DE19905340C2

DE19905340C2 - Verfahren und Anordnung zur Voreinstellung und dynamischen Nachführung piezoelektrischer Aktoren

Info

Publication number: DE19905340C2
Application number: DE19905340A
Authority: DE
Inventors: Nils Kroemer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 1999-02-09
Publication date: 2001-09-13
Anticipated expiration: 2019-02-10
Also published as: FR2789821A1; FR2789821B1; DE19905340A1

Abstract

Bei dem Verfahren und der Anordnung zum Einstellen und Nachführen elektrischer Piezoaktoren (1) wird zum Einstellen eines gewünschten Leerhubs (h¶0¶') zwischen dem Piezoaktor (1) und einem Betätigungselement (3) dem Piezoaktor (1) eine Gleichspannung (U¶v¶) zugeführt, die gegebenenfalls einer gepulsten Ansteuerspannung (U¶1¶) überlagert wird und die eine von der Ansteuerspannung (U¶1¶) unabhängige Längenänderung des Piezoaktors (1) bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Voreinstellung und dynamischen Nachführung piezoelektrischer Aktoren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 7.

Für die Betätigung elektromechanischer bzw. elektrohydrauli scher oder elektropneumatischer Stellelemente werden in zu nehmendem Maße piezoelektrische Aktoren verwendet. Hierzu zählen insbesondere auch die Antriebe für Einspritzventile von Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge. Für die Kraft stoffversorgung von Verbrennungsmotoren werden nämlich zuneh mend Hochdruck-Speichereinspritzsysteme verwendet. Solche Einspritzsysteme etwa für Dieselmotoren werden Common-Rail- Systeme genannt. Bei diesen Einspritzsystemen wird der Kraft stoff mit einer Hochdruckpumpe in einen allen Zylindern des Motors gemeinsamen Druckspeicher gefördert, von dem aus die Einspritzventile an den einzelnen Zylindern versorgt werden. Das Öffnen und Schließen der Einspritzventile, die bei Com mon-Rail-Systemen Injektoren genannt werden, wird elektrisch zum Beispiel mittels der genannten Piezoaktoren gesteuert. Der Piezoaktor wirkt dabei in der Regel auf ein Servoventil ein, das hydraulisch den Druck steuert, der auf die Düsenna del des Einspritzventils ausgeübt wird.

Die wesentlichen technischen Forderungen an derartige Piezo- Antriebe sind

- hohe Stellkraft,
- großer Stellbereich (Hub),
- hoher elektromechanischer Wirkungsgrad (geringe elektri sche Steuerleistung),
- geringe Ansprechzeit,
- große Lebensdauer bzw. Anzahl Schaltspiele, und
- geringe Temperaturabhängigkeit.

Die Kombination von hoher Stellkraft mit großem Stellbereich läßt sich mit piezoelektrischen Vielschichtaktoren (Multilay er-Stacks) erreichen, die aus einem Stapel aufeinanderliegen der plattenförmiger Piezoelemente bestehen. Derartige Aktoren sind bereits in unterschiedlichen Bauformen und Ausführungen bekannt. Neben Aktoren, bei denen die mechanische Auslenkung ausschließlich orthogonal zur Schichtebene erfolgt (Linear stacks), beispielsweise nach der DE 196 15 695 C1 bzw. der DE 196 46 676, sind auch Ausführungen bekannt, welche eine Kipp bewegung ausführen, z. B. sog. Torqueblocks nach der DE 196 46 511.

Grundsätzlich besteht bei den meisten Anwendungen das Ziel darin, daß näherungsweise der gesamte Hub des Piezoaktors auch für die mechanische Bewegung des Stellelementes genutzt wird, da die Baugröße mit dem erforderlichen Hub anwächst. Daraus folgt, daß das Spiel zwischen dem Piezoaktor und dem Stellelement, das auch als Leerhub bezeichnet wird, möglichst klein sein soll. Ein kleiner Leerhub dient außerdem der Redu zierung der dynamischen Belastung von Piezoaktor und Stelle lement, da bei konstanter elektrischer Steuerspannung die Auslenkgeschwindigkeit des Aktors im Bereich kleiner Auslen kungen mit dem Hub wächst. Außerdem nimmt mit steigender Aus lenkung die Stellkraft näherungsweise linear ab.

