Fluiddosiervorrichtung und System zur Fluiddosierung

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Dosierung von unter Druck stehenden Fluiden und auf eine hierfür geeignete Vorrichtung. Dosiert werden zum Beispiel Gase, die beispiels ^¬ weise in einem Kraftfahrzeug über Injektoren oder auch direkt einem Saugrohr zugeführt werden, um zur Verbrennung im Zylin- der eines Verbrennungsmotors aufbereitet zu werden.

Bei Injektoren, die für den Einsatz in gasbetriebenen Kraftfahrzeugen vorgesehen sind, ist eine möglichst weite Be ^¬ triebsdruckbandbreite zur Anpassung an die Einsatzerforder- nisse wünschenswert. Insbesondere wünschenswert ist die Nut ^¬ zung des gesamten Betriebsdruckbereiches üblicher zur Gasversorgung eingesetzter Druckgasspeicher, der durch einen unteren und einen oberen Extremwert begrenzt wird. Der Füllgrad des Druckspeichers steht in direktem Zusammenhang mit dem darin vorherrschenden Druck. Hohe Gasdrücke bergen zum Beispiel bei Unfällen ein hohes Gefahrenpotential. Der obere zu ^¬ lässige Grenzwert eines Druckgasspeichers wird im Wesentli ^¬ chen durch den Aufwand bestimmt, der zur sicheren Handhabung der hohen Gasdrücke im Kraftfahrzeug notwendig ist. Bei einer vorgegebenen oberen Betriebsdruckgrenze wird die maximal im

Kraftfahrzeug vorrätige Gasmenge durch das Volumen des Druck ^¬ gasspeichers festgelegt. Die Reichweite des Kraftfahrzeuges wird hingegen durch die maximale Entnahmemenge bestimmt. In ^¬ jektoren besitzen eine untere Betriebsdruckgrenze unterhalb dieser eine Gaszumessung von hinreichender Güte für den nachfolgenden Verbrennungsvorgang nicht mehr gewährleistet ist. Die untere Betriebsdruckgrenze des Injektors steht in einem direkten Zusammenhang mit einer im Druckgasspeicher mitgeführten, aber nicht nutzbaren Restgasmenge. Aus der an Gas- Versorgungssysteme bei Kraftfahrzeuge gestellten Anforderung bei sicherheitstechnisch und ökonomisch sinnvollen maximalen Betriebsdrücken und möglichst geringem Druckspeichervolumen eine hohe Reichweite zu erzielen, leitet sich die Anforderung

an Gasinjektoren ab, bei gegebenem maximalen Betriebsdruck einen möglichst tief liegenden unteren Betriebsdruck von ca. 10 bar bis 20 bar zu ermöglichen, da hierdurch die nicht nutzbare Restgasmenge minimiert und im Gegenzug die für die Reichweite entscheidende Gasentnahmemenge maximiert wird.

Um die beschriebenen hohen technischen Anforderungen an Injektoren, die direkt mit dem Druckgasspeicher verbunden werden und nur aufwändig realisierbar sind herabzusetzen wird ein zweistufiges Kraftstoffversorgungssystem konzipiert. Es besteht in der ersten Stufe aus einem Gasentnahmesystem zur Gasentnahme aus dem Druckspeicher. Der speicherseitige Ent ^¬ nahmebetriebsdruckbereich ist durch eine möglichst tiefe untere Grenze von ca. 20 bar und eine obere Grenze, die dem ma- ximalen Betriebsdruck des Druckspeichers von bis zu ca. 300 bar entspricht begrenzt. Der injektorseitige Abgabebetriebs ^¬ druck des Gasentnahmesystems liegt bei einem konstant ein ^¬ stellbaren Wert im Bereich von ca. 10 bar bis ca. 20 bar. Die zweite Stufe besteht aus Niederdruck Injektoren, die das vom Gasentnahmesystem mit konstantem Niederdruck bereitgestellte Gas in das Saugrohr eines Verbrennungsmotors dosieren. Eine derartige technische Lösung hat den Vorteil, dass bei kon ^¬ stantem Niederdruck kostengünstige Magnetventile zur Gasmen- genzumessung eingesetzt werden können. Weiterhin besteht der Vorteil dieser Lösung darin, dass bei einer Niedrig Preis Variante, die zum Beispiel in Ländern mit höheren Emissions ^¬ grenzwerten zum Tragen kommen kann, das Gasentnahmesystem alleine die Gasmengenzumessung steuern kann.

