DE10338282A1

DE10338282A1 - Method and device for positioning a piezoelectric actuator

Info

Publication number: DE10338282A1
Application number: DE2003138282
Authority: DE
Inventors: Christopher Kurz; Stefan Lehmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2005-03-31
Also published as: EP1508690A1; DE502004001780D1; EP1508690B1

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen eines Leerhubes zwischen einem piezoelektrischen Aktor und einem Stellglied eines Einspritzventils beschrieben. Bei der Einstellung des Leerhubes wird der piezoelektrische Aktor mit einer Spannung beaufschlagt und die Position des piezoelektrischen Aktors festgelegt, wenn das Einspritzventil einen Einspritzvorgang beginnt. Zum Ausgleich unterschiedlicher Längenausdehnungskoeffizienten verschiedener piezoelektrischer Aktoren wird eine für den piezoelektrischen Aktor individuelle Spannung bei der Einstellung des Leerhubes verwendet. Die Spannung wird vorab experimentell ermittelt. Somit ist eine präzise Einstellung der Leerhübe der Einspritzventile unabhängig von unterschiedlichen Längenausdehnungskoeffizienten der piezoelektrischen Aktoren möglich.A method and apparatus for adjusting an idle stroke between a piezoelectric actuator and an actuator of an injector will be described. When setting the idle stroke, the piezoelectric actuator is subjected to a voltage and the position of the piezoelectric actuator set when the injection valve starts an injection process. To compensate for different coefficients of linear expansion of various piezoelectric actuators an individual voltage for the piezoelectric actuator is used in the adjustment of the idle stroke. The voltage is determined experimentally beforehand. Thus, a precise adjustment of the idle strokes of the injection valves is possible regardless of different coefficients of linear expansion of the piezoelectric actuators.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren eines piezoelektrischen Aktors in Bezug auf ein Stellglied eines Einspritzventils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Positionieren eines piezoelektrischen Aktors im Bezug auf ein Stellglied eines Einspritzventils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4.The The invention relates to a method for positioning a piezoelectric Actuator with respect to an actuator of an injection valve according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a device for positioning a piezoelectric actuator with respect to a Actuator of an injection valve according to the preamble of the claim 4th

Die Herstellung von modernen Einspritzventilen erfolgt üblicherweise mittels eines zweistufigen Herstellungsprozesses. In einem ersten Prozessabschnitt werden die einzelnen Bestandteile der Einspritzventile im Rahmen einer Vormontage zusammengebaut und beispielsweise miteinander verschraubt. In einem zweiten Prozessabschnitt wird das vormontierte Einspritzventil funktionstauglich eingestellt. Moderne Einspritzventile arbeiten mit einem piezoelektrischen Aktor, der entweder direkt oder über ein Servoventil eine Einspritznadel betätigt oder über ein Hebelelement mit dem Servoventil oder der Einspritznadel in Wirkverbindung steht. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung an den piezoelektrischen Aktor längt sich der Aktor und betätigt damit das Hebelelement, das Servoventil oder direkt die Einspritznadel. Durch die Betätigung des Aktors wird der Einspritzvorgang des Einspritzventils gesteuert. Um die Lebensdauer des Einspritzventils und das Einspritzverhalten des Einspritzventils zu optimieren, wird der Abstand zwischen dem piezoelektrischen Aktor in der Ruheposition und dem zu betätigenden Stellglied präzise eingestellt. Insbesondere bei mehrfach Einspritzungen muss der Abstand zwischen dem Aktor und dem Stellglied sehr präzise eingestellt sein.The Production of modern injectors is usually done by means of a two-stage manufacturing process. In a first Process section become the individual components of the injectors assembled as part of a pre-assembly and, for example, each other screwed. In a second process section, the pre-assembled Injector set functional. Modern injectors work with a piezoelectric actuator, either directly or via a Servo valve actuated an injection needle or a lever element with the Servo valve or the injection needle is in operative connection. By applying an electrical voltage to the piezoelectric actuator lengthens the actuator and pressed so that the lever element, the servo valve or directly the injection needle. By the operation of the actuator, the injection process of the injector is controlled. Around the life of the injector and the injection behavior to optimize the injection valve, the distance between the piezoelectric actuator in the rest position and the actuator to be operated precise set. Especially with multiple injections, the distance be set very precisely between the actuator and the actuator.

