JP2018527512A - Detection method for detecting gap size of gap between injector valve assembly and piezo stack, and drive control method for driving control of actuator unit in piezo stack - Google Patents

Detection method for detecting gap size of gap between injector valve assembly and piezo stack, and drive control method for driving control of actuator unit in piezo stack Download PDF

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Abstract

本発明は、内燃機関のインジェクタバルブアセンブリ（１２）と、当該インジェクタバルブアセンブリ（１２）を操作するように構成されたピエゾスタック（１４）との間のギャップ（３２）のギャップサイズ（３４）を検出するための検出方法に関する。この場合、インジェクタバルブアセンブリ（１２）とピエゾスタック（１４）との間で摩擦結合が生じるまでに必要とされる持続時間（Δｔ）が検出され、その後でこの持続時間（Δｔ）から、ギャップ（３２）のギャップサイズ（３４）が求められる。さらに本発明は、この検出方法が実施されるピエゾスタック（１４）内のアクチュエータユニット（２２）を駆動制御するための駆動制御方法に関している。  The present invention provides a gap size (34) for a gap (32) between an injector valve assembly (12) of an internal combustion engine and a piezo stack (14) configured to operate the injector valve assembly (12). The present invention relates to a detection method for detection. In this case, the duration (Δt) required until frictional coupling occurs between the injector valve assembly (12) and the piezo stack (14) is detected, and from this duration (Δt), the gap ( A gap size (34) of 32) is determined. Furthermore, the present invention relates to a drive control method for driving and controlling the actuator unit (22) in the piezo stack (14) in which this detection method is performed.

Description

本発明は、インジェクタバルブアセンブリと、当該インジェクタバルブアセンブリの操作のために設けられたピエゾスタックとの間のギャップのギャップサイズを検出するための検出方法に関する。さらに本発明は、インジェクタバルブアセンブリの操作のために使用されるピエゾスタック内のアクチュエータユニットを駆動制御するための駆動制御方法に関する。   The present invention relates to a detection method for detecting the gap size of a gap between an injector valve assembly and a piezo stack provided for operation of the injector valve assembly. Furthermore, the present invention relates to a drive control method for driving and controlling an actuator unit in a piezo stack used for operation of an injector valve assembly.

内燃機関のインジェクタバルブアセンブリの操作のために使用されるピエゾスタック内のアクチュエータユニットは、典型的には、複数の電極層と、電界の印加に反応する複数の材料層とを有するスタックとして構成される構成要素を含んでいる。ここでの各材料層は、２つの電極層の間に配置されている。これらの電極層を介してアクチュエータユニットに電界が印加されると、材料層は自身が伸長することによって反応し、それによってアクチュエータユニットは全体としてアクチュエータユニット長手方向軸線に沿って伸長する。その後この変位は、さらに別の構成要素に、例えば内燃機関のインジェクタバルブアセンブリに伝達可能であり、これによって、インジェクタニードルがニードルシートから持ち上げられ、それによって燃料が内燃機関の燃焼室内に噴射される。   An actuator unit in a piezo stack used for operation of an injector valve assembly of an internal combustion engine is typically configured as a stack having a plurality of electrode layers and a plurality of material layers responsive to the application of an electric field. It contains the components. Each material layer here is disposed between two electrode layers. When an electric field is applied to the actuator unit via these electrode layers, the material layer reacts by stretching itself, thereby stretching the actuator unit as a whole along the longitudinal axis of the actuator unit. This displacement can then be transmitted to further components, for example to an injector valve assembly of an internal combustion engine, whereby the injector needle is lifted from the needle seat, thereby injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine. .

インジェクタバルブアセンブリにおけるインジェクタニードルの開閉は、アクチュエータユニットの長手方向伸長をインジェクタバルブアセンブリに直接的または間接的に伝達することによって行われ、その際には長手方向伸長の伝達のために、アクチュエータユニットを有するピエゾスタックと、インジェクタバルブアセンブリとの間の任意の点において摩擦結合が行われる。   The opening and closing of the injector needle in the injector valve assembly is performed by directly or indirectly transmitting the longitudinal extension of the actuator unit to the injector valve assembly, in which case the actuator unit is moved to transmit the longitudinal extension. A frictional connection is made at any point between the piezo stack having the injector valve assembly.

独国特許出願公開第１０２０１３２０６９３３号明細書（ＤＥ１０２０１３２０６９３３Ａ１）からは、ピエゾスタックをモジュール式に構築することが公知であり、そのためこのピエゾスタックは、前述したアクチュエータユニットの他に、当該アクチュエータユニットと摩擦結合的に結合されたセンサユニットも有している。この場合センサユニットは、それぞれ２つの電極層を有する少なくとも１つのセラミック材料層を有している。これにより、インジェクタニードルの開閉によってピエゾスタックに伝達される応力変化を検出することができ、それによってインジェクタニードルの開閉時点を検出することができる。   It is known from DE 102 01 320 933 A1 (DE102013306933A1) to build a piezo stack in a modular fashion, so that in addition to the actuator unit described above, this piezo stack is frictionally coupled to the actuator unit. There is also a sensor unit that is coupled to the sensor. In this case, the sensor unit has at least one ceramic material layer each having two electrode layers. Thereby, it is possible to detect a change in stress transmitted to the piezo stack by opening and closing the injector needle, thereby detecting the opening and closing time of the injector needle.

取り付けられた状態では、ピエゾスタックとインジェクタバルブアセンブリとの間にはギャップが存在し、このギャップは、２つの要素の寿命期間にわたって、例えば２つの要素における消耗もしくは摩耗またはアクチュエータユニットの脱分極に基づいて変化する。   In the installed state, there is a gap between the piezo stack and the injector valve assembly, which gap is based on the lifetime of the two elements, for example due to wear or wear on the two elements or depolarization of the actuator unit. Change.

排気および燃費における要求の増加に伴い、燃焼室内への燃料の噴射における要求も高まる。この場合、より高められた圧力、より高められた温度、ならびに多段噴射は、噴射される燃料の調量の際のより高い精度を必要とする。この要求される精度を達成するためには、インジェクタを設定モードにおいて駆動制御するだけでは不十分であり、閉ループ制御は不可避である。とりわけこの閉ループ制御では、インジェクタバルブアセンブリとピエゾスタックとの間のギャップを補償できるようにすることも重要であり、この目的のためには、ギャップサイズ、とりわけ寿命期間にわたって変化するギャップサイズの情報が必要である。   As demands for exhaust and fuel consumption increase, demands for fuel injection into the combustion chamber also increase. In this case, higher pressure, higher temperature, and multi-stage injection require higher accuracy in metering the injected fuel. In order to achieve the required accuracy, it is not sufficient to drive and control the injector in the setting mode, and closed loop control is inevitable. Especially in this closed loop control, it is also important to be able to compensate for the gap between the injector valve assembly and the piezo stack, and for this purpose information on the gap size, in particular the gap size which varies over the lifetime, is provided. is necessary.

それゆえ本発明の課題は、このギャップサイズを検出するための検出方法を提案することである。   The object of the present invention is therefore to propose a detection method for detecting this gap size.

