DE10392756T5 - Piezoelektrisches Ventilsystem - Google Patents

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DE10392756T5
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valve
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bending
bending actuator
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DE10392756T
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Clifford E. III Pontiac Cotton
Glenn F. Peoria Forck
Richard H. Dunlap Holtmann
Ronald D. Peoria Shinogle
L. Glenn Peoria Waterfield
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Caterpillar Inc
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    • H10N30/2041—Beam type

Abstract

Ein Ventilsystem das folgendes aufweist:
Einen Ventilkörper (102, 150, 334, 602, 1002);
Eine Strömungsmittelkammer (106, 154, 608, 708, 908, 1010), die innerhalb des erwähnten Ventilkörpers (102, 150, 334, 602, 1002) untergebracht ist und angepasst ist, um mit einer Strömungsmittelquelle (335, 422) zum Enthalten von Strömungsmittel in derselben zu kommunizieren bzw. in Austausch zu stehen;
Eine Strömungsmittelöffnung bzw. Strömungsmittelmündung (116, 144, 164, 618, 1020), die mit der erwähnten Strömungsmittelkammer (106, 154, 608, 708, 908, 1010) kommuniziert;
Ein Ventilglied, welches innerhalb des erwähnten Ventilkörpers (102, 150, 334, 602, 1002) montiert ist und zwischen einer geschlossenen Position zum Schließen der erwähnten Strömungsmittelöffnung (116, 144, 164, 618, 1020) und einer offenen Position zum Öffnen der erwähnten Strömungsmittelöffnung (116, 144, 164, 618, 1020) beweglich ist; und
Einen vorbelasteten Biegebetätiger bzw. Biegeaktuator (312, 419, 704, 814, 1028), der betriebsmäßig mit dem erwähnten Ventilglied in Eingriff steht bzw. tritt und so betrieben...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende bezieht sich im Allgemeinen auf ein Ventilsystem zum Steuern des Flusses bzw. des Strömens eines Strömungsmittels durch einen Strömungsmitteldurchlaß und mehr im Speziellen auf ein Ventilsystem, welches ein Ventil hat, das durch eine piezoelektrische Einrichtung betätigt wird, um den Fluß von Strömungsmittel durch das Ventilsystem zu steuern.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Ventilsysteme sind in der Vergangenheit so entworfern worden, die ein Ventil haben, das durch einen Magneten, einen piezoelektrischen Stapel bzw. Stack oder eine magnetorestriktive Stange betätigt wird, um den Fluß von Strömungsmittel durch das Ventilsystem zu steuern. Das Ventilsystem kann beispielsweise einen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzer, ein elektrohydraulisches Betätigersystem, einen elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzer, einen Benzinanschlußeinspritzer, ein Strömungsmittel-Zumeßventil, ein Abblas- bzw. Überdruckventil, ein Reduzierventil, ein direktes Ventil oder einen Direkt-Einspritzungs-Benzineinspritzer aufweisen.
  • Nichtsdestoweniger ist es in durch Magnete gesteuerten Ventilen oft schwierig, Bewegung und Positionierung des Ventils durch die Steuersignale, welche an die Magnete angelegt werden, genau zu steuern. Dies ist insbesondere wahr, wenn Zwischenpositionierung eines durch einen Magneten gesteuerten Ventils zwischen zwei einander entgegenliegenden Positionen erwünscht ist. Durch Magnete gesteuerte Ventile sind gemäß ihrer Natur empfänglich für Variabilität in ihrem Betrieb, wegen induktiver Verzögerungen, Wirbelströmen, Feder-Vorbelastungen, Magnet-Kraft-Charakteristiken und variierender Strömungsmittel-Flußkräfte. Jeder dieser Faktoren muss bedacht werden und ihm muss für den Entwurf eines durch einen Magneten gesteuerten Ventilsystems Rechnung getragen werden. Darüberhinaus begrenzt die Antwortzeit des Magneten die minimale Verweil- bzw. Haltezeit zwischen Ventilbetätigungen und macht das Ventilsystem im Allgemeinen empfänglicher für verschiedene Quellen von Variabilität.
  • Während Magnete grosse Kräfte vorsehen und lange Hübe haben, haben Magnete bestimmte Nachteile. Zum Beispiel muss zuerst während der Betätigung kontinuierlich Strom zum Magneten geliefert werden, um den Magneten in seiner eingeschalteten Position zu halten. Um weiterhin die Trägheit der Armatur bzw. des Ankers zu überwinden und schnellere Antwortzeiten vorzusehen, wird ein Magnet durch eine gestufte bzw. schrittartige Stromwellenform angetrieben. Anfänglich wird ein sehr grosser Strom vorgesehen, um den Magneten umzuschalten; und nachdem der Magnet seinen Zustand geändert hat, wird der Antriebsstrom auf einen minimalen Wert herabgestuft, der benötigt wird, um den Magneten in diesen Zustand zu halten. Daher wird ein relativ komplexer und Hochleistungsstrom-Antrieb bzw. -Treiber benötigt. Zusätzlich dazu, dass er eine relativ komplexe und Hochstrom-Leistungsquelle erfordert, führt die Anforderung von kontinuierlichem Stromfluss um den Magneten in seiner eingeschalteten Position zu halten zum Erhitzen bzw. zum Erwärmen des Magneten. Die Existenz solch einer Hitzequelle ebenso wie die Fähigkeit diese Hitze richtig abzuleiten bzw. zu verteilen, ist oft von Bedeutung, abhängig von der Umgebung, in welcher der Magnet benutzt wird.
  • Zusätzlich ist die Kraft, die von einem Magneten produziert wird abhängig von der Lücke zwischen dem Anker und dem Stator und wird nicht leicht durch das Eingangssignal gesteuert. Dies macht es schwierig, den Magneten als einen Proportionalbetätiger zu benutzen. Grosse Proportional-Magneten sind üblich, aber sie arbeiten nahe oder am Sättigungspunkt und sind sehr ineffizient. Kleine, relativ schnell wirkende nicht-Proportional-Magneten können eine Antwortzeit, welche durch die Ankerverschiebung definiert wird, so schnell wie 350 Mikrosekunden haben. Nichtsdestoweniger kann die Antwortzeit in einigen Anwendungen, welche Ventilbetätigung mit hoher Wiederholungs- bzw. Repetitionsrate oder nahe benachbarte Ereignisse erfordern, eine signifikante Begrenzung sein. Darüberhinaus ist es bekannt, dass es eine substantielle Verzögerung zwischen dem Start des Stromsignals und dem Start der Ankerbewegung gibt. Dies liegt der induktiven Verzögerung zwischen der Spannung und dem magnetischen Fluss der erfor dert ist, um Kraft auf den Anker auszuüben. In Ventilsystemen führen solche Verzögerungen zu Variabilität.
