DE69923516T2 - Piezoelektrisches Stellglied und Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit dem Stellglied - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Stellglied, das in einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung von direkt einspritzenden Ottomotoren, Dieselmotoren oder ähnlichem einsetzbar ist und piezoelektrische Elemente aufweist, die, wenn sie mit einem elektrischen Strom versorgt sind, Verformungen aufweisen können, wodurch sie ein Objekt ansteuern. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die mit diesem Stellglied ausgestattet ist.
  • Von den verschiedenen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, die nach herkömmlicher Technik entwickelt wurden, wird z.B. die Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzvorrichtung verbreitet verwendet, bei der der in der Common Rail (gemeinsamen Kraftstoffleitung) gespeicherte Kraftstoff unter Druck in die Verbrennungskammern durch Schließen und Öffnen der in die Injektoren eingebauten Ventile eingespritzt wird.
  • Eine beispielhafte Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist in der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung NR. 77924/1998 offenbart, die einen Körper mit Kraftstoffauslassöffnungen, ein in einem Raum im Körper kolbenartig bewegbares Nadelventil, um an seinem einen axialen Ende die Kraftstoffauslassöffnungen zu öffnen und zu schließen, eine Ausgleichskammer, in der das Nadelventil an seinem axial gegenüberliegenden Ende ausgesetzt ist, das als Druckstützfläche dient, um die Hubmenge des Nadelventils zu steuern, eine Kraftstoffzuführungsleitung zum Einbringen des Kraftstoffdrucks in die Ausgleichskammer, eine Kraftstoffauslassleitung zum Entlassen des Kraftstoffdrucks in die Ausgleichskammer, ein Ventil zum Öffnen und Schließen der Kraftstoffauslassleitung, und ein piezoelektrisches Stellglied zum Betreiben des Ventils aufweist. Das stellgliedbetriebene Ventil setzt sich aus einem Ventilschaft, der sich durch die Kraftstoffauslassleitung in die Ausgleichskammer erstreckt, und einem konisch zulaufenden Ventilteller zusammen, der am Ende des Ventilschafts gebildet ist, und weist eine Ventilsitzfläche auf, um in Kontakt mit einem am Eingang der Kraftstoffauslassleitung ausgebildeten Ventilsitz zu kommen.
  • Das piezoelektrische Stellglied kann von der Steuerimpulsbreite und der zeitlichen Steuerung des Zustands "eingeschaltet" angetrieben werden, je nach pro Zyklus einzuspritzender Kraftstoffmenge und je nach Takt der Kraftstoffeinspritzung, die entsprechend der Motorbetriebsbedingungen wie Motordrehzahl, Motorlast, Gaspedalstellung und ähnlichem definiert sind. Wenn der Steuerimpuls für eine Zeitdauer zum Abfallen gebracht wird, während der die Injektoren betrieben werden sollen, wird an die piezoelektrischen Elemente für die Zeitdauer eine vorgewählte Spannung angelegt, wodurch sie in leitender Phase gehalten werden. Der durch die piezoelektrischen Elemente fließende Strom verursacht Verformungen der Elemente, um dadurch den Abstand zwischen den piezoelektrischen Elementen der Mehrschichtstruktur zu verändern, mit dem Ergebnis der Veränderung des Gesamthubs der geschichteten Elemente. Diese Veränderung des Gesamthubs wirkt auf den Ventilschaft des stellgliedbetriebenen Ventils, das wiederum entlang seiner Axialrichtung bewegt wird.
  • In dem Moment, wo das piezoelektrische Stellglied eingeschaltet wird, bewegt sich die Ventilsitzfläche des konisch geformten Ventiltellers von seinem Sitz, wodurch das stellgliedbetriebene Ventil die Kraftstoffauslassleitung öffnet, wodurch sich ein Abbau des Kraftstoffdrucks in der Ausgleichskammer in Richtung der Kraftstoffauslassleitung ergibt. Folglich wird der Kraftstoffdruck, der auf die Druckstützfläche des Nadelventils wirkt, reduziert, um einen Hub des Nadelventils zu ermöglichen, so dass der Kraftstoff aus den Kraftstoffauslassöffnungen in die Verbrennungskammern eingespritzt werden kann. Im Gegensatz dazu bewegt sich beim Abschalten des piezoelektrischen Stellglieds der konisch geformte Ventilteller zusammen mit dem sich durch die Kraft stoffauslassleitung in die Ausgleichskammer erstreckenden Ventilschaft in Richtung des Ausgangs der Kraftstoffauslassleitung und dadurch wird die Ventilsitzfläche gegen den Ventilsitz gedrückt, um die Kraftstoffauslassleitung zu blockieren. Bei diesem Vorgang erhöht sich der Kraftstoffdruck in der Ausgleichskammer, so dass das Nadelventil die Kraftstoffauslassöffnungen verschließt, um die Kraftstoffeinspritzung aus den Auslassöffnungen in den Injektoren in die Verbrennungskammer zu stoppen.
  • Mittlerweile hat das piezoelektrische Stellglied, da das piezoelektrische Stellglied bei den Antworteigenschaften des Auftretens und Verschwindens von Verformungen auf sein Ein- und Abschalten überlegen ist, bei der Ventilsteuerung von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen den Vorteil, den schnellen Betrieb des Beginns und des Endes der Kraftstoffeinspritzung mit weniger Antwortverzögerung zu erreichen, sogar wenn der Kraftstoffeinspritzzyklus einen sehr kurzen Zeitrahmen umfasst entsprechend den hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten der Motoren.
  • Beim bisherigen piezoelektrischen Stellgliedern werden jedoch, in dem Moment wo der Steuerimpuls zu fallen beginnt oder der Injektor eingeschaltet wird, die piezoelektrischen Elemente plötzlich unter einer elektrischen Spannung angeregt, die steil ansteigt. Aus den obigen Gründen neigt das bisherige Stellglied dazu, beim ersten Antriebszeitpunkt über seinen konzipierten Hub hinaus angetrieben zu werden, was dazu führen könnte, dass das piezoelektrische Stellglied selbst schwingt, wodurch das Stellglied an der Übereinstimmung mit dem gewünschten Hub gehindert würde. Der Überhub ist ein Hauptgrund für Schäden im Stellglied.
  • Die wie oben beschriebenen Probleme bei bisherigen piezoelektrischen Stellgliedern werden unter Bezugnahme auf die 6 bis 8 erläutert.