前記課題は、請求項１の特徴を有する検出方法によって解決される。   The object is solved by a detection method having the features of claim 1.

さらに別の課題は、ギャップサイズを補償することができる、アクチュエータユニットを駆動制御するための駆動制御方法を提案することである。   Yet another object is to propose a drive control method for driving and controlling an actuator unit that can compensate for the gap size.

ピエゾスタック内のアクチュエータユニットを駆動制御するための駆動制御方法は、対等な独立請求項の態様である。   The drive control method for driving and controlling the actuator units in the piezo stack is an aspect of an equivalent independent claim.

本発明の好ましい実施形態は、従属請求項の態様である。   Preferred embodiments of the invention are aspects of the dependent claims.

内燃機関のインジェクタバルブアセンブリと、当該インジェクタバルブアセンブリを操作するためのピエゾスタックとの間のギャップのギャップサイズを検出するための検出方法は、以下のステップを含んでいる。すなわち、
−相互に摩擦結合的に結合されたアクチュエータユニットとセンサユニットとを有するピエゾスタックを準備するステップであって、この場合センサユニットは、アクチュエータユニットに作用する応力勾配を検出するように構成されているステップと、
−動作中にアクチュエータユニットを介して操作されるインジェクタバルブアセンブリを準備するステップであって、この場合インジェクタバルブアセンブリとピエゾスタックとが未知のギャップサイズを有するギャップを介して相互に離間されて配置されているステップと、
−センサユニットの電圧信号を検出するステップと、
−アクチュエータユニットが、ギャップを低減しながらアクチュエータユニット長手方向軸線に沿って変位するように、所定の電圧パルスをアクチュエータユニットに印加するステップと、
−電圧パルス印加が開始される第１の時点から、センサユニットの検出された電圧信号中に電圧勾配が発生する第２の時点までの、アクチュエータユニットへの電圧パルス印加の持続時間を検出するステップと、
−検出された持続時間と所定の電圧パルスとからギャップのギャップサイズを求めるステップと、を含んでいる。 A detection method for detecting a gap size of a gap between an injector valve assembly of an internal combustion engine and a piezo stack for operating the injector valve assembly includes the following steps. That is,
Providing a piezo stack having an actuator unit and a sensor unit that are frictionally coupled to each other, wherein the sensor unit is configured to detect a stress gradient acting on the actuator unit; Steps,
-Preparing an injector valve assembly which is operated via an actuator unit during operation, wherein the injector valve assembly and the piezo stack are arranged spaced apart from each other via a gap having an unknown gap size; And steps
-Detecting the voltage signal of the sensor unit;
Applying a predetermined voltage pulse to the actuator unit such that the actuator unit is displaced along the actuator unit longitudinal axis while reducing the gap;
Detecting the duration of the voltage pulse application to the actuator unit from the first time point when the voltage pulse application is started to the second time point when a voltage gradient occurs in the detected voltage signal of the sensor unit; When,
Determining the gap size of the gap from the detected duration and the predetermined voltage pulse.

この検出方法では、ピエゾスタックとインジェクタバルブアセンブリとの間の摩擦結合が、ピエゾスタック内の応力インパクトに結び付くという知識が使用される。この応力インパクトは、内部に電荷を生成する応力勾配に対応し、そのため例えば外部から電圧を取り出すことができる。摩擦結合、ひいては応力勾配は、ピエゾスタックとインジェクタバルブアセンブリとの間のギャップが克服された瞬間に生じる。伸長のためにアクチュエータユニットに印加される電圧は既知であるので、センサユニットがインジェクタバルブアセンブリとの摩擦結合を検出するまでに測定された持続時間にわたってギャップのギャップサイズを推定することができる。   This detection method uses the knowledge that the frictional coupling between the piezo stack and the injector valve assembly leads to a stress impact in the piezo stack. This stress impact corresponds to a stress gradient that generates an electric charge inside, so that, for example, a voltage can be extracted from the outside. Friction coupling, and thus stress gradient, occurs at the moment when the gap between the piezo stack and the injector valve assembly is overcome. Since the voltage applied to the actuator unit for extension is known, the gap size of the gap can be estimated over the measured duration until the sensor unit detects a frictional coupling with the injector valve assembly.

この目的のために、好ましくは、予め定められた電圧パルスに対して、電圧パルス印加の持続時間に依存してギャップのギャップサイズを設定する事前に求められた特性マップが格納される。   For this purpose, a pre-determined characteristic map is preferably stored for a predetermined voltage pulse, which sets the gap size of the gap depending on the duration of voltage pulse application.

後からギャップのギャップサイズを、例えば閉ループ制御を介して補償できるようにするためには、その結果から相応の制御変数を算出するためにシステムから定められた制御変数を求める必要がある。本明細書では、好ましくは、アクチュエータユニットとセンサユニットとからなるピエゾスタックのモジュラ構造が、ギャップサイズを求めるために使用される。それゆえギャップサイズを求めるためのさらに別のセンサを設ける必要はない。なぜなら既存のセンサユニットが使用されるからである。このセンサユニットは、ピエゾスタックがインジェクタバルブアセンブリに対する摩擦結合を達成する第２の時点における応力上昇を検出する。   In order to be able to compensate the gap size of the gap later, for example via closed-loop control, it is necessary to determine the control variable determined from the system in order to calculate the corresponding control variable from the result. In the present description, preferably a modular structure of a piezo stack consisting of an actuator unit and a sensor unit is used to determine the gap size. Therefore, it is not necessary to provide a further sensor for determining the gap size. This is because an existing sensor unit is used. This sensor unit detects an increase in stress at a second time when the piezo stack achieves a frictional coupling to the injector valve assembly.

好ましくは、ピエゾスタックとインジェクタバルブアセンブリとの間のギャップのギャップサイズは、インジェクタバルブアセンブリの各操作サイクルにおいて検出される。そのため、要素の経年劣化現象に関するさらなるデータ、例えば寿命期間にわたって変化するギャップサイズに反映されるアクチュエータユニットの脱分極または要素の消耗もしくは摩耗現象などに関するさらなるデータを検出することが可能である。   Preferably, the gap size of the gap between the piezo stack and the injector valve assembly is detected in each operating cycle of the injector valve assembly. It is therefore possible to detect further data relating to element aging phenomena, for example further data relating to actuator unit depolarization or element depletion or wear phenomena reflected in gap sizes that vary over the lifetime.

好ましい実施形態では、第２の時点において、正の電圧勾配がセンサユニットの電圧信号中に検出される。それにより、電圧勾配を示すセンサユニットの信号が正であるならば、即座に第２の時点が存在することを認識することができる。   In a preferred embodiment, at the second time point, a positive voltage gradient is detected in the voltage signal of the sensor unit. Thereby, if the signal of the sensor unit indicating the voltage gradient is positive, it can be immediately recognized that the second time point exists.

好ましくは、インジェクタバルブアセンブリのインジェクタニードルがニードルシートから持ち上げられる第３の時点において、第２の電圧勾配がセンサユニットの電圧信号中に検出される。これにより、好ましくは、燃料を噴射するためにインジェクタが開かれる時点を正確に検出することができる。   Preferably, a second voltage gradient is detected in the voltage signal of the sensor unit at a third time point when the injector needle of the injector valve assembly is lifted from the needle seat. Thereby, it is preferable to accurately detect when the injector is opened to inject fuel.