  • Elektroaktive Betätiger so wie zum Beispiel piezoelektrische Stacks bzw. Stapel bzw. Säulen und magnetorestriktive Stangen eliminieren die Antwortzeit und Proportionalitätnachteile des Magneten. Die piezoelektrischen Stapel bieten wegen ihres kapazitiven Verhaltens den Vorteil während des "Festhaltens" keine Leistung zu ziehen, wo Betätigung für eine lange Zeitperiode aufrecht erhalten wird. Nichtsdestoweniger haben diese Betätiger selbst Nachteile. Piezoelektrische Stapel und magnetorestriktive Betätiger besitzen beeindruckende Kräfte, haben jedoch sehr kleine Hubfähigkeiten. Die Ausgabe bzw. Ausgangsgrösse dieser Betätiger muss dann mechanisch oder hydraulisch vergrössert bzw. verstärkt werden, was die Antwortzeit und die Proportionalitätvorteile die sie bieten begrenzen. Wegen ihrer kleinen Belastungsfähigkeit, tendieren diese Betätiger auch dazu, gross zu sein. Zusätzlich sind diese Betätiger uni-direktional, d. h. sie bewegen sich nur in einer Richtung als Antwort auf ein Steuersignal. Daher erfordert jedes Ventil oder jede Masse, welche von dem Betätiger bewegt wird, es, dass eine vorspannende Rückstellkraft, so wie zum Beispiel durch eine Rückstellfeder angelegt wird, um das Ventil oder die Masse in ihre ursprüngliche Position zurückzubewegen. Oft weist die Feder eine signifikante Kraftmenge auf, die benötigt wird, um das Ventil oder die Masse zu bewegen und repräsentiert eine weitere Quelle von Variabilität. Auch wird die vorteilhafte Antwortzeit des Betätigers keinen Einfluss auf das Zurückkehren bzw. Zurückholen des Ventils oder der Masse haben, da es komplett von der Rückstellfeder abhängt. Daher ist die vorliegende Erfindung darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Während die Erfindung in Verbindung mit bestimmten Ausführungsbeispielen beschrieben wird, wird man verstehen, dass die Erfindung nicht auf dies Ausführungsbeispielen begrenzt ist. Die Erfindung schliesst im Gegenteil alle alternativen, Modifikationen und Äquivalente ein, wie sie innerhalb des Geistes und des Umfangs der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sein können.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Ventilsystem, so wie zum Beispiel ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzer einen Ventilkörper und eine Strömungsmittelkammer, die innerhalb des Ventilkörpers untergebracht ist. Die Strömungsmittelkammer ist angepasst, um mit einer Strömungsmittelquelle zum Enthalten von Strömungsmittel darin zu kommunizieren bzw. in Verbindung zu stehen. Eine Strömungsmittelöffnung bzw. Strömungsmittelmündung steht in Verbindung mit der Strömungsmittelkammer. Ein Ventilglied, welches innerhalb des Ventilkörpers montiert ist, ist zwischen einer geschlossenen Position zum Schließen der Strömungsmittelöffnung und einer offenen Position zum Öffnen einer Strömungsmittelöffnung beweglich. Ein vorbelasteter Biegebetätiger tritt bzw. steht betriebsmäßig mit dem Ventilglied in Eingriff und kann betrieben werden, um das Ventilglied selektiv in wenigstens eine der geschlossenen und offenen Positionen zu bewegen, um die Strömungsmittelöffnung zu schliessen und zu öffnen.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schliesst ein Ventilsystem, so wie zum Beispiel ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzer einen Ventilkörper und eine Strömungsmittelkammer ein, welche innerhalb des Ventilkörpers untergebracht ist. Die Strömungsmittelkammer ist angepasst, um mit einer Strömungsmittelquelle zum Enthalten von Strömungsmittel darin zu kommunizieren bzw. in Verbindung zu stehen. Die Strömungsmittelöffnung steht in Verbindung mit der Strömungsmittelkammer. Eine Steuerströmungsmittel-Kammer ist innerhalb des Ventilkörpers angebracht und ist angepasst, um mit einer Strömungsmittelquelle zum Enthalten von Strömungsmittel darin in Verbindung zu stehen. Die Steuerströmungsmittel-Kammer ist auch angepasst, um selektiv mit einem Abfluss zum Ableiten von Strömungsmittel von der Steuerströmungsmittel-Kammer in Verbindung zu stehen. Ein Ventilglied ist innerhalb des Ventilkörpers montiert und ist zwischen einer geschlossenen Position zum Schliessen der Strömungsmittelöffnung und einer offenen Position zum Öffnen der Strömungsmittelöffnung beweglich. Das Ventilglied bewegt sich zwischen den Öffnen-und-Schliessen-Positionen als Antwort auf eine Differenz im Strömungsmitteldruck in der Strömungsmittelkammer und in der Steuerströmungsmittel-Kammer. Ein Steuerventil ist innerhalb des Ventilkörpers montiert und kann betrieben wer den, um sich zwischen einer geschlossenen Position zum Halten bzw. Enthalten von Strömungsmittel innerhalb der Steuerströmungsmittel-Kammer und einer offenen Position zum Ableiten bzw. Abführen von der Steuerströmungsmittel-Kammer zu bewegen. Ein vorbelasteter Biegebetätiger steht betriebsmäßig mit dem Steuerventilglied in Eingriff und kann betrieben werden, um das Steuerventilglied selektiv in wenigstens eine der geschlossenen und offenen Positionen zu bewegen.
  • Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen, zum Einstellen einer Vorlast einer piezoelektrischen Einrichtung, welche erste und zweite einander gegenüberliegende Oberflächen und eine periphere bzw. Umfangskante hat, welche sich zwischen diesen erstreckt. Die Vorrichtung umfasste eine Festklemmeinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie mit den ersten und zweiten einander gegenüberliegenden Oberflächen der piezoelektrischen Einrichtung benachbart bzw. nahe der Umfangskante derselbigen in Eingriff tritt bzw. steht. Die Festklemmeinrichtung kann betrieben werden, um eine variable Festklemmkraft an die piezoelektrische Einrichtung anzulegen. Eine Lasteinrichtung tritt betriebsmäßig mit der Festklemmeinrichtung in Eingriff und kann betrieben werden, um die angelegte Festklemmkraft zu variieren, um die Vorlast der piezoelektrischen Einrichtung einzustellen.
  • Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Ventilsystem, so wie zum Beispiel ein Benzinanschlußeinspritzer oder ein Direkteinspritzungs-Benzineinspritzer einen Ventilkörper, welcher einen Strömungsmitteleinlass hat, der angepasst ist, um mit einer Strömungsmittelquelle in Verbindung zu stehen und einen Strömungsmittelauslass, um Strömungsmittel abzulassen bzw. freizusetzen. Ein Strömungsmitteldurchlaß erstreckt sich durch den Ventilkörper zwischen dem Strömungsmitteleinlass und dem Strömungsmittelauslass. Ein Ventilglied ist wenigstens teilweise im Strömungsmitteldurchlaß montiert und ist beweglich zwischen einer geschlossenen Position zum Schliessen der Strömungsmittelöffnung und einer offenen Position zum Öffnen der Strömungsmittelöffnung. Ein vorbelasteter Biegebetätiger tritt betriebsmäßig mit dem Ventilglied in Eingriff und kann betrieben werden, um das Ventilglied selektiv in wenigstens eine der geschlossenen und offenen Positionen bewegen, um die Strömungsmittelöffnung zu schliessen und zu öffnen.
  • Gemäß einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Strömungsmittelzumessventil eine Strömungsmittel-Reservoirkammer, die angepasst ist, um mit einer Strömungsmittelquelle zum Enthalten von Strömungsmittel darin in Verbindung zu stehen. Ein Strömungsmittelauslass steht in Verbindung mit der Strömungsmittel-Reservoirkammer. Ein Kolbenglied ist zur selektiven Bewegung in der Strömungsmittel-Reservoirkammer montiert und kann betrieben werden, um ein Strömungsmittelvolumen von der Strömungsmittelöffnung bei Bewegung des Kolbenglieds zum Strömungsmittelauslass hin, zuzumessen. Ein vorbelasteter Biegebetätiger tritt betriebsmäßig mit dem Kolbenglied in Eingriff und kann betrieben werden, um das Kolbenglied selektiv auf den Strömungsmittelauslass zu zubewegen, um das Strömungsmittelvolumen von der Strömungsmittelöffnung zuzumessen.
  • Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, umfasst ein Strömungsmittelzumessventil eine Strömungsmittel-Reservoirkammer, die angepasst ist, um mit einer Strömungsmittelquelle zum Enthalten von Strömungsmittel darin in Verbindung zu stehen. Ein Strömungsmittelauslass steht in Verbindung mit der Strömungsmittel-Reservoirkammer. Ein vorbelasteter Biegebetätiger kann betrieben werden, um direkt auf das Strömungsmittel zu wirken, das in der Strömungsmittel-Reservoirkammer enthalten ist, sodass ein Strömungsmittelvolumen vom Strömungsmittelauslass bei Betätigung des Biegebetätigers zum Strömungsmittelauslass hin zugemessen wird.
  • Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schliesst ein Strömungsmittelzumessventil einen Einlass-Strömungsmitteldurchlaß ein, der angepasst ist, um mit einer Strömungsmittelquelle zum Tragen von Strömungsmittel darin in Verbindung zu stehen. Ein Auslass-Strömungsmitteldurchlaß steht in Verbindung mit dem Einlass-Strömungsmitteldurchlaß. Ein Ventilsitz ist an einer Verbindung des Einlass-Strömungsmitteldurchlaßes und des Auslass-Strömungmitteldurchlaßes angebracht bzw. angeordnet. Ein Ventilglied ist montiert zur selektiven Bewegung relativ zum Ventilsitz zwischen einer geschlossenen Position zum Schliessen der Strömungsmittelverbindung zwischen dem Einlass-Strömungsmitteldurchlaß und dem Auslass-Strömungsmitteldurchlaß und einer offenen Position zum Öffnen der Strömungsmittelverbindung zwischen dem Strömungsmitteleinlass-Durchlaß und dem Strömungsmittelauslass-Durchlaß, um ein Strömungsmittelvolumen durch den Auslass-Strömungsmitteldurchlaß zuzumessen. Ein vorbelasteter Biegebetätiger tritt betriebsmäßig mit dem Ventilglied in Eingriff und kann betrieben werden, um das Ventilglied selektiv in wenigstens eine der offenen und geschlossenen Positionen zu bewegen.
  • Gemäß noch einem weiteren, alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Strömungsmittelzumessventil einen Einlass-Strömungsmitteldurchlaß, der angepasst ist, um mit einer unter Druck stehenden bzw. gesetzten Strömungsmittelquelle zum Tragen von unter Druck stehendem Strömungmittel darin in Verbindung zu stehen. Ein Sensor kann betrieben werden, um einen Strömungsmitteldruck in dem Einlass-Strömungsmitteldurchlaß zu detektieren bzw. zu messen. Ein Auslass-Strömungsmitteldurchlaß steht in Verbindung mit dem Einlass-Strömungsmitteldurchlaß. Ein Ventilsitz ist an einer Verbindung des Einlass-Strömungsmitteldurchlaßes und des Auslass-Strömungsmitteldurchlaßes angeordnet. Ein Ventilglied ist montiert, zur selektiven Bewegung relativ zum Ventilsitz zwischen einer geschlossenen Position zum Schliessen von Strömungsmittelverbindung zwischen dem Einlass-Strömungmitteldurchlaß und dem Auslass-Strömungsmitteldurchlaß und einer offenen Position zum Öffnen von Strömungsmittelverbindung zwischen dem Einlass-Strömungsmitteldurchlaß und dem Auslass-Strömungsmitteldurchlaß, um einen Strömungsmitteldruck in dem Einlass-Strömungsmitteldurchlaß zu regulieren bzw. zu regeln. Ein vorbelasteter Biegebetätiger tritt betriebsmäßig mit dem Ventilglied in Eingriff und kann betrieben werden, um das Ventilglied selektiv in wenigstens eine der offenen und geschlossenen Positionen zu bewegen, als Antwort auf einen durch den Sensor gemessenen Strömungsmitteldruck im Einlass-Strömungsmitteldurchlaß.
  • Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schliesste ein Ventilsystem eine Strömungsmittelkammer und einen Strömungsmitteldurchlaß ein, der mit der Strömungsmittelkammer in Ver bindung steht. Eine Strömungsmittelapertur bzw. Strömungsmittelöffnung bzw. Strömungsmittelblende ist an der Verbindung der Strömungsmittelkammer und des Strömungsmitteldurchlaßes angeordnet. Ein vorbelasteter Biegebetätiger kann betrieben werden, um direkt auf die Strömungsmittelöffnung zu wirken, zwischen einer geschlossenen Position zum Schliessen von Strömungsmittelverbindung zwischen der Strömungsmittelkammer und dem Strömungsmitteldurchlaß und einer offenen Position zum Öffnen von Strömungsmittelverbindung zwischen der Strömungsmittelkammer und dem Strömungsmitteldurchlaß.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen gewöhnlichen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzer gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ist eine Ansicht ähnlich zu 1, welche einen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzer gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 3 ist eine Ansicht ähnlich zu 1, welche einen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzer gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 4 ist eine Ansicht ähnlich zu 1, welche einen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzer gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 5 ist eine Ansicht ähnlich zu 1, welche einen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzer gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 6 ist ein schematisches Blockdiagramm eines elektrohydraulischen Betätigersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 7A und 7B sind schematische Querschnittsansichten, welche den Betrieb eines Ausführungsbeispiels eines elektrohydraulischen Betätigers gemäß der Prinzipien der vorliegenden Erfindung zeigen;
  • 8 ist eine schematische Zeichnung bzw. Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Montierens eines vorbelasteten elektroaktiven Biegebetätigers, der in den elektrohydraulischen Betätiger von 6 benutzt wird;
  • 9 ist eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines vorbelasteten elektroaktiven Biegebetätigers, der in dem elektrohydraulischen Betätiger von 6 benutzt wird;
  • 10 ist eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines vorbelasteten elektroaktiven Biegebetätigers, der in dem elektrohydraulischen Betätiger von 6 benutzt wird;
  • 11 ist eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines vorbelasteten elektroaktiven Biegebetätigers, der in dem elektrohydraulischen Betätiger von 6 benutzt wird;
  • 12 ist eine Diagrammansicht eines elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzersystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
  • 13A und 13B sind Querschnittsansichten des Kraftstoffeinspritzers, der in dem System von 12 benutzt wird, welche die Zustände der Komponenten innerhalb des Kraftstoffeinspritzers während einer Voreinspritzungsphase eines Kraftstoffeinspritzzykluses zeigen;
  • 14A und 14B sind Querschnittsansichten des Kraftstoffeinspritzers, der in dem System von 12 benutzt wird, welche die Zustände der Komponenten innerhalb des Kraftstoffeinspritzers während einer Piloteinspritzungsphase eines Kraftstoffeinspritzzykluses zeigen;
  • 15A und 15B sind Querschnittsansichten des Kraftstoffeinspritzers, der in dem System von 12 benutzt wird, welche die Zustände der Komponenten innerhalb des Kraftstoffeinspritzers während einer Einspritzverzögerungsphase eines Kraftstoffeinspritzzykluses zeigen;
  • 16 ist eine Querschnittsansicht des Kraftstoffeinspritzers, der in dem System von 12 benutzt wird, welche die Zustände der Komponenten innerhalb des Kraftstoffeinspritzers während einer Haupteinspritzphase eines Kraftstoffeinspritzzykluses zeigen;
  • 17 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Benzinanschlußeinspritzer gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 18 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Benzinanschlußeinspritzer gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 19 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines vorbelasteten, elektroaktiven Biegebetätigers, der in dem Benzinanschlußeinspritzer von 18 benutzt wird;
  • 20 ist eine schematische Ansicht, die ein Strömungsmittelzumessventil in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 21 ist eine schematische Ansicht, die ein Strömungsmittelzumessventil in Verbindung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 22 ist eine schematische Ansicht; die ein Strömungsmittelzumessventil in Verbindung mit einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 23 ist eine schematische Ansicht, die ein Strömungsmittelzumessventil in Verbindung mit einem vierten. Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 24 ist eine schematische Ansicht, die ein Abblas- bzw. Überdruckventil oder ein Reduzierventil gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 25 ist eine schematische Ansicht, die ein Direktventil gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 26 ist eine schematische Ansicht, die einen Direkteinspritzungs-Benzineinspritzer gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 27 ist eine schematische Ansicht, die einen Direkteinspritzungs-Benzineinspritzer gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Mit Bezug auf die Zeichnungen bzw. Figuren und insbesondere auf 1 ist ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzer 100a gemäß der Prinzipien der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Kraftstoffeinspritzer 100a schliesst einen Ventilkörper 102 ein, welcher eine Hochdruck-Strömungsmittelschiene bzw. -Leitung 104 hat, welche sich durch den Körper 102 erstreckt, die mit einer Strömungsmittelkammer 106 in Verbindung steht, welche in der Einspritzerspitze 108 gebildet ist. Ein langgezogenes Nadelventil 110 ist so montiert, dass es sich axial durch den Ventilkörper 102 erstreckt und schliesst eine Ventilspitze 112 ein, welche normalerweise in einem Ventilsitz 114 sitzt, um Strömungsmittelöffnungen 116 zu schliessen, welche am entfernten Ende der Einspritzerspitze 108 gebildet sind. Das Nadelventil 110 ist durch ein Vorspannelement, so wie zum Beispiel eine Rückstellfeder 118, welche auf einem ringförmigen Flansch 120 wirkt, welcher sich radial auswärts vom Nadelventil 110 erstreckt, in die geschlossenen Position vorgespannt. Das Nadelventil 110 ist für vorwärts und rückwärts Bewegung innerhalb des Ventilkörpers 102 zum selektiven Öffnen und Schliessen der Öffnungen 116 montiert, sodass Kraftstoff in eine Motor- bzw. Maschinenverbrennungskammer oder einen Zylinder eines Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) eingespritzt werden kann.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wie in 1 gezeigt, ist das Nadelventil 110 mit wenigstens einer piezoelektrischen Einrichtung 122 verbunden, so wie zum Beispiel einem vorbelasteten elektroaktiven Biegebetätiger, welcher thermisch, mechanisch oder auf andere Weise vorbelastet sein kann, der seine Form durch deformieren in entgegengesetzte axiale Richtungen als Antwort auf ein Steuersignal ändert, welches durch ein elektronisches Steuermodul (electronic control module) ECM (nicht gezeigt) angelegt wird. Das Steuersignal kann ein Spannungssignal sein, welches durch das ECM an die Biegebetätiger 122 durch ein Paar von elektrischen Leitungen (nicht gezeigt) angelegt wird. Alternativ kann der Biegebetätiger 122 durch ein Stromsteuersignal gesteuert werden, wie im Gebiet bekannt ist.
