EP2186145A1 - Piezoelektrisches aktormodul - Google Patents

Piezoelektrisches aktormodul

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Publication number
EP2186145A1
EP2186145A1 EP08786833A EP08786833A EP2186145A1 EP 2186145 A1 EP2186145 A1 EP 2186145A1 EP 08786833 A EP08786833 A EP 08786833A EP 08786833 A EP08786833 A EP 08786833A EP 2186145 A1 EP2186145 A1 EP 2186145A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
actuator module
piezoelectric actuator
base layer
protective layer
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08786833A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marco Holst
Peter Cromme
Helmut Sommariva
Ullrich Kraatz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2186145A1 publication Critical patent/EP2186145A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/88—Mounts; Supports; Enclosures; Casings
    • H10N30/883—Additional insulation means preventing electrical, physical or chemical damage, e.g. protective coatings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure

Definitions

  • the invention relates to a piezoelectric actuator module for a fuel injection valve and a fuel injection valve with such a piezoelectric actuator module. Specifically, the invention relates to the field of injectors for fuel injection systems of air compressing, self-igniting internal combustion engines.
  • the known piezoelectric element comprises a ceramic lamination, which alternately stacked one above the other contains a plurality of ceramic layers of piezoelectric ceramic and a plurality of internal electrode layers.
  • an organic insulating layer of organic material is formed on a part of the surface of the ceramic lamination.
  • an inorganic insulating layer of inorganic material is formed on the organic insulating layer.
  • the organic insulating layer has enough elasticity to absorb the deflection of the piezoelectric element.
  • the organic insulation layer can not actively prevent the passage of moisture and allows moisture into it.
  • the inorganic insulating layer suppresses moisture passage, but the inorganic insulating layer has no elasticity.
  • the piezoelectric element known from DE 102 17 361 A1 and the injection nozzle provided with this piezoelectric element have the disadvantage that the design is relatively complicated. Furthermore, there is the problem that in the production or in the Operation occurring openings or cracks in the inorganic insulating layer allow penetration of fuel into the organic insulating layer, which leads to short circuits between the inner electrode layers.
  • the piezoelectric actuator module according to the invention with the features of claim 1 and the fuel injection valve according to the invention with the features of claim 11 have the advantage that a relatively inexpensive production is possible, with a reliable protection against media is ensured, and that in particular ensures high reliability and functionality is.
  • the protective layer is formed as a flexible or elastic protective layer.
  • the protective layer may consist of a flexible or elastic plastic.
  • the flexibility or elasticity of the protective layer has the advantage that the protective layer is not damaged by the resulting mechanical stresses in the formation of cracks on the actuator body and possibly the base layer, so that there is effective protection of the base layer to fuels.
  • the protective layer is also preferable to diesel fuel or others
  • the base layer is formed from a lacquer which can be applied directly to the actuator body.
  • the paint can advantageously be based on epoxides, which may be filled or unfilled, on the basis of inorganic-organic hybrid polymers, in particular with solvent-based polymer matrix and nanoparticles, or be prepared on the basis of organosilicon compounds.
  • organosilicon compounds are polysilazane-based paints which may also be chemically modified to improve media stability, for example in the form of a florid polysilazane which may be filled or unfilled, polycarbosilane-based paints which may be filled or unfilled , and paints based on
  • Polyfluoralkylether which may be filled or unfilled, in question.
  • the base layer is recessed at least in an outer electrode region of the outer side, in which an outer electrode of the actuator module is connected to the actuator body.
  • the application of the base layer is carried out selectively and may preferably be applied to the outside of the actuator body by means of a spraying, dipping, immersion coating, trickling or printing process.
  • At least one media-resistant film is provided, which surrounds the actuator body coated with the base layer and the protective layer.
  • a media-resistant film on the basis of at least one
  • Polypropylene sulfide or at least one polyimide is provided.
  • FIG. 1 is a fuel injection valve with a piezoelectric actuator module in a schematic sectional view according to a first embodiment of the Invention
  • Fig. 2 is a section along that designated in Fig. 1 with II
  • Fig. 3 shows the section shown in Fig. 2 according to a second embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows a fuel injection valve 1 with a piezoelectric actuator 2 according to a first embodiment of the invention.
