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Es werden eine Messvorrichtung und ein Verfahren zur Messung einer Einspritzmenge angegeben.
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Eine Einspritzmengen-Messvorrichtung kann einen Zylinder und einen in dem Zylinder beweglich angeordneten Kolben aufweisen, wobei ein Volumen einer in den Zylinder injizierten Flüssigkeit durch eine Position des Kolbens im Zylinder angegeben ist. Bei Temperaturänderungen kann es aufgrund unterschiedlicher Längenausdehnungen des Kolbens und des Zylinders zu Leckagen der Flüssigkeit beziehungsweise zum Klemmen des Kolbens im Zylinder kommen.
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Eine Aufgabe ist es, eine Messvorrichtung, deren Messgenauigkeit vergleichsweise erhöht ist und die zugleich möglichst unempfindlich gegenüber Temperaturänderungen ist, anzugeben. Als eine weitere Aufgabe soll ein Verfahren zur Messung einer Einspritzmenge mittels einer solchen Messvorrichtung angegeben werden.
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Diese Aufgaben werden durch eine Messvorrichtung sowie ein Verfahren zur Messung einer Einspritzmenge mittels der Messvorrichtung gemäß einem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Messvorrichtung einen Messraum und ein Trennelement auf. Der Messraum umfasst eine Einspritzkammer und eine Druckkammer. Das Trennelement ist in dem Messraum angeordnet. Insbesondere ist die Einspritzkammer durch das Trennelement flüssigkeitsdicht von der Druckkammer getrennt. Die Einspritzkammer ist zur Aufnahme einer Einspritzmenge, zum Beispiel eines Kraftstoffes, vorgesehen. In die Druckkammer kann ein Medium im gasförmigen Zustand zugeführt werden, sodass in der Druckkammer ein Gasdruck eingestellt ist, der zum Beispiel höher als der Atmosphärendruck ist. Insbesondere ist der in der Druckkammer eingestellte Gasdruck zur Festlegung einer Ruhelage des Trennelements vorgesehen, wobei der Gasdruck einem mittleren, in der Einspritzkammer herrschenden Druck entgegenwirkt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Messvorrichtung ist das Trennelement im Betrieb der Messvorrichtung unter Druckeinwirkung verformbar ausgebildet. Das Trennelement weist eine der Einspritzkammer zugewandte erste Hauptfläche und eine der Druckkammer zugewandte zweite Hauptfläche auf.
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In der Ruhelage des Trennelements sind die erste und die zweite Hauptfläche zum Beispiel eben oder nur schwach gekrümmt ausgebildet. Das bedeutet, dass die erste und die zweite Hauptfläche im Rahmen der Herstellungstoleranzen zum Beispiel keine oder nur geringe Krümmungen aufweisen, wenn auf der ersten und auf der zweiten Fläche ein gleicher Druck angelegt ist.
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Ist auf der ersten Hauptfläche ein erster Druck angelegt und auf der zweiten Hauptfläche ein von dem ersten Druck verschiedener zweiter Druck angelegt, kann das Trennelement verformt sein, wobei die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche Krümmungen aufweisen können. Insbesondere ist das Trennelement elastisch, also unter Druck verformbar, ausgebildet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Messvorrichtung ist eine Volumenänderung der Einspritzkammer durch eine Verformung des Trennelements feststellbar. Ein Grad der Verformung des Trennelements hängt von einer Druckdifferenz aus dem ersten Druck und dem zweiten Druck ab. Wird der zweite Druck in der Druckkammer beispielsweise konstant gehalten, hängt der Grad der Verformung des Trennelements lediglich von dem ersten Druck ab, der auf der ersten Hauptfläche des Trennelements angelegt ist. Beispielsweise ist der Grad der Verformung durch eine maximale Auslenkung des Trennelements aus seiner Ruhelage angegeben.
