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Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil mit Servoventilsteuerung zur Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum eines Verbrennungsmotors, wobei das Einspritzventil typischerweise in Verbindung mit einem unter Hochdruck stehenden sogenannten Common-Rail-System zum Einsatz kommt. Verwendet wird hierbei oftmals ein Piezoelement als Aktor, wobei die Steuerung der Einspritzmenge solcher Common-Rail-Einspritzventile überwiegend indirekt über ein Servoventil gesteuert wird. Dies bedeutet, dass die Düsennadel nicht direkt mit der Bewegung des Piezoaktors gekoppelt ist, sondern dass der Piezoaktor seinerseits ein Servoventil betätigt. Die Zufuhr von Kraftstoff erfolgt typischerweise unter sehr hohem Druck über einen Hochdruckanschluss und eine Hochdruckleitung im Einspritzventilkörper durch eine Ventilplatte auf eine Drosselplatte. Ein Steuerraum ist über eine Zulaufdrossel mit der Hochdruckleitung verbunden. Darüber hinaus ist der Steuerraum über eine Ablaufdrossel mit einem Ventilraum verbunden. Vom vorderen oder unteren Bereich, das ist der Bereich, der zum Brennraum zeigt, weist die Einspritzdüse einen Düsenkörper und eine Düsennadel auf, wobei die Düsennadel mit einer Düsenfeder so vorgespannt ist, dass diese eine Schließkraft ausübt. Da der Steuerraum über den Hochdruckanschluss mit dem Rail-System verbunden ist, herrscht im nicht betätigten Zustand im Steuerraum ein hoher Druck vor, der dem Druck im Rail-System entspricht (Rail-Druck). Daraus resultiert eine zusätzliche hydraulische Kraftwirkung, welche die Düsennadel in Schließposition hält und somit die Öffnungen des Einspritzventils verschlossen sind.
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Wird der Piezoaktor betätigt, betätigt dieser das Servoventil. Dadurch kann Kraftstoff über die Ablaufdrossel den Steuerraum verlassen. Dadurch wird der Druck im Steuerraum abgesenkt und nach Unterschreiten einer bestimmten Druckschwelle wird die Düsennadel geöffnet. Wird der Piezoaktor anschließend wieder entladen, schließt das Servoventil, der Steuerraum wird über eine Verbindung zum Hochdrucksystem erneut befüllt, sodass sich der Druck im Steuerraum wieder auf Rail-Druck-Niveau aufbaut und die Düsennadel schließt. Dabei wird die Dynamik des Druckabfalls bzw. Druckaufbaus im Steuerraum sowie die Nadelgeschwindigkeit während der Nadelöffnungs- bzw. Nadelschließbewegung im Wesentlichen durch die Dimensionierung der Zu- und Ablaufdrossel bestimmt.
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Um einen stabilen Betrieb eines Common-Rail-Injektors mit Piezoaktor zu gewährleisten, ist eine nahzu spielfreie Kopplung zwischen Piezoaktor und dem Ventilkörper des Servoventils erforderlich. Hierfür ist eine sehr genaue statische Temperaturkompensation der thermischen Längenänderung im Bereich der gesamten Antriebskette erforderlich, um die Änderung des Leerhubs des Piezoaktors in engen Grenzen zu halten. Hierfür ist der Piezoaktor üblicherweise von einer Invar-Hülse umgeben, die ein ähnliches Wärmeausdehnungsverhalten wie der Piezoaktor zeigt.
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Es ist aber erforderlich, dass ein kleiner definierter Leerhub des Servoventils vorhanden ist, also ein kleiner Zwischenraum zwischen dem Servoventilkörper und der Bodenplatte des Aktors besteht, da verhindert werden muss, dass bei nicht angesteuertem Piezoaktor das Servoventil offen steht. Umgekehrt ist ein zu groß eingestellter Leerhub nachteilig, da dadurch der erforderliche Piezoaktorhub in gleichem Maß erhöht wird und dies wiederum die dazu notwendige Ansteuerenergie entsprechend erhöht. Insgesamt erhöht dies die Anforderungen an die Konstanz der Genauigkeit des Systems auch über längere Zeiträume.