  • the fuel injection valve 1 can serve in particular as an injector for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines.
  • a preferred use of the fuel injection valve 1 is for a fuel injection system with a common rail, the diesel fuel under high pressure to several
  • Fuel injection valves 1 leads.
  • the piezoelectric actuator 2 according to the invention is particularly suitable for such a fuel injection valve 1 and also for an inverse control of the piezoelectric actuator 2.
  • the fuel injection valve 1 according to the invention and the piezoelectric actuator 2 according to the invention are also suitable for other applications.
  • the fuel injection valve 1 has a valve housing 3 and a fuel inlet 4 connected to the valve housing 3.
  • a fuel line can be connected to connect the fuel injector 1 via a common rail or directly with a high-pressure pump.
  • Fuel can then be introduced into an actuator chamber 5 provided in the interior of the valve housing 3 via the fuel inlet stub 4, so that in the operation of the fuel injector 1, fuel is present in the actuator chamber 5, in which the piezoelectric actuator 2 is provided is located.
  • the actuator chamber 5 is separated by a housing part 6 from a fuel space 7 likewise provided in the interior of the valve housing 3. Passage openings 8, 9 are configured in the housing part 6 in order to guide the fuel guided into the actuator chamber 5 via the fuel inlet stub 4 into the fuel chamber 7.
  • the valve housing 3 is connected to a valve seat body 10, on which a valve seat surface 11 is formed.
  • the valve seat surface 11 cooperates with a valve closing body 12 to form a sealing seat.
  • the valve closing body 12 is integrally formed with a valve needle 15, via which the valve closing body 12 is connected to a pressure plate 16 provided in the actuator chamber 5.
  • the valve needle 15 is guided through the housing part 6 along an axis 17 of the fuel injection valve 1.
  • a spring element 18 which rests on the one hand on the housing part 6 and on the other hand on the pressure plate 16, acts on the piezoelectric actuator 2 with a biasing force, wherein the valve needle 15 is actuated by the pressure plate 16 by the application, so that between the valve closing body 12 and of the
  • Valve seat surface 11 formed sealing seat is closed.
  • valve housing 3 has a connecting element 20 in order to allow the connection of an electrical supply line to the fuel injection valve 1.
  • the electrical supply line can be connected by means of a plug to electrical lines 21, 22.
  • the electrical lines 21, 22 are guided by the housing 3 and an actuator body 23 attached to the actuator 2 actuator foot 24 to the actuator body 23.
  • an actuator head 25 is also attached, via which the actuator body 23 against the force of the spring element 18 acts on the pressure plate 16.
  • the piezoelectric actuator 2 has in the illustrated embodiment, the actuator body 23, the actuator base 24 and the actuator head 25, so that an actuator module 19 is formed.
  • the actuator module 19 can also consist of two or more actuator bodies 23 be constructed. In this case, 23 intermediate pieces may be provided between the individual actuator bodies or the individual actuator body 23 may also be glued together at their end faces.
  • the actuator body 23 of the piezoelectric actuator 2 has a
  • outer electrodes 36, 37 are provided, which are connected to the electrical lines 21, 22.
  • the outer electrodes 36, 37 are alternately connected to the electrode layers 28, 29 so that alternating positive and negative electrodes are provided between the ceramic layers 26, 27.
  • the piezoelectric actuator 2 can be charged via the electrical lines 21, 22, whereby it expands in the direction of the axis 17, so that the sealing seat formed between the valve closing body 12 and the valve seat surface 11 is opened. This results in the spraying of fuel from the fuel chamber 7 via an annular gap 30 and the open sealing seat. When discharging the piezoelectric actuator 2, this contracts again, so that the sealing seat formed between the valve-closing body 12 and the valve seat surface 11 is closed again.
  • the further embodiment of the actuator module 19 with the piezoelectric actuator 2 of the fuel injection valve 1 of the first embodiment is further described with reference to FIGS. 1 and 2 in detail.
  • a fuel-resistant base layer 38 is partially applied, which is recessed in the region of the outer electrodes 36, 37.
  • the base layer 38 and the outer electrodes 36, 37 are also surrounded by a fuel-resistant protective layer 39.
