DE102009002313A1 - Piezoelektrischer Aktor und Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

Piezoelektrischer Aktor und Brennstoffeinspritzventil Download PDF

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Abstract

Ein piezoelektrischer Aktor (2), der insbesondere als Aktor für Brennstoffeinspritzventile dient, weist einen Aktorkörper (19) auf. Der Aktorkörper (19) umfasst eine Vielzahl von piezoelektrischen Schichten (26 bis 33) und eine Vielzahl von zwischen den piezoelektrischen Schichten (26 bis 33) angeordneten elektrisch leitenden Schichten (34 bis 41). Dabei dient zumindest eine der elektrisch leitenden Schichten (34, 35) als Sensorschicht (35). Ferner sind die elektrisch leitenden Schichten (36 bis 41), die als Elektrodenschichten (36 bis 41) dienen, in dem Aktorkörper (19) abwechselnd bis an eine erste Seite (42) und eine von der ersten Seite (42) abgewandte zweite Seite (43) des Aktorkörpers (19) ausgedehnt. Die Sensorschicht (35) ist in dem Aktorkörper (19) bis an eine dritte Seite (44) des Aktorkörpers (19) geführt und von der ersten Seite (42) und der zweiten Seite (43) des Aktorkörpers (19) zumindest im Wesentlichen beabstandet. Dadurch kann in einfacher Weise eine Sensorfunktion in den piezoelektrischen Aktor (2) und somit ein Brennstoffeinspritzventil (1) mit solch einem piezoelektrischen Aktor (2) integriert werden. Der Umfang konstruktiver Anpassungen ist hierbei reduziert.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Aktor und ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktor. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektoren für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
  • Aus der DE 102 17 361 A1 ist ein piezoelektrisches Element und eine damit versehene Einspritzdüse bekannt. Das bekannte piezoelektrische Element umfasst eine Keramikaufschichtung, die übereinander gestapelt mehrere Keramikschichten aus piezoelektrischer Keramik und Innenelektrodenschichten enthält. Dabei ist die Keramikaufschichtung des piezoelektrischen Elements auf eine Weise gestaltet, bei der die Innenelektrodenschichten so ausgebildet sind, dass sie zwischen den Keramikschichten abwechselnd eine positive und negative Polarität annehmen. Hierbei sind die positiven Innenelektrodenschichten in einer Position angeordnet, in der sie an einer Seitenfläche freiliegen, während die negativen Innenelektrodenschichten in einer Position angeordnet sind, in der sie an einer anderen Seitenfläche der Keramikaufschichtung freiliegen. Die Seitenflächen der Keramikaufschichtung sind jeweils durch Einbrennen einer Silberpaste mit Seitenelektroden versehen, um die jeweils freiliegenden Endabschnitte der Innenelektrodenschichten elektrisch zu verbinden. Ferner sind die Seitenelektroden unter Verwendung eines Epoxidharz und Silber enthaltenden leitenden Klebemittels mit externen Elektroden gekoppelt.
  • Das aus der DE 102 17 361 A1 bekannte piezoelektrische Element und die damit versehene Einspritzdüse haben den Nachteil, dass der Betriebszustand nicht überwacht werden kann.
  • Zur Überwachung eines Betriebszustands eines piezoelektrischen Aktors ist es denkbar, dass ein Sensor an dem piezoelektrischen Aktor angeordnet beziehungsweise in das Brennstoffeinspritzventil integriert wird. Hierbei besteht das Problem, dass zur Auswertung des Sensorsignals weitere elektrische Anschlüsse erforderlich sind, die kraftstoffdicht und zusätzlich nach außen zu führen sind. Ferner besteht das Problem, dass durch die Integration des Sensors in das Brennstoffeinspritzventil konstruktive Änderungen des Aufbaus des Brennstoffeinspritzventils erforderlich werden, um bei vergleichbarer Funktionalität des piezoelektrischen Aktors den zusätzlichen Platzbedarf für den Sensor zu schaffen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße piezoelektrische Aktor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 10 haben den Vorteil, dass eine Sensorfunktion in den piezoelektrischen Aktor integriert werden kann. Speziell besteht der Vorteil, dass die Integration der Sensorfunktion mit relativ geringen konstruktiven Anpassungen möglich ist.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen piezoelektrischen Aktors und des im Anspruch 10 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
  • Vorteilhaft ist es, dass die elektrisch leitenden Schichten einander entsprechend ausgestaltet sind und dass die Sensorschicht in dem Aktorkörper um zumindest näherungsweise 90° verdreht bezüglich einer Längsachse des Aktorkörpers angeordnet ist. Durch die einander entsprechende Ausgestaltung der elektrischen leitenden Schichten wird die Herstellung des piezoelektrischen Aktors vereinfacht Hierbei ist die Drehung der Sensorschicht um 90° während der Herstellung des Aktors durch eine einfache Anpassung des Fertigungsprozesses realisierbar. Die Außenabmessungen des Aktorkörpers können hierbei unverändert beibehalten werden.
