Beschreibung

Verfahren zur individuellen Leerhubeinstellung eines Aktors eines Dosierventils

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum individuellen Einstellen eines Leerhubs eines Aktors, bevorzugt eines Piezoak- tors, in einem Dosierventil, insbesondere in einem Kraftstof- finjektor. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechend hergestelltes Dosierventil, insbesondere einen entsprechend hergestellten Kraftstoffinjektor, wie z. B. einen Common- Rail-Kraftstoffinjektor oder einen Pumpe-Düse-Kraftstoffinjektor .

Bei der Kraftstoffversorgung von Brennkraftmaschinen werden Common-Rail- oder Pumpe-Düse-Einspritzsysteme eingesetzt, bei welchen mit sehr hohen Einspritzdrücken und hohen Schaltgeschwindigkeiten gearbeitet wird. Bei diesen Einspritzsystemen wird Kraftstoff unter Hochdruck mit Hilfe von Kraftstoffinjektoren in die Brennkraftmaschine eingespritzt.

Ein Injektor weist im Allgemeinen ein Einspritzventil auf, das hydraulisch von einem Servoventil (Common-Rail-Injektor) bzw. von einem Steuerventil (Pumpe-Düse-Injektor) geöffnet und geschlossen wird um einen zeitlichen Verlauf eines Ein- spritzvorgangs in die Brennkammer genau festzulegen. Das Ser- vo- bzw. Steuerventil wird dabei von einem elektrisch angesteuerten Aktor betätigt, wobei sich vor allem der Einsatz von Piezoaktoren zum Erzielen ausreichend kurzer Schaltzeiten als vorteilhaft erwiesen hat.

In einem Piezoaktor wird durch Anlegen einer elektrischen Spannung eine Längsdehnung hervorgerufen, die auf das Servo- bzw. Steuerventil übertragen wird, wodurch wiederum das Einspritzventil geöffnet oder geschlossen wird. Damit die im μm- Bereich liegende Längsdehnung des Piezoaktors das Servo- bzw.

Steuerventil betätigen kann, wird die Längsdehnung im Allgemeinen entweder mechanisch durch eine im Kraftstoff gelagerte Hebelübersetzung oder hydraulisch über einen Druckraum verstärkt.

Um die für einen optimalen Verbrennungsverlauf erforderlichen schnellen Schaltgeschwindigkeiten und kleinen bis kleinsten Einspritzmengen im Injektor erzielen zu können, ist es erforderlich, den Injektor sehr genau einzustellen. Dies gilt ins- besondere für einen sich zwischen dem Piezoaktor und dem Ser- vo- bzw. Steuerventil ergebenden Leerhub.

Um einerseits einen schnell schaltenden Injektor zu erhalten und andererseits die geringen realisierbaren Hübe eines Pie- zoaktors besser ausnutzen zu können, ist es wünschenswert - unter der Voraussetzung von dauerhaft funktionstüchtigen und zeit- und mengenmäßig identisch schaltenden Injektoren - den Leerhub eines Injektors so gering wie möglich zu halten. Es ist nicht möglich, den Leerhub des Piezoaktors im Injektor auf Null zu reduzieren, da es in diesem Fall zu einem unerwünschten öffnen des Einspritzventils kommen könnte. Der Leerhub des Piezoaktors ist dazu da, temperaturbedingten Längenänderungen, Alterungserscheinungen und einem sich verändernden Verhalten des Piezoaktors bzw. des Injektors bei sich verändernden Temperaturen zu begegnen.

Um eine hohe Ausbringung von Injektoren zu realisieren, wird im Stand der Technik versucht, für jeden Injektor einen konstanten Leerhub bei der Montage zu realisieren. Diese Leer- hubeinstellung wird derart vorgenommen, dass die genaue Anordnung der einzelnen Komponenten des Injektors, insbesondere deren Abstände zueinander rechnerisch aus den individuell gemessenen Abmessungen dieser Komponenten ermittelt werden. Nach dem Vermessen, wird der Leerhub dann durch eine zwischen einem Injektorgehäuse und einem Aktorgehäuse angeordnete Einstellscheibe eingestellt, die eine minimale Toleranz besitzt.

Um Trends entgegenzuwirken, die in der Fertigung und Montage, z. B. durch Verschmutzung oder Verschleiß von Werkzeugen, entstehen, wird ferner bei der Montage einer jeden Kopfbau ^¬ gruppe (Piezoaktor, Injektorkörper, Steuerventilglied und He- belpaket) eines Pumpe-Düse-Injektors eine Schließbeginnspannung des Steuerventils aufgenommen und mittels einer Regelkarte ein Sollwert für einen Leerhub in einer Montageformel angepasst. Hierdurch ist es möglich, individuell angepasste Leerhübe der Piezoaktoren in Injektoren zu realisieren.

