DE102010062388A1

DE102010062388A1 - Electromagnetic actuator module and injector

Info

Publication number: DE102010062388A1
Application number: DE102010062388A
Authority: DE
Inventors: Anton Dukart; Anton Paweletz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2012-06-06
Also published as: EP2461012A1; EP2461012B1

Abstract

Ein elektromagnetisches Aktormodul (2), das insbesondere für Brennstoffeinspritzventile dient, umfasst eine aktive Membran (15), eine passive Membran (16) und einen Stator (17). Der Stator (17) ist zwischen der aktiven Membran (15) und der passiven Membran (16) angeordnet. Ferner weist der Stator (17) zumindest eine Wicklung (18) auf. Die passive Membran (16) stützt sich an zumindest einem Gehäuseteil (3, 5) ab. Ferner ist ein Einspritzventil (1) mit solch einem elektromagnetischen Aktormodul (2) angegeben.An electromagnetic actuator module (2), which is used in particular for fuel injection valves, comprises an active membrane (15), a passive membrane (16) and a stator (17). The stator (17) is arranged between the active membrane (15) and the passive membrane (16). The stator (17) also has at least one winding (18). The passive membrane (16) is supported on at least one housing part (3, 5). Furthermore, an injection valve (1) with such an electromagnetic actuator module (2) is specified.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Aktormodul, geeignet insbesondere für Brennstoffeinspritzventile oder Fluidinjektoren, und ein Einspritzventil mit einem elektromagnetischen Aktormodul.The invention relates to an electromagnetic actuator module, suitable in particular for fuel injection valves or fluid injectors, and an injection valve with an electromagnetic actuator module.

Aus der US 5,903,204 ist ein elektromagnetischer Aktor bekannt. Solche elektromagnetischen Aktoren, die auf dem Wirbelstromprinzip basieren, können unter anderem in der Metallverformungstechnik, für plastische, insbesondere thermoplastische, und explosionsartige Bearbeitung und Formgebung von kleinen metallischen Konstruktionselementen mit aufwendigen Geometrien angewendet werden. Um bei dem bekannten elektromagnetischen Aktor eine mechanische Spannung zu erreichen, die die plastische Verformung von Metall ermöglicht, werden in speziell konstruierten Erregerspulen des Aktors kurzzeitig sehr hohe Ströme eingeprägt. Die Stromdichten können dabei mehrere 100 Ampere pro mm² erreichen. Die schnell veränderbaren Ströme induzieren wiederum in dem zu verarbeitenden Metall sehr dynamische Wirbelströme. Diese wirken mit dem magnetischen Feld des Erregerstroms zusammen und bilden eine sehr hohe abstoßende Impulskraft, die bei einer entsprechenden Konstruktion der Werkform in der Lage ist, das dort befindliche kleine Werkstück zu verformen. Die zeitlichen Verläufe dieser Erregerströme haben einen impulsartigen Charakter und eine im Vergleich zu ihrer Arbeitsperiode sehr kurze Dauer. Dadurch wird die entstehende Wärme quasi-adiabatisch von der Konstruktion aufgenommen. Danach wird diese in der relativ langen Bestromungspause wieder in das Kühlsystem abgegeben. Das resultierende magnetische Feld der Erregerspule kann hierbei kurzzeitig und in einem sehr begrenzten Raum Werte von mehr als 10 Tesla erreichen.From the US 5,903,204 An electromagnetic actuator is known. Such electromagnetic actuators based on the eddy current principle can be applied inter alia in the metal forming technique, for plastic, in particular thermoplastic, and explosive processing and shaping of small metallic construction elements with complex geometries. In order to achieve a mechanical stress in the known electromagnetic actuator, which allows the plastic deformation of metal, very high currents are briefly impressed in specially designed excitation coils of the actuator. The current densities can reach several 100 amperes per mm ² . The rapidly variable currents in turn induce very dynamic eddy currents in the metal to be processed. These interact with the magnetic field of the excitation current and form a very high repulsive impulse force which, with a corresponding construction of the working mold, is able to deform the small workpiece located there. The temporal courses of these exciting currents have a pulse-like character and a very short duration compared to their working period. As a result, the resulting heat is absorbed quasi-adiabatically by the construction. Thereafter, this is returned to the cooling system in the relatively long energization break. The resulting magnetic field of the exciting coil can reach values of more than 10 Tesla for a short time and in a very limited space.

Zur Erzeugung von derartigen Stromimpulsen ist es denkbar, dass Schaltungen eingesetzt werden, bei denen durch einen extrem schnellen Entladevorgang eines entsprechend dimensionierten Kondensators oder von Kondensatorbatterien die elektrische Energie in die elektromagnetische Energie des Aktors umgewandelt wird.To generate such current pulses, it is conceivable that circuits are used in which the electrical energy is converted into the electromagnetic energy of the actuator by an extremely fast discharge of a suitably dimensioned capacitor or capacitor banks.

Für die Ausgestaltung von Wirbelstromaktoren sind allerdings hierfür relativ große Impulskondensatoren und Schalter erforderlich. Werden diese Komponenten beispielsweise mit einer Nennspannung von weit über 1000 V eingesetzt, hat dies große Volumina und Kosten zur Folge, die stark von dem angewendeten Spannungsniveau abhängig sind. Ein weiteres Problem ist die Impedanz der Zuleitungen. Diese soll so klein wie möglich sein. Das steht jedoch im Widerspruch zu dem Bauvolumen der Elemente und den notwendigen Isolationsabständen für verwendete Hochspannungskomponenten. Die Konsequenz ist, dass die Komponenten, wie Kondensatoren, Isolatoren, Schalter und das Ladegerät, entsprechend teuer sind. Außerdem ist es vergleichsweise schwierig, eine preiswerte und sinnvolle und automitive taugliche Integration des gesamten Aktors zu erzielen.For the design of eddy current actuators, however, relatively large pulse capacitors and switches are required for this purpose. For example, using these components with a rated voltage well in excess of 1000 V results in large volumes and costs, which are heavily dependent on the voltage level used. Another problem is the impedance of the leads. This should be as small as possible. However, this is in contradiction to the volume of construction of the elements and the necessary isolation distances for high voltage components used. The consequence is that the components, such as capacitors, isolators, switches and the charger, are correspondingly expensive. In addition, it is relatively difficult to achieve an inexpensive and meaningful and automitive suitable integration of the entire actuator.

Zur Erzeugung von Impulsen höherer Spannung ist es denkbar, dass eine mehrstufige Anordnung, wie ein Marx-Generator, eingesetzt wird. Solch ein Marx-Generator besteht aus einer Reihenschaltung von mehreren Entladungs-Stromkreisen mit Kondensatoren. Hierdurch ist ein mehrstufiger Marx-Generator gegeben. Mit einer Ladegleichspannung können alle Stoßkondensatoren parallel und gleichzeitig aufgeladen werden. Sind alle Stoßkondensatoren auf ihren quasi stationären Endwert der Spannung aufgeladen, dann folgt über eine Triggerschaltung die Schließung von mehreren Schaltern, die jeweils einem Stoßkondensator zugeordnet sind. Dadurch ändert sich die Topologie der Schaltung und alle Kondensatoren werden seriel über die Erregerwicklung des Aktors entladen. Die Spannung wird hierbei vervielfacht und die resultierenden Ströme der Erregerspule des Aktors bedeutend höher und schneller. Die Zündung (Umschaltung) der einzelnen Teilkreise kann auch sequenziell oder mit einer Verzögerung erfolgen. Die Problematik der hohen Spannung der Schaltungskomponenten und die erforderliche Spannungsfestigkeit besteht jedoch auch bei dieser Ausgestaltung. Insbesondere sind die Schaltungselemente im Endeffekt miteinander galvanisch verbunden und große elektrische Potentialunterschiede sind vorhanden. Somit kann durch eine auf dem Marx-Generator basierende Schaltung eine Reduktion der Kosten für die Ladegeräte und teilweise die Kondensatoren erzielt werden. Während der Entladung sind jedoch die elektrischen Komponenten wieder seriell verbunden, wodurch sich große Spannungsunterschiede ergeben, was diesbezüglich wieder hohe Kosten und Platzprobleme verursacht.To generate pulses of higher voltage, it is conceivable that a multi-stage arrangement, such as a Marx generator, is used. Such a Marx generator consists of a series connection of several discharge circuits with capacitors. This gives a multi-stage Marx generator. With a charging DC voltage, all surge capacitors can be charged in parallel and at the same time. If all of the surge capacitors are charged to their quasi-steady end value of the voltage, then followed by a trigger circuit, the closure of multiple switches, each associated with a surge capacitor. This changes the topology of the circuit and all capacitors are discharged seriel via the excitation winding of the actuator. The voltage is multiplied and the resulting currents of the exciting coil of the actuator significantly higher and faster. The ignition (switching) of the individual pitch circles can also be done sequentially or with a delay. However, the problem of the high voltage of the circuit components and the required dielectric strength is also in this embodiment. In particular, the circuit elements are in the end electrically connected to each other and large electrical potential differences are present. Thus, a reduction based on the Marx generator circuit, a cost reduction for the chargers and partly the capacitors can be achieved. During the discharge, however, the electrical components are again connected in series, which results in large voltage differences, which again causes high costs and space problems in this regard.

Somit ist auf diese Weise die Formung des zeitlichen Verlaufs der Aktorstoßkraft nicht möglich und für den Aufbau entsprechender Kraftregelungen nicht geeignet. Insbesondere kann nur ein Stoßimpuls erzeugt werden. Ferner ist der zeitliche Verlauf des erzeugten Impulses nicht beeinflussbar.Thus, in this way the formation of the time course of Aktorstoßkraft is not possible and not suitable for the construction of appropriate force controls. In particular, only a shock pulse can be generated. Furthermore, the time profile of the generated pulse can not be influenced.

Offenbarung der Erfindung.Disclosure of the invention.

Das erfindungsgemäße elektromagnetische Aktormodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das erfindungsgemäße Einspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 15 haben den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung ermöglicht ist. Speziell kann eine verstärkte Amplitude bei einer kostengünstigen Ausgestaltung erzielt werden.The electromagnetic actuator module according to the invention with the features of claim 1 and the injection valve according to the invention with the features of claim 15 have the advantage that an improved design is possible. Specifically, an amplified amplitude can be achieved in a low-cost configuration.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen elektromagnetischen Aktormoduls und des im Anspruch 15 angegebenen Einspritzventils möglich. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements of the specified in claim 1 electromagnetic actuator module and the injection valve specified in claim 15 are possible.

In vorteilhafter Weise kann das Einspritzventil als Brennstoffeinspritzventil oder als Fluidinjektor für eine Abgasnachbehandlung dienen. Allerdings eignet sich das Einspritzventil auch für andere Anwendungen.Advantageously, the injection valve can serve as a fuel injection valve or as a fluid injector for exhaust aftertreatment. However, the injector is also suitable for other applications.

Bei der Ausgestaltung als Brennstoffeinspritzventil oder dergleichen wird der notwendige Ausstoß des Fluids, insbesondere des Brennstoffs, aus der Düse durch eine Stoßwelle in der Flüssigkeit erzeugt. Für die Erzeugung der Stoßwelle ist es notwendig, dass in kürzester Zeit sehr große Energiedichten erzeugt werden. Die Stoßwelle kann beispielsweise in einem Kanal verstärkt werden, wodurch ein hoher Druck auf die Düse geleitet wird. Bei diesem Aktorprinzip ist die Frage der physikalischen Grenzen für die impulsartige Kraftentwicklung zentral. Hierbei sind vor allem die magnetische Sättigung der ferromagnetischen Materialien, die Zeitkonstanten in der Energieübertragungskette und die Ableitung der dabei entstehenden Wärme wesentlich. Die Anforderungen an die Dynamik des Stoßwelleninjektors für die Einspritzsysteme von Kraftfahrzeugen sind sehr hoch. Für die Initiierung der Stoßwelle im Brennstoff muss die Energie von einigen Joule im Zeitbereich von wenigen Mikrosekunden umgesetzt werden. Dies ergibt rein rechnerisch eine Impulsleistung im Megawattbereich.In the embodiment as a fuel injection valve or the like, the necessary ejection of the fluid, in particular of the fuel, from the nozzle is generated by a shock wave in the liquid. For the generation of the shock wave, it is necessary that very large energy densities are generated in a very short time. For example, the shock wave may be amplified in one channel, thereby directing high pressure to the nozzle. With this actuator principle, the question of physical limits is central to the impulsive development of force. Here, the magnetic saturation of the ferromagnetic materials, the time constants in the energy transfer chain and the dissipation of the resulting heat are essential. The demands on the dynamics of the shock wave injector for the injection systems of motor vehicles are very high. For the initiation of the shock wave in the fuel, the energy of a few joules in the time range of a few microseconds must be implemented. This results purely mathematically a pulse power in the megawatt range.