Aus dem Stand der Technik sind zum Beispiel handelsübliche federbelastete Druckminderer oder geregelte Magnetventile zur Regelung von Gasentnahmesystemen mit auf der Entnahmeseite entsprechenden niedrigeren Drücken bekannt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Fluiddosiervorrichtung und ein verbessertes System zur Fluiddosierung anzugeben.

Diese Aufgabe wird für eine Fluiddosiervorrichtung durch die Erfindung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 und für ein System zur Fluiddosierung durch die Erfindung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 15 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen .

Besonders vorteilhaft weist eine erfindungsgemäße Fluiddo- siervorrichtung ein Dosierventil auf, welches im Fluiddosier- bereich angeordnet ist und dessen Antrieb über wenigstens zwei elongierbare Antriebselemente erfolgt, die eine Rotation einer Antriebswelle bewirken, die mechanisch mit dem Dosierventil gekoppelt ist. Auf diese Weise ist vorteilhaft eine selbst hemmende Ventilantriebsmöglichkeit darstellbar und es kann über geeignete Antriebselemente, wie zum Beispiel Piezo- aktoren, eine starke Kraftwirkung präzise eingebracht werden.

Weiterhin vorteilhaft weist die erfindungsgemäße Fluiddosier- Vorrichtung bei einer Weiterbildung ein Dosierventil auf, das starr an einem Versorgungsbereich angeordnet ist und einen Ventilsitz aufweist, der mit dem Reservoirdruck beaufschlagt wird, weil auf diese Weise die Kraft des im Reservoir vorhan ^¬ denen hohen Druckes zur Rückstellung des Ventils verwendet werden kann.

Weiterhin vorteilhaft weist eine Fluiddosiervorrichtung bei einer Weiterbildung der Erfindung mindestens zwei elektrome- chanische Antriebselemente auf, die mindestens einen An- triebsring in eine umlaufende Verschiebungsbewegung versetzen, und eine Antriebswelle, die von diesem Antriebsring umschlossen ist und reibschlüssig oder aufgrund der höheren er ^¬ zielbaren Stellkraft und Stellgenauigkeit formschlüssig in Form einer Mikroverzahnung mit ihm verbunden ist. Die Durch- messerunterschiede des Außendurchmessers der Antriebswelle und des Innendurchmessers des Antriebsringes bzw. die Verzah ^¬ nungspaarung zwischen Antriebsring und Antriebswelle im Falle

des Formschlusses, sind an die Hubunterschiede der Aktoren angepasst .

Auf diese Weise kann vorteilhaft bei der Verwendung von MuI- tilayer-Piezoaktoren eine starke, für die Steuerung der Gasbemessung im Hochdruckbereich erforderliche Kraft aufgebracht werden und der Stellvorgang des Ventils sehr exakt dosiert werden .

Vorteilhaft wird bei einer Weiterbildung der erfindungsgemä ^¬ ßen Fluiddosiervorrichtung die Antriebswelle mit dem Ventil über einen Exzenter gekoppelt.

Dies kann vorteilhaft ebenfalls über eine Nockenscheibe ge- schehen. Bei gleichmäßiger Drehung der Antriebswelle ist so eine nicht-lineare Schubbewegung erreichbar, indem der Exzenterscheibe bzw. der Nockenscheibe eine geeignete Kontur ver ^¬ liehen wird.

Vorteilhaft ist die Exzenter- oder Nockenscheibe über eine

Rollenkonstruktion mit dem Ventil verbunden, damit eine möglichst reibungsarme und fein dosierbare und ruckfreie Stell ^¬ möglichkeit des Ventils erreicht wird.