Nachteilig beim bekannten Verfahren ist jedoch, dass diese ein zweifaches Montieren der Kopfbaugruppe bzw. eines jeden Injektors erforderlich machen.

Darüber hinaus haben Piezoaktoren den Nachteil, dass sich gleiche Piezoaktoren bei gleicher Ansteuerspannung nicht gleich verhalten, d. h. einen unterschiedlichen Hub aufweisen. Dies wird durch den sogenannten Uio-Wert ausgedrückt, welcher eine notwendige elektrische Ansteuerspannung Uio bei einer Längung des Piezoaktors von lOμm angibt. Durch den Ein- fluss des für den jeweiligen Piezoaktor individuellen Ui ₀ - Werts, bei einer für alle Injektoren eines Einspritzsystems relevanten Spannung, wird bei dem jeweiligen Injektor ein individueller Hub eingenommen. D. h., bei einer ungünstigen Kombination von Injektoren in einem Einspritzsystem ist bei Anliegen z. B. der Schließbeginnspannung bei einem Injektor das Steuerventil noch geöffnet, wohingegen es bei einem ande ^¬ ren Injektor schon geschlossen sein kann. Dies führt zu wesentlichen Streuungen der Einspritzmengen an den entsprechen- den Prüfpunkten.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Montageverfahren für ein Dosierventil, insbesondere für eine Kopfbaugruppe eines Injektors bzw. für einen Kraftstoffinjektor, zur Verfügung zu stellen. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Dosierventil, insbesondere eine verbesserte Kopfbaugruppe für einen Injektor bzw. einen verbes-

serten Kraftstoffinj ektor zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung, Dosierventile zur Verfügung zu stellen, die bei einer vorgegebenen elektrischen Ansteuerspannung eines Aktors ein möglichst identisches Ver- halten zeigen. D. h., es ist eine Aufgabe der Erfindung ein für eine vorgegebene Ansteuerspannung unterschiedliches Verhalten von Aktoren innerhalb eines Dosierventils zu kompensieren.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zum individuellen Einstellen eines Leerhubs eines Aktors in einem Dosierventil, insbesondere zum individuellen Einstellen eines Leerhubs eines Piezoaktors in einem Kraftstoffinjektor, gelöst. Erfindungsgemäß wird bei einem Montieren einer Kopfbau- gruppe des Injektors oder des Dosierventils, ein Leerhub des Aktors bei einem vergleichsweise schnellen Aktor vergleichsweise groß gewählt. Entsprechend weist ein vergleichsweise langsamer Aktor im Dosierventil einen vergleichsweise geringen Leerhub auf.

D. h., bei gleicher Ansteuerspannung eines Aktors hat ein schneller Aktor einen größeren Leerhubweg innerhalb des Dosierventils zurückzulegen, als ein langsamer Aktor. Hierbei werden erfindungsgemäß die entsprechenden Leerhubwege der Ak- toren derart aufeinander abgestimmt, dass sie bei einer identischen Ansteuerspannung den kompletten Leerhub innerhalb des Dosierventils in der gleichen Zeit zurückgelegt haben. Dies gilt selbstverständlich auch für andere Ansteuerspannungen, sodass z. B. bestimmte Ereignisse im Dosierventil für jedes Dosierventil bei derselben Ansteuerspannung zum selben Grad ansteuerbar sind.

Dies kann z. B. eine Schließbeginnspannung eines Steuerventils für einen Pumpe-Düse-Injektor oder eine öffnungsbeginn- Spannung eines Servoventils für einen Common-Rail-Inj ektor sein. Ferner kann dies ein bestimmter Hub eines entsprechenden Ventilglieds des Steuer- bzw. Servoventils sein. Darüber

hinaus kann dies, insbesondere bei direkt angesteuerten In ^¬ jektoren, ein bestimmtes Ereignis in einer Düsensektion des Dosierventils sein. Dies ist z. B. ein Aufsetzen einer Düsennadel auf oder ein Abheben der Düsennadel von ihrem Düsenna- delsitz, was bevorzugt auch durch den Aktor selbst sensierbar ist. Darüber hinaus kann dieses Ereignis z. B. durch einen bestimmten Hub der Düsennadel charakterisiert sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein schneller Aktor dadurch gekennzeichnet, dass er schon bei einer kleinen Ansteuerspannung einen vergleichsweise großen Hub aufweist, wohingegen ein langsamer Aktor diesen Hub erst bei einer größeren Ansteuerspannung erreicht. D. h. auch, dass bei einer bestimmten vorgewählten Ansteuerspannung, im FoI- genden Ansteuerreferenzspannung genannt, unterschiedliche Aktoren ein unterschiedliches Hubverhalten zeigen; es also durch eine einfache Messung des Hubs bei der Ansteuerreferenzspannung möglich ist, zu charakterisieren, ob es sich um einen vergleichsweise schnellen bzw. vergleichsweise langsa- men Aktor handelt.

