DE10130857A1 - Elektronischer Kompensator für ein piezoelektrisches Betätigungsglied - Google Patents

Elektronischer Kompensator für ein piezoelektrisches Betätigungsglied

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Abstract

Ein Kraftstoffinjektor weist eine Rohranordnung, eine Schaftanordnung und eine Anzahl von Sätzen von piezoelektrischen Elementen auf. Die Rohranordnung enthält einen Sitz der eine Öffnung bildet, durch welche Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine oder einen Verbrennungsmotor eintritt. Die Schaftanordnung enthält eine Kappe und einen Schaft, die gegenseitig verschiebbar sind. Ein Spalt ist zwischen dem Schaft und der Kappe angeordnet, wenn der Schaft eng am Sitz anliegt, so dass eine Kraftstoffströmung durch die Öffnung verhindert wird. Ein erster Satz von piezoelektrischen Elementen verschiebt die Kappe in Abhängigkeit von einem ersten elektrischen Feld, und ein zweiter Satz von piezoelektrischen Elementen verschiebt den ersten Satz von piezoelektrischen Elementen in Abhängigkeit von einem zweiten elektrischen Feld. Ein den Spalt messender Sensor kompensiert das zweite elektrische Feld im Hinblick auf physikalische Änderungen in wenigstens der Rohranordnung oder der Schaftanordnung.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Kompensa­ tor für ein piezoelektrisches Betätigungsglied, und insbeson­ dere auf ein Betätigungsglied für einen Kraftstoffinjektor mit einer Anzahl von Sätzen von piezoelektrischen Elementen, wobei wenigstens einer derselben mit einer elektronischen Kompensatorschaltung verbunden ist.
Ein bekanntes piezoelektrisches Element ist ein keramisches Gebilde, dessen axiale Länge sich in Gegenwart eines elektri­ schen Feldes ändert, das durch Anlegen einer Spannung an dem Element erzeugt wird. Bei typischen Anwendungen kann sich die axiale Länge des Elements beispielsweise um etwa 0,12% än­ dern. Bei einer Stapelanordnung von Elementen ist die Ände­ rung der axialen Gesamtlänge des Stapels gleich der Summe der Änderungen der axialen Länge jedes Elements im Stapel. Be­ kanntlich führt das Anlegen einer Spannung an ein piezoelek­ trisches Element oder einen Stapel von piezoelektrischen Elementen zu einer nahezu augenblicklichen Ausdehnung des Betätigungsgliedes und einer augenblicklichen Verschiebung irgendeines mit dem Betätigungsglied verbundenen Gegenstan­ des.
Es ist bekannt, einen einzelnen Satz von piezoelektrischen Elementen, d. h. einen Stapel von piezoelektrischen Elementen, zu verwenden, an den eine gemeinsame Spannung angelegt wird, um einen Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine oder einen Verbrennungsmotor zu betätigen. Solche piezoelektri­ schen Betätigungsglieder öffnen und schließen präzise ein Einspritzventil zur präzisen Zumessung einer Kraftstoffströ­ mung in eine Verbrennungskammer.
Die thermischen und Druckwirkungen, die in der Betriebsumge­ bung von piezoelektrisch betätigten Injektoren vorhanden sind, können Dimensionsänderungen innerhalb des Injektors hervorrufen. Diese Dimensionsänderungen führen zu einer Änderung im Hub des Injektors, was eine instabile Verschie­ bung in seinen Strömungseigenschaften hervorruft. Um die Dimensionsänderungen zu kompensieren, ist es bekannt, Injek­ toren aus exotischen Materialien herzustellen, welche eine niedrige Wärmeausdehnung zeigen. Ferner ist es bekannt, Injektorhübe zu kalibrieren, um eine Verlängerung des Ventil­ körpers vorwegzunehmen. Diese Verfahren sind jedoch kostspie­ lig und wenig wirksam.
Zusammenfassende Darstellung der Erfindung
Die Vorteile der beanspruchten Erfindung umfassen eine Erhöh­ ung des Hubes des piezoelektrischen Betätigungsgliedes, eine Kompensation der Wärmeausdehnung bei unterschiedlichen Be­ triebsbedingungen und eine Kompensation der mechanischen Verformung bei unterschiedlichen Kraftstoffdrücken und Be­ lastungen der Anordnung.
