DE3830510C1 - Device for determining the rate of injection in internal combustion engines or the like - Google Patents

Device for determining the rate of injection in internal combustion engines or the like

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DE3830510C1
DE3830510C1 DE19883830510 DE3830510A DE3830510C1 DE 3830510 C1 DE3830510 C1 DE 3830510C1 DE 19883830510 DE19883830510 DE 19883830510 DE 3830510 A DE3830510 A DE 3830510A DE 3830510 C1 DE3830510 C1 DE 3830510C1
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Klaus Dr.-Ing. Dr. 8044 Lohof De Zeilinger
Martin Dipl.-Ing. 8000 Muenchen De Constien
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M65/00Testing fuel-injection apparatus, e.g. testing injection timing ; Cleaning of fuel-injection apparatus
    • F02M65/005Measuring or detecting injection-valve lift, e.g. to determine injection timing

Abstract

A force sensor (12), the signals from which represent both the forces between closing spring (9) and closing element (2) and the forces between closing element (2) and stop (14), is arranged between the closing element (2) of the injection valve and its closing spring (9). The pressure in the nozzle prechamber (3) and hence also the rate of injection can thereby be calculated in all phases by means of a computer and used as guide variable for the engine control. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung des Einspritzverlaufes bei Verbrennungsmotoren od. dgl., mit einem Einspritzventil, dessen - vorzugsweise nadelartiges - Verschlußorgan in einem Düsenvorraum, der mit der Druckseite einer Einspritzpumpe bzw. mit einer Zuführleitung für das Einspritzmedium verbindbar ist, nach Art eines Plungers verschiebbar angeordnet und vom Druck des dem Düsenvorraum intermittierend zugeführten Einspritzmediums in Öffnungsrichtung und mittels einer Federanordnung in Schließrichtung beaufschlagt ist und mit einem Kraftsensor zusammenwirkt, dessen Signale in geöffneter Endlage des Verschlußorgans die Kraft wiedergeben, mit der das Verschlußorgan in Richtung seiner Offenlage gegen einen Anschlag gespannt ist.The invention relates to a device for determining the course of injection in internal combustion engines or the like, with an injection valve whose - preferably needle-like - Closure member in a nozzle vestibule with the pressure side of an injection pump or with a Supply line for the injection medium can be connected, arranged in the manner of a plunger and from the Pressure of the intermittent supply to the nozzle antechamber Injection medium in the opening direction and by means of a Spring arrangement is acted upon in the closing direction and cooperates with a force sensor whose signals in reflect the force in the open end position of the closure member, with which the closure member in the direction of its open position an attack is excited.

Eine entsprechende Vorrichtung wird in der älteren, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung P 38 06 129.5-13 (DE-OS 38 06 129) beschrieben. Dabei ist am Einspritzventil zusätzlich ein Hubgeber angeordnet, dessen Signale die Hubstellung des Verschlußorgans wiedergeben.A corresponding device is not in the older one Pre-published patent application P 38 06 129.5-13 (DE-OS 38 06 129) described. It is on the injector In addition, a stroke encoder is arranged, the signals of which Play the stroke position of the locking device.

Der Druck des Einspritzmediums im Düsenvorraum kann dann während der Öffnungs- und Schließphase des Verschlußorgans aus den Signalen des Hubgebers und während der Phase der vollständigen Öffnung aus den Signalen des Kraftmessers ermittelt werden. Aus dem Druck im Düsenvorraum und dem Gegendruck außerhalb des Einspritzventils läßt sich dann der Einspritzverlauf berechnen. The pressure of the injection medium in the nozzle area can then during the opening and closing phase of the closure member from the signals of the stroke encoder and during the phase of complete opening from the signals of the dynamometer be determined. From the pressure in the anteroom and the Back pressure outside the injection valve can then be calculate the injection course.  