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Die Anwendung von Einspritzventilen im Motor liefert thermisch sehr komplexe Randbedingungen mit verschiedenen Wärmequellen und Wärmesenken. Im Bereich des Piezoaktors spielt die Eigenerwärmung in Folge elektrischer Verluste eine wesentliche Rolle. Im Bereich des Servoventils steht die Temperaturerhöhung in Folge des Entspannens des Kraftstoffs von Rail-Druck auf Umgebungsdruck eine signifikante Wärmequelle dar. Durch den Einbau des Injektors im Zylinderkopf eines Motors ergeben sich über verschiedene Kontaktstellen, etwa die Brennraumabdichtung und den Kontakt der Düsenspitze zu den Verbrennungsgasen entsprechende Wärmeströme. Eine ebenfalls zu berücksichtigende Einflussgröße auf den Leerhub stellt die Verpratzungskraft im Zylinderkopf dar. Dies ist auch mit großer Toleranz behaftet.
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Im statischen Injektorbetrieb können die resultierenden Wärmedehnungen durch geeignete Materialwahl und Geometrie weitgehend kompensiert werden. Im dynamischen Motorbetrieb ergibt sich in Folge instationärer, inhomogener Temperaturverteilungen in den Bauteilen eine zusätzliche Einflussgröße auf den Leerhub des Piezoaktors. Des Weiteren verändert sich der Leerhub im Injektorbetrieb durch Längenänderung des Piezoaktors in Folge von Polarisationsänderungen und Verschleiß.
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Thermisch bedingte Längenänderungen können über eine geeignete Verwendung verschiedener Materialien weitgehend kompensiert werden. Ein Beispiel ist die bereits genannte Verwendung von Aktorgehäusen aus Invar, da Invar ein im Wesentlichen gleiches Temperaturausdehnungsverhalten wie die Piezokeramik besitzt. Letztlich stellt dies jedoch nur eine Grundkompensation dar. Leerhubveränderungen in Folge von Verschleiß bzw. Änderungen des Polarisierungszustandes werden nicht erfasst.
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Zur Lösung dieses Problems existieren Piezo-Common-Rail-Einspritzdüsen, die einen hydraulischen Koppler, bestehend aus einem Zylinder mit einem Antriebskolben auf der Aktorseite und einem Abtriebskolben auf der Ventilseite verwenden. Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass sich dieser hydraulische Koppler im Niederdruckbereich befindet. Um einen solchen Koppler jedoch funktionsfähig zu halten, ist ein bestimmtes Druckniveau, meist etwa 10 bar, zu gewährleisten. Im Stand der Technik wird dies mit einem Druckhalteventil erreicht.
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Die zunehmende Verwendung niedrigsiedender Kraftstoffkomponenten, etwa durch Zumischung von Alkohol zum Kraftstoff, gefährdet jedoch die Funktionsfähigkeit entsprechender hydraulischer Koppelelemente im Niederdruckbereich und stellt somit ein erhebliches Funktionsrisiko für derartige Konzepte dar.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2012 212 614 A1 offenbart ein Einspritzventil mit einem Piezoaktuator und einer ersten und zweiten Steuerkammer. Bei Betätigung des Piezoaktuators wird das Volumen der ersten Steuerkammer vergrößert, wodurch aus der zweiten Steuerkammer Fluid abgezogen wird und sich der Druck in der zweiten Steuerkammer verringert. Dadurch wird eine Düsennadel des Einspritzventils gehoben, da am anderen Ende der Düsennadel ein weit höherer Druck anliegt.
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Die Offenlegungsschrift
DE 197 08 304 A1 offenbart ein Einspritzventil mit einer Steuerventilvorrichtung, die durch einen piezoelektrischen Aktor ein Druckentlastungsventil öffnen kann, das zur Entlastung eines Druckraums oberhalb einer Düsennadel des Einspritzventils führt, wodurch sich die Düsennadel öffnen kann. Zwischen piezoelektrischem Aktor und dem Steuerventil ist ein Hydraulikkoppler mit Kopplungsmembran vorgesehen.
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Aus der deutschen Übersetzung
DE 600 36 421 T2 des Europäischen Patents
EP 1 473 460 B1 ist ein Einspritzventil mit einem Aktuator bekannt, der bei Betätigung eine Düsennadel des Einspritzventils zu heben vermag, wobei die Kraftkopplung durch ein hydraulisches Kopplungselement erfolgt.
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Aus der
EP 1 389 274 ist darüber hinaus ein direkt betätigtes Einspritzventil mit einem hydraulischen Koppler bekannt. Dies hat jedoch den Nachteil, dass der Aktor nicht ausreichend von der Düsennadel entkoppelt ist, was die Kompensation von Verschleiß ebenfalls erschwert.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die oben genannten Probleme der Einspritzventile nach dem Stand der Technik zu vermeiden und ein Einspritzventil mit Servoventilsteuerung zur Verfügung zu stellen, welches zum einen den Aktor ausreichend von der Düsennadel entkoppelt, zum anderen aber die durch Temperaturschwankungen und Verschleiß von Bauteilen auftretenden Längenänderungen während des Betriebes des Einspritzventils kompensiert.
