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Die
Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere ein Einspritzventil
zum Zumessen von Fluid, insbesondere von Kraftstoff, für eine Brennkraftmaschine eines
Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum
Herstellen des Ventils und ein Verfahren zum Einrichten einer Steuereinheit
vor einer Erstinbetriebnahme des Ventils für ein Ansteuern des Ventils.
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Aufgrund
von mechanischen Toleranzen des Ventils und elektromechanischen
Toleranzen eines Aktors des Ventils, z.B. eines Piezoaktors, der
ausgebildet ist zum Öffnen
oder Schließen
des Ventils, kann eine vorgegebene Ansteuerung von verschiedenen
gleichartigen Piezoaktoren zu einem unterschiedlich großen Hub
führen.
Dadurch sind beispielsweise Öffnungs-
und Schließzeiten
oder ein Öffnungsgrad
von Ventilen unterschiedlich, die durch einen solchen Piezoaktor
betätigt
werden, und somit kann auch eine zugemessene Fluidmenge variieren.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist, ein Ventil, ein Verfahren zum Herstellen
des Ventils und ein Verfahren zum Einrichten einer Steuereinheit
vor einer Erstinbetriebnahme des Ventils für ein Ansteuern des Ventils
zu schaffen, das ein zuverlässiges
Zumessen einer vorgegebenen Fluidmenge durch das Ventil ermöglicht.
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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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Gemäß eines
ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Verfahren
zum Herstellen eines Ventils, bei dem mindestens ein Parameter für ein Ansteuern
des Ventils ermittelt wird. Vor einer Erstinbetriebnahme des Ventils
wird an dem Ventil eine Kennzeichnung angeordnet, die den mindestens
einen Parameter umfasst oder dem Ventil eindeutig zuordnet.
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In
dem mindestens einen Parameter können beispielsweise
individuelle Eigenschaften des Ventils repräsentiert sein, die für ein Ansteuern
des Ventils zu oder nach der Erstinbetriebnahme berücksichtigt werden
müssen,
um eine vorgegebene Fluidmenge zuverlässig zumessen zu können. Durch
ein Bereitstellen des mindestens einen Parameters in Form der an
dem Ventil angeordneten Kennzeichnung kann der mindestens eine Parameter
vor der Erstinbetriebnahme sehr einfach einer Steuereinheit zugeführt werden,
die mit dem Ventil koppelbar ist und die ausgebildet ist, das Ventil
unter Berücksichtigung
des mindestens einen Parameters geeignet anzusteuern. Dies hat den
Vorteil, dass ein Betrieb des Ventils von der Erstinbetriebnahme
an so angesteuert werden kann, dass die vorgegebene Fluidmenge zuverlässig zugemessen
werden kann. Ferner kann so z.B. ein schadstoffarmer Betrieb einer
Brennkraftmaschine, die mindestens ein solches Ventil umfasst, möglich sein.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Ventil
einen Piezoaktor, der mit einem Steuerventil koppelbar ist und der
abhängig von
einer Ansteuerung des Piezoaktors das Steuerventil öffnet oder
schließt.
Durch das Steuerventil ist ein Fluiddruck in einem Steuerraum variierbar.
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Das
Ventil umfasst ferner eine Ventilnadel, die abhängig von dem Fluiddruck in
dem Steuerraum aus einer Schließstellung
heraus oder in die Schließstellung
hinein bewegbar ist. Bei dem Verfahren wird ein erster Wert einer
elektrischen Größe des Piezoaktors
oder ein erster Zeitpunkt ermittelt, der einer ersten Laständerung
an dem Piezoaktor zugeordnet ist, die verursacht ist durch ein Überwinden
eines Leerhubs des Piezoaktors, durch ein Auftreffen eines Schließkörpers des
Steuerventils auf eine Hubbegrenzung des Steuerventils oder ein
Ablösen
des Schließkörpers von
dieser oder durch ein Abheben des Schließkörpers von einem Sitz des Steuerventils oder
ein Aufsetzen des Schließkörpers auf
diesen. Ein zweiter Wert der elektrischen Größe oder ein zweiter Zeitpunkt
wird ermittelt, der einer zweiten Laständerung an dem Piezoaktor zugeordnet
ist, die durch eine Änderung
des Fluiddrucks in dem Steuerraum aufgrund eines Beschleunigens
der Ventilnadel auslösbar
ist. Durch entsprechendes Ansteuern des Piezoaktors wird der ermittelte
zweite Wert oder der ermittelte zweite Zeitpunkt auf einen vorgegebenen zweiten
Wert bzw. einen vorgegebenen zweiten Zeitpunkt geregelt. Der mindestens
eine Parameter wird so ermittelt, dass dieser denjenigen ermittelten
ersten Wert oder denjenigen ermittelten ersten Zeitpunkt repräsentiert,
der sich einstellt, wenn der ermittelte zweite Wert oder der ermittelte
zweite Zeitpunkt auf den vorgegebenen zweiten Wert bzw. den vorgegebenen
zweiten Zeitpunkt ausgeregelt ist.
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Der
zweite Wert oder der zweite Zeitpunkt kann nicht in jedem Betriebsbereich
des Ventils ermittelt werden. Beispielsweise kann eine Zeitdauer für das Ansteuern
des Piezoaktors zu kurz sein. Jedoch kann der erste Wert oder der
erste Zeitpunkt ermittelbar sein, so dass eine Regelung des ersten Werts
bzw. des ersten Zeitpunkts auf den vorgegebenen ersten Wert bzw. den
vorgegebenen ersten Zeitpunkt möglich
ist. Aufgrund von mechanischen Toleranzen des Ventils und elektromechanischen
Toleranzen des Piezoaktors ist jedoch im Allgemeinen ein Schließen von
dem erfassten ersten Wert oder dem erfassten ersten Zeitpunkt auf
z.B. das Öffnen
oder Schließen
des Ventils und somit auf die tatsächlich zugemessene Fluidmenge
nicht möglich.