Aus der EP-OS 01 35 873 ist es bekannt, bei einer Kraftstoff- Einspritzdüse, deren Verschlußorgan mittels einer Schließfeder in Schließrichtung beaufschlagt wird, zwischen dem vom Verschlußorgan abgewandten Ende der Schließfeder und dem stationären Widerlager der Schließfeder einen Kraftsensor anzuordnen. Auf diese Weise können die Schließkräfte erfaßt werden. Jedoch besteht keine Möglichkeit, ein Signal für die Kraft zu erzeugen, mit der das Verschlußorgan in seiner vollständig geöffneten Endlage an einem zugeordneten Anschlag anliegt.From EP-OS 01 35 873 it is known to use a fuel Injector, the closure member by means of a Closing spring is acted upon in the closing direction, between the end facing away from the closure member Closing spring and the stationary abutment of the closing spring to arrange a force sensor. That way you can the closing forces are recorded. However, there is none Possibility to generate a signal for the force with which the closure member in its fully open end position abuts an associated stop.

Eine ähnliche Anordnung ist aus der DE-OS 19 42 435 bekannt. Hier ist jedoch der Kraftsensor zwischen dem Verschlußorgan der Kraftstoff-Einspritzdüse und der Schließfeder angeordnet. Auch auf diese Weise wird wiederum ein die Schließkraft wiedergebendes Signal erzeugt. Dagegen kann nicht diejenige Kraft erfaßt werden, mit welcher das Schließorgan in seiner vollständig geöffneten Endlage an dem zugeordneten Anschlag anliegt.A similar arrangement is from DE-OS 19 42 435 known. However, here is the force sensor between the Closure of the fuel injector and the Closing spring arranged. That way too again a signal representing the closing force generated. On the other hand, the force cannot be grasped with which the locking member in its fully open End position abuts the assigned stop.

Aus der GB-OS 21 70 554 ist eine Kraftstoff-Einspritzdüse bekannt, bei der am Verschlußorgan ein Piezoelement angeordnet ist, welches mit einem relativ zum Verschlußorgan begrenzt beweglichen Trägheitskörper gekoppelt ist, welcher mittels einer von der Schließfeder des Verschlußorgans gesonderten Feder gegen das Piezoelement gespannt sein kann. Beim Öffnungshub sowie beim Schließhub des Verschlußorgans bewirken dann die Trägheitskräfte, mit denen der Trägheitskörper das Piezoelement beaufschlagt, daß das Piezoelement einer verstärkten mechanischen Spannung unterworfen wird und ein entsprechendes elektrisches Signal abgibt. Auf diese Weise lassen sich die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Kraftstoff-Einspritzdüse ermitteln. Jedoch besteht keine Möglichkeit, die Kraft zu erfassen, mit der das Verschlußorgan in seiner vollständig geöffneten Endlage an einem zugeordneten Anschlag anliegt. From GB-OS 21 70 554 is a fuel injector known in which a piezo element is arranged on the closure member is, which with a relative to the closure member limited movable inertial body is coupled, which by means of one of the closing spring of the closure member separate spring tensioned against the piezo element can be. The opening stroke and the closing stroke of the The closure member then causes the inertial forces with which the inertial body acts on the piezo element, that the piezo element has an increased mechanical tension is subjected and a corresponding electrical signal delivers. In this way, the opening and closing times the fuel injector. However there is no way to measure the force with which the closure member in its fully open end position abuts an associated stop.  

Aufgabe der Erfindung ist es nun, die eingangs angegebene Vorrichtung bzw. das Einspritzventil konstruktiv zu vereinfachen, wobei insbesondere die Zahl der Signalleitungen sowie der rechnerische Aufwand vermindert werden sollen.The object of the invention is now that specified at the outset To simplify the design of the device or the injection valve, in particular the number of signal lines and the computational effort should be reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Verschlußorgan an der Federanordnung über den Kraftsensor abgestützt ist, welcher das Verschlußorgan in dessen geöffneter Endlage direkt oder indirekt auf dem Anschlag abstützt, derart, daß die Signale des Kraftsensors sowohl die Kräfte zwischen Verschlußorgan und Anschlag als auch die Kräfte zwischen Federanordnung und Verschlußorgan wiedergeben. This object is achieved in that the Locking element on the spring arrangement via the force sensor is supported, which the closure member in its open Supports the end position directly or indirectly on the stop, such that the signals from the force sensor both the forces between the closure member and the stop as well as the forces play between the spring arrangement and the closure member.  

