gekoppelt
ist. Dadurch kann eine Schließbewegung
der Ventilnadel 5 durch zusätzlichen Zufluss von Fluid
in den Steuerraum 6 beschleunigt sein, wenn die schaltbare
Bypassdrossel geöffnet
ist.
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Das
Steuerventil 7 kann auch so ausgebildet sein, dass eine
Auslenkung des Piezoaktors 10, die auch als ein Hub bezeichnet
werden kann, durch eine Hubbegrenzung 15 des Steuerventils 7 begrenzt
ist (2). Wenn der Schließkörper 12 auf die Hubbegrenzung 15 des
Steuerventils 7 trifft, wird der Piezoaktor 10 an
einer weiteren Auslenkung in Richtung der Hubbegrenzung 15 des
Steuerventils 7 gehindert. Das Steuerventil 7 weist
dann seinen maximalen Öffnungszustand
auf.
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Bei
einem Auftreffen des Schließkörpers 12 auf
den Sitz 13 oder auf die Hubbegenzung 15 des Steuerventils 7 kann
eine mechanische Schwingung z.B. des Injektorkörpers 1, des Schließkörpers 12 oder
des Steuerventilkolbens 8 ausgelöst werden. Diese mechanische
Schwingung kann auf den Piezoaktor 10 einwirken, wenn der
Piezoaktor 10 mit dem Steuerventilkolben 8 gekoppelt
ist. Dadurch kann eine die mechanische Schwingung repräsentierende elektrische
Schwingung mindestens einer zweiten elektrischen Größe entstehen,
z.B. der elektrischen Spannung U, der elektrischen Ladung oder einer elektrischen
Kapazität
C des Piezoaktors 10, deren Periodendauer D oder Frequenz
F im Wesentlichen durch die Ausgestaltung des Einspritzventils vorgegeben
ist.
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Die
Ventilnadel 5 kann eine Schließstellung einnehmen, in der
die Ventilnadel 5 auf einem Sitz 16 der Ventilnadel 5 aufsitzt
und das Einspritzen des Fluids dadurch unterbunden ist. Das Einspritzventil weist
seinen Schließzustand
auf, wenn die Ventilnadel 5 ihre Schließstellung einnimmt. In dem
Einspritzventil kann auch eine Hubbegrenzung 17 der Ventilnadel 5 vorgesehen
sein, die einen Hub der Ventilnadel 5 auf einen maximalen
Hub begrenzt. Das Einspritzventil weist seinen ma ximalen Öffnungszustand auf,
wenn die Ventilnadel 5 ihren maximalen Hub aufweist.
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Bei
einer geeigneten Ausgestaltung des Ventils ist eine Last, die auf
den Piezoaktor 10 wirkt, wenn der Piezoaktor 10 mit
dem Steuerventilkolben 8 gekoppelt ist, abhängig von
einem Fluiddruck in dem Steuerraum 6 unterschiedlich groß. Dadurch können Änderungen
des Fluiddrucks in dem Steuerraum 6 entsprechende Änderungen
der mindestens einen zweiten elektrischen Größe des Piezoaktors 10 bewirken.
Somit kann eine Laständerung
an dem Piezoaktor 10 aus der mindestens einen zweiten elektrischen
Größe des Piezoaktors 10 ermittelt
werden, wenn die jeweilige Laständerung
genügend
groß für deren
zuverlässige
Erkennung ist.
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Eine
solche Laständerung
kann z.B. ausgelöst
werden durch ein Beschleunigen der Ventilnadel 5 bzw. des
mit dieser gekoppelten Steuerkolbens 4, z.B. bei einem
Auftreffen der Ventilnadel 5 auf den Sitz 16 der
Ventilnadel 5 oder auf die Hubbegrenzung 17 der
Ventilnadel 5, also bei einem Erreichen des maximalen Öffnungszustands
bzw. des Schließzustands
des Einspritzventils. Durch das Auftreffen der Ventilnadel 5 können mechanische
Schwingung z.B. des Injektorkörpers 1 oder
des Steuerkolbens 4 ausgelöst werden, die z.B. durch Körperschallleitung
auf das in dem Steuerraum 6 befindliche Fluid übertragen
wird. Das Fluid kann dadurch zum Schwingen angeregt werden und kann
so die Laständerung
an dem Piezoaktor 10 bewirken. Die mechanische Schwingung
kann jedoch auch durch Körperschallleitung
direkt auf den Piezoaktor 10 einwirken, z.B. wenn das Steuerventil 7 seinen
maximalen Öffnungszustand
aufweist und der Schließkörper 12 an
die Hubbegrenzung 15 des Steuerventils 7 angrenzt
und so mechanisch mit dem Injektorkörper 1 gekoppelt ist.