Bei einem auf dem Wirbelstromprinzip basierenden Aktor ist es möglich, dass sich der magnetische Fluss vollkommen in nicht ferromagnetischer Umgebung ausbreitet. Bei diesem Prinzip ist es vorteilhaft, dass die von der Primärspule beziehungsweise den Primärspulen betrachtete Induktivität sehr klein ist. Dies ermöglicht die Realisierung von sehr schnellen Stromanstiegsflanken und eine relativ kleine Parameterstreuung. Mit diesem Prinzip ist es möglich, die hohen Anforderungen zu erfüllen.In an actuator based on the eddy current principle, it is possible that the magnetic flux propagates completely in a non-ferromagnetic environment. In this principle, it is advantageous that the inductance considered by the primary coil or the primary coils is very small. This allows the realization of very fast current rising edges and a relatively small parameter dispersion. With this principle, it is possible to meet the high demands.

Ein mögliches Ziel ist die Ausgestaltung eines schnellen, effizienten und kostengünstigen elektromagnetischen Aktormoduls für die direkte Ansteuerung eines Stoßwelleninjektors. Das Aktormodul soll hierbei möglichst klein und robust sein und für die Betriebsbedingungen in der Automobilindustrie geeignet sein. Ein möglicher Schwerpunkt besteht darin, dass in dem Fluid des Injektors eine Stoßwelle generiert wird, wobei die Brennstoffeinspritzung eine möglichst genaue Dosierung ermöglichen soll. Durch eine vorteilhafte Ausgestaltung der Kraftübertragung und die Nutzung des elektromagnetischen Aktormoduls mit einer aktiven Membran und einer passiven Membran kann die Energieumwandlung verbessert werden und die Anregungskraft der Stoßwelle wesentlich vergrößert werden. Solch ein Aktormodul kann zusammen mit dem dazugehörenden Brennstoffeinspritzventil in einem Einspritzsystem eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommen.A possible goal is the design of a fast, efficient and cost-effective electromagnetic actuator module for the direct control of a shock wave injector. The actuator module should be as small and robust as possible and suitable for the operating conditions in the automotive industry. One possible focus is that in the fluid of the injector, a shock wave is generated, the fuel injection should allow the most accurate possible dosage. By an advantageous embodiment of the power transmission and the use of the electromagnetic actuator module with an active membrane and a passive membrane energy conversion can be improved and the excitation force of the shock wave can be significantly increased. Such an actuator module can be used together with the associated fuel injection valve in an injection system of a motor vehicle.

In vorteilhafter Weise kann der zeitliche Verlauf der Stoßkraft des Aktormoduls geformt werden. Insbesondere kann bei einer Betätigung mehr als ein Stoß erzeugt werden. Außerdem kann die räumliche Druckverteilung, beispielsweise als Funktion eines Membrandurchmessers, beeinflusst werden. Möglich ist es auch, dass die Stromdichte in der Membran und damit auch die lokale Wärmeverteilung in der Membran beeinflusst werden. Außerdem kann die Stoßwelle mit einer verringerten Spannung erzeugt werden. Hierdurch können die Kosten für die Isolation, Kondensatoren, Schaltelemente, insbesondere Thyristoren oder Relais, und die entsprechenden Sicherheitsmaßnahmen verringert werden. Außerdem können die geforderten Parameter der Stoßwelle, insbesondere Kraftwerte und ihre zeitliche Ableitungen, mit der zur Verfügung stehenden Spannung besser beeinflusst werden.Advantageously, the time profile of the impact force of the actuator module can be formed. In particular, more than one shock can be generated in one operation. In addition, the spatial pressure distribution, for example as a function of a membrane diameter, can be influenced. It is also possible that the current density in the membrane and thus also the local heat distribution in the membrane are influenced. In addition, the shockwave can be generated with a reduced voltage. As a result, the costs for the insulation, capacitors, switching elements, in particular thyristors or relays, and the corresponding safety measures can be reduced. In addition, the required parameters of the shock wave, in particular force values and their time derivatives, can be better influenced by the available voltage.

Somit kann ein schnelles, effizientes und kostengünstiges elektromagnetisches Aktormodul geschaffen werden. Hierbei ist eine variable Kraftformung möglich, was für die Anforderungen zur Bildung von Stoßwellen in einer Flüssigkeit oder einem Feststoff bedeutend ist. Je nach Ausgestaltung des Aktormoduls und seiner Ansteuerung können hierbei zeitliche Veränderungen bei der Stoßkraftformung erzielt werden. Das Aktormodul kann außerdem klein und robust ausgestaltet sein. Hierdurch eignet sich das Aktormodul insbesondere für Kfz-Anwendungen, insbesondere für Brennstoffeinspritzanlagen und Brennstoffeinspritzventile. Hierbei kann der Aufbau so ausgestaltet werden, dass die Anwendung von Komponenten mit höherer Spannung, insbesondere von mehr als 1000 V, vermieden wird.Thus, a fast, efficient and inexpensive electromagnetic actuator module can be created. In this case, a variable force shaping is possible, which is important for the requirements for the formation of shock waves in a liquid or a solid. Depending on the configuration of the actuator module and its control, temporal changes in the impact force shaping can be achieved. The actuator module can also be made small and robust. As a result, the actuator module is particularly suitable for automotive applications, in particular for fuel injection systems and fuel injection valves. In this case, the structure can be designed so that the application of components with higher voltage, in particular of more than 1000 V, is avoided.

In vorteilhafter Weise kann das Aktormodul modular aufgebaut sein. Hierbei kann der Stator aus mehreren voneinander getrennten Wicklungen (Erregerwicklungen) ausgebildet sein, die in einer bestimmten Reihenfolge auf die Membranen des Aktormoduls wirken. Die Ströme dieser Wicklungen können hierbei in vorteilhafter Weise voneinander unabhängig und individuell eingestellt werden.Advantageously, the actuator module can be modular. In this case, the stator may be formed from a plurality of separate windings (exciter windings), which act in a specific order on the diaphragms of the actuator module. The currents of these windings can be set independently of each other and individually in an advantageous manner.

Das elektromagnetische Aktormodul kann zur Erzeugung von Stoßwellen in Flüssigkeiten oder Festkörpern eingesetzt werden. Bei der ersten Anwendung handelt es sich um sogenannte Stoßwelleninjektoren. Der kontrollierte Ausstoß des Fluids aus einer Düse wird hierbei durch eine Stoßwelle in der Flüssigkeit erzeugt. Für die Erzeugung von Stoßwellen ist es erforderlich, in kürzester Zeit sehr hohe Energiedichten zu erzeugen. Die Stoßwelle kann dann in einem Kanal verstärkt und mit hohem Druck auf die Düse geleitet werden.The electromagnetic actuator module can be used to generate shock waves in liquids or solids. The first application is so-called shock wave injectors. The controlled ejection of the fluid from a nozzle is generated by a shock wave in the liquid. For the generation of shock waves, it is necessary to generate very high energy densities in a very short time. The shock wave can then reinforced in a channel and be passed with high pressure on the nozzle.

Die Erzeugung einer sehr hohen und dynamischen Nutzkraft des Aktormoduls kann zwischen einer Primärspule (Wicklung) und der vorzugsweise in unmittelbarer Nähe angeordneten aktiven Membran erfolgen, wobei die aktive Membran quasi als kurzgeschlossene Sekundärspule wirkt. Die Nutzkraft kommt durch die Interaktion des sehr dynamischen elektromagnetischen Erregungsfelds der Primärspule und der von diesem in der aktiven Membran induzierten Wirbelströme zustande. Diese Impulskraft hat eine räumlich und zeitlich variable Kraftdichte. Die Kraftdichte ergibt sich hierbei zumindest näherungsweise aus der magnetischen Induktion des Feldes und der Stromdichte in der Membran. Das Erregungsfeld wird durch eine kurzzeitige Einprägung von extrem hohen Strömen in der Primärspule des Aktormoduls generiert. Kurzzeitig bedeutet hierbei vorzugsweise im Mikrosekundenbereich. Extrem hohe Ströme bedeuten hierbei Spitzenwerte von mehreren 100 A pro mm². Die zeitlichen Verläufe der Erregungsströme sind schnell veränderlich und so geformt, dass deren Ableitung ebenfalls sehr hohe Werte erreichen kann. Das dadurch resultierende magnetische Feld der Erregerspule kann somit kurzzeitig Werte über 10 Tesla erreichen. Als Vorteil können somit deutlich kleinere Nennspannungen der Komponenten des Aktormoduls, insbesondere der Kondensatoren, Schalter und der Isolation, ermöglicht werden. Außerdem ist eine flexible zeitliche Formung der Stoßkraft des Aktormoduls möglich. Ferner ist die Stoßkraft gegebenenfalls regelbar. Außerdem kann eine kompakte Bauweise erzielt werden.The generation of a very high and dynamic useful force of the actuator module can take place between a primary coil (winding) and the active membrane, which is preferably arranged in the immediate vicinity, with the active membrane acting quasi as a short-circuited secondary coil. The useful force comes about through the interaction of the very dynamic electromagnetic field of excitation of the primary coil and the eddy currents induced by it in the active membrane. This impulse force has a spatially and temporally variable power density. The force density results here at least approximately from the magnetic induction of the field and the current density in the membrane. The excitation field is generated by a brief impression of extremely high currents in the primary coil of the actuator module. Short term here means preferably in the microsecond range. Extremely high currents mean peak values of several 100 A per mm ² . The temporal courses of the excitation currents are rapidly changeable and shaped so that their derivation can likewise reach very high values. The resulting magnetic field of the excitation coil can thus reach values above 10 Tesla for a short time. As an advantage, significantly smaller nominal voltages of the components of the actuator module, in particular of the capacitors, switches and the insulation can thus be made possible. In addition, a flexible temporal shaping of the impact force of the actuator module is possible. Furthermore, the impact force is optionally adjustable. In addition, a compact design can be achieved.

Vorzugsweise ist das System modular aufgebaut. Hierbei können statt einer einzigen Erregerspule auch mehrere Teilspulen, das heißt mehrere Wicklungen, zum Einsatz kommen. Die resultierende Durchflutung des Aktormoduls setzt sich dann aus der Summe der Teildurchflutungen zusammen, die durch die einzelnen Wicklungen verursacht sind. Die Teildurchflutung einer Wicklung ergibt sich hierbei als Produkt mit einem Multiplikator, der gleich dem Strom durch die betrachtete Spule beziehungsweise Wicklung ist, und einem Multiplikand, der gleich der Windungszahl der betrachteten Spule beziehungsweise Wicklung ist.Preferably, the system is modular. In this case, instead of a single excitation coil and several sub-coils, that is, several windings are used. The resulting flooding of the actuator module is then composed of the sum of the partial fluxes, which are caused by the individual windings. The partial flux of a winding results here as a product with a multiplier which is equal to the current through the considered coil or winding, and a multiplicand, which is equal to the number of turns of the considered coil or winding.

Durch die Wirkung dieser Teildurchflutungen im Bereich einer Membran entstehen in dem Volumen der jeweiligen Membran lageabhängig, insbesondere in Abhängigkeit vom Radius, und zeitabhängig Wirbelströme. Diese Wirbelströme erzeugen ihr eigenes Reaktionsfeld. Das resultierende magnetische Feld hat wiederum eine gewisse Flussdichte und ergibt sich aus der Summe der Erregerfelder der einzelnen Spulen (Wicklungen) und des erzeugten Reaktionsfeldes. Die vektorelle Kraftdichte in der Membran ergibt sich zumindest näherungsweise als Kreuzprodukt der Flussdichte des resultierenden magnetischen Feldes und dem zeitabhängigen Wirbelstrom in der betrachteten Membran. Die aus der Kraftdichte resultierende Gesamtkraft ergibt sich durch Integration dieser Kraftdichte über die Membranfläche.Due to the effect of these partial flows in the region of a membrane arise in the volume of the respective membrane position-dependent, in particular as a function of the radius, and time-dependent eddy currents. These eddy currents create their own reaction field. The resulting magnetic field in turn has a certain flux density and results from the sum of the excitation fields of the individual coils (windings) and the generated reaction field. The vectorial force density in the membrane results at least approximately as a cross product of the flux density of the resulting magnetic field and the time-dependent eddy current in the membrane under consideration. The total force resulting from the force density results from integration of this force density across the membrane surface.