  • Nimmt man nun an, dass ein Erregungsimpuls angelegt wird, um einen Steuerimpuls nach einer Zeitspanne von 1 ms von dem Zeitpunkt anzuheben, zu dem der Steuerimpuls abfällt, wie mit einer durchgehenden Linie in 6 dargestellt, führt die an den piezoelektrischen Elementen angelegte Spannung, wie mit einer durchgezogenen Linie in 7 dargestellt, zu einem Überschwinger, gekennzeichnet mit einem Kreis A, kurz nachdem der Steuerimpuls zu fallen begonnen hat, und beginnt danach mit einer Resonanzamplitude von etwa 20 V zu schwingen. Wie aus dem obigen ersichtlich führt der Erregungsimpuls im Stand der Technik zu einer Resonanzfrequenz bei der an den piezoelektrischen Elementen angelegten Spannung, die durch eine Konstruktionskonstante der piezoelektrischen Elemente definiert ist. Darüber hinaus findet, wie mit einer durchgezogenen Linie in 8 dargestellt, ein Überschwinger, mit einem Kreis B gekennzeichnet, in einer Verformung oder einer Verschiebung in den piezoelektrischen Elementen und auch eine mechanische Schwingung mit einer Resonanzamplitude von etwa 30 μm statt, oder es kommt zu einem Läuten in den piezoelektrischen Elementen. Beim Erregen der piezoelektrischen Elemente tritt, wie oben erläutert, die Resonanz aufgrund des Läutens auf. Dadurch hindert die Resonanz in den piezoelektrischen Elementen die gewünschte Verformung und führt zu einem dielektrischen Durchschlag an den Anschlüssen der piezoelektrischen Elemente. Darüber hinaus dämpft die Verformung in den piezoelektrischen Elementen nicht sofort ab, sondern schwingt weiter, sogar nachdem der Steuerimpuls angestiegen ist oder der Erregungsimpuls abgeschaltet wird.
  • Folglich hat das piezoelektrische Stellglied des Standes der Technik seine technische Aufgabe darin, das Überschwingen der Spannung an den piezoelektrischen Elementen und der Verformung in den piezoelektrischen Elementen zu eliminieren, und das Läuten zu verhindern, wodurch das Auftreten des Resonanzphänomens verhindert wird.
  • Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, die obigen Mängel zu beheben und ein piezoelektrisches Stellglied bereitzustellen, bei dem ein Überlagerungsimpuls erzeugt wird, kurz nachdem ein Steuerimpuls zu fallen begonnen hat, um ein Überschwingen zu reduzieren, wodurch eine Verformung in den piezoelektrischen Elementen reduziert wird, und ebenfalls eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitzustellen, die mit diesem piezoelektrischen Stellglied ausgestattet ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Stellglied, in dem ein elektrisches Potential an Anschlüssen von piezoelektrischen Elementen durch Einschalten eines Erregungsimpulses angelegt wird, um Verformungen der piezoelektrischen Elemente zu bewirken, wobei die resultierenden Verformungen für einen vorgewählten Zeitabschnitt gehalten werden und danach das Anlegen des elektrischen Potentials durch Abschalten des Erregungsimpulses unterbleibt, wodurch die piezoelektrischen Elemente von den Verformungen freigegeben werden, wobei kurz nachdem der Erregungsimpuls eingeschaltet wurde, ein Impuls derart überlagert wird, dass er für einen winzigen Zeitabschnitt abschaltet.
  • Beim piezoelektrischen Stellglied der vorliegenden Erfindung wird ein Impuls synchron zu einem Zeitpunkt überlagert, an dem der Erregungsimpuls angeschaltet wird. Mit anderen Worten, der Impuls wird derart überlagert, dass man den Erregungsimpuls synchron mit dem Zeitpunkt abschaltet, an dem der Erregungsimpuls eingeschaltet wird, und den Erregungsimpuls nach Ablauf eines winzigen Zeitabschnitts wieder einschaltet. Dies verringert die Spannung an den piezoelektrischen Elementen und das Überschwingen der Verformung bei den piezoelektrischen Elementen, während es deren Schwingungen verringert.
  • Beim erfindungsgemäßen piezoelektrischen Stellglied wird darüber hinaus bevorzugt, um einem dielektrischen Durchschlag der Anschlüsse der piezoelektrischen Elemente zu verhindern, dass kurz bevor der Erregungsimpuls abgeschaltet wird, ein Erregungsimpuls ebenfalls für einen winzigen Zeitabschnitt überlagert wird, um den Erregungsimpuls abzuschalten.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise ein piezoelektrisches Stellglied auf, wobei der für einen winzigen Zeitabschnitt überlagerte Impuls so gesteuert wird, dass er mit einer zeitlichen Koordinierung von weniger als einem Viertel einer als Charakteristik ermittelten Schwingungsdauer abschaltet und auch mit derselben zeitlichen Koordinierung anschaltet. D.h. der Erregungsimpuls wird vorzugsweise innerhalb eines winzigen Zeitabschnitts von weniger als einem Viertel einer Schwingungsdauer abgeschaltet, kurz nachdem der Erregungsimpuls abgeschaltet worden ist, und wird ebenfalls nach einer Zeitspanne der selben Schwingungsdauer wieder eingeschaltet. Das Vorsehen des winzigen Zeitabschnitts hat die deutliche Wirkung des Abschwächens des Überschwingers, der sonst beim Beginn der Verformung im piezoelektrischen Stellglied auftreten könnte, sowie des Reduzierens der Verformungsschwingungen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem Körper mit Auslassöffnungen, um Kraftstoff einzuspritzen, einem Nadelventil, das in der Art eines Hubkolbens in einem Raum in dem Körper bewegbar ist, um dadurch an dessen einem Ende die Auslassöffnungen zu öffnen und zu schließen, einer Ausgleichskammer, in der das Nadelventil mit seinem entgegengesetztem Ende angeordnet ist, das eine einem Druck ausgesetzte Fläche aufweist, um einen Kraftstoffdruck zu halten, um eine Hubmenge des Nadelventils zu regulieren, einer Kraftstoffbahn zum Zuführen des Kraftstoffs in die Ausgleichskammer, einer Kraftstoffauslassleitung zum Entlassen des Kraftstoffdrucks in die Ausgleichskammer, einem Ventil zum Öffnen und Schließen der Kraftstoffauslassleitung und einem Stellglied zum Betreiben des Ventils, wobei das Stellglied ein piezoelektrisches Stellglied ist.