特にその際には、負の電圧勾配がセンサユニットの電圧信号中に検出される。したがって、極性に関連して、ピエゾスタックにおける応力勾配が、ピエゾスタックとインジェクタバルブアセンブリとの間で摩擦結合が行われたことによって引き起こされたかまたはインジェクタニードルがニードルシートから持ち上げられたことによって引き起こされたかどうかを検出することができる。   In particular, a negative voltage gradient is detected in the voltage signal of the sensor unit. Thus, in relation to polarity, the stress gradient in the piezo stack is caused by a frictional coupling between the piezo stack and the injector valve assembly or caused by the injector needle being lifted from the needle seat. It can be detected whether or not.

特に、アクチュエータユニットからインジェクタバルブアセンブリまでの長手方向伸長が直接的に伝達されるインジェクタユニットの場合、インジェクタニードルがニードルシートと摩擦結合する第４の時点において、第３の電圧勾配がセンサユニットの電圧信号中に検出され、この場合第４の時点と第２の時点との間に、第３の時点は存在している。ここでの第４の時点では、好ましくは負の電圧勾配が検出される。またインジェクタの閉鎖とそれに伴う燃料噴射の終了によっても、ピエゾスタック中に応力勾配が発生し、この応力勾配はセンサユニットを介して電圧勾配により検出することができる。それゆえここでは、いつインジェクタバルブアセンブリとの摩擦結合が存在し、いつインジェクタニードルが開いたか、およびいつインジェクタニードルが再び閉じたかも、センサユニットを介して正確に検出することが可能になる。したがって、各燃焼室内に噴射される燃料を正確に調量することができる。測定されたデータからは、経年劣化現象を補償できる閉ループ制御を想定することも可能であり、それによってさらに各燃焼室への正確な燃料噴射を維持できる。   In particular, in the case of an injector unit in which the longitudinal extension from the actuator unit to the injector valve assembly is directly transmitted, the third voltage gradient is the voltage of the sensor unit at the fourth time point when the injector needle frictionally couples with the needle seat. There is a third time point detected in the signal, in this case between the fourth time point and the second time point. At this fourth time point, preferably a negative voltage gradient is detected. A stress gradient is also generated in the piezo stack by closing the injector and the accompanying fuel injection, and this stress gradient can be detected by a voltage gradient through the sensor unit. It is therefore possible here to detect accurately via the sensor unit when there is a friction coupling with the injector valve assembly, when the injector needle is opened, and when the injector needle is closed again. Therefore, the fuel injected into each combustion chamber can be accurately metered. From the measured data, it is possible to assume a closed loop control that can compensate for the aging phenomenon, thereby further maintaining an accurate fuel injection into each combustion chamber.

内燃機関のインジェクタバルブアセンブリを操作するためのピエゾスタック内のアクチュエータユニットを駆動制御するための駆動制御方法では、アクチュエータユニットに、インジェクタバルブアセンブリのインジェクタニードルをニードルシートから持ち上げるための予め定められた開放電圧パルスが印加される。ここではアクチュエータユニットに、開放電圧パルスが印加される前に以下のステップが実施される。すなわち、
−ピエゾスタックとインジェクタバルブアセンブリとの間のギャップのギャップサイズを検出するために上述の検出方法を実施するステップと、
−アクチュエータユニットに、ピエゾスタックとインジェクタバルブアセンブリとの間のギャップを閉鎖するための予備電圧パルスを印加するステップとが実施される。 In a drive control method for driving and controlling an actuator unit in a piezo stack for operating an injector valve assembly of an internal combustion engine, the actuator unit has a predetermined opening for lifting the injector needle of the injector valve assembly from the needle seat. A voltage pulse is applied. Here, the following steps are performed before the open circuit voltage pulse is applied to the actuator unit. That is,
Performing the detection method described above to detect the gap size of the gap between the piezo stack and the injector valve assembly;
Applying a preliminary voltage pulse to the actuator unit to close the gap between the piezo stack and the injector valve assembly;

ここにおいてギャップサイズは既知であるので、予備電圧パルスをアクチュエータユニットに印加することで当該アクチュエータユニットを変位させてギャップを克服する、アクチュエータユニットの追従制御によってギャップを補償することが可能になる。   Since the gap size is known here, the gap can be compensated by the follow-up control of the actuator unit that applies the preliminary voltage pulse to the actuator unit to displace the actuator unit to overcome the gap.

この目的のために、好ましくは、ギャップの閉鎖のために必要とされる予備電圧パルスの大きさが読み出し可能なさらに別の特性マップが格納される。   For this purpose, a further characteristic map is preferably stored, from which the magnitude of the preliminary voltage pulse required for closing the gap can be read out.

それゆえ、アクチュエータユニットは、当該検出方法における高精度な測定に基づいて前述の予備電圧パルスで動作させることができ、それによって、噴射が開始されるべき各時点において、ピエゾスタックとインジェクタバルブアセンブリとの間の再現可能なギャップフリー状態が達成される。したがってこの噴射駆動制御は、ピエゾスタックの絶対長、摩耗現象などに完全に依存しないことが達成し得る。これにより、ピエゾスタックの絶対長変化や特にニードルシートにおける摩耗現象のような負の外乱変数が消去でき、インジェクタニードルの再現可能な開閉特性が生じる。   Therefore, the actuator unit can be operated with the aforementioned preliminary voltage pulse based on the high-precision measurement in the detection method, so that at each point when injection is to be started, the piezo stack and the injector valve assembly A reproducible gap-free state between is achieved. Therefore, it can be achieved that this injection drive control is completely independent of the absolute length of the piezo stack, the wear phenomenon, and the like. This eliminates negative disturbance variables such as the absolute length change of the piezo stack and particularly the wear phenomenon in the needle seat, resulting in reproducible opening and closing characteristics of the injector needle.

同時に、所要の予備電圧パルスによって、いつギャップが予備電圧パルスの印加によってもはや補償できなくなり、そのためメンテナンスを必要とすることについても検出することができる。このケースでは、摩耗インジケータとしての信号を外部へ出力することができる。   At the same time, the required preliminary voltage pulse can also detect when the gap can no longer be compensated by the application of the preliminary voltage pulse and therefore requires maintenance. In this case, a signal as a wear indicator can be output to the outside.

好ましくは、予備電圧パルスは、当該検出方法を用いて求められたギャップサイズから決定され、その際予備電圧パルスは、特にインジェクタバルブアセンブリの各操作サイクルにおいて新たに決定される。それにより、寿命期間にわたって変化するギャップサイズも、装置の寿命期間にわたって連続的に補償することができる。   Preferably, the preliminary voltage pulse is determined from the gap size determined using the detection method, wherein the preliminary voltage pulse is newly determined, particularly in each operating cycle of the injector valve assembly. Thereby, gap sizes that vary over the lifetime can also be compensated continuously over the lifetime of the device.

