Erfassungsverfahren zum Erfassen einer Spaltgröße eines Spaltes zwischen einer Injektorventilbaugruppe und einem Piezostapel sowie Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern einer Aktoreinheit in einem Piezostapel.

Die Erfindung betrifft ein Erfassungsverfahren zum Erfassen einer Spaltgröße eines Spaltes zwischen einer

Injektorventilbaugruppe und einem Piezostapel, der dazu vor ^¬ gesehen ist, die Injektorventilbaugruppe zu betätigen. Weiter betrifft die Erfindung ein Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern einer Aktoreinheit in dem Piezostapel, der zum Betätigen der Injektorventilbaugruppe verwendet wird.

Eine Aktoreinheit in einem Piezostapel, der zum Betätigen einer Injektorventilbaugruppe in einer Brennkraftmaschine verwendet wird, umfasst typischerweise ein als Stapel ausgebildetes Bauelement, das eine Mehrzahl von Elektrodenschichten sowie eine Mehrzahl von auf Anlegen eines elektrischen Feldes reagierenden Werkstoffschichten aufweist. Dabei ist jede WerkstoffSchicht zwischen zwei der Elektrodenschichten angeordnet. Wenn ein elektrisches Feld über die Elektrodenschichten an die

Aktoreinheit angelegt wird, reagieren die Werkstoffschichten, indem sie sich ausdehnen, sodass sich die Aktoreinheit insgesamt entlang einer Aktoreinheitlängsachse verlängert. Diese Aus ^¬ lenkung kann dann auf weitere Bauelemente übertragen werden, beispielsweise auf eine Injektorventilbaugruppe einer Brenn ^¬ kraftmaschine, um eine Injektornadel von einem Nadelsitz ab- zuheben und dadurch Kraftstoff in Brennräume der Brennkraft ^¬ maschine einzuspritzen.

Das Öffnen und Schließen der Injektornadel in der

Injektorventilbaugruppe erfolgt durch direkte oder indirekte Übertragung der Längsausdehnung der Aktoreinheit auf die Injektorventilbaugruppe, wobei zum Übertragen der Längsaus ^¬ dehnung an irgendeinem Punkt zwischen dem Piezostapel, der die Aktoreinheit aufweist, und der Injektorventilbaugruppe ein Kraftschluss erfolgt.

Aus DE 102013206933 AI ist es bekannt, einen Piezostapel modular aufzubauen, sodass der Piezostapel neben der beschriebenen Aktoreinheit auch eine Sensoreinheit aufweist, die kraft- schlüssig mit der Aktoreinheit gekoppelt ist. Die Sensoreinheit weist dabei wenigstens eine keramische WerkstoffSchicht mit jeweils zwei Elektrodenschichten auf. Dadurch können Kraftänderungen, die durch das Öffnen bzw. Schließen der Injektornadel auf den Piezostapel übertragen werden, erfasst werden, sodass Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Injektornadel detektiert werden können.

Im eingebauten Zustand ist zwischen dem Piezostapel und der Injektorventilbaugruppe ein Spalt vorhanden, der sich über die Lebensdauer der beiden Elemente aufgrund beispielsweise von Verschleiß bzw. Abrieb an den beiden Elementen bzw. einer Depolarisation der Aktoreinheit verändert.

Mit zunehmenden Anforderungen an Emission und Verbrauch steigen die Anforderungen an die Einspritzung des Kraftstoffes in die Brennräume, wobei höhere Drücke, höhere Temperaturen, sowie Mehrfacheinspritzungen eine höhere Genauigkeit bei der Zumessung des eingespritzten Kraftstoffes erfordern. Um die geforderten Genauigkeiten zu erreichen, ist es nicht hinreichend, einen Injektor in Stellbetrieb zu fahren, sondern eine Regelung ist unumgänglich. Unter anderem ist es bei dieser Regelung auch wichtig, den Spalt zwischen Injektorventilbaugruppe und

Piezostapel kompensieren zu können, wozu die Kenntnis der Spaltgröße, vor allem auch der sich über Lebensdauer ändernden Spaltgröße, notwendig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Erfassungsverfahren zum Erfassen dieser Spaltgröße vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird mit einem Erfassungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Ansteuerungsverfahren zum

Ansteuern der Aktoreinheit vorzuschlagen, mit der die Spaltgröße kompensiert werden kann.