  • Der Biegebetätiger 122 hat vorzugsweise eine zylindrische oder Scheiben-Konfiguration und schliesst wenigstens eine elektroaktive Schicht (nicht gezeigt) ein, welche zwischen einem Paar von Elektroden (nicht gezeigt) positioniert ist, obwohl ebenso andere Konfigurationen möglich sind, ohne vom Geist und vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. In einem ausgeschalteten oder statischen Zustand ist der Biegebetätiger 122 vorzugsweise so vorbelastet, dass er eine kuppelförmige bzw. kuppelartige Konfiguration hat, wie in 1 gezeigt. Wenn die Elektroden (nicht gezeigt) des Biegebetätigers 122 eingeschaltet werden, um den Biegebetätiger 122 in einen betätigten Zustand zu versetzen, so wie zum Beispiel wenn ein Spannungs- oder Stromsteuersignal durch das ECM (nicht gezeigt) angelegt wird, verschiebt sich der Biegebetätiger 122 axial, indem er sich aus der kuppelförmigen Konfiguration abflacht. Insbesondere verschiebt sich der Biegebetätiger 122 axial, das heisst er flacht sich ab in einer Richtung, wenn er ausgelöst wird, als Antwort auf ein Steuersignal einer Polarität. In einem ausgeschalteten Zustand, oder als Antwort auf ein Steuersignal einer entgegengesetzten Polarität, verschiebt sich der Biegebetätiger 122 axial, d. h. er kehrt in einer umgekehrten Richtung in seine kuppelförmige Konfiguration zurück. Das angelegte Steuersignal kann sogar bewirken, dass sich der Biegebetätiger 122 in einem größeren Ausmass kuppelartig formt über seine statische kuppelförmige Konfiguration hinaus. Der Biegebetätiger 122 ist daher in seinem Betrieb bi-direktional. Der Biegebetätiger 122 kann ein Aktuator vom Modell TH-5-C sein, der kommerziell erhältlich ist von Face International, Inc. of Norfolk, Virginia. Andere Biegebetätiger können ebenfalls benutzt werden.
  • Der Biegebetätiger 122 kann eine Vielzahl von Biegebetätigern (welche parallel oder in Reihe konfiguriert sind) aufweisen, welche individuell gestapelt oder miteinander in ein einzelnes vielschichtiges Element verbunden sind. Obwohl sie nicht gezeigt sind, werden gewöhnliche Fachleute erkennen, dass mehrere Biegebetätiger 122 parallel innerhalb des Ventilkörpers 102 montiert sein können, um die Kraft zu erhöhen, die durch die Biegebetätiger 122 auf das Nadelventil 110 als Antwort auf ein Steuersignal ausgeübt wird bzw. angelegt wird, welches durch das ECM (nicht gezeigt) angelegt wird. Alternativ können die Biegebetätiger 122 in Reihe montiert sein, um den Hub des Nadelventils 110 bei axialer Verschiebung des Biegebetätigers 122 als Antwort auf das Steuersignal zu erhöhen.
  • Der Biegebetätiger 122 ist innerhalb des Ventilkörpers 102 durch einen Festklemm- und Lastringaufbau montiert, der schematisch bei 124 gezeigt ist. Die Struktur und der Betrieb des Festklemm- und Lastringaufbaus 124 werden unten im Detail in Verbindung mit den 7A, 7B, 8 und 11 beschrieben. Kurz gesagt schliesst der Aufbau 124 obere und untere Festklemmringe (nicht gezeigt) ein, welche den Biegebetätiger 122 an seiner Umfangskante zwischen dem Paar von Festklemmringen tragen bzw. halten. Ein Lastring 126 des Aufbaus 124 wird benutzt, um den Biegebetätiger 122 vorzubelasten bzw. vorzuspannen auf eine vorbestimmte Federkonstante und/oder eine axiale Verschiebung durch Einstellen der Festklemmkraft, welche durch das Paar von Festklemmringen (nicht gezeigt) an den Biegebetätiger 122 angelegt wird. Erhöhen der Festklemmkraft auf den Biegebetätiger 122 reduziert eine axiale Verschiebung des Biegebetätigers 122 zu einem Kontrollsignal von vorbestimmter Grösse. Dem entgegengesetzt reduziert Absenken der Festklemmkraft in einer grösseren axialen Verschiebung des Biegebetätigers 122 zu dem Kontrollsignal von vorbestimmter Grösse.
