DE102007037553A1

DE102007037553A1 - Piezoelectric actuator module

Info

Publication number: DE102007037553A1
Application number: DE102007037553A
Authority: DE
Inventors: Ullrich Kraatz; Peter Cromme; Marco Holst; Helmut Sommariva
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-08-09
Filing date: 2007-08-09
Publication date: 2009-02-12
Also published as: EP2186145A1; WO2009019247A1

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.A piezoelectric actuator module (19) for a fuel injection valve (1) has an actuator body (23) which has a plurality of ceramic layers (26, 27) and a plurality of electrode layers (28, 29) arranged between the ceramic layers (26, 27) ) having. In this case, a fuel-resistant base layer (38) is provided, which is applied to an outer surface of the actuator body (23). Further, a fuel resistant protective layer (39) is provided, which is applied over the fuel resistant base layer (38).

Description

Stand der TechnikState of the art

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.The The invention relates to a piezoelectric actuator module for a fuel injection valve and a fuel injection valve with such a piezoelectric actuator module. Specially concerned the invention the field of injectors for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines.

Aus der DE 102 17 361 A1 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.From the DE 102 17 361 A1 For example, a piezoelectric element and an injection nozzle provided with this piezoelectric element are known. 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. On a part of the surface of the ceramic lamination, an organic insulating layer of organic material is formed. Further, an inorganic insulating layer of inorganic material is formed on the organic insulating layer. In this case, the organic insulating layer has enough elasticity to absorb the deflection of the piezoelectric element. However, the organic insulation layer can not actively prevent the passage of moisture and allows moisture into it. However, the inorganic insulating layer suppresses moisture passage, but the inorganic insulating layer has no elasticity.

Das aus der DE 102 17 361 A1 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.That from the DE 102 17 361 A1 known piezoelectric element and provided with this piezoelectric element injection nozzle have the disadvantage that the configuration is relatively complex. Further, there is the problem that openings or cracks in the inorganic insulating layer occurring during manufacture or operation allow fuel to penetrate into the organic insulating layer, causing short circuits between the inner electrode layers.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

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.The Piezoelectric actuator module according to the invention the features of claim 1 and the invention Have fuel injection valve with the features of claim 11 the advantage of being a relatively inexpensive manufacture allowing, while providing reliable protection is guaranteed to the media, and that in particular a high reliability and functionality guaranteed is.

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.By the measures listed in the dependent claims are advantageous developments of specified in claim 1 piezoelectric actuator module and specified in claim 11 Fuel injection valve possible.

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 einwirkungsvoller 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.Advantageous it is that the protective layer as a flexible or elastic protective layer is trained. For example, the protective layer of a flexible or elastic plastic. Due to the flexibility or elasticity of the protective layer is the Advantage that the protective layer due to the resulting mechanical Tensions in the formation of cracks on the actuator body and possibly the base layer is not damaged, so that effective protection of the base layer opposite Fuels exists. The protective layer is further preferable resistant to diesel fuel or other fuels Materials formed, for example from a perfluoropolyether with or without silicone side groups, a fluororubber or a fluorinated silicone.

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 Advantageously, the base layer is formed from a lacquer, which can be applied directly to the actuator body. Of the Lacquer can be advantageously based on epoxides, which filled or unfilled on the basis of inorganic-organic hybrid polymers, in particular with solvent-based polymer matrix and nanoparticles, or based on organosilicon compounds be. As organosilicon compounds come, for example Paints based on polysilazanes, which improve the Media stability can also be chemically modified, for example in the form of a flourished polysilazane filled or may be unfilled, lacquers on the base of polycarbosilanes that are filled or unfilled and paints based on polyfluoroalkyl ether, that can be filled or unfilled, in question.

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-, Träufel- oder Druckverfahrens auf die Außenseite des Aktorkörpers aufgebracht sein.In Advantageously, the base layer is at least in an outer electrode region the outside, in which an outer electrode of the Actuator module is connected to the actuator body, recessed. The Applying the base layer takes place selectively and may preferably by means of a spraying, dipping, dip coating, trickling or printing process on the outside of the actuator body be upset.