Gemäß der Erfindung ist also vorgesehen, daß der Kraftsensor sowohl mit der Federanordnung als auch mit dem Anschlag des Verschlußorgans zusammenwirkt und dementsprechend - abgesehen von Reibungskräften - sämtliche das Verschlußorgan entgegen dem Druck des Einspritzmediums im Düsenvorraum beaufschlagende Kräfte registrieren kann.According to the invention it is therefore provided that the force sensor both with the spring arrangement and with the stop of the Closure organ interacts and accordingly - apart from of frictional forces - all against the closure member the pressure of the injection medium in the nozzle area Forces can register.

Die Menge (Q) des jeweils eingespritzten Mediums bzw. der zeitliche Einspritzverlauf (dQ/dt) können dann ebenso wie der Druck im Düsenvorraum (p D) gemäß den Gleichungen I bis III im Anspruch 2 bestimmt werden.The quantity (Q) of the medium injected in each case or the temporal injection profile (d Q / d t ) can then be determined, as well as the pressure in the nozzle antechamber ( p D ) according to equations I to III in claim 2.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Kraftsensor als Piezoelement ausgebildet sein, welches die jeweils auf den Kraftsensor einwirkenden Kräfte in Form einer elektrischen Spannung wiedergibt.According to a preferred embodiment of the invention the force sensor can be designed as a piezo element, which the forces acting on the force sensor in the form an electrical voltage.

Grundsätzlich sind jedoch auch andere Sensoren möglich. Beispielsweise kann der Kraftsensor als verformbarer Körper ausgebildet sein, an dem ein Dehnungsmeßstreifen od. dgl. angeordnet ist, dessen elektrischer Widerstand in Abhängigkeit von der Verformung verändert wird.In principle, however, other sensors are also possible. For example, the force sensor can be used as a deformable body be formed on which a strain gauge or the like. is arranged, the electrical resistance depending is changed by the deformation.

Als Signalleitung kann innerhalb des Gehäuses des Einspritzventils auch die Federanordnung dienen, so daß es sich erübrigt, im Ventilgehäuse gesonderte Leitungen anzuordnen, die sich zumindest teilweise zusammen mit dem Sensor bzw. dem Verschlußorgan bewegen müssen.As a signal line within the housing of the injection valve also serve the spring arrangement so that it is superfluous to arrange separate lines in the valve housing,  which are at least partially together with the sensor or have to move the closure member.

Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, den Kraftsensor mit den zugehörigen Signalleitungen über Schleifkontakte od. dgl. zu verbinden, um die Leitungen im Ventilgehäuse stationär anordnen zu können.In principle, however, it is also possible to use the force sensor with the associated signal lines via sliding contacts od. Like. To connect to the lines in the valve housing to be able to arrange stationary.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung verwiesen.Otherwise, the preferred features of Invention on the claims and the following Explanation of a preferred embodiment using the Drawing referenced.

Dabei zeigt die einzige Figur ein Schnittbild eines erfindungsgemäß ausgebildeten Einspritzventils mit einem zwischen Verschlußorgan und dessen Federanordnung angeordneten Kraftsensor, welcher in Offenstellung des Verschlußorgans auch mit dem Anschlag desselben zusammenwirkt.The single figure shows a sectional view of an invention trained injection valve with a between Closure member and its spring arrangement arranged force sensor, which also in the open position of the closure member cooperates with the attack.