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Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst und durch die Lehre der abhängigen Ansprüche weiter erläutert.
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So stellt die Erfindung ein Einspritzventil mit Servoventilsteuerung zur Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum eines Verbrennungsmotors zur Verfügung, wobei das Einspritzventil einen Injektorkörper mit einer Einspritzdüse aufweist, die wiederum ein Düsenmodul mit einem Düsenkörper und einer Düsennadel enthält, wobei das Düsenmodul in der unteren, dem Brennraum zugewandten Seite des Injektorkörpers angeordnet ist. Die Düsennadel korrespondiert mit einer Düsenfeder derartig, dass sie eine Schließkraft auf die Düsennadel ausübt. Das Einspritzventil ist darüber hinaus an eine Hochdruckleitung angeschlossen, über die es mit dem Hochdruckkraftstoffsystem (Common-Rail) verbunden ist. An einer anderen Stelle ist die Hochdruckleitung über eine Zulaufdrossel mit einem Steuerraum verbunden, wobei der Steuerraum über eine Ablaufdrossel wiederum mit dem Ventilraum verbunden ist. Vorteilhafterweise ist darüber hinaus noch eine Düsenblende vorhanden, die das Schließen der Düsennadel hydraulisch unterstützen kann.
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Im Ventilraum selbst ist ein Ventilkörper angeordnet, der mit einer Ventilfeder so zusammenwirkt, dass die Ventilfeder den Ventilkörper so von der Drosselplatte abdrückt, dass im Ruhezustand ein Spalt zwischen Ventilkörper und Drosselplatte verbleibt. Der Ventilkörper selbst steht weiterhin mit einem Ventil-Pin in Verbindung, der wiederum mit einem Aktor verbunden ist, vorzugsweise mit einem Piezoaktor, der von einer Wellenfeder vorgespannt ist.
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Nach der vorliegenden Erfindung ist nunmehr der Ventil-Pin mit sehr kleinem Spiel in den Ventilkörper eingepasst, sodass sich ein Dichtspalt zwischen dem Ventil-Pin und dem Ventilkörper bildet. Der Ventilkörper selbst weist Bohrungen auf, die den Ventilraum mit dem Dichtspalt verbinden. Das untere Ende des Ventil-Pins ist dabei nicht ganz mit dem Ventilkörper verbunden, sodass sich zwischen Ventil-Pin und Ventilkörper ein Kopplervolumen bildet, welches über den Dichtspalt und die Bohrung mit dem Ventilraum verbunden ist. Da der Ventilraum über die Ablaufdrossel mit dem Steuerraum verbunden ist, steht der Ventilraum bei dem erfindungsgemäßen Einspritzventil unter Hochdruck (Rail-Druck). Dies bedeutet, dass über die Bohrungen im Ventilkörper und dem Dichtspalt zwischen Ventil-Pin und Ventilkörper das Koppelvolumen mit Kraftstoff gefüllt wird, wobei dieser Kraftstoff ebenfalls unter Rail-Druck steht. Der Dichtspalt ist dabei so bemessen, dass zwar einerseits eine Fluidverbindung zwischen dem Koppelvolumen und dem Ventilraum steht, andererseits während der kurzen Zeit der Ventilbetätigung praktisch kein Fluidaustausch zwischen dem Koppelvolumen und dem Ventilraum stattfinden kann, sodass sich das Koppelvolumen in dieser Zeit praktisch nicht verändert. Damit wirkt das System aus den Bohrungen im Ventilkörper mit dem Dichtspalt und dem Koppelvolumen als hydraulischer Koppler.