Andererseits muß stets ein Mindestspiel zwischen Aktor und Stellelement gewährleistet sein, um Fehlfunktionen im Betrieb zu vermeiden. Daher geht man heute in der Praxis im allgemei nen so vor, daß der Leerhub bei der Montage von Aktor und Stellelement so eingestellt wird, daß das geforderte Mindest spiel auch unter den ungünstigsten Bedingungen vorhanden ist und bekannte Alterungseffekte (Einlaufen, Setzen u. ä.) soweit wie möglich berücksichtigt sind. Der Leerhub ist daher trotz eines hohen Meß- und Einstellaufwandes während der Montage des Systems in der Regel im Betrieb nicht funktionsoptimal. Er kann zudem bei abweichendem Systemverhalten im Betrieb unzulässig klein werden. Dies hat beispielsweise zur Folge, daß das Servoventil eines Common-Rail-Injektors nicht vollständig schließt und somit keine definierte Kraftstoffeinspritzung möglich ist.

Eine hydraulische Vorrichtung zum Spielausgleich zwischen Piezoelement und Stößel ist aus DE 37 42 241 C2 bekannt. Da mit kann der Leerhub bzw. das Spiel eines piezoelektrischen Einspritzventils reguliert werden.

Stromversorgungen für Piezoaktoren sind bspw. aus einem Kata log der Fa. PI Physik Instrumente (Nr. P236-04/89.3, 1989, S. 5.2, 5.45) oder aus einer Firmenschrift der Fa. Dr. Lutz Pi ckelmann Piezomechanik, Optik von 1982 ("Analogverstärker, Rechnergesteuerte Versorgungen, . . . für Piezoaktoren", S. 3, 8) bekannt. Einer manuell oder gesteuert einstellbaren Wech selspannung kann bei diesen Stromversorgungen jeweils eine manuell einstellbare Gleichspannung (Offsetspannung) überla gert werden, um ein Steuersignal in einen positiven Bereich zu verschieben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zu schaffen, bei dem bzw. bei der der Aufwand für das Einstellen des Leerhubes während der Montage insbe sondere in der Serienfertigung reduziert ist, und bei dem bzw. bei der auf einfache Weise eine sichere dynamische Nach führung des Leerhubes im Betrieb möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 bzw. den im Patentanspruch 7 angegebenen Maßnahmen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den diesen Ansprüchen jeweils folgenden Unteransprüchen angeführt.

Die obige Aufgabe wird demnach erfindungsgemäß dadurch ge löst, daß der elektrischen Ansteuerspannung des Aktors zur dynamischen Auslenkung ein davon unabhängiger steuerbarer Gleichspannungsanteil überlagert wird. Dieser Gleichspannungsanteil bestimmt dann eine neue Ruhelage des Aktors und kann somit zur Einstellung des Leerhubs und zur Nachführung des Leerhubes im Betrieb genutzt werden. Von Vorteil ist da bei, daß der Piezoaktor nahezu keine elektrische Leistung aus der Gleichspannungsquelle aufnimmt.

Die Größe des Leerhubes kann z. B. durch Messung des vom Aktor aufgenommenen Stromes sowie durch die Messung sekundärer Grö ßen, welche sich aus der Systemfunktion ableiten lassen, be stimmt werden, z. B. durch den Druckverlauf am Injektor wäh rend des Einspritzvorganges. Somit ergibt sich ein geschlos sener Regelkreis. Da eine Änderung des Leerhubes im allgemei nen sehr langsam gegenüber dem dynamischen Betrieb verläuft, ist diese Regelung nicht zeitkritisch.

Besonders vorteilhaft kann die Messung und Nachstellung des Leerhubes durch die Einbindung eines separaten Einstellalgo rithmus in den Startvorganges eines Verbrennungsmotors erfol gen.

Der nutzbare Regelbereich beträgt in der Praxis ca. ±10% des Gesamthubes. Bei Common-Rail-Injektoren wird beispielsweise ein Gesamthub des Aktors von ca. 40 bis 50 µm angestrebt. Daraus folgt ein Regelbereich von ca. ±5 µm. Dieser Wertebe reich ist für die Kompensation von Alterungs- und Temperatu reffekten ausreichend.