Ein Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern einer Aktoreinheit in einem Piezostapel ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruches .

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Ein Erfassungsverfahren zum Erfassen einer Spaltgröße eines Spaltes zwischen einer Injektorventilbaugruppe einer Brenn ^¬ kraftmaschine und einem Piezostapel zum Betätigen der

Injektorventilbaugruppe weist die folgenden Schritte auf:

- Bereitstellen eines Piezostapels mit einer Aktoreinheit und einer Sensoreinheit, die kraftschlüssig miteinander ge ^¬ koppelt sind, wobei die Sensoreinheit zum Erfassen von an der Aktoreinheit wirkenden Kräftegradienten ausgebildet ist ;

- Bereitstellen einer Injektorventilbaugruppe, die im Be- trieb über die Aktoreinheit betätigt wird, wobei die

Injektorventilbaugruppe und der Piezostapel über einen Spalt mit unbekannter Spaltgröße voneinander beabstandet angeordnet sind;

- Erfassen eines Spannungssignals der Sensoreinheit; - Beaufschlagen der Aktoreinheit mit einem definierten Spannungspuls, sodass sich die Aktoreinheit unter Ver ^¬ ringerung des Spaltes entlang einer Aktoreinheitlängsachse auslenkt ;

- Erfassen einer Zeitdauer der Spannungspulsbeaufschlagung der Aktoreinheit ausgehend von einem ersten Zeitpunkt, in dem die Spannungspulsbeaufschlagung beginnt, bis zu einem zweiten Zeitpunkt, in dem in dem erfassten Spannungssignal der Sensoreinheit ein Spannungsgradient auftritt;

- Ermitteln der Spaltgröße des Spaltes aus der erfassten

Zeitdauer und dem definierten Spannungspuls.

Bei dem Erfassungsverfahren wird die Erkenntnis genutzt, dass ein Kraftschluss zwischen dem Piezostapel und der

Injektorventilbaugruppe zu einem Kraftstoß in dem Piezostapel führt. Der Kraftstoß entspricht einem Kräftegradienten, dereine Ladung in der generiert, sodass beispielsweise eine Spannung von außen abgreifbar ist. Der Kraftschluss und somit der Kräfte ^¬ gradient treten in dem Moment auf, in dem der Spalt zwischen Piezostapel und Injektorventilbaugruppe überwunden ist. Da die Spannung, mit der die Aktoreinheit zum Ausdehnen beaufschlagt wird, bekannt ist, kann über eine gemessene Zeitdauer, bis die Sensoreinheit den Kraftschluss mit der Injektorventilbaugruppe erfasst, auf die Spaltgröße des Spaltes zurückgeschlossen werden .

Dazu wird vorteilhaft ein zuvor ermitteltes Kennfeld hinterlegt, das für vordefinierte Spannungspulse eine Spaltgröße des Spaltes in Abhängigkeit einer Zeitdauer der Spannungspulsbeaufschlagung setzt.

Um später die Spaltgröße des Spaltes beispielsweise über eine Regelung kompensieren zu können, ist es nötig, definierte Messgrößen aus dem System zu ermitteln, um daraus die ent- sprechenden Regelgrößen zu berechnen. Vorliegend wird vorteilhaft der modulare Aufbau des Piezostapels aus einer

Aktoreinheit und einer Sensoreinheit verwendet, um die

Spaltgröße zu ermitteln. Daher ist es nicht nötig, weitere Sensoren vorzusehen, über die die Spaltgröße ermittelt werden soll, da bereits die vorhandene Sensoreinheit verwendet wird. Die Sensoreinheit detektiert dabei einen Kraftanstieg in dem zweiten Zeitpunkt, in dem der Piezostapel einen Kraftschluss zu der Inj ektorventilbaugruppe erreicht .