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Der erste Druck ist beispielsweise durch die in die Einspritzkammer injizierte Einspritzmenge eingestellt, sodass zwischen dem Grad der Verformung und der Einspritzmenge ein direkter Zusammenhang besteht. Aus diesem direkten Zusammenhang kann eine Kennlinie zwischen der Einspritzmenge und dem Grad der Verformung des Trennelements ermittelt werden, wobei die Einspritzmenge ausgedrückt in Volumen oder in Masse bei jedem Grad der Verformung des Trennelements anhand der Kennlinie angebbar ist. Zwischen dem Grad der Verformung des Trennelements und der Volumenänderung der Einspritzkammer besteht ein direkter Zusammenhang, der durch eine weitere Kennlinie ausgedrückt werden kann. Die Masse der Einspritzmenge ist anhand des Volumens der Einspritzmenge und einer Dichte der Einspritzmenge feststellbar. Zur Bestimmung der Masse der Einspritzmenge kann eine Temperaturmessung durchgeführt werden, aus der die temperaturabhängige Dichte der Einspritzmenge festgestellt werden kann.
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In mindestens einer Ausführungsform weist die Messvorrichtung zur Messung einer Einspritzmenge einen Messraum und ein in dem Messraum angeordnetes Trennelement auf. Der Messraum umfasst eine Einspritzkammer und eine Druckkammer, wobei die Einspritzkammer durch das Trennelement flüssigkeitsdicht von der Druckkammer getrennt ist. Das Trennelement ist im Betrieb der Messvorrichtung unter Druckeinwirkung verformbar ausgebildet, wobei eine Volumenänderung der Einspritzkammer durch eine Verformung des Trennelements feststellbar ist.
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Eine derartig ausgestaltete, flüssigkeitsdichte Trennung zwischen der Einspritzkammer und der Druckkammer ist besonders temperaturstabil. Im Vergleich zu einer Messvorrichtung mit einem beweglichen Kolben wird eine Leckage einer Flüssigkeit, etwa eines Kraftstoffes, von der Einspritzkammer in die Druckkammer auch bei großen Temperaturschwankungen weitgehend vermieden. Dadurch wird eine hohe Messgenauigkeit der Messvorrichtung erzielt. Die Einspritzmenge kann außerdem lediglich durch die Messung der Verformung des Trennelements festgestellt werden, sodass die Bestimmung eines Volumens oder einer Masse der Einspritzmenge vereinfacht gestaltet ist, wodurch auch eine besonders hohe zeitliche Auflösung der Injektionsraten der Einspritzmenge erzielt wird.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Messvorrichtung ist das Trennelement als eine Membran ausgebildet. Das Trennelement weist dann insbesondere eine laterale Ausdehnung und eine vertikale Ausdehnung auf, wobei die laterale Ausdehnung größer als die vertikale Ausdehnung ist. Unter einer lateralen Richtung wird eine Richtung verstanden, die parallel zu einer Haupterstreckungsebene des in Ruhelage befindlichen Trennelements gerichtet ist. Unter einer vertikalen Richtung wird eine Richtung verstanden, die senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Trennelements gerichtet ist. Die laterale Ausdehnung des Trennelements ist insbesondere mindestens 10-mal, bevorzugt mindestens 50-mal, besonders bevorzugt mindestens 100-mal größer als die vertikale Ausdehnung des Trennelements. Ein derartiges Trennelement lässt sich bereits unter geringer Druckeinwirkung verformen, sodass die Volumenänderung der Einspritzkammer bereits durch geringfügige Änderungen der Einspritzmenge feststellbar ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Messvorrichtung ist das Trennelement dehnbar, insbesondere elastisch, ausgebildet.