In ähnlicher Weise wird eine separat aufschaltbare Gleich spannung genutzt, um während der Montage das Spiel zwischen Aktor und Stellelement exakt einzustellen. Hierbei wird vor teilhafterweise so verfahren, daß der Aktor bei der Montage mit einem Gleichspannungswert beaufschlagt wird, welcher zu einer statischen Auslenkung führt, die dem einzustellenden Spiel oder einem davon abgeleiteten Wert entspricht. Sobald während des Montagevorganges der mechanische Kontakt von Ak tor und Stellelement erfolgt, wird der Einstellvorgang been det, und die Komponenten werden zueinander lagefixiert. Nach dem Abschalten der Gleichspannung geht der Aktor in seine Ru helage zurück, so daß sich das geforderte Spiel einstellt. Da der Zusammenhang zwischen elektrischer Spannung und Aktoraus lenkung sehr exakt bekannt ist, läßt sich das Spiel mit hoher Präzision einstellen (Genauigkeit besser als 1 µm).

Auf diese Weise werden fehlerkritische geometrische Meß- und Paarungsoperationen bzw. mechanische Rückstellbewegungen weitgehend vermieden. Der mechanische Kontakt von Aktor und Stellelement läßt sich sehr einfach erfassen, z. B. durch Weg messung am Stellelement oder durch indirekte Größen, z. B. durch eine pneumatische Druckabfallprüfung.

Grundsätzlich kann die beschriebene Aufgabe auch dadurch ge löst werden, daß der Aktor aus zwei unabhängig voneinander ansteuerbaren, mechanisch in Serie geschalteten Stapeln von Piezoelementen besteht, wobei einer der beiden Stapel mit ei ner Gleichspannung zur Einstellung des Leerhubs beaufschlagt wird, während der andere Stapel zur Steuerung des Stell- oder Betätigungselementes genutzt wird.

Die Vorteile der beschriebenen Lösung sind

- einfache schaltungstechnische Realisierbarkeit,
- hohe technische Wirksamkeit,
- Diagnosefunktionen zum Zustand des Injektors im Betrieb ableitbar,
- Kosteneinsparung und Prozeßsicherheit in der Serienferti gung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Aufbau für eine Ventilsteuerung mit einem Piezo aktor, wobei in der Fig. 1a der Piezoaktor in Ruhelage und das Ventil geschlossen ist und in der Fig. 1b der Piezoaktor ausgelenkt und das Ventil geöffnet ist;

Fig. 2 schematisch den Leerhub in der Anordnung der Fig. 1, wobei in der Fig. 2a der Leerhub in der Ruhelage des Piezoak tors dargestellt ist und in der Fig. 2b ein durch Anlegen ei ner Gleichspannung nachgeführter Leerhub;

Fig. 3 den zeitlichen Verlauf der elektrischen Klemmenspan nung U, des Hubes h und der zeitlichen Ableitung dh/dt des Hubes;

Fig. 4 die Übertragungsfunktion h(U);

Fig. 5 ein Blockschaltbild für die Überlagerung der dynami schen Anregungsspannung U₁ und der statischen Vorspannung U_V;

Fig. 6 den zeitlichen Verlauf der dynamischen Anregungsspan nung U₁, des Druckes p_V und die zeitliche Ableitung dp_V/dt des Druckes;

Fig. 7 ein Zeitdiagramm für das Einstellen des Leerhubes beim Starten des Motors;

Fig. 8 die Vorgänge bei der Montage eines Piezoaktors, wobei die Fig. 8a den Zustand zu Beginn des Zusammenbaus, die Fig. 8b einen Zustand während des Zusammenbaus, die Fig. 8c den Zustand nach dem Zusammenbau und die Fig. 8d ein Zeitdiagramm für den Zusammenbau darstellt;

Fig. 9 einen Piezoaktor zur Erzeugung einer Kippbewegung, wo bei die Fig. 9a den Ruhezustand und die Fig. 9b den ausge lenkten Zustand darstellt;

Fig. 10 schematisch Schaltungsanordnungen zur Einstellung des Leerkippwinkels ϕ₀ bei der Anordnung der Fig. 9, wobei die

Fig. 10a und 10b Alternativen mit einer bzw. zwei Gleichspan nungsquellen darstellen; und

Fig. 11 eine alternative Anordnung eines linearen Piezoak tors, der in zwei getrennt ansteuerbare Piezoelementstapel unterteilt ist.

Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt schematisch und beispielhaft den Aufbau einer Ventilsteuerung mit einem elektrischen Pie zoaktor 1, der aus einem Stapel plattenförmiger piezoelektri scher Elemente besteht. Bei der gezeigten Ausführungsform er folgt die mechanische Auslenkung beim Anlegen einer Spannung senkrecht zur Schichtebene der einzelnen Piezoelementplatten, das heißt in Längsrichtung (z-Richtung) des Piezoaktors. Die einzelnen Piezoelemente sind über gemeinsame äußere Stapel kontakte elektrisch mit Anschlußklemmen 2 verbunden.

Der Piezoaktor 1 hat in der Ruhelage, das heißt ohne daß eine elektrische Spannung U anliegt, die Länge l₀ (Fig. 1a). Bei Anlegen einer elektrischen Spannung U = U₁ an die Anschluß klemmen 2 des Piezoaktors 1 dehnt sich dieser in z-Richtung und nimmt die Länge l₁ an mit l₁ < l₀ (Fig. 1b). Die Differenz l₁ - l₀ wird als Hub h bezeichnet. Der Abstand zwischen dem un gedehnten Piezoaktor 1 der Fig. 1a und dem mechanischen Stell- oder Betätigungselement (hier einem Ventilkolben 3) ist der Leerhub h₀. Der effektive Ventilhub h_V ergibt sich, wie in der Fig. 1b gezeigt, zu h_V = h - h₀ = l₁ - l₀ - h₀.

In dem in der Fig. 1a gezeigten Zustand befindet sich, da keine elektrische Spannung U angelegt ist, der Piezoaktor 1 in seiner Ruhelage, das Ventil ist geschlossen, und im Steu erraum 4 des Ventils herrscht ein Druck p₀. In dem in der Fig. 1b gezeigten Zustand ist an die Anschlußklemmen 2 die Spannung U₁ angelegt, der Piezoaktor 1 ist ausgelenkt, der Ventilkolben 3 hat eine Ventilkugel 5 gegen die Wirkung einer Rückstellfeder 6 von ihrem Sitz abgehoben, das Ventil ist da durch geöffnet, und im Steuerraum stellt sich ein Druck p₁ ein.

Die Fig. 2a zeigt noch einmal im Detail den Leerhub h₀ in der Ruhelage des Piezoaktors 1, wenn keine Spannung U anliegt. Es besteht nun die Möglichkeit, den Leerhub, das heißt den Ab stand oder das Spiel zwischen Piezoaktor 1 und Ventilkolben 3, durch Anlegen einer Gleichspannung U_V an die Anschlußklem men 2 des Piezoaktors 1 zu verringern. Die Gleichspannung U_V ist dabei kleiner als die Ansteuerspannung U₁ der Fig. 1b. Bei der Gleichspannung U_V kommt der Piezoaktor 1 daher nicht mit dem Ventilkolben 3 in mechanischen Kontakt, sondern nä hert sich diesem nur an. Der Piezoaktor 1 dehnt sich somit bei Anlegen der Gleichspannung U_V auf eine Länge l₀', die kleiner ist als die Länge a, bei der der Piezoaktor 1 gerade mit dem Ventilkolben 3 in Kontakt kommt, ohne diesen zu bewe gen. In der Fig. 2b ist entsprechend der Leerhub durch Anle gen der Gleichspannung U_V auf den Sollwert h₀' mit h₀' < h₀ eingestellt.

Die Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der elektrischen Spannung U an den Anschlußklemmen 2 des Piezoaktors 1, das heißt U(t), sowie den Hub h(t) und dessen zeitliche Ableitung dh/dt (die Bewegungsgeschwindigkeit). Dargestellt ist auch der im allgemeinen gewünschte Zielbereich h_0opt des Leerhu bes, in dem der Wert von dh/dt und somit die dynamische Bela stung des Ventilkolbens 3 noch hinreichend gering ist. Der optimale Bereich für den Leerhub h₀ liegt bei (0,01 . . . 0,1) . h.

Die Fig. 4 stellt die Übertragungsfunktion h(U) schematisch dar. Durch Aufschalten der Vorspannung U_V im Wertebereich ΔU_V wird die Kennlinie in Richtung der h-Achse um den Bereich Δh₀ verschoben. Der zulässige Wertebereich für ΔU_V liegt bei ±0.1 . U₁. Bei konventioneller Piezokeramik beträgt die maximale elektrische Feldstärke U/d ca. 2 kV/mm (d = Dicke eines ein zelnen Piezoelementes im Piezoaktorstapel). Die untere Grenze der elektrischen Spannung wird durch die Depolarisationsfeld stärke bestimmt.