Die Erfindung schafft einen Kraftstoffinjektor, welcher aufweist: eine Rohranordnung mit einer Längsachse, die sich zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckt; einen am zweiten Ende der Rohranordnung befestigten Sitz, wobei der Sitz eine Öffnung bildet; eine Schaftanordnung mit einer Kappe, die bezüglich der Rohranordnung verschiebbar ist, und einem Schaft, der bezüglich des Sitzes verschiebbar ist, wobei sich der Schaft zwischen einer ersten Stellung, in welcher der Schaft eng am Sitz anliegt, so dass eine Kraft­ stoffströmung durch die Öffnung verhindert wird, und einer zweiten Stellung verschiebt, in welcher der Schaft einen Abstand vom Sitz einhält, so dass eine Kraftstoffströmung durch die Öffnung möglich ist; einen Spalt zwischen der Kappe und dem Schaft in der ersten Stellung, wobei der Spalt die Abdichtung zwischen dem Sitz und dem Schaft in der ersten Stellung fördert und in der zweiten Stellung des Schaftes beseitigt ist; einen ersten Satz von piezoelektrischen Ele­ menten, die an der Kappe eng anliegen, wobei der erste Satz von piezoelektrischen Elementen die Kappe in Abhängigkeit von einem ersten elektrischen Feld verschiebt; und einen zweiten Satz von piezoelektrischen Elementen, welcher den ersten Satz von piezoelektrischen Elementen in Abhängigkeit von einem zweiten elektrischen Feld verschiebt.
Die Erfindung schafft ferner ein Kraftstoffeinspritzsystem, das einen Kraftstoffinjektor und eine Steuerschaltung auf­ weist. Der Kraftstoffinjektor umfasst: eine Rohranordnung mit einer Längsachse, die sich zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckt; einen am zweiten Ende der Rohranordnung befestigten Sitz, wobei der Sitz eine Öffnung bildet; eine Schaftanordnung mit einer Kappe, die bezüglich der Rohranordnung verschiebbar ist, und mit einem Schaft, der bezüglich des Sitzes verschiebbar ist, wobei der Schaft sich zwischen einer ersten Stellung, in welcher der Schaft am Sitz eng anliegt, so dass eine Kraftstoffströmung durch die Öff­ nung verhindert wird, und einer zweiten Stellung verschiebt, in welcher der Schaft einen Abstand vom Sitz einhält, so dass eine Kraftstoffströmung durch die Öffnung möglich ist; einen Spalt zwischen der Kappe und dem Schaft in der ersten Stel­ lung, wobei der Spalt die Abdichtung zwischen dem Sitz und dem Schaft in der ersten Stellung fördert und in der zweiten Stellung des Schaftes beseitigt ist; einen ersten Satz von piezoelektrischen Elementen, welcher die Schaftanordnung in Abhängigkeit von einem ersten elektrischen Feld verschiebt; und einen zweiten Satz von piezoelektrischen Elementen, welcher den ersten Satz von piezoelektrischen Elementen in Abhängigkeit von einem zweiten elektrischen Feld verschiebt. Die Steuerschaltung umfasst: einen ersten Treiber, welcher ein erstes elektrisches Signal liefert, welches das erste elektrische Feld erzeugt; einen zweiten Treiber, der ein zweites elektrisches Signal liefert, welches das zweite elektrische Feld erzeugt; einen Sensor, welcher den Spalt misst und ein Ausgangssignal proportional zur Spaltweite abgibt; und eine Steuereinheit, welche das Ausgangssignal mit einem Bezugssignal vergleicht und das zweite elektrische Signal in Abhängigkeit von Änderungen der Spaltweite ein­ stellt.
Außerdem schafft die Erfindung ein Verfahren zum Kompensieren der Wärmeausdehnung und mechanischen Verformung eines Kraft­ stoffinjektors. Der Kraftstoffinjektor enthält: eine Rohran­ ordnung mit einer Längsachse, die sich zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckt, einen am zweiten Ende der Rohranordnung befestigten Sitz, der eine Öffnung bildet, eine Schaftanordnung mit einer Kappe, die bezüglich der Rohranordnung verschiebbar ist, und einen Schaft, der bezüg­ lich des Sitzes verschiebbar ist, wobei sich der Schaft zwischen einer ersten Stellung, in welcher der Schaft am Sitz eng anliegt, so dass eine Kraftstoffströmung durch die Öff­ nung verhindert wird, und einer zweiten Stellung verschiebt, in welcher der Schaft einen Abstand vom Sitz einhält, so dass eine Kraftstoffströmung durch die Öffnung möglich ist, einen Spalt zwischen der Kappe und dem Schaft in der ersten Stel­ lung, einen ersten Satz von piezoelektrischen Elementen, welcher die Schaftanordnung in Abhängigkeit von einem ersten elektrischen Feld verschiebt, und einen zweiten Satz von piezoelektrischen Elementen, welcher den ersten Satz von piezoelektrischen Elementen in Abhängigkeit von einem zweiten elektrischen Feld verschiebt. Das Verfahren umfasst: Erzeugen eines Ausgangssignals, das wenigstens zur Wärmeausdehnung oder mechanischen Verformung wenigstens der Rohranordnung oder der Schaftanordnung proportional ist; Vergleichen des Ausgangssignals mit einem Bezugssignal; und Einstellen des zweiten elektrischen Feldes in Abhängigkeit von Änderungen zwischen dem Ausgangssignal und dem Bezugssignal.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Figuren, welche einen Teil dieser Beschreibung bilden, stellen eine Ausführungsform der Erfindung dar und dienen zusammen mit der vorangehenden allgemeinen Beschreibung und der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung zur Erläuterung von Merkmalen der Erfindung.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt eines Kraftstoffinjektors mit einem piezoelektrischen Betätigungsglied gemäß der Erfin­ dung.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Steu­ erschaltung für ein piezoelektrisches Betätigungsglied gemäß der Erfindung.