Das Speichern oder Dokumentieren des erfassten ersten Werts bzw.
des erfassten ersten Zeitpunkts als den mindestens einen Parameter
in Form der Kennzeichnung hat den Vorteil, dass das Ventil auch
bei der Erstinbetriebnahme geregelt betrieben und so zuverlässig die
gewünschte
Fluidmenge zugemessen werden kann, insbesondere auch dann, wenn
bei der Erstinbetriebnahme der zweite Wert oder der zweite Zeitpunkt
nicht erfassbar ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der
mindestens eine Parameter in einer Datenbank gespeichert. Die Kennzeichnung umfasst
einen Schlüssel
zum Abrufen des mindestens einen Parameters aus der Datenbank. Dies
hat den Vorteil, dass in der Datenbank auch umfangreiche Datensätze des
mindestens einen Parameters gespeichert werden können. Der mindestens eine Parameter
kann sehr einfach durch Angabe des Schlüssels aus der Datenbank abgerufen
werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird dem
mindestens einen Parameter mindestens ein Betriebskennwert zugeordnet,
der charakteristisch ist für
vorherrschende Betriebsbedingungen des Ventils beim Ermitteln des
mindestens einen Parameters. Der mindestens eine Parameter wird
zugeordnet zu dem mindestens einen Betriebskennwert gespeichert.
Dies hat den Vorteil, dass das Zumessen der vorgegebenen Fluidmenge für unterschiedliche
Betriebsbedingungen zuverlässig
möglich
ist.
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In
diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn der mindestens eine
Betriebskennwert eine Temperatur oder der Fluiddruck ist. Die Temperatur ist
vorzugsweise charakteristisch für
eine Temperatur des Ventils und ist z.B. eine Temperatur des Fluids oder
eine Temperatur des Piezoaktors. Dies hat den Vorteil, das die Temperatur
bzw. der Fluiddruck einfach ermittelbar sind und das Zumessen der
vorgegebenen Fluidmenge so besonders zuverlässig erfolgen kann.
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Gemäß eines
zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Verfahren
zum Einrichten einer Steuereinheit für ein Ansteuern eines Ventils vor
einer Erstinbetriebnahme des Ventils. Es wird eine Kennzeichnung
gelesen, die an dem Ventil angeordnet ist und die mindestens einen
Parameter für das
Ansteuern des Ventils umfasst oder diesen dem Ventil eindeutig zuordnet.
Der mindestens eine Parameter wird in der Steuereinheit oder für einen
Zugriff durch die Steuereinheit gespeichert, so dass das Ventil
unter Berücksichtigung
des mindestens einen Parameters ansteuerbar ist. Dies hat den Vorteil, dass
der mindestens eine Parameter der Steuereinheit vor der Erstinbetriebnahme
des Ventils sehr einfach zugeführt
werden kann. Ferner kann das Ventil so von der Erstinbetriebnahme
an geregelt betrieben und eine vorgegebene Fluidmenge zuverlässig zugemessen
werden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Ventil
einen Piezoaktor, der mit einem Steuerventil koppelbar ist und der
abhängig von
einer Ansteuerung des Piezoaktors das Steuerventil öffnet oder
schließt.
Durch das Steuerventil ist ein Fluiddruck in einem Steuerraum variierbar.
Das Ventil umfasst ferner eine Ventilnadel, die abhängig von
dem Fluiddruck in dem Steuerraum aus einer Schließstellung heraus
oder in die Schließstellung
hinein bewegbar ist. Der mindestens eine Parameter repräsentiert
einen ersten Wert einer elektrischen Größe des Piezoaktors oder einen
ersten Zeitpunkt, der einer ersten Laständerung an dem Piezoaktor zugeordnet
ist. Die Laständerung
ist verursacht durch ein Überwinden
eines Leerhubs des Piezoaktors, durch ein Auftreffen eines Schließkörpers des
Steuerventils auf eine Hubbegrenzung des Steuerventils oder ein
Ablösen
des Schließkörpers von
dieser oder durch ein Abheben des Schließkörpers von einem Sitz des Steuerventils
oder ein Aufsetzen des Schließkörpers auf
diesen. Dies hat den Vorteil, dass bei dem Ansteuern des Piezoaktors
individuelle Eigenschaften des Ventils oder des Piezoaktors, z.B. mechanische
bzw. elektromechanische Toleranzen und Verschleiß, berücksichtigt werden können. Dadurch
ist das zuverlässige
Zumessen der vorgegebenen Fluidmenge möglich.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der
mindestens eine Parameter in einer Datenbank gespeichert. Die Kennzeichnung umfasst
einen Schlüssel
zum Abrufen des mindestens einen Parameters aus der Datenbank. Dies
hat den Vorteil, dass in der Datenbank auch umfangreiche Datensätze des
mindestens einen Parameters gespeichert werden können. Der mindestens eine Parameter
kann vor der Erstinbetriebnahme des Ventils sehr einfach durch Angabe
des Schlüssels aus
der Datenbank abgerufen und der Steuereinheit zugeführt werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dem
mindestens einen Parameter mindestens ein Betriebskennwert zugeordnet,
der charakteristisch ist für
vorherrschende Betriebsbedingungen des Ventils bei einem vorangegangenen Ermitteln
des mindestens einen Parameters. Dies hat den Vorteil, dass das
Zumessen der vorgegebenen Fluidmenge für unterschiedliche Betriebsbedingungen
zuverlässig
möglich
ist, da der mindestens eine Parameter abhängig von während des Betriebs des Ventils
aktuell vorherrschenden Betriebsbedingungen ausgewählt werden
kann.
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In
diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn der mindestens eine
Betriebskennwert eine Temperatur oder der Fluiddruck ist. Die Temperatur ist
vorzugsweise charakteristisch für
eine Temperatur des Ventils und ist z.B. eine Temperatur des Fluids oder
eine Temperatur des Piezoaktors. Dies hat den Vorteil, das die Temperatur
bzw. der Fluiddruck einfach ermittelbar sind und das Zumessen der
vorgegebenen Fluidmenge so besonders zuverlässig erfolgen kann.
