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Die
Erfindung betrifft einen piezobetriebenen Aktor, wie er beispielsweise
in Injektoren für
Kraftstoff-Einspritzsysteme verwendet werden kann. Derartige Injektoren
können
bevorzugt in Dieselmotoren, daneben aber auch in anderen Verbrennungsmotoren
zum Einsatz kommen. Daneben sind Anwendungen in vielen Gebieten
der Technik denkbar, wo es darauf ankommt, kleine Hübe präzise vorzunehmen. Auf
Grund der weiten Verbreitung erfolgt die Beschreibung der Erfindung
im Wesentlichen am Beispiel von Injektoren für Kraftstoff-Einspritzsysteme.
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Einspritzsysteme
werden vor allem eingesetzt, um Verbrennungsmotoren leiser, sparsamer und
umweltfreundlicher zu machen. Die Einspritzung des Kraftstoffes
erfolgt häufig
mit Drücken
knapp unterhalb von 2000 bar. Erfolgt die Einspritzung der während eines
einzelnen Taktes benötigten
Kraftstoffmenge in mehreren Teilen, lässt sich die Verbrennung besonders
präzise
steuern. Durch eine entsprechende Bemessung der Teilmengen, die
eine optimale Voreinspritzung, Haupteinspritzung und Nacheinspritzung
ermöglicht,
und eine präzise
Synchronisation dieser einzelnen Einspritzvorgänge können Motorparameter wesentlich
verbessert werden. Insbesondere Dieselmotoren mit einer so genannten Common-Rail-Einspritzung
können
dadurch leiser, sparsamer und leistungsstärker werden.
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Da
Piezoantriebe prinzipbedingt nur sehr kleine Hublängen ermöglichen,
muss eine genaue Positionierung des Antriebes bezüglich seiner
Endlagen erfolgen, um in allen Betriebszuständen eine präzise Aussteuerung
der Einlassvorrichtungen zu ermöglichen.
Die Befestigung am Motor erfolgt in der Regel über ein Stahlgehäuse und
damit verbundene Befestigungselemente. Da die auslenkbare Baugruppe
aus Piezokeramik in vielen Fällen
einen anderen Temperaturausdehnungskoeffizienten hat als das sie umgebende
Stahlgehäuse,
muss mittels einer Tempera turkompensation dafür gesorgt werden, dass sich
die für
die Öffnung
der Einlassvorrichtung effektiv wirksame Hublänge über einen großen Temperaturbereich
möglichst
wenig ändert.
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Es
ist bekannt, den Piezoantrieb in einem angeflanschten separaten
Aktorgehäuse
unterzubringen. Das Gehäuse
ist bei dieser Variante aus einem Werkstoff, der im Idealfall den
gleichen Temperaturausdehnungskoeffizienten hat, wie die auslenkbare Baugruppe.
In anderen Fällen
wurden für
das Gehäuse
Werkstoffe verwendet, die zumindest einen ähnlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten
hatten, wie die auslenkbare Baugruppe aus Piezokeramik. Nachteilig
ist bei derartigen Injektorgehäusen
ein relativ hoher Aufwand bei der Fertigung.
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Modernere
Injektoren beinhalten Temperaturkompensatoren, die in Auslenkungsrichtung
hinter der auslenkbaren Baugruppe aus Piezokeramik angeordnet sind.
Die Anordnung aus der auslenkbaren Baugruppe und dem Temperaturkompensator
ist im Innern eines Injektorkörpers
integriert und muss insgesamt eine temperaturabhängige Ausdehnung zeigen, die
der des umgebenden Injektorkörpers
oder Gehäuses
entspricht bzw. zumindest ähnelt.
Auf Grund des sehr niedrigen Temperaturausdehnungskoeffizienten
der Piezokristalle muss der Temperaturkompensator selbst einen relativ
hohen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweisen, der deutlich über dem
des Gehäusematerials
liegt. Ein möglichst hoher
Temperaturausdehnungskoeffizient ist außerdem zweckmäßig, um
die Baulänge
des gesamten Injektors möglichst
gering zu halten. Gleichzeitig muss der Temperaturkompensator große Kräfte ohne nennenswerte
Eigenverformung aufnehmen können, da
konstruktionsbedingt die bei Öffnung
der Einlassvorrichtung durch die auslenkbare Baugruppe erzeugten
Kräfte
unvermindert auf den Temperaturkompensator einwirken. Eine zu starke
Deformation des Temperaturkompensators würde in unakzeptabler Weise
zu einem Verlust an Hublänge
bei der Öffnung
der Einlassvorrichtung führen.