Das Einspritzventil besitzt einen ein- oder mehrteiligen Düsenkörper 1 mit dem darin axial verschiebbar angeordneten, plungerartigen Verschlußorgan 2 und dem Düsenvorraum 3, welcher über das den Düsenkörper 1 durchsetzende Leitungsstück 4′ mit Einspritzmedium beliefert wird. Der Düsenkörper 1 ist innerhalb einer Düsenspannmutter 5 aufgenommen, welche auf ein rohrartiges Spannteil 6 geschraubt ist, das seinerseits auf ein zylindrisches Halterteil 7 aufgeschraubt ist. Dabei spannt das Halterteil 7 ein im Spannteil 6 untergebrachtes Zwischenstück 8 gegen den Düsenkörper 1. Das Halterteil 7 sowie das Zwischenstück und der in der Zeichnung obere Teil des Düsenkörpers 1 sind relativ zueinander undrehbar gehalten, beispielsweise mittels nicht dargestellter Stifte, welche an den einander zugewandten Stirnseiten von Düsenkörper 1 und Zwischenstück 8 bzw. Halterteil 7 und Zwischenstück 8 in einander gegenüberliegende Sackbohrungen od. dgl. eingesetzt sind. Damit ist gewährleistet, daß das Leitungsstück 4′ im Düsenkörper 1 immer mit den Leitungsstücken 4′′ und 4′′′ im Zwischenstück 8 sowie im Halterteil 7 kommuniziert.The injection valve has a one-part or multi-part nozzle body 1 with the axially displaceably arranged, plunger-like closure member 2 and the nozzle antechamber 3 , which is supplied with the injection medium through the nozzle body 1 penetrating line piece 4 ' . The nozzle body 1 is received within a nozzle clamping nut 5 , which is screwed onto a tubular clamping part 6 , which in turn is screwed onto a cylindrical holder part 7 . The holder part 7 clamps an intermediate piece 8 accommodated in the clamping part 6 against the nozzle body 1 . The holder part 7 and the intermediate piece and the upper part of the nozzle body 1 in the drawing are held non-rotatably relative to one another, for example by means of pins, not shown, which are located opposite one another on the facing end faces of the nozzle body 1 and intermediate piece 8 or holder part 7 and intermediate piece 8 Blind holes or the like are used. This ensures that the line piece 4 ' in the nozzle body 1 always communicates with the line pieces 4'' and 4''' in the intermediate piece 8 and in the holder part 7 .

Das Halterteil 7 bildet einen Käfig für eine Schließfeder 9, welche einen Druckpilz 10 in Richtung des Verschlußorgans 2 spannt.The holder part 7 forms a cage for a closing spring 9 , which tensions a pressure mushroom 10 in the direction of the closure member 2 .

Innerhalb des Zwischenstückes 8 ist in einer Zentralbohrung desselben ein Stößel 11 gleitverschiebbar geführt, welcher an seinem einen Ende mit dem Druckpilz 10 gekuppelt ist und mit seinem anderen Ende bzw. einem daran angeordneten Fortsatz durch die Kraft der Schließfeder 6 gegen einen piezoelektrischen Kraftsensor 12 gespannt ist.Within the intermediate piece 8 , a plunger 11 is slidably guided in a central bore thereof, which is coupled at one end to the pressure mushroom 10 and is clamped at its other end or an extension arranged thereon by the force of the closing spring 6 against a piezoelectric force sensor 12 .

Die den Stößel 11 gegenüberliegende Seite des Kraftsensors 12 ist mittels eines Ringteiles 13 auf dem Verschlußorgan 2 abgestützt.The side of the force sensor 12 opposite the plunger 11 is supported on the closure member 2 by means of a ring part 13 .

Die Kraft der Schließfeder 9 wird also auf das Verschlußorgan über den Druckpilz 10, den Stößel 11, den Kraftsensor 12 sowie das Ringteil 13 übertragen. Bei geschlossenem Einspritzventil bzw. während des Öffnungs- oder Schließhubes des Verschlußorgans 2 wird dementsprechend der Kraftsensor 12 von der Kraft F beaufschlagt, mit der die Schließfeder 9 das Verschlußorgan jeweils in seine Schließlage zu drängen bzw. in derselben zu halten sucht. Sobald das Verschlußorgan 2 seine vollständig geöffnete Lage erreicht hat, bei der der Kraftsensor 12 am Anschlag (14) des Zwischenstückes (8) anliegt, wird der Kraftsensor 12 zusätzlich zu der Federkraft F von einer Zusatzkraft F A beaufschlagt, welche der Abstützkraft entspricht. The force of the closing spring 9 is thus transmitted to the closure member via the pressure mushroom 10 , the plunger 11 , the force sensor 12 and the ring part 13 . When the injection valve is closed or during the opening or closing stroke of the closure member 2 , the force sensor 12 is accordingly acted upon by the force F with which the closing spring 9 tries to urge the closure member into its closed position or to keep it in the same position. As soon as the closure member 2 has reached its fully open position, in which the force sensor 12 bears against the stop ( 14 ) of the intermediate piece ( 8 ), the force sensor 12 is acted upon by an additional force F A in addition to the spring force F , which corresponds to the supporting force.