Vorzugsweise wird die Spaltgröße des Spaltes zwischen dem Piezostapel und der Injektorventilbaugruppe bei jedem Betä ^¬ tigungszyklus der Injektorventilbaugruppe erfasst. So ist es möglich, weitere Daten über Alterungserscheinungen der Elemente zu erfassen, beispielsweise eine Depolarisation der Aktoreinheit oder Verschleiß bzw. Abrieberscheinungen der Elemente, die sich in der sich über die Lebensdauer verändernden Spaltgröße widerspiegeln . In vorteilhafter Ausgestaltung wird in dem zweiten Zeitpunkt ein positiver Spannungsgradient in dem Spannungssignal der Sen ^¬ soreinheit erfasst. Ist demgemäß das Signal der Sensoreinheit, das den Spannungsgradienten darstellt, positiv, kann sofort erkannt werden, dass der zweite Zeitpunkt vorliegt.

Vorzugsweise wird in einem dritten Zeitpunkt, in dem eine Injektornadel der Injektorventilbaugruppe von einem Nadelsitz abhebt, ein zweiter Spannungsgradient in dem Spannungssignal der Sensoreinheit erfasst. Dadurch kann vorteilhaft exakt der Zeitpunkt erfasst werden, in dem ein Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff öffnet.

Insbesondere wird dabei ein negativer Spannungsgradient in dem Spannungssignal der Sensoreinheit erfasst. Über die Vorzeichen kann demgemäß erfasst werden, ob ein Kräftegradient in dem Piezostapel dadurch verursacht wurde, dass ein Kraftschluss zwischen Piezostapel und Injektorventilbaugruppe erfolgt ist, oder dadurch, dass sich die Injektornadel von dem Nadelsitz abgehoben hat .

Insbesondere bei Injektoreinheiten mit einer direkten Übertragung der Längsausdehnung von der Aktoreinheit auf die Injektorventilbaugruppe wird in einem vierten Zeitpunkt, in dem die Injektornadel in Kraftschluss mit dem Nadelsitz kommt, ein dritter Spannungsgradient in den Spannungssignal der Sensor ^¬ einheit erfasst, wobei zwischen dem vierten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt der dritte Zeitpunkt liegt. In dem vierten Zeitpunkt wird dabei vorteilhaft ein negativer Spannungsgradient erfasst. Auch durch das Schließen des Injektors und somit das Beendigen der Kraftstoffeinspritzung tritt ein Kräftegradient in dem Piezostapel auf, der über die Sensoreinheit durch einen Spannungsgradienten erfasst werden kann. Daher kann über die Sensoreinheit nun exakt erfasst werden, wann ein Kraftschluss mit der Injektorventilbaugruppe vorliegt, wann sich die

Injektornadel öffnet, und auch wann sich die Injektornadel wieder schließt. Somit kann der eingespritzte Kraftstoff exakt dem jeweiligen Brennraum zugemessen werden. Aus den gemessenen Daten ist es auch möglich, eine Regelung vorzusehen, die Alte- rungserscheinungen kompensieren kann, sodass weiterhin eine exakte Einspritzung des Kraftstoffes in den jeweiligen Brennraum möglich bleibt.

In einem Ansteuerungsverfahren zum Ansteuern einer Aktoreinheit in einem Piezostapel zum Betätigen einer Injektorventilbaugruppe in einer Brennkraftmaschine wird die Aktoreinheit mit einem vorbestimmten Öffnungsspannungspuls zum Abheben einer

Injektornadel der Injektorventilbaugruppe von einem Nadelsitz beaufschlagt. Vor der Beaufschlagung der Aktoreinheit mit dem Öffnungsspannungspuls werden die folgenden Schritte durchge ^¬ führt :

- Durchführen des oben beschriebenen Erfassungsverfahrens, um eine Spaltgröße eines Spaltes zwischen dem Piezostapel und der Injektorventilbaugruppe zu erfassen;

- Beaufschlagen der Aktoreinheit mit einem Prä-Spannungspuls zum Schließen des Spaltes zwischen dem Piezostapel und der Inj ektorventilbaugruppe . Dadurch, dass die Spaltgröße nun bekannt ist, ist es möglich, den Spalt durch Nachregelung der Aktoreinheit zu kompensieren, indem ein Prä-Spannungspuls auf die Aktoreinheit aufgebracht wird, sodass sich diese auslenkt und den Spalt überwindet. Dazu ist es vorteilhaft, wenn ein weiteres Kennfeld hinterlegt wird, aus dem eine für das Schließen des Spaltes notwendige Größe des Prä-Spannungspulses ausgelesen werden kann.