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Die
EP 0 869 278 A1 offenbart
ein Einspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktor mit den Merkmalen
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Zur Temperaturkompensation des piezoelektrischen
Aktors ist zwischen dem Aktorkörper
und einer Deckplatte eines Gehäuses
eine Ausgleichsscheibe angeordnet. Als Materialien für die Ausgleichsscheibe
eignen sich Memory-Legierungen,
die aus Nickel-Titan- oder Kupfer-Zink-Aluminium-Legierungen bestehen. Vorzugsweise
besitzt das Material einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
von 12-16·10
-6 1/K. Hierfür eignen sich Stahl- oder Chromlegierungen,
wodurch der thermische Ausdehnungskoeffizient des Aktorkörpers gegenüber dem Gehäuse ausgeglichen
wird.
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Die
DE 198 49 203 A1 offenbart
ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktor, der
eine Vielzahl von Temperaturkompensationsschichten aufweist, die
sich innerhalb des Piezoaktors jeweils mit Piezoschichten abwechseln.
Die Temperaturkompensationsschichten haben einen Temperaturausdehnungskoeffizienten,
dessen Vorzeichen dem der Piezoschichten entgegengesetzt ist. Vorzugsweise
eigenen sich für
die Temperaturkompensationsschichten Werkstoffe mit einem hohen
positiven Temperaturausdehnungskoeffizienten, wie beispielsweise
Aluminium, Kupfer oder einem geeignetem Kunststoffmaterial. Darüber hinaus
sollen die Werkstoffe eine gute Wärmeleitfähigkeit und eine geringe Wärmekapazität besitzen.
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Die
DE 197 27 992 A1 offenbart
ein Ausgleichselement zur Kompensation temperaturbedingter Längenänderungen
eines piezoelektrischen Aktors innerhalb eines Einspritzventils.
Das Ausgleichselement besteht hauptsächlich aus einem ölgefüllten, zylinderförmigen Behälter, der
sich zwischen dem Aktor und einem Gehäuse des Einspritzventils befindet.
Der Behälter
besteht aus zwei einander gegenüberliegenden,
im Querschnitt U-förmigen
Teilen, zwischen welchen sich ein Dichtelement, z.B. ein anvulkanisiertes
Elastomer oder ein O-Ring, befindet.
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Die
DE 102 33 906 A1 offenbart
ein Einspritzmodul mit einem Gehäuse
und einem Aktorelement, wobei innerhalb des Gehäuses ein Ausgleichselement
vorgesehen ist, das mit dem Aktorelement derart verbunden ist, dass
eine Längenänderung
des Gehäuses
aufgrund thermischer Ausdehnung kompensiert ist. Die thermischen
Ausdehnungskoeffizienten des Aktors, des Ausgleichselements und
des Gehäuses
berechnen sich bei einer gleichmäßigen Erwärmung des
Gehäuses
nach einer in der Schrift angegebenen Formel.
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Der
Erfindung liegt das technische Problem zu Grunde, einen gegenüber dem
Stand der Technik verbesserten piezoelektrischen Aktor, vorzugsweise für Injektoren
in Kraftstoff-Einspritzsystemen,
anzugeben.
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Gelöst wird
das Problem durch einen piezoelektrischen Aktor gemäß Anspruch
1. Vorteilhafte Ausgestaltungen erfindungsgemäßer Aktoren sind in den Ansprüchen 2 bis
10 angegeben. Anspruch 11 betrifft die Verwendung eines erfindungsgemäßen Aktors
in einem piezobetriebenen Injektor für Kraftstoff-Einpritzsysteme.