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Anders als nach dem Stand der Technik steht der Koppler im Ruhezustand des Ventils unter Hochdruck, sodass ein abgesenkter Siedepunkt des Kraftstoffs, etwa durch Beimischung von niedrigsiedenden Komponenten, wie Bioalkohol, keine negativen Auswirkungen hat. Die Zeit, in der das Ventil betätigt wird, also in der der Aktor auslenkt und das Servoventil öffnet, wobei der Druck im Ventilraum abfällt, ist so kurz, dass in dieser Zeit keine spürbare Menge von Flüssigkeit (Kraftstoff) aus dem Koppelvolumen über den Dichtspalt und die Bohrung im Ventilkörper in den Ventilraum gelangen kann, sodass in dem hydraulischen Koppler selbst der Hochdruck erhalten bleibt. Über eine längere Zeit betrachtet, kann jedoch ein Druckausgleich über die bestehende Fluidverbindung über den Dichtspalt zwischen Kopplervolumen und Ventilraum stattfinden, sodass Längenänderungen im Ventilsystem auf Dauer ausgeglichen werden können.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Aktor gestapelte Piezoelemente (Piezostack) aufweist und vorzugsweise in Form eines vollaktiven Piezostacks ausgebildet ist, der im Allgemeinen weniger zur Rissbildung im Inneren der Piezostapelfolge neigt, da im Unterschied zu einem nicht vollaktiven Stack nicht nur Teile seiner jeweiligen piezoelektrischen Schichten von Elektrodenmaterial bedeckt sind, sondern die Bedeckung ganzflächig ist und die Kontaktierung in der Piezostapelabfolge abwechselnd randseitig von der Stapelseite erfolgt. Die jeweils anderspolig zu kontaktierenden Schichten sind auf dieser Kontaktseite jeweils abwechselnd randseitig isoliert.
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Die Hochdruck-Kraftstoffleitung ist vorzugsweise über eine Düsenblende mit dem Inneren des Düsenkörpers verbunden, was zur besseren hydraulischen Steuerung des Einspritzventils dient.
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Es ist darüber hinaus günstig, wenn der Dichtspalt zwischen Ventil-Pin und Ventilkörper etwa 1 μm beträgt. Für das Koppelvolumen hat sich ein Volumen von etwa 0,5 mm3 als vorteilhaft erwiesen. Beide Bemaßungen gewähren eine besonders geeignete Funktionsweise des Einspritzventils.
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Die Düsennadel des Einspritzventils öffnet vorzugsweise nach innen, insbesondere in Dieselanwendungen, da dort die Drücke des Kraftstoffs sehr hoch sind und dadurch eine hohce Dichtkraft am Dichtsitz des Einspritzventils wirkt. Bei einer anderen, dem Fachmann geläufigen Umkehr des Kraftflusses, kann aber ebenso ein nach außen öffnendes Ventil mit der Erfindung realisiert werden, insbesondere bei Benzininjektoren. Der Aktor selbst ist von einer den Aktor umgebenden Wellenfeder vorgespannt, um den Piezoaktor zu stabilisieren, und gleichzeitig abgedichtet, um den Piezostack zu schützen.
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Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform unter Bezug auf die Figuren beschrieben. Es zeigen:
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1 ein Längsschnitt durch den unteren Teil eines erfindungsgemäßen Einspritzventils;
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2 ein Detailausschnitt; und
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3 eine Detailzeichnung des Ventilraums im Längsschnitt.
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1 zeigt den wesentlichen Teil eines erfindungsgemäßen Einspritzventils, welches sich im Wesentlichen innerhalb eines Injektorkörpers 100 befindet. Im rechten Bereich ist eine Hochdruck-Kraftstoffleitung 210 gezeigt, die im oberen Bereich des Einspritzventils – hier nicht gezeigt – mittels eines Hochdruckanschlusses an ein Hochdruck-Kraftstoffsystem – Common-Rail – angeschlossen wird. Links neben der Hochdruck-Kraftstoffleitung 210 ist der von einer Wellenfeder 450 umgebene Aktor 400 gezeigt, der über seine Aktorkopfplatte 410 mit dem Injektorkörper 100 verbunden ist. Der Aktor 400 besteht vorzugsweise aus einem Piezostapel. Es können aber auch andere Materialien, etwa ein magnetostriktives Material, verwendet werden. Über eine Bodenplatte des Aktors 420 ist diese mit einem in einer Ventilplatte 320 angeordneten Ventilkörper 310 verbunden und wirkt unmittelbar auf diesen. Die Hochdruck-Kraftstoffleitung ist auch durch die Ventilplatte 320 geführt und mündet dort in die Drosselplatte 290 im Bereich der Zulaufdrossel 230 und der Düsenblende 240.
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Im unteren, dem Verbrennungsraum zugewandten, Teil findet sich das eigentliche Düsenmodul 110, bestehend aus dem Düsenkörper 120, der Düsennadel 130 und der Düsenfeder 140.