Weiterhin vorteilhaft weist die Fluiddosiervorrichtung gemäß einer Weiterbildung der Erfindung einen dem Ventilsitz des Ventils nachgeordneten Ventilinnenraum auf, der mit dem Dosierbereich verbunden ist, weil somit unter technisch geringstem Aufbauaufwand eine Umgebung mit konstantem Druck, zum Beispiel für den Einsatz in Kraftfahrzeugen geschaffen werden kann.

Außerdem ist es so einfach möglich, den Dosierdruck im Fluid- dosierbereich zu steuern.

Weiterhin vorteilhaft weist eine Weiterbildung der Fluiddo ^¬ siervorrichtung gemäß der Erfindung ein axial betreibbares den Ventilsitz verschließendes Ventilelement auf, wobei zwi-

sehen dem Ventilelement und einem Ventilkörper zur Abdichtung ein Dichtelement angeordnet ist.

Aufgrund dieser technischen Lösung wird vorteilhaft erreicht, dass nicht der Hochdruck des Druckspeichers gegenüber der Um ^¬ welt abgedichtet werden muss, sondern lediglich der im Fluid- dosierbereich vorhandene Dosierdruck. Wodurch kostengünstige Metallfaltenbälge oder Membranen beim Abdichten zum Einsatz kommen können. Gegebenenfalls können auch preisgünstige Elas- tomerdichtungen oder O-Ringe als Dichtelemente zum Einsatz kommen .

Vorteilhaft ist bei einer Weiterbildung der Vorrichtung ein Ventil mit Innensitz vorgesehen, weil hier der Druck zum öff- nen des Ventils verwendet werden kann, der im Druckspeicher vorhanden ist.

Vorteilhaft ist bei einer Weiterbildung der Vorrichtung ein Dosierventil mit einem Außensitz vorhanden, da bei einem der- artigen Ventil der Druck des Druckspeichers zum Schließen des Ventils verwendet werden kann. Dadurch muss der Ventilantrieb keine konstante Schließkraft erzeugen.

Weiterhin vorteilhaft weist eine Weiterbildung der erfin- dungsgemäßen Fluiddosiervorrichtung einen im Fluiddosierbe- reich angeordneten Messfühler auf, um die aktuellen Betriebs- zustände zu ermitteln. Durch derartige Messfühler sind geeig ^¬ nete Stellgrößen für den Ventilantrieb vorgebbar, um einen möglichst konstanten Betriebsdruck im Fluiddosierbereich zu erreichen. Weiterhin vorteilhaft ist bei einer Weiterbildung der Erfindung die Fluiddosiervorrichtung in ihrem Fluiddosierbereich mit einem Druck-Fluidinjektor fluidleitend verbunden, da so vorteilhaft eine technisch einfache Konstrukti ^¬ on bereitgestellt wird, die den Betrieb der Fluiddosiervor- richtung in einem Kraftfahrzeug ermöglicht.

Weiterhin vorteilhaft wird bei einer Weiterbildung der Erfindung eine Steuervorrichtung mit der Fluiddosiervorrichtung

gekoppelt, welche Messsignale vom Messfühler erhält und die mit dem Antrieb gekoppelt ist, weil sie so den Antrieb abhän ^¬ gig von den vom Messfühler gelieferten Signalen steuern kann, sodass keine Regelung des Antriebs erforderlich ist.

Weiterhin vorteilhaft stellt die Erfindung ein System zur Fluiddosierung bereit, welches eine Fluiddosiervorrichtung aufweist und eine Steuerung, wo ein Zusammenhang zwischen einem Drehwinkel der Antriebswelle und dem Messwert des Mess- sensors und zugehörige Steueranweisungen für ein Antriebsele ^¬ ment gespeichert ist und das System den Antrieb so steuert, dass im Fluiddosierbereich ein vorgebbarer Druck eingestellt wird. Auf diese Weise kann vorteilhaft auf eine Regelung ver ^¬ zichtet werden und ein möglichst konstanter Betriebsdruck im Fluiddosierbereich erreicht werden.