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Die
Erfindung geht davon aus, einen Temperaturkompensator aus kristallinem
Material mit einer Natriumchloridstruktur zu ersetzen. Insbesondere
bei der Verwendung von Steinsalz als Material für einen erfindungsgemäßen Temperaturkompensator
hat sich überraschend
gezeigt, dass dieses Material trotz seiner grundsätzlich anderen
elastischen Eigenschaften und einer gegenüber bisher verwendeten Metallen,
insbesondere gegenüber
Aluminium, deutlich höheren
Sprödigkeit
durchaus für
kraftaufnehmende Bauteile in Injektoren geeignet ist, auch wenn häufig schnelle
Lastwechsel auftreten. Diese überraschend
festgestellte Beständigkeit
ermöglicht
die Ausnutzung anderer Stoffeigenschaften von Steinsalz, die eine
gegenüber
Temperaturkompensatoren aus Aluminium vorteilhaftere Ausführung der
in Injektoren benötigten
Temperaturkompensatoren gestatten. Steinsalz besitzt insbesondere
als Einkristall eine gegenüber
Aluminium deutlich höhere
Steifigkeit, was auch bei Lastwechseln und kurzzeitig anliegenden
Maximalkräften
kaum zu Stauchungen des erfindungsgemäßen Temperaturkompensators
führt. Der
Temperaturausdehnungskoeffizient von Steinsalz ist mit etwa 40·10-6 K-1 deutlich höher, als
der von Aluminium, weshalb bei gleichen zu kompensierenden Längenänderungen
eine Verringerung der Baulänge
des Temperaturkompensators möglich
ist. Da bei einem vorgegebenen Nutzhub die Ausdehnung der auslenkbaren
Baugruppe aus Piezokeramik im Wesentlichen festgelegt ist, verkürzt ein
kleinerer Temperaturkompensator gleichzeitig die Baulänge des
gesamten Aktors und damit auch die eines Injektors, der mit einem
erfindungsgemäßen Aktor
ausgestattet ist.
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Die
Erfindung wird durch einen piezoelektrischen Aktor, insbesondere
für einen
Injektor von Kraftstoff-Einspritzsystemen verkörpert, bei dem eine aktiv auslenkbare
Baugruppe aus einer Piezokeramik als Antrieb und ein passiver Temperaturkompensator
aus Steinsalz in Auslenkungsrichtung hintereinander angeordnet sind.
Der Aktor, also die Piezokeramik und der passive Temperaturkompensator
können
dabei vorteilhafter Weise im Innern eines Injektorgehäuses angeordnet
sein.
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Einen
besonders stabilen Injektor, der auch bei sehr schnell erfolgenden
Lastwechseln nur minimale Deformationen des Temperaturkompensators zeigt,
erhält
man, wenn der Antrieb und der Temperaturkompensator annähernd den
gleichen Querschnitt aufweisen. Ein gleicher Querschnitt von Antrieb
und Temperaturkompensator vereinfacht darüber hinaus gegebenenfalls die
Montage beider Elemente bei der Fertigung vollständiger Injektoren.
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Die
hohe Steifigkeit von Steinsalz erlaubt es, in vielen Anwendungen
für den
Temperaturkompensator einen gegenüber der aktiv auslenkbaren
Baugruppe deutlich verringerten Querschnitt zu wählen, ohne nicht akzeptable
Verschiebungen der Endlage der durch den Aktor ausgelenkten Bauteile,
also beispielsweise Einlassvorrichtungen, hinnehmen zu müssen. Dadurch
ergeben sich Möglichkeiten
einer Integration weiterer Bauteile in mit erfindungsgemäßen Aktoren
ausgestattete Injektorkörper
und der Gewichtsreduzierung. Neben einer Fertigung des Temperaturkompensators
aus einem gezogenen Einkristall aus Steinsalz, der eine besonders
hohe Steifigkeit bedingt, kann es technologisch vorteilhaft sein, Steinsalz
zunächst
zu sehr feinem Pulver zu vermahlen und anschließend unter hohem Druck zu verpressen,
um einen möglichst
kompakten Rohling zu erhalten. Auch in diesem Fall hat sich gezeigt,
dass aus derart verpressten Rohlingen Temperaturkompensatoren mit
den erfindungsgemäß angestrebten
Eigenschaften, insbesondere einer ausreichenden Steifigkeit und
Stauchfestigkeit hergestellt werden können. In einer besonders vorteilhaften
Ausgestaltung besteht der Temperaturkompensator aus einem Formstück aus verpresstem
Steinsalzpulver.
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Steinsalz
ist als Kristall mit einer NaCl-Struktur und der damit verbundenen
guten Löslichkeit
in verschiedenen Flüssigkeiten
vor dem direkten Kontakt mit derartigen Flüssigkeiten zu schützen, um
seine Festkörpereigenschaften
zu erhalten. Da Injektoren in Kraftstoff-Einspritzsystemen eine
Lebensdauer von vielen Jahren haben müssen, um die nötige Kundenakzeptanz
zu finden, kommt dem Schutz des Temperaturkompensators gegen Alterung
bzw. Zerstörung
durch Lösungsvorgänge große Bedeutung zu.
Der Steinsalzkörper
des Temperaturkompensators muss in jedem Fall gegen Feuchtigkeitseinflüsse geschützt werden.