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, welche vier Beispiele der Hubsummierung für ein zweisätziges piezoelek­ trisches Betätigungsglied gemäß der Erfindung zeigt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsfor­ men
Ein Kraftstoffinjektor kann ein piezoelektrisches Mehrele­ ment-Betätigungsglied enthalten, das seine Länge ändert in Abhängigkeit von einem elektrischen Feld, das durch eine Steuerspannung erzeugt wird, die an die piezoelektrischen Elemente angelegt wird. Das Betätigungsglied kann mit einem Ventilglied zum Öffnen und Schließen des Kraftstoffinjektors gekoppelt werden.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, enthält ein Kraftstoffinjektor eine Rohranordnung 10 mit einem ersten Endteil 20, einem Mittelteil 22 und einem Ventilkörper 24 an einem zweiten Endteil. Der erste Endteil 20, der Mittelteil 22 und der Ventilkörper 24 können längs einer Achse 15 ausgerichtet und aneinander befestigt sein. Ein Sitz 26 mit einer Öffnung 28 ist am Ventilkörper 24 an einem dem Mittelteil 22 entgegenge­ setzten Ende befestigt. Kraftstoff kann einer mit der Öffnung 28 verbundenen Kammer 34 zugeführt werden.
Eine Schaftanordnung 40 erstreckt sich längs der Achse 15 und ist bezüglich des Sitzes 26 hin- und herbewegbar gelagert. Die Schaftanordnung 40 verschiebt sich zwischen einer ersten Stellung, in welcher die Schaftanordnung 40 am Sitz 26 eng anliegt, so dass eine Kraftstoffströmung durch die Öffnung 28 verhindert wird, und einer zweiten Stellung, in welcher die Schaftanordnung 40 einen Abstand vom Sitz 26 einhält, so dass eine Kraftstoffströmung durch die Öffnung 28 möglich ist. Ein elastisches Organ (nicht gezeigt), das in der Kammer 34 angeordnet sein kann, belastet die Schaftanordnung 40 zur ersten Stellung hin.
Die Schaftanordnung 40 wird in die erste Stellung durch eine piezoelektrische Betätigungsanordnung 50 verschoben. Erfin­ dungsgemäß enthält das piezoelektrische Betätigungsglied wenigstens einen ersten Satz von piezoelektrischen Elementen 52 und einen zweiten Satz von piezoelektrischen Elementen 54, die miteinander in Reihe angeordnet sind und gemeinsam auf die Achse 15 ausgerichtet sein können. Diese zwei Sätze 52, 54 können einzeln oder gleichzeitig arbeiten; die Steuerspannun­ gen und daher die elektrischen Felder für jeden Satz 52, 54 können statisch oder dynamisch sein; und die Stapellängen können gleich oder unterschiedlich sein, je nach Erfordernis und Möglichkeit.
Erfindungsgemäß weist die Schaftanordnung 40 einen Schaft 46, der im Zusammenwirken am Sitz 26 angreift, und eine Kappe 48 auf, die durch das piezoelektrische Betätigungsglied 50 be­ züglich der Rohranordnung 10 verschoben wird.
Wenn die Schaftanordnung 40 sich in der ersten Stellung befindet, trennt ein Spalt 47 das enge Anliegen zwischen dem Schaft 46 und der Kappe 48. Es ist zweckmäßig, einen minima­ len Spalt 47 zu haben, um die Abdichtung zwischen dem Sitz 26 und dem Schaft 46 zu fördern. Wenn jedoch der Spalt 47 zu groß ist, wird der Hub des Schaftes 46 infolge der Verschie­ bung des piezoelektrischen Betätigungsgliedes 50 verringert, und wenn der Spalt 47 nicht vorhanden ist, d. h. ein enges Anliegen des Schaftes 46 und der Kappe 48 in der ersten Stellung der Schaftanordnung 40 vorhanden ist, kann die Abdichtungskraft zwischen dem Schaft 46 und dem Sitz 26 verringert werden.
In der Praxis zeigt der Kraftstoffinjektor Dimensionsänderun­ gen infolge von Wärme- und Druckwirkungen, die in der Be­ triebsumgebung des Injektors vorhanden sind. Diese Dimen­ sionsänderungen haben eine direkte Einwirkung auf Betriebs­ eigenschaften und -leistung des Injektors. Die Erfindung erfasst und, wenn notwendig, korrigiert diese Dimensionsände­ rungen. Insbesondere wird die Größe des Spalts 47 zwischen dem Schaft 46 und der Kappe 48 erfasst und mit einem Zielbe­ reich für den Spalt 47 verglichen.