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Gemäß eines
dritten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Ventil,
das eine Kennzeichnung umfasst, die mindestens einen Parameter für ein Ansteuern
des Ventils umfasst. Dies hat den Vorteil, dass der mindestens eine
Parameter einer Steuereinheit, die mit dem Ventil koppelbar ist
und die ausgebildet ist, das Ventil anzusteuern, sehr einfach vor
einer Erstinbetriebnahme des Ventils zuführbar ist. Ein Betrieb des
Ventils kann so von der Erstinbetriebnahme an so angesteuert werden,
dass eine vorgegebene Fluidmenge zuverlässig zugemessen werden kann.
Ferner kann so z.B. ein schadstoffarmer Betrieb einer Brennkraftmaschine,
die mindestens ein solches Ventil umfasst, möglich sein.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Ventil
einen Piezoaktor, der mit einem Steuerventil koppelbar ist und der
abhängig von
einer Ansteuerung des Piezoaktors das Steuerventil öffnet oder
schließt
und durch das Steuerventil ein Fluiddruck in einem Steuerraum variierbar ist. Das
Ventil umfasst ferner eine Ventilnadel, die abhängig von dem Fluiddruck in
dem Steuerraum aus einer Schließstellung
heraus oder in die Schließstellung
hinein bewegbar ist. Der mindestens eine Parameter repräsentiert
einen ersten Wert einer elektrischen Größe des Piezoaktors oder einen
ersten Zeitpunkt, der einer ersten Laständerung an dem Piezoaktor zugeordnet
ist. Die Laständerung
ist verursacht durch ein Überwinden
eines Leerhubs des Piezoaktors, durch ein Auftreffen eines Schließkörpers des Steuerventils
auf eine Hubbegrenzung des Steuerventils oder ein Ablösen des
Schließkörpers von
dieser oder durch ein Abheben des Schließkörpers von einem Sitz des Steuerventils
oder ein Aufsetzen des Schließkörpers auf
diesen. Dies hat den Vorteil, dass bei dem Ansteuern des Piezoaktors
individuelle Eigenschaften des Ventils oder des Piezoaktors, z.B. mechanische
bzw. elektromechanische Toleranzen und Verschleiß, berücksichtigt werden können. Dadurch
ist das zuverlässige
Zumessen der vorgegebenen Fluidmenge möglich.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dem
mindestens einen Parameter mindestens ein Betriebskennwert zugeordnet,
der charakteristisch ist für
vorherrschende Betriebsbedingungen des Ventils bei einem vorangegangenen Ermitteln
des mindestens einen Parameters. Dies hat den Vorteil, dass das
Zumessen der vorgegebenen Fluidmenge für unterschiedliche Betriebsbedingungen
zuverlässig
möglich
ist, da der mindestens eine Parameter abhängig von während des Betriebs des Ventils
aktuell vorherrschenden Betriebsbedingungen ausgewählt werden
kann.
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In
diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn der mindestens eine
Betriebskennwert eine Temperatur oder der Fluiddruck ist. Die Temperatur ist
vorzugsweise charakteristisch für
eine Temperatur des Ventils und ist z.B. eine Temperatur des Fluids oder
eine Temperatur des Piezoaktors. Dies hat den Vorteil, das die Temperatur
bzw. der Fluiddruck einfach ermittelbar sind und das Zumessen der
vorgegebenen Fluidmenge so besonders zuverlässig erfolgen kann.
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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
Piezoaktor ohne Auslenkung,
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3B der
Piezoaktor mit einem Leerhub als Auslenkung,
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3C der
Piezoaktor mit einem zusätzlichen
Lasthub als Auslenkung,
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4 ein
Kapazitäts-Spannungs-Diagramm mit
einem Verlauf einer Kapazität
des Piezoaktors,
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5 ein
Spannungs-Zeit-, Strom-Zeit-, Ladungs-Zeit- und Kapazitäts-Zeit-Diagram
eines Ansteuerzyklus des Piezoaktors,
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6 ein
weiteres Spannungs-Zeit-Diagramm,
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7 ein
erstes Ablaufdiagramm zum Herstellen eines Ventils,
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8 ein
zweites Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einrichten einer Steuereinheit
für ein Ansteuern
eines Ventils vor einer Erstinbetriebnahme des Ventils und
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9 ein
Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ansteuern des 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 Steuerventil 7 angeordnet. 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.
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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 elektrische Größe zuzuführen oder zu entnehmen. Insbesondere
kann dem Piezoaktor 10 eine elektrische Spannung U, eine
elektrische Ladung Q 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
der elektrischen Größe oder
das Entnehmen der elektrischen Größe resultiert in einen elektrischen
Strom I. Die dem Piezoaktor 10 zugeführte oder entnommene elektrische
Größe kann
beispielsweise über
eine Zeitdauer gesteuert oder ge regelt 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 Q kann z.B. durch zeitliches Integrieren
des elektrischen Stroms I ermittelt werden.
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An
dem Ventil ist eine Kennzeichnung 16 angeordnet, die mindestens
einen Parameter für
das Ansteuern des Ventils umfasst oder die den mindestens einen
Parameter dem Ventil eindeutig zuordnet. Die Kennzeichnung kann
z.B. permanent als eine Gravur oder ein Aufdruck oder temporär in Form
eines Aufklebers auf den Injektorkörper 1 aufgebracht sein.
Die Kennzeichnung kann z.B. als ein Barcode, ein Dot-Matrix-Code
oder in Form von Buchstaben und/oder Zahlen oder in einer anderen
geeigneten Form an dem Ventil angeordnet sein. Es ist jedoch beispielsweise
ebenso möglich,
die Kennzeichnung 16 elektronisch durch Radio-Frequenz-Identifikation, kurz:
RFID, auszubilden, indem ein entsprechender RFID-Chip an dem Ventil
angeordnet ist. Die Kennzeichnung 16 kann den mindesten
einen Parameter in kodierter Form umfassen oder z.B. nur einen Schlüssel, über den
der mindestens eine Parameter dem Ventil eindeutig zugeordnet werden
kann. Der Schlüssel
kann z.B. auch eine Seriennummer sein, die für jedes hergestellte Ventil
eindeutig vergeben wird. Der mindestens eine Parameter ist vorzugsweise
in einer Datenbank gespeichert und kann aus dieser durch Angabe
des Schlüssels
abgerufen und dem Ventil eindeutig zugeordnet werden.