Die Aktoreinheit kann daher basierend auf der hochgenauen Messung in dem Erfassungsverfahren mit dem genannten Prä-Spannungspuls betrieben werden, sodass zum jeweiligen Zeitpunkt, zu dem die Einspritzung starten soll, ein reproduzierbarer spaltfreier Zustand zwischen Piezostapel und Injektorventilbaugruppe er ^¬ reicht ist. Die Einspritzansteuerung kann somit völlig unab- hängig von einer Absolutlänge des Piezostapels, von

Verschließerscheinungen usw. sein. Dadurch können negative Störgrößen wie die Absolutlängenveränderung des Piezostapels und Verschleißerscheinungen, insbesondere an dem Nadelsitz, eliminiert werden, und es ergibt sich ein reproduzierbares Öffnungs- und Schließverhalten der Injektornadel.

Gleichzeitig kann durch den benötigen Prä-Spannungspuls auch erfasst werden, wann der Spalt durch Beaufschlagung mit dem Prä-Spannungspuls nicht mehr kompensiert werden kann, sodass eine Wartung nötig ist. In diesem Fall kann ein Signal als Verschleißanzeiger nach außen abgegeben werden.

Vorzugsweise wird der Prä-Spannungspuls aus der mit dem Er- fassungsverfahren ermittelten Spaltgröße bestimmt, wobei der Prä-Spannungspuls insbesondere bei jedem Betätigungszyklus der Injektorventilbaugruppe neu bestimmt wird. So kann auch die sich über die Lebensdauer verändernde Spaltgröße kontinuierlich über die Lebensdauer der Anordnung kompensiert werden.

Vorzugsweise wird das Erfassungsverfahren in einem ersten Betätigungszyklus der Injektorventilbaugruppe durchgeführt, wobei das Beaufschlagen der Aktoreinheit mit dem

Prä-Spannungspuls zu einem dem ersten Betätigungszyklus zeitlich nachgelagerten zweiten Betätigungszyklus der

Injektorventilbaugruppe durchgeführt wird. Daher wird vor ^¬ teilhaft mit dem Erfassungsverfahren zunächst erfasst, wie groß die Spaltgröße derzeit ist, sodass der nötige Prä-Spannungspuls ermittelt werden kann. Erst in dem nächsten Betätigungszyklus wird dieser Prä-Spannungspuls verwendet, um den Spalt zu kompensieren .

Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Prä-Spannungspuls so früh an die Aktoreinheit gegeben wird, dass ein Spannungspuls zum Öffnen der Injektornadel ohne Zeitverzögerung wie vorgesehen an die Aktoreinheit ausgegeben werden kann. Beispielsweise kann der Prä-Spannungspuls auch bereits sofort nach Durchführung des Erfassungsverfahrens gegeben werden, auch wenn die eigentliche nachfolgende Einspritzung erst zeitlich deutlich später erfolgen soll.

Es ist vorteilhaft, wenn der erste Betätigungszyklus und der zweite Betätigungszyklus zeitlich unmittelbar aufeinander folgen . Insgesamt umfasst ein Gesamt-Inj ektor einen Aktor, eine Ventilbaugruppe mit einem Ventilsitz und mit einem Ventilkolben, sowie eine Düse mit einem Düsensitz und einer Nadel.