  • the base layer 38 and / or the Protective layer 39 may also consist of several individual layers. Furthermore, in addition to the two-layer structure shown in FIG. 2, a three- or multi-layered construction is possible in which further intermediate layers are applied to the actuator body 23 in addition to the base layer 38 and the protective layer 39.
  • the base layer 38 has, in particular, the task of ensuring sufficient electrical insulation and dielectric strength as well as protecting the outer surface 35 of the piezoelectric actuator 2 from the environment.
  • the base layer 38 in this case has a good adhesion to the piezoelectric actuator 2 and optionally the attachments, in particular the actuator base 24 and the actuator head 25, so that a detachment of the base layer 38 during operation of the fuel injection valve and / or during the polarity of the piezoelectric actuator. 2 is prevented.
  • the base layer 38 preferably ensures electrical insulation in direct contact with a fuel under the operating conditions of the injector where high pressure fuel is provided in the actuator chamber 5.
  • the base layer forms an interface between the actuator body 23 and further layers, in particular the protective layer 39.
  • the base layer 38 is preferably formed from a material which has good resistance to fuels, which has good thermal conductivity as well as sufficient chemical resistance and which serves to improve the
  • the base layer 38 may be formed of a lacquer.
  • a lacquer based on an epoxy which may be filled or unfilled, be formed.
  • a lacquer based on an inorganic-organic hybrid polymer in particular with solvent-based polymer matrix and nanoparticles
  • a lacquer based on at least one organosilicon compound in particular based on a polysilazane, which may also be chemically modified to improve the media stability, for example in the form of a fluorinated polysilazane, and which may be filled and unfilled.
  • a lacquer based on a filled or unfilled polycarbosilane is suitable.
  • Another example of the material of the base coat is a paint based on a polyfluoroalkyl ether which may be filled or unfilled.
  • the base layer 38 is preferably selectively by a spray, dip, dip coating, trickling or printing process on the actuator body 23 and optionally further intermediate or
  • Attachment parts in particular the actuator base 24 and the actuator head 25, applied.
  • the protective layer 39 is preferably formed of a flexible or elastic plastic.
  • a protection of the base layer 38 is ensured, so that, for example, in a case in which the base layer 38 due to brittleness or the like during operation of the fuel injection valve or during the poling process cracks, in particular poling cracks, forms, penetration of fuel in the base layer 38 is prevented.
  • the elasticity or flexibility of the protective layer 39 prevents mechanical damage by mechanical stresses in the formation of cracks on the actuator body 23 and / or on the base layer 38.
  • the protective layer 39 preferably has at least one material which is resistant to a fuel, in particular diesel fuel.
  • a perfluoropolyether with or without silicone side groups, a fluororubber or a fluorinated silicone can be used.
  • Fig. 3 shows the section shown in Fig. 2 by a piezoelectric actuator 2 of a fuel injection valve 1 according to a second embodiment of the invention.
  • the base layer 38 is selectively applied to the outer surface 35.
  • the protective layer 39 is applied to the base layer 38, which also includes the outer electrodes 36, 37 surrounds.
  • a media-resistant film 40 is provided, which is placed around the actuator body 23 coated with the base layer 38 and the protective layer 39.
  • the media-resistant film 40 offers mechanical protection against damage, such as may occur during storage or installation of the piezoelectric actuator 2.
  • the media-resistant film 40 offers further protection against fuels.
  • the media-resistant film 40 may be made of a polypropylene sulfide or a polyimide.
  • a further embodiment variant is that the protective layer 39 in the first embodiment shown in FIG. 2 or in the second embodiment shown in FIG. 3 is formed from a lacquer layer, wherein the lacquer layer of the same or a different material as the base layer 38 may exist.
  • the protective layer 39 in particular paints come into question, as listed above for the base layer 38.

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  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Ein piezoelektrisches Aktormodul (19) für ein Brennstoffeinspritzventil (1) weist einen Aktorkörper (23) auf, der eine Vielzahl von keramischen Schichten (26, 27) und eine Vielzahl von zwischen den keramischen Schichten (26, 27) angeordneten Elektrodenschichten (28, 29) aufweist. Dabei ist eine kraftstoffbeständige Grundschicht (38) vorgesehen, die auf eine Außenfläche des Aktorkörpers (23) aufgebracht ist. Ferner ist eine kraftstoffbeständige Schutzschicht (39) vorgesehen, die über der kraftstoffbeständigen Grundschicht (38) aufgebracht ist.