Der Kraftsensor 12 ist elektrisch leitend mit einem Fortsatz 2′ des Verschlußorgans 2 verbunden, welches dann seinerseits über den Düsenkörper 1 das Zwischenstück 8 sowie das Halterteil 7 eine elektrisch leitende Verbindung mit einem nicht dargestellten Masseanschluß herstellt. Außerdem ist der Kraftsensor 12 noch an ein ein- oder mehradriges Kabel 15 angeschlossen, welches als Signalleitung dient und - falls der Kraftsensor 12 als Piezo-Element ausgebildet ist - jeweils eine elektrische Spannung führt, die sich entsprechend den auf dem Kraftsensor 12 einwirkenden Kräfte ändert.The force sensor 12 is electrically conductively connected to an extension 2 'of the closure member 2 , which then in turn produces the intermediate piece 8 and the holder part 7 via the nozzle body 1, an electrically conductive connection with a ground connection, not shown. In addition, the force sensor 12 is still connected to a single or multi-core cable 15 , which serves as a signal line and - if the force sensor 12 is designed as a piezo element - in each case carries an electrical voltage which changes in accordance with the forces acting on the force sensor 12 .

Grundsätzlich ist es auch möglich, statt des Kabels 15 die Schließfeder 9 als Signalleitung zu verwenden, vorausgesetzt, daß die Schließfeder 9 gegenüber dem Halterteil 7 und dem Zwischenstück 8 elektrisch isoliert angeordnet und über den Druckpilz 10 sowie den Stößel 11 elektrisch leitend mit dem Kraftsensor 12 verbunden ist.Basically, it is also possible to use the closing spring 9 as a signal line instead of the cable 15 , provided that the closing spring 9 is arranged in an electrically insulated manner with respect to the holder part 7 and the intermediate piece 8 and is electrically conductive with the force sensor 12 via the pressure mushroom 10 and the plunger 11 connected is.

Gemäß Gleichung III im Anspruch 2 kann dann aus den die Kraft F wiedergebenden Signalen des Kraftsensors 12 mittels eines nicht dargestellten Rechners der Druck p D im Düsenvorraum 3 berechnet werden.According to equation III in claim 2, the pressure p D in the nozzle space 3 can then be calculated from the signals of the force sensor 12 which represent the force F by means of a computer (not shown ) .

Wie aus Gleichung IV im Anspruch 2 zu entnehmen ist, enthält die Kraft F auch solche Komponenten, die von der Bewegung bzw. Beschleunigung der beweglichen Teile auf der vom Verschlußorgan 2 abgewandten Seite des Kraftsensors 12 verursacht werden. As can be seen from equation IV in claim 2, the force F also contains those components which are caused by the movement or acceleration of the moving parts on the side of the force sensor 12 facing away from the closure member 2 .

Der Rechner kann also aus den Signalen eines einzigen Sensors den Einspritzverlauf am zugehörigen Einspritzventil ermitteln.The computer can therefore from the signals of one Sensor the injection process at the associated injection valve determine.

Es sei noch angemerkt, daß die Reibungskraft F R in den Gleichungen III und IV eine vorzeichenbehaftete Größe darstellt und ihr Vorzeichen in gleicher Weise wechselt wie die Geschwindigkeit dh/dt des Verschlußorgans 2.It should also be noted that the friction force F R in equations III and IV is a signed variable and that its sign changes in the same way as the speed d h / d t of the closure member 2 .

Solange das Verschlußorgan 2 seine vollständig geöffnete Lage einnimmt und dementsprechend über den Kraftsensor 12 mit der Anschlagsfläche 14 am Zwischenteil 8 zusammenwirkt, sind F R = 0 und d²h/dt² = dhDt = 0. In Schließlage sowie während des Öffnungshubes des Verschlußorgans 2 ist F A = 0.As long as the closure member 2 assumes its fully open position and accordingly cooperates with the stop surface 14 on the intermediate part 8 via the force sensor 12 , F R = 0 and d 2 h / d t 2 = d h D t = 0. In the closed position and during the opening stroke of the closure member 2 is F A = 0.

Die Größen von F R und D bzw. d können ebenso wie die Funktion f (h, X) in Gleichung II durch Versuche ermittelt und in den Rechner als Vorgabe eingespeichert werden.The sizes of F R and D or d , like the function f (h, X) in equation II, can be determined by experiments and stored in the computer as a specification.