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.It is advantageous that at least one media-resistant film is provided, which with the base layer and the protective layer surrounded coated actuator body. In particular, it is advantageous that a media-resistant film based on at least one Polypropylene sulfide or at least one polyimide is provided.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

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:preferred Embodiments of the invention are in the following Description with reference to the accompanying drawings, in which corresponding elements with matching reference numerals are provided, explained in more detail. It shows:

1 ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezo-elektrischen Aktormodul in einer schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a fuel injection valve with a piezoelectric actuator module in a schematic sectional view according to a first embodiment of the invention;

2 einen Schnitt entlang der in 1 mit II bezeichneten Schnittlinie durch ein piezoelektrisches Aktormodul entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und 2 a cut along in 1 II with a cut line through a piezoelectric actuator module according to the first embodiment of the invention and

3 den in 2 dargestellten Schnitt entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 3 the in 2 illustrated section according to a second embodiment of the invention.

Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention

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. 1 shows a fuel injector 1 with a piezoelectric actuator 2 according to a first embodiment of the invention. The fuel injector 1 can be used 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 consists of a fuel injection system with a common rail, the diesel fuel under high pressure to several fuel injection valves 1 leads. The piezoelectric actuator according to the invention 2 is particularly suitable for such a fuel injector 1 and also for an inverse control of the piezoelectric actuator 2 , The fuel injection valve according to the invention 1 and the piezoelectric actuator according to the invention 2 However, they are also suitable for other applications.

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 Brennstoffraum 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 Brennstoffraum 7 zu leiten.The fuel injector 1 has a valve housing 3 and one with the valve body 3 connected fuel inlet nozzle 4 on. To the fuel inlet nozzle 4 a fuel line is connectable to the fuel injector 1 via a common rail or directly to a high-pressure pump. About the fuel inlet nozzle 4 can then fuel into one inside the valve body 3 provided actuator space 5 be initiated, so that in the operation of the fuel injection valve 1 Fuel in the actuator room 5 , in which also the piezoelectric actuator 2 is provided is located. The actuator room 5 is through a housing part 6 from one also inside the valve body 3 provided fuel space 7 separated. In the housing part 6 There are passage openings 8th . 9 designed to be over the fuel inlet 4 in the actuator room 5 led fuel into the fuel chamber 7 to lead.

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.The valve housing 3 is with a valve seat body 10 connected to which a valve seat surface 11 is trained. The valve seat area 11 acts with a valve closing body 12 to a sealing seat together. Here is the valve closing body 12 integral with a valve needle 15 formed, via which the valve closing body 12 with one in the actuator room 5 provided pressure plate 16 connected is. Here is the valve needle 15 through the housing part 6 along an axis 17 of the fuel injection valve 1 guided. A spring element 18 on the one hand on the housing part 6 and on the other hand on the printing plate 16 abuts applied to the piezoelectric actuator 2 with a biasing force, wherein by the addition of the valve needle 15 by means of the pressure plate 16 is actuated, so that between the valve closing body 12 and the valve seat surface 11 formed sealing seat is closed.

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.In addition, the valve housing has 3 a connection element 20 to connect an electrical lead to the fuel injector 1 to enable. The electrical lead can thereby by means of a plug to electrical lines 21 . 22 be connected. The electrical wires 21 . 22 are through the case 3 and one to an actuator body 23 of the actor 2 attached actuator foot 24 to the actuator body 23 guided. To the actuator body 23 of the piezoelectric actuator 2 is also an actuator head 25 attached, over which the actuator body 23 against the force of the spring element 18 on the printing plate 16 acts. The piezoelectric actuator 2 has the actuator body in the illustrated embodiment 23 , the actor foot 24 and the actuator head 25 on, leaving an actuator module 19 is formed.

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.The actuator module 19 can also consist of two or more actuator bodies 23 be constructed. In this case, between the individual actuator bodies 23 Be provided intermediate pieces or the individual actuator body 23 can also be glued together at their faces.