Insbesondere bei Piezoaktoren existiert diese Ansteuerreferenzspannung durch den dort bekannten Uio-Wert. Dieser Uio~ Wert charakterisiert diejenige elektrische Spannung, die an den Piezoaktor anzulegen ist, damit dieser sich um lOμm längt. Natürlich ist es möglich, die Ansteuerreferenzspannung für andere Hubwege, beispielsweise für 5μm oder 20μm, zu definieren.

Erfindungsgemäß gliedert sich nun das Verfahren zum individuellen Einstellen des Leerhubs des Aktors im Dosierventil in zwei Schritte, wobei der erste Schritt, z. B. bei Piezoaktoren bei einem Zulieferer stattfindet, der für jeden ausgelieferten Aktor die Ansteuerreferenzspannung misst, also den üio-Wert angibt. Insbesondere bei Piezoaktoren kann dieser erste Schritt weggelassen werden, da dem Käufer des Piezoak- tors die Ansteuerreferenzspannung bereits bekannt ist. In ei-

nem zweiten Schritt wird nun die Ansteuerreferenzspannung entsprechend berücksichtigt, wobei ein Aktor mit einer kleinen Ansteuerreferenzspannung einen vergleichsweise großen Leerhub im Dosierventil ausführen kann, und ein Aktor mit ei- ner großen Ansteuerreferenzspannung einen kleinen Leerhub besitzt .

Die erfindungsgemäße individuelle Leerhubeinstellung findet mittels eines Distanzstücks bzw. einer Distanzscheibe statt, die entsprechend bemessen ist, die also in ihrer Dicke derart abgestimmt ist, dass sie bei einem vergleichsweise schnellen Aktor einen großen Leerhub des Aktors realisiert, wohingegen sie bei einem vergleichsweise langsamen Aktor einen vergleichsweise kurzen Leerhub des Aktors realisiert. D. h. er- findungsgemäß (bei ansonsten identischen Abmessungen) , dass bei einem schnellen Aktor eine relevante Dicke des Distanzstücks bzw. der Distanzscheibe vergleichsweise groß und bei einem langsamen Aktor die relevante Dicke des Distanzstücks bzw. der Distanzscheibe vergleichsweise gering ist. Das Dis- tanzstück (im Folgenden ist nur noch von Distanzstück die Rede, der Begriff Distanzscheibe soll jedoch von diesem mitum- fasst sein) dient also erfindungsgemäß dazu, Maßtoleranzen und elektrische Eigenschaften des (Piezo-) Aktors auszugleichen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die relevante Dicke des Distanzstücks anhand der geometrischen Gegebenheiten in einem Einbauraum für eine Bodenplatte des Aktors bestimmt, wobei dieser Wert durch einen Kompensations- wert verändert wird, der einen schnellen bzw. einen langsamen Aktor berücksichtigt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Kompensationswert anhand einer Ansteuerspannung, insbesondere anhand der Ansteuerreferenzspannung gebildet. Bevorzugt ist die Ansteuerreferenzspannung, diejenige Spannung bei welcher der Aktor einen bestimmten Hub aufweist. Dies ist bei Piezo-

aktoren, wie oben schon dargelegt, der sogenannte Ui _O -Wert, bei welchem jeder Piezoaktor eine ihn charakterisierende Ansteuerspannung besitzt, die für unterschiedliche Piezoaktoren unterschiedlich groß ist. Dieses Verfahren kann natürlich auch umgekehrt werden, wobei die Ansteuerreferenzspannung festgehalten wird und eine entsprechende Längung des Aktors bestimmt wird.

Die für jeden Aktor individuelle Ansteuerreferenzspannung geht nun in den Kompensationswert derart ein, dass eine relevante Dicke des Distanzstücks für einen Aktor mit einer hohen Ansteuerreferenzspannung (langsamer Aktor) im Vergleich zu einem Aktor mit einer niedrigeren Ansteuerreferenzspannung kleiner ist. Das Umgekehrte ist bei einem Aktor mit einer niedrigen Ansteuerreferenzspannung (schneller Aktor) der