  • Das piezoelektrische Stellglied der vorliegenden Erfindung ist derart gesteuert, dass der Erregungsimpuls beim Beginn der Kraftstoffeinspritzung eingeschaltet wird und am Ende der Kraftstoffeinspritzung ausgeschaltet wird. Das piezoelektrische Stellglied ist in seiner Antwortcharakteristik beim Auftreten und Verschwinden von Verformungen bezüglich des An- und Abschaltens des elektrischen Potentials hochwertig und dadurch in der Lage, eine Kraftstoffeinspritzung ohne Zeitverzögerung zu starten und zu beenden, sogar bei Kraftstoffeinspritzzyklen, deren Frequenz bei Hochgeschwindigkeitsmotoren sehr hoch ist. Weiterhin wird ein Impuls überlagert, um den Erregungsimpuls abzuschalten, sofort nach dem Beginn der Kraftstoffeinspritzung, synchron mit einem Zeitpunkt, zu dem der Erregungsimpuls eingeschaltet wird, und um den der Erregungsimpuls wieder nach einem winzigen Zeitabschnitt einzuschalten. Als Ergebnis kann das piezoelektrische Stellglied wirksam vor einem dielektrischen Durchschlag geschützt werden. Zusätzlich ist es vorteilhaft, kurz vor dem Ende der Kraftstoffeinspritzung oder kurz bevor der Erregungsimpuls abgeschaltet wird, einen Erregungsimpuls zu überlagern, um den Erregungsimpuls für einen winzigen Zeitabschnitt abzuschalten.
  • In dem wie oben beschrieben konstruierten erfindungsgemäßen piezoelektrischen Stellglied wird ein Erregungsimpuls für einen winzigen Zeitabschnitt derart überlagert, dass der Erregungsimpuls abgeschaltet wird, kurz nachdem er eingeschaltet wurde. Dies verringert die Resonanzamplitude zum Zeitpunkt des Einschaltens des Erregungsimpulses, die 20 V bei der Spannung und 30 μm bei der Verformung betragen kann, wodurch sich eine Verbesserung der Genauigkeit beim Definieren der gewünschten Verformung ergibt.
  • Resonanzschwingungen der mit dem oben beschriebenen piezoelektrischen Stellglied ausgestatteten Kraftstoffeinspritzvorrichtung können mit dem Ergebnis der Verbesserung der Verformungsgenauigkeit in dem Stellglied reduziert werden, und die Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann ebenfalls vor einem dielektrischen Durchschlag der Anschlüsse der piezoelektrischen Elemente geschützt werden, wodurch sehr zuverlässige und langlebige Kraftstoffinjektoren bereitgestellt werden. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann schnell betrieben werden, um das Einspritzen von Kraftstoff ohne Zeitverzögerung sogar bei sehr hochfrequenten Kraftstoffeinspritzzyklen zu starten und zu stoppen.
  • Darüber hinaus können bei der Kraftstoffeinspritzvorrichtung dieser Erfindung die Betriebsmodi des stellgliedbetriebenen Ventils durch Regulierung des Zeitpunkts, des Intervalls, der Stärke und ähnlichem des an den piezoelektrischen Elementen angelegten Stroms verändert werden, wodurch abhängig von den Motorbetriebsbedingungen die Hubgeschwindigkeit des Nadelventils verändert wird. Dies ermöglicht es, zuverlässig verschiedene Charakteristiken von Kraftstoffeinspritzwerten, insbesondere Anfangscharakteristiken von Kraftstoffeinspritzwerten zu erhalten, wodurch die NOx-Emmisionen und das Geräusch der Motoren verringert werden. In der Kraftstoffeinspritzvorrichtung dieser Erfindung ist weiterhin die Schließkraft des stellgliedbetriebenen Ventils umso größer, je höher der Kraftstoffdruck in der Ausgleichskammer ist, was dadurch sicherlich das Auslaufen des Kraftstoffs, der durch das Ventil leckt, blockieren kann. Dies entlastet die Kraftstoffeinspritzpumpe von nutzloser Arbeitslast, wodurch der spezifische Kraftstoffverbrauch von Motoren verbessert wird.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 eine axiale Schnittdarstellung ist, die eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung darstellt:
  • 2 eine unvollständige vergrößerte axiale Schnittansicht ist, die die wesentlichen Bestandteile der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in 1 darstellt:
  • 3 eine unvollständige vergrößerte axiale Schnittansicht ist, die eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung zeigt:
  • 4 eine unvollständige vergrößerte erläuternde Ansicht eines stellgliedbetrieben Ventils in offener Position in der in 3 dargestellten Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist:
  • 5 eine graphische Darstellung ist, die einen Hub eines Nadelventils während eine Kraftstoffeinspritzzyklus zeigt:
  • 6 eine graphische Darstellung eines exemplarischen Steuerimpulses ist, um ein piezoelektrisches Stellglied zu steuern:
  • 7 eine graphische Darstellung ist, die eine Spannungsveränderung bei mit dem Steuerimpuls gesteuerten piezoelektrischen Elementen zeigt, und
  • 8 eine graphische Darstellung ist, die eine Verformungsveränderung von mit dem Steuerimpuls gesteuerten piezoelektrischen Elementen darstellt.
  • Im Folgenden wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail eine bevorzugte Ausführungsform der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
  • Zuerst stellt 6 eine Wellenform eines Erregungsimpulses zur Steuerung eine piezoelektrischen Stellglieds dar. Betrachtet man nun, dass der mit einer durchgezogenen Linie dargestellte Erregungsimpuls an piezoelektrischen Elementen angelegt wird, so dass, nachdem das Ereignis für 1 ms gehalten worden ist, ein Steuerimpuls abgefallen war oder der Erregungsimpuls angeschaltet worden war, wird der Steuerimpuls angehoben oder der Erregungsimpuls abgeschaltet. In der wie oben beschriebenen Phase verändert sich die Spannung an den piezoelektrischen Elementen entlang einer durchgezogenen Linie in 7, während sich die Verformung in den piezoelektrischen Elementen wie in 8 dargestellt verändert. Die Spannung an den piezoelektrischen Elementen beginnt stark zu steigen, kurz nachdem der Steuerimpuls abgefallen ist, was zu einem Überschwinger in einem in 7 mit A umkreisten Bereich führt, und schwingt danach weiter. Nachfolgend beginnt, kurz nachdem der Steuerimpuls angestiegen ist, die Spannung abzufallen und nähert sich allmählich Null an. Die Verformung in den piezoelektrischen Elementen beginnt ebenfalls, kurz nachdem der Steuerimpuls abgefallen ist, stark anzusteigen, was zu einem Überschwinger in einem in 8 bei B umkreisten Bereich führt, und der danach weiter schwingt. Anschließend, kurz nachdem der Steuerimpuls angestiegen ist, sinkt die Verformung schnell ab und schwächt sich mit Schwingungen für einen kurzen Zeitraum ab. Die Schwingung tritt mit einer Schwingungsdauer von etwas mehr als 0,1 ms auf, sowohl für Spannung als auch für Verformung.