  • Vorteilhaft ist es, dass zumindest eine weitere elektrisch leitende Schicht als weitere Sensorschicht dient und dass die weitere Sensorschicht in dem Aktorkörper bis an eine von der dritten Seite abgewandte vierte Seite des Aktorkörpers geführt und von der ersten Seite und der zweiten Seite des Aktorkörpers zumindest im Wesentlichen beabstandet ist. Durch die beiden Sensorschichten kann die Sensorfunktion in den piezoelektrischen Aktor integriert werden. Hierbei ist eine weitgehende Trennung von der Aktorfunktion des piezoelektrischen Aktors möglich. Allerdings kann gegebenenfalls auch eine elektrisch lei tende Schicht, die beispielsweise mit Masse verbunden sein kann, sowohl für die Sensorfunktion als auch für die Aktorfunktion dienen.
  • Vorteilhaft ist es ferner, dass eine an der ersten Seite des Aktorkörpers angeordnete erste Elektrodenanbindung und eine an der zweiten Seite des Aktorkörpers angeordnete zweite Elektrodenanbindung vorgesehen sind, dass die Sensorschicht und die weitere Sensorschicht im Bereich der an der ersten Seite des Aktorkörpers vorgesehenen ersten Elektrodenanbindung von der ersten Seite beabstandet ausgestaltet sind und dass die Sensorschicht und die weitere Sensorschicht im Bereich der an der zweiten Seite des Aktorkörpers vorgesehenen zweiten Elektrodenanbindung von der zweiten Seite beabstandet sind. Hierdurch sind die Sensorschichten sowohl von der ersten Seite als auch der zweiten Seite des Aktorkörpers zumindest im Wesentlichen beabstandet. Eine elektrischer Kontakt der Sensorschichten mit den Elektrodenanbindungen ist dadurch verhindert, wobei sich die Kontaktierung der Elektrodenanbindungen mit den als Elektrodenschichten dienenden elektrisch leitenden Schichten vereinfacht. Vorteilhaft ist es auch, dass ein an den Aktorkörper angefügter Aktorfuß vorgesehen ist und dass durch den Aktorfuß ein erster elektrisch leitender Pin an die erste Seite des Aktorkörpers, der zumindest mittelbar mit der ersten Elektrodenanbindung verbunden ist, ein zweiter elektrisch leitender Pin an die zweite Seite des Aktorkörpers, der zumindest mittelbar mit der zweiten Elektrodenanbindung verbunden ist, ein dritter elektrisch leitender Pin an die dritte Seite des Aktorkörpers, der zumindest mittelbar mit der Sensorschicht verbunden ist, und ein vierter elektrisch leitender Pin an die vierte Seite des Aktorkörpers geführt sind, der zumindest mittelbar mit der weiteren Sensorschicht verbunden ist. Somit kann durch den ersten Pin und den zweiten Pin, die für die als Elektrodenschichten dienenden elektrisch leitenden Schichten vorgesehen sind, und die zwei zusätzlichen Pins, nämlich den dritten Pin und den vierten Pin, eine vorteilhafte Kontaktierung aller elektrisch leitender Schichten des Aktorkörpers erfolgen, wobei die Pins beziehungsweise mit den Pins verbundene elektrische Leitungen in vorteilhafter Weise durch den Aktorfuß geführt sind. Dadurch ist ein mechanischer Schutz der Pins und eine Abdichtung, insbesondere gegenüber einem Brennstoff, ermöglicht.