Fall, bei welchem die relevante Dicke des Distanzstücks im Vergleich mit einem langsamen Aktor größer ist. Hierdurch wird erfindungsgemäß der Einfluss der Ansteuerreferenzspannung, insbesondere der Einfluss des üi _O -Werts bei Piezoakto- ren, auf den Leerhub eines Dosierventils korrigiert. D. h. durch die Kompensation des Einflusses der Ansteuerreferenzspannung wird bei Kraftstoffinj ektoren eine Streuung der verbauten Leerhübe reduziert und somit Mengenstreuungen an einem Prüfpunkt des Injektors minimiert, was zu einer erhöhten Aus- bringung der Injektoren führt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Ansteuerreferenzspannung im Bezug auf eine Ansteuer- Referenzbetriebsspannung im Kompensationswert gewichtet be- rücksichtigt, wobei bevorzugt ein Quotient dieser beiden in den Kompensationswert eingeht. Darüber hinaus können im Kompensationswert Federkräfte, wie z. B. eine Aktorsteifigkeit, eine aktuelle Federkonstante einer Schließfeder eines Ventilglieds, eine Deformation eines Aktorgehäuses und/oder einer Rohrfeder, in welcher ein Piezostack des Aktors eingebaut ist, berücksichtigt werden. Ferner wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Sollleerhub des Ventil-

glieds des Steuer- bzw. Servoventils im Kompensationswert mitberücksichtigt .

Das erfindungsgemäße Verfahren ist allgemein auf Dosierventi- Ie oder Injektoren bzw. Baugruppen von Injektoren anwendbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Dosierventil ein Pumpe-Düse-Kraftstoffinj ektor, dessen Piezo- aktor ein Steuerventil auf und zusteuert. Der Aktor stützt sich dabei mit einer Bodenplatte bevorzugt über wenigstens eine Hebelscheibe am Distanzstück ab. Hierbei geht eine Hebeldicke der mechanischen Hebelübersetzung in die relevante Dicke des Distanzstücks mit ein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Dosierventil ein Common-Rail-Kraftstoffinj ektor, dessen Bodenplatte mit einem Fortsatz einen Steuerraum des Injektors über ein Servoventil auf und zusteuert. Der Aktor selbst stützt sich über das Distanzstück am Injektorkörper ab, wobei das Distanzstück auf Seiten der Bodenplatte oder auf einer dieser gegenüberliegenden Seite des Aktors angeordnet sein kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Dosierventil ein direkt angetriebener Kraftstoffin- j ektor, wobei die Bodenplatte des Aktors direkt oder mittels einer übersetzung auf eine Düsennadel des Injektors einwirkt. Hierbei wird der Aktor bevorzugt invers angesteuert.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den übrigen abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Common-Rail-Injektors;

Fig. 2 eine montierte Kopfbaugruppe eines Pumpe-Düse- Injektors in einer teilweise geschnittenen Draufsicht;

Fig. 3 linearisierte Piezokennlinien eines einzelnen Piezo- aktors in einem montierten und in einem nicht montierten Zustand des Piezoaktors;

Fig. 4 linearisierte Piezokennlinien zweier Piezoaktoren im montierten Zustand; und

Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Common-Rail-Injektors.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Common-Rail- und anhand eines Pumpe-Düse-Kraftstoffinj ektors näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch auch auf andere Injektoren bzw. Do- sierventile anwendbar. überall dort, wo es auf eine exakte

Zumessbarkeit von Fluiden ankommt, ist die Erfindung anwendbar. Darüber hinaus ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren auf eine Kopfbaugruppe eines Injektors anzuwenden. Diese Kopfbaugruppe ist später Teil eines Injektors, wobei der Begriff Injektor den Begriff Kopfbaugruppe mitumfassen soll; d. h., wenn im Folgenden von einem Injektor die Rede ist, so soll dies analog auch auf eine Kopfbaugruppe zutreffen. Wenn ferner im Folgenden von einer Spannung die Rede ist, so ist damit eine elektrische Spannung gemeint.

Gemäß Fig. 1 weist ein Injektor 1 im Wesentlichen eine Fußbaugruppe 2 und eine Kopfbaugruppe 3 auf. Die Fußbaugruppe 2 weist im Wesentlichen ein Einspritzventil 20 mit einer Einspritzdüse 22 auf. Innerhalb des Einspritzventils 20 ist eine Düsennadel (in der Zeichnung nicht dargestellt) auf- und abbewegbar geführt, wobei je nach einer Position der Düsennadel aus der Einspritzdüse 22 ein Fluid kontrolliert austreten kann.