Weiterhin vorteilhaft ist bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems der Zusammenhang als Modell gespeichert.

Weiterhin vorteilhaft ist bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems der Zusammenhang in Form eines Kennfeldes gespeichert.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren und Aus- führungsbeispielen weiter erläutert.

Fig. 1 zeigt dabei einen elektromechanischen Motor, der zum Antrieb der erfindungsgemäßen Fluiddosiervorrichtung besonders geeignet ist.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fluiddosiervorrichtung.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfin- dungsgemäßen Fluiddosiervorrichtung.

Fig. 1 zeigt als Beispiel eines Antriebs einen elektromecha ^¬ nischen Motor. Bevorzugt besteht dieser mindestens aus einer

mechanischen Grundplatte 1000, in der die Welle 22 des Motors mittels eines Lagers möglichst spielfrei drehbar geführt ist. Weiterhin sind ein erstes mechanisches Antriebselement 131 und ein zweites mechanisches Antriebselement 132 vorhanden, jeweils aufweisend einen piezoelektrischen Niedervolt-

Multilayer-Aktor 23 (PMA) . Die PMAs 23 können jeweils von einem elektrischen Verstärker über elektrische Zuleitungen 24 angesteuert werden. Ein elektromechanisches Antriebselement (PMA) 23 kann im Falle der Erfindung aber auch einen beliebi- gen anderen sich gesteuert longitudinal ausdehnenden Aktor verwenden, wie zum Beispiel einen elektromagnetischen, elektrodynamischen, elektrostriktiven oder magnetostriktiven Aktor oder in Form eines Linearantriebes. Durch elektrische Ansteu ^¬ erung des PMA 23 kann sich dieser gemäß dem Verhalten eines piezoelektrischen Längsaktors näherungsweise proportional der angelegten elektrischen Spannung in axialer Richtung ausdehnen. Jeder PMA 23 ist zwischen einer Kopfplatte, die einen Stößel 26 aufweist und einem Lagerblock 27 und einer mecha ^¬ nisch möglichst weichen, beispielsweise geschlitzten Rohrfe- der 28 unter hoher mechanischer Druckvorspannung verbaut. Die mechanische Druckvorspannung dient einerseits zur Vermeidung einer Schädigung des PMA 23 durch Zugspannungskräfte, die sonst im hochfrequenten Dauerbetrieb auftreten können und andererseits zur Rückstellung des PMA 23, wenn dieser elekt- risch entladen wird.

Da der Hub des PMA 23 durch die Rohrfeder 28 verringert wird, sollte diese in Bezug auf die Steifigkeit des Piezoaktors ei ^¬ ne möglichst kleine Federkonstante aufweisen.

Eine dauerhaft feste Verbindung vom PMA 23, Kopfplatte 25, Lagerblock 27 und Rohrfeder 28 erfolgt über Schweißverbindungen 29. Der Lagerblock kann mit der Grundplatte 1000 über durch Langlöcher 20 geführte Schrauben fest verbunden werden. Diese Verbindung kann auch mit anderen Mitteln, zum Beispiel durch Verschweißung des Lagerblocks 27 mit einer Grundplatte 1000 hergestellt werden. Der elektromechanische Motor weist einen möglichst steifen und massearmen konzentrischen An-

triebsring 111 auf, mit einem Durchmesser dR, der etwas größer ist als der Durchmesser dM der Welle 22. Der Antriebsring 111 ist mit den Stößeln 26 so verschweißt, dass er zur Grund ^¬ platte 1000 einen Abstand aufweist, er über der Grundplatte 1000 somit frei beweglich ist. Die mit der Grundplatte 1000 über die Lagerblöcke 27 fest verbundenen Antriebselemente 131, 132 sind in der Ebene der Grundplatte 1000, die hier der Bewegungsebene entspricht, in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet, wobei ihre Hauptwirkungsrichtung auf den Mittel- punkt des Antriebsringes 111 gerichtet ist. Diese Ausfüh ^¬ rungsform vermeidet die Nachteile der bisher bekannten Piezo- antriebe durch das Abrollen der drehbar gelagerten Welle 12 auf der Innenseite des von den Antriebselementen 131, 132 periodisch kreisförmig verschobenen Antriebsringes 111, wobei die typischen Vorteile eines Piezomotors uneingeschränkt er ^¬ halten bleiben.