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Beispielsweise ist das Trennelement als Membran aus einem oder mehreren Kunststoffen geformt. Auch kann das Trennelement als eine Metallmembran, etwa eine Stahlmembran, ausgebildet sein. Ferner ist es möglich, dass das Trennelement Bereiche umfasst, die mit Kunststoff gebildet sind und Bereiche, die mit einem Metall, zum Beispiel Stahl gebildet sind.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Messvorrichtung sind die erste Hauptfläche und die der ersten Hauptfläche abgewandte zweite Hauptfläche bei der Verformung des Trennelements zumindest in einem zentralen Bereich des Trennelements gleich verformt. Der zentrale Bereich des Trennelements weist eine laterale Ausdehnung auf, die mindestens ein Drittel, insbesondere mindestens eine Hälfte, einer maximalen lateralen Ausdehnung des Trennelements beträgt. Die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche sind gleich verformt, wenn sie insbesondere im Rahmen der Herstellungstoleranzen und abgesehen von einem Randbereich, der verschieden von dem zentralen Bereich ist, zueinander parallel sind. Eine derartige Ausgestaltung des Trennelements ist beispielsweise durch die Membran realisiert.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform einer Messvorrichtung weist der Messraum eine Wandung auf. Die Wandung ist insbesondere umlaufend ausgebildet und definiert somit ein Innenvolumen des Messraums. Die Wandung umschließt den Messraum insbesondere bis auf Stellen, die für eine Zu- und Abfuhr eines Mediums im flüssigen oder im gasförmigen Zustand vorgesehen sind, vollständig. Das Trennelement ist an der Wandung befestigt. Durch das Trennelement ist die Einspritzkammer flüssigkeitsdicht, insbesondere gasdicht, von der Druckkammer getrennt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Messvorrichtung ist ein elektronischer Sensor in der Druckkammer angeordnet. Der Sensor ist in der lateralen Richtung von dem Trennelement räumlich beabstandet. Der Sensor ist zur Messung der Verformung des Trennelements vorgesehen. Der elektronische Sensor kann als ein optischer oder ein elektromagnetischer Sensor ausgebildet sein. Insbesondere misst der Sensor den Grad der Verformung des Trennelements. Der Grad der Verformung kann die maximale Auslenkung des Trennelements aus seiner Ruhelage sein. Es ist auch denkbar, dass der Sensor zur Feststellung der Volumenänderung der Einspritzkammer sowie der Einspritzmenge die gesamte Verformung des Trennelements vollständig erfasst.
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Zweckmäßigerweise ist der Sensor mittig zum Trennelement angeordnet. Mit anderen Worten ist der Sensor direkt unter dem zentralen Bereich des Trennelements angeordnet. Durch eine Druckänderung in der Einspritzkammer ist das Trennelement verformt. Der Grad der Verformung des Trennelements ist proportional zu einer Druckdifferenz aus einem in der Einspritzkammer herrschenden ersten Druck und einem in der Druckkammer herrschenden zweiten Druck. Zwischen der in die Einspritzkammer zugeführten Einspritzmenge und dem ersten Druck besteht ein direkter Zusammenhang, so dass bei einem vorgegebenen zweiten Druck ein Volumen oder eine Masse der in der Einspritzkammer befindlichen Einspritzmenge durch die Verformung des Trennelements feststellbar ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Messvorrichtung ist ein Strahlformungselement (auch: Drossel) in der Einspritzkammer angeordnet. Das Strahlformungselement ist zur Dämpfung der in der Einspritzkammer auftretender Druckschwankungen vorgesehen. Insbesondere ist das Strahlformungselement als ein Tiefpassfilter zum Herausfiltern hochfrequenter Druckschwankungen ausgebildet. Dadurch können Vibrationen des Trennelements möglichst vermindert werden, sodass eine präzise Messung der Verformung des Trennelements sowie eine hohe zeitliche Auflösung der Injektionsraten der Einspritzmenge erzielbar sind. Zur Beibehaltung der hohen zeitlichen Auflösung der Injektionsraten ist das Strahlformungselement insbesondere bezüglich der Geometrie derart ausgebildet, dass Druckschwankungen mit Frequenzen höher als 20 kHz, insbesondere höher als 30 kHz oder höher als 40 kHz herausgefiltert werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Messvorrichtung weist das Strahlformungselement eine in vertikaler Richtung durchgehende Öffnung auf. Das Strahlformungselement ist insbesondere zwischen einem Injektor der Messvorrichtung und dem Trennelement angeordnet. Eine mittels des Injektors in die Einspritzkammer injizierte Einspritzmenge kann durch die Öffnung des Strahlformungselements zum Trennelement zugeführt werden. Vorzugsweise ist die Öffnung mittig über dem Trennelement ausgebildet. Eine derartige Ausgestaltung des Strahlformungselements minimiert Druckschwankungen in der Einspritzkammer und Vibrationen des Trennelements. Des Weiteren kann damit eine asymmetrische Verformung des Trennelements verhindert werden, sodass die Verformung des Trennelements möglichst symmetrisch ausgebildet ist, wodurch die Messung der Verformung des Trennelements vereinfacht gestaltet werden kann.