  • Wie in 1 gezeigt ist das Nadelventil 110 mit dem Biegebetätiger 122 verbunden, sodass sich das Nadelventil 110 axial innerhalb des Ventilkörpers 102 bewegen wird, bei axialer Verschiebung des Biegebetätigers 122 von der kuppelförmigen oder nicht betätigten Konfiguration, die in 1 gezeigt ist, in eine abgeflachte oder betätigte Position (nicht gezeigt). In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Nadelventil 110 oder wenigstens ein Teil davon, der dem Biegebetätiger 122 benachbart ist, vorzugsweise aus einem elektrisch nicht leitenden Material hergestellt, so wie zum Beispiel Zirkon. Wie man erkennt kann das Nadelventil 110 aus anderen elektrisch isolierenden Materialien hergestellt sein, die den Fachleuten bekannt sind. Alternativ dazu kann das Ende des Nadelventils 110, dass dem Biegebetätiger 122 benachbart ist so konstruiert sein, dass es ein elektrisch nicht leitendes Ende hat.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Verbindung des Nadelventils 110 mit dem Biegebetätiger 122 erreicht, indem ein Loch (nicht gezeigt) nahe der Mitte des Biegebetätigers 122 gebildet wird. Eine elektrisch nicht leitende Hülse bzw. Manschette (nicht gezeigt), welche einen elektrisch nicht leitenden ringförmigen Flansch 128 hat, wird durch das Loch (nicht gezeigt) eingeführt, sodass der Flansch 128 eine Hauptoberfläche 130 des Biegebetätigers 122 kontaktiert. Eine elektrisch nicht leitende Beilagscheibe 132 ist in Kontakt mit einer gegenüberliegenden Hauptoberfläche 134 des Biegebetätigers 122 montiert. Ein elektrisch nicht leitender Befestiger 136, so wie zum Beispiel eine Schraube, wird durch die nicht leitende Hülse (nicht gezeigt) eingeführt, und schrauben- bzw. gewindemäßig mit einem Ende des Nadelventils 110 in Eingriff gebracht. Alternativ kann ein elektrisch nicht leitender Befestiger 136 direkt durch das Loch (nicht gezeigt) in den Biegebetätiger 122 eingeführt werden, um sich schraubenmäßig mit einem Ende des Nadelventils zu verbinden. Wie man erkennt, kann anstatt der Benutzung eines Befestigers 136 das Ende des Nadelventils 110 durch adhäsive Mittel bzw. Klebemittel durch verbinden oder Anbringung durch andere Mittel auf feste Weise mit dem Biegebetätiger 122 verbunden sein. Wenn der Biegebetätiger 122 auf feste Weise mit dem Nadelventil 110 verbunden ist, ist der Biegebetätiger 122 in der Lage, das Nadelventil 110 mit dem bi-direktionalen Betrieb des Biegebetätigers 122 bi-direktional zu bewegen. Obwohl es nicht gezeigt ist erkennt man, dass das Nadelventil 110 nicht auf feste Weise mit dem Biegebetätiger 122 verbunden sein muss. Statt dessen tritt ein Ende des Nadelventils 110 entfernt bzw. weit weg von der Ventilspitze 112 mit der Hauptoberfläche 134 des Biegebetätigers 122 in Eingriff, sodass sich das Nadelventil 110 bei axialer Verschiebung des Biegebetätigers 122 von der kuppelförmigen oder nicht betätigten Konfiguration, die in 1 gezeigt ist, in eine abgeflachte oder betätigte Position (nicht gezeigt) axial innerhalb des Ventilkörpers 102 bewegen wird.
  • Im Betrieb des Common-Rail-Kraftstoffeinspritzers 100a spannt die Rückstellfeder 118 das Nadelventil 110 in eine geschlossene Position vor, sodass die Ventilspitze 112 im Ventilsitz 114 sitzt, um die Öffnungen 116 zu verschließen. Kraftstoff wird durch die Hochdruckleitung 104 unter Druck zur Strömungsmittelkammer 106 geliefert. Während eines Einspritzzyklus legt das ECM (nicht gezeigt) ein Steuersignal an den Biegebetätiger 122 an, das bewirkt, dass sich der Biegebetätiger 122 verformt oder axial verschiebt, indem er sich abflacht. Da der Biegebetätiger 122 als Antwort auf das Steuersignal abflacht, hebt sich das Nadelventil 110 mittels seiner festen Verbindung zum Biegebetätiger 122 vom Ventilsitz 114 gegen die Kraft der Rückstellfeder 118 ab, um die Öffnungen 116 für ein Einspritzen von Kraftstoff zu öffnen. Nachdem der Einspritzzyklus komplett ist, wird das Steuersignal entweder unterbrochen, oder die Polarität des Steuersignals wird umgekehrt, um zu bewirken, dass der Biegebetätiger 122 in seine kuppelförmige Konfiguration wie in 1 gezeigt, zurückkehrt. Die Rückstellfeder 118 unterstützt beim Zurück setzen bzw. Zurückbringen des Nadelventils 110 in seine geschlossene Position in Kontakt mit dem Ventilsitz 114, um die Öffnungen 116 zu versiegeln.
  • Bezugnehmend auf 2 wird nun ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzer 100b gemäß einem alternativen zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, wo gleiche Ziffern gleiche Teil des Common-Rail-Kraftstoffeinspritzers 100a aus 1 repräsentieren. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Rückstellfeder 118 eliminiert, sodass der bi-direktionale Betrieb des Biegebetätigers 122 benutzt wird, um das Nadelventil 110 sowohl in seine offenen und seine geschlossenen Positionen zu bewegen. Die Federrate des Biegebetätigers 122 kann durch den Festklemm- und Lastringaufbau 124 eingestellt werden, um das Nadelventil 110 gegen den Ventilsitz 114 vorzubelasten. Alternativ dazu kann die Federrate des Biegebetätigers 122 gesteuert werden, durch das Material und/oder die Dickenauswahl des Biegebetätigers 122. Während eines Einspritzzyklusses wird der Biegebetätiger 122 eingeschaltet, um das Nadelventil 110, wie oben im Detail beschrieben, in seine offene Position zu bewegen. Nachdem der Einspritzzyklus komplett ist, wird die Polarität des Steuersignals vorzugsweise umgekehrt, um zu bewirken, dass der Biegebetätiger 122 in seine kuppelförmige Konfiguration zurückkehrt, wie in 2 gezeigt, und dabei das Nadelventil 110 in seine geschlossene Position in Kontakt mit dem Ventilsitz 114 zurückbringt, um die Öffnungen 116 zu versiegeln.
  • Bezugnehmend auf 3 ist nun ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzer 100c gemäß einem alternativen, dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, wo gleiche Zahlen gleiche Teile des Common-Rail-Kraftstoffeinspritzers 100a von 1 repräsentieren. In diesem Ausführungsbeispiel schliesst der Kraftstoffeinspritzer 100c eine Hochdruck-Strömungsmittelleitung 104 ein, welche sich durch den Ventilkörper 102 erstreckt, welche mit der Strömungsmittelkammer 106 in Verbindung steht, die in der Einspritzerspitze 108 gebildet ist. Ein sich auswärts öffnendes langgestrecktes Kontroll- bzw. Absperrventil (check valve) 138 ist so montiert, dass es sich axial durch den Ventilkörper 102 erstreckt und schliesst einen abschliessenden Kopf 140 ein, der normalerweise in einem konisch geformten Ventilsitz 142 sitzt, um eine Strömungsmittelöffnung 144 zu schliessen, die am entfernten Ende der Einspritzerspitze 108 gebildet ist. Das Absperrventil 138 ist durch ein Vorspannelement, so wie zum Beispiel eine Rückstellfeder 146, welche auf einen ringförmigen Flansch 148 wirkt, der sich radial auswärts vom Absperrventil 138 erstreckt, in die geschlossene Position vorgespannt. Das Absperrventil 138 ist für Vorwärts- und Rückwärtsbewegung bzw. Hin- und Herbewegung innerhalb des Ventilkörpers 102 zum selektiven Öffnen und Schliessen der Öffnung 144 montiert, sodass Kraftstoff in eine Motor- bzw. Maschinenverbrennungskammer oder einen Zylinder eines Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) eingespritzt werden kann.
  • In diesem Ausführungsbeispiel tritt ein Ende des Absperrventils 138 entfernt vom Abschlusskopf 140 mit wenigstens einem Biegebetätiger 122 in Eingriff. Das Absperrventil 138 tritt mit dem Biegebetätiger 122 in Eingriff, sodass sich das Absperrventil 138 bei axialer Verschiebung des Biegebetätigers 122 von der kuppelförmigen oder nicht betätigten Konfiguration, die in 3 gezeigt ist, in eine abgeflachte oder betätigte Position (nicht gezeigt) axial bewegen wird.