Zur Isolierung des Temperaturkompensators kann vorteilhafter Weise
seine Verkapselung in einem elastischen Rohr vorgesehen werden.
Schließt
dieses elastische Rohr stirnseitig durch eine Kopf- und eine Bodenplatte
ab, ergibt sich eine vollständige
Verkapselung des Temperaturkompensators, die für einen vollständigen Schutz
vor dem Kontakt mit Flüssigkeiten
sorgen kann. Die Verkapselung dient gleichzeitig einem Schutz des
Steinsalzkörpers
vor mechanischen Einwirkungen. Es hat sich gezeigt, dass sich eine
besonders lange Lebensdauer des Temperaturkompensators erreichen
lässt, wenn
der Steinsalzkörper
ständig
in einem vorgespannten Zustand gehalten wird, wobei es vorteilhaft ist,
die vorspannenden Kräfte
parallel zu den während
der Schaltvorgänge
des Injektors auf den Temperaturkompensator einwirkenden Hauptbelastungskräften einwirken
zu lassen. Durch eine feste Verbindung eines den Steinsalzkörper umgebenden
vorgespannten elastischen Rohres mit entsprechend stabil ausgelegten
Kopf- und Bodenplatten lässt
sich eine derartige Vorspannung des Temperaturkompensators auf vorteilhafte
Weise realisieren. Eine besonders vorteilhafte Ausges taltung eines
erfindungsgemäßen Temperaturkompensators
erhält
man, wenn die Anordnung aus dem vorgespannten elastischen Rohr und
den Kopf- und Bodenplatten so ausgeführt wird, dass sie gleichzeitig
für einen
ausreichenden Schutz des Steinsalzkörpers vor dem Einfluss von Flüssigkeiten
sorgt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Temperaturkompensators werden
gesonderte Maßnahmen
zum Schutz des Steinsalzkörpers
vor dem Einfluss von Flüssigkeiten ergriffen.
Beispielsweise kann eine Beschichtung des Steinsalzkörpers mit
einer Schutzschicht erfolgen, die einen ausreichenden Feuchteschutz
bietet. Hierzu eignen sich unter anderem zahlreiche herkömmliche
Beschichtungsverfahren wie Lackieren oder PVD- oder CVD-Beschichten.
Wichtig ist hierbei, dass die aufgebrachte Schutzschicht ausreichend elastisch
und haftfest ist, um die trotz großer Steifigkeit des Temperaturkompensators
auftretenden geringen Deformationen bei Belastungswechseln ohne Schichtablösungen und
Rissbildungen in der Schutzschicht zu überstehen. Weitere Anforderungen
sind vor dem Hintergrund der angestrebten Lebensdauer eine ausreichende
Alterungsbeständigkeit
und eine gute Widerstandsfähigkeit
gegenüber
mechanischen und chemischen Einwirkungen. Zur Erreichung einer ausreichenden
Schutzwirkung der Beschichtung kann es vorteilhaft sein, mehrere
Beschichtungsschritte miteinander zu kombinieren, wobei auch unterschiedliche
Schutzschichten nacheinander auf den Steinsalzkörper des Temperaturkompensators aufgebracht
werden können.
Erfindungsgemäße Injektoren
enthalten vorteilhafter Weise Temperaturkompensatoren, deren Steinsalzkörper von
einer Feuchtigkeitsschutzschicht umgeben ist, die mindestens eine
Lackschicht und/oder eine PVD-Schicht und/oder eine CVD-Schicht umfasst.
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Durch
die Trennung der Funktionen von Schutzschicht und vorspannender
Verkapselung ist es möglich,
zur Erreichung einer vorteilhaften Vorspannung des Steinsalzkörpers Rohrfedern
einzusetzen, die ebenfalls mit einer Kopf- und einer Boden platte
verbunden sind. Die Verbindung der Rohrfeder mit den abschließenden Platten
kann durch Verschweißen
erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das ohnehin in vielen
Fällen
vorzuspannende aktiv auslenkbare Bauteil aus Piezokeramik und der Temperaturkompensator
in einer gemeinsamen Rohrfeder angeordnet werden, die beide Bauteile
in gleicher Weise vorspannt. Auf diese Weise lässt sich der Aufwand zur Herstellung
erfindungsgemäßer Aktoren
deutlich reduzieren.