Zur Einstellung des Abstandes wird ein Einstellelement verwendet, mit dem der Aktor relativ zu dem Stellglied verschiebbar ist. Auf diese Weise kann eine Justierung des piezoelektrischen Aktors relativ zu dem Stellglied bis auf einige Mikrometer genau erreicht werden.to Setting the distance, a setting element is used with the actuator is displaceable relative to the actuator. To this Way can be an adjustment of the piezoelectric actuator relative to the actuator can be achieved to within a few microns.

Aus DE 101,50 786 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung zum automatischen Einstellen von Einspritzventilen bekannt. Die Einstellung erfolgt über eine genaue Justierung des Abstandes zwischen dem Aktor und einem Hebelelement. Dabei wird das Einspritzventil zunächst lagerichtig in einer Mess- und Einstellstation bereit gestellt und über einen Hochdruckanschluss mit einer Druckerzeugungseinrichtung und über eine elektrische Anschlussvorrichtung mit einer elektrischen Signalerzeugungseinrichtung gekoppelt. Danach wird das Einstellelement des Einspritzventils derart verdreht, dass das Einspritzventil bei einer bestimmten Stellung des Einstellelementes einen Einspritzvorgang beginnt. Bei dem beschriebenen Verfahren und der beschriebenen Vorrichtung werden alle Einspritzventile mit den gleichen Einstellparametern eingestellt.Out DE 101,50 786 A1 is a generic method and a generic device for automatically adjusting injection valves known. The adjustment is made by a precise adjustment of the distance between the actuator and a lever element. In this case, the injection valve is initially provided in the correct position in a measuring and setting station and coupled via a high-pressure connection with a pressure generating device and an electrical connection device with an electrical signal generating device. Thereafter, the adjusting element of the injection valve is rotated such that the injection valve starts an injection process at a certain position of the adjusting element. In the described method and apparatus, all injectors are adjusted with the same adjustment parameters.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit zu stellen, mit der eine genauere Anpassung des Abstandes zwischen Aktor und Stellglied des Einspritzventils möglich ist.The The object of the invention is a method and a device to provide, with a more accurate adjustment of the distance between actuator and actuator of the injector is possible.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und durch die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 4 gelöst.The The object of the invention is achieved by the method according to claim 1 and by the device according to claim 4 solved.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are in the dependent claims specified.

Ein Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass die piezoelektrischen Aktoren unabhängig von unterschiedlichen Längungscharakteristiken in Abhängigkeit von der angelegten Span nung auf den gleichen Abstand zum Stellglied positioniert werden. Damit wird der Leerhub für alle piezoelektrische Aktoren gleich eingestellt. Somit wird sicher gestellt, dass keine Betätigung des Stellgliedes durch eine Längung des piezoelektrischen Aktors durch Temperaturänderungen möglich ist. Außerdem wird durch die konstanten Leerhübe der verschiedenen Einspritzventile ein konstantes, definiertes Einspritzverhalten der Einspritzventile festgelegt.One Advantage of the method is that the piezoelectric Actors independently of different elongation characteristics dependent on from the voltage applied to the same distance to the actuator be positioned. This is the idle stroke for all piezoelectric actuators set equal. Thus, it is ensured that no operation of the Actuator by an elongation the piezoelectric actuator is possible by temperature changes. In addition, will through the constant empty strokes the different injectors a constant, defined injection behavior the injectors specified.

In einer vorteilhaften Ausführungsform werden die konstanten Abstände zwischen den piezoelektrischen Aktoren und den Stellgliedern dadurch eingestellt, dass bei der Justierung eines piezoelektrischen Aktors eine für den piezoelektrischen Aktor individuelle Längungscharakterisik erfasst wird und abhängig davon eine individuelle Spannung zur Positionierung des piezoelektrischen Aktors verwendet wird. Anstelle der Spannung könnte beispielsweise auch eine Abstandsmessung zwischen dem piezoelektrischen Aktor und dem Stellglied vorgenommen werden.In an advantageous embodiment become the constant distances adjusted thereby between the piezoelectric actuators and the actuators, that during the adjustment of a piezoelectric actuator one for the piezoelectric Actuator individual elongation characteristics is detected and dependent of which an individual voltage for positioning the piezoelectric Actuator is used. Instead of the voltage could, for example, a Distance measurement between the piezoelectric actuator and the actuator be made.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigenThe The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS. Show it

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Einstellen eines Abstandes zwischen einem piezoelektrischen Aktor und einem Stellglied eines Einspritzventils; 1 a schematic representation of an apparatus for adjusting a distance between a piezoelectric actuator and an actuator of an injection valve;

2 eine Detailansicht eines Aktors und eines Stellgliedes; und 2 a detail view of an actor and egg nes actuator; and

3 ein Messdiagramm der Längendehnung zweier piezoelektrischer Aktoren in Abhängigkeit von der angelegten Spannung. 3 a measurement diagram of the elongation of two piezoelectric actuators in dependence on the applied voltage.