  • Ferner ist es vorteilhaft, dass der dritte Pin mittels einer Grundmetallisierung, die zumindest teilweise an der dritten Seite des Aktorkörpers vorgesehen ist, mit der Sensorschicht verbunden ist und dass der vierte Pin mittels einer weiteren Grundmetallisierung, die zumindest teilweise an der vierten Seite des Aktorkörpers vorgesehen ist, mit der weiteren Sensorschicht verbunden ist. Somit kann die elektrische Kontaktierung der Sensorschich ten über Grundmetallisierungen erfolgen. Eine siebförmige Elektrodenanbindung oder dergleichen ist zur Kontaktierung der Sensorschichten nicht erforderlich.
  • Außerdem ist es vorteilhaft, dass die Sensorschicht und die weitere Sensorschicht im Bereich des an den Aktorkopf angefügten Aktorfußes angeordnet sind. Hierdurch kann die elektrische Kontaktierung der Sensorschichten weiter vereinfacht werden. Insbesondere wirkt sich ein durch Dehnungen und Kontraktionen erzeugter Hub des Aktorkörpers im Bereich des Aktorfußes relativ gering aus, so dass die Kontaktierung der Sensorschichten keine flexiblen Elektrodenanbindungen, insbesondere siebförmige Elektrodenanbindungen, erfordert.
  • Der Aktorkörper kann mehrere Seiten aufweisen. Speziell ist es vorteilhaft, dass der Aktorkörper einen zumindest im Wesentlichen rechteckigen, insbesondere quadratischen, Querschnitt aufweist. Hierdurch ist eine einfache Ausgestaltung der elektrisch leitenden Schichten möglich, die entsprechend jeweils zumindest Wesentlichen rechteckig, insbesondere quadratisch, ausgestaltete Querschnitte aufweisen können.
  • 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:
  • 1 ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen Aktor in einer schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und
  • 2 einen schematischen Schnitt durch den in 1 dargestellten piezoelektrischen Aktor des Brennstoffeinspritzventils des Ausführungsbeispiels der Erfindung entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie.
  • 1 zeigt ein Brennstoffeinspritzventil 1 mit einem piezoelektrischen Aktor 2 in einer schematischen Schnittdarstellung entsprechen einem Ausführungsbeispiel. 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. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 und der erfindungsgemäße Aktor 2 eignen sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
  • Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein Ventilgehäuse 3 mit einem Brennstoffeinlassstutzen 4 auf. An den Brennstoffeinlassstutzen 4 ist eine Brennstoffleitung anschließbar, um Brennstoff in einen im Inneren des Ventilgehäuses 3 vorgesehenen Aktorraum 5 zu leiten. Der Aktorraum 5 ist durch ein Gehäuseteil 6 von einem im Inneren des Ventilgehäuses 3 vorgesehenen Brennstoffraum 7 getrennt. Das Gehäuseteil 6 weist Durchlassöffnungen 8, 9 auf, um Brennstoff aus dem Aktorraum 5 in den Brennstoffraum 7 zu leiten.
  • An einem mit dem Ventilgehäuse 3 verbundenen Ventilsitzkörper 10 ist eine Ventilsitzfläche 11 ausgebildet, die mit einem Ventilschließkörper 12 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Dabei ist der Ventilschließkörper 12 in diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit einer Düsennadel 15 ausgebildet. Über die Düsennadel 15 ist der Ventilschließkörper 12 mit einer im Aktorraum 5 vorgesehenen Druckplatte 16 verbunden. Das Gehäuseteil 6 führt die Düsennadel 15 in Richtung einer Längsachse 17. Im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 erzeugt der piezoelektrische Aktor 2 einen Hub der Düsennadel 15 entlang der Längsachse 17. Die Ventilfeder 18, die einerseits an dem Gehäuseteil 6 und andererseits an der Druckplatte 16 abgestützt ist, beaufschlagt die Ventilnadel 15 mittels der Druckplatte 16 mit einer Schließkraft, so dass der zwischen dem Ventilschließkörper 12 und der Ventilsitzfläche 11 gebildete Dichtsitz im Ausgangszustand geschlossen ist.