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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 Öffnungsgrad
auf.
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Das
Steuerventil 7 kann auch anders ausgebildet sein. Beispielsweise
kann das Steuerventil 7 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 Düsennadel 5 durch
zusätzlichen
Zufluss von Fluid in den Steuerraum 6 beschleunigt sein,
wenn die schaltbare Bypassdrossel geöffnet ist.
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Die
Auslenkung des Piezoaktors 10 erfolgt bei einer konstanten
Last abhängig
von der Spannung U des Piezoaktors 10. 3A zeigt
den Piezoaktor 10 mit einer Spannung U des Piezoaktors 10 von
0 V. Der Piezoaktor 10 weist dann, z.B. bezogen auf eine
Referenzlänge
des Piezoaktors 10, keinen Hub auf. Die Piezoaktor 10 und
der Steuerventilkolben 8 sind beabstandet zueinander angeordnet.
Dieser Abstand wird auch als ein Leerhub IS bezeichnet. Der Piezoaktor 10 muss
diesen Leerhub IS überwinden,
bevor der Piezoaktor 10 auf den Steuerventilkolben 8 trifft
(3B). Dazu wird dem Piezoaktor 10 die
elektrische Größe zugeführt. Ist
der Piezoaktor 10 so weit ausgelenkt, dass der Leerhub
IS gerade überwunden
ist, weist der Piezoaktor 10 eine Leerhubspannung U IS
auf. Der Steuerventilkolben 8 übt dann eine Last F L auf den
Piezoaktor 10 aus, die der Auslenkung des Piezoaktors 10 entgegenwirkt.
Um den Steuerventilkolben 8 durch weitere Auslenkung aus
seiner Position herausbewegen zu können, muss der Piezoaktor 10 eine
Kraft F_P des Piezoaktors 10 aufbringen, die mindestens
so groß ist
wie die Last F_L und die dieser entgegengerichtet ist. Dazu muss
dem Piezoaktor 10 die elektrische Größe weiter zugeführt werden.
Ist die Kraft F_P des Piezoaktors 10 genügend groß, um die
Last F_L überwinden
zu können,
und wird dem Piezoaktor 10 die elektrische Größe weiter
zugeführt,
dann wird durch die weitere Auslenkung des Piezoaktors 10 der
Steuerventilkolben 8 um einen Lasthub LS axial bewegt (3C). Dies
führt zu
einem Öffnen
des Steuerventils 7 durch Abheben des Schließkörpers 12 von
dem Sitz 13 des Steuerventils 7. Bei dem Lasthub
LS weist der Piezoaktor 10 eine Lasthubspannung U_LS auf.
Gegebenenfalls ist der Lasthub LS durch die Hubbegrenzung 15 des
Steuerventils 7 begrenzt.
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Bei
einer geeigneten Ausgestaltung des Ventils ist die Last F_L, die
auf den Piezoaktor 10 wirkt, wenn der Piezoaktor 10 mit
dem Steuerventilkolben 8 gekoppelt ist, abhängig von
dem Fluiddruck in dem Steuerraum 6 unterschiedlich groß. Dadurch können Änderungen
des Fluiddrucks in dem Steuerraum 6 entsprechende Änderungen
der elektrischen Größen des
Piezoaktors 10 bewirken. Somit kann die Laständerung
an dem Piezoaktor 10 aus mindestens einer der elektrischen
Größen des
Piezoaktors 10 ermittelt werden, wenn die jeweilige Laständerung
genügend
groß für deren
zuverlässige
Erkennung ist. Ein Beschleunigen der Ventilnadel 5 kann über den Steuerkolben 4 eine Änderung
des Fluiddrucks in dem Steuerraum 6 hervorrufen, die als
Laständerung in
mindestens einer der elektrischen Größen des Piezoaktors 10 erkennbar
ist, z.B. bei einem Bewegen der Ventilnadel 5 heraus aus
ihrer Schließstellung oder
bei einem Bewegen der Ventilnadel 5 hinein in ihre Schließstellung
oder bei einem Auftreffen der Ventilnadel 5 auf eine Hubbegrenzung 17 der
Ventilnadel 5.
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4 zeigt
ein Kapazitäts-Spannungs-Diagramm.
In dem Kapazitäts-Spannungs-Diagramm
ist jeweils ein Verlauf einer Kapazität von fünf verschiedenen Piezoaktoren 10 bezogen
auf die elektrische Spannung U des Piezoaktors 10 dargestellt.
Der unterschiedliche Verlauf der elektrischen Kapazität C des
jeweiligen Piezoaktors 10 beruht auf einer Streuung von
Eigenschaften der jeweiligen Piezoaktoren 10, so dass jeder
Piezoaktor 10 individuelle Eigenschaften besitzt, die sich
z.B. auf die erforderliche elektrische Energie oder elektrische
Ladung Q auswirken, die dem jeweiligen Piezoaktor 10 zum Überwinden
der Last F_L bzw. zum Aufbringen der Kraft F_P des Piezoaktors 10 oder
zum Erreichen eines gewünschten
Hubs bzw. Öffnungsgrads
des Steuerventils 7 zugeführt oder entnommen werden muss. Insbesondere
kann sich auch nach einer längeren Ruhezeit
des Piezoaktors 10 aufgrund einer teilweisen Druckdepolarisation
eine Verschiebung der elektrischen Kapazität C zu höheren Kapazitätswerten einstellen,
die durch die während
des Betriebs zugeführte
oder entnommene elektrische Größe und die damit
einhergehende elektrischen Polarisation des Piezoaktors 10 wieder
abgebaut wird. Für
die Leerhubspannung U IS gilt entsprechendes, da der Piezoaktor 10 bei
starker Polarisation mehr Hub pro elektrischer Spannung U erzeugt
als bei schwacher Polarisation. Dadurch wird der Leerhub IS entsprechend bei
einer geringen bzw. bei einer großen Leerhubspannung U_IS überwunden.