Ein besonderer Vorzug der Erfindung liegt darin, daß im Einspritzmedium vor Beginn des Öffnungshubes des Verschlußorgans vorhandene Gasblasen zu keinen Meßfehlern führen können, denn die Hubbewegung des Verschlußorgans 2 beginnt aufgrund der Vorspannung F o der Schließfeder 9 erst nach Auffüllung der Gasblasen mit Einspritzmedium.A particular advantage of the invention is that existing gas bubbles in the injection medium before the opening stroke of the closure member cannot lead to measurement errors, because the stroke movement of the closure member 2 begins due to the pretension F o of the closing spring 9 only after the gas bubbles have been filled with injection medium.

Der rechnerisch ermittelbare Einspritzverlauf kann als Führungsgröße bei der Motorsteuerung verwendet werden.The mathematically determinable injection course can be as Reference variable can be used in motor control.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Ermittlung des Einspritzverlaufes bei Verbrennungsmotoren od. dgl., mit einem Einspritzventil, dessen - vorzugsweise nadelartiges - Verschlußorgan in einem Düsenvorraum, der mit der Druckseite einer Einspritzpumpe bzw. mit einer Zuführleitung für das Einspritzmedium verbindbar ist, nach Art eines Plungers verschiebbar angeordnet und vom Druck des dem Düsenvorraum intermittierend zugeführten Einspritzmediums in Öffnungsrichtung und mittels einer Federanordnung in Schließrichtung beaufschlagt ist und mit einem Kraftsensor zusammenwirkt, dessen Signale in geöffneter Endlage des Verschlußorgans die Kraft wiedergeben, mit der das Verschlußorgan in Richtung seiner Offenlage gegen einen Anschlag gespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan (2) an der Federanordnung (9) über den Kraftsensor (12) abgestützt ist, welcher das Verschlußorgan (2) in dessen geöffneter Endlage direkt oder indirekt auf dem Anschlag (14) abstützt, derart, daß die Signale des Kraftsensors (12) sowohl die Kräfte (F A) zwischen Verschlußorgan (2) und Anschlag (14) als auch die Kräfte (F) zwischen Federanordnung (9) und Verschlußorgan (2) wiedergeben. 1. Device for determining the course of injection in internal combustion engines or the like, with an injection valve, the - preferably needle-like - locking member in a nozzle vestibule, which can be connected to the pressure side of an injection pump or to a feed line for the injection medium, in the manner of a plunger arranged and acted upon by the pressure of the injection medium intermittently supplied to the injection medium in the opening direction and by means of a spring arrangement in the closing direction and cooperates with a force sensor whose signals in the open end position of the closure member reflect the force with which the closure member is tensioned in the direction of its open position against a stop , characterized in that the closure member ( 2 ) is supported on the spring arrangement ( 9 ) via the force sensor ( 12 ) which supports the closure member ( 2 ) in its open end position directly or indirectly on the stop ( 14 ) such that the Signals of Force sensor ( 12 ) reproduce both the forces ( F A ) between the closure member ( 2 ) and the stop ( 14 ) and the forces (F) between the spring arrangement ( 9 ) and the closure member ( 2 ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftsensor (12) mit der Eingangsseite eines Rechners verbunden ist, welcher eine oder mehrere der folgenden Operationen zumindest näherungsweise auszuführen vermag: Q = ∫ dQ/dt (I) P DA = M · d²h/dt² - D · dh/dt + F + F o + F R (III)wobei h(t) sich durch ein geeignetes numerisches Integrationsverfahren aus folgender Gleichung berechnen läßt:F A + m · d²h/dt² + d · dh/dt + c · h = F (IV)wobeiA = vom Druck P D in Öffnungsrichtung beaufschlagter Querschnitt des Verschlußorgans (2),
c = Federkonstante der Federanordnung (9),
D = Dämpfungs- bzw. Reibungskoeffizient der Hubbewegung des Systems, bestehend aus Verschlußorgan (2), Kraftsensor (12) sowie den zwischen diesen Teilen (2, 12) angeordneten, sich zusammen mit dem Verschlußorgan bewegenden Elementen (13),
d = Dämpfungs- bzw. Reibungskoeffizient der Hubbewegung des Systems, bestehend aus Kraftsensor (12) sowie zusammen mit dem Kraftsensor (12) bewegten Teilen (9, 10, 11) auf der vom Verschlußorgan (2) abgewandten Seite des Kraftsensors (12),