  • Ferner ist an dem Ventilgehäuse 3 ein Anschlusselement 20 vorgesehen, um eine elektrische Zuleitung an das Brennstoffeinspritzventil 1 anzuschließen. 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 19 des Aktors 2 angefügten Aktorfuß 24 an den Aktorkörper 19 geführt. An den Aktorkörper 19 ist außerdem ein Aktorkopf 25 angefügt, über den der Aktorkörper 19 entgegen der Kraft der Ventilfeder 18 auf die Druckplatte 16 einwirkt.
  • Der Aktorkörper 19 des piezoelektrischen Aktors 2 weist eine Vielzahl von piezoelektrischen Schichten 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 auf. Die piezoelektrischen Schichten 26 bis 33 sind aus einem piezokeramischen oder einem elektroaktiven Material gebildet. Außerdem weist der Aktorkörper 19 eine Vielzahl von elektrisch leitenden Schichten 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 auf, die zwischen den piezoelektrischen Schichten 26 bis 33 angeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel dienen die elektrisch leitenden Schichten 36 bis 41 als Elektrodenschichten 36 bis 41 und die elektrisch leitenden Schichten 34, 35 dienen als Sensorschichten 34, 35.
  • Der Aktorkörper 19 weist eine erste Seite 42, eine zweite Seite 43, eine dritte Seite 44 (2) und eine vierte Seite 45 (2) auf. An der ersten Seite 42 des Aktorkörpers 19 ist eine erste Elektrodenanbindung 46 vorgesehen. Ferner ist an der zweiten Seite 43 des Aktorkörpers 19 eine zweite Elektrodenanbindung 47 vorgesehen. Die außenliegenden Elektrodenanbindungen 46, 47 können beispielsweise als siebförmige Elektrodenanbindungen 46, 47 ausgestaltet sein. Die elektrischen Leitungen 21, 22 sind mit den Elektrodenanbindungen 46, 47 verbunden. Die Elektrodenschichten 36 bis 41 sind abwechselnd mit den Elektrodenanbindungen 46, 47 kontaktiert. Über die elektrischen Leitungen 21, 22 kann somit ein Laden und Entladen des Aktorkörpers 19 erfolgen, um einen Hub der Düsennadel 15 zu erzielen. Bei solch einem Hub der Düsennadel 15 hebt sich der Ventilschließkörper 12 von der Ventilsitzfläche 11 ab, so dass Brennstoff aus dem Brennstoffraum 7 über einen Ringspalt 48 in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann. Nach dem erfolgten Hub der Düsennadel 15 wird der zwischen dem Ventilschließkörper 12 und der Ventilsitzfläche 11 gebildete Dichtsitz wieder geschlossen.
  • An dem Anschlusselement 20 sind außerdem elektrische Messleitungen 49, 50 vorgesehen, die durch das Ventilgehäuse 3 und den Aktorfuß 24 zu den Sensorschichten 34, 35 geführt sind. Die elektrischen Messleitungen 49, 50 sind zumindest mittelbar mit den Sensorschichten 34, 35 verbunden, wie es anhand der 2 im weiteren Detail beschrieben ist.
  • Die Sensorschichten 34, 35 sind in einem Bereich 51 des Aktorfußes 24 und somit nahe an dem Aktorfuß 24 angeordnet. Im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 variiert der Hub des Aktors 2, wobei eine gewisse mechanische Spannung in der piezoelektrischen Schicht 27 erzeugt wird. Diese mechanische Spannung in der piezoelektrischen Schicht 27 führt zu einer elektrischen Spannung zwischen den Sensorschichten 34, 35. Diese elektrische Spannung beziehungsweise Ladung kann über die elektrischen Messleitungen 49, 50 aus dem Brennstoffeinspritzventil 1 heraus zu einer geeigneten Auswerteschaltung geführt werden. Allerdings ist es auch möglich, dass solch eine Schaltung oder eine Schnittstelle zu einer externen Auswerteeinrichtung innerhalb des Brennstoffeinspritzventils 1 angeordnet ist, um die zwischen den Sensorschichten 34, 35 gebildete elektrische Spannung beziehungsweise Ladung lokal am Brennstoffeinspritzventil 1 zu erfassen. Durch den Sensor, der durch die Sensorschichten 34, 35 gebildet ist, können unterschied liche Betriebsgrößen gemessen werden. Speziell kann eine auf den piezoelektrischen Aktor 2 einwirkende Kraft gemessen werden.