Wie auch aus Fig. 2 ersichtlich, kann eine Abtastspule 60 verwendet werden, um die Größe des Spalts 47 zwischen dem Schaft 46 und der Kappe 48 zu erfassen. Die Abtastspule 60 ist so angeordnet, dass sie die Verbindungsstelle zwischen dem Schaft 46 und der Kappe 48 umfasst. Wie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt, kann eine Wicklung für die Abtastspule 60 und eine Laufbuchse für den Schaft 46 zu einer einzigen Mehrfunk­ tionseinheit zusammengefasst werden.
Bei Betrieb des Injektors bewirken Änderungen des inneren Kraftstoffdrucks und der äußeren Temperatur, dass der Injek­ tor Dimensionsänderungen erfährt. Diese Dimensionsänderungen führen zu einer Vergrößerung/Verkleinerung des Spalts 47 zwischen dem Schaft 46 und der Kappe 48. Die Abtastspule 60 gibt ein Signal, das der Größe des Spalts 47 entspricht, auf eine Steuereinheit 62. Die Steuereinheit 62 interpretiert und vergleicht das Ausgangssignal mit einem oder mehreren Bezugs­ signalen, welche einem Zielbereich für den Spalt entsprechen. Wenn eine Korrektur erforderlich ist, d. h. wenn die Größe des Spalts 47 außerhalb des Spaltzielbereichs liegt, kompensiert eine Schaltung mit geschlossener Schleife die Spannung, welche auf den zweiten Satz von piezoelektrischen Elementen 54 gegeben wird, um einen Spaltzielbereich aufrechtzuerhal­ ten. Die Schaltung mit geschlossener Schleife kann die Abtas­ tspule 60, die Steuereinheit 62, einen Treiber 64, der die kompensierte Steuerspannung liefert, und den zweiten Satz von piezoelektrischen Elementen 54 enthalten. Eine gesteuerte Betätigung des zweiten Satzes von piezoelektrischen Elementen 54 ermöglicht die Steuerung der Spaltweite und eine Optimie­ rung der Injektorleistung.
Ein weiterer Treiber 46 liefert ein Spannungssignal, welches das elektrische Feld für den ersten Satz von piezoelektri­ schen Elementen 52 erzeugt. Wie in Fig. 3 gezeigt, kann das an den ersten Satz von piezoelektrischen Elementen 52 angelegte Spannungssignal sich von dem Spannungssignal unterscheiden, das an den zweiten Satz von piezoelektrischen Elementen 54 angelegt wird. Dementsprechend kann die Erfindung die Leis­ tung und die Steuerflexibilität eines piezoelektrisch betä­ tigten Kraftstoffinjektors verbessern. Beispielsweise können die ersten und zweiten Sätze von piezoelektrischen Elementen 52, 54 den Ventilhub erhöhen, Längenänderungen von Komponenten infolge von Wärmebelastung und mechanischer Belastung kompen­ sieren oder einen bestimmten Hubverlauf formen.
Die Erfindung ist nicht auf zwei Sätze von piezoelektrischen Elementen eingeschränkt und kann drei oder mehr Sätze von piezoelektrischen Elementen umfassen.
Die Erfindung wurde zwar mit Bezug auf bestimmte Ausführungs­ formen beschrieben, aber es sind zahlreiche Modifikationen, Abänderungen und Wechsel an den beschriebenen Ausführungsfor­ men ohne Verlassen des Schutzumfangs der Erfindung, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist, möglich. Es ist daher beabsichtigt, dass die Erfindung nicht durch die be­ schriebenen Ausführungsformen eingeschränkt wird, sondern ihren vollen, durch den Wortlaut der nachfolgenden Ansprüche definierten Umfang sowie Äquivalente derselben beibehält.

Claims (19)

1. Kraftstoffinjektor, welcher aufweist:
eine Rohranordnung mit einer Längsachse, die sich zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende er­ streckt;
einen am zweiten Ende der Rohranordnung befestigten Sitz, wobei der Sitz eine Öffnung bildet;
eine Schaftanordnung mit einer Kappe, die bezüglich der Rohranordnung verschiebbar ist, und einem Schaft, der bezüglich des Sitzes verschiebbar ist, wobei sich der Schaft zwischen einer ersten Stellung, in welcher der Schaft eng am Sitz anliegt, so dass eine Kraftstoff­ strömung durch die Öffnung verhindert wird, und einer zweiten Stellung verschiebt, in welcher der Schaft einen Abstand vom Sitz einhält, so dass eine Kraftstoffströ­ mung durch die Öffnung möglich ist;
einen Spalt zwischen der Kappe und dem Schaft in der ersten Stellung, wobei der Spalt die Abdichtung zwischen dem Sitz und dem Schaft in der ersten Stellung fördert und in der zweiten Stellung des Schaftes beseitig ist;
einen ersten Satz von piezoelektrischen Elementen, die an der Kappe eng anliegen, wobei der erste Satz von piezoelektrischen Elementen die Kappe in Abhängigkeit von einem ersten elektrischen Feld verschiebt; und
einen zweiten Satz von piezoelektrischen Elementen, welcher den ersten Satz von piezoelektrischen Elementen in Abhängigkeit von einem zweiten elektrischen Feld verschiebt.