F o = in Schließlage des Verschlußorgans (2) auf dasselbe bzw. den Kraftsensor (12) wirkende Kraft der Federanordnung (9),
F = auf das Verschlußorgan (2) bzw. den Kraftsensor (12) zusätzlich zu F o wirkende Kraft der Federanordnung (9),
F A = Abstützkraft zwischen Anschlag (14) und Verschlußorgan (2) bei vollständiger Öffnung desselben,
F R = Reibungskraft,
h = Hub des Verschlußorgans (2),
M = Masse des Verschlußorgans (2), des Kraftsensors (12) sowie der dazwischen angeordneten, zusammen mit dem Verschlußorgan bewegten Teile (13),
m = Masse der bewegten Teile (9, 10, 11) auf der vom Verschlußorgan abgewandten Seite des Kraftsensors (12),
P D = Druck im Düsenvorraum (3),
P G = Druck auslaßseitig der Düse,
Q = durch die Düse ausgetretene Menge des Einspritzmediums,
t = Zeit,
X = (P D-P G)/P G = dimensionsloser Druckfaktor,
f (h, X) = konstruktionsabhängig vorgegebene Funktion, abhängig vom Hub (h) des Verschlußorgans (2) und vom Druckfaktor (X),
ρ = Dichte des Einspritzmediums,
2. Device according to claim 1, characterized in that the force sensor ( 12 ) is connected to the input side of a computer which is capable of performing at least approximately one or more of the following operations: Q = ∫ d Q / d t (I) P D A = M · d² h / d t ² - D · d h / d t + F + F o + F R (III) where h (t) can be calculated using a suitable numerical integration method from the following equation: F A + m · d² h / d t ² + d · d h / d t + c · h = F (IV) where A = cross section of the closure element ( 2 ) acted upon by the pressure P D in the opening direction,
c = spring constant of the spring arrangement ( 9 ),
D = damping or friction coefficient of the lifting movement of the system, consisting of the closure member ( 2 ), force sensor ( 12 ) and the elements ( 13 ) arranged between these parts ( 2, 12 ) and moving together with the closure member,
d = damping or friction coefficient of the lifting movement of the system, consisting of the force sensor ( 12 ) and parts ( 9, 10, 11 ) moving together with the force sensor ( 12 ) on the side of the force sensor ( 12 ) facing away from the closure member ( 2 ),
F o = in the closed position of the closure member ( 2 ) the force of the spring arrangement ( 9 ) acting on the same or the force sensor ( 12 ),
F = force of the spring arrangement ( 9 ) acting on the closure member ( 2 ) or the force sensor ( 12 ) in addition to F o ,
F A = supporting force between the stop ( 14 ) and the closure member ( 2 ) when the latter is fully opened,
F R = frictional force,
h = stroke of the closure member ( 2 ),
M = mass of the closure member ( 2 ), the force sensor ( 12 ) and the parts ( 13 ) arranged between them and moved together with the closure member,
m = mass of the moving parts ( 9, 10, 11 ) on the side of the force sensor ( 12 ) facing away from the closure member,
P D = pressure in the nozzle antechamber ( 3 ),
P G = pressure on the outlet side of the nozzle,
Q = quantity of injection medium escaping through the nozzle,
t = time,
X = ( P D - P G ) / P G = dimensionless pressure factor,
f (h, X) = design-dependent function, depending on the stroke (h) of the closure member ( 2 ) and the pressure factor (X) ,
ρ = density of the injection medium,
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Piezoelement als Kraftsensor (12) angeordnet ist.3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that a piezo element is arranged as a force sensor ( 12 ). 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftsensor (12) ein verformbarer Körper mit einem darauf befestigten Dehnungsmeßstreifen angeordnet ist.4. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that a deformable body with a strain gauge attached to it is arranged as the force sensor ( 12 ). 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung (9) als Signalleitung des Kraftsensors (12) angeordnet ist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the spring arrangement ( 9 ) is arranged as a signal line of the force sensor ( 12 ). 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftsensor (12) mittels Schleiferkontakte od. dgl. mit stationär angeordneten Signalleitungen elektrisch verbunden ist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the force sensor ( 12 ) by means of sliding contacts or the like. Is electrically connected to stationary signal lines.
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