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2 zeigt den Bereich um die Drosselplatte etwas detaillierter. Von rechts oben tritt der Kraftstoff über die Hochdruck-Kraftstoffleitung 210 ins System ein und wird über die Zulaufdrossel 230 in einen Steuerraum 250 geführt. Parallel dazu wird Kraftstoff über die Düsenblende 240 in den inneren Bereich des Düsenmoduls 110 am Steuerraum 250 vorbeigeleitet.
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Der Steuerraum 250 ist wiederum mit einer Ablaufdrossel 270 verbunden, die zur Ventilplatte 320 führt. Dort schließt sich der Ventilraum 300 an, der in 3 genauer gezeigt ist.
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Im unteren Bereich der 3 findet sich wieder die Drosselplatte 290, an die sich der Ventilraum 300, der in der Ventilplatte 320 gebildet ist, anschließt. Im Ventilraum 300 befindet sich ein Ventilkörper 320, der in seinem unteren Bereich von einer Ventilfeder 330 umgeben ist, die eine nach oben wirkende Kraft auf den Ventilkörper 310 ausübt, so dass ein Spalt 340 zwischen Ventilkörper 310 und Drosselplatte 290 entsteht und der obere Bereich des Ventilkörpers 310 mit der Ventilplatte 320 abdichtet und so den Ventilraum 300 nach oben abschließt. Der Ventilkörper 310 weist Bohrungen 370 auf, die in eine zentrale Bohrung münden. In diese ist mit sehr kleinem Spiel der Ventil-Pin 350 geführt, der mit dem, hier nicht gezeigten, Aktor in Verbindung steht. Zwischen dem Ventil-Pin 350 und der Wand des Ventilkörpers 210 findet sich ein schmaler Dichtspalt 360, über den die Bohrung 370 in Fluidverbindung mit einem kleinen Zwischenraum, dem Koppelvolumen 380, besteht. Somit wird die aus dem Stand der Technik bekannte, leerhubbehaftete mechanische Kopplung zwischen Piezoaktorhub und Servoventilbewegung durch eine hydraulische Kopplung mit einem in den Servoventilkörper selbst integrierten Spielausgleich ersetzt. Anders als im Stand der Technik bekannt, herrscht in dem im Servoventilkörper integrierten Spielausgleich Hochdruck, also der Rail-Druck, sodass die eingangs erwähnten Siedeprobleme nicht auftreten können.
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Die Funktion ist im Detail die Folgende:
Der Piezoaktor 400, welcher vorzugsweise als vollaktiver Piezostack ausgeführt ist, ist in den Injektorkörper 100 so integriert, dass er sich nach oben direkt im Injektorkörper 100 abstützt. Der Piezoaktor 400 wird durch eine Wellenfeder 450 gegen die kraftstoffführenden Bereiche im Einspritzventil abgedichtet, wobei die Wellenfeder 450 gleichzeitig für die Vorspannung des Aktors 400 sorgt. Anders als nach dem Stand der Technik ist somit nicht der gesamte Aktorraum gegenüber dem Kraftstoff abgedichtet, sondern nur der Bereich des Aktors 400 selbst. Dies ist möglich, da auf die Verwendung einer Invar-Hülse zum Temperaturausgleich verzichtet werden kann. Im Ergebnis vergrößert sich das Niederdruckvolumen im Bereich des Aktors 400 um mindestens eine Größenordnung, weshalb sich die Druckpulse, welche beim Öffnen des Servoventils generiert werden, in ähnlichem Ausmaß reduzieren.
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Der Hub des Piezoaktors 400 wird über den Ventil-Pin 350, welcher vorzugsweise aus Hartmetall besteht, auf den Servoventilkörper 310 übertragen. Dabei bewegt sich der Ventil-Pin 350 mit sehr kleinem Spiel in der Bohrung im Servoventilkörper 310. Im Ausführungsbeispiel finden sich auf etwa der halben Höhe des Servoventilkörpers 310 zwei radiale Bohrungen 370, welche den Ventilraum 300 mit dem Dichtspalt 360 zwischen Ventil-Pin 350 und Servoventilkörper 310 verbinden. Im geschlossenen Zustand des Servoventils herrscht im Ventilraum 300 Rail-Druck, welcher durch die radialen Bohrungen 370 in den Dichtspalt 360 übertragen wird. Dieser Druck wird dann auch in das sehr kleine Kopplervolumen 380 übertragen, welches sich an der dem Piezoaktor 400 abgewandten Stirnseite des Ventil-Pins 350 befindet. Dieser Druck bewirkt, dass der Pin stets nach außen gedrückt wird, bis er zur Anlage an der Aktorbodenplatte kommt. Damit ist ein spielfreier Kontakt zwischen Piezoaktor 400 und Servoventil gewährleistet. Bewegungen mit sehr geringer Dynamik, wie z. B. Temperaturausdehnung und Verschleiß, können durch Änderung der Kopplerraumhöhe ausgeglichen werden. Für hochdynamische Bewegungen jedoch, wie diese die Piezobewegung darstellt, ist der Dichtspalt nahezu dicht und somit der Koppler sehr steif.