2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, welcher ferner aufweist:
ein Abtastglied, welches den Spalt misst und mit dem zweiten elektrischen Feld elektrisch verbunden ist.
3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2, bei welchem der Sensor eine den Spalt umfassende Spule enthält.
4. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2, bei welchem der Spalt eine Größe besitzt, die proportional zu physikali­ schen Änderungen in wenigstens der Rohranordnung oder der Schaftanordnung ist.
5. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 4, bei welchem die physikalischen Änderungen wenigstens die Wärmeausdehnung oder die mechanische Verformung umfassen.
6. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, bei welchem eine elektromechanische Ausdehnung und Kontraktion des ersten Satzes von piezoelektrischen Elementen längs einer ersten Achse erfolgen und eine elektromechanische Aus­ dehnung und Kontraktion des zweiten Satzes von piezo­ elektrischen Elementen längs einer zweiten Achse erfol­ gen, die im Wesentlichen parallel zu ersten Achse ver­ läuft.
7. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 6, bei welchem die erste und zweite Achse im Wesentlichen zusammenfallen.
8. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, bei welchem das erste elektrische Feld die Schaftanordnung aus der ersten Stellung in die zweite Stellung verschiebt.
9. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 8, bei welchem das zweite elektrische Feld ebenfalls die Schaftanordnung aus der ersten Stellung in die zweite Stellung ver­ schiebt.
10. Kraftstoffeinspritzsystem, welches aufweist:
einen Kraftstoffinjektor, der enthält:
eine Rohranordnung mit einer Längsachse, die sich zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckt;
einen am zweiten Ende der Rohranordnung befestig­ ten Sitz, wobei der Sitz eine Öffnung bildet;
eine Schaftanordnung mit einer Kappe, die bezüg­ lich der Rohranordnung verschiebbar ist, und mit einem Schaft, der bezüglich des Sitzes verschiebbar ist, wobei der Schaft sich zwischen einer ersten Stellung, in welcher der Schaft am Sitz eng anliegt, so dass eine Kraftstoffströmung durch die Öffnung verhindert wird, und einer zweiten Stellung ver­ schiebt, in welcher der Schaft einen Abstand vom Sitz einhält, so dass eine Kraftstoffströmung durch die Öffnung möglich ist;
einen Spalt zwischen der Kappe und dem Schaft in der ersten Stellung, wobei der Spalt die Abdichtung zwischen dem Sitz und dem Schaft in der ersten Stel­ lung fördert und in der zweiten Stellung des Schaftes beseitigt ist;
einen ersten Satz von piezoelektrischen Elementen, welcher die Schaftanordnung in Abhängigkeit von einem ersten elektrischen Feld verschiebt; und
einen zweiten Satz von piezoelektrischen Elemen­ ten, welcher den ersten Satz von piezoelektrischen Elementen in Abhängigkeit von einem zweiten elektri­ schen Feld verschiebt; sowie
eine Steuerschaltung, welche umfasst:
einen ersten Treiber, welcher ein erstes elektri­ sches Signal liefert, welches das erste elektrische Feld erzeugt;
einen zweiten Treiber, der ein zweites elektrisches Signal liefert, welches das zweite elektrische Feld erzeugt;
einen Sensor, welcher den Spalt misst und ein Aus­ gangssignal proportional zur Spaltweite abgibt; und
eine Steuereinheit, welche das Ausgangssignal mit einem Bezugssignal vergleicht und das zweite elektrische Signal in Abhängigkeit von Änderungen der Spaltweite einstellt.
11. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 10, bei welchem der Sensor eine den Spalt umfassende Spule enthält.
12. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 10, bei welchem Änderungen der Spaltweite proportional zu physikalischen Änderungen wenigstens der Rohranordnung oder der Schaft­ anordnung sind.
13. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 12, bei welchem die physikalischen Änderungen wenigstens die Wärmeaus­ dehnung oder die mechanische Verformung umfassen.
14. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 10, bei welchem eine elektromechanische Ausdehnung und Kontraktion des ersten Satzes von piezoelektrischen Elementen längs einer ersten Achse erfolgen und eine elektromechanische Ausdehnung und Kontraktion des zweiten Satzes von piezo­ elektrischen Elementen längs einer zweiten Achse im Wesentlichen parallel zur ersten Achse erfolgen.
15. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 14, bei welchem die erste und zweite Achse im Wesentlichen zusammenfal­ len.
16. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 10, bei welchem das erste elektrische Feld die Schaftanordnung aus der ersten Stellung in die zweite Stellung verschiebt.
17. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 16, bei welchem das zweite elektrische Feld die Schaftanordnung eben­ falls aus der ersten Stellung in die zweite Stellung verschiebt.
18. Verfahren zum Kompensieren der Wärmeausdehnung und mechanischen Verformung eines Kraftstoffinjektors, wobei der Kraftstoffinjektor umfasst: eine Rohranordnung mit einer Längsachse, die sich zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckt, einen am zweiten Ende der Rohranordnung befestigten Sitz, der eine Öffnung bildet, eine Schaftanordnung mit einer Kappe, die bezüg­ lich der Rohranordnung verschiebbar ist, und einen Schaft, der bezüglich des Sitzes verschiebbar ist, wobei sich der Schaft zwischen einer ersten Stellung, in welcher der Schaft am Sitz eng anliegt, so dass eine Kraftstoffströmung durch die Öffnung verhindert wird, und einer zweiten Stellung verschiebt, in welcher der Schaft einen Abstand vom Sitz einhält, so dass eine Kraftstoffströmung durch die Öffnung möglich ist, einen Spalt zwischen der Kappe und dem Schaft in der ersten Stellung, einen ersten Satz von piezoelektrischen Ele­ menten, welcher die Schaftanordnung in Abhängigkeit von einem ersten elektrischen Feld verschiebt, und einen zweiten Satz von piezoelektrischen Elementen, welcher den ersten Satz von piezoelektrischen Elementen in Abhängigkeit von einem zweiten elektrischen Feld ver­ schiebt, wobei das Verfahren umfasst:
Erzeugen eines Ausgangssignals, das wenigstens zur Wärmeausdehnung oder mechanischen Verformung wenigstens der Rohranordnung oder der Schaftanordnung proportional ist;
Vergleichen des Ausgangssignals mit einem Bezugssig­ nal; und
Einstellen des zweiten elektrischen Feldes in Abhän­ gigkeit von Änderungen zwischen dem Ausgangssignal und dem Bezugssignal.
19. Verfahren nach Anspruch 18, bei welchem das Erzeugen eines Ausgangssignals das Messen des Spaltes umfasst.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10162250A1 (de) * 2001-12-18 2003-07-03 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
WO2003091559A1 (de) * 2002-04-23 2003-11-06 Volkswagen Mechatronic Gmbh & Co. Vorrichtung und verfahren zur ansteuerung des piezo-aktuators eines steuerventils einer pumpe-düse-einheit
WO2004001794A2 (de) * 2002-06-24 2003-12-31 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur ansteuerung und längeneinstellung eines piezoelektrischen aktors (pa) und elektronische einheit zur steuerung des verfahrens
WO2004109087A1 (de) 2003-06-11 2004-12-16 Westport Research Inc. Ventilvorrichtung und verfahren zum einblasen von gasförmigem kraftstoff
EP1429445A3 (de) * 2002-12-09 2005-05-04 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Anordnung zum Ansteuern eines piezoelektrischen Aktors
EP1607621A1 (de) * 2004-06-17 2005-12-21 Siemens Aktiengesellschaft Piezoelektrischer Stellantrieb für einen Kraftstoffinjektor einer Brennkraftmaschine sowie Verwendung hierfür
WO2006000518A1 (de) * 2004-06-24 2006-01-05 Siemens Aktiengesellschaft Piezoelektrischer stellantrieb für einen kraftstoffinjektor einer brennkraftmaschine sowie verwendung hierfür
DE102005037419A1 (de) * 2005-08-08 2007-02-22 Siemens Ag Injektor zur Direktinjektion von brennbaren Fluiden
DE102006031373B4 (de) * 2006-07-06 2013-03-07 Continental Automotive Gmbh Einspritzsystem und Verfahren zum Herstellen eines Einspritzsystems
DE102005014784B4 (de) * 2005-03-31 2013-07-18 Continental Automotive Gmbh Stellgebersystem, Stellgeber sowie Steuereinheit und Verfahren zum Ansteuern des Stellgebers
DE102012204252B3 (de) * 2012-03-19 2013-08-29 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems mit Druckabbau und Kraftstoffeinspritzsystem mit Einspritzventil mit Servoventil

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19918976A1 (de) * 1999-04-27 2000-11-02 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil und Verfahren zu dessen Betätigung