1 zeigt den Aufbau einer Einstellvorrichtung 100, die zum automatischen Einstellen von Einspritzventilen verwendet wird. Die Einstellvorrichtung 100 weist eine erste Handhabungsvorrichtung 102 auf, die eine erste Halterung 103 und eine zweite Halterung 104 umfasst. Die beiden Halterungen 103, 104 dienen zum Halten eines vormontierten Einspritzven tils 101, bei dem der Abstand zwischen dem piezoelektrischen Aktor und einem Stellglied des piezoelektrischen Aktors eingestellt werden soll. Als Stellglied des piezoelektrischen Aktors ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Schließglied eines Servoventils angeordnet, das einen Ablauf einer Steuerkammer steuert. Die Steuerkammer ist mit einem Zulauf verbunden. Abhängig von der Position des Schließgliedes wird der Druck in der Steuerkammer eingestellt. An die Steuerkammer grenzt die Einspritznadel an, so dass die Einspritznadel in Abhängigkeit vom Druck in der Steuerkammer in eine Offenposition oder in eine Schließposition bewegbar ist. In der Offenposition gibt die Einspritznadel Einspritzlöcher zum Abgeben von Kraftstoff frei. In der Schließposition verschließt die Einspritznadel die Einspritzlöcher und es wird kein Kraftstoff vom Einspritzventil abgegeben. 1 shows the construction of a setting device 100 , which is used to automatically adjust injectors. The adjustment device 100 has a first handling device 102 on which is a first bracket 103 and a second holder 104 includes. The two brackets 103 . 104 serve to hold a preassembled Einspritzven tils 101 in which the distance between the piezoelectric actuator and an actuator of the piezoelectric actuator is to be adjusted. As an actuator of the piezoelectric actuator, a closing member of a servo valve is arranged in this embodiment, which controls a sequence of a control chamber. The control chamber is connected to an inlet. Depending on the position of the closing member, the pressure in the control chamber is adjusted. Adjacent to the control chamber, the injection needle, so that the injection needle is movable in response to the pressure in the control chamber in an open position or in a closed position. In the open position, the injection needle releases injection holes for dispensing fuel. In the closed position, the injection needle closes the injection holes and no fuel is discharged from the injection valve.

Die beiden Halterungen 103, 104 sind an einem Drehtisch 102a befestigt, der mit einem Antrieb 105 gedreht werden kann. Auf diese Weise kann das Einspritzventil 101 durch eine 180° Drehung des Drehtisches 102a an eine Stelle gebracht werden, an der das Einspritzventil an eine zweite Handhabungsvorrichtung 106 übergeben wird. Die zweite Handhabungsvorrichtung 106 weist einen zweiten Drehtisch 106a auf, der eine erste Einspritzventilaufnahme 107 und eine zweite Einspritzventilaufnahme 108 aufweist. Die zweite Handhabungsvorrichtung 106 weist ferner eine Dreheinheit 109 auf, mit der der zweite Drehtisch 106a gedreht werden kann. Bei einer 180° Drehung des zweiten Drehtisches 106a wird ein zuvor an die zweite Handhabungsvorrichtung 106 übergebenes Einspritzventil lagerichtig in der Mess- und Einstellstation bereit gestellt. Die Einstellvorrichtung 100 weist ferner eine Haltevorrichtung 114, einen Hochdruckanschluss 110, eine elektrische Anschlussvorrichtung 111 sowie eine Schraubvorrichtung 112 auf. Mit der Haltevorrichtung 114 kann ein lagerichtig bereitgestelltes Einspritzventil 111 in seiner Position fixiert werden und somit ein versehentliches Rutschen des Einspritzventils 101 verhindert werden. Der Hochdruckanschluss 110 dient der Kopplung des lagerichtig bereitgestellten Einspritzventils 101 mit einer nicht dargestellten Druckerzeugungseinrichtung. Die elektrische Anschlussvorrichtung 111 dient der elektrischen Kopplung des piezoelektrischen Aktors des lagerichtig bereitgestellten Einspritzventils 101 mit einem Steuergerät 200. Der elektrische Kontakt erfolgt dabei über Kontaktzungen, die in einem Steckergehäuse des Einspritzventils 101 ausgebildet sind. Der Hochdruckanschluss 110 und die elektrische Anschlussvorrichtung 111 sind entlang ihrer Längsachse verschiebbar gelagert und können mittels eines nichtdargestellten pneumatischen Antriebs entlang der Längsrichtung bewegt werden. Die Haltevorrichtung 114, die das lagerichtig bereitgestellte Einspritzventil 101 in der Lage fixiert, ist mit einem Antrieb 115 gekoppelt. Mit dem Antrieb 115 kann die Haltevorrichtung 114, die gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel einen Gabelschlüssel aufweist, in Richtung des Einspritzventils 101 verschoben werden.The two brackets 103 . 104 are on a turntable 102 attached, with a drive 105 can be turned. In this way, the injection valve 101 by a 180 ° turn of the turntable 102 be brought to a position at which the injection valve to a second handling device 106 is handed over. The second handling device 106 has a second turntable 106a on, which is a first injector intake 107 and a second injector intake 108 having. The second handling device 106 also has a turntable 109 on, with the second turntable 106a can be turned. At a 180 ° rotation of the second turntable 106a is a previously to the second handling device 106 provided injection valve in the correct position provided in the measuring and setting station. The adjustment device 100 also has a holding device 114 , a high pressure connection 110 , an electrical connection device 111 and a screwing device 112 on. With the holding device 114 may be a correctly positioned injection valve 111 be fixed in position and thus accidental slippage of the injector 101 be prevented. The high pressure connection 110 serves for the coupling of the injector provided in the correct position 101 with a pressure generating device, not shown. The electrical connection device 111 serves the electrical coupling of the piezoelectric actuator of the correct position provided injection valve 101 with a control unit 200 , The electrical contact takes place via contact tongues, which are in a plug housing of the injection valve 101 are formed. The high pressure connection 110 and the electrical connection device 111 are slidably mounted along their longitudinal axis and can be moved by means of a not shown pneumatic drive along the longitudinal direction. The holding device 114 , the injection valve provided in the correct position 101 fixed in position, is with a drive 115 coupled. With the drive 115 can the holding device 114 , which according to the embodiment shown here has an open-end wrench, in the direction of the injection valve 101 be moved.