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Messvorrichtung weist die Öffnung des Strahlformungselements einen lateralen Querschnitt auf. Der laterale Querschnitt nimmt in der vertikalen Richtung bereichsweise mit abnehmendem Abstand zum Trennelement zu. Insbesondere ist der laterale Querschnitt kreisförmig ausgebildet, wobei der Querschnitt einen Radius aufweist, der in vertikaler Richtung bereichsweise mit abnehmendem Abstand zum Trennelement stetig, insbesondere exponentiell, zunimmt. Die durch eine solche Öffnung durchgeführte Einspritzmenge verursacht keine großen Druckschwankungen innerhalb der Einspritzkammer, wodurch Eigenschwingungen der Einspritzmenge sowie Vibrationen des Trennelements weitgehend gedämpft werden.
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In mindestens einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Messung einer Einspritzmenge mit einer Messvorrichtung, die eine Einspritzkammer, eine Druckkammer und ein zwischen der Druckkammer und der Einspritzkammer angeordnetes Trennelement aufweist, wird eine Einspritzmenge in die Einspritzkammer injiziert. Das Injizieren der Einspritzmenge in die Einspritzkammer führt zu einer Druckänderung in der Einspritzkammer, sodass das Trennelement verformt wird. Ein Grad der Verformung des Trennelements wird gemessen. Beispielsweise misst ein Sensor eine maximale Auslenkung des Trennelements aus seiner Ruhelage. Daraus wird eine Kennlinie zwischen einer Volumenänderung der Einspritzkammer und dem Grad der Verformung des Trennelements erstellt. Ebenfalls kann eine Kennlinie zwischen dem Grad der Verformung des Trennelements und der Einspritzmenge erstellt werden. Die Erstellung solcher Kennlinien kann zum Beispiel bei einem konstanten, in der Druckkammer herrschenden Druck erfolgen. Anhand solcher Kennlinien können bei jedem Grad der Verformung des Trennelements die Volumenänderung der Einspritzkammer, das Volumen oder die Masse der in der Einspritzkammer befindlichen Einspritzmenge angegeben werden.
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Das hier beschriebene Verfahren kann insbesondere mit einer hier beschriebenen Messvorrichtung durchgeführt werden. Das heißt, sämtliche für die Messvorrichtung beschriebenen Merkmale sind auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Ruhelage des Trennelements durch den in der Druckkammer herrschenden Druck eingestellt. Dieser Druck wirkt einem mittleren, in der Einspritzkammer herrschenden Druck entgegen, so dass zur Erhöhung der mechanischen Stabilität der Messvorrichtung eine auf das Trennelement wirkende Gesamtkraft gering gehalten werden kann. Insbesondere wird der in der Druckkammer herrschende Druck während der Bestimmung der Volumenänderung der Einspritzkammer konstant gehalten.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Messen der Verformung des Trennelements berührungslos mittels eines Sensors. Der Sensor ist beispielsweise in der Druckkammer angeordnet. Insbesondere ist der Sensor in vertikaler Richtung von dem Trennelement räumlich beabstandet. Eine übliche temperaturabhängige Messgenauigkeit der Messelektronik des Sensors, die mit zunehmendem Wärmeeintrag in die Messelektronik abnimmt, ist somit weitgehend unabhängig von Temperaturschwankungen in der Einspritzkammer, da ein Wärmeübertrag von der Einspritzmenge in den Sensor durch die berührungslose Temperaturmessung besonders gering gehalten ist. Die Messung der Verformung des Trennelements und der Einspritzmenge ist somit besonders temperaturstabil.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen und Ausgestaltungen der Messvorrichtung ergeben sich aus dem im Folgenden in Verbindung mit der 1 erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigt:
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1 ein Ausführungsbeispiel für eine Messvorrichtung in schematischer Schnittansicht.