Jeder der Teilwirbelströme in der Membran erzeugt über das von ihm erzeugte magnetische Feld eine abstoßende Kraft auf die induzierende Primärspule. Die resultierende Abstoßkraft zwischen den Erregerspulen im Stator und der Membran entsteht durch die Addition der gegebenenfalls zeitlich versetzten Teilkräfte der Teilspulen.Each of the partial vortex currents in the membrane generates a repulsive force on the inducing primary coil via the magnetic field generated by it. The resulting repulsive force between the excitation coils in the stator and the membrane is formed by the addition of the optionally staggered partial forces of the coil sections.

Somit kann eine Stoßwelle in einer Flüssigkeit oder in einem Feststoff mit einer gewünschten Verlaufsform erzeugt werden. Der notwendige Verlauf der Beschleunigung der Massen, die die Membranmasse und die zeitabhängige Masse der beschleunigten Flüssigkeit an der Front der zu erzeugenden Stoßwelle umfasst, kann hierdurch entsprechend gestaltet werden. Die Beschleunigung der Membran ergibt sich hierbei als Produkt mit einem Multiplikator, der die Summe der gegebenenfalls zeitlich versetzten Teilkräfte der Teilspulen auf die Membran ist, und einem Multiplikand, der ein Bruchteilswert mit einem Dividend, der gleich 1 ist, und einem Divisor ist, der die Summe aus der Membranmasse und der zeitabhängigen Masse der beschleunigten Flüssigkeit an der Front der zu erzeugenden Stoßwelle ist. Die Abhängigkeit der Masse des Mediums von der Zeit beschreibt hierbei die Bildung der Stoßwelle im Medium, das durch die Membran angetrieben wird. Je nach Anwendungsfall und Betriebsbedingungen sowie dem Betriebsmodus kann sich die ergebende Beschleunigung erheblich unterscheiden.Thus, a shock wave can be generated in a liquid or in a solid having a desired shape. The necessary course of the acceleration of the masses, which comprises the membrane mass and the time-dependent mass of the accelerated liquid at the front of the shockwave to be generated, can hereby be designed accordingly. The acceleration of the membrane results here as a product with a multiplier, which is the sum of the optionally staggered partial forces of the partial coils on the membrane, and a multiplicand, which is a fractional value with a dividend equal to 1, and a divisor, the is the sum of the membrane mass and the time-dependent mass of the accelerated liquid at the front of the shock wave to be generated. The dependence of the mass of the medium on the time describes the formation of the shock wave in the medium, which is driven by the membrane. Depending on the application and operating conditions as well as the operating mode, the resulting acceleration may differ significantly.

In herkömmlichen Systemen ist dieser Kraftaufbau starr und von den elektrischen Parametern des Systems abhängig, insbesondere von der Kapazität, der Leitungsimpedanz, der Windungszahl, der Impedanz der Erregungsspule und der Position der Membran. Die Abstimmung des Stromaufbaus und der Membrankraft kann dann nur durch die Aufladespannung des Stoßkondensators erfolgen und eine optimale Bildung der Stoßwelle ist nur durch aufwendige Anpassungen der Designparameter möglich.In conventional systems, this build-up of force is rigid and dependent on the electrical parameters of the system, particularly the capacitance, the line impedance, the number of turns, the impedance of the excitation coil, and the position of the diaphragm. The vote of the current build-up and the membrane force can then be done only by the charging voltage of the surge capacitor and optimal formation of the shock wave is possible only by consuming adjustments to the design parameters.

Bei dem System entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung besteht die Möglichkeit, dass durch die variable Zeitversetzung der Impulsverteilung der Ströme in den Teilspulen diese Kraft geformt wird. Außerdem kann durch die Gestaltung von Designparametern der Teilspulen, insbesondere der Windungszahl, des Wendungsquerschnitts und deren Anordnung, eine verbesserte räumliche Verteilung der mechanischen Spannung und der Temperaturverteilung in der Membran erreicht werden.In the system according to a possible embodiment of the invention, there is the possibility that this force is formed by the variable time offset of the pulse distribution of the currents in the sub-coils. In addition, the design of design parameters of the sub-coils, in particular the number of turns, the turning cross-section and their arrangement, an improved spatial distribution of the mechanical stress and the temperature distribution in the membrane can be achieved.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus einer Segmentierung der Erregerspule in mehrere Teilspulen (Wicklungen), da hierdurch die Absenkung der Betriebsspannung möglich ist. Sind beispielsweise N Teilspulen vorgesehen, dann können der Widerstand und die Induktivität jeder der einzelnen Teilspulen zumindest näherungsweise um den Faktor 1/N kleiner als der einer nicht segmentierten Spule sein.Another advantage results from a segmentation of the excitation coil into a plurality of partial coils (windings), since this makes it possible to lower the operating voltage. If, for example, N partial coils are provided, then the resistance and the inductance of each of the individual partial coils can be at least approximately smaller by a factor of 1 / N than that of a non-segmented coil.

Da der momentane Maximalwert im Wesentlichen vom Widerstand der Spule abhängig ist, reicht eine wesentlich kleinere Spannung, um einen vergleichbaren Spitzenwert des Stroms zu erzeugen.Since the instantaneous maximum value is substantially dependent on the resistance of the coil, a much smaller voltage is sufficient to produce a comparable peak value of the current.

Andererseits können die Impulsströme in einer segmentierten Entladerschaltung wesentlich kürzer als in einer großen Einzelspule sein. Ausgehend vom gleichen energetischen Inhalt und einer (1/N)-fachen Spannung an den Teilspulen ergeben sich N Teilkondensatoren mit einer Kapazität, die sich als Bruchteilswert mit einem Dividend, der die Gesamtkapazität einer Einzelspule ist, und einem Divisor, der die Quadratwurzel aus N ist, ist. Für die Frequenz der Überschwingung der ersten Halbwelle bedeutet dies die Multiplikation der Frequenz mit einem Faktor, der eine Potenz mit einer Basis, die gleich der Anzahl N der Teilspulen beziehungsweise Teilkondensatoren ist, und einem Potenzexponenten ist, der 1,5 ist. Dies bedeutet, dass die Ströme der Teilspulen wesentlich steiler verlaufen und ihre Dauer kürzer ist.On the other hand, the pulse currents in a segmented discharge circuit can be substantially shorter than in a large single coil. Starting from the same energetic content and a (1 / N) -fold voltage at the sub-coils, N partial capacitors with a capacity resulting as a fractional value with a dividend, which is the total capacity of a single coil, and a divisor, which is the square root of N is is. For the frequency of the overshoot of the first half-wave, this means multiplying the frequency by a factor that is a power with a base equal to the number N of the sub-coils or sub-capacitors and a potential exponent that is 1.5. This means that the currents of the sub-coils run much steeper and their duration is shorter.

Das Wirkprinzip des elektromagnetischen Aktormoduls kann hierbei die Interaktion zwischen den stromführenden Leitern beziehungsweise Bereichen nutzen. Mit einer elektronischen Schaltung kann ein impulsartiger Strom in die Primärspule beziehungsweise die Primärspulen eingeprägt werden. Durch die sehr steile Anstiegsflanke des Stroms werden in allen umliegenden Leitern Wirbelströme induziert. Die Größe und die Zeitform dieser Ströme ist von der Geometrie der Leiter und ihren Materialzusammensetzungen abhängig. Das Aktormodul ist so ausgestaltet, dass sich die Wirbelströme vor allem in den gut leitfähigen Membranen ausbreiten. Die Dicke und nach Bedarf auch Materialzusammensetzung der beiden Membranen kann unterschiedlich gewählt sein und stark von der Betriebstemperatur abhängen. Vorteilhaft ist hierbei ein Hybridaufbau aus einer Kupferschicht im Innenbereich und einer Schicht aus amorphem Ferromagnetikum, beispielsweise Metglas, mit sehr schmaler Hysteresenschleife der Magnetisierungskennlinie. Ein derartiger Aufbau kann je nach Höhe der magnetischen Induktion die effektive Größe und Eindringungstiefe der Wirbelströme erhöhen.The operating principle of the electromagnetic actuator module can in this case use the interaction between the current-carrying conductors or areas. With an electronic circuit, a pulse-like current can be impressed in the primary coil or the primary coils. Due to the very steep rising edge of the current eddy currents are induced in all surrounding conductors. The size and shape of these currents depends on the geometry of the conductors and their material compositions. The actuator module is designed so that the eddy currents propagate mainly in the highly conductive membranes. The thickness and, if required, material composition of the two membranes can be chosen differently and depend strongly on the operating temperature. A hybrid construction comprising a copper layer in the inner region and a layer of amorphous ferromagnetic material, for example Metglas, with a very narrow hysteresis loop of the magnetization characteristic is advantageous here. Such a construction may increase the effective size and penetration depth of the eddy currents, depending on the level of magnetic induction.

Vorzugsweise findet die Wirbelstromerzeugung mit einem hohen Wirkungsgrad statt. Hierfür ist es vorteilhaft, dass in der Erregerspule gut leitende Werkstoffe, insbesondere Kupfer, eingesetzt werden.Preferably, the eddy current generation takes place with a high efficiency. For this purpose, it is advantageous that highly conductive materials, in particular copper, are used in the exciter coil.

Beim zeitlichen Ablauf der Ansteuerung des elektromagnetischen Aktormoduls kann das Verhältnis der Betriebsperiode und der aktiven Zeit, das von der Drehzahl des Verbrennungsmotors abhängig ist, beispielsweise größer als 2000 sein. Hierbei ergibt sich eine kurze aktive Zeit im Millisekundenbereich, in dem sehr hohe Stromdichten auftreten. Die Erwärmung der elektrischen Leiter erfolgt somit sehr schnell, fast adiabatisch. Nach der kurzen Bestromung folgt eine relativ lange Phase der Wärmeabgabe von den elektrischen Leitern in das Kühlsystem. Folglich liegen die physikalischen Grenzen für die Krafterzeugung primär nicht in der Wärmeentwicklung, sondern in hohen mechanischen Kräften innerhalb der Wicklung. Diese Kräfte müssen ausreichend aufgenommen und abgestützt werden. Hierfür kann der Stator in vorteilhafter Weise durch ein geöffnetes Titaniumband ausgestaltet sein. Die Konstruktionsteile des Aktormoduls, insbesondere des Gehäuses, sind hierbei, soweit möglich aus nicht ferromagnetischen Materialien ausgeführt, wobei diese nach Möglichkeit eine sehr gute thermische Leitfähigkeit aufweisen.In the timing of the control of the electromagnetic actuator module, the ratio of the operating period and the active time, which is dependent on the rotational speed of the internal combustion engine, for example, be greater than 2000. This results in a short active time in the millisecond range, in which very high current densities occur. The heating of the electrical conductors is thus very fast, almost adiabatic. After the brief energization follows a relatively long phase of heat dissipation from the electrical conductors in the cooling system. Consequently, the physical limits to force generation are primarily not heat generation but high mechanical forces within the winding. These forces must be sufficiently absorbed and supported. For this purpose, the stator can be configured in an advantageous manner by an open titanium band. The construction parts of the actuator module, in particular of the housing, are in this case, as far as possible, made of non-ferromagnetic materials, these having, if possible, a very good thermal conductivity.

Die elektromechanische Konstruktion des Aktormoduls ist so ausgelegt, dass nach einer impulsartigen Bestromung zuerst die leichtere, aktive Membran reagiert, sich verformt und die erste steile Spitze der Stoßwellenfront in dem Fluid oder dem Festkörper erzeugt. Die konstruktive Auslegung kann hierbei insbesondere über die Stärke der Membranen und die Steifigkeit von Federelementen oder dergleichen erfolgen. Die aktive Membran reagiert zuerst, da diese vorzugsweise unmittelbar neben der Wicklung angeordnet ist und somit direkt von der Wicklung abgestoßen wird. Die auf der anderen Seite liegende passive Membran reagiert mit leichter Verzögerung. Hierfür kann die passive Membran zusätzlich dicker und schwerer ausgestaltet sein, so dass die mechanischen und elektromechanischen Zeitkonstanten größer sind als bei der aktiven Membran. Die Zeitkonstanten sind durch die Geometrie und die Materialauswahl so angepasst, dass der Kraftaufbau der elektromagnetischen Reaktion in der passiven Membran mit einer leichten Verzögerung stattfindet.The electromechanical design of the actuator module is designed so that after a pulse-like energization first the lighter active membrane responds, deforms and generates the first steep tip of the shock wave front in the fluid or solid. The structural design can be done in particular on the strength of the membranes and the stiffness of spring elements or the like. The active membrane reacts first, as it is preferably located immediately adjacent to the winding and thus repelled directly from the winding. The passive membrane on the other side reacts with a slight delay. For this purpose, the passive membrane may additionally be made thicker and heavier, so that the mechanical and electromechanical time constants are greater than in the case of the active membrane. The time constants are adjusted by the geometry and material choice so that the build up of the electromagnetic response in the passive membrane occurs with a slight delay.