Zur Erzeugung der kreisförmigen Verschiebebewegung des Antriebsringes 111 werden die beiden Antriebselemente 131, 132 bevorzugt mit zwei um 90° Phasen verschobenen sinusförmigen Spannungssignalen gleicher Spitzenamplitude angesteuert. Das Spaltmaß zwischen der Welle 22 und der Innenfläche des An ^¬ triebsringes 111 ist in Verbindung mit den Eigenschaften der PMAs 23 und einer Montage des Motors so ausgelegt, dass wäh- rend jeder Phase der Abrollbewegung ein starker Reibschluss zwischen der Welle 22 und dem Antriebsring 111 besteht, insbesondere auch bei ausgeschaltetem Motor, bei dem beide PMAs 23 spannungslos sind. Vorzugsweise ist eine Mikroverzahnung 30 zwischen der Welle 22 und dem Antriebsring 111 vorgesehen, die einen Formschluss zwischen der Welle 22 und dem Antriebs ^¬ ring 111 gewährleistet. Hierdurch wird sowohl die Kraftübertragung verbessert als auch die Stellgenauigkeit erhöht. Das bedeutet, dass der Motor in jedem Betriebszustand selbst hem ^¬ mend ist und besonders gut für den Ventilantrieb des Gas- druckventils bzw. Dosierventils bei der erfindungsgemäßen

Fluiddosiervorrichtung verwendet werden kann, da er auch im betriebslosen Zustand mit den durch die hohen Drücke bewirkten hohen Druckkräfte beaufschlagt wird und diesen standhält.

Ein derartiger Antriebsmotor, welcher PMAs verwendet, ist beispielsweise in EP 1098429 Bl offenbart, wo auch weitere Einzelheiten und Ausführungsformen solcher Antriebe angegeben sind.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fluiddosiervorrichtung im Aufbau. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Hochdruckbereich 1 des Gasdruckspeichers durch eine Behälterwand 2 begrenzt. Anstelle eines Gases können auch Flüssigkeiten mit der Fluiddosiervorrichtung dosiert werden. Auf einem Teilstück der Behälterwand 2 ist ein Träger 3 mechanisch steif befestigt, welcher zur ebenfalls mecha ^¬ nisch steifen Befestigung des schematisch dargestellten An- triebes 4 dient. Aufgrund der hohen erforderlichen Kräfte und der gewünschten Selbsthemmung sowie der kompakten Abmessungen werden besonders vorteilhaft Piezoaktorenantriebe verwendet. Auf der bezüglich ihrer Symmetrieachse drehbar gelagerten Antriebswelle 22 des Antriebs 4 ist zum Beispiel eine Exzenter- scheibe 6a oder eine mit einer geeigneten gestalteten Außenkontur versehene Kurvenscheibe 6b angeordnet. Beispielsweise ist die Exzenterscheibe oder die Kurvenscheibe mittels einer mechanisch steifen Verbindungstechnik aufgesetzt, wie beispielsweise einer Passfeder, einer Verzahnung, einer Press- passung oder ähnlichem. Die Kurvenscheibe rollt in diesem