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Die 1 ist eine schematische Darstellung und ist daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt sein.
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In der 1 ist eine Messvorrichtung 10 zur Messung einer Einspritzmenge 9 schematisch dargestellt. Die Messvorrichtung weist einen Messraum 2 auf. Der Messraum weist ein konstantes Innenvolumen auf, das von einer Wandung 23 des Messraums umrandet ist. Der Messraum 2 umfasst eine Einspritzkammer 21 und eine Druckkammer 22. In dem Messraum ist ein Trennelement 3 angeordnet. Das Trennelement ist vollständig innerhalb des Messraums und zwischen der Einspritzkammer 21 und der Druckkammer 22 angeordnet. Die Einspritzkammer 21 ist durch das Trennelement 3 flüssigkeitsdicht, insbesondere auch gasdicht, von der Druckkammer 22 getrennt. Das Trennelement 3 ist an der Wandung 23 des Messraums befestigt.
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Die Einspritzkammer 21 ist zur Aufnahme der Einspritzmenge 9 ausgebildet. Die Einspritzmenge 9 ist beispielweise eine Flüssigkeit, etwa ein Kraftstoff. Die Einspritzmenge 9 kann über einen Injektor 6 in die Einspritzkammer 21 zugeführt sein. Über ein Entleerventil 7 kann die Einspritzmenge 9 aus der Einspritzkammer 21 abgeführt werden. Die Druckkammer 22 ist zur Einstellung eines auf das Trennelement 3 angelegten Drucks vorgesehen. Über ein Druckventil 8 kann ein Medium insbesondere in gasförmigem Zustand in die Druckkammer 22 zugeführt werden. Insbesondere ist eine Ruhelage des Trennelements 3 durch einen in der Druckkammer herrschenden Druck eingestellt, wobei dieser Druck einem mittleren, in der Einspritzkammer 21 herrschenden Druck entgegenwirkt. Beispielsweise herrscht in der Druckkammer 22 ein konstanter Druck, der zwischen einschließlich 40 bar und einschließlich 80 bar, insbesondere zwischen einschließlich 55 bar und einschließlich 65 bar ist. Die Wandung 23 umschließt die Einspritzkammer 21 und die Druckkammer 22 vollständig. An Stellen des Druckventils 8, des Injektors 6 und des Entleerventils 7 weist die Wandung jeweils eine Öffnung auf.
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Das Trennelement 3 ist unter Druckeinwirkung verformbar, insbesondere dehnbar und elastisch, ausgebildet. In der 1 ist der in der Druckkammer herrschende Druck kleiner als ein in der Einspritzkammer 21 herrschender Druck. Aufgrund der auf das Trennelement wirkenden Druckdifferenz weist das Trennelement 3 eine Verformung auf, die sich zur Druckkammer 22 hin aufwölbt.
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Eine Volumenänderung der Einspritzkammer 21 ist durch die Verformung des Trennelements 3 feststellbar, wobei die Volumenänderung durch eine Messung der Verformung des Trennelements 3 bestimmbar ist.