Durch die Reaktionskraft des Gehäuses, das sich aus mehreren Gehäuseteilen zusammensetzen kann, wird eine zweite Welle der Stoßkraft erzeugt. Diese zweite Welle der Stoßkraft verstärkt die erste Welle der Stoßkraft. Durch die Auslegung der Zeitkonstanten in den beiden Teilsystemen der Membranen kann die resultierende Stoßkraft, die sich aus der Summe der beiden Wellen der Stoßkraft ergibt, an der Schnittstelle zwischen der aktiven Membran und dem Fluid beziehungsweise dem Festkörper verstärkt werden. Somit ergibt sich gewissermaßen eine Überlagerung, wodurch eine Gesamtstoßwelle ausgestaltet wird.Due to the reaction force of the housing, which can be composed of several housing parts, a second wave of impact force is generated. This second wave of impact strength enhances the first wave of impact force. By designing the time constants in the two subsystems of the membranes, the resulting impact force, which results from the sum of the two waves of impact force, at the interface between the active membrane and the fluid or the solid can be amplified. Thus, as it were, there is a superposition, whereby a total shock wave is designed.

Vorteilhaft ist es, dass eine Außenseite der passiven Membran zumindest im Wesentlichen mit einer amorphen Schicht beschichtet ist. Durch die amorphe Schicht ist eine hohe relative Permeabilität gegeben. Beispielsweise kann eine amorphe Metallschicht mit einer relativen Permeabilität gewählt sein, die größer als 10000 ist. Die Membran selbst kann hierbei als Kupfermembran ausgestaltet sein. Hierdurch wird der Fluss auch bei hohen Frequenzen ohne wesentliche Verluste gebündelt. Die passive Membran ist vorzugsweise ideal steif ausgestaltet. Entsprechend ist es vorteilhaft, dass auch die aktive Membran zumindest im Wesentlichen mit einer amorphen Schicht beschichtet ist. Speziell kann auch in diesem Fall eine amorphe Metallbeschichtung mit einer relativen Permeabilität von mehr als 10000 gewählt sein. Somit wird der magnetische Fluss teilweise verstärkt und auch bei hohen Frequenzen ohne wesentliche Verluste durch die aktive Membran gebündelt.It is advantageous that an outer side of the passive membrane is at least substantially coated with an amorphous layer. The amorphous layer gives a high relative permeability. For example, an amorphous metal layer having a relative permeability greater than 10,000 may be selected. The membrane itself can be designed here as a copper membrane. As a result, the flow is concentrated even at high frequencies without significant losses. The passive membrane is preferably designed to be ideally rigid. Accordingly, it is advantageous that the active membrane is at least substantially coated with an amorphous layer. In particular, an amorphous metal coating with a relative permeability of more than 10,000 may also be selected in this case. Thus, the magnetic flux is partially amplified and concentrated at high frequencies without significant losses through the active membrane.

Vorteilhaft ist es, dass die passive Membran zumindest eine Durchgangsöffnung aufweist, die zumindest näherungsweise in einer Mitte einer Außenseite der passiven Membran angeordnet ist, und dass durch die Durchgangsöffnung eine elektrische Zuleitung für die Wicklung zu dem Stator geführt ist. Sofern mehrere Wicklungen vorgesehen sind, ist die elektrische Zuleitung dann zu den mehreren Wicklungen geführt. Somit kann eine Primärspule aus einer Einzelspule, d. h. einer einzigen Wicklung, oder aus mehreren Teilspulen, d. h. mehreren Wicklungen, gebildet sein. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass die elektrische Zuleitung als flexible und bewegbare elektrische Zuleitung ausgebildet ist. Bei einer starren elektrischen Zuleitung besteht das Problem, dass diese gegebenenfalls bricht. Durch die flexible und bewegbare Ausgestaltung kann die Funktionsweise über die Lebensdauer des Aktormoduls gewährleistet werden.It is advantageous that the passive membrane has at least one passage opening, which is arranged at least approximately in a center of an outer side of the passive membrane, and that an electrical supply line for the winding is guided through the passage opening to the stator. If several windings are provided, the electrical supply line is then led to the plurality of windings. Thus, a primary coil of a single coil, i. H. a single winding, or of several partial coils, d. H. several windings, be formed. Here, it is also advantageous that the electrical supply line is designed as a flexible and movable electrical supply line. In the case of a rigid electrical supply line there is the problem that it breaks if necessary. Due to the flexible and movable design, the operation over the life of the actuator module can be guaranteed.

Außerdem ist es vorteilhaft, dass die passive Membran über ein nicht lineares Federelement an dem Gehäuseteil abgestützt ist. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass ein Stempel vorgesehen ist, der über eine Schraubverbindung mit einem Gehäuseteil verbunden ist. Speziell kann die Schraubverbindung hierbei über ein Feingewinde ausgestaltet sein. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass ein Keramikteil vorgesehen ist, das zwischen einer der passiven Membran zugewandten Seite des Stempels und der passiven Membran angeordnet ist, dass die passive Membran über das nicht lineare Federelement an dem Keramikteil abgestützt ist und dass durch die Schraubverbindung eine Vorspannung des nicht linearen Federelements einstellbar ist. Somit kann über die Vorspannung die Federkonstante des Federelements im Ausgangszustand eingestellt werden. Hierdurch ist eine präzise Einstellung der gewünschten Federkonstante möglich. Insbesondere ist gegebenenfalls auch eine Nachjustierung möglich. Der Stempel kann somit zum Einstellen der primären Steifigkeit der passiven Membran in Bezug auf das Gehäuseteil dienen. Die Federkonstante ist dann in nullter Näherung auf den gewünschten Wert eingestellt. Durch das Keramikteil kann der gewünschte Druck erzeugt werden.Moreover, it is advantageous that the passive membrane is supported on the housing part via a non-linear spring element. Here, it is also advantageous that a stamp is provided, which is connected via a screw connection with a housing part. Specifically, the screw can be configured here via a fine thread. Here, it is also advantageous that a ceramic part is provided, which is arranged between one of the passive membrane facing side of the punch and the passive membrane, that the passive membrane is supported on the non-linear spring element on the ceramic part and that by the screw a bias of the non-linear spring element is adjustable. Thus, the spring constant of the spring element in the initial state can be adjusted via the bias. As a result, a precise adjustment of the desired spring constant is possible. In particular, if necessary, a readjustment is possible. The plunger may thus serve to adjust the primary stiffness of the passive membrane with respect to the housing part. The spring constant is then set in zeroth approximation to the desired value. Through the ceramic part of the desired pressure can be generated.

Vorteilhaft ist es auch, dass an der aktiven Membran in einem Randbereich der aktiven Membran eine Federaufnahme ausgestaltet ist, die ein ringförmiges Federelement aufnimmt und dass die aktive Membran über das ringförmige Federelement zumindest an einem Gehäuseteil abgestützt ist.It is also advantageous that on the active membrane in an edge region of the active membrane, a spring receptacle is designed which receives an annular spring element and that the active membrane is supported via the annular spring element at least on a housing part.

Somit können die beiden Membran in vorteilhafter Weise zwischen einem oder mehreren Gehäuseteilen eingespannt sein. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass die aktive Membran gegen die passive Membran mit einer Vorspannung beaufschlagt ist und dass die aktive Membran über den Stator an die passive Membran gepresst ist. Hierdurch ist eine Pressung der passiven Membran, des Stators und der aktiven Membran in dieser Reihenfolge gegeben. Zwischen den beiden Membran kann hierbei seitlich ein Spalt ausgestaltet sein, damit die beiden Membranen nicht aneinander anliegen, sondern über den Stator zueinander gespannt sind.Thus, the two membranes can be clamped between one or more housing parts in an advantageous manner. Here, it is also advantageous that the active membrane is biased against the passive membrane and that the active membrane is pressed via the stator to the passive membrane. In this way, a pressure of the passive membrane, the stator and the active membrane is given in this order. A gap can be configured laterally between the two diaphragms, so that the two diaphragms do not bear against one another but are stretched over the stator with respect to one another.

Vorteilhaft ist es auch, dass die passive Membran eine näherungsweise linsenförmige Ausnehmung aufweist, dass eine Querschnittsfläche der linsenförmigen Ausnehmung senkrecht zu einer Betätigungsrichtung der aktiven Membran zumindest näherungsweise eine Querschnittsfläche der Wicklung des Stators umfasst und dass ein Kühlsystem vorgesehen ist, das eine Kühlflüssigkeit durch die linsenförmige Ausnehmung der passiven Membran führt. Durch die linsenförmige Ausnehmung der passiven Membran kann die Steifigkeit der passiven Membran in der Betätigungsrichtung verbessert werden. Außerdem ermöglicht die linsenförmige Ausnehmung eine verbesserte Kühlung der passiven Membran. Über die Kühlung der passiven Membran erfolgt dann auch indirekt eine Kühlung der übrigen Komponenten, insbesondere der Wicklungen des Stators.It is also advantageous that the passive membrane has an approximately lenticular recess, that a cross-sectional area of the lenticular recess perpendicular to an actuating direction of the active membrane comprises at least approximately a cross-sectional area of the winding of the stator and that a cooling system is provided which a cooling fluid through the lenticular Recess of the passive membrane leads. By the lenticular recess of the passive membrane, the stiffness of the passive membrane can be improved in the operating direction. In addition, the lenticular recess allows for improved cooling of the passive membrane. Cooling of the passive membrane is then indirectly followed by cooling of the remaining components, in particular of the windings of the stator.

Vorteilhaft ist es auch, dass zumindest in einem Gehäuseteil zumindest ein Kühlkanal ausgestaltet ist. Hierdurch kann die Kühlung des Aktormoduls weiter verbessert werden.It is also advantageous that at least one cooling passage is configured in at least one housing part. As a result, the cooling of the actuator module can be further improved.

In vorteilhafter Weise sind mehrere Wicklungen vorgesehen, die einzeln ansteuerbar sind, wobei eine Steuerung und mehrere den Wicklungen zugeordnete Stoßkapazitäten vorgesehen sind und wobei die Steuerung ausgestaltet ist, zum Erzeugen von Impulsströmen durch die Wicklungen die Stoßkapazitäten zu vorgegebenen Zeiten zu entladen. Hierbei sind die Stoßkapazitäten vorzugsweise so ausgestaltet, dass die erzeugten Impulsströme steile Anstiegsflanken aufweisen. Hierdurch kann anstelle einer einzigen Spule (Wicklung) eine Aufteilung in mehrere Teilspulen (Wicklungen) erfolgen. Hierdurch kann die Ansteuerung des Aktormoduls verbessert werden.Advantageously, a plurality of windings are provided, which are individually controllable, wherein a controller and a plurality of windings associated impact capacities are provided and wherein the controller is configured to discharge the surge capacitances at predetermined times to generate pulse currents through the windings. In this case, the impact capacitances are preferably designed such that the generated pulse currents have steep rising edges. As a result, instead of a single coil (winding) a division into several sub-coils (windings) take place. As a result, the control of the actuator module can be improved.

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 explained in more detail in the following description with reference to the accompanying drawings, in which corresponding elements are provided with corresponding reference numerals. It shows:

1 ein Brennstoffeinspritzventil mit einem elektromagnetischen Aktormodul in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a fuel injection valve with an electromagnetic actuator module in a partial, schematic sectional view according to a first embodiment of the invention;

2 ein Brennstoffeinspritzventil mit einem elektromagnetischen Aktormodul entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung; 2 a fuel injection valve with an electromagnetic actuator module according to a second embodiment of the invention in a partial, schematic sectional view;

3 ein Signalverlaufdiagramm in einer schematischen Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise der Erfindung; 3 a signal waveform diagram in a schematic representation for explaining the operation of the invention;

4 eine schematische Darstellung eines elektromagnetischen Aktormoduls entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung und 4 a schematic representation of an electromagnetic actuator module according to a third embodiment of the invention and

5 ein Signalverlaufdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des elektromagnetischen Aktormoduls entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 5 a waveform diagram for explaining the operation of the electromagnetic actuator module according to the third embodiment of the invention.

Ausführungsformen der Erfindung.Embodiments of the invention.