DE19928205A1 (de) * 1999-06-19 2000-12-21 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
US6400066B1 (en) 2000-06-30 2002-06-04 Siemens Automotive Corporation Electronic compensator for a piezoelectric actuator
DE10213858A1 (de) * 2002-03-27 2003-10-30 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
JP4273003B2 (ja) * 2002-04-04 2009-06-03 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 噴射弁
DE10233906A1 (de) * 2002-07-25 2004-02-19 Siemens Ag Einspritzmodul
JP4161635B2 (ja) * 2002-08-19 2008-10-08 株式会社デンソー 燃料噴射制御装置
EP1445470A1 (de) * 2003-01-24 2004-08-11 Siemens VDO Automotive S.p.A. Dosiervorrichtung mit Steckanschluss
US6983895B2 (en) * 2003-10-09 2006-01-10 Siemens Aktiengesellschaft Piezoelectric actuator with compensator
US20050258715A1 (en) * 2004-05-19 2005-11-24 Schlabach Roderic A Piezoelectric actuator having minimal displacement drift with temperature and high durability
JP2006050837A (ja) * 2004-08-06 2006-02-16 Alps Electric Co Ltd 駆動装置
EP1849993B1 (de) * 2006-04-25 2010-08-18 Delphi Technologies Holding S.à.r.l. Schutzverkapselung
JP4715864B2 (ja) * 2008-05-07 2011-07-06 株式会社デンソー 圧電アクチュエータの検査方法及び検査装置。
JP5326376B2 (ja) * 2008-06-23 2013-10-30 株式会社デンソー 圧電アクチュエータ及びその製造方法
US7762236B2 (en) * 2008-07-16 2010-07-27 Transonic Combustion, Inc. Piezoelectric fuel injector having a temperature compensating unit
US20100249982A1 (en) * 2009-03-24 2010-09-30 Buffalo Machinery Company Limited Displacement compensation control method and module for an object mounted movably on a driving rod unit
DE112012000505B4 (de) 2011-01-19 2018-04-05 Cummins Intellectual Property, Inc. Kraftstoffeinspritzdüse mit einem piezoelektrischen Aktuator und einer Sensoranordnung
US20130068200A1 (en) * 2011-09-15 2013-03-21 Paul Reynolds Injector Valve with Miniscule Actuator Displacement
WO2019202831A1 (ja) * 2018-04-19 2019-10-24 株式会社村田製作所 ポンプ装置

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4022166A (en) 1975-04-03 1977-05-10 Teledyne Industries, Inc. Piezoelectric fuel injector valve
JPS5951139A (ja) * 1982-09-17 1984-03-24 Nippon Soken Inc 燃料供給装置
DE3237258C1 (de) 1982-10-08 1983-12-22 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Elektrisch vorgesteuerte Ventilanordnung
US4550744A (en) 1982-11-16 1985-11-05 Nippon Soken, Inc. Piezoelectric hydraulic control valve
DE3533085A1 (de) 1985-09-17 1987-03-26 Bosch Gmbh Robert Zumessventil zur dosierung von fluessigkeiten oder gasen
DE3533975A1 (de) 1985-09-24 1987-03-26 Bosch Gmbh Robert Zumessventil zur dosierung von fluessigkeiten oder gasen
US5025766A (en) * 1987-08-24 1991-06-25 Hitachi, Ltd. Fuel injection valve and fuel supply system equipped therewith for internal combustion engines
DE4119467C2 (de) 1991-06-13 1996-10-17 Daimler Benz Ag Nach dem Verdrängerprinzip arbeitende Vorrichtung zur Kraft- und Hubübersetzung bzw. -übertragung
DE4306072C2 (de) 1993-02-26 1994-12-08 Siemens Ag Vorrichtung zum Öffnen und Verschließen einer in einem Gehäuse vorhandenen Durchtrittsöffnung
DE4412948C2 (de) 1994-04-14 1998-07-23 Siemens Ag Elektrohydraulische Absperrvorrichtung
DE4442649C2 (de) 1994-11-30 1996-10-24 Siemens Ag Elektrohydraulischer Antrieb
DE19504175C2 (de) 1995-02-07 1998-06-04 Siemens Ag Vorrichtung zum Zumessen und Zerstäuben von Fluid, insbesondere von Kraftstoff in Motoreinspritzventilen
DE19529667C2 (de) 1995-08-11 1998-07-16 Siemens Ag Anordnung zur Ansteuerung eines ersten und eines zweiten piezoelektrischen Aktors
DE19531652A1 (de) 1995-08-29 1997-05-07 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
DE19538791C2 (de) 1995-10-18 1998-04-09 Daimler Benz Ag Piezosteuerventil für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen
DE19540155C2 (de) 1995-10-27 2000-07-13 Daimler Chrysler Ag Servoventil für eine Einspritzdüse
DE19712921A1 (de) 1997-03-27 1998-10-01 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil mit piezoelektrischem oder magnetostriktivem Aktor
US6116705A (en) * 1997-06-30 2000-09-12 Denso Corporation Anti-skid control system