Die Schraubvorrichtung 112 ist mit einer Drehmomentmessvorrichtung 113 gekoppelt, die gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel eine Drehmomentmessscheibe aufweist. Die Schraubvorrichtung 112 und die Drehmomentmessvorrichtung 113 können gemeinsam mittels eines Vertikalantriebs 120 in vertikaler Richtung bewegt werden. Somit kann die Schraubvorrichtung 112 oben an ein lagerichtig bereitgestelltes Einspritzventil 101 herangeführt werden. Das eigentliche Verstellen des Einstellelementes des Einspritzventils erfolgt dadurch, dass die Drehmomentmessvorrichtung 113 und die Schraubvorrichtung 112 gemeinsam um eine Achse gedreht werden, die parallel zur Längsrichtung des Einspritzventils verläuft. Die Drehung der Schraubvorrichtung 112 erfolgt dabei über einen Antrieb 119, der über ein Getriebe 118, eine Zahnstange 117 mit einem Zahnrad 116 gekoppelt ist, das mit der Drehmomentmessvorrichtung 113 verbunden ist.The screwing device 112 is with a torque measuring device 113 coupled, which has a torque measuring disc according to the embodiment shown here. The screwing device 112 and the torque measuring device 113 can together by means of a vertical drive 120 be moved in the vertical direction. Thus, the screwing 112 at the top of a correctly positioned injection valve 101 be introduced. The actual adjustment of the adjusting element of the injection valve takes place in that the torque measuring device 113 and the screwing device 112 be rotated together about an axis which is parallel to the longitudinal direction of the injection valve. The rotation of the screwing device 112 takes place via a drive 119 that has a gearbox 118 , a rack 117 with a gear 116 coupled with the torque measuring device 113 connected is.

Die Einstellvorrichtung 100 weist ferner eine Reihe von Platten und Aufbauten auf, die für den Zusammenhalt, für die Sta tik und für die mechanische Stabilität der gesamten Einstellvorrichtung erforderlich sind. Dazu zählen beispielsweise eine Grundplatte 130, ein Grundplattenaufbau 131 und ein Aufbau 132 für die erste Handhabungsvorrichtung 105.The adjustment device 100 Also has a number of plates and structures that are required for cohesion, for the Sta tics and for the mechanical stability of the entire adjustment. These include, for example, a base plate 130 , a base plate construction 131 and a construction 132 for the first handling device 105 ,