Der in Fig. 1 dargestellte Injektor 1 ist ein Common-Rail-

Kraftstoffinjektor 1, dessen Kopfbaugruppe 3 einen Dosierventil- bzw. Injektorkörper 10 aufweist, in welchem ein Aktor 30

(s. Fig. 5) angeordnet ist. Dieser Aktor 30 ist bevorzugt als Piezoaktor 30 ausgebildet. Ferner zeigt die in Fig. 1 dargestellte Kopfbaugruppe 3 einen elektrischen Anschluss für den Aktor 30 (Aktoranschluss 14) und einen Hochdruckzulauf 12 für den Injektor 1. Der Hochdruckzulauf 12 versorgt den Injektor 1 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff aus einem Com- mon-Rail .

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist der Injek- tor 1 als Pumpe-Düse-Kraftstoffinj ektor ausgebildet. Eine

Kopfbaugruppe 3 eines solchen Injektors 1 ist in Fig. 2 teilweise geschnitten dargestellt. Der Injektor 1 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich im Wesentlichen von einem der ersten Ausführungsform davon, dass die Kopfbaugruppe 3 anders gestaltet ist. Bei einem solchen Pumpe-Düse-Injektor 1 wird der unter Druck stehende Kraftstoff nicht zum Injektor 1 hingeleitet, sondern von einem, Pumpenkolben innerhalb des Injektors 1 erzeugt, wobei der Pumpenkolben von einem Einspritznocken einer Nockenwelle an- getriebenen wird.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand des Pumpe-Düse- Injektors 1 näher erläutert, der in Fig. 2 ausschnittweise dargestellt ist. Es ist jedoch möglich, eine erfindungsgemäße Leerhubeinstellung für den Aktor 30 auch auf Common-Rail-

Injektoren 1 anzuwenden. Hierbei wirkt der Aktor 30 nicht wie in Fig. 2 dargestellt auf ein Steuerventil 40 sondern, wie in Fig. 5 dargestellt, auf ein Servoventil 50 (s. u.).

Fig. 2 zeigt den Pumpe-Düse-Injektor 1 zentral geschnitten im Bereich seiner Kopfbaugruppe 3, wobei der Schnitt entlang einer Mittellinie eines Ventilglieds 42 des Steuerventils 40 und entlang der Mittellinie des Aktors 30 geht.

Der Aktor 30 weist innenliegend in seinem Aktorgehäuse 34 einen in einer Rohrfeder 35 verbauten Piezostack 31 auf, der in einer Bodenplatte 32 des Aktors 30 endet. Die Bodenplatte 32

schaut mit einem Fortsatz aus dem Aktor 30 heraus, wobei die Bodenplatte 32 von einer Feder 33 im Aktorgehäuse 34 gehalten ist. Das Aktorgehäuse 34 wird bevorzugt mittels eines Stahlrings 38, der in einer umlaufenden Nut im Aktorgehäuse 34 an- geordnet ist und aus dieser teilweise heraussteht, mittels einer überwurfmutter 39 am Injektorkörper 10 festgeschraubt. Hierbei stützt sich das Aktorgehäuse 34 an einem Vorsprung in einer Stufenbohrung im Injektorkörper 10 ab.

In der Montageposition des Aktors 30 am Injektorkörper 10 liegt der Fortsatz der Bodenplatte 32 an einer mechanischen Hebelübersetzung 60 an, die bevorzugt mit zwei Hebelscheiben 62, 64 ausgebildet ist. Hierbei liegt die Bodenplatte 32 an der Hebelscheibe 62 an, die wiederum die Hebelscheibe 64 be- tätigen kann. Die Hebelscheibe 64 wiederum wirkt auf ein Ventilglied 42 des Steuerventils 40. An einer der mechanischen Hebelübersetzung 60 gegenüberliegenden Seite des Ventilglieds 42 weist dieses eine Rückstellfeder 44 auf, die bevorzugt mittels einer Mutter im Injektorkörper 10 gehaltert ist.

Die Hebelscheibe 62 wird von einer Feder 63 in Position gehalten. Ferner wird die Hebelscheibe 64 von einem erfindungsgemäß bemessenen Distanzstück 70 ebenfalls gehalten. Hierfür sind sowohl die Feder 63 als auch das Distanzstück 70 mit einem entsprechenden Schlitz bzw. einer Ausnehmung versehen, in welcher die jeweilige Hebelscheibe 62, 64 im Wesentlichen formschlüssig mit ausreichend Spiel angeordnet ist.