  • Der piezoelektrische Aktor weist ferner eine Ummantelung 52 auf, die den Aktorkörper 19, die elektrischen Leitungen 21, 22, 49, 50, die Elektrodenanbindungen 46, 47 und Grundmetallisierungen 53, 54 (2) gegenüber den durch den Aktorraum fließenden Brennstoff isoliert.
  • 2 zeigt einen schematischen Schnitt durch den in 1 dargestellten piezoelektrischen Aktor 2 des Brennstoffeinspritzventils 1 des Ausführungsbeispiels entlang der mit II gekennzeichneten Schnittlinie. Die mit II gekennzeichnete Schnittlinie verläuft dabei entlang der als Sensorschicht 34 dienenden elektrisch leitenden Schicht 34. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Querschnitt des Aktorkörpers 19 quadratisch ausgestaltet. Der Aktorkörper 19 kann allerdings auch einen anderen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Dabei können Kanten 55, 56, 57, 58 des Aktorkörpers 19 auch abgerundet ausgestaltet sein. Ferner sind auch andere Querschnitte möglich. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Aktorkörper 19 auf Grund seiner quadratischen Ausgestaltung die vier Seiten 42 bis 45 auf. An der ersten Seite 42 ist die erste Elektrodenanbindung 46 vorgesehen. Ferner ist an der zweiten Seite 43 die zweite Elektrodenanbindung 47 vorgesehen. In der 2 ist durch eine unterbrochen dargestellte Linie 59 die Ausgestaltung der Elektrodenschichten 36, 38, 40 veranschaulicht. Die Elektrodenschichten 36, 38, 40 erstrecken sich dabei an der ersten Seite 42 bis zu der ersten Elektrodenanbindung 46, um eine elektrische Kontaktierung mit der ersten Elektrodenanbindung 46 zu ermöglichen. Allerdings sind die Elektrodenschichten 36, 38, 40 von der zweiten Seite 43, der dritten Seite 44 und der vierten Seite 45 beabstandet, wie es durch die unterbrochen dargestellte Linie 59 veranschaulicht ist. Durch diese Beabstandung ist ein elektrischer Kontakt mit der zweiten Elektrodenanbindung 47, die an der zweiten Seite 43 vorgesehen ist, der Grundmetallisierung 53, die an der dritten Seite 44 vorgesehen ist, und der Grundmetallisierung 54, die an der vierten Seite 45 vorgesehen ist, verhindert.
  • Die Sensorschicht 34 ist entsprechend den Elektrodenschichten 36, 38, 40 ausgestaltet. Allerdings ist die Sensorschicht 34 gegenüber den Elektrodenschichten 36, 38, 40 um 90° um die Längsachse 17 verdreht angeordnet. Dadurch ist die Sensorschicht 34 an der vierten Seite 45 bis an die vierte Seite 45 geführt, während die Sensorschicht 34 von der ersten Seite 42, der zweiten Seite 43 und der dritten Seite 44 beabstandet ist. Dadurch wird eine elektrische Kontaktierung der Sensorschicht 34 mit der Grundmetallisierung 54 er möglicht, während eine elektrische Kontaktierung mit der ersten Elektrodenanbindung 46, die an der ersten Seite 42 angeordnet ist, der zweiten Elektrodenanbindung 47, die an der zweiten Seite 43 angeordnet ist, und der Grundmetallisierung 53, die an der dritten Seite 44 angeordnet ist, verhindert ist. Die Sensorschicht 35 ist um 180° verdreht zu der Sensorschicht 34 angeordnet. Dadurch ist die Sensorschicht 35 bis an die dritte Seite 44 geführt und von der ersten Seite 42, der zweite Seite 43 und der vierten Seite 45 beabstandet. Die Sensorschicht 35 ist dadurch mit der Grundmetallisierung 53, die an der dritten Seite 44 angeordnet ist, elektrisch kontaktiert. Ferner ist eine elektrische Verbindung mit den Elektrodenanbindungen 46, 47 sowie der Grundmetallisierung 54 verhindert.