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Wird der Piezoaktor 400 betätigt, wird der Ventilkörper 310 nach unten gedrückt, sodass das Ventil nach oben öffnet. Dadurch kann Kraftstoff nach oben entweichen, sodass der Druck im Ventilraum 300 stark absinkt. Damit muss das Servoventil nur gegen die Ventilfederkraft und eine geringe hydraulische Kraft offengehalten werden.
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Durch den Druckabfall im Ventilraum 300 fließt über die Ablaufdrossel 270 Kraftstoff aus dem Steuerraum 250 in den Ventilraum 300. Da durch die Zulaufdrossel 230 weniger Kraftstoff nachfließt als durch die Ablaufdrossel 270 abfließt, sinkt der Druck im Steuerraum 250 ab. Dadurch vermindert sich die auf die Düsennadel 130 wirkende hydraulische Schließkraft. Nach Unterschreiten einer bestimmten Druckschwelle öffnet die Düsennadel 130 und die Einspritzung beginnt.
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Wird der Piezoaktor 400 entspannt, schließt sich das Servoventil wieder, indem der Ventilkörper 310 gegen die Ventilplatte 320 gedrückt und abgedichtet wird. Der Druck im Ventilraum 300 steigt erneut, ebenso wie der im Steuerraum 250, sodass im Ergebnis die Düsennadel 130 wieder nach unten in ihren Sitz gedrückt wird. Das Einspritzventil ist geschlossen.
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Das beschriebene Beispiel zeigt ein nach innen öffnendes Einspritzventil. Selbstverständlich ist bei entsprechender Kraftumkehr auch die Verwendung eines nach außen öffnenden Ventils von der Erfindung umfasst.
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Damit die Kopplung über das Kopplervolumen 380 korrekt funktioniert, muss der Dichtspalt 360 so klein gewählt werden, dass auch bei hohem Rail-Druck nur eine ausreichend kleine Kraftstoffleckage möglich ist und gleichzeitig auch kein klemmen des Ventil-Pins 350 im Servoventilkörper 310 erfolgt. Typischerweise wird der Dichtspalt 360 kleiner als ein Mikrometer gewählt werden, wobei das Kopplervolumen 380 mit 0,5 mm3 ausreichend groß ist, um einen sehr steifen Antrieb zu realisieren.
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Im Ergebnis wird mit dem erfindungsgemäßen Einspritzventil die als problematische, aus dem Stand der Technik bekannte, leerhubbehaftete mechanische Kopplung des Piezoaktors mit dem Servoventilkörper durch eine hydraulische Kopplung in einem in das Servoventil integrierten Spielausgleich ersetzt. Dadurch wird der Ausgleich von Längenänderungen in Folge von Temperatureffekten, Verschleiß an den Kontaktstellen im Antrieb verbessert, ebenso wie der Ausgleich von Längenänderungen des Piezoaktors selbst, etwa in Folge von Änderungen des Polarisationszustandes. Die Reduktion der Druckpulse im Aktorraum und damit die Verringerung der Störeffekte auf das Sensorsignal des Piezoaktors wird unter anderem durch die Vergrößerung des Niederdruckbereichs erreicht. Im Bereich der – nicht gezeigten – elektrischen Kontaktierung im oberen Bereich des Einspritzventils können Schwingungen reduziert werden, wenn die Piezokopfplatte im Injektorkörper steif anliegt. Durch diese Kopplung, die auch für leichter siedende Kraftstoffe korrekt arbeitet, entfällt der aufwendige Einstellprozess für den Leerhub bei der Injektormontage. Gleichzeitig werden die Fertigungskosten reduziert. Im Betrieb verringert sich die Ansteuerenergie für den Piezoaktor, da der Leerhub entfällt. Durch die gesteigerte Genauigkeit können die Einspritzmengen Streuungen in Abhängigkeit der Verpratzungskraft im Zylinderkopf reduziert werden sowie die Einspritzmengenstabilität im dynamischen Motorbetrieb verbessert werden.