Eine Injektoreinheit zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine weist eine

Injektorventilbaugruppe mit einer Injektornadel auf, wobei die Injektornadel mit einem Nadelsitz ein Injektorventil bildet. Weiter weist die Injektoreinheit einen Piezostapel mit einer Aktoreinheit und einer Sensoreinheit auf, die kraftschlüssig miteinander gekoppelt sind. Die Sensoreinheit ist dabei zum Erfassen von an der Aktoreinheit wirkenden Kräftegradienten ausgebildet, und die Aktoreinheit ist zum Betätigen der

Injektorventilbaugruppe ausgebildet. Zwischen dem Piezostapel und der Injektorventilbaugruppe ist ein Spalt mit einer un ^¬ bekannten Spaltgröße ausgebildet. Weiter ist eine Steuereinheit vorgesehen, die zum Erfassen eines Spannungssignals der Sensoreinheit und zum Beaufschlagen der Aktoreinheit mit einem Spannungspuls ausgebildet ist. Die Steuereinheit ist dabei zum Ausführen des oben beschriebenen Erfassungsverfahrens bzw. zum Ausführen des oben beschriebenen Ansteuerverfahrens ausge ^¬ bildet . Dazu weist die Steuereinheit beispielsweise die beiden genannten Kennfelder auf, sowie Mittel, um Spannungsgradienten des Spannungssignals der Sensoreinheit zu erfassen. Weiter weist die Steuereinheit vorteilhaft Elemente auf, mit denen aus ver ^¬ schiedenen Parametern die Spaltgröße des Spaltes und die nötige Größe des Prä-Spannungspulses zum Schließen des Spaltes er ^¬ mittelt werden können. Zusätzlich weist die Steuereinheit vorteilhaft eine Ausgabeeinrichtung auf, um Spannungspulse an die Aktoreinheit auszugeben, sodass diese sich in ihrer Länge entlang der Aktoreinheitlängsachse verändern kann. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Injektoreinheit mit einem Piezostapel und einer Injektorventilbaugruppe, wobei die

Injektoreinheit gemäß dem direkt betriebenen Funk ^¬ tionsprinzip funktioniert;

Fig. 2 eine schmematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Injektoreinheit mit einem

Piezostapel und einer Injektorventilbaugruppe, wobei die Injektoreinheit gemäß dem Funktionsprinzip des Servobetriebes funktioniert;

Fig. 3 eine schematische Längsschnittdarstellung durch den

Piezostapel aus Fig. 1 und Fig. 2 in größerem Detail; Fig. 4 ein Flussdiagramm, das ein Erfassungsverfahren zum

Erfassen einer Spaltgröße eines Spaltes zwischen dem Piezostapel und der Injektorventilbaugruppe in Fig. 1 und Fig. 2 darstellt; Fig. 5 ein Flussdiagramm, das ein Ansteuerungsverfahren einer Aktoreinheit in dem Piezostapel aus den Fig. 1 - Fig. 3 zum Überwinden des gemäß Fig. 4 erfassten Spaltes darstellt, und Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Steuereinheit, die zum Ausführungen des Erfassungsverfahrens gemäß Fig. 4 bzw. des Ansteuerungsverfahrens gemäß Fig. 5 ausgebildet ist. Fig. 1 und Fig. 2 zeigen jeweils schematische Darstellungen einer Injektoreinheit 10, die zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine verwendet wird. Die Injektoreinheit 10 weist eine Injektorventilbaugruppe 12 sowie einen Piezostapel 14 auf, mit dem die Injektorventilbaugruppe 12 betätigt werden kann. In der Injektorventilbaugruppe 12 ist eine Injektornadel 16 angeordnet, die mit einem Nadelsitz 18 so zusammenwirkt, dass sich ein Injektorventil 20 bildet. Hebt sich die Injektornadel 16 von dem Nadelsitz 18 ab, wird das

Injektorventil 20 geöffnet, und es kann Kraftstoff in die jeweilige Brennkammer, die mit der Injektoreinheit 10 verbunden ist, eingespritzt werden. Kommt die Injektornadel 16 jedoch wieder in Kraftschluss mit dem Nadelsitz 18, ist das

Injektorventil 20 verschlossen, und die Einspritzung von Kraftstoff ist beendet.