Die Fig. 5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild für eine Schaltungsanordnung zur Überlagerung der dynamischen (puls förmigen) Anregungsspannung U₁ und der statischen Vorspannung U_V für eine dynamische Nachführung des Leerhubes im Betrieb des Piezoaktors 1. Die Schaltung umfaßt einen Impulsgenerator 10 zum Erzeugen der Anregungsspannungsimpulse, die in einem Verstärker 11 auf die gepulste Anregungsspannung U₁ verstärkt werden. Die Anregungsspannung U₁ wird über eine Summations schaltung 12 zum Piezoaktor 1 des Injektors 14 geführt. Vom Injektor 14 werden zum Beispiel Druckwerte x_{1. . .n} am Ventil 15 erfaßt und zu einem Mikroprozessor µC 16 geführt, an dessen Eingängen auch andere Werte wie die Anregungsspannung U₁, der Anregungsstrom i und dergleichen anliegen. Der Mikroprozessor 16 berechnet dann die zur Einstellung des Leerhubs auf den Sollwert h_0soll erforderliche Gleichspannung U_V und stellt ei ne regelbare Gleichspannungsquelle 18 so ein, daß diese die Gleichspannung U_V an die Summationsschaltung 12 abgibt, in der die Gleichspannung U_V der Anregungsspannung U₁ überlagert wird.

Wie in der Fig. 6 gezeigt, kann der aktuelle Wert (Istwert) des Leerhubes im Mikroprozessor 16 beispielsweise aus dem Zeitversatz Δt₀ zwischen den Flanken der pulsförmigen elek trischen Anregungsspannung U₁(t) und der zeitlichen Änderung des Druckes p_V am Ventil 15 abgeleitet werden. Der Druckverlauf p_V(t) läßt sich mit vergleichsweise geringem technischen Aufwand, z. B. mittels eines vorhandenen Drucksensors, messen.

Die Fig. 7 zeigt anhand eines Zeitdiagramms eine andere Mög lichkeit der Einstellung des Leerhubs. Dieser Einstellvorgang kann zum Beispiel während des Startvorganges eines Verbren nungsmotors durchgeführt werden. Auch hier kann der etwa bei einem Common-Rail-System im allgemeinen ohnehin vorhandene Drucksensor vorteilhaft für die Messung des Druckverlaufes genutzt werden.

Der Einstellvorgang der Fig. 7 läuft wie folgt ab: Die Vor spannung U_V wird ausgehend von einem Minimalwert -U_Vmax gleichmäßig erhöht, bis zum Zeitpunkt t₁ bei einer Vorspan nung U_V0 das Ventil öffnet und der Druck p in der Kraft stoffleitung abfällt. Anschließend wird die Vorspannung U_V auf einen Wert U_Vsoll verringert, der dem gewünschten Leerhub h_0soll entspricht.

Zur Bestimmung von U_Vsoll gilt:

U_Vsoll = U_V0 - h_0soll/s, mit s = Δh/ΔU.

Je nach Auslegung des Gesamtsystems kann der Druck p automa tisch unmittelbar nach dem Schließen des Ventils zum Zeit punkt t₂ (gestrichelte Linie) oder unabhängig vom Einstell vorgang zu einem späteren Zeitpunkt (durchgehende Linie) wie der aufgebaut werden.

Die Fig. 8 zeigt die Vorgänge bei einer Einstellung des Leer hubes während des Einbaus des Piezoaktors 1 in ein Einspritz ventil. Der mit einer Gleichspannung U_Vsoll beaufschlagte Ak tor 1 wird bei der Montage mechanisch in z-Richtung auf den Ventilkolben 3 zu bewegt (Fig. 8a). Im Moment des mechani schen Kontaktes von Aktor 1 und Ventilkolben 3 sinkt der Prüfdruck p_V im Ventil ab (Fig. 8b, t₁ in der Fig. 8d). Der mechanische Vorschub in z-Richtung wird dann sofort unterbrochen und der Aktor 1 in seiner Lage bezüglich des Ventilkol bens 3 fixiert. Beim Abschalten der Vorspannung U_Vsoll zum Zeitpunkt t₂ in der Fig. 8d geht der Aktor 1 dann in seine Ruhelage l₀ zurück, und der Leerhub h_0soll hat exakt den vor gesehenen Wert, der mittels der Spannung U_Vsoll gewählt wurde.