Im Folgenden wird das Verfahren zum automatischen Einstellen von Einspritzventilen 101 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und anhand der in der 1 dargestellten Einstellvorrichtung 100 näher erläutert. Ein auf einer Fertigungslinie vormontiertes und vorverschraubtes Einspritzventil 101 wird beispielsweise von einem Förderband an die erste Handhabungsvorrichtung 102 übergeben. Durch eine 180° Drehung der ersten Handhabungsvorrichtung 102 wird das Einspritzventil 101 an eine Position gebracht, an der das Einspritzventil von der zweiten Handhabungsvorrichtung 106 übernommen wird. Nach einer weiteren 180° Drehung durch die zweite Handhabungsvorrichtung 106 ist das Einspritzventil 101 lagerichtig in der Mess- und Einstellstation bereitgestellt. Danach wird das Einspritzventil 101 fixiert, indem die Haltevorrichtung 114 seitlich an das Einspritzventil 101 herangefahren und verblockt wird. Die Haltevorrichtung 114 weist gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung einen nicht dargestellten Gabelschlüssel auf, mit dem das Einspritzventil 101 in einem unteren Teilabschnitt fixiert wird. Das Einspritzventil 101 wird ferner mit einer in der 1 nicht dargestellte Greifvorrichtung fixiert, die ebenfalls die Form eines Gabelschlüssels aufweist und an einem oberen Teilabschnitt des Einspritzventils 101 angreift. Sowohl durch die Haltevorrichtung 114 als auch durch die nicht dargestellte Greifvorrichtung kann das bei einem Verstellen des Einstellelementes des Einspritzventils 101 auftretende Drehmoment kompensiert werden. Nach der Fixierung des Einspritzventils 101 wird sowohl der Hochdruckanschluss 110 als auch die elektrische Anschlussvorrichtung 111 an das Einspritzventil 101 herangefahren. Über den Hochdruckanschluss 110 wird das Einspritzventil 101 mit einer nicht dargestellten Druckerzeugungseinrichtung gekoppelt und mit Kraftstoff mit einem Druck von ca. 40 bar versorgt. Mit der elektrischen Anschlussvorrichtung 101 wird der piezoelektrische Aktor 210 des Einspritzventils mit der elektrischen Anschlussvorrichtung 111 gekoppelt.The following is the method for automatically adjusting injectors 101 according to an embodiment of the invention and with reference to in the 1 illustrated adjusting device 100 explained in more detail. An injection valve preassembled on a production line and pre-screwed 101 For example, from a conveyor belt to the first handling device 102 to hand over. By a 180 ° rotation of the first handling device 102 becomes the injection valve 101 brought to a position at which the injection valve of the second handling device 106 is taken over. After a further 180 ° rotation by the second handling device 106 is that a injection valve 101 provided in the correct position in the measuring and adjustment station. Thereafter, the injection valve 101 fixed by the holding device 114 laterally to the injection valve 101 moved up and is blocked. The holding device 114 has according to the embodiment of the invention shown here, an open-end wrench, not shown, with which the injection valve 101 is fixed in a lower section. The injection valve 101 is further with a in the 1 Not shown gripping device fixed, which also has the shape of a fork wrench and at an upper portion of the injection valve 101 attacks. Both by the holding device 114 as well as by the gripping device, not shown, that can be at an adjustment of the adjusting element of the injection valve 101 occurring torque can be compensated. After fixing the injection valve 101 will both the high pressure port 110 as well as the electrical connection device 111 to the injection valve 101 moved up. Via the high pressure connection 110 becomes the injection valve 101 coupled with a pressure generating device, not shown, and supplied with fuel at a pressure of about 40 bar. With the electrical connection device 101 becomes the piezoelectric actuator 210 of the injection valve with the electrical connection device 111 coupled.