好ましくは、当該検出方法は、インジェクタバルブアセンブリの第１の操作サイクル中に実施され、この場合アクチュエータユニットへの予備電圧パルスの印加が、第１の操作サイクルに時間的に追従する、インジェクタバルブアセンブリの第２の操作サイクルにおいて実施される。それゆえ好ましくは、まず、当該検出方法を用いて、現在のギャップサイズがどのくらいの大きさであるのかを検出し、それによって所要の予備電圧パルスを求めることができる。次の操作サイクルにおいて初めて、この予備電圧パルスがギャップの補償のために使用される。   Preferably, the detection method is performed during a first operating cycle of the injector valve assembly, in which case the application of the preliminary voltage pulse to the actuator unit temporally follows the first operating cycle. In the second operating cycle. Therefore, preferably, the detection method is first used to detect how large the current gap size is and thereby the required preliminary voltage pulse can be determined. Only in the next operating cycle is this preliminary voltage pulse used for gap compensation.

その際に好ましくは、この予備電圧パルスが次のような早期時点でアクチュエータユニットに与えられる。すなわち、インジェクタニードルを開放するための電圧パルスが、想定通りに遅滞なくアクチュエータユニットに出力できるような早期時点で与えられる。例えばこの予備電圧パルスは、当該検出方法の実施直後に既に与えることもでき、また本来後続すべき噴射が時間的に明らかに遅れた時点で初めて行われるべき場合にも与えることができる。   In this case, the preliminary voltage pulse is preferably applied to the actuator unit at an early time point as follows. That is, the voltage pulse for opening the injector needle is given at an early time point that can be output to the actuator unit without delay as expected. For example, the preliminary voltage pulse can be given immediately after the detection method is performed, or can be given when the injection to be originally performed should be performed for the first time when it is clearly delayed in time.

好ましくは、第１の操作サイクルと第２の操作サイクルとが時間的に直接順次連続している。   Preferably, the first operation cycle and the second operation cycle are successively sequential in time.

総じてインジェクタ全体には、アクチュエータと、バルブシートおよびバルブピストンを有するバルブアセンブリと、ノズルシートおよびニードルを有するノズルとが含まれている。   Overall, the entire injector includes an actuator, a valve assembly having a valve seat and a valve piston, and a nozzle having a nozzle seat and a needle.

内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するためのインジェクタユニットは、インジェクタニードルを有するインジェクタバルブアセンブリを備えており、このインジェクタニードルは、ニードルシートと共にインジェクタバルブを形成している。さらにこのインジェクタユニットは、相互に摩擦結合的に結合されたアクチュエータユニットとセンサユニットとを有するピエゾスタックを備えている。センサユニットは、ここではアクチュエータユニットに作用する応力勾配を検出するように構成されており、さらにアクチュエータユニットは、インジェクタバルブアセンブリを操作するように構成されている。ピエゾスタックとインジェクタバルブアセンブリとの間には未知のギャップサイズを有するギャップが形成されている。さらに制御ユニットが設けられており、この制御ユニットは、センサユニットの電圧信号を検出し、アクチュエータユニットに電圧パルスを印加するように構成されている。この場合この制御ユニットは、上述した検出方法を実行するように、もしくは上述した駆動制御方法を実行するように構成されている。   An injector unit for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine includes an injector valve assembly having an injector needle, and the injector needle forms an injector valve together with a needle seat. The injector unit further includes a piezo stack having an actuator unit and a sensor unit that are frictionally coupled to each other. The sensor unit is here configured to detect a stress gradient acting on the actuator unit, and the actuator unit is further configured to operate the injector valve assembly. A gap having an unknown gap size is formed between the piezo stack and the injector valve assembly. Further, a control unit is provided, and this control unit is configured to detect a voltage signal of the sensor unit and apply a voltage pulse to the actuator unit. In this case, the control unit is configured to execute the detection method described above or to execute the drive control method described above.

この目的のために、制御ユニットは、例えば前述した２つの特性マップ、ならびにセンサユニットの電圧信号の電圧勾配を検出するための手段を有している。さらにこの制御ユニットは、好ましくは、ギャップのギャップサイズおよびギャップを閉鎖するために必要な予備電圧パルスの大きさを様々なパラメータから求めることができる要素を有している。付加的にこの制御ユニットは、好ましくは電圧パルスをアクチュエータユニットに出力するための出力装置を備え、それによってこのアクチュエータユニットはその長さを、アクチュエータユニット長手方向軸線に沿って変化させることができる。   For this purpose, the control unit has, for example, two characteristic maps as described above, as well as means for detecting the voltage gradient of the voltage signal of the sensor unit. Furthermore, the control unit preferably has elements that allow the gap size of the gap and the magnitude of the pre-voltage pulse necessary to close the gap to be determined from various parameters. In addition, the control unit preferably comprises an output device for outputting voltage pulses to the actuator unit, whereby the actuator unit can change its length along the longitudinal axis of the actuator unit.

以下では本発明の好ましい実施形態を、添付の図面に基づいてより詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

ピエゾスタックとインジェクタバルブアセンブリとを備え、直接的に動作する機能原理に従って機能するインジェクタユニットの第１の実施形態の概略図Schematic diagram of a first embodiment of an injector unit comprising a piezo stack and an injector valve assembly and functioning according to a functional principle that operates directly ピエゾスタックとインジェクタバルブアセンブリとを備え、サーボ動作の機能原理に従って機能するインジェクタユニットの第２の実施形態の概略図Schematic diagram of a second embodiment of an injector unit comprising a piezo stack and an injector valve assembly and functioning according to the functional principle of servo operation 図１および図２からのピエゾスタックの概略的縦断面図をより詳細に拡大した図A more detailed enlargement of the schematic longitudinal section of the piezo stack from FIGS. 1 and 2 図１および図２に示されたピエゾスタックとインジェクタバルブアセンブリとの間のギャップのギャップサイズを検出するための一検出方法のフローチャートFlowchart of one detection method for detecting the gap size of the gap between the piezo stack and the injector valve assembly shown in FIGS. 図４に従って検出されたギャップを克服するための、図１〜図３のピエゾスタックにおけるアクチュエータユニットの駆動制御方法を示すフローチャートFIG. 4 is a flowchart showing a drive control method of the actuator unit in the piezo stack of FIGS. 1 to 3 for overcoming the gap detected according to FIG. 図４による検出方法もしくは図５による駆動制御方法を実行するように構成された制御ユニットの概略図Schematic diagram of a control unit configured to carry out the detection method according to FIG. 4 or the drive control method according to FIG.

図１および図２はそれぞれ、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するために使用されるインジェクタユニット１０の概略図を示す。このインジェクタユニット１０は、インジェクタバルブアセンブリ１２と、該インジェクタバルブアセンブリ１２を操作可能なピエゾスタック１４とを備えている。インジェクタバルブアセンブリ１２には、インジェクタニードル１６が配置されており、このインジェクタニードル１６は、ニードルシート１８と共にインジェクタバルブ２０を形成するように協働している。インジェクタニードル１６がニードルシート１８から持ち上がると、インジェクタバルブ２０が開かれ、当該インジェクタユニット１０と接続している各燃焼室内に燃料を噴射することができる。しかしながら、インジェクタニードル１６が再びニードルシート１８と摩擦結合すると、インジェクタバルブ２０は閉じられ、燃料の噴射が終了する。   1 and 2 each show a schematic view of an injector unit 10 used to inject fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine. The injector unit 10 includes an injector valve assembly 12 and a piezo stack 14 that can operate the injector valve assembly 12. An injector needle 16 is disposed in the injector valve assembly 12 and cooperates with the needle seat 18 to form an injector valve 20. When the injector needle 16 is lifted from the needle seat 18, the injector valve 20 is opened, and fuel can be injected into each combustion chamber connected to the injector unit 10. However, when the injector needle 16 is frictionally coupled with the needle seat 18 again, the injector valve 20 is closed and the fuel injection is terminated.