  • Die elektrische Messleitung 49 ist zumindest abschnittsweise als Pin 49 ausgestaltet. Ferner ist die elektrische Messleitung 50 zumindest abschnittsweise als Pin 50 ausgestaltet. Die Pins 49, 50 sind durch den Aktorfuß 24 bis an die Grundmetallisierungen 53, 54 geführt. Die Pins 49, 50 sind mit den Grundmetallisierungen 53, 54 elektrisch verbunden. Somit erfolgt eine elektrische Verbindung der elektrischen Messleitung 49 mittels der Grundmetallisierung 53 mit der Sensorschicht 35. Außerdem erfolgt eine elektrische Verbindung der elektrischen Messleitung 50 mittels der Grundmetallisierung 54 mit der Sensorschicht 34.
  • Somit können die elektrisch leitenden Schichten 36 bis 41 in vorteilhafter Weise mit den elektrischen Leitungen 34 bis 41 und den elektrischen Messleitungen 49, 50 verbunden werden. Hierbei sind die elektrischen Messleitungen 49, 50 entsprechend den elektrischen Leitungen 21, 22 durch den Aktorfuß 24 geführt, sodass eine hohe mechanische Stabilität und ein Schutz gegenüber einem Brennstoff gewährleistet sind. Ferner ist die elektrische Kontaktierung relativ einfach auszuführen. Dadurch erleichtert sich die Herstellung des piezoelektrischen Aktors 2. Außerdem werden für die Ausgestaltung des Sensors 34, 35 nur zwei elektrisch leitende Schichten 34, 35 benötigt, so dass eine Vielzahl weiterer elektrisch leitenden Schichten 36 bis 41 zur Ausbildung der Elektrodenschichten 36 bis 41 dienen kann, ohne dass der piezoelektrische Aktor 2 einen größeren Bauraum im Brennstoffeinspritzventil 1 benötigt. Zur Vereinfachung der Darstellung wird in der 1 nur eine geringe Anzahl an Elektrodenschichten 36 bis 41 dargestellt, wobei der Aktorkörper 19 erheblich mehr als Elektrodenschichten dienende, elektrisch leitende Schichten aufweisen kann. Somit sind konstruktive Anpassungen des Brennstoffeinspritzventils 1 beziehungsweise des piezoelektrischen Aktors 2 zur Realisierung der Sensorfunktion, die in das Brennstoffeinspritzventil 1 integriert ist, relativ gering. Anpassungen beziehen sich im Wesentlichen auf den Aktorfuß 24 sowie die Durchführungen für die Messleitungen 49, 50 durch das Ventilgehäuse 3.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10217361 A1 [0002, 0003]

Claims (10)

  1. Piezoelektrischer Aktor (2), insbesondere Aktor für Brennstoffeinspritzventile, mit einem Aktorkörper (19), der eine Vielzahl von piezoelektrischen Schichten (2633) und eine Vielzahl von zwischen den piezoelektrischen Schichten (2633) angeordneten elektrisch leitenden Schichten (3441) aufweist, wobei zumindest eine der elektrisch leitenden Schichten (34, 35) als Sensorschicht (35) dient, wobei die elektrisch leitenden Schichten (3641), die als Elektrodenschichten (3641) dienen, in dem Aktorkörper (19) abwechseln bis an eine erste Seite (42) und an eine von der ersten Seite (42) zumindest im wesentlichen abgewandte zweite Seite (43) des Aktorkörpers (19) ausgedehnt sind, wobei die Sensorschicht (35) in dem Aktorkörper (19) bis an eine dritte Seite (44) des Aktorkörpers (19) geführt und von der ersten Seite (42) und der zweiten Seite (43) des Aktorkörpers (19) zumindest im Wesentlichen beabstandet ist.