1 zeigt ein als Brennstoffeinspritzventil 1 ausgebildetes Einspritzventil 1 mit einem elektromagnetischen Aktormodul 2 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich besonders für eine Brennstoffeinspritzanlage eines Kraftfahrzeugs. Das elektromagnetische Aktormodul 2 kommt bevorzugt bei solch einem Brennstoffeinspritzventil 1 zum Einsatz. Eine weiterer bevorzugter Einsatz des Einspritzventils 1 beziehungsweise des Aktormoduls 2 besteht bei Systemen zur Abgasnachbehandlung. Das Einspritzventil 1 eignet sich für eine Fluiderzeugung, insbesonder bei einer Abgasnachbehandlungen bei Fahrzeugen, z. B. für eine Denoxierung. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 und das erfindungsgemäße elektromagnetische Aktormodul 2 eignen sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle. 1 shows as a fuel injection valve 1 trained injection valve 1 with an electromagnetic actuator module 2 in a partial, schematic sectional view according to a first embodiment of the invention. The fuel injector 1 is particularly suitable for a fuel injection system of a motor vehicle. The electromagnetic actuator module 2 is preferred in such a fuel injector 1 for use. Another preferred use of the injection valve 1 or of the actuator module 2 exists in systems for exhaust aftertreatment. The injection valve 1 is suitable for fluid production, in particular in an exhaust aftertreatment of vehicles, eg. B. for a denoxification. The fuel injection valve according to the invention 1 and the electromagnetic actuator module according to the invention 2 However, they are also suitable for other applications.

Das elektromagnetische Aktormodul 2 weist Gehäuseteil 3, 4 auf. Ferner weist das Brennstoffeinspritzventil 1 einen Ventilkörper 5 auf. Der Ventilkörper 5 kann hierbei als weiteres Gehäuseteil 5 des elektromagnetischen Aktormoduls 2 dienen. Hierdurch kann das elektromagnetische Aktormodul 2 kompakt ausgestaltet sein.The electromagnetic actuator module 2 has housing part 3 . 4 on. Furthermore, the fuel injection valve 1 a valve body 5 on. The valve body 5 can in this case as a further housing part 5 of the electromagnetic actuator module 2 serve. This allows the electromagnetic actuator module 2 be designed compact.

Das elektromagnetische Aktormodul 2 weist einen Stempel 6 auf. Der Stempel 6 weist an seiner Außenseite 7 ein Feingewinde 8 auf, mit dem der Stempel 6 in ein entsprechendes Feingewinde 9 des Ventilkörpers 5 eingeschraubt ist. Der Stempel 6, das Gehäuseteil 3 und das Gehäuseteil 4 sind bezüglich einer Längsachse 10 des Aktormoduls 2 ausgerichtet.The electromagnetic actuator module 2 has a stamp 6 on. The Stamp 6 indicates on its outside 7 a fine thread 8th on, with the stamp 6 in a corresponding fine thread 9 of the valve body 5 is screwed. The Stamp 6 , the housing part 3 and the housing part 4 are with respect to a longitudinal axis 10 of the actuator module 2 aligned.

Das elektromagnetische Aktormodul 2 weist eine aktive Membran 15, eine passive Membran 16 und einen Stator 17 mit einer Wicklung 18 auf. Zwischen der aktiven Membran 15 und der passiven Membran 16 ist in einem Randbereich 19 ein Spalt 20 vorgesehen. Hierdurch berühren sich die beiden Membranen 15, 16 nicht direkt. Der Stator 17 mit der Wicklung 18 ist zwischen den Membranen 15, 16 angeordnet. Hierbei besteht eine Pressung zwischen der passiven Membran 16 und dem Stator 17 und der aktiven Membran 15. Somit besteht eine mechanische Wirkverbindung zwischen den Membranen 15, 16 über den Stator 17.The electromagnetic actuator module 2 has an active membrane 15 , a passive membrane 16 and a stator 17 with a winding 18 on. Between the active membrane 15 and the passive membrane 16 is in a border area 19 A gap 20 intended. As a result, touch the two membranes 15 . 16 not directly. The stator 17 with the winding 18 is between the membranes 15 . 16 arranged. There is a pressure between the passive membrane 16 and the stator 17 and the active membrane 15 , Thus, there is a mechanical operative connection between the membranes 15 . 16 over the stator 17 ,

Die aktive Membran 15 weist eine Außenseite 21 auf. Ferner weist die passive Membran 16 eine Außenseite 22 auf. Die Außenseite 21 der aktiven Membran 15 ist von der Außenseite 22 der passiven Membran 16 abgewandt. An der Außenseite 21 ist die aktive Membran 15 zumindest im Wesentlichen mit einer amorphen Schicht 23 beschichtet. Ferner ist die passive Membran 16 an ihrer Außenseite 22 im Wesentlichen mit einer amorphen Schicht 24 beschichtet. Die amorphen Schichten 23, 24 sind beispielsweise als amorphe Metallschichten mit einer relativen Permeabilität von mehr als 10000 ausgestaltet. Der von der Wicklung 18 erzeugbare magnetische Fluss kann dadurch auch bei hohen Frequenzen ohne wesentliche Verluste gebündelt werden. Die Membranen 15, 16 können beispielsweise aus Kupfer ausgebildet sein.The active membrane 15 has an outside 21 on. Furthermore, the passive membrane 16 an outside 22 on. The outside 21 the active membrane 15 is from the outside 22 the passive membrane 16 away. On the outside 21 is the active membrane 15 at least substantially with an amorphous layer 23 coated. Furthermore, the passive membrane 16 on its outside 22 essentially with an amorphous layer 24 coated. The amorphous layers 23 . 24 For example, they are configured as amorphous metal layers having a relative permeability of more than 10,000. The one from the winding 18 generated magnetic flux can thereby be bundled even at high frequencies without significant losses. The membranes 15 . 16 may be formed, for example, of copper.

Die passive Membran 16 weist in der Mitte der Außenseite 22 eine Durchgangsöffnung 25 auf. Durch die Durchgangsöffnung 25 ist eine elektrische Zuleitung 26 mit Leitern 27, 28 an den Stator 17 geführt. Über die elektrische Zuleitung 26 ist die Wicklung 18 mit einer Steuerung 29 verbunden. Die Leiter 27, 28 der elektrischen Zuleitung 26 sind hierbei flexibel und bewegbar ausgebildet. Somit ist eine gewisse Bewegung des Stators 17 relativ zu dem Gehäuseteil 5 ermöglicht, ohne dass die elektrische Zuleitung 26 beschädigt wird.The passive membrane 16 points in the middle of the outside 22 a passage opening 25 on. Through the passage opening 25 is an electrical supply line 26 with ladders 27 . 28 to the stator 17 guided. About the electrical supply line 26 is the winding 18 with a controller 29 connected. The ladder 27 . 28 the electrical supply line 26 are designed to be flexible and movable. Thus, there is some movement of the stator 17 relative to the housing part 5 allows, without the electrical supply 26 is damaged.

Das elektromagnetische Aktormodul 2 weist ein kreisringförmiges Federelement 30 auf. Das Federelement 30 ist hierbei vorzugsweise als nicht lineares Federelement 30 ausgestaltet. Die passive Membran 16 stützt sich über das Federelement 30 an den Gehäuseteilen 3, 5 ab. Insbesondere stützt sich die passive Membran 16 über das nicht lineare Federelement 30 an einem scheibenförmigen Keramikteil 31 ab, das über den Stempel 6 gehalten ist. Hierbei beaufschlagt der Stempel 6 über das Keramikteil 31 das nicht lineare Federelement 30 mit einer Vorspannung. Das Keramikteil 31 ist zwischen einer der passiven Membran 16 zugewandten Seite 11 des Stempels 6 und der passiven Membran 16 angeordnet. Das Federelement 30 ist dadurch vorgespannt, wobei entsprechend der Vorspannkraft eine gewisse Federkonstante eingestellt ist. Somit kann über den Stempel 6 die Federkonstante des nicht linearen Federelements 30 in nullter Näherung eingestellt werden.The electromagnetic actuator module 2 has an annular spring element 30 on. The spring element 30 is hereby preferably as a non-linear spring element 30 designed. The passive membrane 16 is supported by the spring element 30 on the housing parts 3 . 5 from. In particular, the passive membrane is supported 16 over the non-linear spring element 30 on a disc-shaped ceramic part 31 off, over the stamp 6 is held. This acts on the stamp 6 over the ceramic part 31 the non-linear spring element 30 with a bias. The ceramic part 31 is between one of the passive membrane 16 facing side 11 of the stamp 6 and the passive membrane 16 arranged. The spring element 30 is biased thereby, wherein according to the biasing force a certain spring constant is set. Thus, over the stamp 6 the spring constant of the non-linear spring element 30 be set in zeroth approximation.

Außerdem ist ein weiteres Federelement 32 vorgesehen. Das weitere Federelement 32 ist hierbei zwischen dem Gehäuseteil 4 und der aktiven Membran 15 angeordnet. Die aktive Membran 15 weist in einem Randbereich 33 der Außenseite 21 eine Aufnahme 34 auf, die das ringförmige Federelement 32 aufnimmt. Das ringförmige Federelement 32 kann hierbei im Ausgangszustand einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Somit sind die aktive Membran 15, der Stator 17 und die passive Membran 16 zwischen dem Gehäuseteil 4 und dem Gehäuseteil 3 zuverlässig positioniert. Hierbei ist eine gewisse Beweglichkeit ermöglicht.There is also another spring element 32 intended. The further spring element 32 is here between the housing part 4 and the active membrane 15 arranged. The active membrane 15 points in a border area 33 the outside 21 a recording 34 on which the annular spring element 32 receives. The annular spring element 32 may in this case have a circular cross-section in the initial state. Thus, the active membrane 15 , the stator 17 and the passive membrane 16 between the housing part 4 and the housing part 3 reliably positioned. This allows a degree of flexibility.

Wenn das System aus dem Membranen 15, 16 und dem Stator 17 frei angeordnet wäre, dann würde bei einer Bestromung der Wicklung 18 eine abstoßende Kraft sowohl auf die aktive Membran 15 als auch auf die passive Membran 16 wirken. Hierbei würde die aktive Membran 15 in einer Betätigungsrichtung 35 der aktiven Membran betätigt werden, während die passive Membran 16 entgegen der Betätigungsrichtung 35 betätigt würde. Da die passive Membran 16 allerdings an den Gehäuseteilen 3, 5 abgestützt ist, kommt es zu einer verstärkten Betätigung der aktiven Membran 15 in der Betätigungsrichtung 35. Somit kommt es gerade durch das Vorhandensein der passiven Membran 16 zu einer verstärkten Betätigung der aktiven Membran 15.If the system is out of the membranes 15 . 16 and the stator 17 would be freely arranged, then would be at a current to the winding 18 a repulsive force on both the active membrane 15 as well as on the passive membrane 16 Act. This would be the active membrane 15 in an actuating direction 35 the active membrane can be actuated while the passive membrane 16 against the direction of actuation 35 would be pressed. Because the passive membrane 16 however on the housing parts 3 . 5 supported, there is an increased activation of the active membrane 15 in the direction of actuation 35 , Thus, it is precisely the presence of the passive membrane 16 to increased activation of the active membrane 15 ,

Bei der Bestromung der Wicklung 18 wird eine magnetische Kraft von der Wicklung 18 auf die aktive Membran 15 ausgeübt. Außerdem wird eine magnetische Kraft von der Wicklung 18 auf die passive Membran 16 ausgeübt. Im zeitlichen Ablauf kommt es daher zu einem ersten Impuls, der auf der direkten Betätigung der aktiven Membran 15 auf Grund der Bestromung der Wicklung 18 verursacht ist. Ferner kommt es nachfolgend zu einem zweiten Impuls, der auf der magnetischen Kraft beruht, die die Wicklung 18 auf die passive Membran 16 ausübt. Hierbei kommt es zu einem mechanischen Stoß, der durch die weiteren Komponenten, insbesondere das Keramikteil 31, den Stempel 6 und das Gehäuseteil 5 reflektiert wird. Dieser zusätzliche, reflektierte Stoß wirkt dann über den Stator 17 zusätzlich auf die aktive Membran 15. Der zweite Impuls verstärkt somit den ersten Impuls. Somit addieren sich im Wesentlichen zwei Kraftimpulse. Je nach Ausgestaltung des elektromagnetischen Aktormoduls 2 können diese beiden Kraftimpulse mehr oder weniger aufgelöst sein. Insbesondere ist es möglich, dass die beiden Kraftimpulse soweit überlagert sind, dass diese nicht mehr aufgelöst sind und sich in der Summe lediglich ein verstärkter Kraftimpuls ergibt. Durch die Ausgestaltung des elektromagnetischen Aktormoduls 2 ist es allerdings auch möglich, dass durch einen gewissen zeitlichen Abstand zwischen den beiden Kraftimpulsen eine Auflösung erfolgt, wodurch die beiden Kraftimpulse zumindest teilweise getrennt wahrnehmbar sind.When energizing the winding 18 becomes a magnetic force from the winding 18 on the active membrane 15 exercised. In addition, a magnetic force from the winding 18 on the passive membrane 16 exercised. In the course of time, therefore, there is a first impulse, on the direct actuation of the active membrane 15 due to the energization of the winding 18 caused. Furthermore, a second pulse, which is based on the magnetic force that causes the winding, subsequently occurs 18 on the passive membrane 16 exercises. This results in a mechanical shock caused by the other components, in particular the ceramic part 31 , the stamp 6 and the housing part 5 is reflected. This additional, reflected shock then acts on the stator 17 in addition to the active membrane 15 , The second pulse thus amplifies the first pulse. Thus, essentially two power pulses add up. Depending on the design of the electromagnetic actuator module 2 These two force pulses can be more or less resolved. In particular, it is possible that the two force pulses are superimposed so far that they are no longer resolved and in the sum only results in an amplified force pulse. Due to the design of the electromagnetic actuator module 2 However, it is also possible that a resolution takes place by a certain time interval between the two force pulses, whereby the two force pulses are at least partially perceptible separately.

Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist einen Brennstoffkanal 40 auf. Im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 ist der Brennstoffkanal 40 mit Brennstoff 41 gefüllt. Durch die Auslenkung der aktiven Membran 15 des elektromagnetischen Aktormoduls 2 werden Stoßwellen 42 in dem Brennstoff 41 erzeugt. Je nach Auflösung der beiden Kraftimpulse kommt es dadurch zu einer entsprechenden Ausgestaltung der Stoßwellen 42 in dem Brennstoff 41. Die Stoßwellen 42 laufen durch den Brennstoffkanal 40, wobei entsprechend der Ausgestaltung des Brennstoffkanals 40 eine Druckverstärkung möglich ist. Hierdurch kann auf geeignete Weise eine Anregungskraft zum Einspritzen von Brennstoff in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine oder dergleichen erzeugt werden.The fuel injector 1 has a fuel channel 40 on. During operation of the fuel injection valve 1 is the fuel channel 40 with fuel 41 filled. Due to the deflection of the active membrane 15 of the electromagnetic actuator module 2 become shock waves 42 in the fuel 41 generated. Depending on the resolution of the two force pulses, this results in a corresponding design of the shock waves 42 in the fuel 41 , The shockwaves 42 run through the fuel channel 40 , wherein according to the configuration of the fuel channel 40 a pressure gain is possible. Thereby, an exciting force for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine or the like can be suitably generated.

Beispielsweise kann das elektromagnetische Aktormodul 2 so ausgestaltet sein, dass nach einer impulsartigen Bestromung der Wicklung 18 zunächst ein Kraftimpuls zur Auslenkung der aktiven Membran 15 erzeugt wird. Die passive Membran 16 kann dicker als die aktive Membran 15 ausgestaltet sein, so dass diese schwerer ist und somit die mechanischen und elektromechanischen Zeitkonstanten größer sind. Hierdurch reagiert die passive Membran 16 gegenüber der aktiven Membran 15 mit leichter Verzögerung. Durch die Reaktionskraft des Gehäuses wird dann der Kraftimpuls zurückgeführt und auf die aktive Membran 15 geführt. Somit kommt es zu einer zweiten Auslenkung der aktiven Membran 15, die die erste Auslenkung auch verstärken kann. Durch die Auslegung der Zeitkonstanten kann die resultierende Stoßkraft und somit die erzeugte Form der Stoßwelle 42 gestaltet werden.For example, the electromagnetic actuator module 2 be designed so that after a pulse-like energization of the winding 18 first a force pulse for the deflection of the active membrane 15 is produced. The passive membrane 16 can be thicker than the active membrane 15 be designed so that it is heavier and thus the mechanical and electro-mechanical time constants are larger. As a result, the passive membrane reacts 16 opposite the active membrane 15 with a slight delay. By the reaction force of the housing, the force pulse is then returned and to the active membrane 15 guided. Thus, there is a second deflection of the active membrane 15 which can also strengthen the first deflection. By the Design of the time constant can be the resulting impact force and thus the generated shape of the shock wave 42 be designed.

Um die im Betrieb erzeugte thermische Energie abzuführen, weist das Gehäuseteil 3 in diesem Ausführungsbeispiel Kühlkanäle 43, 44 auf. Durch die Kühlkanäle 43, 44 wird ein Kühlmittel geführt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Durchgangsöffnung 25 über ein Dichtelement 45 abgedichtet.To dissipate the thermal energy generated during operation, the housing part 3 in this embodiment, cooling channels 43 . 44 on. Through the cooling channels 43 . 44 a coolant is passed. In this embodiment, the through hole is 25 via a sealing element 45 sealed.

Um die hohen mechanischen Kräfte in vorteilhafter Weise auf die aktive Membran 15 zu übertragen, weist der Stator 17 ein geöffnetes Titaniumband 46 auf. An dem Titaniumband 46 ist die Wicklung 18 angeordnet. Hierdurch ist die Wicklung 18 steif aufgehängt.To the high mechanical forces in an advantageous manner to the active membrane 15 to transfer, assigns the stator 17 an open titanium band 46 on. On the titanium band 46 is the winding 18 arranged. This is the winding 18 hung stiff.

Somit dient die passive Membran 16 als Reaktionsmembran 16. Die zusätzliche Stoßenergie, die in der passiven Membran 16 entsteht, überträgt sich somit über den Stator 17, insbesondere die Wicklung 18 des Stators 17, auf die aktive Membran 15 und verstärkt die Stoßwelle. Durch die Auslegung der Steifigkeit der Verbindung beziehungsweise Abstützung der passiven Membran 16 in Bezug auf das Gehäuse, insbesondere die Gehäuseteile 3, 5, kann der zeitliche Verlauf der mechanischen Spannung in der aktiven Membran 15 und damit auch die Form der Stoßwelle des elektromagnetischen Aktormoduls 2 verstärkt und geformt werden.Thus, the passive membrane is used 16 as a reaction membrane 16 , The additional impact energy in the passive membrane 16 arises, thus transmits over the stator 17 , in particular the winding 18 of the stator 17 , on the active membrane 15 and amplifies the shockwave. By designing the rigidity of the connection or support of the passive membrane 16 with respect to the housing, in particular the housing parts 3 . 5 , the time course of the mechanical stress in the active membrane 15 and thus also the shape of the shock wave of the electromagnetic actuator module 2 strengthened and shaped.

Die Steuerung 29 kann eine leistungselektronische Baugruppe aufweisen. Hierbei kann beispielsweise durch schnelle Entladung von Impulskondensatoren eine Impulsspannung erzeugt werden. Die Zuleitungen, insbesondere die elektrische Zuleitung 26, und die Wicklung 18 weisen Induktivitäten auf. Durch die Zusammenwirkung der Induktivitäten und des Impulskondensators wird ein Statorstrom in der Wicklung 18 impulsartig aufgebaut. Im magnetischen System der Statorspule (Wicklung) 18 und der beiden Membranen 15, 16 entsteht ein magnetisches Feld, das durch verkettete magnetische Flüsse beschrieben werden kann. Die Kopplung der magnetischen Flüsse ist hierbei vergleichbar wie bei einem Dreiwicklungs-Transformator. Die verketteten Flüsse erzeugen mit entsprechender Verzögerung Wirbelströme in den beiden Membranen 15, 16.The control 29 can have a power electronic assembly. In this case, for example, by rapid discharge of pulse capacitors, a pulse voltage can be generated. The supply lines, in particular the electrical supply line 26 , and the winding 18 have inductors. The interaction of the inductors and the pulse capacitor causes a stator current in the winding 18 built up impulsively. In the magnetic system of the stator coil (winding) 18 and the two membranes 15 . 16 creates a magnetic field that can be described by linked magnetic fluxes. The coupling of the magnetic fluxes is comparable to a three-winding transformer. The chained flows generate with appropriate delay eddy currents in the two membranes 15 . 16 ,

Die Größe, räumliche und zeitliche Verteilung dieser Wirbelströme kann durch die Geometrie, insbesondere Dicke, und das Material der Membranen 15, 16 so gestaltet werden, dass ihre Zusammenwirkung mit dem Statorstrom die gewünschte, insbesondere maximale, Wirkung der Stoßwellenkraft, generiert. Die Wirbelströme beeinflussen hierbei über ihre Zurückwirkung auch den Statorstrom, das heißt den Strom in der Wicklung 18. Durch die Zusammenwirkung des Statorstroms und der Wirbelströme entsteht eine Kraft beziehungsweise ein Kraftimpuls, der direkt über die aktive Membran 15 an die Front der Stoßwelle 42 in dem Brennstoff 41 übertragen wird. Die zweite Kraft beziehungsweise der zweite Kraftimpuls wird als zweite, verzögerte Welle dem ersten Kraftimpuls aufaddiert. Somit kann der erste Kraftimpuls verstärkt werden. Ein Teil dieses Kraftimpulses wird direkt über den Stator 17 auf die aktive Membran 15 übertragen. Ein weiterer Teil kommt als verzögerte Reaktion über das Federelement 30, das zwischen der passiven Membran 16 und der mechanischen Abstützung (Gehäuse) angeordnet ist, und wiederum über den Stator 17 auf die aktive Membran 15 und an der Front der Stoßwelle in den Brennstoff 41. Die Summe aller Kräfte, die auf die aktive Membran 15 wirken, ergibt die resultierende, verteilte mechanische Spannung in der aktiven Membran 15. Hierbei besteht eine zeitliche Abhängigkeit. Durch eine geeignete Ausgestaltung des elektromagnetischen Aktormoduls 2 und vor allem der aktiven Membran 15 kann die Form der Stoßwelle 42 fokusiert werden.The size, spatial and temporal distribution of these eddy currents can be determined by the geometry, in particular thickness, and the material of the membranes 15 . 16 be designed so that their interaction with the stator generates the desired, in particular maximum, effect of the shock wave force. The eddy currents in this case also influence the stator current, that is to say the current in the winding, via their retroactivity 18 , Due to the interaction of the stator current and the eddy currents, a force or a force pulse is generated directly over the active membrane 15 to the front of the shockwave 42 in the fuel 41 is transmitted. The second force or the second force pulse is added as a second, delayed wave the first force pulse. Thus, the first power pulse can be amplified. A part of this force pulse is directly over the stator 17 on the active membrane 15 transfer. Another part comes as a delayed reaction via the spring element 30 that is between the passive membrane 16 and the mechanical support (housing) is arranged, and in turn via the stator 17 on the active membrane 15 and at the front of the shockwave into the fuel 41 , The sum of all forces acting on the active membrane 15 act, gives the resulting, distributed mechanical stress in the active membrane 15 , There is a temporal dependency here. By a suitable embodiment of the electromagnetic actuator module 2 and especially the active membrane 15 can the shape of the shockwave 42 be focused.

2 zeigt ein Brennstoffeinspritzventil 1 mit einem elektromagnetischen Aktormodul 2 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel weist die passive Membran 16 eine linsenförmige Ausnehmung 50 auf. Eine Querschnittsfläche 51 der linsenförmigen Ausnehmung 50 senkrecht zu der Betätigungsrichtung 35 umfasst hierbei zumindest näherungsweise eine Querschnittsfläche 52 der Wicklung 18. Die Querschnittsflächen 51, 52 sind senkrecht zu der Betätigungsrichtung 35 und somit senkrecht zu der Längsachse 10 orientiert. Insbesondere kann die Querschnittsfläche 51 der linsenförmigen Ausnehmung 50 zumindest näherungsweise gleich groß wie die Querschnittsfläche 52 der Wicklung 18 sein. Durch die linsenförmige Ausnehmung 50 weist die passive Membran 16 Innenseiten 53, 54 auf, die einander zugewandt sind. Die passive Membran 16 kann hierbei gewölbeförmig ausgestaltet sein, wodurch eine mechanische Stabilität, insbesondere Steifigkeit, verbessert ist. Speziell kann die passive Membran 16 somit bezüglich der Betätigungsrichtung 35 steif ausgestaltet sein. 2 shows a fuel injector 1 with an electromagnetic actuator module 2 in a partial, schematic sectional view according to a second embodiment of the invention. In this embodiment, the passive membrane 16 a lenticular recess 50 on. A cross-sectional area 51 the lenticular recess 50 perpendicular to the direction of actuation 35 in this case comprises at least approximately a cross-sectional area 52 the winding 18 , The cross-sectional areas 51 . 52 are perpendicular to the direction of actuation 35 and thus perpendicular to the longitudinal axis 10 oriented. In particular, the cross-sectional area 51 the lenticular recess 50 at least approximately the same size as the cross-sectional area 52 the winding 18 be. Through the lenticular recess 50 has the passive membrane 16 insides 53 . 54 on, who are facing each other. The passive membrane 16 In this case, it can be designed in the shape of a vault, whereby a mechanical stability, in particular rigidity, is improved. Specifically, the passive membrane 16 thus with respect to the direction of actuation 35 be stiff.