  • Beim Betrieb des Common-Rail-Kraftstoffeinspritzers 100c spannt die Rückstellfeder 146 das sich auswärts öffnende Absperrventil 138 in eine geschlossene Position vor, sodass der abschliessende Kopf 140 im konisch geformten Ventilsitz 142 sitzt, um die Öffnung 144 zu verschließen Kraftstoff wird durch die Hochdruckleitung 104 unter Druck zur Kraftstoffkammer 106 geliefert. Während eines Einspritzzyklusses legt das ECM (nicht gezeigt) ein Steuersignal an den Biegebetätiger 122 an, welches bewirkt, dass der Biegebetätiger 122 sich axial verformt oder verschiebt, indem er sich abflacht. Da sich der Biegebetätiger 122 als Antwort auf das Steuersignal abflacht, wird das Absperrventil 138 vermittels seines in Eingriff stehens mit dem Biegebetätiger 122 von dem konisch geformten Ventilsitz 142 gegen die Kraft der Rückstellfeder 146 weggestossen, um die Öffnung 144 für eine Einspritzung von Kraftstoff zu öffnen. Nachdem der Einspritzzyklus komplett ist, wird das Steuersignal entweder unterbrochen, oder die Polarität des Steuersignals wird umgekehrt, um zu bewirken, dass der Biegebetätiger 122 in seine kuppelförmige Konfiguration, wie in 3 gezeigt, zurückkehrt. Die Rückstellfeder 146 unterstützt beim Zurückbringen des Absperrventils 138 in seine geschlossenen Position, sodass der abschliessende Kopf 140 mit dem konisch geformten Ventilsitz 142 in Eingriff tritt, um die Öffnung 144 zu versiegeln.
  • Bezugnehmend auf 4 wird nun ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzer gemäß einem alternativen, vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, wobei gleiche Ziffern gleiche Teile des Common-Rail-Kraftstoffeinspritzers 100c aus 3 repräsentieren. In diesem Ausführungsbeispiel ist das langgestreckte Absperrventil 138 auf feste Weise mit dem Biegebetätiger verbunden, wie oben im Detail in Verbindung mit 1 beschrieben wurde, sodass der bi-direktionale Betrieb des Biegebetätigers 122 benutzt wird, um das Absperrventil 138 sowohl in seine offenen als auch seine geschlossenen Positionen zu bewegen. Die feste Verbindung des Absperrventils 138 mit dem Biegebetätiger 122 erlaubt es, dass die Rückstellfeder 146 eliminiert wird, sodass der Biegebetätiger 122 die notwendige Kraft vorsieht, um das Absperrventil 138 in seine geschlossene Position zurückzubringen. Wie oben im Detail beschrieben, wird die Federrate des Biegebetätigers eingestellt, durch den Festklemm- und Lastringaufbau 124, um das Absperrventil 138 gegen den konisch geformten Ventilsitz 142 vorzubelasten.
  • Bezugnehmend auf 5 wird nun ein Kraftstoffeinspritzer 100e gemäß einem alternativen, fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, wo gleiche Zahlen gleiche Teile des Commen-Rail-Kraftstoffeinspritzers 100a aus 1 repräsentieren. Der Kraftstoffeinspritzer 100e schliesst einen Ventilkörper 150 ein, welcher eine Hochdruck-Strömungsmittelschiene 152 hat, die sich durch den Körper 150 erstreckt, die mit einer Strömungsmittel-Kammer 154 in Verbindung steht, die in der Einspritzerspitze 108 gebildet ist und mit einer Steuerströmungsmittel-Kammer 156, die im Ventilkörper 150 gebildet ist. Ein Nadelventil 158 ist so montiert, dass es sich axial durch den Ventilkörper 150 erstreckt und schliesst eine Ventilspitze 160 ein, welche normalerweise in einem Ventilsitz 162 sitzt, um Strömungsmittelöffnungen 164 zu verschliessen, die am entfernten Ende der Einspritzerspitze 108 gebildet sind. Das Nadelventil 158 ist durch ein Vorspannelement, so wie zum Beispiel durch eine Rückstellfeder 166, die auf einem Kopf 168 des Nadelventils 158 wirkt, in die geschlossene Position vorgespannt. Das Nadelventil 158 ist für Vorwärts- und Rückwärtsbewegung innerhalb des Ventilkörpers 150 montiert, zum selektiven Öffnen und Schliessen der Öffnungen 164, sodass Kraftstoff in eine Motorverbrennungskammer oder einen Zylinder eines Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) eingespritzt werden kann.
  • Das Hochdruckströmungsmittel, das zur Steuerkammer 156 überhalb des Ventils 158 und zur Strömungsmittelkammer 154 in der Einspritzerspitze 108 geliefert wird, erzeugt ein Kraftgleichgewicht zusammen mit der Rückstellfeder 166. Das Hochdruckströmungsmittel wird durch ein Steuerventil 170, das die Steuerkammer 156 gegen einen Abfluss 171 versiegelt, in der Steuerkammer 156 zurückgehalten. Das Steuerventil 170 wird durch ein vorspannendes Element, so wie zum Beispiel eine Rückstellfeder 174, die auf einem abschliessenden Kopf 176 des Steuerventils 170 wirkt, gegen den Ventilsitz 172 in eine geschlossene Position vorgespannt. Das Steuerventil 170 ist für Vorwärts- und Rückwärtsbewegung innerhalb des Ventilkörpers 150 montiert, zum selektiven Öffnen und Schliessen eines Strömungsmitteldurchlaßes von der Steuerkammer 156 zum Abfluss 171.
  • Weiterhin steht mit Bezug auf 5 ein Ende des Steuerventils 170 entfernt vom abschliessenden Kopf 176 mit wenigstens einem Biegebetätiger 122 in Eingriff. Das Steuerventil 170 steht mit dem Biegebetätiger 122 in Eingriff, sodass sich das Steuerventil 170 bei axialer Verschiebung des Biegebetätigers 122 von der kuppelförmigen oder nicht betätigten Konfiguration, die in 5 gezeigt ist, in eine abgeflachte oder betätigte Position (nicht gezeigt), axial innerhalb des Ventilkörpers 150 bewegen wird. Im Betrieb des Common-Rail-Kraftstoffeinspritzers 100e spannt die Rückstellfeder 174 das Steuerventil 170 in eine geschlossene Position vor, sodass der abschliessende Kopf 176 auf dem Ventilsitz 172 sitzt bzw. dagegen lehnt, um den Strömungsmitteldurchlaß von der Strömungsmittel-Kammer 156 zum Abfluss 171 zu schliessen. Kraftstoff wird unter Druck von der Hochdruckleitung 152 zur Strömungsmittelkammer 154 und zur Streuerkammer 156 geliefert, um zusammen mit der Rückstellfeder 156 ein Kraftgleichgewicht zu erzeugen.
  • Um ein Einspritzen von Kraftstoff von den Öffnungen 164 einzuleiten, legt das ECM (nicht gezeigt) ein Steuersignal an den Biegebetätiger 122, welches bewirkt, dass sich der Biegebetätiger 122 axial verformt oder verscheibt, indem er sich abflacht. Wenn sich der Biegebetätiger 122 als Antwort auf das Steuersignal abflacht, wird das Steuerventil 170 vermittels seines in Eingriff stehens mit dem Biegebetätiger 122 vom Ventilsitz 172 gegen die Kraft der Rückstellfeder 174 weggestossen, um die Steuerkammer 156 zum Abfluß 171 zu öffnen. Dies resultiert darin, dass ein Druckdifferential bzw eine Druckdifferenz erzeugt wird, welche das Nadelventil 158 vom Ventilsitz 162 gegen die Kraft der Rückstellfeder 156 abhebt und dabei die Öffnungen 164 für ein Einspritzen von Kraftstoff öffnet.