Der Piezostapel 14 weist, wie später anhand von Fig. 3 genauer erläutert wird, eine Aktoreinheit 22 und eine Sensoreinheit 24 auf. Diese sind entlang einer Aktoreinheitlängsachse 26 übereinander in dem Piezostapel 14 angeordnet, wobei die

Sensoreinheit 24 über der Aktoreinheit 22 (vgl. Fig. 3) oder auch unter der Aktoreinheit 22 angeordnet sein kann.

Der Piezostapel 14 ist mit einer Steuereinheit 28 verbunden, die einerseits Spannungssignale von der Sensoreinheit 24 erfassen kann, andererseits aber auch Spannungspulse an die Aktoreinheit 22 ausgeben kann, sodass diese sich entlang der

Aktoreinheitlängsachse 26 ausdehnt. Eine solche Ausdehnung entlang der Aktoreinheitlängsache 25 führt dazu, dass sich der Piezostapel 14, beispielsweise über einen daran befestigten Pin 30, auf die Injektorventilbaugruppe 12 zu bewegt. Dabei wird ein Spalt 32 überwunden, der im eingebauten Zustand der Injektorventilbaugruppe 12 bzw. des Piezostapels 14 immer vorhanden ist, und sich auch über die Lebensdauer der einzelnen Elemente in seiner Spaltgröße 34 verändert. Ist der Spalt 32 überwunden, und lenkt sich die Aktoreinheit 22 weiter entlang der Aktoreinheitlängsachse 26 aus, wird über eine Betriebseinheit 36 durch die von dem

Piezostapel 14 auf die Betriebseinheit 36 wirkende Kraft die Injektornadel 16 aus dem Nadelsitz 18 gehoben. Wird die

Spannungsbeaufschlagung der Aktoreinheit 22 beendet, zieht diese sich wieder entlang der Aktoreinheitlängsachse 26 zusammen, sodass der Kontakt zwischen Injektorventilbaugruppe 12 und

Piezostapel 14 beendet wird, und die Injektornadel 16 wieder in den Nadelsitz 18 zurückkehren kann.

In Fig. 1 ist dabei ein direkt betriebenes Funktionssystem gezeigt, bei dem die Betriebseinheit 36 die Injektornadel 16 bei einer Kraftbeaufschlagung von dem Piezostapel 14 her über Hebel 38 aus dem Nadelsitz 18 hebt.

Fig. 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung, bei der die Injektoreinheit 10 über einen Servobetrieb funktioniert, wobei die Betriebseinheit 36 eine flüssigkeitgefüllte Steuerkammer 40 aufweist, die eine Schließkraft durch den in der Steuerkammer 40 vorhandenen Flüssigkeitsdruck auf die Injektornadel 16 ausübt, und diese so in dem Nadelsitz 18 hält. Bei Kontakt des

Piezostapels 14 über den Pin 30 mit einem Ventilelement 42 der Betriebseinheit 36 wird ein Flüssigkeitsdruck in der Steuerkammer 40 abgebaut, sodass sich die Injektornadel 16 aus dem Nadelsitz 18 heben kann. Fig. 3 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung des Piezostapels 14 aus Fig. 1 und Fig. 2 in größerem Detail.

Der Piezostapel 14 weist die Aktoreinheit 22 und die Sensor ^¬ einheit 24 auf, die entlang der Aktoreinheitlängsachse 26 in dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel übereinander angeordnet sind, und zwar derart, dass die Sensoreinheit 24 auf der Seite der Aktoreinheit 22 angeordnet ist, die der

Injektorventilbaugruppe 12 abgewandt ist. Es ist jedoch auch eine umgekehrte Anordnung von Aktoreinheit 22 und Sensoreinheit 24 möglich .