Außerdem ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Kühlsystem 60 vorgesehen, das eine Kühlflüssigkeit in die linsenförmige Ausnehmung 15 hinein und wieder heraus führt. Hierfür sind ein Zulaufkanal 61 und ein Ablaufkanal 62 zusammen mit der elektrischen Zuleitung 26 durch die Durchgangsöffnung 25 an der Außenseite 22 der passiven Membran 16 in die linsenförmige Ausnehmung 50 geführt. Hierbei kann auf geeignete Weise Kühlflüssigkeit aus dem Zulaufkanal 61 in die linsenförmige Ausnehmung 50 strömen. Entsprechend kann auf geeignete Weise Kühlflüssigkeit aus der linsenförmigen Ausnehmung 50 über den Ablaufkanal 62 abfließen. Hierbei kann eine Strömung in der linsenförmigen Ausnehmung 50 erzeugt werden, die durch Pfeile 63, 64 veranschaulicht ist. Somit ist die Kühlleistung erheblich gesteigert.In addition, in this embodiment, a cooling system 60 provided, the a cooling liquid in the lenticular recess 15 in and out again. For this purpose, an inlet channel 61 and a drain channel 62 together with the electrical supply line 26 through the passage opening 25 on the outside 22 the passive membrane 16 in the lenticular recess 50 guided. This can be done in a suitable manner cooling fluid from the inlet channel 61 in the lenticular recess 50 stream. Accordingly, in a suitable manner, cooling liquid from the lenticular recess 50 over the drainage channel 62 flow away. Here can a flow in the lenticular recess 50 be generated by arrows 63 . 64 is illustrated. Thus, the cooling capacity is significantly increased.

3 zeigt ein Signalablaufdiagramm in einer schematischen Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise der Erfindung. Hierbei ist an der Abszisse 65 die Zeit angetragen, während an der Ordinate 66 die auf die aktive Membran 15 wirkende resultierende Kraft, das heißt die Summe aller Kräfte, angetragen ist. Auf die aktive Membran 15 wirkt zunächst ein erster Kraftstoß 67, der durch die magnetische Kraft von der Wicklung 18 auf die aktive Membran 15 verursacht ist. Daran schließt sich zweiter Kraftstoff 68 an, der sich teilweise mit dem ersten Kraftstoß 67 überlagert. In der Darstellung ist hierbei eine teilweise Auflösung der beiden Kraftstöße 67, 68 dargestellt, wie es durch die beiden Gipfel veranschaulicht ist. Durch die Überlagerung der beiden Kraftstöße 67, 68 ist eine maximale Gesamtkraft 69 größer als eine maximale Kraft 70 des ersten Kraftstoßes 67. Dies bewirkt eine entsprechend größere Auslenkung der aktiven Membran 15. Durch die beiden Kraftstöße 67, 68 ist zumindest näherungsweise eine aktive Zeit 71 des elektromagnetischen Aktormoduls 2 bestimmt. Nach Ablauf einer Betriebsperiode 72 des elektromagnetischen Aktormoduls 2 schließen sich weitere Kraftstöße 67', 68' an. Hierbei überlagert sich der zweite Kraftstoß 68' mit dem ersten Kraftstoß 67'. Die Länge der Betriebsperiode 72 ist innerhalb gewisser Grenzen variabel. Beispielsweise hängt die Länge der Betriebsperiode 72 von der Drehzahl der Brennkraftmaschine ab. Beispielsweise kann ein Verhältnis der Betriebsperiode 72 zu der aktiven Zeit 71 typischerweise größer als 2000 sein. Die aktive Zeit 71 und die Betriebsperiode 72 sind in dem Diagramm nur schematisch und nicht maßstabsgetreu dargestellt. 3 shows a signal flow diagram in a schematic representation for explaining the operation of the invention. Here is the abscissa 65 time spent while at the ordinate 66 on the active membrane 15 acting resulting force, that is the sum of all forces, is plotted. On the active membrane 15 initially acts a first impulse 67 by the magnetic force from the winding 18 on the active membrane 15 caused. This is followed by second fuel 68 partially, with the first impulse 67 superimposed. In the illustration here is a partial resolution of the two power surges 67 . 68 represented as illustrated by the two summits. By the superimposition of the two power surges 67 . 68 is a maximum total power 69 greater than a maximum force 70 of the first impulse 67 , This causes a correspondingly greater deflection of the active membrane 15 , By the two power surges 67 . 68 is at least approximately an active time 71 of the electromagnetic actuator module 2 certainly. After expiry of a period of operation 72 of the electromagnetic actuator module 2 close further power surges 67 ' . 68 ' at. Here, the second impulse superimposed 68 ' with the first impulse 67 ' , The length of the operating period 72 is variable within certain limits. For example, the length of the operating period depends 72 from the speed of the internal combustion engine. For example, a ratio of the operating period 72 at the active time 71 typically greater than 2000. The active time 71 and the operating period 72 are shown in the diagram only schematically and not to scale.

4 zeigt die Steuerung 29 mit mehreren Wicklungen 18A, 18B, 18C des elektromagnetischen Aktormoduls 2 eines Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung. In diesem Ausführungsbeispiel sind drei Wicklungen 18A bis 18C dargestellt. Diese drei Wicklungen 18A bis 18C kommen anstelle einer einzelnen Wicklung 18 zum Einsatz und sind zwischen den Membranen 15, 16 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die aktive Membran 15 schematisch dargestellt. 4 shows the controller 29 with several windings 18A . 18B . 18C of the electromagnetic actuator module 2 a fuel injection valve 1 according to a third embodiment in a schematic representation. In this embodiment, three windings 18A to 18C shown. These three windings 18A to 18C come instead of a single winding 18 used and are between the membranes 15 . 16 arranged. In this embodiment, the active membrane 15 shown schematically.

Die Steuerung 29 weist einen Impulsgenerators 80 auf. Ferner sind Ladeschaltungen 81A, 81B, 81C vorgesehen, die zu dem Aufladen von Stoßkapazitäten 82A, 82B, 82C dienen. Die Ladeschaltungen 81A bis 81C werden hierbei über eine Ladespannung gespeist. Hierfür kann beispielsweise ein Hochspannungstransformator vorgesehen sein, dessen Hochspannung über einen Gleichrichter in die gleichgerichtete Ladespannung für die Ladeschaltungen 81A bis 81C umgesetzt wird. Die Ladeschaltungen 81A bis 81C weisen hierbei beispielsweise geeignete Ladewiderstände auf, um die Stoßkapazitäten 82A bis 82C in der gewünschten Zeit aufzuladen. Der Ladevorgang erfolgt hierbei beispielsweise relativ langsam, beispielsweise im Millisekundenbereich. Der Impulsgenerator 80 erzeugt Triggersignale, die über Leitungen 83A, 83B, 83C an elektronische Schalter 84A, 84B, 84C zum Auslösen eines Schaltvorgangs geführt werden. Die Schalter 84A bis 84C können beispielsweise als Thyristoren ausgestaltet sein. Beim Schalten der elektronischen Schalter 84A bis 84C werden die Stoßkapazitäten 82A bis 82C auf die einzelnen Wicklungen 18A bis 18C geschaltet. Hierdurch werden Impulsströme in den Wicklungen 18A bis 18C erzeugt. Die Stoßkapazitäten 82A bis 82C entladen sich hierbei über die Impulsströme. Der Impulsgenerator 80, der als Triggereinrichtung 80 dient, kann hierbei zu frei programmierbaren Zeitpunkten die einzelnen Schaltsignale zum Schalten der Schalter 84A, 84B, 84C ausgeben. Somit können die Impulsströme für die Wicklungen 18A bis 18C zu geeigneten Zeitpunkten und nicht notwendigerweise gleichzeitig erzeugt werden.The control 29 has a pulse generator 80 on. Furthermore, charging circuits 81A . 81B . 81C provided for the charging of shock capacity 82A . 82B . 82C serve. The charging circuits 81A to 81C are fed via a charging voltage. For this purpose, for example, a high-voltage transformer may be provided, whose high voltage via a rectifier in the rectified charging voltage for the charging circuits 81A to 81C is implemented. The charging circuits 81A to 81C In this case, for example, have suitable charging resistors, the impact capacities 82A to 82C to charge in the desired time. The charging process takes place here, for example, relatively slowly, for example in the millisecond range. The pulse generator 80 generates trigger signals via lines 83A . 83B . 83C to electronic switches 84A . 84B . 84C be triggered to trigger a switching operation. The switches 84A to 84C For example, they can be configured as thyristors. When switching the electronic switch 84A to 84C become the shock capacities 82A to 82C on the individual windings 18A to 18C connected. This causes pulse currents in the windings 18A to 18C generated. The impact capacities 82A to 82C discharged here via the pulse currents. The pulse generator 80 acting as a trigger device 80 serves, can here at freely programmable times the individual switching signals for switching the switch 84A . 84B . 84C output. Thus, the pulse currents for the windings 18A to 18C be generated at appropriate times and not necessarily simultaneously.

Durch die sehr hohen Anstiegsflanken der Impulsströme für die Wicklungen 18A bis 18C werden in allen umliegenden Leitern in Abhängigkeit von der Eindringtiefe Wirbelströme induziert. Die Größe und die Zeit dieser Wirbelströme ist von der Geometrie der Leiter, ihrer Materialzusammensetzung und von der Eindringtiefe abhängig. Das elektromagnetische Aktormodul 2 ist so ausgestaltet, dass sich die Wirbelströme vor allem in den gut leitfähigen Membranen 15, 16 ausbreiten.Due to the very high rising edges of the pulse currents for the windings 18A to 18C eddy currents are induced in all surrounding conductors as a function of the penetration depth. The size and time of these eddy currents depends on the geometry of the conductors, their material composition and the penetration depth. The electromagnetic actuator module 2 is designed so that the eddy currents, especially in the highly conductive membranes 15 . 16 spread.

In der 4 sind magnetische Flüsse 85A, 85B, 85C der einzelnen Wicklungen 18A, 18B, 18C veranschaulicht. In der Summe ergibt sich hierdurch ein Magnetfeld beziehungsweise magnetischer Fluss 86. Dieser magnetische Fluss 86 durchdringt insbesondere die aktive Membran 15, so dass die Wirbelströme in der aktiven Membran 15 erzeugt werden. Hierdurch kommt es zu einer Betätigung der aktiven Membran 15 in der Betätigungsrichtung 35.In the 4 are magnetic rivers 85A . 85B . 85C the individual windings 18A . 18B . 18C illustrated. In total, this results in a magnetic field or magnetic flux 86 , This magnetic flux 86 in particular, it penetrates the active membrane 15 , so that the eddy currents in the active membrane 15 be generated. This leads to an actuation of the active membrane 15 in the direction of actuation 35 ,

Die Steuerung 29 kann weitere Komponenten aufweisen. Insbesondere kann zwischen die einzelnen Leitungen jeweils eine Freilaufdiode geschaltet sein. Beispielsweise kann zwischen Leitungen 87, 88, die den elektronischen Schalten 84A mit der Wicklung 18A verbinden, eine Freilaufdiode geschaltet sein. Entsprechendes gilt für die anderen Wicklungen 18B, 18C. Somit kann bei einer Stromrichtungsänderung die jeweilige Wicklung 18A bis 18C kurzgeschlossen werden. Solche Freilaufdioden sind in vorteilhafter Weise in die in der 4 dargestellten Schalter 84A, 84B, 84C integriert.The control 29 can have other components. In particular, a freewheeling diode can be connected in each case between the individual lines. For example, between lines 87 . 88 that the electronic switching 84A with the winding 18A connect, a freewheeling diode to be connected. The same applies to the other windings 18B . 18C , Thus, in a current direction change, the respective winding 18A to 18C be shorted. Such freewheeling diodes are advantageously in the in the 4 illustrated switch 84A . 84B . 84C integrated.