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Die
elektrische Kapazität
C des Piezoaktors 10 wird bevorzugt aus der dem Piezoaktor 10 zugeführten oder
entnommenen elektrischen Ladung Q und der elektrischen Spannung
U des Piezoaktors 10 ermittelt. Die elektrische Ladung
Q kann, wie oben bereits beschrieben, durch zeitliches Integrieren
des elektrischen Stroms I ermittelt werden. Die so ermittelte elektri sche
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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Der
jeweilige Verlauf der elektrischen Kapazität C des Piezoaktors 10 weist
charakteristische Merkmale auf. Ausgehend von einer geringen Spannung
U des Piezoaktors 10 steigt die elektrische Kapazität C des
Piezoaktors 10 mit steigender elektrischer Spannung U des
Piezoaktors 10 an. Nach dem Überwinden des Leerhubs IS flacht
der Verlauf der Kapazität
C des Piezoaktors 10 ab oder sinkt. Der Verlauf der Kapazität C des
Piezoaktors 10 steigt erst dann wieder mit einer größeren positiven
Steigung an, wenn der Piezoaktor 10 mindestens eine Steuerventilöffnungsspannung
U_VO aufweist. Der Piezoaktor 10 führt dann den Lasthub LS aus.
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Weist
der Piezoaktor 10 eine elektrische Spannung U des Piezoaktors 10 auf,
die zwischen der Leerhubspannung U_IS und der Steuerventilöffnungsspannung
U_VO liegt, dann ändert
sich die Auslenkung des Piezoaktors 10 innerhalb dieses Spannungsbereichs
nur wenig. Die Kraft F_P des Piezoaktors 10 ist dann noch
nicht groß genug,
um den Steuerventilkolben 8 gegen die Last F_L zu bewegen.
Diese Erkenntnis wird genutzt, um abhängig von dem Verlauf der Kapazität C des
Piezoaktors 10 eine Änderung
der Last F_L zu erkennen, z.B. um das Überwinden des Leerhubs IS oder
das Abheben des Schließkörpers 12 von
dem Sitz 13 des Steuerventils 7 zu erkennen oder
auch ein Auftreffen des Schließkörpers 12 auf
die Hubbegrenzung 15 des Steuerventils 7. Ferner
können
abhängig
von dem Verlauf der Kapazität
C des Piezoaktors 10 jeweils ein Zeitpunkt der Änderung
der Last F_L, z.B. ein Zeitpunkt t_IS der Überwindung des Leerhubs IS
oder ein Zeitpunkt t_VO des Öffnens
des Steuerventils 7, und die jeweils zugeordnete elektrische
Größe des Piezoaktors 10 erfasst
werden, z.B. die Leerhubspannung U_IS, die Steuerventilöffnungsspannung
U_VO, eine Leerhubkapazität
C_IS oder eine Steuerventilöffnungskapazität C_VO.
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Das
Auftreffen des Schließkörpers 12 auf
die Hubbegrenzung 15 des Steuerventils 7 ist in
dem Verlauf der Kapazität
C des Piezoaktors 10 entsprechend dem Auftreffen des Piezoaktors 10 auf
den Steuerventilkolben 8 bei der Leerhubspannung U_IS nach Überwinden
des Leerhubs IS zu erkennen. Jedoch steigt die Kapazität C des
Piezoaktors 10 nicht weiter an, wenn dem Piezoaktor 10 die
elektrische Größe weiter
zugeführt
wird.
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Die
charakteristischen Punkte in dem Verlauf der Kapazität C des
Piezoaktors 10, die sich durch die Änderung der Last F_L des Piezoaktors 10 ergeben,
können
auf verschiedene Art und Weise ermittelt werden. Beispielsweise
kann eine logarithmische Kurve oder eine Kurve maximal zweiter Ordnung, z.B.
ein Polynom zweiter Ordnung, an den Verlauf der Kapazität C des
Piezoaktors 10 angepasst werden. Aus einer Differenz zwischen
der logarithmischen Kurve und dem Verlauf der Kapazität C des
Piezoaktors 10 kann dann ein Maximum bzw. ein Minimum ermittelt
werden. Das Maximum korreliert beispielsweise mit dem Kontakt zwischen
dem Piezoaktor 10 und dem Steuerventilkolben 8 nach
dem Überwinden
des Leerhubs IS. Entsprechend korreliert das Minimum beispielsweise
mit dem Öffnen
des Steuerventils 7 bei der Steuerventilöffnungsspannung U_VO.
Eine alternative Möglichkeit
zum Erkennen des Öffnens
des Steuerventils 7 besteht darin, durch zweimaliges Ableiten
und gegebenenfalls anschließendes
Filtern des Verlaufs der Kapazität
C des Piezoaktors 10 diejenige Position in dem Verlauf
der Kapazität
C des Piezoaktors 10 zu finden, die eine positive Krümmung aufweist.
Diese kann dem Öffnen
des Steuerventils 7 zugeordnet werden. Entsprechend kann
auch eine negative Krümmung
erkannt werden, die die negative Krümmung des Verlaufs der Kapazität C des
Piezoaktors 10 in Bereichen ohne Änderung der Last F_L betragsmäßig übersteigt.
Eine solche negative Krümmung
wird beispielsweise durch das Auftreffen des Piezoaktors 10 auf
den Steuerventilkolben 8 bei dem Leerhub IS oder durch
das Auftreffen des Schließkörpers 12 auf
die Hubbegrenzung 15 des Steuerventils 7 verursacht.
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Durch
geeignetes Ansteuern des Piezoaktors 10 können die
charakteristischen Merkmale des Verlaufs der elektrischen Kapazität C des
Piezoaktors 10 besonders zuverlässig erkennbar sein. Beispielsweise
ist es vorteilhaft, den Betrag des Stroms während dem Zuführen oder
Entnehmen der elektrischen Größe im Wesentlichen
konstant zu halten oder mit einer konstanten Rate zu ändern. Dadurch kann
eine Änderung
der elektrischen Kapazität
C des Piezoaktors 10 durch dessen Auslenkung leichter von
der durch die Änderung
der elektrischen Ladung unterschieden werden.