Die Fig. 9 zeigt den aus der DE 196 46 511 bekannten Torque block. Hier wird anstelle der linearen Bewegung eine Kippbe wegung erzeugt, wenn die an die beiden nebeneinanderliegenden Piezoelementstapel 20 und 22 jeweils angelegten Spannungen U_a und U_b verschieden voneinander sind: Dem Leerhub h₀ ent spricht hier der Leerkippwinkel ϕ₀. Dieser Winkel ϕ₀ kann durch eine Differenz der Steuerspannungen U_a und U_b wie der Leerhub h₀ voreingestellt bzw. im Betrieb nachgestellt wer den.

Die Fig. 10 zeigt schematisch Schaltungsanordnungen zum Ein stellen des Leerkippwinkels ϕ₀. In diesen Anordnungen wurden zur Bezeichnung entsprechender Bauteile die gleichen Bezugs zeichen wie in der Fig. 5 verwendet, die zur Unterscheidung der beiden Parallelzweige für die Piezoelementstapel 20 und 22 mit den Buchstaben A und B ergänzt wurden. Bei der Schal tung der Fig. 10a ist nur eine Summationsschaltung 12 in ei nem der beiden Parallelzweige A bzw. B und eine Gleichspan nungsquelle 18 für eine Vorspannung U_V vorgesehen, die sowohl positive als auch negative Werte an die Summationsschaltung 12' abgeben kann. Bei der Schaltung der Fig. 10b ist in jedem der beiden Parallelzweige eine Summationsschaltung 12A, 12B vorgesehen und für jede der beiden Summationsschaltungen 12A, 12B eine eigene Gleichspannungsquelle 18A, 18B zur Abgabe der Vorspannungen U_Va und U_Vb. Von Vorteil ist bei dieser Ausfüh rungsform, daß nur positive Spannungen erforderlich sind und somit die Feldstärke an den piezoelektrischen Elementen stets in Polarisationsrichtung wirkt.

Die Fig. 11 zeigt schließlich eine Lösung, bei der ein linea rer Piezoaktor in zwei elektrisch getrennte und damit unabhängig voneinander ansteuerbare, mechanisch jedoch in Serie geschaltete Bereiche 30, 31 unterteilt ist. Jeder Bereich weist ein eigenes Paar von Anschlußklemmen 32, 33 auf. Der obere Bereich 30 hat lediglich die Aufgabe, den Leerhub ein zustellen, wozu an die Anschlußklemmen 32 die Vorspannung U_V angelegt wird. Mit dem unteren Bereich 31, dem die Ansteuer spannung U₁ zugeführt wird, erfolgt die dynamische Ansteue rung des Betätigungselements bzw. Ventils. Das Längenverhält nis l_V/l₁ der Bereiche 30, 31 kann bei gleicher Dicke der piezoelektrischen Schichten in den beiden Bereichen etwa 1 : 10 betragen.