  • Wie aus 6 ersichtlich, wird der Steuerimpuls mit dem Erregungsimpuls überlagert, der eingeschaltet und sofort danach für einen winzigen Zeitraum abgeschaltet wird. D.h., der Erregungsimpuls wird einmal abgeschaltet synchronisiert mit dem "Einschalt"-Zeitpunkt des Erregungsimpulses und nach einer winzigen Zeitdauer wieder eingeschaltet, die eine Schwingungsdauer weniger als ein Viertel der Schwingungsdauer beträgt, die als Charakteristik des piezoelektrischen Stellglieds gegeben ist.
  • In der Praxis wird, kurz nachdem der Steuerimpuls zu einem Zeitpunkt a in 6 abgefallen ist, der Steuerimpuls zu ei nem Zeitpunkt b in 6 innerhalb einer Zeitdauer von weniger als einem Viertel der Schwingungsdauer des piezoelektrischen Stellglieds einmal angehoben. Nach einem weiteren kurzen Zeitabschnitt, der gleich dem Zeitabschnitt zwischen den Zeitpunkten a und b ist, fällt der Steuerimpuls zu einem Zeitpunkt c in 6 und wird für ungefähr 1 ms beim letzten Ereignis gehalten, oder bei dem Ereignis, bei dem der Erregungsimpuls eingeschaltet wird. Als ein Ergebnis der Steuerung des Steuerungsimpulses wie soeben beschrieben kann die Spannung an den piezoelektrischen Elementen entsprechend der gestrichelten Linie in 7 variieren, wohingegen die Verformung in den piezoelektrischen Elementen wie in 8 mit einer gestrichelten Linie dargestellt variieren kann.
  • Das Überlagern des Erregungsimpulses auf dem Steuerimpuls, wie in 7 dargestellt, hat die Vermeidung des Auftretens des Überschwingers zum Ergebnis, der anderenfalls bei der Spannung an den piezoelektrischen Elementen auftreten könnte. D.h., die gestrichelte Linie in 7 könnte sich gleichmäßiger mit keiner bei A umkreisten Fläche ändern. Bei der Verformung in den piezoelektrischen Elementen tritt ebenfalls kein Überschwingen wie in 8 dargestellt auf, oder die bei B umkreiste Fläche auf der gestrichelten Linie von 8 wird nicht beobachtet. Es ist deshalb aus den gestrichelten Linien in 7 und 8 ersichtlich, dass während ungefähr 1 ms, in der der Steuerungsimpuls in der Abfallphase oder der Erregungsimpuls eingeschaltet gehalten wird, die Schwingungen der Spannung und der Verformung in den piezoelektrischen Elementen verringert werden, so dass ein geringes Überschwingen auftritt.
  • Beim Steuerungsablauf in 6 wird, auch in dem Fall, in dem der Steuerungsimpuls zum Zeitpunkt a in 6 abfällt und wieder zum Zeitpunkt z in 6 nach einer Zeitspanne von 1 ms ansteigt, der Erregungsimpuls dem Steuerimpuls direkt vor dem Anschalten des Steuerimpulses überlagert, um den Steuerimpuls ab- und nach einer winzigen Zeitspanne wieder anzuschalten. D.h., unmittelbar vor dem Anstieg des Steuerimpulses steigt der Steuerimpuls zu einem Zeitpunkt x in 6 kurz an, fällt dann zu einem Zeitpunkt y nach einem winzigen Zeitabschnitt von weniger als einem Viertel der Schwingungsperiode des piezoelektrischen Stellglieds ab. Nach einem weiteren winzigen Zeitabschnitt, der gleich der Zeitabschnittslänge zwischen den Zeitpunkten x und y ist, steigt der Steuerimpuls wieder zum Zeitpunkt z in 6. Dieser Steuerungsablauf hat eine große Wirkung auf den dielektrischen Durchschlag an den Anschlüssen der piezoelektrischen Elemente.
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung erläutert, die mit dem piezoelektrischen Stellglied der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
  • Diese Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist in geeigneter Weise in Common Rail-Einspritzsystemen oder in den Zeichnungen nicht dargestellten Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzvorrichtungen einsetzbar. Der einem Druckspeicher, nachfolgend mit "Common Rail" bezeichnet, durch eine Kraftstoffeinspritzpumpe zugeführte Kraftstoff wird in der Common Rail zu dem unter Hochdruck stehenden Kraftstoffdruck verstärkt, der wiederum aus Einspritzdüsen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in Verbrennungskammern entladen wird. Zunächst Bezug nehmend auf 1, ist ein Injektorkörper 1 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung luftdicht in einer nicht in den Zeichnungen dargestellten Bohrung angeordnet, die in einem Grundkörper wie einem Zylinderkopf durch ein Dichtungselement ausgebildet ist. Der Injektorkörper 1 ist mit einer Düse am unteren Ende davon luftdicht eingebaut.
  • Der Injektorkörper 1 weist an seiner oberen Schulter einen Hochdruckkraftstoffeinlass 2 auf. Der Injektor 1 umfasst einen Mittelabschnitt 3, der darin mit einem Raum 4 versehen ist, der sich axial im Injektorkörper 1 erstreckt. Im Raum 4 ist ein Ventil 5 zum Öffnen und Schließen einer Kraftstoffauslassleitung 33 angeordnet, die im Folgenden beschrieben wird. Das Ventil 5 ist derart gestaltet, dass es von einem piezoelektrischen Stellglied 6 angetrieben wird, das sich aus piezoelektrischen Elementen 7 zusammensetzt, die mehrschichtig übereinander angeordnet sind und in dem Injektorkörper 1 mit einem Befestigungsdeckel 8 untergebracht sind, der auf den Mittelabschnitt 3 aufgeschraubt ist. Die piezoelektrischen Elemente arbeiten in Antwort auf von einer Steuereinheit 9 ausgesendeten Steuersignale, um das Ventil in seine offene Stellung zu bringen. Ein Ausgangsschaft 10 des piezoelektrischen Stellglieds 6 erstreckt sich von den piezoelektrischen Elementen 7 durch den Raum 4 und wird weiterhin für eine Gleitbewegung durch einen Führungsabschnitt 11 geführt, dessen Radius bezüglich des Raums 4 in dem Mittelabschnitt 3 reduziert ist, und von einem Führungsstück 12, das in dem Raum 4 in der Nähe der Düsenspitzen bezüglich des Führungsabschnitts 11 angeordnet ist. Der Ausgangsschaft 10 kann bei Betrieb der piezoelektrischen Elemente 7 in dem Stellglied 6 eine axiale Kolbenbewegung von hoher Geschwindigkeit durchführen.