Mittels des Distanzstücks 70 bzw. der Distanzscheibe 70 (Di- cke X) wird ein Leerhub h _L des Aktors 30 im Injektor 1 eingestellt. Dies erfolgt zunächst auf herkömmliche Weise, wobei die genaue Anordnung der einzelnen Komponenten des Injektors 1, insbesondere deren Abstände zueinander, rechnerisch aus den Abmessungen dieser Komponenten ermittelt wird. Hierzu wird jede Komponente einzeln vermessen. Dies geschieht nach der Formel:

X = E + K - (A - C - D - F - h _{Lf SOll} ) ( Formel 1 )

Hierbei ist E die Dicke einer Hebelauflage, d. h. die Dicke der Hebelscheibe 62 bzw. eines Meisterteils; K eine empirisch ermittelte Konstante (hier: 1,69); A die Höhe eines Einbauraums, also der Abstand zwischen dem eingebauten Aktorgehäuse 34 und der Auflage des Distanzstücks 70 im Injektorkörper 10; C ein Aktorüberstand, also diejenige Distanz, um welche die Bodenplatte 32 vom betreffenden Längsende des Aktorgehäuses 34 hervor oder hinein steht; D eine Dicke des gesamten Hebelpakets, in diesem Fall eine Dicke der mechanischen Hebelübersetzung 60; F repräsentiert eine Deformation des Aktorgehäuses für den Betriebspunkt Aktor 30 um den Leerhub h _L gelängt; und h _L , _so n einen Sollleerhub des Aktors 30 im Injektor 1. Nach dem Ausmessen wird nun die benötigte Dicke X des Distanzstücks 70 berechnet und der Leerhub h _L durch ein entsprechendes Distanzstück 70 mit dieser Dicke eingestellt. Darüber hinaus ist es möglich, Formel 1 mit weiteren Termen zu modifizieren, wie z. B. einen Ventilgliedunterstand L des Steuer- ventilglieds 42 im Aktorkörper 10. Führt man dieses Verfahren bis zu einer beliebigen Genauigkeit durch, so lässt sich der Leerhub h _L beliebig genau einstellen. Bevorzugt beträgt der Sollleerhub hi, _so n des Piezoaktors 30 im Injektor 1 2μm bis 3μm

Problematisch ist hierbei jedoch, dass Injektoren 1 - insbesondere ausgerüstet mit Piezoaktoren 30 -, die identische Leerhübe h _L aufweisen, kein identisches Einspritzverhalten zeigen. Dies liegt daran, dass bei gleicher Ansteuerspannung U die Piezoaktoren 30 ein unterschiedliches Dehnungsverhalten besitzen. D. h. es gibt Piezoaktoren 30, die sich beim Anlegen eines bestimmten elektrischen Potenzials mehr längen als andere Piezoaktoren 30.

Ein Maß für eine solche Spannung U ist der sogenannte Uio~ Wert, welcher eine Ansteuerreferenzspannung Ui ₀ des Piezoaktors 30 repräsentiert, bei welcher sich der Piezoaktor 30 um

eine Distanz von hi ₀ = lOμm gelängt hat. Dieser Ui _O -Wert ist bei jedem Piezoaktor 30 unterschiedlich. Dies wird durch das Diagramm in Fig. 4 dargestellt, welches zwei linearisierte Piezokennlinien I, II von zwei Piezoaktoren 30 darstellt. Hierbei zeigt die Kennlinie I einen Piezoaktor 30 mit einem kleinen Uio-Wert, d. h. Kennlinie I repräsentiert einen schnellen Piezoaktor 30, bei welchem für eine bestimmte Auslenkung eine geringere Potenzialdifferenz benötigt wird, als für einen Piezoaktor 30 mit einem großen Uio-Wert. Einen langsamen Piezoaktor 30 mit einem großen Uio-Wert stellt die Kennlinie II dar. D. h., dessen Ansteuerreferenzspannung Ui ₀ liegt höher als die eines schnellen Piezoaktors 30.

Es ist technisch sehr aufwändig eine Mehrzahl von Piezoakto- ren 30 eines Einspritzsystems mit unterschiedlichen elektrischen Spannungen für einen jeweiligen Betriebspunkt zu betreiben. D. h. in einem realen Einspritzsystem mit zwei Injektoren 1, die beide identische Leerhübe h _L besitzen, aber der eine Injektor 1 einen Piezoaktor 30 mit einer Piezokenn- linie I und der andere Injektor 1 einen Piezoaktor 30 mit einer Piezokennlinie II besitzt, zeigen ein vollkommen unterschiedliches Einspritzverhalten, obwohl die Leerhübe h _L der beiden Injektoren 1 identisch sind. Man müsste daher, um dies zu kompensieren, die Injektoren 1 mit unterschiedlichen e- lektrischen Spannungen für die jeweiligen Betriebspunkte ansteuern, um ein gewünschtes Einspritzverhalten zu erhalten.