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Durch
die Verringerung der Baugröße des Temperaturkompensators
sinkt die Anfälligkeit
des Aktors gegenüber
Temperaturinhomogenitäten,
insbesondere gegenüber
Temperaturunterschieden zwischen inneren und äußeren Bauteilen, also zwischen der
Piezokeramik, dem Steinsalzköper
und als Gehäuse
wirkenden Bauteilen, wie beispielsweise einer Rohrfeder. Wird ein
Temperaturkompensator mit gegenüber
dem aktiv auslenkbaren Bauteil geringerem Querschnitt eingesetzt,
kann es insbesondere bei Integration beider Bauteile in eine gemeinsame
Rohrfeder vorteilhaft sein, durch ein zusätzliches Bauteil als Kontaktelement
für einen
guten Wärmekontakt zwischen
Rohrfeder und Temperaturkompensator zu sorgen. Auf diese Weise lässt sich
eine besonders reproduzierbare Kompensationswirkung erzielen. Darüber hinaus
sorgt ein derartiges Kontaktelement für eine sichere Zentrierung
des Temperaturkompensators, um Fehlbelastungen zu vermeiden. Auch
in anderen Ausführungsformen
ist es generell zweckmäßig, wenn
der Temperaturkompensator über
ein Kontaktelement mit dem Aktor- oder Injektorkörper in Wärmekontakt steht.
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An
einem Ausführungsbeispiel
wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen
erfindungsgemäßen Temperaturkompensator
mit vollständiger
Verkapselung in schematischer Darstellung,
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2 einen
erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Aktor in teilweiser Schnittdarstellung.
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1 Ein
rundstabförmiger
Steinsalzkörper 1,
der als Pressling aus fein zermahlenem Steinsalzpulver oder alternativ
aus einem gezogenen Einkristall aus Steinsalz hergestellt ist und
als Körper
eines Temperaturkompensators dient, wird von einer Feuchtikeitsschutzschicht 2 umgeben.
Zum Aufbringen dieser Schicht eignen sich unter anderem zahlreiche
herkömmliche
Beschichtungsverfahren wie Lackieren oder PVD- oder CVD-Beschichten. Wichtig ist
hierbei, dass die aufgebrachte Schutzschicht ausreichend elastisch
und haftfest ist, um die trotz großer Steifigkeit des Temperaturkompensators
auftretenden geringen Deformationen bei Belastungswechseln ohne
Schichtablösungen
und Rissbildungen in der Schutzschicht zu überstehen. Weitere Anforderungen
sind vor dem Hintergrund der angestrebten Lebensdauer von mehreren
Jahren eine ausreichende Alterungsbeständigkeit und eine gute Widerstandsfähigkeit
gegenüber
mechanischen und chemischen Einwirkungen. Zur Erreichung einer ausreichenden
Schutzwirkung der Beschichtung können
zu ihrer Aufbringung mehrere Beschichtungsschritte miteinander kombiniert
werden, wobei auch unterschiedliche Schutzschichten nacheinander
auf den Steinsalzkörper
des Temperaturkompensators aufgebracht werden können. Der Steinsalzkörper 1 wird beispielhaft
von einer Feuchtigkeitsschutzschicht 2 umgeben, die mindestens
eine Lackschicht und/oder eine PVD-Schicht und/oder eine CVD-Schicht
umfasst. Die Feuchtigkeitsschutzschicht 2 dient als Schutzschicht,
die dem Steinsalzkörper 1 des
Temperaturkompensators einen vollständigen Schutz vor dem Kontakt
mit Flüssigkeiten
bietet. Stirnseitig wird der Steinsalzkörper 1 durch eine
Kopf- 3 und eine Bodenplatte 4 begrenzt. Diese
sorgen für
einen definierten Andruck des Temperaturkompensators an im verbauten
Zustand benachbarte Baugruppen und ermöglichen den nötigen Kraftfluss
innerhalb des Injektors. Die Mantelfläche des lackierten Steinsalzkörpers 1 wird
von einer zylinderförmigen
Rohrfeder 5 umgeben, die in vorgespanntem Zustand mit der Kopf- 3 und
der Bodenplatte 4 verschweißt ist. Dadurch wird sichergestellt,
dass sich der Steinsalzkörper 1 unabhängig von
exter nen Belastungen nie in entspanntem Zustand befindet, was seine
Lebensdauer deutlich erhöht.