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5 zeigt
zeitliche Verläufe
der elektrischen Spannung U, des elektrischen Stroms I, der elektrischen
Ladung Q und der elektrischen Kapazität C des Piezoaktors 10 über einen
Ansteuerzyklus für
das Zumessen des Fluids. Aus den Verläufen der elektrischen Spannung
U und der elektrischen Kapazität
C können
jeweils ein Zeitpunkt t_VL des Auftreffens des Schließkörpers 12 auf
die Hubbegrenzung 15 des Steuerventils 7 und ein
Zeitpunkt t_VD eines Ablösens
des Schließkörpers 12 von
der Hubbegrenzung 15 des Steuerventils 7 ermittelt
werden. Somit können
das Überwinden
des Leerhubs IS des Piezoaktors 10, das Auftreffen des
Schließkörpers 12 des Steuerventils 7 auf
die Hubbegrenzung 15 des Steuerventils 7 oder
das Ablösen
des Schließkörpers 12 von
dieser oder das Abheben des Schließkörpers 12 von dem Sitz 13 des
Steuerventils 7 oder das Aufsetzen des Schließkörpers 12 auf
diesen als Laständerung
an dem Piezoaktor 10 ermittelt werden.
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Eine
Auswahl der jeweils für
das Ermitteln geeigneten elektrischen Größe erfolgt vorzugsweise abhängig von
der mechanischen Ausgestaltung des Ventils und der elektrischen
Ausgestaltung der Steuereinheit 11 und des Piezoaktors 10.
Die oben genannten Laständerungen
können
gegebenenfalls z.B. aus dem zeitlichen Verlauf der elektrischen Spannung
U, des elektrischen Stroms I, der elektrischen Ladung Q, der elektrischen
Energie oder der elektrischen Kapazität C oder aus dem Ver lauf der elektrischen
Kapazität
C abhängig
von der elektrischen Spannung U ermittelt werden.
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6 zeigt
mehrere zeitliche Verläufe
eines Ansteuerzyklus der elektrischen Spannung U des Piezoaktors 10 für unterschiedliche
elektrische Energien. Je größer die
dem Piezoaktor 10 zugeführte
elektrische Energie, desto höher
ist die resultierende elektrische Spannung U des Piezoaktors 10.
In den zeitlichen Verläufen
der elektrischen Spannung U sind der Zeitpunkt t_IS der Überwindung
des Leerhubs IS, die zugehörige
Leerhubspannung U_IS, der Zeitpunkt t_VO des Öffnens des Steuerventils 7,
die zugehörige
Steuerventilöffnungsspannung
U_VO, ein Zeitpunkt t_NO eines Beginns eines Bewegens der Ventilnadel 5 aus
ihrer Schließstellung
heraus, eine zugehörige
Ventilöffnungsspannung
U_NO, ein Zeitpunkt t_NL des Auftreffens der Ventilnadel 5 auf eine
Hubbegrenzung 17 der Ventilnadel 5 und eine zugehörige Ventilnadelanschlagspannung
U_NL gekennzeichnet. Abhängig
von der Ausgestaltung des Ventils kann gegebenenfalls auch ein Zeitpunkt
und eine zugehörige
elektrische Spannung für
ein Bewegen der Ventilnadel 5 in die Schließstellung
hinein ermittelbar sein, wenn eine dadurch verursachte Änderung
des Fluiddrucks in dem Steuerraum 6 noch auf den Piezoaktor 10 wirken
kann, z.B. weil der Leerhub IS nicht vorhanden ist.
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7 zeigt
ein erstes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen des Ventils.
Das Verfahren beginnt in einem Schritt S1, in dem das Ventil z.B. in
einer Prüfvorrichtung
angeordnet wird. In einem Schritt S3 wird dem Ventil bzw. dem Piezoaktor 10 eine
der elektrischen Größen zugeführt oder
entnommen, z.B. die Ladung Q. Das Ventil wird zum Ermitteln des
mindestens einen Parameters in einem ersten Betriebsbereich BB1
betrieben, in dem eine Rückwirkung
der Beschleuni gung der Ventilnadel 5 über die entsprechende Änderung
des Fluiddrucks in dem Steuerraum 6 auf den Piezoaktor 10 besteht
und die Beschleunigung der Ventilnadel 5 als Laständerung
erkannt werden kann. Dazu ist beispielsweise eine Zeitdauer eines
Ansteuerzyklus ausreichend lang, z.B. mindestens 0,6 Millisekunden,
und der Fluiddruck in dem Steuerraum 6 ausreichend hoch,
z.B. mindestens 400 bar.
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In
einem Schritt S5 wird ein erster Wert mindestens einer der elektrischen
Größen des
Piezoaktors 10 oder ein erster Zeitpunkt ermittelt. Dieser
erste Wert bzw. erste Zeitpunkt ist einer ersten Laständerung
an dem Piezoaktor 10 zugeordnet, die z.B. verursacht ist
durch das Überwinden
des Leerhubs IS des Piezoaktors 10, durch das Auftreffen
des Schließkörpers 12 des
Steuerventils 7 auf die Hubbegrenzung 15 des Steuerventils 7 oder
das Ablösen des
Schließkörpers 12 von
dieser oder durch das Abheben des Schließkörpers 12 von dem Sitz 13 des Steuerventils 7 oder
ein Aufsetzen des Schließkörpers 12 auf
diesen. Beispielsweise wird der Zeitpunkt t_IS der Überwindung
des Leerhubs IS ermittelt.
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In
einem Schritt S7 wird entsprechend ein zweiter Wert mindestens einer
der elektrischen Größen des
Piezoaktors 10 oder ein zweiter Zeitpunkt ermittelt. Dieser
zweite Wert bzw. zweite Zeitpunkt ist einer zweiten Laständerung
an dem Piezoaktor 10 zugeordnet, die z.B. verursacht ist
durch ein Verlassen der Schließstellung
der Ventilnadel 5 oder durch das Auftreffen der Ventilnadel 5 auf
die Hubbegrenzung 17 der Ventilnadel 5. Gegebenenfalls
kann auch das Einnehmen der Schließstellung der Ventilnadel 5 als
Laständerung
an dem Piezoaktor 10 erkannt werden, wie oben bereits erläutert wurde.