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3A zeigt
mehrere zeitliche Verläufe
der elektrischen Spannung U des Piezoaktors 10 für unterschiedliche
elektrische Energien. Das Ansteuern des Piezoaktors 10 erfolgt
in diesem Beispiel so, dass der Schließkörper 12 auf die Hubbegrenzung 15 des
Steuerventils 7 auftrifft. Je größer die dem Piezoaktor 10 zugeführte elektrische
Energie ist, desto höher
ist die resultierende elektrische Spannung U des Piezoaktors 10 und
desto früher
erfolgt das Auftreffen des Schließkörpers 12 auf die Hubbegrenzung 15 des
Steuerventils 7. 3B zeigt
einen zugehörigen zeitlichen
Verlauf der elektrischen Kapazität
C. Das Auftreffen des Schließkörpers 12 auf
die Hubbegrenzung 15 des Steuerventils 7 erfolgt
zu einem Zeitpunkt t0.
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Dem
Piezoaktor 10 wird in einer Ladephase LP die elektrische
Ladung oder Energie durch einen pulsförmigen elektrischen Strom I
zugeführt.
Abhängig
von der zugeführten
elektrischen Ladung oder Energie kann das Auftreffen des Schließkörpers 12 auf
die Hubbegrenzung 15 des Steuerventils 7, also das
Erreichen des maximalen Öffnungszustands
des Steuerventils 7, noch innerhalb der Ladephase LP oder
erst nach Beenden der Ladephase LP erfolgen. Die durch das Erreichen
des maximalen Öffnungszustands
des Steuerventils 7 ausgelöste gedämpfte mechanische Schwingung
wird durch eine entsprechende elektrische Schwingung repräsentiert,
z.B. der elektrischen Spannung U oder der elektrischen Kapazität C. Diese
elektrische Schwingung erstreckt sich in diesem Beispiel über das
Ende der Ladephase LP hinaus.
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Die
elektrische Schwingung, insbesondere deren Periodendauer D oder
Frequenz F, kann z.B. erfasst werden, indem zu mindestens zwei zeitlich geeignet
voneinander beabstandeten Erfas sungszeitpunkten, z.B. zu einem ersten
Zeitpunkt t1 und zu einem zweiten Zeitpunkt t2, die mindestens eine zweite
elektrische Größe erfasst
wird, also z.B. die elektrische Spannung U oder die elektrische
Kapazität
C. Bevorzugt sind die mindestens zwei Erfassungszeitpunkte so gewählt, dass
diese jeweils einem Maximum, Minimum oder Wendepunkt zugeordnet
sind. Dann kann die Periodendauer D z.B. sehr einfach als zeitlicher
Abstand zweier aufeinander folgender Maxima oder Minima ermittelt
werden. Es ist jedoch beispielsweise ebenso möglich, die mindestens zwei
Erfassungszeitpunkte entsprechend dem Abtasttheorem zu wählen, d.h.
dass die mindestens zwei Erfassungszeitpunkte so voneinander beabstandet
sind, dass eine resultierende Abtastfrequenz größer ist als das Doppelte einer
maximal erwarteten Frequenz der mechanischen Schwingung bzw. der elektrischen
Schwingung. Bevorzugt wird die mindestens eine zweite elektrische
Größe vor dem
Erfassen gefiltert, z.B. mittels eines Tiefpass- oder Bandpassfilters.
Dadurch können
unerwünschte
und störende
Bestandteile in dem Verlauf der mindestens einen zweiten elektrischen
Größe reduziert
werden.