ピエゾスタック１４は、後で図３に基づいてより詳細に説明するように、アクチュエータユニット２２とセンサユニット２４とを有している。これらは、アクチュエータユニット長手方向軸線２６に沿ってピエゾスタック１４内で上下に配置されており、この場合はセンサユニット２４が、アクチュエータユニット２２（図３参照）の上方またはアクチュエータユニット２２の下方に配置されていてもよい。   The piezo stack 14 includes an actuator unit 22 and a sensor unit 24, as will be described later in more detail with reference to FIG. These are arranged vertically in the piezo stack 14 along the longitudinal axis 26 of the actuator unit. In this case, the sensor unit 24 is arranged above the actuator unit 22 (see FIG. 3) or below the actuator unit 22. May be.

ピエゾスタック１４は、制御ユニット２８に接続されており、この制御ユニット２８は、一方ではセンサユニット２４からの電圧信号を検出することができるが、他方では電圧パルスをアクチュエータユニット２２に出力することもでき、それによってこのアクチュエータユニット２２は、アクチュエータユニット長手方向軸線２６に沿って伸長する。   The piezo stack 14 is connected to a control unit 28, which can detect a voltage signal from the sensor unit 24 on the one hand, but can output a voltage pulse to the actuator unit 22 on the other hand. This allows the actuator unit 22 to extend along the actuator unit longitudinal axis 26.

そのようなアクチュエータユニット長手方向軸線２６に沿った伸長は、ピエゾスタック１４を、例えばそれに固定されたピン３０を介して、インジェクタバルブアセンブリ１２の方へ移動させることにつながる。その際にはギャップ３２が克服される。このギャップ３２は、インジェクタバルブアセンブリ１２もしくはピエゾスタック１４の取り付けられた状態において常に存在し、個々の要素の寿命期間にわたってそのギャップサイズ３４も変化する。このギャップ３２が克服され、アクチュエータユニット２２がさらにアクチュエータユニット長手方向軸線２６に沿って変位すると、操作ユニット３６を介してピエゾスタック１４から操作ユニット３６に作用する力によって、インジェクタニードル１６がニードルシート１８から持ち上げられる。アクチュエータユニット２２の電圧印加が終了すると、このアクチュエータユニット２２は再び、アクチュエータユニット長手方向軸線２６に沿って収縮し、それによってインジェクタバルブアセンブリ１２とピエゾスタック１４との間の接触接続が終了し、インジェクタニードル１６は再びニードルシート１８に戻ることができる。   Such extension along the actuator unit longitudinal axis 26 leads to moving the piezo stack 14 towards the injector valve assembly 12, for example via a pin 30 secured thereto. In so doing, the gap 32 is overcome. This gap 32 is always present when the injector valve assembly 12 or piezo stack 14 is installed, and its gap size 34 also varies over the life of the individual elements. When this gap 32 is overcome and the actuator unit 22 is further displaced along the longitudinal axis 26 of the actuator unit, the force acting on the operation unit 36 from the piezo stack 14 via the operation unit 36 causes the injector needle 16 to move to the needle seat 18. Lifted from. When the voltage application of the actuator unit 22 is finished, the actuator unit 22 again contracts along the actuator unit longitudinal axis 26, thereby terminating the contact connection between the injector valve assembly 12 and the piezo stack 14. The needle 16 can return to the needle seat 18 again.

図１にはこの場合直接動作する機能システムが示されており、ここでは操作ユニット３６が、インジェクタニードル１６を、ピエゾスタック１４からの応力印加のもとで、レバー３８を介してニードルシート１８から持ち上げる。   FIG. 1 shows a functional system that operates directly in this case, in which the operating unit 36 moves the injector needle 16 from the needle seat 18 via a lever 38 under the application of stress from the piezo stack 14. lift.

図２は代替的な実施形態を示しており、ここではインジェクタユニット１０がサーボ動作を介して機能しており、その場合操作ユニット３６は、液体が充填された制御チャンバ４０を有している。この制御チャンバ４０内に存在する流体圧力による閉鎖力は、インジェクタニードル１６に作用し、それによって当該インジェクタニードル１６はニードルシート１８に保持される。ピエゾスタック１４がピン３０を介して操作ユニット３６のバルブ要素４２と接触接続すると、制御チャンバ４０内の流体圧力が低下し、それによってインジェクタニードル１６はニードルシート１８から持ち上げられ得る。   FIG. 2 shows an alternative embodiment, in which the injector unit 10 functions via a servo action, in which case the operating unit 36 has a control chamber 40 filled with liquid. The closing force due to the fluid pressure existing in the control chamber 40 acts on the injector needle 16, whereby the injector needle 16 is held by the needle seat 18. When the piezo stack 14 is in contact connection with the valve element 42 of the operating unit 36 via the pin 30, the fluid pressure in the control chamber 40 is reduced so that the injector needle 16 can be lifted from the needle seat 18.

図３は、図１および図２からのピエゾスタック１４の概略的縦断面図をより詳細に拡大して示す。   FIG. 3 shows in greater detail a schematic longitudinal section of the piezo stack 14 from FIGS. 1 and 2 in more detail.

ピエゾスタック１４は、アクチュエータユニット２２とセンサユニット２４とを有しており、これらは、図３に示す実施例ではアクチュエータユニット長手方向軸線２６に沿って上下に配置されており、詳細にはセンサユニット２４が、アクチュエータユニット２２の、インジェクタバルブアセンブリ１２とは反対側に配置されている。しかしながらこれとは逆のアクチュエータユニット２２およびセンサユニット２４の配置構成も可能である。   The piezo stack 14 has an actuator unit 22 and a sensor unit 24, which are arranged vertically along the actuator unit longitudinal axis 26 in the embodiment shown in FIG. 24 is arranged on the opposite side of the actuator unit 22 from the injector valve assembly 12. However, an arrangement configuration of the actuator unit 22 and the sensor unit 24 opposite to this is also possible.