Beispielsweise wird der Zeitpunkt t_NL des Auftreffens der Ventilnadel 5 auf
die Hubbegrenzung 17 der Ventilnadel 5 ermittelt.
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In
einem Schritt S9 wird überprüft, ob der Zeitpunkt
t_NL des Auftreffens der Ventilnadel 5 etwa gleich einem
Sollwert t_NL_SP des Zeitpunkts t_NL des Auftreffens der Ventilnadel 5 ist.
Ist die Bedingung nicht erfüllt,
dann wird in einem Schritt S11 das Zuführen oder Entnehmen der elektrischen
Größe für einen
nachfolgenden Ansteuerzyklus angepasst und das Verfahren in dem
Schritt S3 fortgeführt.
Ist die Bedingung in dem Schritt S9 jedoch erfüllt, dann wird in einem Schritt
S13 mindestens eine erste Betriebsbedingung ermittelt, z.B. eine
Temperatur T, die bevorzugt charakteristisch ist für eine Temperatur
des Ventils, z.B. eine Temperatur der Brennkraftmaschine oder eine
Temperatur des Piezoaktors 10 oder eine Temperatur des
Fluids, z.B. des Dieselkraftstoffs. Auch der vorherrschende Fluiddruck
kann eine Betriebsbedingung sein.
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In
einem Schritt S15 wird dem erfassten Zeitpunkt t_IS der Überwindung
des Leerhubs IS die mindestens eine erste Betriebsbedingung, z.B.
die Temperatur T, zugeordnet und der erfasste Zeitpunkt t_IS der Überwindung
des Leerhubs IS mit dieser Zuordnung gespeichert, z.B. in der Datenbank.
Der mindestens eine Parameter repräsentiert den ersten Wert der
elektrischen Größe oder
den ersten Zeitpunkt, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der mindestens
einen ersten Betriebsbedingung. Beispielsweise wird der mindestens
eine Parameter als ein Kennfeld gespeichert. Der Schlüssel oder
der mindestens eine Parameter wird in Form der Kennzeichnung 16 an
dem Ventil angeordnet. Das Verfahren wird in einem Schritt S16 beendet.
Das Verfahren kann jedoch auch z.B. für weitere Betriebsbedingungen
in dem Schritt S3 fortgeführt
werden, so dass der mindestens eine Parameter für unterschiedliche Betriebsbedingungen
ermittelt und gespeichert wird.
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8 zeigt
ein zweites Ablaufdiagramm zum Einrichten der Steuereinheit 11 für das Ansteuern
des Ventils. Das Verfahren wird vor einer Erstinbetriebnahme des
Ventils ausgeführt,
also z.B. unmittelbar vor oder nach einer Montage des Ventils, z.B.
an einer Brennkraftmaschine. Das Verfahren beginnt in einem Schritt
S17. In einem Schritt S18 wird die an dem Ventil angeordnete Kennzeichnung 16 gelesen und
der mindestens eine Parameter aus dieser extrahiert oder, wenn die
Kennzeichnung den Schlüssel umfasst,
aus der Datenbank abgerufen. Der mindestens eine Parameter wird
in einem Schritt S19 in der Steuereinheit 11 gespeichert.
Gegebenenfalls verfügt
die Steuereinheit 11 über
einen externen Speicher, so dass der mindestens eine Parameter auch
in dem externen Speicher gespeichert werden kann. Die Steuereinheit 11 kann
den mindestens einen Parameter dann aus diesem abrufen. Das Verfahren wird
in einem Schritt S20 beendet.
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9 zeigt
ein drittes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ansteuern des Ventils
während
des Betriebs des Ventils. Dieses Verfahren ist beispielsweise als
ein Programm in der Steuereinheit 11 ausgebildet und wird
von dieser ausgeführt.
Das Verfahren kann den mindestens einen zuvor in der Steuereinheit 11 gespeicherten
Parameter, z.B. den Zeitpunkt t_IS(T) der Überwindung des Leerhubs IS
bei der Temperatur T, für
das Ansteuern des Ventils nutzen. Ferner kann das Verfahren den
mindestens einen gespeicherten Parameter abhängig von jeweils aktuell vorherrschenden
Betriebsbedingungen aktualisieren, also erneut ermitteln und speichern,
wenn das Ventil in dem dafür
geeigneten ersten Betriebsbereich BB1 betrieben wird.
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Das
Verfahren beginnt in einem Schritt S21. In einem Schritt S23 wird
dem Ventil bzw. dem Piezoaktor 10 eine der elektrischen
Größen zugeführt oder entnommen.
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In
einem Schritt S25 wird überprüft, in welchem
Betriebsbereich BB das Ventil betrieben wird. In dem ersten Betriebsbereich
BB1 kann die Rückwirkung
der Beschleunigung der Ventilnadel 5 über die entsprechende Änderung
des Fluiddrucks in dem Steuerraum 6 auf den Piezoaktor 10 als
Laständerung
erkannt werden.
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In
einem Schritt S27 wird der erste Wert mindestens einer der elektrischen
Größen des
Piezoaktors 10 oder der erste Zeitpunkt ermittelt. Dieser
erste Wert bzw. erste Zeitpunkt ist der ersten Laständerung an
dem Piezoaktor 10 zugeordnet. Beispielsweise wird der Zeitpunkt
t_IS der Überwindung
des Leerhubs IS ermittelt. In einem Schritt S29 wird entsprechend
der zweite Wert mindestens einer der elektrischen Größen des
Piezoaktors 10 oder der zweite Zeitpunkt ermittelt. Dieser
zweite Wert bzw. zweite Zeitpunkt ist der zweiten Laständerung
an dem Piezoaktor 10 zugeordnetBeispielsweise wird der
Zeitpunkt t_NL des Auftreffens der Ventilnadel 5 an die Hubbegrenzung 17 der
Ventilnadel 5 ermittelt.