Anschließend wird die Schraubvorrichtung 112, die einen zentrisch über dem Einspritzventil 101 gelagerten Gabelschlüssel aufweist, pneumatisch mittels des Vertikalantriebs 120 nach unten gefahren. Dabei sucht sich der Gabelschlüssel die Schlüsselflächen des Einstellelementes 220 (2), das in Form einer Hohlschraube oder einer Mutter ausgebildet ist und das Einspritzventil 101 umgibt. Anschließend wird die Schraubvorrichtung 112 über einen Zahnantrieb angetrieben, der den Antrieb 119, das Getriebe 118, die Zahnstange 117 und das Zahnrad 116 umfasst. Beim Schraubvorgang werden während der gesamten Schraubbewegung das an dem Einstellelement angreifende Drehmoment, die an dem piezoelektrischen Aktor anliegende Spannung und die momentane Winkelposition der Schraubvorrichtung erfasst. Das an dem Einstellelement angreifende Drehmoment wird durch die Drehmomentmessvorrichtung 113 erfasst. Die an dem piezoelektrischen Aktor anliegende Spannung wird von dem Steuergerät 200 vorgegeben und ist deshalb ebenfalls bekannt. Das Steuergerät 200 ist mit einem Speicher 260 verbunden, in dem die Spannungen abgelegt sind. Das Einstellelement des Einspritzventils 101 wird solange verstellt, d. h. der Aktor 210 näher an das Stellglied 230 heran bewegt, bis bei einer bestimmten Stellung des Einstellelements 220, die einem bestimmten Abstand zwischen einem nicht bestromten Aktor 210 und dem Stellglied 230 entspricht, das Einspritzventil 101 einen Einspritzvorgang startet. Dabei fällt der über den Hochdruckanschluss 110 an das Einspritzventil angelegte Druck ab. Der Druckabfall wird erfasst und zusammen mit den Werten für das am Einstellelement anliegende Drehmoment, für die an dem piezoelektrischen Aktor anliegenden Spannung und für die Winkelstellung des Einstellelementes im Speicher 260 des Steuergeräts 200 abgespeichert.Subsequently, the screwing device 112 , one centrically above the injector 101 mounted fork wrench, pneumatically by means of the vertical drive 120 drove down. The fork wrench looks for the key surfaces of the adjustment 220 ( 2 ), which is in the form of a hollow screw or a nut and the injection valve 101 surrounds. Subsequently, the screwing device 112 powered by a gear drive that drives 119 , The gear 118 , the rack 117 and the gear 116 includes. During the screwing operation, the torque acting on the adjusting element, the voltage applied to the piezoelectric actuator and the instantaneous angular position of the screwing device are detected during the entire screwing movement. The torque acting on the adjusting element is determined by the torque measuring device 113 detected. The voltage applied to the piezoelectric actuator voltage is from the controller 200 given and is therefore also known. The control unit 200 is with a memory 260 connected, in which the voltages are stored. The adjusting element of the injection valve 101 is adjusted so long, ie the actuator 210 closer to the actuator 230 moved up to a certain position of the adjustment 220 that is a certain distance between a non-energized actuator 210 and the actuator 230 corresponds to the injection valve 101 an injection process starts. It falls over the high pressure connection 110 applied to the injection valve pressure. The pressure drop is detected and together with the values for the torque applied to the adjusting element, for the voltage applied to the piezoelectric actuator and for the angular position of the adjusting element in the memory 260 of the control unit 200 stored.

2 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt des Einspritzventils 101, bei dem die Position des piezoelektrischen Aktors 210 in Bezug auf das Stellglied 230 dargestellt ist. Durch die Drehung des Einstellelementes 220, das an einer seitlich auskragenden Ringfläche des Aktors drehbar befestigt und über ein Schraubgewinde mit einem Aktorgehäuse 250 verbunden ist, wird der piezoelektrische Aktor 210 in Richtung auf das Stellglied 230 verschoben. 2 zeigt den piezoelektrischen Aktor 210 im unbestromten Zustand. Wird nun der piezoelektrische Aktor 210 mit einer Spannung versorgt, so längt sich der piezoelektrische Aktor, d.h. der Aktor dehnt sich aus, und bewegt damit eine untere Betätigungsfläche 240 die dem Stellglied 230 zugewandt ist, in Richtung auf das Stellglied 230. Abhängig von der angelegten Spannung bewegt der Aktor das Stellglied 230 nach unten. Durch die Bewegung des Stellgliedes wird der Einspritzvorgang gesteuert. 2 shows a schematic representation of a section of the injection valve 101 in which the position of the piezoelectric actuator 210 with respect to the actuator 230 is shown. By the rotation of the adjusting element 220 , rotatably mounted on a laterally projecting annular surface of the actuator and a screw thread with an actuator housing 250 is connected, the piezoelectric actuator 210 towards the actuator 230 postponed. 2 shows the piezoelectric actuator 210 in the de-energized state. Will now be the piezoelectric actuator 210 supplied with a voltage, the piezoelectric actuator elongates, ie, the actuator expands, and thus moves a lower actuating surface 240 the the actuator 230 facing, in the direction of the actuator 230 , Depending on the applied voltage, the actuator moves the actuator 230 downward. The movement of the actuator controls the injection process.