アクチュエータユニット２２は、複数の電極層と、電界の印加に反応する複数の材料層とを含んでおり、これらの層は、アクチュエータユニット長手方向軸線２６に沿って交互に上下に積層されて配置されている。これらの電極層および材料層は、明確化の理由から図３には示されていない。電極層の電気的接触接続は、電気的導体路４６を介して電極層に電気的に接続されている外部電極４４を介して行われる。しかしながら外部電極４４の接触接続は、別のやり方で行うことも可能である。外部電極４４は、制御ユニット２８に接続されており、この制御ユニット２８は、当該外部電極４４を介して電圧パルスをアクチュエータユニット２２に出力することができる。それによりこのアクチュエータユニット２２は、アクチュエータユニット長手方向軸線２６に沿って伸長する。アクチュエータユニット２２は、センサユニット２４と摩擦結合的に接続される。センサユニット２４も好ましくはセンサ本体４８を有しており、このセンサ本体４８は、例えばアクチュエータユニット２２の材料層も形成する同じ材料から形成されている。センサ本体４８には複数の電極層５０が配置されており、詳細には特に２つの相対向する側面５２に配置されており、これらの側面５２は、アクチュエータユニット長手方向軸線２６に沿って配置されている。電極層５０は電圧測定装置５４に接続されており、この電圧測定装置５４は、センサユニット２４の電圧信号を制御ユニット２８に転送する。   The actuator unit 22 includes a plurality of electrode layers and a plurality of material layers that respond to the application of an electric field, and these layers are alternately stacked on the longitudinal axis 26 of the actuator unit. ing. These electrode layers and material layers are not shown in FIG. 3 for reasons of clarity. The electrical contact connection of the electrode layer is made via an external electrode 44 that is electrically connected to the electrode layer via an electrical conductor track 46. However, the contact connection of the external electrode 44 can also be made in other ways. The external electrode 44 is connected to the control unit 28, and the control unit 28 can output a voltage pulse to the actuator unit 22 via the external electrode 44. The actuator unit 22 thereby extends along the actuator unit longitudinal axis 26. The actuator unit 22 is frictionally connected to the sensor unit 24. The sensor unit 24 also preferably has a sensor body 48, which is made of the same material that also forms the material layer of the actuator unit 22, for example. A plurality of electrode layers 50 are arranged on the sensor body 48, and in particular, arranged on two opposite side surfaces 52, and these side surfaces 52 are arranged along the longitudinal axis 26 of the actuator unit. ing. The electrode layer 50 is connected to a voltage measuring device 54, which transfers the voltage signal of the sensor unit 24 to the control unit 28.

制御ユニット２８は、電圧測定装置５４を介して伝送されたセンサユニット２４の電圧信号を検出することができることによって、ピエゾスタック１４内で発生するすべての電力勾配は、制御ユニット２８によって検出することができる。   Since the control unit 28 can detect the voltage signal of the sensor unit 24 transmitted via the voltage measuring device 54, any power gradient generated in the piezo stack 14 can be detected by the control unit 28. it can.

それにより、制御ユニット２８を用いることで、インジェクタバルブアセンブリ１２とピエゾスタック１４との間のギャップ３２のギャップサイズ３４の信頼できる検出が可能である検出方法も実施することができる。   Thereby, by using the control unit 28, a detection method that can reliably detect the gap size 34 of the gap 32 between the injector valve assembly 12 and the piezo stack 14 can also be implemented.

それに対するこのギャップサイズ３４を検出するためのフローチャートは図４に示す。   A flowchart for detecting this gap size 34 is shown in FIG.

この場合はまず、制御ユニット２４からアクチュエータユニット２２へ電圧パルスの印加が行われる第１の時点ｔ１が検出される。これに続いて、センサユニット２４から制御ユニット２８に通知される電圧信号中の第２の時点ｔ２では、電圧勾配ｄＵがいつ発生したかが検出される。これらの２つの時点ｔ１，ｔ２からは、電圧勾配ｄＵの発生までに経過した持続時間Δｔを検出することができる。その後、ギャップサイズ３４を持続時間Δｔに依存して設定する第１の特性マップＫ１を考慮して、現時点で存在しているギャップサイズ３４を求めることができる。同時に、センサユニット２４の電圧信号は、引き続き制御ユニット２８によって検出され、それによって、さらに別の電圧勾配ｄＵの発生する第３の時点ｔ３が求められ得る。すなわちこれはインジェクタニードル１６がニードルシート１８から持ち上げられたときである。第２の時点ｔ２を第３の時点ｔ３から区別できるようにするために、電圧勾配の極性が用いられる。この電圧勾配は時点ｔ２では正であり、時点ｔ３では負である。さらに別の経過では、とりわけ直接駆動されるインジェクタユニットの場合では、第４の時点ｔ４においても正の極性を有するさらに別の電圧勾配ｄＵを検出することができる。このことはインジェクタニードル１６の閉鎖に起因する。 In this case, first, a first time point t 1 at which a voltage pulse is applied from the control unit 24 to the actuator unit 22 is detected. Following this, the second time point t 2 in the voltage signal is notified to the control unit 28 from the sensor unit 24, is whether the voltage gradient dU was at occurred is detected. From these two time points t 1 and t 2 , it is possible to detect the duration Δt that has elapsed until the occurrence of the voltage gradient dU. Thereafter, the currently existing gap size 34 can be obtained in consideration of the first characteristic map K 1 that sets the gap size 34 depending on the duration Δt. At the same time, the voltage signal of the sensor unit 24 is detected subsequently by the control unit 28, thereby may third time point t 3 is required further to the occurrence of another voltage gradient dU. That is, this is when the injector needle 16 is lifted from the needle seat 18. In order to be able to distinguish the second time point t 2 from the third time point t 3 , the polarity of the voltage gradient is used. The voltage gradient is positive at the time point t 2, is negative at time point t 3. In yet another course, particularly in the case of a directly driven injector unit, a further voltage gradient dU having a positive polarity can also be detected at the fourth time point t 4 . This is due to the closure of the injector needle 16.

図５は、制御ユニット２８を介してアクチュエータユニット２２を制御することができる駆動制御方法を概略的に示したフローチャートを示す。ここではまず、図４を参照して説明したように、インジェクタバルブアセンブリ１２とピエゾスタック１４との間のギャップ３２のギャップサイズ３４が求められる。その後で、ギャップ３２の閉鎖のために必要な予備電圧パルスの大きさを、求められたギャップサイズ３４に依存して設定する第２の特性マップＫ２から、ギャップ３２を閉鎖するために必要となる予備電圧パルスの大きさが求められる。 FIG. 5 is a flowchart schematically showing a drive control method capable of controlling the actuator unit 22 via the control unit 28. Here, first, as described with reference to FIG. 4, the gap size 34 of the gap 32 between the injector valve assembly 12 and the piezo stack 14 is obtained. Thereafter, from the second characteristic map K 2 which sets the magnitude of the preliminary voltage pulse required for closing the gap 32 depending on the determined gap size 34, it is necessary to close the gap 32. The size of the preliminary voltage pulse is obtained.

その後の後続するステップでは、アクチュエータユニット２２にこの予備電圧パルスが印加される。さらにそれに続いて、アクチュエータユニット２２には、インジェクタニードル１６をニードルシート１８から持ち上げるための開放パルスが印加される。   In the subsequent steps, the preliminary voltage pulse is applied to the actuator unit 22. Subsequently, an opening pulse for lifting the injector needle 16 from the needle seat 18 is applied to the actuator unit 22.