Erfindungsgemäß wird nun ein Verfahren bereitgestellt, welches den Einfluss unterschiedlicher Uio-Werte auf das Ein- spritzverhalten korrigiert. D. h. erfindungsgemäß wird ein jeweiliger Leerhub h _L im Injektor 1 individuell eingestellt, sodass eine Mehrzahl von Injektoren 1 in einem Einspritzsystem ein möglichst identisches Einspritzverhalten bei ein und derselben Ansteuerspannung U aufweisen. D. h. auch, dass Pie- zoaktoren 30 mit einem vergleichsweise kleinen Uio-Wert einen größeren Leerhub h _L im Injektor 1 aufweisen, als Piezoaktoren 30 mit einem vergleichsweise großen Uio-Wert.

Erfindungsgemäß wird dies durch einen Kompensationswert bzw. -term δX in der Formel 1 berücksichtigt:

X = E + K- (A -C-D-F- h _LιSOlι ) + δX (Formel 2)

Hierbei ist δX eine Funktion f der elektrischen Ansteuerreferenzspannung üio, (δX = f(Uio)) des jeweiligen Piezoaktors 30. Es gibt nun mehrere Möglichkeiten die elektrische Ansteuerre- ferenzspannung üio in δX zu berücksichtigen.

Eine Möglichkeit ist, die Ansteuerreferenzspannung Uio in Relation zu einer im Betrieb des Injektors 1 auftretenden Ansteuer-Referenzbetriebsspannung U _RB zu setzen. Diese Ansteuer-Referenzbetriebsspannung ü _RB kann eine Betriebsspannung U des Piezoaktors 30 bei einem beliebigen Ereignis innerhalb des Injektors 1 sein. So kann die Ansteuer- Referenzbetriebspannung U _RB Z. B. eine Schließbeginnspannung U _R B des Steuerventils 40 oder eine öffnungsbeginnspannung ü _RB eines Servoventils 50 (s. Fig. 5) sein. Darüber hinaus kann die Ansteuer-Referenzbetriebsspannung U _RB ein bestimmter Hub h eines Ventilglieds 42, 52 des Steuer- 40 oder Servoventils 50 (s. Fig. 5) sein. Ferner ist es möglich, die Ansteuer- Referenzbetriebsspannung U _RB durch ein bestimmtes Ereignis in der Einspritzdüse 22 des Injektors 1 zu kennzeichnen. Hiefür kommt z. B. die Düsennadel in Frage, wobei die Ansteuer- Referenzbetriebsspannung U _RB z. B ein Aufsetzen der Düsennadel auf oder ein Abheben von ihrem Düsennadelsitz kennzeichnet. Ferner ist es möglich, einen gewissen Hub h der Düsenna- del eine Ansteuer-Referenzbetriebsspannung U^ zuzuordnen.

Erfindungsgemäß ist es z. B. möglich, die Ansteuerreferenzspannung Uio als Quotient mit der Ansteuerreferenz- Betriebsspannung U _RB in δX zu berücksichtigen. Dies wird nun anhand der Fig. 3 erläutert.

Fig. 3 zeigt zwei Piezokennlinien I, II ein und desselben Piezoaktors 30 im nicht verbauten (Kennlinie I) und im verbauten (Kennlinie II) Zustand. Hierbei ist im Diagramm der Fig. 3 auf der Abszisse eine Auslenkung des Piezoaktors 30 angegeben, wohingegen auf der Ordinate die Piezoansteuerspan- nung U aufgetragen ist.

Die linearisierte Kennlinie I zeigt nun eine Ausdehnung des Piezoaktors 30 in einem unbelasteten Zustand, wobei sich der Piezoaktor 30 bei einer stetigen Erhöhung der elektrischen Ansteuerspannung U um lOμm längt. Hierbei kann dann die Ansteuerreferenzspannung Uio (Uio-Wert) abgelesen werden. Diese Messung findet bevorzugt nach der Herstellung des Piezoaktors 30, z. B. bei einem Lieferanten, statt, der den Uio-Wert bei der Auslieferung des Piezoaktors 30 mitliefert.

Weiterhin zeigt Fig. 3 eine Kennlinie II desselben Piezoaktors 30, wie sich dieser in einem in einen Injektor 1 eingebauten Zustand bei bestimmten Bedingungen verhalten wird. Diese Bedingungen sind ein gewünschter Leerhub h _L , im vorliegenden Fall 2 bis 3μm, was jedoch auch variieren kann, sowie das Ereignis lOμm Hub des Ventilglieds 42, 52. Das Ereignis lOμm Hub des Ventilglieds 42, 52 kann wie oben schon beschrieben entsprechend variiert werden. Im vorliegenden Fall entspricht die bei lOμm Hub des Ventilglieds 42, 52 abgelesene elektrische Ansteuer-Referenzbetriebspannung U _RB per Definition einer Schließbeginnspannung des Steuerventils 40.