Description

Beschreibung
Titel
Piezoelektrisches Aktormodul
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Aktormodul für ein Brennstoffeinspritzventil und ein Brennstoffeinspritzventil mit solch einem piezoelektrischen Aktormodul. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektoren für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
Aus der DE 102 17 361 Al ist ein piezoelektrisches Element und eine mit diesem piezoelektrischem Element versehene Einspritzdüse bekannt. Das bekannte piezoelektrische Element umfasst eine Keramikaufschichtung, die abwechselnd übereinander gestapelt mehrere Keramikschichten aus piezoelektrischer Keramik und mehrere Innenelektrodenschichten enthält. Auf einem Teil der Oberfläche der Keramikaufschichtung ist eine organische Isolationsschicht aus organischem Material ausgebildet. Ferner ist auf der organischen Isolationsschicht eine anorganische Isolationsschicht aus anorganischem Material ausgebildet. Dabei hat die organische Isolationsschicht genügend Elastizität, um die Auslenkung des piezoelektrischen Elements zu absorbieren. Allerdings kann die organische Isolationsschicht den Feuchtigkeitsdurchgang nicht aktiv unterbinden und lässt Feuchtigkeit hinein. Allerdings unterbindet die anorganische Isolationsschicht den Feuchtigkeitsdurchgang, wobei die anorganische Isolationsschicht jedoch keine Elastizität hat.
Das aus der DE 102 17 361 Al bekannte piezoelektrische Element und die mit diesem piezoelektrischen Element versehene Einspritzdüse haben den Nachteil, dass die Ausgestaltung relativ aufwändig ist. Ferner besteht das Problem, dass bei der Herstellung oder im Betrieb auftretende Öffnungen oder Risse in der anorganischen Isolationsschicht ein Eindringen von Brennstoff in die organische Isolationsschicht ermöglichen, wodurch es zu Kurzschlüssen zwischen den Innenelektrodenschichten kommt.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße piezoelektrische Aktormodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 11 haben den Vorteil, dass eine relativ kostengünstige Herstellung ermöglicht ist, wobei ein zuverlässiger Schutz gegenüber Medien gewährleistet ist, und dass insbesondere eine hohe Zuverlässigkeit und Funktionsfähigkeit gewährleistet ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen piezoelektrischen Aktormoduls und des im Anspruch 11 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich .
Vorteilhaft ist es, dass die Schutzschicht als flexible oder elastische Schutzschicht ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Schutzschicht aus einem flexiblen oder elastischen Kunststoff bestehen. Durch die Flexibilität beziehungsweise Elastizität der Schutzschicht besteht der Vorteil, dass die Schutzschicht durch die entstehenden mechanischen Spannungen bei der Ausbildung von Rissen an dem Aktorkörper und gegebenenfalls der Grundschicht nicht beschädigt wird, so dass ein wirkungsvoller Schutz der Grundschicht gegenüber Brennstoffen besteht. Die Schutzschicht ist ferner vorzugsweise aus gegenüber Dieselbrennstoff oder anderen
Brennstoffen resistenten Materialien gebildet, beispielsweise aus einem Perfluorpolyether mit oder ohne Silikonseitengruppen, einem Fluorkautschuk oder einem fluorierten Silikon.
In vorteilhafter Weise ist die Grundschicht aus einem Lack gebildet, der direkt auf den Aktorkörper aufgebracht sein kann. Der Lack kann in vorteilhafter Weise auf der Basis von Epoxiden, die gefüllt oder ungefüllt sein können, auf der Basis anorganischer- organischer Hybridpolymere, insbesondere mit Lösungsmittel basierter Polymermatrix und Nanopartikeln, oder auf der Basis von siliziumorganischen Verbindungen, hergestellt sein. Als siliziumorganische Verbindungen kommen beispielsweise Lacke auf der Basis von Polysilazanen, die zur Verbesserung der Medienstabilität auch chemisch modifiziert sein können, beispielsweise in Form eines florierten Polysilazans, die gefüllt oder ungefüllt sein können, Lacke auf der Basis von Polycarbosilanen, die gefüllt oder ungefüllt sein können, und Lacke auf der Basis von
Polyfluoralkylether, die gefüllt oder ungefüllt sein können, in Frage .