制御ユニット２８は、図４に示す検出方法も、図５に示す駆動制御方法も実施するように構成されている。この目的のために制御ユニット２８は、図６に概略的に示すように、特性マップＫ１およびＫ２を有している。さらに、センサユニット２４からの電圧信号中の電圧勾配ｄＵを検出するための検出装置５６が設けられている。付加的にこの制御ユニット２８は、時間測定装置５８と、開放パルス出力装置６２を備えた出力装置６０とを含んでおり、この開放パルス出力装置からは、インジェクタニードル１６を開放するために開放パルスがアクチュエータユニット２２に出力される。開放パルス出力装置６２は、開放パルスをアクチュエータユニット２２に出力したときに信号を時間測定装置５８に与える。検出装置５６は、センサユニット２４を介して電圧勾配ｄＵが求められたときに信号を時間測定装置５８に与える。これらのことから時間測定装置５８は、持続時間Δｔを決定することができる。 The control unit 28 is configured to perform both the detection method shown in FIG. 4 and the drive control method shown in FIG. For this purpose, the control unit 28 has characteristic maps K 1 and K 2 as shown schematically in FIG. Furthermore, a detection device 56 for detecting a voltage gradient dU in the voltage signal from the sensor unit 24 is provided. In addition, the control unit 28 includes a time measuring device 58 and an output device 60 with an opening pulse output device 62 from which an opening pulse is provided for opening the injector needle 16. Is output to the actuator unit 22. The release pulse output device 62 gives a signal to the time measurement device 58 when the release pulse is output to the actuator unit 22. The detecting device 56 gives a signal to the time measuring device 58 when the voltage gradient dU is obtained via the sensor unit 24. From these, the time measuring device 58 can determine the duration Δt.

制御ユニット２８内にはさらに、ギャップサイズ３４を求めることができる算出ユニット６４が設けられている。この目的のために、当該算出ユニット６４には、時間測定装置５８から、検出された持続時間Δｔ、ならびに特性マップＫ１および開放パルスの大きさのデータが供給される。これらのデータからは、ギャップサイズ３４を求めることが可能である。なぜなら、特性マップＫ１がギャップサイズ３４を、持続時間Δｔおよび開放パルスの大きさに依存して設定するからである。 In the control unit 28, a calculation unit 64 capable of obtaining the gap size 34 is further provided. For this purpose, the calculation unit 64 is supplied from the time measuring device 58 with data of the detected duration Δt, the characteristic map K 1 and the magnitude of the release pulse. From these data, the gap size 34 can be obtained. This is because the characteristic map K 1 is because the gap size 34, set in dependence on the magnitude of the duration Δt and open pulse.

さらに制御ユニット２８内には、予備電圧パルスの大きさを、詳細には、求められたギャップサイズ３４と第２の特性マップＫ２とに基づいて決定するための決定ユニット６６が設けられている。この第２の特性マップＫ２は、求められたギャップサイズ３４に依存して、ギャップ３２の閉鎖のために必要な予備電圧パルスを設定する。出力装置６０は、開放パルス出力装置６２の他に、所定の予備電圧パルスが決定ユニット６６から供給される予備電圧パルス出力装置６８も含んでいる。したがってこの予備電圧パルス出力装置６８は、所定の予備電圧パルスに相応する信号をアクチュエータユニット２２に出力し、それによってアクチュエータユニット２２は、ギャップ３２が消滅するようにアクチュエータユニット長手方向軸線２６に沿って伸長し得る。 More control unit 28, the magnitude of the preliminary voltage pulse, in particular, the determination unit 66 for determining based on the gap size 34 determined a second characteristics map K 2 is provided . This second characteristic map K 2 sets the preliminary voltage pulses necessary for closing the gap 32 depending on the determined gap size 34. In addition to the open pulse output device 62, the output device 60 also includes a preliminary voltage pulse output device 68 to which a predetermined preliminary voltage pulse is supplied from the determination unit 66. Accordingly, the preliminary voltage pulse output device 68 outputs a signal corresponding to a predetermined preliminary voltage pulse to the actuator unit 22 so that the actuator unit 22 is along the actuator unit longitudinal axis 26 so that the gap 32 disappears. Can stretch.

Claims (10)