DE19727992C2 (de) 1997-07-01 1999-05-20 Siemens Ag Ausgleichselement zur Kompensation temperaturbedingter Längenänderungen von elektromechanischen Stellsystemen
DE19750149C2 (de) 1997-11-12 2000-02-17 Siemens Ag Zylinderfeder und deren Verwendung
DE19804196A1 (de) 1998-02-03 1999-08-12 Siemens Ag Verfahren zur Auswertung von Kennwerten piezo-mechanischer Systeme
EP0937891B1 (de) * 1998-02-19 2003-10-01 Delphi Technologies, Inc. Kraftstoffeinspritzventil
DE19834461C2 (de) 1998-07-30 2000-09-28 Siemens Ag Vielschicht-Piezoaktor
DE19834673B4 (de) 1998-07-31 2004-02-05 Siemens Ag Spannungstransformator und dessen Verwendung
DE19836561A1 (de) 1998-08-12 2000-02-24 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zur Ansteuerung eines Piezo-Transformators
DE19838862A1 (de) 1998-08-26 2000-03-09 Siemens Ag Dosiervorrichtung
DE19905340C2 (de) * 1999-02-09 2001-09-13 Siemens Ag Verfahren und Anordnung zur Voreinstellung und dynamischen Nachführung piezoelektrischer Aktoren
DE19952946A1 (de) 1999-11-03 2001-05-17 Siemens Ag Elektromechanischer Motor
US6400066B1 (en) 2000-06-30 2002-06-04 Siemens Automotive Corporation Electronic compensator for a piezoelectric actuator

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10162250A1 (de) * 2001-12-18 2003-07-03 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
US6953158B2 (en) 2001-12-18 2005-10-11 Robert Bosch Gmbh Fuel injection valve
WO2003091559A1 (de) * 2002-04-23 2003-11-06 Volkswagen Mechatronic Gmbh & Co. Vorrichtung und verfahren zur ansteuerung des piezo-aktuators eines steuerventils einer pumpe-düse-einheit
WO2004001794A2 (de) * 2002-06-24 2003-12-31 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur ansteuerung und längeneinstellung eines piezoelektrischen aktors (pa) und elektronische einheit zur steuerung des verfahrens
WO2004001794A3 (de) * 2002-06-24 2004-07-22 Siemens Ag Verfahren zur ansteuerung und längeneinstellung eines piezoelektrischen aktors (pa) und elektronische einheit zur steuerung des verfahrens
EP1429445A3 (de) * 2002-12-09 2005-05-04 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Anordnung zum Ansteuern eines piezoelektrischen Aktors
US7225790B2 (en) 2003-06-11 2007-06-05 Westport Power Inc. Valve device and method for injecting a gaseous fuel
DE10326707B3 (de) * 2003-06-11 2005-01-27 Westport Germany Gmbh Ventilvorrichtung und Verfahren zum Einblasen von gasförmigem Kraftstoff
WO2004109087A1 (de) 2003-06-11 2004-12-16 Westport Research Inc. Ventilvorrichtung und verfahren zum einblasen von gasförmigem kraftstoff
EP1607621A1 (de) * 2004-06-17 2005-12-21 Siemens Aktiengesellschaft Piezoelektrischer Stellantrieb für einen Kraftstoffinjektor einer Brennkraftmaschine sowie Verwendung hierfür
DE102004029363B4 (de) * 2004-06-17 2007-10-11 Siemens Ag Piezoelektrischer Stellantrieb für einen Kraftstoffinjektor einer Brennkraftmaschine sowie Verwendung hierfür
WO2006000518A1 (de) * 2004-06-24 2006-01-05 Siemens Aktiengesellschaft Piezoelektrischer stellantrieb für einen kraftstoffinjektor einer brennkraftmaschine sowie verwendung hierfür
DE102004030606B4 (de) * 2004-06-24 2006-07-13 Siemens Ag Piezoelektrischer Stellantrieb für einen Kraftstoffinjektor einer Brennkraftmaschine
DE102005014784B4 (de) * 2005-03-31 2013-07-18 Continental Automotive Gmbh Stellgebersystem, Stellgeber sowie Steuereinheit und Verfahren zum Ansteuern des Stellgebers
DE102005037419A1 (de) * 2005-08-08 2007-02-22 Siemens Ag Injektor zur Direktinjektion von brennbaren Fluiden
DE102006031373B4 (de) * 2006-07-06 2013-03-07 Continental Automotive Gmbh Einspritzsystem und Verfahren zum Herstellen eines Einspritzsystems
DE102012204252B3 (de) * 2012-03-19 2013-08-29 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems mit Druckabbau und Kraftstoffeinspritzsystem mit Einspritzventil mit Servoventil
US9945338B2 (en) 2012-03-19 2018-04-17 Continental Automotive Gmbh Method for operating a fuel injection system with pressure reduction, and a fuel injection system comprising a fuel injection valve with a servo valve

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DE10130857B4 (de) 2004-09-09
US6650032B2 (en) 2003-11-18
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