In vorteilhafter Weise ist die Grundschicht zumindest in einem Außenelektrodenbereich der Außenseite, in dem eine Außenelektrode des Aktormoduls mit dem Aktorkörper verbunden ist, ausgespart. Das Aufbringen der Grundschicht erfolgt hierbei selektiv und kann vorzugsweise mittels eines Sprüh-, Tauch-, Tauchüberzug-, Träufeloder Druckverfahrens auf die Außenseite des Aktorkörpers aufgebracht sein.
Es ist vorteilhaft, dass zumindest eine medienbeständige Folie vorgesehen ist, die den mit der Grundschicht und der Schutzschicht beschichteten Aktorkörper umgibt. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass eine medienbeständige Folie auf der Basis zumindest eines
Polypropylensulfids oder zumindest eines Polyimids vorgesehen ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktormodul in einer schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der in Fig. 1 mit II bezeichneten
Schnittlinie durch ein piezoelektrisches Aktormodul entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
Fig. 3 den in Fig. 2 dargestellten Schnitt entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt ein Brennstoffeinspritzventil 1 mit einem piezoelektrischen Aktor 2 entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Brennstoffeinspritzventil 1 kann insbesondere als Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dienen. Ein bevorzugter Einsatz des Brennstoffeinspritzventils 1 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einem Common-Rail, das Dieselbrennstoff unter hohem Druck zu mehreren
Brennstoffeinspritzventilen 1 führt. Der erfindungsgemäße piezoelektrische Aktor 2 eignet sich besonders für solch ein Brennstoffeinspritzventil 1 und auch für eine inverse Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 2. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 und der erfindungsgemäße piezoelektrische Aktor 2 eignen sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle .
Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein Ventilgehäuse 3 und einen mit dem Ventilgehäuse 3 verbundenen Brennstoffeinlassstutzen 4 auf. An den Brennstoffeinlassstutzen 4 ist eine Brennstoffleitung anschließbar, um das Brennstoffeinspritzventil 1 über ein Common- Rail oder direkt mit einer Hochdruckpumpe zu verbinden. Über den Brennstoffeinlassstutzen 4 kann dann Brennstoff in einen im Inneren des Ventilgehäuses 3 vorgesehenen Aktorraum 5 eingeleitet werden, so dass sich im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 Brennstoff in dem Aktorraum 5, in dem auch der piezoelektrische Aktor 2 vorgesehen ist, befindet. Der Aktorraum 5 ist durch ein Gehäuseteil 6 von einem ebenfalls im Inneren des Ventilgehäuses 3 vorgesehenen Brennstoffräum 7 getrennt. In dem Gehäuseteil 6 sind dabei Durchlassöffnungen 8, 9 ausgestaltet, um den über den Brennstoffeinlassstutzen 4 in den Aktorraum 5 geführten Brennstoff in den Brennstoffräum 7 zu leiten.
Das Ventilgehäuse 3 ist mit einem Ventilsitzkörper 10 verbunden, an dem eine Ventilsitzfläche 11 ausgebildet ist. Die Ventilsitzfläche 11 wirkt mit einem Ventilschließkörper 12 zu einem Dichtsitz zusammen. Dabei ist der Ventilschließkörper 12 einstückig mit einer Ventilnadel 15 ausgebildet, über die der Ventilschließkörper 12 mit einer im Aktorraum 5 vorgesehenen Druckplatte 16 verbunden ist. Dabei ist die Ventilnadel 15 durch das Gehäuseteil 6 entlang einer Achse 17 des Brennstoffeinspritzventils 1 geführt. Ein Federelement 18, das einerseits an dem Gehäuseteil 6 und andererseits an der Druckplatte 16 anliegt, beaufschlagt den piezoelektrischen Aktor 2 mit einer Vorspannkraft, wobei durch die Beaufschlagung außerdem die Ventilnadel 15 mittels der Druckplatte 16 betätigt wird, so dass der zwischen dem Ventilschließkörper 12 und der
Ventilsitzfläche 11 gebildete Dichtsitz geschlossen ist.