内燃機関のインジェクタバルブアセンブリ（１２）と、当該インジェクタバルブアセンブリ（１２）を操作するためのピエゾスタック（１４）との間のギャップのギャップサイズを検出するための検出方法であって、
−相互に摩擦結合的に結合されたアクチュエータユニット（２２）とセンサユニット（２４）とを有するピエゾスタック（１４）を準備するステップであって、前記センサユニット（２４）は、前記アクチュエータユニット（２２）に作用する応力勾配を検出するように構成されている、ステップと、
−動作中に前記アクチュエータユニット（２２）を介して操作されるインジェクタバルブアセンブリ（１２）を準備するステップであって、前記インジェクタバルブアセンブリ（１２）と前記ピエゾスタック（１４）とが未知のギャップサイズ（３４）を有するギャップ（３２）を介して相互に離間されて配置されている、ステップと、
−前記センサユニット（２４）の電圧信号を検出するステップと、
−前記アクチュエータユニット（２２）が、前記ギャップ（３２）を低減しながらアクチュエータユニット長手方向軸線（２６）に沿って変位するように、所定の電圧パルスを前記アクチュエータユニット（２２）に印加するステップと、
−電圧パルス印加が開始される第１の時点（ｔ１）から、前記センサユニット（２４）の検出された電圧信号中に電圧勾配（ｄＵ）が発生する第２の時点（ｔ２）までの、前記アクチュエータユニットへの電圧パルス印加の持続時間（Δｔ）を検出するステップと、
−検出された前記持続時間（Δｔ）と所定の電圧パルスとから前記ギャップ（３２）のギャップサイズ（３４）を求めるステップとを含んでいる、検出方法。 A detection method for detecting a gap size of a gap between an injector valve assembly (12) of an internal combustion engine and a piezo stack (14) for operating the injector valve assembly (12),
Providing a piezo stack (14) having an actuator unit (22) and a sensor unit (24) frictionally coupled to each other, the sensor unit (24) being connected to the actuator unit (22); A step configured to detect a stress gradient acting on
-Preparing an injector valve assembly (12) to be operated via the actuator unit (22) during operation, wherein the injector valve assembly (12) and the piezo stack (14) are of unknown gap size; Steps spaced apart from one another via a gap (32) having (34);
-Detecting a voltage signal of the sensor unit (24);
Applying a predetermined voltage pulse to the actuator unit (22) such that the actuator unit (22) is displaced along the actuator unit longitudinal axis (26) while reducing the gap (32); ,
-From a first time point (t 1 ) when voltage pulse application is started to a second time point (t 2 ) at which a voltage gradient (dU) occurs in the detected voltage signal of the sensor unit (24). Detecting the duration (Δt) of voltage pulse application to the actuator unit;
Determining a gap size (34) of the gap (32) from the detected duration (Δt) and a predetermined voltage pulse. 前記ピエゾスタック（１４）と前記インジェクタバルブアセンブリ（１２）との間の前記ギャップ（３２）のギャップサイズ（３４）は、前記インジェクタバルブアセンブリ（１２）の各操作サイクルにおいて検出される、請求項１記載の検出方法。   The gap size (34) of the gap (32) between the piezo stack (14) and the injector valve assembly (12) is detected in each operating cycle of the injector valve assembly (12). The detection method described. 前記第２の時点（ｔ２）において、正の電圧勾配（ｄＵ）が前記センサユニット（２４）の電圧信号中に検出される、請求項１または２記載の検出方法。 In the second time point (t 2), a positive voltage gradient (dU) is detected in the voltage signal of the sensor unit (24), according to claim 1 or 2 detection method according. 前記インジェクタバルブアセンブリ（１２）のインジェクタニードル（１６）がニードルシート（１８）から持ち上げられる第３の時点（ｔ３）において、第２の電圧勾配（ｄＵ）が前記センサユニット（２４）の電圧信号中に検出され、その際特に負の電圧勾配（ｄＵ）が前記センサユニット（２４）の電圧信号中に検出される、請求項１から３までのいずれか１項記載の検出方法。 At a third time point (t 3 ) when the injector needle (16) of the injector valve assembly (12) is lifted from the needle seat (18), a second voltage gradient (dU) is the voltage signal of the sensor unit (24). 4. Detection method according to claim 1, wherein a negative voltage gradient (dU) is detected in the voltage signal of the sensor unit (24). 前記インジェクタニードル（１６）が前記ニードルシート（１８）と摩擦結合する第４の時点（ｔ４）において、第３の電圧勾配（ｄＵ）が前記センサユニット（２４）の電圧信号中に検出され、前記第４の時点（ｔ４）と前記第２の時点（ｔ２）との間に、前記第３の時点（ｔ３）は存在し、前記第４の時点（ｔ４）では特に正の電圧勾配（ｄＵ）が、前記センサユニット（２４）の電圧信号中に検出される、請求項４記載の検出方法。 At a fourth time point (t 4 ) when the injector needle (16) frictionally couples with the needle seat (18), a third voltage gradient (dU) is detected in the voltage signal of the sensor unit (24), The third time point (t 3 ) exists between the fourth time point (t 4 ) and the second time point (t 2 ), and is particularly positive at the fourth time point (t 4 ). The detection method according to claim 4, wherein a voltage gradient (dU) is detected in the voltage signal of the sensor unit (24). 内燃機関のインジェクタバルブアセンブリ（１２）を操作するためのピエゾスタック（１４）内のアクチュエータユニット（２２）を駆動制御するための駆動制御方法であって、
前記アクチュエータユニット（２２）に、前記インジェクタバルブアセンブリ（１２）のインジェクタニードル（１６）をニードルシート（１８）から持ち上げるための予め定められた開放電圧パルスが印加され、
前記アクチュエータユニット（２２）に、前記開放電圧パルスが印加される前に以下のステップが実施される、すなわち、
−前記ピエゾスタック（１４）と前記インジェクタバルブアセンブリ（１２）との間のギャップ（３２）のギャップサイズ（３４）を検出するための請求項１から５までのいずれか１項記載の検出方法を実施するステップと、
−前記アクチュエータユニット（２２）に、当該アクチュエータユニット（２２）と前記インジェクタバルブアセンブリ（１２）との間の前記ギャップ（３２）を閉鎖するための予備電圧パルスを印加するステップとが実施される、駆動制御方法。 A drive control method for driving and controlling an actuator unit (22) in a piezo stack (14) for operating an injector valve assembly (12) of an internal combustion engine,
A predetermined opening voltage pulse for lifting the injector needle (16) of the injector valve assembly (12) from the needle seat (18) is applied to the actuator unit (22);
Before the opening voltage pulse is applied to the actuator unit (22), the following steps are performed:
A detection method according to any one of claims 1 to 5, for detecting a gap size (34) of a gap (32) between the piezo stack (14) and the injector valve assembly (12). Implementing steps;
Applying a preliminary voltage pulse to the actuator unit (22) to close the gap (32) between the actuator unit (22) and the injector valve assembly (12); Drive control method. 前記予備電圧パルスは、前記検出方法を用いて求められた前記ギャップサイズ（３４）から決定され、前記予備電圧パルスは、特に前記インジェクタバルブアセンブリ（１２）の各操作サイクルにおいて新たに決定される、請求項６記載の駆動制御方法。   The preliminary voltage pulse is determined from the gap size (34) determined using the detection method, and the preliminary voltage pulse is newly determined especially in each operation cycle of the injector valve assembly (12). The drive control method according to claim 6. 前記検出方法は、前記インジェクタバルブアセンブリ（１２）の第１の操作サイクル中に実施され、前記アクチュエータユニット（２２）への前記予備電圧パルスの印加が、前記第１の操作サイクルに時間的に追従する、前記インジェクタバルブアセンブリ（１２）の第２の操作サイクルにおいて実施される、請求項６または７記載の駆動制御方法。   The detection method is performed during a first operating cycle of the injector valve assembly (12), and the application of the preliminary voltage pulse to the actuator unit (22) temporally follows the first operating cycle. The drive control method according to claim 6 or 7, carried out in a second operating cycle of the injector valve assembly (12). 前記第１の操作サイクルと前記第２の操作サイクルとが時間的に直接順次連続している、請求項８記載の駆動制御方法。   The drive control method according to claim 8, wherein the first operation cycle and the second operation cycle are sequentially and sequentially continuous in time. 内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するためのインジェクタユニット（１０）であって、
−インジェクタニードル（１６）を有するインジェクタバルブアセンブリ（１２）を備えており、前記インジェクタニードル（１６）は、ニードルシート（１８）と共にインジェクタバルブ（２０）を形成し、
−相互に摩擦結合的に結合されたアクチュエータユニット（２２）とセンサユニット（２４）とを有するピエゾスタック（１４）を備えており、前記センサユニット（２４）は、前記アクチュエータユニット（２２）に作用する応力勾配を検出するように構成され、前記アクチュエータユニット（２２）は、前記インジェクタバルブアセンブリ（１２）を操作するように構成され、前記ピエゾスタック（１４）と前記インジェクタバルブアセンブリ（１２）との間に未知のギャップサイズ（３４）を有するギャップ（３２）が形成され、
−前記センサユニット（２４）の電圧信号を検出し、前記アクチュエータユニット（２２）に電圧パルスを印加するように構成された制御ユニット（２８）を備えており、前記制御ユニット（２８）は、請求項１から５までのいずれか１項記載の検出方法を実施するように、かつ／または請求項６から９までのいずれか１項記載の駆動制御方法を実施するように構成されている、インジェクタユニット（１０）。 An injector unit (10) for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine,
An injector valve assembly (12) having an injector needle (16), said injector needle (16) forming an injector valve (20) with a needle seat (18);
A piezo stack (14) having an actuator unit (22) and a sensor unit (24) which are frictionally coupled to each other, the sensor unit (24) acting on the actuator unit (22); The actuator unit (22) is configured to operate the injector valve assembly (12), and is configured to detect the stress gradient of the piezo stack (14) and the injector valve assembly (12). A gap (32) having an unknown gap size (34) in between is formed,
-A control unit (28) configured to detect a voltage signal of the sensor unit (24) and apply a voltage pulse to the actuator unit (22), the control unit (28) being An injector configured to perform the detection method according to any one of claims 1 to 5 and / or to implement the drive control method according to any one of claims 6 to 9. Unit (10).
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