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Ein Grad der Verformung des Trennelements 3 kann beispielsweise durch eine maximale vertikale Auslenkung des Trennelements 3 aus seiner Ruhelage angegeben werden. Der Grad der Verformung des Trennelements hängt in der Regel von der Druckdifferenz ab. Im Betrieb der Messvorrichtung wird der in der Druckkammer 22 herrschende Druck insbesondere konstant gehalten. Die Druckdifferenz kann somit durch die Einspritzmenge 9 eingestellt werden. Mit anderen Worten besteht ein direkter Zusammenhang zwischen dem Grad der Verformung des Trennelements 3 und einem Volumen beziehungsweise einer Masse der Einspritzmenge 9. Die Masse der Einspritzmenge 9 kann zum Beispiel aus dem Volumen und einer Dichte der Einspritzmenge 9 berechnet werden, wobei die Bestimmung der temperaturabhängigen Dichte über eine Temperaturmessung der Einspritzmenge 9 erfolgen kann. Die Messvorrichtung 10 kann dabei ein Thermoelement zur Temperaturmessung aufweisen, das beispielsweise in den Messraum 2, etwa in die Einspritzkammer 21, integriert werden kann.
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Das Trennelement ist insbesondere als eine Membran ausgebildet. Beispielsweise ist das Trennelement 3 als eine Membran aus einem oder mehreren Kunststoffen ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann das Trennelement 3 ein Metall aufweisen. Insbesondere kann das Trennelement 3 als eine Stahlmembran ausgebildet sein. Das Trennelement 3 weist eine laterale Ausdehnung und eine vertikale Ausdehnung auf, wobei die laterale Ausdehnung mindestens 10-mal, insbesondere mindestens 50-mal oder mindestens 100-mal, größer als die vertikale Ausdehnung ist. Das Trennelement 3 ist somit leicht verformbar und empfindlich gegenüber bereits geringfügigen Änderungen der Druckdifferenz in der Einspritzkammer 21 und in der Druckkammer 22. Mit einem solchen Trennelement 3 können die Volumenänderung der Einspritzkammer 21, die Masse beziehungsweise das Volumen der Einspritzmenge 9 besonders präzise festgestellt werden.
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In der 1 weist das Trennelement 3 eine erste Hauptfläche 31 und eine der ersten Hauptfläche abgewandte zweite Hauptfläche 32 auf. Aufgrund unterschiedlich großer Druckeinwirkungen auf die erste Hauptfläche und auf die zweite Hauptfläche ist das Trennelement konvex-konkav verformt, wobei das Trennelement 3 zur Druckkammer 22 hin gekrümmt ist. In einem zentralen Bereich des Trennelements 3 sind die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche gleich verformt. Mit anderen Worten sind die erste Hauptfläche 31 und die zweite Hauptfläche 32 in dem zentralen Bereich zueinander parallel. Die in der 1 dargestellte Verformung des Trennelements 3 ist symmetrisch.
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In der Druckkammer 22 ist ein elektronischer Sensor 5 angeordnet. Der Sensor 5 ist zur Messung der Verformung des Trennelements 3 vorgesehen. Der Sensor 5 ist in lateraler Richtung von dem Trennelement 3 räumlich beabstandet. Des Weiteren ist der Sensor 5 mittig direkt unter dem zentralen Bereich des Trennelements 3 angeordnet. Die Verformung des Trennelements 3 weist eine rotationssymmetrische Achse auf, wobei die rotationssymmetrische Achse durch den Sensor 5 verläuft. Der Sensor 5 misst die Verformung des Trennelements 3, wobei ein Grad der Verformung beispielsweise über eine maximale vertikale Auslenkung des Trennelements 3 aus seiner Ruhelage angebbar ist. Eine mittige Anordnung des Sensors 5 relativ zum Trennelement 3 vereinfacht hierbei eine genaue Messung des Grades der Verformung des Trennelements 3.