Für verschiedene piezoelektrische Aktoren 210 werden für die Einstellung des Leerhubes, d. h. den Abstand zwischen dem piezoelektrischen Aktor 210 im unbestromten Zustand und dem Stellglied 230 für das beschriebene Verfahren individuelle Spannungswerte verwendet.For different piezoelectric actuators 210 are used for adjusting the idle stroke, ie the distance between the piezoelectric actuator 210 in the de-energized state and the actuator 230 used individual voltage values for the method described.

Versuche haben ergeben, dass die Spannungswerte für die piezoelektrischen Aktoren in großen Bereichen variieren. Somit ist es erforderlich, um präzise den gleichen Abstand für verschiedene piezoelektrische Aktoren einstellen zu können, unterschiedliche Spannungen zur Anregung des piezoelektrischen Aktors für den beschriebenen Einstellvorgang zu verwenden. Hat ein Aktor einen größeren Ausdehnungskoeffizienten bei angelegter Spannung, so muss eine kleinere Spannung zum Einstellen des gleichen Abstandes zu dem Stellglied angelegt werden, als bei einem piezoelektrischen Aktor mit einem kleineren Ausdehnungskoeffizienten.tries have shown that the voltage values for the piezoelectric actuators in big Ranges vary. Thus, it is necessary to precisely same distance for To be able to set different piezoelectric actuators, different Voltages for excitation of the piezoelectric actuator for the described Setting procedure to use. Has an actuator a larger coefficient of expansion with applied voltage, so has a smaller voltage to adjust be applied to the same distance to the actuator, as at a piezoelectric actuator with a smaller coefficient of expansion.

Die verschiedenen Spannungen können auf verschiedene Arten ermittelt oder berechnet werden. 3 zeigt ein schematisches Diagramm, in dem Längenänderungskurven (Hub) in um in Abhängigkeit von der angelegten Spannung in Volt für zwei verschiedene piezoelektrischen Aktoren P1, P2 dargestellt sind. Aus dem Diagramm der 3 ist ersichtlich, dass die Längenänderung (Hub) des ersten piezoelektrischen Aktors P1 pro angelegter Volt Spannung größer ist als die Längenänderung (Hub) des zweiten piezoelektrischen Aktors P2. Somit muss für die Erreichung eines zweiten Hubes S2 eine erste Spannung U1 an das erste piezoelektrische Element P1 und eine zweite Spannung U2 an das zweite piezoelektrische Element P2 angelegt werden. Die erste Spannung U1 ist kleiner als die zweite Spannung U2. Die erste Spannung U1 und die zweite Spannung U2 werden aus dem erfassten Messdiagramm ausgelesen und für den beschriebenen Justiervorgang der piezoelektrischen Aktoren zur Einstellung eines gewünschten Leerhubes verwendet.The different voltages can be determined or calculated in different ways. 3 FIG. 12 is a schematic diagram showing change in amplitude (stroke) in μm as a function of the applied voltage in volts for two different piezoelectric actuators P1, P2. From the diagram of 3 It can be seen that the change in length (stroke) of the first piezoelectric actuator P1 per voltage applied voltage is greater than the change in length (stroke) of the second piezoelectric actuator P2. Consequently For achieving a second stroke S2, a first voltage U1 must be applied to the first piezoelectric element P1 and a second voltage U2 to the second piezoelectric element P2. The first voltage U1 is smaller than the second voltage U2. The first voltage U1 and the second voltage U2 are read from the detected measurement diagram and used for the described adjustment of the piezoelectric actuators for setting a desired idle stroke.

Je nach Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch anstelle einer gesamten Messkurve für die Erfassung der Längenänderungen der piezoelektrischen Aktoren in Abhängigkeit von der angelegten Spannung auch nur ein einzelner Spannungswert angelegt werden und die sich daraus ergebene Längenänderung erfasst werden. In 3 wird für den ersten piezoelektrischen Aktor P1 die dritte Spannung U3 angelegt und dabei wird eine dritte Längenänderung S3 erfasst. Aufgrund der angelegten dritten Spannung U3 und der erfassten dritten Längenänderung S3 wird über einen linearen Zusammenhang die Längenänderung in μm pro Volt berechnet und die anzulegende Spannung für den einzustellenden Abstand zwischen Aktor und Stellglied berechnet.Depending on the embodiment of the method according to the invention, instead of an entire measuring curve for detecting the changes in length of the piezoelectric actuators depending on the applied voltage, only a single voltage value can be applied and the resulting change in length can be detected. In 3 For example, the third voltage U3 is applied to the first piezoelectric actuator P1 and a third change in length S3 is detected. Due to the applied third voltage U3 and the detected third change in length S3, the change in length in microns per volt is calculated via a linear relationship and the voltage to be applied is calculated for the distance to be set between actuator and actuator.