Außerdem weist das Ventilgehäuse 3 ein Anschlusselement 20 auf, um das Anschließen einer elektrischen Zuleitung an das Brennstoffeinspritzventil 1 zu ermöglichen. Die elektrische Zuleitung kann dabei mittels eines Steckers an elektrische Leitungen 21, 22 angeschlossen werden. Die elektrischen Leitungen 21, 22 sind durch das Gehäuse 3 und einen an einen Aktorkörper 23 des Aktors 2 angefügten Aktorfuß 24 an den Aktorkörper 23 geführt. An den Aktorkörper 23 des piezoelektrischen Aktors 2 ist ferner ein Aktorkopf 25 angefügt, über den der Aktorkörper 23 entgegen der Kraft des Federelements 18 auf die Druckplatte 16 einwirkt. Der piezoelektrische Aktor 2 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel den Aktorkörper 23, den Aktorfuß 24 und den Aktorkopf 25 auf, so dass ein Aktormodul 19 gebildet ist.
Das Aktormodul 19 kann auch aus zwei oder mehr Aktorkörpern 23 aufgebaut sein. Dabei können zwischen den einzelnen Aktorkörpern 23 Zwischenstücke vorgesehen sein oder die einzelnen Aktorkörper 23 können auch an ihren Stirnflächen miteinander verklebt werden.
Der Aktorkörper 23 des piezoelektrischen Aktors 2 weist eine
Vielzahl von keramischen Schichten 26, 27 und eine Vielzahl von zwischen den keramischen Schichten 26, 27 angeordneten Elektrodenschichten 28, 29 auf. Dabei sind in der Fig. 1 zur Vereinfachung der Darstellung die keramischen Schichten 26, 27 sowie die Elektrodenschichten 28, 29 gekennzeichnet. An einer Außenfläche 35 des Aktorkörpers 23 sind Außenelektroden 36, 37 vorgesehen, die mit den elektrischen Leitungen 21, 22 verbunden sind. Die Außenelektroden 36, 37 sind abwechselnd mit den Elektrodenschichten 28, 29 verbunden, so dass alterierend positive und negative Elektroden zwischen den keramischen Schichten 26, 27 vorgesehen sind.
Über die elektrischen Leitungen 21, 22 kann der piezoelektrische Aktor 2 geladen werden, wobei sich dieser in Richtung der Achse 17 ausdehnt, so dass der zwischen dem Ventilschließkörper 12 und der Ventilsitzfläche 11 ausgebildete Dichtsitz geöffnet wird. Dadurch kommt es zum Abspritzen von Brennstoff aus dem Brennstoffräum 7 über einen Ringspalt 30 und den geöffneten Dichtsitz. Beim Entladen des piezoelektrischen Aktors 2 zieht sich dieser wieder zusammen, so dass der zwischen dem Ventilschließkörper 12 und der Ventilsitzfläche 11 ausgebildete Dichtsitz wieder geschlossen ist.
Die weitere Ausgestaltung des Aktormoduls 19 mit dem piezoelektrischen Aktor 2 des Brennstoffeinspritzventils 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist anhand der Fig. 1 und 2 im Detail weiter beschrieben. Auf die Außenfläche 35 des Aktorkörpers 23 ist teilweise eine kraftstoffbeständige Grundschicht 38 aufgebracht, die im Bereich der Außenelektroden 36, 37 ausgespart ist. Die Grundschicht 38 und die Außenelektroden 36, 37 sind außerdem von einer kraftstoffbeständigen Schutzschicht 39 umgeben.
Es ist anzumerken, dass die Grundschicht 38 und/oder die Schutzschicht 39 auch aus mehreren Einzelschichten bestehen können. Ferner ist neben dem in der Fig. 2 dargestellten zweischichtigen Aufbau auch ein drei- oder mehrschichtiger Aufbau möglich, bei dem weitere Zwischenschichten neben der Grundschicht 38 und der Schutzschicht 39 auf den Aktorkörper 23 aufgebracht sind.