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In der Einspritzkammer 21 ist ein Strahlformungselement 4 zur Dämpfung von Druckschwankungen in der Einspritzkammer 21 angeordnet. Das Strahlformungselement 4 ist zwischen dem Injektor 6 und dem Trennelement 3 angeordnet. Das Strahlformungselement 4 weist eine in der vertikalen Richtung durchgehende Öffnung 41 auf. Die Öffnung ist mittig über dem Trennelement 3 ausgebildet. Die Öffnung 41 weist einen lateralen Querschnitt auf, wobei der laterale Querschnitt entlang der vertikalen Richtung bereichsweise mit abnehmendem Abstand zum Trennelement 3 zunimmt. Weiterhin nimmt der laterale Querschnitt bereichsweise mit abnehmendem Abstand zum Injektor 6 zu. Eine derartige Ausgestaltung des Strahlformungselements 4 vereinfacht die Zufuhr eines Mediums zum Trennelement, ohne große Druckschwankungen in der Einspritzkammer 21 oder starke Vibrationen des Trennelements 3 zu verursachen.
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Das Strahlformungselement 4 in der 1 ist rotationssymmetrisch ausgebildet. Insbesondere ist das Strahlformungselement in der Einspritzkammer 21 derart angeordnet, dass eine rotationssymmetrische Achse des Strahlformungselements 4 mit der rotationssymmetrischen Achse der Verformung des Trennelements 3 zusammenfällt. Beispielsweise ist der laterale Querschnitt kreisförmig ausgebildet, wobei ein Radius des Querschnitts entlang der lateralen Richtung bereichsweise mit abnehmendem Abstand zum Trennelement stetig, insbesondere exponentiell, zunimmt. Das Strahlformungselement 4 mit einer derartigen Ausgestaltung wirkt insbesondere als ein Tiefpassfilter zum Herausfiltern hochfrequenter Druckschwankungen, insbesondere Druckschwankungen mit einer Schwankungsfrequenz größer als 30 kHz, wodurch Druckschwankungen in der Einspritzkammer 21 und Vibrationen des Trennelements 3 weitgehend minimiert werden können. Eine mittige Anordnung des Strahlformungselements 4 führt unter anderem dazu, dass das Trennelement 3 unter Druckeinwirkung besonders symmetrisch verformt wird.
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Zur Messung einer in die Einspritzkammer 21 injizierten Einspritzmenge wird eine Kennlinie zwischen dem Grad der Verformung des Trennelements 3 und einer Volumenänderung der Einspritzkammer und/oder eine Trennlinie zwischen dem Grad der Verformung des Trennelements und der Masse beziehungsweise des Volumens der Einspritzmenge erstellt. Zur Bestimmung des Grades der Verformung des Trennelements 3 wird zum Beispiel die maximale vertikale Auslenkung des Trennelements 3 aus seiner Ruhelage gemessen. Diese Messung kann mittels des Sensors 5 berührungslos von dem Trennelement 3 gemessen werden.
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Insbesondere kann bei einem vorgegebenen, in der Druckkammer 22 konstant herrschenden Druck jeder Grad der Verformung des Trennelements 3 jeweils einem Wert für die Volumenänderung der Einspritzkammer 21 und einem Wert für das Volumen oder für die Masse der Einspritzmenge 9 zugeordnet werden. Das Volumen der Einspritzmenge 9 kann beispielsweise über die Volumenänderung der Einspritzkammer 21 festgestellt werden. In der Regel besteht ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen dem Grad der Verformung des Trennelements 3 und dem Volumen der Einspritzmenge 9. Dieser nichtlineare Zusammenhang kann durch eine detaillierte Vermessung der gesamten Verformung des Trennelements 3 präzise ermittelt werden. Zur Erhöhung der Messgenauigkeit kann ein solcher nichtlinearer Zusammenhang zusätzlich unter Berücksichtigung eventueller, temperaturänderungsbedingter Nichtlinearitäten des Sensors kalibriert und numerisch korrigiert werden.
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Mit der Verwendung eines Trennelements zwischen einer Einspritzkammer und einer Druckkammer, das unter Druckeinwirkung verformbar ausgebildet ist, kann eine Messvorrichtung zur Messung einer in die Einspritzkammer zugeführten Einspritzmenge angegeben werden, deren Messgenauigkeit besonders unempfindlich gegenüber großen Temperaturschwankungen ist.
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Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Die Erfindung umfasst vielmehr jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