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Die
mindestens zwei Erfassungszeitpunkte liegen innerhalb einer vorgegebenen
Zeitdauer, die sich an die Ladephase LP anschließt und sich vorzugsweise maximal
bis zu einem Beginn einer Entladephase EP erstreckt, in der dem
Piezoaktor 10 die zuvor zugeführte elektrische Ladung oder
Energie entnommen wird. Vorzugsweise liegen die mindestens zwei
Erfassungszeitpunkte zeitlich nah an dem Zeitpunkt t0, da die elektrische
Schwingung dann noch eine hohe Amplitude aufweist, die aufgrund
der Dämpfung
der elektrischen Schwingung mit der Zeit abnimmt. Ferner kann das
Erfassen der elektrischen Schwingung so auch dann erfolgen, wenn
die vorgegebene Zeitdauer auf grund einer sehr kurzen Öffnungszeitdauer
des Steuerventils 7 kurz ist.
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Die
elektrische Kapazität
C des Piezoaktors 10 wird bevorzugt aus der dem Piezoaktor 10 zugeführten oder
entnommenen elektrischen Ladung und der elektrischen Spannung U
des Piezoaktors 10 ermittelt. Die elektrische Ladung kann
durch zeitliches Integrieren des elektrischen Stroms I ermittelt
werden. Die so ermittelte elektrische Kapazität C des Piezoaktors 10 entspricht
einer Großsignalkapazität des Piezoaktors 10.
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Dem
Piezoaktor 10 kann jedoch auch eine hochfrequente Wechselspannung
oder ein hochfrequenter Wechselstrom zugeführt werden. Eine Frequenz der
hochfrequenten Wechselspannung oder des hochfrequenten Wechselstroms
muss so groß sein,
dass diese oberhalb der relevanten mechanischen Resonanzfrequenzen
des mechanischen Systems liegt, insbesondere bezüglich der Längsrichtung des Piezoaktors 10.
Beispielsweise kann aus dem Quotienten der erzeugten Differenz der
Ladung des Piezoaktors 10 und der so erzeugten Differenz der
Spannung U des Piezoaktors 10 abhängig von einer Amplitude der
hochfrequenten Wechselspannung oder des hochfrequenten Wechselstroms
eine Kleinsignalkapazität
des Piezoaktors 10 ermittelt werden. Ebenso kann die Kapazität C des
Piezoaktors 10 über
eine Auswertung einer Phasenverschiebung zwischen der hochfrequenten
Wechselspannung und dem hochfrequenten Wechselstrom ermittelt werden.
Dabei ist es vorteilhaft, die Frequenz der hochfrequenten Wechselspannung
bzw. des hochfrequenten Wechselstroms auf eine elektrische Resonanzfrequenz
eines elektrischen Messschwingkreises abzustimmen, der den Piezoaktor 10 umfasst.
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Eine
Auswahl der jeweils für
das Ermitteln geeigneten zweiten elektrischen Größe erfolgt vorzugsweise abhängig von
der me chanischen Ausgestaltung des Ventils und der elektrischen
Ausgestaltung der Steuereinheit 11 und des Piezoaktors 10. Die
Laständerung
an dem Piezoaktor 10, die die elektrische Schwingung erzeugt,
kann gegebenenfalls z.B. aus dem zeitlichen Verlauf der elektrischen Spannung
U, des elektrischen Stroms I, der elektrischen Ladung, der elektrischen
Energie oder der elektrischen Kapazität C ermittelt werden.
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4A zeigt
einen weiteren Verlauf der elektrischen Spannung U des Piezoaktors 10 und 4B zeigt
einen weiteren zugehörigen
Verlauf der elektrischen Kapazität
C. Der Piezoaktor 10 ist in diesem Beispiel so angesteuert,
dass die Ventilnadel 5 auf die Hubbegrenzung 17 der
Ventilnadel 5 auftrifft und das Einspritzventil so seinen
maximalen Öffnungszustand
einnimmt. Das Auftreffen der Ventilnadel 5 erfolgt zu dem
Zeitpunkt t0. Durch das Auftreffen der Ventilnadel 5 auf
die Hubbegrenzung 17 der Ventilnadel 5 wird die
mechanische und die entsprechende elektrische Schwingung der elektrischen
Spannung U und der elektrischen Kapazität C mit der Periodendauer D
ausgelöst.
Das Erfassen der mindestens einen zweiten elektrischen Größe, z.B.
der elektrischen Spannung U oder der elektrischen Kapazität C, und
das Ermitteln der Periodendauer D oder der Frequenz F der elektrischen
Schwingung erfolgt entsprechend dem Erfassen der mindestens einen
zweiten elektrischen Größe und dem
Ermitteln der Periodendauer D oder der Frequenz F der elektrischen Schwingung
bei dem Auftreffen des Schließkörpers 12 auf
die Hubbegrenzung 15 des Steuerventils 7. Dies
gilt entsprechend ebenso für
das Auftreffen des Schließkörpers 12 auf
den Sitz 13 des Steuerventils 7 und für das Auftreffen
der Ventilnadel 5 auf den Sitz 16 der Ventilnadel 5.