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 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.The actuator body 23 of the piezoelectric actuator 2 has a variety of ceramic layers 26 . 27 and a plurality of between the ceramic layers 26 . 27 arranged electrode layers 28 . 29 on. There are in the 1 to simplify the presentation of the ceramic layers 26 . 27 as well as the electrode layers 28 . 29 characterized. On an outer surface 35 of the actuator body 23 are external electrodes 36 . 37 provided with the electrical wiring 21 . 22 are connected. The outer electrodes 36 . 37 are alternating with the electrode layers 28 . 29 connected so that alternating positive and negative electrodes between the ceramic layers 26 . 27 provided see are.

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 Brennstoffraum 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.About the electrical wires 21 . 22 can the piezoelectric actuator 2 be charged, with this in the direction of the axis 17 expands so that the between the valve closing body 12 and the valve seat surface 11 trained sealing seat is opened. This leads to the spraying of fuel from the fuel chamber 7 over an annular gap 30 and the open sealing seat. When unloading the piezoelectric actuator 2 this contracts again so that the between the valve closing body 12 and the valve seat surface 11 trained sealing seat is closed again.

Die weitere Ausgestaltung des Aktormoduls 19 mit dem piezoelektrischen Aktor 2 des Brennstoffeinspritzventils 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist anhand der 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.The further embodiment of the actuator module 19 with the piezoelectric actuator 2 of the fuel injection valve 1 of the first embodiment is based on the 1 and 2 further described in detail. On the outside surface 35 of the actuator body 23 is partially a fuel-resistant base coat 38 applied in the area of the outer electrodes 36 . 37 is omitted. The base layer 38 and the outer electrodes 36 . 37 are also of a fuel-resistant protective coating 39 surround.

Es ist anzumerken, dass die Grundschicht 38 und/oder die Schutzschicht 39 auch aus mehreren Einzelschichten bestehen können. Ferner ist neben dem in der 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.It should be noted that the base layer 38 and / or the protective layer 39 can also consist of several individual layers. Furthermore, besides that in the 2 shown two-layer structure also a three- or multi-layered construction possible, in which further intermediate layers in addition to the base layer 38 and the protective layer 39 on the actuator body 23 are applied.

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.The base layer 38 has the particular task of ensuring sufficient electrical insulation and dielectric strength and the outer surface 35 of the piezoelectric actuator 2 protect against the environment. The base layer 38 has a good adhesion to the piezoelectric actuator 2 and optionally the attachment parts, in particular the Aktorfuß 24 and the actuator head 25 , on, thus a replacement of the base layer 38 during operation of the fuel injector and / or during the poling operation of the piezoelectric actuator 2 is prevented. The base layer 38 preferably ensures the electrical insulation in direct contact with a fuel under the operating conditions of the injector, in which a high-pressure fuel in the actuator chamber 5 is provided. In addition, the base layer forms an interface between the actuator body 23 and further layers, in particular the protective layer 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 modifiziert 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.The base layer 38 is preferably formed of a material which has good resistance to fuels, which has a good thermal conductivity as well as a sufficient chemical resistance and which may be particulated to improve the processing properties. Specifically, the base layer 38 be formed from a paint. For example, a lacquer based on an epoxy, which may be filled or unfilled, be formed. Furthermore, a lacquer based on an inorganic-organic hybrid polymer, in particular with solvent-based polymer matrix and nanoparticles, can be used. Further suitable as a material for the base layer 38 a lacquer based on at least one organosilicon compound, in particular based on a polysilazane, which may also be chemically modified to improve media stability, for example in the form of a fluorinated polysilazane, and which may be configured filled and unfilled. Furthermore, 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.

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.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 add-on parts, in particular the actuator base 24 and the actuator head 25 , applied.

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.The protective layer 39 is preferably formed of a flexible or elastic plastic. Through the protective layer 39 is a protection of the base layer 38 ensures, for example, in a case where 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 a penetration of fuel into the base layer 38 is prevented. Due to the elasticity or flexibility of the protective layer 39 is a mechanical damage due to mechanical stresses in the formation of cracks on the actuator body 23 and / or at the base layer 38 prevented.

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.The protective layer 39 preferably has at least one material resistant to a fuel, in particular diesel fuel. In this case, for example, a perfluoropolyether with or without silicone side groups, a fluororubber or a fluorinated silicone can be used.