Claims

1. Verfahren zum Einstellen und Nachführen elektrischer Piezoaktoren (1) aus einem Stapel aufeinanderliegender Piezo elemente, wobei ein Leerhub (h₀) zwischen dem mit einer An steuerspannung (U₁) ansteuerbaren Piezoaktor (1) und einem Betätigungselement (Ventilkolben 3) bei nicht anliegender An steuerspannung (U₁) ausgeglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung eines vorgegebenen Leerhub-Sollwertes (h₀', h_0soll) während der Montage des Piezoaktors (1) und/oder zum Nachführen des Leerhubes während des Betriebs des Piezoaktors (1) wenigstens einem Teil der Piezoelemente des Piezoaktors (1) eine Gleich spannung (U_V, U_Vsoll) zugeführt wird, die eine von der Ansteu erspannung (U₁) unabhängige Längenänderung des Piezoaktors (1) bewirkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen des vorgegebenen Leerhub-Sollwertes (h_0soll) beim Zusammenbau des Piezoaktors (1) mit einem Betätigungs element (Ventilkolben 3) der mit der Gleichspannung (U_Vsoll) beaufschlagte Piezoaktor in Richtung auf das Betätigungsele ment bewegt wird, bis der Piezoaktor (1) und das Betätigungs element (Ventilkolben 3) mechanisch in Kontakt kommen, wor aufhin der Piezoaktor (1) in seiner Lage zum Betätigungsele ment fixiert und die Gleichspannung (U_Vsoll) wieder abgeschal tet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen des vorgegebenen Leerhub-Sollwertes (h_0soll) bei einem fest eingebauten Piezoaktor (1) die Gleichspannung (U_V) ausgehend von einem Minimalwert (-U_Vmax) erhöht wird, bis das Betätigungselement (Ventilkolben 3) betätigt wird, und anschließend die Gleichspannung (U_V) um einen Wert verringert wird, der dem gewünschten Wert (h_0soll) für den Leerhub ent spricht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum dynamischen Nachführen des Piezoaktors (1) im Betrieb der aktuelle Wert des Leerhubes (h₀) aus dem Zeitversatz (Δt₀) zwischen der pulsförmigen Ansteuerspannung (U₁) und dem zeit lichen Verlauf der vom Betätigungselement (Ventilkolben 3) ausgelösten Wirkung (Druckabfall in p_V) ermittelt und dieser Zeitversatz durch Überlagern der Gleichspannung (U_V) so ein gestellt wird, daß sich der gewünschte Wert (h_0soll) für den Leerhub ergibt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Piezoaktor (1) zwei Bereiche (30, 31) umfaßt, die elekt risch getrennt ansteuerbar, mechanisch jedoch in Serie ge schaltet sind, wobei an einem der Bereiche über die Gleich spannung (U_V) der Leerhub eingestellt wird und der andere der Bereiche mit der Ansteuerspannung (U₁) beaufschlagt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Piezoaktor (1) aus wenigstens zwei nebeneinanderliegenden Piezoelementstapeln (20, 22) besteht, an die jeweils ver schiedene Steuerspannungen (U_a, U_b) angelegt werden, wobei der Leerhub (h₀) einem Leerkippwinkel ϕ₀ entspricht, der durch die Differenz der Steuerspannungen (U_a, U_b) eingestellt und nachgeführt werden kann.

7. Anordnung zum Einstellen und Nachführen elektrischer Piezoaktoren (1) aus einem Stapel aufeinanderliegender Piezo elemente, wobei ein Leerhub (h₀) zwischen dem mit einer An steuerspannung (U₁) ansteuerbaren Piezoaktor (1) und einem Betätigungselement (Ventilkolben 3) bei nicht anliegender An steuerspannung (U₁) ausgeglichen wird, und wobei die Anord nung einen Impulsgenerator (10) mit nachgeschaltetem Verstär ker (11) zur Erzeugung der Ansteuerspannung (U₁) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung eines vorgegebenen Leerhub-Sollwertes (h₀', h_0soll) während der Montage des Piezoaktors (1) und/oder zum Nachführen des Leerhubes während des Betriebs des Piezoaktors (1) wenigstens einem Teil der Piezoelemente des Piezoaktors (1) eine Gleichspannung (U_V, U_Vsoll) aus einer Gleichspan nungsquelle (18) zugeführt wird, die gegebenenfalls der An steuerspannung (U₁) in einer Summationsschaltung (12) überla gert wird und die eine von der Ansteuerspannung (U₁) unabhän gige Längenänderung des Piezoaktors (1) bewirkt.

8. Anordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Mikroprozessor (16), der die vom Betätigungselement (Ventil kolben 3) ausgelöste Wirkung erfaßt und der auf die Gleich spannungsquelle (18) derart einwirkt, daß die gewünschte Gleichspannung (U_V, U_Vsoll) erhalten wird.

9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Piezoaktor (1) zwei Bereiche (30, 31) umfaßt, die elekt risch getrennt ansteuerbar, mechanisch jedoch in Serie ge schaltet sind, wobei an einem der Bereiche über die Gleich spannung (U_V) der Leerhub eingestellt wird und der andere der Bereiche mit der Ansteuerspannung (U₁) beaufschlagt wird.

10. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Piezoaktor (1) aus wenigstens zwei nebeneinanderliegenden Piezoelementstapeln (20, 22) besteht, an die jeweils ver schiedene Steuerspannungen (U_a, U_b) angelegt werden können, wobei der Leerhub (h₀) einem Leerkippwinkel (ϕ₀) entspricht, der durch die Differenz der Steuerspannungen (U_a, U_b) einge stellt und nachgeführt werden kann.