  • Das piezoelektrische Stellglied 6 ist das gleiche wie oben im Zusammenhang mit den 6 bis 8 beschrieben.
  • Die piezoelektrischen Elemente 7 in dem Stellglied 6 werden mit einem Erregungspuls mit einer Steuerimpulsbreite betrieben, die einer Betriebsdauer des Injektors entspricht. Eine Steuerimpulsbreite, die sich von einem Impulsabfall bis zu einem Impulsanstieg erstreckt, ist gleich der Dauer, während der der Injektor in Betrieb ist. Sobald der Steuerimpuls abzufallen beginnt, wird folglich der Steuerimpuls für die Dauer des Injektorbetriebs bei seiner Impulsabfallphase gehalten, während der lediglich eine vorbestimmte Erregungsspannung an den mehrfach geschichteten piezoelektrischen Elementen 7 angelegt wird und folglich ein elektrischer Strom durch die piezoelektrischen Elemente 7 fließt, die wiederum dazu gebracht werden, den Abstand zwischen jeglichen angrenzenden Elementen zu verändern, um dadurch einen gewünschten Ände rungsumfang des Gesamthubs herbeizuführen. Die Veränderung des Gesamthubs treibt den Ausgangsschaft 10 entlang seiner Axialrichtung vorwärts.
  • Auf diese Weise soll die oben in Bezug auf die 6 bis 8 beschriebene Steuerung ausgeführt werden, wobei direkt nachdem der Steuerimpuls gefallen ist oder der Injektor zu arbeiten begonnen hat, der Steuerimpuls einmal für einen winzigen Zeitabschnitt angehoben wird und sofort danach nach einem weiteren winzigen Zeitabschnitt wieder fällt. Weiterhin ist es natürlich vorteilhaft, eine weitere Steuerung hinzuzufügen, in der unmittelbar vor dem Anstieg des Steuerimpulses oder direkt bevor der Injektor aufhört zu arbeiten, der Steuerimpuls kurz für einen winzigen Zeitabschnitt ansteigt und dann sofort fällt.
  • Das Überlagern des Erregungsimpulses auf den Steuerimpuls direkt nach dem Impulsabfall ist vorteilhaft für die Unterdrückung der in dem piezoelektrischen Stellglied auftretenden Schwingungen. Dies ermöglicht es, die Verformung des Stellglieds exakt zu steuern, was zu einer Verbesserung der Genauigkeit der Begrenzung führt. Im Gegensatz dazu hat die Überlagerung des Erregungsimpulses kurz vor dem Impulsanstieg des Steuerimpulses wenig Einfluss auf die exakte Steuerung des Verformungsumfangs des piezoelektrischen Stellglieds, sie hat jedoch die Schutzwirkung gegen den elektrischen Durchschlag der piezoelektrischen Elemente.
  • Das Steuerelement 13 ist zwischen dem Mittelabschnitt 3 und einem Düsenkörper 14 eingeschoben angeordnet. Sowohl das Steuerelement 13 als auch der Düsenkörper 14 sind mit dem Mittelabschnitt 3 verbunden, um einen Abschnitt des Injektorkörpers 1 zu bilden, durch Aufschrauben eines mit einem Gewinde versehenen Deckels 15, der mit dem Düsenkörper 14 ineinandergreift, auf den dazu passenden Abschnitt des Mittelabschnitts 3. Der Düsenkörper 14 ist darin mit einer Düsenbohrung 16 versehen, in der ein Nadelventil 17 gleitend bewegbar eingesetzt ist, so dass sich ein ringförmiger Spielraum 18 dazwischen ausbildet. Der Zwischenraum um das Nadelventil 17 herum bildet einen Hochdruckkraftstoffdurchlass. Der Düsenkörper 14 ist an seinem Ende mit einer Auslassöffnung 19 ausgebildet, durch die der Kraftstoff in die Verbrennungskammern des Verbrennungsmotors eingespritzt wird. Das Nadelventil 17 weist ein konisch zulaufendes Ende auf. Die axiale Kolbenbewegung des Nadelventils 17 führt dazu, dass dessen konisch zulaufendes Ende sich von einer gegenüberliegenden konisch zulaufenden Fläche 20 an der Spitze des Düsenbohrlochs 16 im Düsenkörper 14 abhebt und wieder darauf aufsitzt, wodurch der aus der Auslassöffnung 19 zu injizierende Kraftstofffluss ermöglicht und blockiert werden kann. Das Nadelventil 17 weist in seinem mittleren Bereich eine ringförmige konisch zulaufende Oberfläche 21 auf, die eine dem Druck ausgesetzte Oberfläche zum Halten des Kraftstoffdrucks bildet, der in die Richtung wirkt, wo das Nadelventil 17 die Auslassöffnung öffnet. In dem Moment, wo das Nadelventil 17 sich von der konisch zulaufenden Fläche 20 abhebt, kann der unter Hochdruck stehende Kraftstoff aus der Auslassöffnung 19 in die Verbrennungskammer eingespritzt werden. Im Gegensatz dazu wird, wenn sich das Nadelventil 17 zurück auf die konisch zulaufende Fläche 20 herunter bewegt, der Kraftstofffluss blockiert und dadurch unterbleibt die Kraftstoffeinspritzung.
  • Der für die Hochdruckversorgungsquelle aus der nicht dargestellten gemeinsamen Kraftstoffleitung zu dem Kraftstoffeinlass 2 zugeführte Kraftstoff fließt durch einen Kraftstoffdurchlass 22 in den Injektorkörper 1, durch einen Kraftstoffdurchlass 23 im Steuerelement 13 und durch einen Kraftstoffdurchlass 24 im Düsenkörper 14 und erreicht den Kraftstoffbehälter 25, gegen die die konisch zulaufende Fläche 21 als Druck ausgesetzte Oberfläche anliegt. In dem Moment, in dem das Nadelventil 17 die Auslassöffnung 19 öffnet, kann der Kraftstoff in dem Behälter 25 aus der Auslassöffnung 19 eingespritzt werden.