Die Aktoreinheit 22 umfasst eine Mehrzahl an Elektrodenschichten und eine Mehrzahl an auf Anlegen eines elektrischen Feldes reagierenden Werkstoffschichten, die entlang der

Aktoreinheitlängsachse 26 abwechselnd übereinander gestapelt angeordnet sind. Die Elektrodenschichten und die Werkstoff ^¬ schichten sind in Fig. 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die elektrische Kontaktierung der Elektroden- schichten erfolgt über Außenelektroden 44, welche über elektrische Leiter 46 mi den Elektrodenschichten elektrisch verbunden sind. Eine Kontaktierung der Außenelektrode 44 kann jedoch auch anders erfolgen. Die Außenelektroden 44 sind mit der Steuereinheit 28 verbunden, die über die Außenelektroden 44 Spannungspulse an die Aktoreinheit 22 abgeben kann, sodass diese sich entlang der Aktoreinheitlängsachse 26 ausdehnt. Die Aktoreinheit 22 ist kraftschlüssig mit der Sensoreinheit 24 verbunden. Auch die Sensoreinheit 24 weist vorteilhaft einen Sensorkörper 48 auf, der beispielsweise aus dem gleichen Werkstoff, der auch die Werkstoffschichten der Aktoreinheit 22 bildet, gebildet ist. An dem Sensorkörper 48 sind Elektro ^¬ denschichten 50 angeordnet, und zwar insbesondere an zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen 52, die entlang der

Aktoreinheitlängsachse 26 angeordnet sind. Die Elektroden- schichten 50 sind mit einer Spannungsmesseinrichtung 54 verbunden, die ein Spannungssignal der Sensoreinheit 24 an die Steuereinheit 28 weiterleitet. Dadurch, dass die Steuereinheit 28 Spannungssignale der Sen ^¬ soreinheit 24, vermittelt über die Spannungsmesseinrichtung 54, erfassen kann, können sämtliche Kräftegradienten, die innerhalb des Piezostapels 14 auftreten, von der Steuereinheit 28 erfasst werden.

Dadurch ist es möglich, mit der Steuereinheit 28 auch ein Erfassungsverfahren durchzuführen, mit dem die Spaltgröße 34 des Spaltes 32 zwischen der Injektorventilbaugruppe 12 und dem Piezostapel 14 zuverlässig erfasst werden kann.

Ein Flussdiagramm zum Erfassen dieser Spaltgröße 34 ist dazu in Fig. 4 dargestellt. Zunächst wird dabei ein erster Zeitpunkt ti erfasst, zu dem die Beaufschlagung der Aktoreinheit 22 mit einem Spannungspuls ausgehend von der Steuereinheit 24 erfolgt. Danach wird erfasst, wann zu einem zweiten Zeitpunkt t ₂ in einem Spannungssignal, das von der Sensoreinheit 24 zu der Steuereinheit 28 gemeldet wird, ein Spannungsgradient dU auftritt. Aus den beiden Zeitpunkten tl, t ₂ kann dann die Zeitdauer At erfasst werden, die bis zum Auftreten des Spannungsgradienten dU vergangen ist. Unter Heranziehung eines ersten Kennfeldes Ki, das die Spaltgröße 34 in Abhängigkeit der Zeitdauer At setzt, kann dann die zum aktuellen Zeitpunkt vorliegende Spaltgröße 34 ermittelt werden. Gleichzeitig wird das Spannungssignal der Sensoreinheit 24 weiter von der Steuereinheit 28 erfasst, sodass ein dritter Zeitpunkt t3 ermittelt werden kann, zu dem ein weiterer

Spannungsgradient dU auftritt, nämlich dann, wenn sich die Injektornadel 16 von dem Nadelsitz 18 abhebt. Um den zweiten Zeitpunkt t ₂ von dem dritten Zeitpunkt t3 unterscheiden zu können, wird das Vorzeichen des Spannungsgradienten herangezogen, der zum Zeitpunkt t ₂ positiv, und zum Zeitpunkt t3 negativ ist. Im weiteren Verlauf kann vor allem bei direkt angetriebenen Injektoreinheiten auch in einem vierten Zeitpunkt t4 ein weiterer Spannungsgradient dU erfasst, der ein positives Vorzeichen hat, was auf ein Schließen der Injektornadel 16 zurückzuführen ist.