Ausführungsbeispiel vorteilhaft auf einer drehbar gelagerten Rollenkonstruktion 7 ab, die in mechanisch steifer Wirkverbindung mit dem Ventilelement 8 steht. In dieser Ausführungs ^¬ form wird das Ventilelement 8 in Form einer engen Spielpas- sung am oberen Ende des Ventilkörpers 9 axial so geführt, dass es möglichst wenig Leckage aufweist und bildet am entge ^¬ gengesetzten unteren Ende des Ventilkörpers 9 mit dem Ventil ^¬ körper ein Sitzventil 12. Mittels eines hermetisch dicht an das Ventilelement 8 und den Ventilkörper 9 angeschlossenen Dichtelementes, das zum Beispiel durch Verschweißen befestigt wird, wird das Ventilelement gegen die Umgebung abgedichtet. Hierfür ist vorteilhaft lediglich eine Druckbelastbarkeit des Dichtelementes bis ca. 40 bar erforderlich, wobei zum Bei-

spiel als Dichtelement 10 ein Metallbalg oder eine Membrane oder auch Elastomerdichtungen oder O-Ringe verwendet werden können. Wichtig ist in diesem Zusammenhang, dass sie genügend axialen Spielraum für die beim Betrieb auftretende Verstel- lung des Ventilelementes 8 erlauben. Der Niederdruckbereich, oder Fluiddosierbereich besteht aus einem dem Ventilsitz nachgeschalteten Ventilinnen- oder Ringraum 11 und einer Niederdruckleitung 13, die zum Beispiel zum Saugrohr, bzw. zu Niederdruckinjektoren führt, und hermetisch dicht gegen die Umgebung abgedichtet ist. Vorteilhaft ist wie hier in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt, in der Niederdruckleitung ein Temperaturfühler 14 oder auch ein Druckfühler angeordnet, mit welchem der momentane Gasstrom im Niederdruckbereich über eine Steuerelektronik ermittelbar ist.

Auf der dem Hochdruckbereich 1 oder auch Gas-, Versorgungsbereich zugewandten Seite des Ventilelementes 8 wirkt der volle Betriebsdruck des Gasdruckspeichers ein. Der Austritt von Gas wird lediglich durch die Dichtlinie des Sitzventils ver- sperrt.

Der Druck beträgt hier beispielsweise bis zu 300 bar. Bei ei ^¬ nem typischen Dichtsitzdurchmesser von ca. 8 mm wird das Ventilelement 8 in diesem Ausführungsbeispiel mit einer Druck- kraft von bis zu 1500 N belastet.

Bei diesen hohen Belastungen kommt in Verbindung mit dem kleinen in der Praxis auftretenden Ventilhub der starren Konstruktion des Aufbaus seiner Ankoppelung an den Gasbehälter und der Verbindung der Teile untereinander besondere Bedeutung zu. So sollten der Träger 3, der Antrieb 4, die Antriebswelle 22 und Nocken- Kurvenscheibe 6, sowie die Rollen ^¬ konstruktion 7 auf jeden Fall bei derartigen Belastungen keine Verformungen aufweisen, oder diese sollten zumindest so klein sein, dass sie bei der Vorgabe der Stellgrößen des Antriebs korrigierend einbezogen werden können. Der Träger 3 kann beispielsweise als steife Wabenkonstruktion ausgeführt sein. In einem anderen nicht gezeigten Fall kann die An-

triebswelle doppelt gelagert werden, wobei sich der Exzenter oder Nocken zwischen zwei fest verankerten Brückenpfeilern eines Trägers befindet, welche jeweils ein Wellenlager auf ^¬ nehmen .

An seinem oberen Ende stützt es sich das Ventilelement 8 über die Rollenkonstruktion 7 und die Kurvenscheibe 6 an der Antriebswellewelle 22 ab. Durch elektrische Ansteuerung bei ^¬ spielsweise über eine nicht näher dargestellte Steuerung wird der Antrieb dazu veranlasst, die Welle 22 in Drehung zu ver ^¬ setzen, wodurch sich der Achsabstand zwischen der Motorwelle und der Kontaktlinie der Rolle mit der Kurvenscheibe verkürzt und sich das Ventilelement beispielsweise getrieben durch die Druckkraft nach oben bewegt. Somit öffnet sich im Bereich der Dichtlinie ein Spalt zwischen dem Ventilelement und dem Ven ^¬ tilkörper, sodass unter Druck stehendes Gas gedrosselt durch das Ventil aus dem Hochdruckbereich 1 in den Fluiddosierbe- reich strömen kann und durch die Niederdruckleitung 13 abfließen kann. Mittels der vom Sensor 14 gelieferten Sensor- Signale über Druck und Temperatur wird von einer nicht darge ^¬ stellten Steuerelektronik der momentane Gasmassenstrom ermittelt und mit dem im System abgespeicherten Sollwert einer Motorsteuerung verglichen.