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In
einem Schritt S31 wird überprüft, ob der Zeitpunkt
t_NL des Auftreffens der Ventilnadel 5 etwa gleich dem
Sollwert t_NL_SP des Zeitpunkts t_NL des Auftreffens der Ventilnadel 5 ist.
Ist die Bedingung nicht erfüllt,
dann wird in einem Schritt S33 das Zuführen oder Entnehmen der elektrischen
Größe für den nachfolgenden
Ansteuerzyklus angepasst und das Verfahren in dem Schritt S23 fortgeführt. Ist
die Bedingung in dem Schritt S31 jedoch erfüllt, dann wird in einem Schritt S35
mindestens die erste Betriebsbedingung ermittelt, z.B. die Temperatur
T. In einem Schritt S37 wird dem erfassten Zeitpunkt t_IS der Überwindung
des Leerhubs IS die mindestens eine erste Betriebsbedingung, z.B.
die Temperatur T, zugeordnet und gespeichert. Dadurch wird gegebenenfalls
der mindestens eine zuvor für
diese erste Betriebsbedingung gespeicherte Parameter aktualisiert.
Das Verfahren wird für
den nachfolgenden Ansteuerzyklus in dem Schritt S23 fortgeführt.
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Liegt
in dem Schritt S25 jedoch ein zweiter Betriebsbereich BB2 vor, dann
wird das Verfahren anstatt in dem Schritt S27 in einem Schritt S39
fortgeführt.
In dem zweiten Betriebsbereich BB2 muss der zweite Wert bzw. der
zweite Zeitpunkt nicht ermittelbar sein. In dem Schritt S39 wird
entsprechend dem Schritt S27 der erste Wert bzw. der erste Zeitpunkt
ermittelt. In einem Schritt S41 wird entsprechend dem Schritt S35
mindestens eine aktuell vorherrschende zweite Betriebsbedingung
ermittelt, z.B. die Temperatur T. In einem Schritt S43 wird abhängig von
mindestens einem zuvor gespeicherten ersten Wert bzw. ersten Zeitpunkt,
z.B. dem Zeitpunkt t_IS der Überwindung
des Leerhubs IS, ein Sollwert t_IS_SP des Zeitpunkts t_IS der Überwindung
des Leerhubs IS ermittelt. Dabei wird bevorzugt derjenige gespeicherte
Zeitpunkt t_IS(T) der Überwindung
des Leerhubs IS genutzt, dessen zugeordnete mindestens eine erste
Betriebsbedingung der aktuell vorherrschenden mindestens einen zweiten
Betriebsbedingung entspricht, also z.B. die Temperatur T etwa übereinstimmt.
Gegebenenfalls kann der Sollwert t_IS_SP des Zeitpunkts t_IS der Überwindung
des Leerhubs IS auch durch Interpolation oder Extrapolation von
gespeicherten ersten Werten bzw. ersten Zeitpunkten unterschiedlicher
Betriebsbedingungen ermittelt werden.
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In
einem Schritt S45 wird überprüft, ob der ermittelte
Zeitpunkt t_IS der Überwindung
des Leerhubs IS etwa gleich dem Sollwert t_IS_SP des Zeitpunkts
t_IS der Überwindung
des Leerhubs IS ist. Ist die Bedingung nicht erfüllt, dann wird in einem Schritt S47
entsprechend dem Schritt S33 das Zuführen oder Entnehmen der elektrischen
Größe für den nachfolgenden
Ansteuerzyklus angepasst und das Verfahren in dem Schritt S23 fortgeführt. Ist
die Bedingung in dem Schritt S45 jedoch erfüllt, dann wird das Verfahren
ebenfalls in dem Schritt S23 fortgeführt.
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In
dem ersten Betriebsbereich BB1 wird der Zeitpunkt t_NL des Auftreffens
der Ventilnadel 5 auf den Sollwert t_NL_SP des Zeitpunkts
t_NL des Auftreffens der Ventilnadel 5 geregelt. Der Sollwert t_NL_SP
des Zeitpunkts t_NL des Auftreffens der Ventilnadel 5 ist
vorzugsweise geeignet so vorgegeben, dass die vorgegebene Fluidmenge
zugemessen wird, wenn die Bedingung in dem Schritt S31 erfüllt ist,
der Zeitpunkt t_NL des Auftreffens der Ventilnadel 5 also
ausgeregelt ist. In dem zweiten Betriebsbereich BB2 wird der Zeitpunkt
t_IS der Überwindung des
Leerhubs IS auf den Sollwert t_IS_SP des Zeitpunkts t_IS der Überwindung
des Leerhubs IS geregelt. Eine Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt
t_IS der Überwindung
des Leerhubs IS und dem Zeitpunkt t_NL des Auftreffens der Ventilnadel 5 ist
im Allgemeinen nicht konstant und kann abhängig sein von der mindestens
einen ersten bzw. zweiten Betriebsbedingung sowie von mechanischen
Toleranzen und Verschleiß des
Ventils. Durch das Ermitteln und Speichern des Zeitpunkts t_IS der Überwindung
des Leerhubs IS in dem ersten Betriebsbereich BB1 und durch das
Ermitteln des Sollwerts t_IS_SP des Zeitpunkts t_IS der Überwindung
des Leerhubs IS abhängig
von diesem in dem zweiten Betriebsbereich BB2 kann das Ventil sowohl
in dem ersten als auch in dem zweiten Be triebsbereich BB1, BB2 geregelt
betrieben werden. Ferner kann das Ventil durch das Anordnen der
Kennzeichnung 16 an dem Ventil und durch das Speichern
des mindestens einen Parameters in der Steuereinheit 11 von
der Erstinbetriebnahme an geregelt betrieben werden, auch wenn das Ventil
zunächst
nur in dem zweiten Betriebsbereich BB2 betrieben werden sollte.
Das Ventil kann so die vorgegebene Fluidmenge von der Erstinbetriebnahme
an zuverlässig
zumessen.