In Fig. 5 ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein An- steuerungsverfahren schematisch zeigt, mit dem die Aktoreinheit 22 über die Steuereinheit 28 angesteuert werden kann. Dabei wird zunächst, wie mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben, die Spaltgröße 34 des Spaltes 32 zwischen der Injektorventilbaugruppe 12 und dem Piezostapel 14 ermittelt. Aus einem zweiten Kennfeld K ₂ , das eine Größe eines notwenigen Prä-Spannungspulses zum Schließen des Spaltes 32 in Abhängigkeit der ermittelten Spaltgröße 34 setzt, wird dann die Größe des Prä-Spannungspulses ermittelt, die notwendig ist, um den Spalt 32 zu schließen.

In einem nachfolgenden Schritt wird dann die Aktoreinheit 22 mit diesem Prä-Spannungspuls beaufschlagt. Nachfolgend wird dann die Aktoreinheit 22 mit einem Öffnungspuls beaufschlagt, um die Injektornadel 16 von dem Nadelsitz 18 abzuheben.

Die Steuereinheit 28 ist ausgebildet, sowohl das in Fig. 4 dargestellte Ermittlungsverfahren als auch das in Fig. 5 dargestellte Ansteuerungsverfahren durchzuführen. Dazu weist die Steuereinheit 28, wie in Fig. 6 schematisch dargestellt ist, die Kennfelder Ki und K ₂ auf. Weiter ist eine Erfassungseinrichtung 56 zum Erfassen eines Spannungsgradienten dU in dem Spannungssignal von der Sensoreinheit 24 vorgesehen. Zusätzlich umfasst die Steuereinheit 28 eine Zeitmesseinrichtung 58 und eine Ausgabeeinrichtung 60, die eine Öffnungspulsausgabeeinrichtung 62 umfasst, von welcher ein Öffnungspuls an die Aktoreinheit 22 zum Öffnen der Injektornadel 16 ausgegeben wird. Die Öff- nungspulsausgabeeinrichtung 62 gibt ein Signal an die Zeitmesseinrichtung 58, wenn sie einen Öffnungspuls an die Aktoreinheit 22 ausgegeben hat. Die Erfassungseinrichtung 56 gibt ein Signal an die Zeitmesseinrichtung 58, wenn über die Sensoreinheit 24 ein Spannungsgradient dU ermittelt worden ist. Daraus kann die Zeitmesseinrichtung 58 die Zeitdauer At be- stimmen.

In der Steuereinheit 28 ist weiter eine Ermittlungseinheit 64 vorgesehen, die die Spaltgröße 34 ermitteln kann. Dazu wird ihr aus der Zeitmesseinrichtung 58 die erfasste Zeitdauer At sowie das Kennfeld Ki und die Größe des Öffnungspulses zugeführt. Aus diesen Daten ist es möglich, die Spaltgröße 34 zu ermitteln, da das Kennfeld Ki die Spaltgröße 34 in Abhängigkeit setzt von der Zeitdauer At und der Größe des Öffnungspulses. Weiter ist in der Steuereinheit 28 eine Bestimmungseinheit 66 vorgesehen, um die Größe des Prä-Spannungspulses zu bestimmen, und zwar anhand der ermittelten Spaltgröße 34 und des zweiten Kennfeldes K ₂ , das den notwendigen Prä-Spannungspuls zum Schließen des Spaltes 32 in Abhängigkeit setzt zu der ermittelten Spaltgröße 34. Die Ausgabeeinrichtung 60 umfasst neben der Öffnungspulsausgabeeinrichtung 62 auch eine

Prä-Spannungspulsausgabeeinrichtung 68, der der bestimmte Prä-Spannungspuls aus der Bestimmungseinheit 66 zugeführt wird. Die Prä-Spannungspulsausgabeeinrichtung 68 gibt dann ein Signal an die Aktoreinheit 22 aus, die dem bestimmten Prä-Spannungspuls entspricht, sodass die Aktoreinheit 22 sich derart entlang der Aktoreinheitlängsachse 26 ausdehnen kann, dass der Spalt 32 verschwindet .