Da einerseits ein einfacher und eindeutiger Zusammenhang zwischen der Stellung des Ventilelementes und dem momentanen Gasmassenstrom besteht und des weiteren über die Kurvenschei ^¬ be ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Drehwinkelsteuerung der Motorwelle des Antriebs und der Stellung des Ventil- elementes besteht, wird durch die Steuerelektronik im Falle einer Sollwertabweichung ein neuer Drehwinkel der Motorwelle berechnet und kann gesteuert angefahren werden. Dieser Zusammenhang kann beispielsweise in der Steuerelektronik, die hier nicht dargestellt ist, als Modell hinterlegt sein, oder als Kennlinienfeld.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfin ^¬ dungsgemäßen Fluiddosiervorrichtung. Im Unterschied zu Aus-

führung von Fig. 2 weist das Ventilelement einen Außensitz 12 auf. Es wird also das in Fig. 3 dargestellte Ventil durch den im Gasdruckbereich 1 vorhandenen Hochdruck verschlossen und muss durch eine geeignete Antriebskraft, die über die Welle 5, die Scheibe 6, den Rollentrieb 7 und das Ventilelement 8 auf den Sitz einwirkt, geöffnet werden. Ansonsten ist die Funktion gleich wie bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform.

Die erfindungsgemäße Fluiddosiervorrichtung hat folgende be ^¬ sondere Vorteile. Ein Piezoaktorantrieb gemäß EP 1 098 429 Bl mit Mikroverzahnung hat eine extrem hohe Stellpräzision und weist eine Wiederholgenauigkeit hinsichtlich der Winkelposi ^¬ tion auf, die sehr hoch ist. Daher kann über diesen Piezoak- torantrieb das Ventilelement mit sehr hoher Präzision gesteu ^¬ ert werden.

Weiterhin besitzt der Piezoaktorantrieb aufgrund seines Prin ^¬ zips eine hohe Antriebssteifigkeit und ist daher unempfind- lieh gegenüber einer Laständerung, wie sie beispielsweise durch dynamische Druckänderungen im Ventilbereich hervorgerufen wird. Durch diese Eigenschaft wird eine präzise Steuerung und eine schnelle Steuerung des Ventilelementes begünstigt.

Mit Hilfe dieses Piezoaktorantriebs lassen sich prinzipbe ^¬ dingt hohe Stellwege des Ventilelementes im mm-Bereich reali ^¬ sieren, wodurch ein sehr weiter Druckbereich des Druckspeichers nutzbar wird.

Beim Halten eines eingestellten Winkels und einer damit verbundenen Ventilposition verbraucht der Piezoaktorantrieb kei ^¬ ne elektrische Energie, weil Piezoaktoren als kapazitive und hochohmige Bauelemente zum Halten eines Ladungszustandes kei ^¬ ne elektrische Energie aufnehmen.

Mittels einer geeignet gestalteten Kurvenscheibe kann die Leistungsabgabe des Piezoaktorantriebs optimal an den Leis-

tungsbedarf zur Bewegung des Ventilelementes im gesamten Betriebsdruckbereich angepasst werden.

Durch die Erfindung wird ein mechanisch kompakter Antrieb mit einem Hochdruckventil gekoppelt und auf diese Weise eine FIu- iddosiervorrichtung von einfacher Konstruktion und geringen Abmessungen bereitgestellt. Die mechanischen Eigenschaften des Antriebs und des verwendeten Ventils sind derartig, dass sie besonders geeignet zur Verwendung in einer Gasbrennkraft- maschine zur dortigen Aufbereitung des Gasgemisches verwendet werden können.