  2. Piezoelektrischer Aktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitenden Schichten (3441) einander entsprechend ausgestaltet sind und dass die Sensorschicht (35) in dem Aktorkörper (19) bezüglich einer Längsachse (17) des Aktorkörpers (19) zumindest näherungsweise um 90° verdreht zu zumindest einer Elektrodenschicht (36, 38, 40) angeordnet ist.
  3. Piezoelektrischer Aktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine elektrisch leitende Schicht (34) als weitere Sensorschicht (34) dient und dass die weitere Sensorschicht (34) in dem Aktorkörper (19) bis an eine von der dritten Seite (44) zumindest im wesentlichen abgewandte vierte Seite (45) des Aktorkörpers (19) geführt und von der ersten Seite (42) und der zweiten Seite (43) des Aktorkörpers (19) zumindest im Wesentlichen beabstandet ist.
  4. Piezoelektrischer Aktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine an der ersten Seite (42) des Aktorkörpers (19) angeordnete erste Elektrodenanbindung (46) und eine an der zweiten Seite (43) des Aktorkörpers (19) angeordnete zweite Elektrodenanbindung (47) vorgesehen sind, dass die Sensorschicht (35) und die weitere Sensorschicht (34) im Bereich der an der ersten Seite (42) des Aktorkörpers (19) vorgesehenen ersten Elektrodenanbindung (46) von der ersten Seite (42) beabstandet ausgestaltet sind und dass die Sensorschicht (35) und die weitere Sensorschicht (34) im Bereich der an der zweiten Seite (43) des Aktorkörpers (19) vorgesehenen zweiten Elektrodenanbindung (47) von der zweiten Seite (43) beabstandet ausgestaltet sind.
  5. Piezoelektrischer Aktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein an den Aktorkörper (19) angefügter Aktorfuß (24) vorgesehen ist und dass durch den Aktorfuß (24) eine erste elektrische Leitung (21) an die erste Seite (42) des Aktorkörpers (19), die zumindest mittelbar mit der ersten Elektrodenanbindung (46) verbunden ist, eine zweite elektrische Leitung (22) an die zweite Seite (43) des Aktorkörpers (19), die zumindest mittelbar mit der zweiten Elektrodenanbindung (47) verbunden ist, eine erste elektrische Messleitung (49) an die dritte Seite (44) des Aktorkörpers (19), die zumindest mittelbar mit der Sensorschicht (35) verbunden ist, und eine zweite elektrische Messleitung (50) an die vierte Seite (45) des Aktorkörpers (19) geführt sind, die zumindest mittelbar mit der weiteren Sensorschicht (34) verbunden ist.
  6. Piezoelektrischer Aktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Messleitung (49) mittels einer Grundmetallisierung (53), die zumindest teilweise an der dritten Seite (44) vorgesehen ist, mit der Sensorschicht (34) verbunden ist und dass die zweite elektrische Messleitung (50) mittels einer weiteren Grundmetallisierung (54), die zumindest teilweise an der vierten Seite (45) des Aktorkörpers (19) vorgesehen ist, mit der weiteren Sensorschicht (34) verbunden ist.
  7. Piezoelektrischer Aktor nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorschicht (35) und die weitere Sensorschicht (34) im Bereich eines an dem Aktorkörper (19) angefügten Aktorfußes (24) angeordnet sind.
  8. Piezoelektrischer Aktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktorkörper (19) einen zumindest im Wesentlichen rechteckigen, insbesondere quadratischen, Querschnitt aufweist.
  9. Piezoelektrischer Aktor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitenden Schichten (3441) jeweils einen zumindest im Wesentlichen rechteckigen, insbesondere quadratischen, Querschnitt aufweisen.
  10. Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen, mit einem piezoelektrischen Aktor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und einem von dem Aktor (2) betätigbaren Ventilschließkörper (12), der mit einer Ventilsitzfläche (11) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt.
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