  • Nachdem der Einspritzzyklus komplett ist, wird das Steuersignal entweder beendet, oder die Polarität des Steuersignals wird umgekehrt, um zu bewirken, dass der Biegebetätiger 122 in seine kuppelförmige Konfiguration, wie in 5 gezeigt, zurückkehrt. Die Rückstellfeder 174 unterstützt beim Zurückbringen des Steuerventils 170 in seine geschlossene Position, so dass der Abschliessende Kopf 176 mit dem Ventilsitz 172 in Eingriff trittum den Strömungsmitteldurchlaß von der Steuerkammer 156 zum Abfluß 171 zu versiegeln. Hochdruck wird für die Steuerkammer 156 wiederhergestellt, um zusammen mit der Rückstellfeder 156 ein Kraftgleichgewicht zu erzeugen, wie oben im Detail beschrieben wurde. Dies resultiert darin, dass sich das Nadelventil 158 gegen den Ventilsitz 162 in die geschlossene Position bewegt, um die Öffnungen 164 zu verschliessen. Obwohl es nicht gezeigt ist, erkennen gewöhnliche Fachleute, dass mehrere Biegebetätiger 122 parallel innerhalb des Ventilkörpers 150 montiert sein können, um die Kraft zu erhöhen, die durch den Biegebetätiger 122 an das Steuerventil 170 als Antwort auf ein Steuersignal angelegt wird, welches durch das ECM (nicht gezeigt) angelegt wird. Zusätzlich wird man, obwohl es nicht gezeigt ist, erkennen, dass das zweite Steuerventil 170 auf feste Weise mit dem Biegebetätiger 122 verbunden sein kann, so dass die Rückstellfeder 174 eliminiert wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird der bi-direktionale Betrieb des Biegebetätigers 122 benutzt, um das Steuerventil 170 sowohl in seine offenen als auch seine geschlossenen Positionen zu bewegen, und dabei den Betrieb des Nadelventils 158 wie oben im Detail beschrieben zu steuern.
  • Mit Bezug auf 6 weist ein elektrohydraulischer Betätiger 310 ein hydraulisches Ventil 314 und einen elektromechanischen Betätiger 312 auf, so wie zum Beispiel einen vorbelasteten elektroaktiven Biegebetätiger, welcher Beispielsweise thermich, mechanisch oder auf andere Weise vorbelastet sein kann. Der elektrohydraulische Betätiger 310 empfängt bzw. nimmt unter Druck stehendes Hydraulikströmungsmittel aus einer Strömungsmittelquelle 335 auf und der elektrohydraulische Betätiger 310 ist strömungmittelmäßig mit einer Einrichtung 315, so wie zum Beispiel einem hydraulischen Ventil 314 verbunden und steuert den Betrieb desselben.
  • Im allgemeinen sieht eine elektrische Steuereinheit 328, so wie zum Beispiel eine elektronisches Steuermodul (electronic control module)(ECM), um die Einrichtung 315 zu steuern, ein Steuersignal für den Biegebetätiger 312 vor, welches bewirkt, dass der Biegebetätiger 312 aus einem ersten in einen zweiten Betriebszustand umschaltet. Das hydraulische Ventil 314 schaltet von einem ersten in einen zweiten Betriebszustand um, als eine Funktion einer Änderung des Zustandes des Biegebetätigers 312. Die Einrichtung 315 schaltet aus einem ersten in einen zweiten Betriebszustand um, als eine Funktion einer Änderung des Zustandes des hydraulischen Ventils 314. Die bi-direktional Fähigkeit des Biegebetätigers 312 wird benutzt, um das hydraulische Ventil 314 und die Vorrichtung 315 aus ihren jeweiligen zweiten Zuständen in ihre jeweiligen ersten Zustände umzuschalten bzw. zurückzubringen.
  • Gemäß der Prinzipien der vorliegenden Erfindung weist bezugnehmend auf 7A der Biegebetätiger 312 einen vorbelasteten, elektroaktiven Biegebetätiger auf, der thermisch, mechanisch oder auf andere Weise vorbelastet sein kann, der seine Form als Antwort auf ein Steuersignal, welches vom ECM 328 angelegt wird, verändert, indem er sich in entgegengesetzte axiale Richtungen verformt. Das Steuersignal kann ein Spannungssignal sein, welches vom ECM 328 durch elektrische Leiter an den Biegebetätiger 323 angelegt wird. Der Biegebetätiger 312 hat normalerweise eine kreis- oder scheibenförmige Konfiguration und schließt wenigstens eine elektroaktive Schicht (nicht gezeigt) ein, welche zwischen einem Paar von Elektroden (nicht gezeigt) positioniert ist, obwohl ebenso andere Konfigurationen möglich sind, ohne vom Geist und vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. In einem nicht-betätigten oder statischen Zustand ist der Biegebetätiger so vorbelastet, dass er eine kuppelförmige Konfiguration hat, wie in 7A gezeigt. Wenn die Elektroden eingeschaltet werden, um den Biegebetätiger 312 in eine betätigten Zustand zu versetzen, verschiebt sich der Biegebetätiger 312 axial in eine weniger kuppelförmige Konfiguration wie in 7B gezeigt. Der Biegebetätiger 312 kann vom Modell TH-5C sein, welches kommerziell erhält lich ist, von Face International, Inc. of Norfolk, Virginia. Andere passende Betätiger können ebenfalls benutzt werden. Ein oder mehrere Biegebetätiger 312 können eine Vielzahl von Biegebetätigern (die parallel oder in Reihe angeordnet bzw. konfiguriert sind) aufweisen, die individuell gestapelt sind, oder zusammen in ein einzelnes mehrschichtiges Element verbunden sind.
  • Der Biegebetätiger 312 ist innerhalb einer Aushöhlung 318 innerhalb des Gehäuses 316 untergebracht und wird an seiner Umfangskante 320 jeweils zwischen oberen und unteren Festklemmringen 322, 324 getragen bzw. gehalten. Die Festklemmringe sind normalerweise hergestellt aus einem steifen, elektrisch nichtleitenden Material. Der untere Festklemmring ist im Allgemeinen von L-förmigem Querschnitt und hat eine im Allgemeinen zylindrische innere Seitenoberfläche 321, welche die Umfangskante 320 des Biegebetätigers 312 anordnet, bzw. lokalisiert. Der untere Festklemmring 322 hat eine ringförmige Trageoberfläche 323, welche eine Seite des Biegebetätigers 312 um seine periphere Umfangskante 320 trägt. Der obere Festklemmring 324 ist auch im Allgemeinen von L-förmigem Querschnitt und hat eine Lageroberfläche 325, welche eine entgegengesetzte Seite des Biegebetätigers 312 um seine periphere Umfangskante herum kontaktiert.
  • Ein Lastring 326, der gewindemäßig mit dem Gehäuse in Eingriff steht, wird benutzt, um den Biegebetätiger 3i2 mit einer Festklemmkraft vorzubelasten. Wenn der Lastring 326 festgezogen und gelockert wird, wird die Festklemmkraft auf der Umfangskante 320 des Biegebetätigers 312 über den oberen Festklemmring jeweils erhöht bzw. erniedrigt. Erhöhen der Festklemmkraft auf den Biegebetätiger 312 reduziert eine axiale Verschiebung des Biegebetätigers 312 als Antwort auf eine gegebene Steuersignalgröße. Dementgegengesetzt führt ein erniedrigen der Festklemmkraft zu einer größeren axialen Verschiebung. Im Ausführungsbeispiel von 7A legt der Lastring 326 eine Festklemmkraft um die gesamte Umfangskante 320 des Biegebetätigers 312 herum an. Wie man erkennt, kann in einem alternativen Ausführungsbeispiel die Lageroberfläche des oberen Festklemmrings 324 an unterschiedlichen Stellen um ihren Umfang herum eingekerbt oder ausgeschnitten sein. Daher wird auf die Teile der Umfangskante 320 des Biegebetätigers 312, die den Ausschneidungen in der Lageroberfläche des oberen Festklemmrings 324 direkt gegenüber liegen, keine Festklemmkraft direkt ausgeübt. Alternativ kann eine statische Last an den Biegebetätiger 312 angelegt werden, wenn der elektrohydraulische Betätiger 310 zusammengeschraubt wird, so das der Lastring 326 gemäß dem Ausführungsbeispiel nicht gewindemäßig mit dem Gehäuse 316 in Eingriff steht.