Die Wirbelstromerzeugung in den Membranen 15, 16 kann mit hohem Wirkungsgrad erfolgen, indem gut leitende Werkstoffe, insbesondere Kupfer, für die Membranen 15, 16 zum Einsatz kommen. The eddy current generation in the membranes 15 . 16 can be done with high efficiency by using highly conductive materials, especially copper, for the membranes 15 . 16 be used.

5 zeigt ein Signalverlaufdiagramm zur Veranschaulichung der Funktionsweise des elektromagnetischen Aktormoduls 2 mit der Steuerung 29 entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei ist an der Abszisse die Zeit angetragen. An der Ordinate sind die Stromimpulse 90A, 90B, 90C, die resultierende Kraft 91 auf die aktive Membran 15 und zum Vergleich die Auslenkung 92 bei einer einzigen Wicklung 18 dargestellt, wobei ein Aufbau des elektromagnetischen Aktormoduls 2 ohne passive Membran 16 zugrunde gelegt ist. Die zusätzliche Wirkung der passiven Membran 16 ist daher bei der Darstellung der 5 nicht berücksichtigt. 5 shows a signal waveform diagram for illustrating the operation of the electromagnetic actuator module 2 with the controller 29 according to the third embodiment of the invention. In this case, the time is plotted on the abscissa. At the ordinate are the current pulses 90A . 90B . 90C , the resulting force 91 on the active membrane 15 and for comparison the deflection 92 in a single winding 18 shown, wherein a structure of the electromagnetic actuator module 2 without passive membrane 16 is based on. The additional effect of the passive membrane 16 is therefore in the representation of 5 not considered.

Zur Veranschaulichung sind Triggerzeiten 93A, 93B, 93C vorgegeben, zu denen der Impulsgenerator 80 die einzelnen Schalter 84A bis 84C betätigt. Hierdurch werden die einzelnen Wicklungen 18A bis 18C nacheinander durchstromt, was durch, die Stromimpulse 90A bis 90C veranschaulicht ist. Durch die einzelnen magnetischen Flüsse 85A bis 85C ergibt sich ein Magnetfeld 86, das eine resultierende Kraft 91 auf die aktive Membran 15 ausübt. Entsprechend der resultierenden Kraft 91 kommt es auch zu einer Auslenkung der aktiven Membran 15. Hierbei ist insbesondere der steile Anstieg im Vergleich zu einer Anregung mit einer einzigen Wicklung, wie es durch die Kurve 92 veranschaulicht ist, bedeutend.Illustrative are trigger times 93A . 93B . 93C given, to which the pulse generator 80 the individual switches 84A to 84C actuated. This will cause the individual windings 18A to 18C flows through successively, what through, the current pulses 90A to 90C is illustrated. Through the individual magnetic fluxes 85A to 85C results in a magnetic field 86 that is a resultant force 91 on the active membrane 15 exercises. According to the resulting force 91 There is also a deflection of the active membrane 15 , Here, in particular, the steep rise compared to a single winding excitation, as through the curve 92 is significant.

Je nach Wahl der Triggerzeiten 93A bis 93C kann somit die Kraftamplitude 91 geformt werden. Speziell kann eine Gesamtdauer 94 gezielt beeinflusst werden. Durch die Ausgestaltung dieser zeitlichen Kraftform 91 und damit der entsprechenden Anregungskraft zur Erzeugung der Stoßwelle 42 kann die Energieumwandlung im elektromagnetischen Aktormodul 2 besonders wirksam gestaltet werden und wesentlich besser an die spezifischen Eigenschaften des Mediums 41, insbesondere des Brennstoffs 41, angepasst werden.Depending on the choice of trigger times 93A to 93C can thus the force amplitude 91 be formed. Specifically, a total duration 94 be specifically influenced. Due to the design of this temporal force form 91 and thus the corresponding excitation force for generating the shock wave 42 can the energy conversion in the electromagnetic actuator module 2 be designed to be particularly effective and much better to the specific properties of the medium 41 , in particular of the fuel 41 , be adjusted.

Das Verhältnis der Betriebsperiode des elektromagnetischen Aktormoduls 2 und der aktiven Bestromungszeit der einzelnen Erregerspulen (Wicklungen) 18A bis 18C kann typischerweise größer als 1000 sein. Hierdurch können im Mikrosekundenbereich sehr hohe Stromdichten angewendet werden. Die Erwärmung der Leiter erfolgt sehr schnell, fast adiabatisch. Nach der kurzen Bestromung folgt eine relativ lange Phase der Wärmeabgabe von den Leitern in das Kühlsystem 60. In der Folge liegt die physikalische Grenze für die Krafterzeugung primär nicht in der Wärmeentwicklung, sondern in den hohen mechanischen Kräften innerhalb der Wicklungen 18A bis 18C. Diese Kräfte können ausreichend abgefangen und abgestützt werden. Die Konstruktionsteile des Aktormoduls 2 sind hierbei aus nicht ferromagnetischen Materialien ausgeführt, die nach Möglichkeit eine sehr gute thermische Leitfähigkeit aufweisen.The ratio of the operating period of the electromagnetic actuator module 2 and the active energizing time of the individual exciter coils (windings) 18A to 18C may typically be greater than 1000. As a result, very high current densities can be applied in the microsecond range. The heating of the conductors is very fast, almost adiabatic. After the short energization follows a relatively long phase of heat dissipation from the conductors in the cooling system 60 , As a result, the physical limit for power generation is primarily not heat generation but high mechanical forces within the windings 18A to 18C , These forces can be adequately intercepted and supported. The construction parts of the actuator module 2 are made of non-ferromagnetic materials, which, if possible, have a very good thermal conductivity.

Die elektromechanische Konstruktion des elektromagnetischen Aktormoduls 2 ist so ausgelegt, dass nach einer impulsartigen Bestromung zuerst die leichtere aktive Membran 15 reagiert, die von den Wicklungen 16A bis 16C abgestoßen wird, und die erste steile Spitze der Stoßwellenfront erzeugt wird. Die elektromechanische Konstruktion kann insbesondere über die Stärke der Membranen 15, 16 und deren Steifigkeiten ausgelegt werden.The electromechanical construction of the electromagnetic actuator module 2 is designed so that after a pulse-like energization first the lighter active membrane 15 that reacts by the windings 16A to 16C is repelled, and the first steep peak of the shock wave front is generated. The electromechanical construction can in particular on the strength of the membranes 15 . 16 and their stiffnesses are designed.

Somit kann das elektromagnetische Aktormodul 2 mehrere Wicklungen 18A bis 18C aufweisen. Die Wicklungen 18A bis 18C sind hierbei einzeln von der Steuerung 29 ansteuerbar. Die Steuerung 29 weist mehrere den einzelnen Wicklungen 18A bis 18C zugeordnete Stoßkapazitäten 82A bis 82C auf, die zu vorgegebenen Zeitpunkten (Triggerzeiten) 83A bis 83C entladen werden. Durch das Entladen der Stoßkapazitäten 82A bis 82C zu den Triggerzeiten 83A bis 83C werden Impulsströme 90A bis 90C in den Wicklungen 18A bis 18C erzeugt. Die Stoßkapazitäten 82A bis 82C sind hierbei so ausgestaltet, dass die erzeugten Impulsströme 90A bis 90C steile Anstiegsflanken 95A, 95B, 95C aufweisen.Thus, the electromagnetic actuator module 2 several windings 18A to 18C exhibit. The windings 18A to 18C are here individually from the controller 29 controllable. The control 29 has several individual windings 18A to 18C assigned impact capacities 82A to 82C on, at given times (trigger times) 83A to 83C be discharged. By unloading the impact capacities 82A to 82C to the trigger times 83A to 83C become pulse currents 90A to 90C in the windings 18A to 18C generated. The impact capacities 82A to 82C are here designed so that the generated pulse currents 90A to 90C steep rising edges 95A . 95B . 95C exhibit.

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

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 5903204 [0002]

Claims

Electromagnetic actuator module ( 2 ), in particular for fuel injection valves or fluid injectors, having an active membrane ( 15 ), a passive membrane ( 16 ) and a stator ( 17 ) between the active membrane ( 15 ) and the passive membrane ( 16 ), wherein the stator ( 17 ) at least one winding ( 18 ) and wherein the passive membrane ( 16 ) at least indirectly on at least one housing part ( 3 . 5 ) is supported.

Electromagnetic actuator module according to claim 1, characterized in that an outer side ( 22 ) of the passive membrane ( 16 ) at least substantially with an amorphous layer ( 24 ) is coated.

Electromagnetic actuator module according to claim 1 or 2, characterized in that the passive membrane ( 16 ) at least one passage opening ( 25 ) which at least approximately in a center of an outer side ( 22 ) of the passive membrane ( 16 ) is arranged and that through the passage opening ( 25 ) an electrical supply line ( 26 ) for the winding ( 18 ) to the stator ( 17 ) is guided.

Electromagnetic actuator module according to claim 3, characterized in that the electrical supply line ( 26 ) as a flexible and / or movable electrical supply line ( 26 ) is trained.

Electromagnetic actuator module according to one of claims 1 to 4, characterized in that the passive membrane ( 16 ) at least via a non-linear spring element ( 30 ) on the housing part ( 3 . 5 ) is supported.

Electromagnetic actuator module according to claim 5, characterized in that a stamp ( 6 ) is provided, which via a screw ( 7 . 9 ) with a housing part ( 5 ), that a ceramic part ( 31 ) provided between one of the passive membranes ( 16 ) facing side ( 11 ) of the stamp ( 6 ) and the passive membrane ( 16 ) is arranged such that the passive membrane ( 16 ) via the non-linear spring element ( 30 ) on the ceramic part ( 31 ) is supported and that by the screw ( 7 . 9 ) a bias of the non-linear spring element ( 30 ) is adjustable.

Electromagnetic actuator module according to one of claims 1 to 6, characterized in that an outer side ( 21 ) of the active membrane ( 15 ) at least substantially with an amorphous layer ( 23 ) is coated.

Electromagnetic actuator module according to one of claims 1 to 7, characterized in that on the active membrane ( 15 ) in a peripheral area ( 33 ) of the active membrane ( 15 ) a spring receiver ( 34 ) which is an annular spring element ( 32 ) and that the active membrane ( 15 ) via the annular spring element ( 32 ) at least indirectly on a housing part ( 4 . 5 ) is supported.

Electromagnetic actuator module according to one of claims 1 to 8, characterized in that the passive membrane ( 16 ) an at least approximately lenticular recess ( 50 ) and that a cross-sectional area ( 51 ) of the lenticular recess ( 50 ) perpendicular to an actuating direction ( 35 ) of the active membrane ( 16 ) at least approximately a cross-sectional area ( 52 ) of the winding ( 18 ) of the stator ( 17 ).

Electromagnetic actuator module according to claim 9, characterized in that a cooling system ( 60 ) and that the cooling system ( 60 ) is configured, a cooling liquid through the lens-shaped recess ( 50 ) of the passive membrane ( 16 ) respectively.

Electromagnetic actuator module according to one of claims 1 to 10, characterized in that in at least one housing part ( 3 ) at least one cooling channel ( 43 . 44 ) is configured.

Electromagnetic actuator module according to one of claims 1 to 11, characterized in that the active membrane ( 15 ) against the passive membrane ( 16 ) is biased and that the active membrane ( 15 ) over the stator ( 17 ) to the passive membrane ( 16 ) is pressed.

Electromagnetic actuator module according to one of claims 1 to 12, characterized in that a plurality of windings ( 18A . 18B . 18C ) are provided that the windings ( 18A . 18B . 18C ) are individually controllable that a controller ( 29 ) and several windings ( 18A . 18B . 18C ) associated impact capacities ( 82A . 82B . 82C ) and that the controller ( 29 ), the impact capacities ( 82A . 82B . 82C ) at given times ( 93A . 93B . 93C ) for generating pulse streams ( 90A . 90B . 90C ) through the windings ( 18A . 18B . 18C ) to unload.

Electromagnetic actuator module according to claim 13, characterized in that the impact capacities ( 82A . 82B . 82C ) are designed so that the generated pulse currents ( 90A . 90B . 90C ) steep rising edges ( 95A . 95B . 95C ) exhibit.

Injection valve ( 1 ), in particular injector for fuel injection systems or fluid injector, with an electromagnetic actuator module ( 2 ) according to one of claims 1 to 14.

Method for operating an electromagnetic actuator module or an injection valve with such an electromagnetic actuator module, in which an active membrane, a passive membrane and a stator is provided, wherein the stator is arranged between the active membrane and the passive membrane and has at least one winding, wherein the passive membrane is at least indirectly supported on at least one housing part.