Ebenso wird für den zweiten piezoelektrischen Aktor P2 die dritte Spannung U3 angelegt und die sich dabei ergebene vierte Längenänderung S4 erfasst. Aus der dritten Spannung und der vierten Längenänderung S4 wird in einem linearen Ansatz die Längenänderung in μm pro Volt berechnet und die zu Erreichung der zweiten Längenänderung S2 benötigte Spannung berechnet. Somit kann die für eine präzisere Positionierung des piezoelektrischen Aktors benötigte individuelle Spannung aufgrund eines einzelnen Messpunktes ermittelt werden. Damit ist es nicht erforderlich, die in 3 dargestellte gesamte Kennlinie für die piezoelektrischen Aktoren zu erfassen.Likewise, the third voltage U3 is applied to the second piezoelectric actuator P2 and the resultant fourth change in length S4 is detected. From the third voltage and the fourth change in length S4, the change in length in microns per volt is calculated in a linear approach and the voltage required to achieve the second change in length S2 is calculated. Thus, the individual voltage required for a more precise positioning of the piezoelectric actuator can be determined based on a single measurement point. This does not require the in 3 represented to capture entire characteristic for the piezoelectric actuators.

Mit dem beschriebenen Verfahren und mit der beschrieben Vorrichtung ist es möglich, einen annähernd gleich großen Leerhub, d. h. Abstand zwischen dem unbestromten piezoelektrischen Aktor 210 und dem Stellglied 230 unabhängig von unterschiedlichen Längenausdehnungskoeffizienten in Abhängigkeit von der angelegten Spannung der piezoelektrischen Aktoren einzustellen.With the method described and with the device described, it is possible to have an approximately equal idle stroke, ie the distance between the currentless piezoelectric actuator 210 and the actuator 230 regardless of different coefficients of linear expansion as a function of the applied voltage of the piezoelectric actuators.

Claims

Method for adjusting a distance between a piezoelectric actuator ( 210 ) and an actuator ( 230 ) of an injection valve ( 101 ), in particular an actuator ( 230 ) for controlling the injection, wherein the piezoelectric actuator ( 210 ) is driven with a defined voltage, wherein the actuator ( 210 ) so far to the actuator ( 230 ) and fastened in this position until the actuator ( 210 ) in the energized state, the actuator ( 230 ) is moved to a target position, characterized in that the actuator ( 210 ) depending on its individual voltage-dependent elongation characteristic with one for the piezoelectric actuator ( 210 ) is applied to different actuators an approximately equal distance in the de-energized state of the actuator ( 210 ) between the actuator ( 210 ) and the actuator ( 230 ).

Method according to claim 1, characterized in that for the actuator ( 210 ) is detected a change in length curve as a function of the applied voltage, and that from the length change curve, the voltage is determined, which for an elongation of the actuator ( 210 ) around the distance is needed.

Method according to claim 1, characterized in that for the actuator ( 210 ) a change in length in dependence on a voltage is detected, that the voltage is selected so that the actuator expands for approximately as long as for the distance to be set between actuator ( 210 ) and actuator ( 230 ) is required, that the change in length is measured, and that, depending on the change in length and the applied voltage, that for the actuator ( 210 ) and for a lengthening of the actuator ( 210 ) is calculated by the distance required voltage.

Device for positioning a piezoelectric actuator ( 210 ) to a predetermined distance to an actuator ( 230 ) of an injection valve ( 101 ), wherein a holder ( 114 ) for holding the injection valve ( 101 ), a connection ( 110 ) is provided for a fuel line of the injection valve, wherein a second connection ( 111 ) and a control unit ( 200 ) for driving the piezoelectric actuator ( 210 ) is provided, wherein the control unit ( 210 ) with a memory ( 260 ), wherein a detection unit is provided for detecting an injection process, wherein an adjustment means ( 220 ) for positioning the actuator ( 210 ) with respect to the actuator ( 230 ) of the injection valve ( 101 ) is provided, wherein with the adjusting means ( 220 ) the actuator ( 210 ) in the direction of the actuator ( 230 ) is movable, wherein the actuator ( 210 ) with a voltage from the control unit ( 200 ) is acted upon, wherein a setting position of the actuator ( 210 ) is reached when the actuator energized with the applied voltage ( 210 ) the actuator ( 230 ) is moved to a target position, characterized in that in the memory ( 260 ) for various piezoelectric actuators ( 210 ) different voltages for driving the actuators ( 210 ) and that the control unit ( 200 ) the actuators ( 210 ) with the added arranged voltage applied.