3 zeigt den in 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. 3 shows the in 2 shown section through a piezoelectric actuator 2 a fuel injection valve 1 according to a second embodiment of the invention. In this embodiment, the base layer is 38 selectively on the outer surface 35 applied. Further, on the base layer 38 the protective layer 39 applied, which also the outer electrodes 36 . 37 surrounds. Furthermore, a media-resistant film 40 provided that with the base layer 38 and the protective layer 39 coated actuator body 23 is laid. The media-resistant film 40 offers in particular a mechanical protection against damage, as in the storage or installation of the piezoelectric actuator 2 may occur. Furthermore, the media-resistant film offers 40 a further protection against fuels. The media-resistant film 40 may be made of a polypropylene sulfide or a polyimide.

Eine weitere Ausgestaltungsvariante besteht darin, dass die Schutzschicht 39 bei dem in der 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel oder bei dem in der 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.A further embodiment variant is that the protective layer 39 at the in the 2 illustrated first embodiment or in which in the 3 represented second embodiment of a lacquer layer, wherein the lacquer layer of the same or a different material as the base layer 38 can exist. For the training of the protective layer 39 Here, in particular paints come into question, as they are above for the base coat 38 are listed.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.The Invention is not limited to the described embodiments limited.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 10217361 A1 [0002, 0003]

Claims

Piezoelectric actuator module ( 19 ), in particular actuator module for fuel injection valves, with at least one actuator body ( 23 ) comprising a plurality of ceramic layers ( 26 . 27 ) and a plurality of between the ceramic layers ( 26 . 27 ) arranged electrode layers ( 28 . 29 ), characterized in that a fuel-resistant base layer ( 38 ) is provided which at least partially on an outer surface ( 35 ) of the actuator body ( 23 ) is applied, and that at least one fuel-resistant protective layer ( 39 ) provided at least indirectly above the fuel-resistant base layer ( 38 ) is applied.

Piezoelectric actuator module according to claim 1, characterized in that the protective layer ( 39 ) directly to at least the base layer ( 38 ) is applied.

Piezoelectric actuator module according to claim 1 or 2, characterized in that the protective layer ( 39 ) as a flexible and / or elastic protective layer ( 39 ) is trained.

Piezoelectric actuator module according to claim 3, characterized in that the protective layer ( 39 ) is formed on the basis of at least one perfluoropolyether with or without silicone side groups, at least one fluororubber or at least one fluorinated silicone.

Piezoelectric actuator module according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the base layer ( 38 ) is formed from at least one lacquer based on at least one filled or unfilled epoxy, at least one inorganic-organic hybrid polymer, at least one organosilicon compound, at least one filled or unfilled fluoroalkyl ether or a filled or unfilled polyfluoroalkyl ether.

Piezoelectric actuator module according to one of claims 1 to 5, characterized in that the base layer ( 38 ) in at least one outer electrode region of the outer surface ( 35 ), in which an outer electrode ( 36 . 37 ) of the actuator module with the actuator body ( 23 ), is omitted.

Piezoelectric actuator module according to claim 6, characterized in that the base layer ( 38 ) by means of a spray, dipping, dip coating, trickling or printing process selectively on the outer surface ( 35 ) of the actuator body ( 23 ) is applied.

Piezoelectric actuator module according to claim 6 or 7, characterized in that the protective layer ( 39 ) at least indirectly above the outer electrode ( 36 . 37 ) is provided.

Piezoelectric actuator module according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one media-resistant film ( 40 ), which at least with the base layer ( 38 ) and the protective layer ( 39 ) coated actuator body ( 23 ) surrounds.

Piezoelectric actuator module according to claim 9, characterized in that the media-resistant film ( 40 ) is formed on the basis of at least one polypropylene sulfide or at least one polyimide.

Fuel Injector ( 1 ), in particular injector for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines, with a piezoelectric actuator module ( 19 ) according to one of claims 1 to 10 and one of the actuator module ( 19 ) operable valve closing body ( 12 ), which is provided with a valve seat surface ( 11 ) cooperates to a sealing seat.