  • Wie detailliert in 2 dargestellt, weist das Steuerelement 13 ein Loch 27 auf, das sich an einer bezüglich der Mitte radial nach außen versetzten Position befindet und das mit einem Loch 26 im Injektorkörper 1 ausgerichtet ist. Ein Verbindungsstift 28 ist in die sich gegenüberliegenden Löcher 26, 27 eingesetzt, um dadurch das Steuerelement 13 in richtiger Position bezüglich des Mittelabschnitts 3 zu halten. Das Steuerelement 13 ist weiterhin mit einer Ausnehmung 29 versehen, die sich in Richtung des Düsenkörpers 14 öffnet. Das Nadelventil 17, das im nachfolgenden detailliert erläutert wird, erstreckt sich in die Ausnehmung 29 und weist an seinem Ende eine gegenüber dem Kraftstoffdruck ausgesetzte Fläche 31 auf, die mit der Ausnehmung 29 zusammen wirkt, um die Ausgleichskammer 30 zu bilden. Das Steuerelement 13 ist mit einer Kraftstoffbahn 32 durchbohrt, die sich zum Kraftstoffdurchlass 23 hin öffnet und sich radial zur Mitte des Steuerelements 13 hin erstreckt. Die Kraftstoffbahn 32 kommuniziert mit der Ausgleichskammer 30, um den unter Hochdruck stehenden Kraftstoff in die Kammer 30 einzuleiten. Die Kraftstoffauslassleitung 33 ist axial in der Mitte des Steuerelements 13 gebohrt, so dass sie an ihrem einen Ende mit der Ausgleichskammer 30 und an ihrem gegenüberliegenden Ende mit dem sich axial erstreckenden Raum 4 im Mittelabschnitt 3 kommuniziert.
  • Das stellgliedbetriebene Ventil 5 umfasst einen Ventilschaft 34, der integral mit dem Ausgangsschaft 10 des piezoelektrischen Stellglieds 6 verbunden ist, und eine Rückstellfeder 35, um den Ventilschaft 34 in einer Richtung zum Schließen des Ventils 5 zurückzudrängen. Die Rückstellfeder 35 grenzt an ihrem einen Ende gegen eine am Ventilschaft 34 befestigte Federaufnahme und an ihrem gegenüberliegenden Ende gegen eine obere Fläche 37 des Steuerelements 13. Die Rückstellfeder 35 ist unter Druck derart eingepasst, dass sie den Ventilschaft stets nach oben drückt.
  • Der Ventilschaft 34 erstreckt sich durch die Kraftstoffauslassleitung 33 in die Ausgleichskammer 30, wobei er einen kleinen Spielraum dazwischen belässt. Der Ventilschaft 34 weist an seinem Ende einen konisch zulaufenden Ventilteller 38 auf, um die Kraftstoffauslassleitung 33 zu öffnen und zu schließen. Die wesentlichen Strukturen oder Bauteile der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in 4 sind im wesentlichen identisch mit denen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in 2, ausgenommen die Art der Feder, die als Mittel zur Voreinstellung des Nadelventils 17 in Richtung seiner geschlossenen Position dient, bei der die Kraftstoffeinspritzung aufhört, und deshalb werden die Einzelheiten des stellgliedbetriebenen Ventils 5 unten im Zusammenhang mit 4 erläutert.
  • Der konisch zulaufende Ventilteller 38 weist eine sich verjüngende konische Ventilsitzfläche 39 auf, die gut auf einen Ventilsitz 40 einer konischen konvexen Fläche passt, die in der Kraftstoffauslassleitung 33 an ihrem Ende ausgebildet ist, das sich in Richtung der Ausgleichskammer 30 öffnet. Wenn sich das piezoelektrische Stellglied 6 in nicht leitendem Zustand befindet oder abgeschaltet ist, wird das stellgliedbetriebene Ventil 5 durch die Federkraft der Rückstellfeder 35 in seiner Schließposition gehalten, in der die Ventilsitzfläche 38 des konisch zulaufenden Ventiltellers 39 gegen den Ventilsitz 40 in direkter Kontaktbeziehung sitzt, wodurch die Kraftstoffauslassleitung 33 blockiert wird. Mit dem Einschalten des piezoelektrischen Stellglieds 6 durch das Anlegen eines elektrischen Stroms bewegt sich der Ventilschaft 34 des Ventils 5 in der Zeichnung nach unten und überwindet dabei die Federkraft der Rückstellfeder 35. Dies zwingt die Ventilsitzfläche 39 des konisch zulaufenden Ventiltellers 38 weg vom Ventilsitz 40, um die Kraftstoffauslassleitung 33 an seinem einen offenen Ende, das in Richtung der Ausgleichskammer 30 zeigt, zu öffnen, wodurch ein geringer Kraftstofffluss, der mit Pfeilen gekennzeichnet ist, zugelassen wird, so dass sich der Kraftstoffdruck in der Ausgleichskammer 30 durch den Zwischenraum zwischen der sich gegenüberstehenden Kraftstoffauslassleitung 35 und dem Ventilschaft 34 in den Raum 4 abbaut.
  • Eine Membranfeder 43 ist als Rückstellfeder unter Druck zwischen einem Winkel 41 der Aufnahme 29 und einer Federaufnahme 42 eingeschoben, die am axialen Ende 44 des Nadelventils 17 befestigt ist. Die Membranfeder 43 zwingt das Nadelventil 17 in seine Schließposition, in der das Nadelventil 17 den Kraftstofffluss zu der Auslassöffnung 19 blockiert. Sowohl die Federaufnahme 42 als auch die Membranfeder 43 sind mit geeigneten, nicht dargestellten Löchern ausgebildet, um zu ermöglichen, dass der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffbahn 32 die Ausgleichskammer 30 erreicht. Die Kraft des Kraftstoffdrucks in der Ausgleichskammer 30, die auf die Druck ausgesetzte Fläche 31 des Nadelventils 17 wirkt, kann den Hub des Ventiltellers im Gleichgewicht mit dem Kraftstoffdruck, der auf die druckausgesetzte Fläche der konisch zulaufenden Fläche 21 des Nadelventils 17 ausgeübt wird, und der Rückstellkraft der Membranfeder 43 steuern, die auf das Nadelventil 17 wirkt. Das Steuerelement 13 ist zur Anordnung der Federaufnahme 42 mit einem Anschlag 47 versehen. Der Anschlag 47 ist in der Tiefe um einen Abstand H größer ausgebildet verglichen mit der Dicke der Federaufnahme 42. Der Abstand H ist gleich einem Abstand, der von der Schließstellung zur Öffnungsstellung des Nadelventils 17 reicht, das dadurch innerhalb des Bereichs zwischen den Schließ- und Öffnungsstellungen bewegbar ist.