Jedoch erfolgt das Erfassen der mindestens einen zweiten Größe innerhalb
einer Zeitdauer, die sich an ein Beenden der Entladephase EP anschließt und sich
vorzugsweise maximal bis zu einem Beginn der Ladephase LP eines
nachfolgenden Ansteuerzyklus erstreckt.
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5 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erkennen des Erreichens
des maximalen Öffnungszustands
oder des Schließzustands
des Ventils. Dieses Verfahren ist beispielsweise als ein Programm
in der Steuereinheit 11 ausgebildet und wird von dieser
ausgeführt.
Die Steuereinheit 11 kann deshalb auch als eine Vorrichtung
zum Erkennen des Erreichens des maximalen Öffnungszustands oder des Schließzustands
des Ventils bezeichnet werden. Das Verfahren beginnt in einem Schritt
S1. In einem Schritt S3 wird dem Piezoaktor 10 in der Ladephase LP
die erste elektrische Größe zugeführt bzw.
in der Entladephase EP entnommen. In einem Schritt SS wird die Ladephase
LP bzw. die Entladephase EP beendet.
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In
einem Schritt S7 wird für
eine erste Wartezeitdauer TW1 gewartet und in einem Schritt S9 wird zu
dem ersten Zeitpunkt t1 ein erster Wert U1 der mindestens einen
zweiten elektrischen Größe erfasst,
z.B. der elektrischen Spannung U. In einem Schritt S11 wird für eine zweite
Wartezeitdauer TW2 gewartet und in einem Schritt S13 wird zu dem
zweiten Zeitpunkt t2 ein zweiter Wert U2 der mindestens einen zweiten
elektrischen Größe erfasst.
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In
einem Schritt S15 wird abhängig
von dem ersten Zeitpunkt t1 und dem zweiten Zeitpunkt t2 und gegebenenfalls
auch abhängig
von dem ersten Wert U1 und dem zweiten Wert U2 die Periodendauer
D und/oder die Frequenz F der elektrischen Schwingung ermittelt.
In einem Schritt S17 wird überprüft, ob die
ermittelte Periodendauer D bzw. die Frequenz F der elektrischen
Schwingung repräsentativ
ist für
die mechanische Schwingung, die durch das Auftreffen des Schließkörpers 12 auf
die Hubbegrenzung 15 des Steuerventils 7 oder
auf den Sitz 13 des Steuerventils 7 oder durch
das Auftreffen der Ventilnadel 5 auf die Hubbegrenzung 17 der
Ventilnadel 5 oder auf den Sitz 16 der Ventilnadel 5 ausgelöst wird.
Für die Periodendauer
D bzw. die Frequenz F sind vorzugsweise entsprechende zulässige Wertebereiche
vorgegeben.
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Ist
die Bedingung in dem Schritt S17 erfüllt, dann ist das Erreichen
des maximalen Öffnungszustands
bzw. des Schließzustands
des Steuerventils 7 oder des Einspritzventils erkannt.
Vorzugsweise wird in einem Schritt S19 ein Zeitpunkt t_AV ermittelt,
der repräsentativ
ist für
den Zeitpunkt t0 des Erreichens des maximalen Öffnungszustands oder des Schließzustands
des Steuerventils 7 oder des Einspritzventils. Der Zeitpunkt
t_AV kann genutzt zum Regeln des Zeitpunkts t_AV auf einen vorgegebenen
Zeitpunkt, z.B. durch entsprechendes Anpassen des Zuführens oder
Entnehmens der ersten elektrischen Größe, z.B. der elektrischen Ladung.
Dadurch kann die durch das jeweilige Ventil zugemessene Fluidmenge auf
eine vorgegebene Fluidmenge geregelt werden. Das Verfahren wird
in einem Schritt S21 beendet und wird bevorzugt für nachfolgende
Ansteuerzyklen jeweils erneut ausgeführt. Das Verfahren wird ebenfalls
in dem Schritt S21 beendet, wenn die Bedingung in dem Schritt S17
nicht erfüllt
ist.