Die Grundschicht 38 hat insbesondere die Aufgabe, eine ausreichende elektrische Isolation und Durchschlagsfestigkeit sicherzustellen sowie die Außenfläche 35 des piezoelektrischen Aktors 2 gegenüber der Umgebung zu schützen. Die Grundschicht 38 weist dabei eine gute Haftung auf dem piezoelektrischen Aktor 2 und gegebenenfalls den Anbauteilen, insbesondere dem Aktorfuß 24 und dem Aktorkopf 25, auf, damit eine Ablösung der Grundschicht 38 während des Betriebs des Brennstoffeinspritzventils und/oder während des Polungsvorgangs des piezoelektrischen Aktors 2 verhindert ist. Die Grundschicht 38 gewährleistet vorzugsweise die elektrische Isolation im direkten Kontakt mit einem Brennstoff unter den Betriebsbedingungen des Injektors, bei denen ein unter hohem Druck stehender Brennstoff im Aktorraum 5 vorgesehen ist. Außerdem bildet die Grundschicht eine Schnittstelle zwischen dem Aktorkörper 23 und weiteren Schichten, insbesondere der Schutzschicht 39.
Die Grundschicht 38 ist vorzugsweise aus einem Material gebildet, das eine gute Beständigkeit gegenüber Brennstoffen aufweist, das eine gute Wärmeleitfähigkeit sowie eine ausreichende chemische Beständigkeit besitzt und das zur Verbesserung der
Verarbeitungseigenschaften partikulär gefüllt sein kann. Speziell kann die Grundschicht 38 aus einem Lack gebildet sein. Beispielsweise kann ein Lack auf der Basis von einem Epoxid, das gefüllt oder ungefüllt ausgestaltet sein kann, gebildet sein.
Ferner kann ein Lack auf der Basis eines anorganisch-organischen Hybridpolymers, insbesondere mit lösungsmittelbasierter Polymermatrix und Nanopartikeln, zum Einsatz kommen. Ferner eignet sich als Material für die Grundschicht 38 ein Lack auf der Basis zumindest einer siliziumorganischen Verbindung, insbesondere auf der Basis eines Polysilazans, das zur Verbesserung der Medienstabilität auch chemisch modifziert sein kann, beispielsweise in Form eines fluorierten Polysilazans, und das gefüllt und ungefüllt ausgestaltet sein kann. Ferner eignet sich ein Lack auf der Basis eines gefüllten oder ungefüllten Polycarbosilans . Ein weiteres Beispiel für das Material der Grundschicht ist ein Lack auf der Basis eines Polyflouralkylethers, der gefüllt oder ungefüllt sein kann.
Die Grundschicht 38 wird vorzugsweise selektiv durch ein Sprüh-, Tauch-, Tauchüberzug-, Träufel- oder Druckverfahren auf den Aktorkörper 23 und gegebenenfalls weitere Zwischen- oder
Anbauteile, insbesondere den Aktorfuß 24 und den Aktorkopf 25, aufgebracht .
Die Schutzschicht 39 ist vorzugsweise aus einem flexiblen oder elastischen Kunststoff gebildet. Durch die Schutzschicht 39 ist ein Schutz der Grundschicht 38 gewährleistet, so dass beispielsweise in einem Fall, in dem die Grundschicht 38 auf Grund von Sprödigkeit oder dergleichen beim Betrieb des Brennstoffeinspritzventils oder während des Polungsprozesses Risse, insbesondere Polungsrisse, ausbildet, ein Eindringen von Brennstoff in die Grundschicht 38 verhindert ist. Durch die Elastizität beziehungsweise Flexibilität der Schutzschicht 39 ist dabei eine mechanische Beschädigung durch mechanische Spannungen bei der Ausbildung von Rissen am Aktorkörper 23 und/oder an der Grundschicht 38 verhindert.
Die Schutzschicht 39 weist vorzugsweise zumindest ein gegenüber einem Brennstoff, insbesondere Dieselbrennstoff, resistentes Material auf. Hierbei kann beispielsweise ein Perfluorpolyether mit oder ohne Silikonseitengruppen, ein Fluorkautschuk oder ein fluoriertes Silikon zum Einsatz kommen.