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2 stellt
einen piezoelektrischer Aktor dar, bei dem ein aktiv auslenkbares
Bauteil aus einer Piezokeramik 6 als Antrieb und ein passiver
Temperaturkompensator in Auslenkungsrichtung hintereinander angeordnet
sind, wobei der Temperaturkompensator aus einem Steinsalzkörper 1' gebildet ist. Im
Innern einer zylinderförmigen
Rohrfeder 5',
die gleichzeitig als Aktorgehäuse
fungiert und die mit einer Kopf- 3' und einer Bodenplatte 4' fest verschweißt ist,
befindet sich ein stabförmiger
Steinsalzkörper 1', der als passiver
Temperaturkompensator wirkt. Der Steinsalzkörper 1' wird von einer Schutzschicht (analog
Pos. 2, 1) umgeben, die einen vollständigen Schutz
vor dem Kontakt mit Flüssigkeiten
bietet.
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Ebenfalls
im Innern der Rohrfeder 5' angeordnet
ist ein aktiv auslenkbares Bauteil 6 aus Piezokeramik,
das mit dem Steinsalzkörper 1' des Temperaturkompensators über eine
Zwischenscheibe 7 in Kontakt steht. Der als Temperaturkompensator
wirkende Steinsalzkörper 1' und das piezokeramische Bauteil 6 liegen
in Auslenkungsrichtung hintereinander. Die beide Bauteile umgebende
Rohrfeder 5' sorgt
für eine
gemeinsame Vorspannung und gewährleistet,
dass sich der Steinsalzkörper 1' des Temperaturkompensators
und die Piezokeramik des aktiv auslenkbaren Bauteils 6 unabhängig von
externen Belastungen nie in entspanntem Zustand befinden, was deren
Lebensdauer deutlich erhöht.
Der Querschnitt des Steinsalzkörpers 1' kann geringer als
der Querschnitt des aktiv auslenkbaren Bauteils 6 sein.
Im dadurch bedingten Zwischenraum zwischen dem Steinsalzkörper 1' und der zylinderförmigen Rohrfeder 5' ist ein elastisches
Kontaktelement 8 angeordnet, das für eine sichere Zentrierung
des als Temperaturkompensator wirkenden Steinsalzkörpers 1' und die Vermittlung
eines guten Wärmekontakts zwischen
der als Gehäuse
wirkenden Rohrfeder 5' und
dem Steinsalzkörper 1' dient. Alternativ
kann das Kontaktelement 8 entfallen, wenn der Querschnitt des
Steinsalzkörpers 1' dem des aktiv
auslenkbaren Bauteils 6 gleicht.
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Durch
die erfindungsgemäße Materialkombination
und eine entsprechende Dimensionierung wird erreicht, dass die Anordnung
aus dem aktiv auslenkbaren Bauteil und dem Temperaturkompensator in
Auslenkungsrichtung stets ein ähnliches
temperaturabhängiges
Ausdehnungsverhalten zeigt, wie die Anordnung umgebende Gehäuseteile.
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Durch
den erfindungsgemäßen Temperaturkompensator
wird die Leistungsfähigkeit
eines piezobetriebenen Injektors für Kraftstoff-Einspritzsysteme wesentlich
erhöht.
Insbesondere beim Schalten unter Last geht durch die höhere Steifigkeit
weniger Nutzhub verloren. Ein weiterer Vorteil erfindungsgemäßer Injektoren
liegt in der Reduzierung der Neigung zum Nachfedern, wenn die Einlassvorrichtung
für den Kraftstoffeinlass
geöffnet
wird. Das führt
zu einer Erhöhung
der Reproduzierbarkeit der Einspritzmenge und zu einer Verbesserung
der Kleinstmengen-Stabilität,
was insbesondere bei Anwendungen mit Mehrfacheinspritzung von großer Bedeutung
ist.
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Die
Baulänge
eines beispielhaften Injektors mit einem Aktor gemäß 2 liegt
unter 80 mm. Allein die Länge
des Temperaturkompensators konnte durch den erfindungsgemäßen Einsatz
von Steinsalz gegenüber
einem Aluminiumkompensator um über 55%
reduziert werden.
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Durch
die Verkürzung
wurde auch die Anfälligkeit
des Injektors gegenüber
Temperaturinhomogenitäten,
beispielsweise Temperaturunterschieden zwischen der Piezokeramik
und dem Gehäuse,
reduziert. Der temperaturabhängige
Hubverlust der in Injektoren mit Aluminiumkompensatoren zu verzeichnen
war, lag bei etwa 8 μm/10°C, beispielhaft
bei 7,95 μm/10°C. Durch
Verwendung eines erfindungsgemäßen Steinsalzkompensators
konnte dieser Hubverlust auf ca. 6,4 μm/10°C, beispielhaft auf 6,43 μm/19°C, also um
etwa 20%, reduziert werden.