Beim Bestromen des Piezoaktors 30 im später eingebauten In- jektor 1 steigt zunächst sein Hub h ohne eine starke Gegenkraft auf den gewünschten Leerhub h _L an. Hierbei ist im vorliegenden Beispiel der Piezoaktor ca. 2 bis 3μm gelängt. Danach (s. Fig. 2) sind die Spiele zwischen den beteiligten Aktorkomponenten aufgebraucht und die mechanische Hebelüberset- zung 60 beginnt zu greifen, und fängt an das Steuerventilglied 42 in seine Schließ- bzw. Offenstellung (andere Ausführungsform) zu bringen. Nun greift die übersetzung i (in vor-

liegendem Fall i = 6,785) der Hebelübersetzung 60 und der Piezoaktor 30 verlagert das Steuerventilglied 42 um lOμm. Hat das Ventilglied 42 lOμm zurückgelegt, so liegt am Piezoaktor 30 die Ansteuer-Referenzbetriebsspannung U _RB an.

Nun kann in einer ersten Näherung der für den speziellen Injektor 1 benötigte Leerhub h _L berechnet werden. Dies geschieht über eine geometrische Betrachtung der beiden Kennlinien I und II:

Hieraus ergibt sich der individuelle Leerhub h _L des Piezoak- tors 30 bei seiner individuellen Ansteuerreferenzspannung Uio und der im Betrieb des Injektors 1 festgelegten Ansteuer- Referenzbetriebspannung U _RB zu

Somit gibt sich Formel 2 zu [in μm] :

U _{RB ,} lOμm

X = E ₊ K - (A - C - D - F - h _L,soll ) + h _lfSO11 - lOμm jf- +

Und für den Fall K = 1 zu:

X = E-fA-C-D-F-lOμm-^ + ^i^.

U ₁₀ i D. h. für den Fall K = I taucht in der Formel 2 der Sollleerhub h _L/S oii nicht mehr auf, sondern wird durch obige geometrische Betrachtung der beiden Piezokennlinien I, und II der Fig. 3 substituiert.

Dies ist auch mit einer Gegenkraft F ₄₄ , F ₅₄ auf das Ventilglied 42 des Steuerventils 40, bzw. auf das Ventilglied 52

des Servoventils 50 formulierbar. Hierfür ergibt sich für den Leerhub h _L des Piezoaktors 30:

^ . 10 - IM - ---- . F ₁₁₅₁ - I

^U 10 ^{X t K} 44,54

Somit ergibt sich für die Dicke des Distanzstücks 70:

X = E ₊ K - (A - C - D - F - h _{lf 80ll} ) + h _lfSOll - l Oμm ^ ^B . ₊ I^E + ¹⁰

⁺ -TT^ ' ^F<14 ' ⁵⁴ ' ¹

* ^K 44,54

Bei der Berücksichtigung von Federkräften, insbesondere bei der Berücksichtigung der Gegenkraft F ₄₄ , F ₅₄ auf das Ventil- glied 42, 52 sollte die aktuelle Federkonstante berücksichtigt werden. Darüber hinaus ist es z. B. auch noch möglich, eine Aktorsteifigkeit des Piezoaktors 30 mit zu berücksichtigen.

Die oben dargelegte Problematik wurde nur linear betrachtet und ergibt nur in erster Näherung ein Anpassen des Leerhubs h _L . Es ist auch möglich, dies nicht linear zu betrachten. Darüber hinaus ist es z. B. aufgrund von Erfahrungswerten möglich, einen Fehler bei obigen Betrachtungen abzuschätzen und diesen entsprechend in der Formel für die Berechnung der Dicke X des Distanzstücks 70 zu berücksichtigen.

Fig. 5 zeigt die Position des Distanzstücks 70 bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Hierbei zeigt Fig. 5 ei- nen Ausschnitt aus einem Common-Rail-Injektor 1, dessen Pie- zoaktor 30 ein Servoventil 50 öffnen und schließen kann. Hierbei befindet sich das Distanzstück 70 auf der der Bodenplatte 32 gegenüberliegenden Seite des Injektors 1 zwischen Injektorkörper 10 und Piezoaktor 30. Eine Bestimmung einer erfindungsgemäßen Dicke X des Distanzstücks 70 findet analog obigen Ausführungen statt.

Es ist natürlich auch möglich, bei einem Common-Rail-Injektor 1 dieses Distanzstück: 70 auf der Seite der Bodenplatte 32 anzuordnen. Umgekehrt ist es auch möglich, eine Position des Distanzstücks 70 gemäß Fig. 5 bei einer Ausführungsform gemäß Fig. 3 vorzusehen.