  • Da die effektive offene Fläche, die durch Bewegen der Ventilsitzfläche 39 des konisch zulaufenden Ventiltellers 38 weg vom Ventilsitz 40 entsteht, als weniger als die Querschnittsfläche des Zwischenraums zwischen der Kraftstoffauslassleitung 33 und dem Ventilschaft 34 über fast den gesamten Betriebsbereich des Ventils 5 konzipiert ist, definiert der Öffnungsgrad des stellgliedbetriebenen Ventils 50 bei Öffnung der Kraftstoffauslassleitung 33 den Reduktionsumfang des Kraftstoffdrucks in der Ausgleichskammer 30.
  • Das Folgende erläutert den Betrieb der wie oben beschriebenen konstruierten Ausführungsform. Mit dem Abschalten des piezoelektrischen Stellglieds 6 zwingt die Rückstellfeder 35, wie in 2 dargestellt, den Ventilschaft 34 durch die Federaufnahme 36 in den Zeichnungen nach oben, wodurch die Ventilsitzfläche 39 des konisch zulaufenden Ventiltellers 38 gegen den Ventilsitz 40 aufsitzt, so dass das stellgliedbetriebene Ventil 5 die Kraftstoffauslassleitung 33 abschaltet. In diesem Zustand wird das aus der Common Rail zugeführte, unter Hochdruck stehende Kraftstoff aus dem Hochdruckkraftstoffeinlass 2 in den Kraftstoffbehälter 25 über die Kraftstoffdurchlässe 22, 23 und 24 eingeleitet. Der Kraftstoff in dem Behälter 25 wirkt auf die konisch zulaufende Fläche 21 des Nadelventils 17, das dadurch in Hubrichtung gedrängt wird. Der Kraftstoff erreicht ebenfalls den Zwischenraum 18, der zwischen dem Düsenkörper 14 und dem Umfang des Nadelventils 17 definiert ist, um dadurch den Zwischenraum 18 zu füllen. Darüber hinaus wirkt der Kraftstoffdruck, der in die Ausgleichskammer 30 durch die Kraftstoffbahn 32 eingeleitet wird, auf die dem Druck ausgesetzte Fläche 31 des Nadelventils 17. In dieser Phase übersteigt die resultierende Kraft der Rückstellkraft der Membranfeder 43 mit der Kraft des Kraftstoffdrucks, der auf die Druck ausgesetzte Fläche 31 wirkt, um das Nadelventil 17 in seine Schließstellung zu zwingen, die Kraft des Kraftstoffdrucks, der auf die Druck ausgesetzte der konisch zulaufenden Fläche 21 wirkt, um das Nadelventil 17 in seine Öffnungsstellung zu zwingen, und dadurch schließt das Nadelventil 17 die Auslassöffnung 19, womit die Kraftstoffeinspritzung endet.
  • In dem Moment, in dem die Steuereinheit 9 das piezoelektrische Stellglied 6 einschaltet, wird der Ventilschaft 34 in der Zeichnung nach unten gezwungen gegen die Kompressionskraft der Rückstellfeder 35, um die Ventilsitzfläche 39 des konisch zulaufenden Ventiltellers 38 weg vom Ventilsitz 40 zu bewegen, wodurch das Ventil 5 die Krafstoffauslassleitung 33 öffnet. Die Kraftstoffbahn 32 hat die Wirkung einer Blende, die den Krafstofffluss in der Kraftstoffbahn 32 kleiner macht als den in der Kraftstoffauslassleitung 33. Dadurch entlässt ein Öffnen der Kraftstoffauslassleitung 33 den Kraftstoffdruck in der Ausgleichskammer 33 in den Raum 4. Beim Abbau des Kraftstoffdrucks in der Ausgleichskammer 30 überwindet die Kraft des Kraftstoffdrucks, der auf die konisch zulaufende Fläche 21 wirkt, um das Nadelventil 17 in seine Öffnungsstellung zu zwingen, die sich ergebende Kraft aus der Rückstellkraft der Membranfeder 43 und der Kraft des Kraftstoffdrucks, der auf die Druck ausgesetzte Fläche 31 wirkt, um das Nadelventil 17 in seine Schließstellung zu zwingen, um dadurch das Nadelventil 17 anzuheben, so dass der Kraftstoff aus der Auslassöffnung 19 in die Verbrennungskammern eingespritzt wird. Da die effektive offene Fläche der Kraftstoffauslassleitung 33, die durch das stellgliedbetriebene Ventil 5 geöffnet wurde, als weniger als die Querschnittfläche von allen anderen Kraftstoffauslassleitungen nach der Ausgleichskammer 30 konzipiert ist, definiert der Öffnungsgrad des stellgliedbetriebenen Ventils 5 die Höhe des Kraftstoffdrucks in der Ausgleichskammer 30.
  • In dem Moment, in dem die Steuereinheit 9 die elektrische Stromzufuhr zu dem piezoelektrischen Stellglied 6 beendet, hebt die Rückstellfeder den Ventilschaft 34 an, um das stellgliedbetriebene Ventil 5 zu schließen. Auf die Ausgleichskammer 30 wirkt der Kraftstoffdruck aus der Kraftstoffbahn 32, wodurch der Kraftstoffdruck darin wieder hergestellt wird und folglich beendet das Nadelventil 17 die Kraftstoffeinspritzung. Der wieder hergestellte Kraftstoffdruck wirkt auf den konisch zulaufenden Ventilteller 38, um konsequenterweise, zusätzlich zur Kraft der Rückstellfeder 35, die Ventilsitzfläche 39 gegen seinen Sitz 40 zu drängen. Man wird verstehen, dass je höher der Kraftstoffdruck in der Ausgleichskammer, desto höher die Schließkraft des stellgliedbetriebenen Ventils 5, was dadurch sicherlich den Auslauf von Kraftstoff verhindern kann.