Fig. 3 zeigt den in Fig. 2 gezeigten Schnitt durch einen piezoelektrischen Aktor 2 eines Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Grundschicht 38 selektiv auf die Außenfläche 35 aufgebracht. Ferner ist auf die Grundschicht 38 die Schutzschicht 39 aufgebracht, die auch die Außenelektroden 36, 37 umgibt. Ferner ist eine medienbeständige Folie 40 vorgesehen, die um den mit der Grundschicht 38 und der Schutzschicht 39 beschichteten Aktorkörper 23 gelegt ist. Die medienbeständige Folie 40 bietet insbesondere einen mechanischen Schutz gegenüber Beschädigungen, wie sie bei der Lagerung oder dem Einbau des piezoelektrischen Aktors 2 auftreten können. Ferner bietet die medienbeständige Folie 40 einen weiteren Schutz gegenüber Kraftstoffen. Die medienbeständige Folie 40 kann aus einem Polypropylensulfid oder einem Polyimid ausgestaltet sein.
Eine weitere Ausgestaltungsvariante besteht darin, dass die Schutzschicht 39 bei dem in der Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel oder bei dem in der Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel aus einer Lackschicht gebildet ist, wobei die Lackschicht aus dem gleichen oder einem anderen Material wie die Grundschicht 38 bestehen kann. Für die Ausbildung der Schutzschicht 39 kommen hierbei insbesondere Lacke in Frage, wie sie oben für die Grundschicht 38 aufgeführt sind.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt .

Claims

Ansprüche
1. Piezoelektrisches Aktormodul (19) , insbesondere Aktormodul für Brennstoffeinspritzventile, mit zumindest einem Aktorkörper (23), der eine Vielzahl von keramischen Schichten (26, 27) und eine Vielzahl von zwischen den keramischen Schichten (26, 27) angeordneten Elektrodenschichten (28, 29) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine kraftstoffbeständige Grundschicht (38) vorgesehen ist, die zumindest teilweise auf eine Außenfläche (35) des Aktorkörpers (23) aufgebracht ist, und dass zumindest eine kraftstoffbeständige Schutzschicht (39) vorgesehen ist, die zumindest mittelbar über der kraftstoffbeständigen Grundschicht (38) aufgebracht ist.
2. Piezoelektrisches Aktormodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (39) unmittelbar zumindest auf die Grundschicht (38) aufgebracht ist.
3. Piezoelektrisches Aktormodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (39) als flexible und/oder elastische Schutzschicht (39) ausgebildet ist.
4. Piezoelektrisches Aktormodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (39) auf der Basis zumindest eines Perfluorpolyethers mit oder ohne Silikonseitengruppen, zumindest eine Fluorkautschuks oder zumindest eines fluorierten Silikons ausgebildet ist.
5. Piezoelektrisches Aktormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundschicht (38) aus zumindest einem Lack gebildet ist, der auf zumindest einem gefüllten oder ungefüllten Epoxid, zumindest einem anorganisch-organischen Hybridpolymer, zumindest einer siliziumorganischen Verbindung, zumindest einem gefüllten oder ungefüllten Fluoralkylether oder einem gefüllten oder ungefüllten Polyfluoralkylether basiert.
6. Piezoelektrisches Aktormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundschicht (38) in zumindest einem Außenelektrodenbereich der Außenfläche (35) , in dem eine Außenelektrode (36, 37) des Aktormoduls mit dem Aktorkörper (23) verbunden ist, ausgespart ist.
7. Piezoelektrisches Aktormodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundschicht (38) mittels eines Sprüh-, Tauch-,
Tauchüberzug-, Träufel- oder Druckverfahrens selektiv auf die Außenfläche (35) des Aktorkörpers (23) aufgebracht ist.
8. Piezoelektrisches Aktormodul nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (39) zumindest mittelbar über der Außenelektrode (36, 37) vorgesehen ist.
9. Piezoelektrisches Aktormodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine medienbeständige Folie (40) vorgesehen ist, die den zumindest mit der Grundschicht (38) und der Schutzschicht (39) beschichteten Aktorkörper (23) umgibt.
10. Piezoelektrisches Aktormodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die medienbeständige Folie (40) auf der Basis zumindest eines Polypropylensulfids oder zumindest eines Polyimids gebildet ist.
11. Brennstoffeinspritzventil (1) , insbesondere Injektor für
Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen, mit einem piezoelektrischen Aktormodul (19) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und einem von dem Aktormodul (19) betätigbaren Ventilschließkörper (12) , der mit einer Ventilsitzfläche (11) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt.
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