  • In einer weiteren in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsform, wird anstatt einer Membranfeder eine Spiralfeder 46 als Rückstellfeder verwendet, um das Ventil 5 in seine Schließstellung zu zwingen. Gleiche Bezugsziffern bezeichnen identische oder entsprechende Komponenten oder Bestandteile der 2 und 3 und dadurch ist die vorhergehende Beschreibung anwendbar.
  • Die Spiralfeder 46 ist in der in 3 dargestellten Ausführungsform in der Ausgleichskammer 30 enthalten, wobei ihr eines Ende an die Federaufnahme 42 angrenzt und ihr anderes Ende eine untere Fläche der Aufnahme 29 bildet. Die Spiralfeder 46 hat die gleiche Funktion einer Rückstellfeder wie die Membranfeder 43. Die Spiralfeder 46 kann ohne jegliche Veränderung die untere Fläche der Aufnahme 29 als Federaufnahmefläche verwenden und hat dadurch den Vorteil, den Winkel 41 in der Aufnahme 29 nicht ausbilden zu müssen, die für die Membranfeder 43 erforderlich ist.
  • 5 zeigt die Kraftstoffeinspritzleistungen für einen Kraftstoffeinspritzzyklus, die durch ein herkömmliches Instrument zum Messen der Kraftstoffeinspritzleistung erhalten wurden. Eine Kurve f1 zeigt die Kraftstoffeinspritzleistung des Nadelventils 17 in einem Kraftstoffeinspritzzyklus, in dem die piezoelektrischen Elemente 7 in dem piezoelektrischen Stellglied 6 mit einer Hochspannung versorgt werden. Man wird feststellen, dass die Kraftstoffeinspritzleistung steil ansteigt, sobald der Strom fließt. Im Gegensatz dazu steigt, wenn man an den piezoelektrischen Elementen 7 eine niedrige Spannung anlegt, die Kraftstoffeinspritzleistung langsam an, wie mit einer Kurve f2 dargestellt, sobald der Strom fließt. Weiterhin kann, wie insbesondere in Verbindung mit der Kurve f2 dargestellt, wenn die Stromversorgung der piezoelektrischen Elemente 7 innerhalb einer relativ kurzen Zeit anhält, die Kraftstoffeinspritzung bei einer niedrigen Kraftstoffeinspritzleistung angehalten werden, wie in einer Kurve f3 dar gestellt. Dir Kraftstoffeinspritzleistung kann nämlich leicht durch Steuerung des Zeitpunkts, des Intervalls, der Stärke und ähnlichem der an den piezoelektrischen Elementen 7 angelegten Stromversorgung gesteuert werden, je nach Motorbetriebsbedingungen wie z.B. Motorlast.
  • Es versteht sich, dass das Vorstehende sich nur auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezieht.

Claims (6)

  1. Piezoelektrisches Stellglied (6), in dem ein elektrisches Potential an Anschlüssen von piezoelektrischen Elementen (7) durch Einschalten eines Erregungsimpulses angelegt wird, um Verformungen der piezoelektrischen Elemente (7) zu bewirken, wobei die resultierenden Verformungen für einen vorgewählten Zeitabschnitt gehalten werden und danach das Anlegen des elektrischen Potentials durch Abschalten des Erregungsimpulses unterbleibt, wodurch die piezoelektrischen Elemente (7) von den Verformungen freigegeben werden, wobei kurz nachdem der Erregungsimpuls eingeschaltet wurde, ein Impuls derart überlagert wird, dass er für einen winzigen Zeitabschnitt abschaltet.
  2. Piezoelektrisches Stellglied nach Anspruch 1, wobei ein Impuls für einen winzigen Zeitabschnitt derart überlagert wird, dass der Erregungsimpuls abschaltet, unmittelbar bevor der Erregungsimpuls abgeschaltet wird.
  3. Piezoelektrisches Stellglied nach Anspruch 1, wobei der für einen winzigen Zeitabschnitt überlagerte Impuls so gesteuert wird, dass er mit einer zeitlichen Koordinierung von weniger als einem Viertel einer als Charakteristik ermittelten Schwingungsdauer abschaltet und auch mit derselben zeitlichen Koordinierung anschaltet.
  4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit: einem Körper (1) mit Auslassöffnungen, um Kraftstoff einzuspritzen, einem Nadelventil (17), das in der Art eines Hubkolbens in einem Raum (4) in dem Körper (1) bewegbar ist, um dadurch an dessen einem Ende die Auslass öffnungen zu öffnen und zu schließen, einer Ausgleichskammer (30), in der das Nadelventil (17) mit seinem entgegengesetzten Ende angeordnet ist, das eine einem Druck ausgesetzte Fläche aufweist, um einen Kraftstoffdruck zu halten, um eine Hubmenge des Nadelventils (17) zu regulieren, einer Kraftstoffbahn (32) zum Zuführen des Kraftstoffdrucks in die Ausgleichskammer (30), einem Kraftstoffauslassbereich (33) zum Entlassen des Kraftstoffdrucks in die Ausgleichskammer (30), einem Ventil (5) zum Öffnen und Schließen des Kraftstoffauslassbereichs (33) und einem Stellglied (6) zum Betreiben des Ventils (5), wobei das Stellglied (6) ein elektrisches Potential an Anschlüsse von piezoelektrischen Elementen (7) anlegt durch Einschalten eines Erregungsimpulses, Überlagern eines Impulses zum Abschalten für einen sehr kurzen Zeitabschnitt, gleich nachdem der Erregungsimpuls eingeschaltet worden ist, um dadurch Verformungen für die piezoelektrischen Elemente (7) zu bewirken, Halten der resultierenden Verformungen für einen vorgewählten Zeitabschnitt und anschließend Beenden des Anlegens des elektrischen Potentials durch Abschalten des Erregungsimpulses, wodurch die piezoelektrischen Elemente (7) von den Verformungen freigegeben werden.
  5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4, wobei ein Impuls für einen kurzen Zeitabschnitt überlagert wird, um den Erregungsimpuls abzuschalten, unmittelbar bevor der Erregungsimpuls abgeschaltet wird.
  6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der für einen kurzen Zeitabschnitt überlagerte Impuls so gesteuert wird, dass er mit einer zeitlichen Koordinierung von weniger als einem Viertel einer als Charakte ristik ermittelten Schwingungsdauer abschaltet und auch mit derselben zeitlichen Koordinierung anschaltet.
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