  • Das hydraulische Ventil 314 setzt sich zusammen aus einem beweglichen Ventilelement 330, sowie zum Beispiel einem Teller, das in einer Aushöhlung 332 eines Ventilkörpers 334 untergebracht ist, auf welchem das Gehäuse 316 montiert ist. Das hydraulische Ventil 314 aus 2A ist ein Drei-Wege – Zwei-Positions – Ventil. Wie man erkennt können andere, vergleichbar funktionierende Ventile anstelle des Tellers bzw. des Tellerventil 330 benutzt werden. Hydraulikströmungsmittel wird aus einer Quelle von unter Druck stehendem Strömungsmittel 335 über einen Lieferdurchlaß 336 vorgesehen, der die Aushöhlung 332 schneidet. Hydraulikströmungsmittel wird in die Strömungsmittelquelle 335 über den Abflußdurchlaß 338 zurückgebracht bzw. zurückgeführt, der die Aushöhlung 332 ebenfalls schneidet. Betrieb des hydraulischen Ventils 314 verbindet entweder den Lieferdurchlaß 336 oder den Abflußdurchlaß 338 mit einem Steuerdurchlaß 340. Wie man erkennt ist die zweidimensionale Darstellung der Durchlässe 336, 338, 340 in 2A schematischer Natur. Oft wird das hydraulische Ventil 314 yo hergestellt, dass die Durchlässe 336, 338 und 340 die Aushöhlung 332 bei unterschiedlichen umfangsmäßigen Orten der Aushöhlung 332 schneiden.
  • In A ist der Biegebetätiger 7A in seiner kuppelförmigen, nicht betätigten, ruhigen Position, das heisst, in seinem vorbelasteten, mechanischen Zustand gezeigt; und der Teller 330 ist in seiner ersten Position gezeigt. Der Biegebetätiger 312 arbeitet als Antwort darauf, dass das ECM 328 Befehlssignale in Form von Vorspann-Spannungen unterschiedlicher Polaritäten und Größen liefert. Der nicht-betätigte Zustand des Biegebetätigers 312 wird als Antwort darauf erreicht, dass das ECM 328 ein erstes Befehlssignal für den Biegebetätiger 312 vorsieht, so wie zum Beispiel eine DC- bzw. Gleichspannungs- Vorspann-Spannung einer ersten Polarität. Wenn er in diesem Zustand ist, wird ein Mittenteil 342 des Biegebetätigers 312 vertikal aufwärts in eine gebogene oder kuppelförmige Position verschoben. Ein betätigender Stift oder Teil 344 des Tellers 330 wird mechanisch durch ein Vor spannelement, so wie zum Beispiel eine Rückstellfeder 346, gegen eine untere Seite des Mittenteils 342 des Biegebetätigers 312 vorgespannt.
  • Der betätigende Stift 344 wird normalerweise aus einem elektrisch nichtleitenden Material, so wie zum Beispiel Zirkon hergestellt. Wie man erkennt kann der betätigende Stift aus anderen elektrisch isolierenden Materialien, die den Fachleuten bekannt sind, hergestellt werden. Alternativ kann das Ende des betätigenden Stifts 344, das in Kontakt mit dem Biegebetätiger 312 ist, so konstruiert sein, dass es eine elektrisch nichtleitende Spitze hat.
  • In einer ersten Position hat der Teller 330 ein erstes ringförmiges Versiegelungsgebiet 348, welches von einem unteren, ringförmigen Ventilsitz 350 auf dem Ventilkörper 334 getrennt bzw. separiert ist. Daher wird unter Druck stehendes Hydraulikströmungsmittel freigesetzt, um vom Lieferdurchlaß 336 in den Steuerdurchlaß 340 zu fließen. Wenn er in der ersten Position ist, hat der Teller 330 ein zweites ringförmiges Versiegelungsgebiet 352, welches mit einem ringförmigen oberen Sitz in Eingriff steht, wobei es den Fluß von Hydraulikströmungsmittel vom Steuerdurchlaß 340 zum Abflußdurchlaß 338 blockiert.
  • Wenn es erwünscht ist, das hydraulische Ventil 314 zu betreiben oder seinen Zustand zu ändern, sieht das ECM 328 ein zweites Befehlssignal für den Biegebetätiger 312 vor, so wie zum Beispiel eine erste DC-Vorspann-Spannung von einer unterschiedlichen Polarität gegenüber dem ersten Befehlssignal. Das zweite Befehlssignal bewirkt, dass sich der Biegebetätiger 312 in einer im Wesentlichen vertikalen Abwärtsrichtung in eine weniger kuppelförmige oder leicht kuppelförmige Position bewegt. Die Abwärtsbewegung des Biegebetätigers 312 überwindet die Vorspannkraft der Rückstellfeder 346, wenn sich der Biegebetätiger 312 in seine betätigte, zweite Position, wie in 7b gezeigt, bewegt. Es sollte festgehalten werden, dass, wenn das erste Befehlssignal entfernt wird, der Biegebetätiger 312 vorübergehend in der Position, die in 7b illustriert ist, verbleiben wird, bis sich seine Ladung hinreichend durch Lecks bzw. Leckströme abbaut. Daher wird wesentlich weniger Leistung erfordert, um den Biegebetätiger 312 aufrecht zu erhalten, als bei anderen Betätigern so wie zum Beispiel einem Magneten.
  • Abwärtsbewegung des Biegebetätigers 312 stösst bzw. drückt den Betätigerteil 342 und den Teller 330 abwärts in seine zweite Position. Wenn der Teller 330 in seiner zweiten Position ist, ist das zweite ringförmige Versiegelungsgebiet 352 vom ringförmigen oberen Sitz 354 getrennt, wobei es den Steuerdurchlaß 340 zum Abflussdurchlaß 338 öffnet. Darüber hinaus tritt das erste ringförmige Versiegelungsgebiet 348 mit dem ringförmigen Sitz 350 auf dem Ventilkörper 334 in Eingriff und unter Druck stehendes Hydraulikströmungsmittel vom Lieferdurchlaß 336 wird vom Steuerdurchlaß 340 abgeblockt.
  • Das Hydraulikventil 314 bleibt in dem Zustand, der in 7b gezeigt ist, bis das ECM 328 ein anderes oder das erste Befehlssignal vorsieht. Wenn das ECM 328 wieder das erste Befehlssignal an den Biegebetätiger 312 anlegt, bewegt sich der Biegebetätiger 312 im Wesentlichen aufwärts, bis er die nicht betätigte, kuppelförmige, erste Position erreicht, die in 7a gezeigt ist. Es sollte festgehalten werden, dass, wenn das erste Befehlssignal entfernt ist, der Biegebetätiger 312 vorübergehend in der Position, die in 7a gezeigt ist, verbleiben wird, bis sich seine Ladung hinreichend durch Lecks bzw. Leckströme abbaut. Wenn sich der Biegebetätiger 312 aufwärts bewegt, spannt die Rückstellfeder 346 den Teller 330 aufwärts vor gegen den Mittenteil 342 des Biegebetätiger 312. Wenn sich der Teller aufwärts bewegt, tritt das zweite ringförmige Versiegelungsgebiet 352 mit dem ringförmigen oberen Sitz 354 in Eingriff, wobei es wiederum den Steuerdurchlaß 340 vom Abflussdurchlaß 338 abschliesst. Darüber hinaus trennt sich das erste ringförmige Versiegelungsgebiet 348 vom ringförmigen unteren Sitz 350 auf dem Ventilkörper 334, wobei es Fluss von unter Druck stehendem Hydraulikströmungsmittel zum Steuerdurchlaß 340 einleitet.
  • Der Betrieb der Rückstellfeder 346 bewegt den Teller 330 mit einer relativ hohen Kraft und der Teller 330 schlägt bzw. sitzt auf dem oberen Ventilsitz 354 mit einer relativ hohen Geschwindigkeit auf. Ein derartiges wiederholtes Aufschlagen mit hoher Geschwindigkeit des Tellers 330 gegen den Sitz 348 erzeugt Beanspruchung und reduziert die nützlichen Lebensdauern des Tellers 330 und des Sitzes 348. Der Biegebetätiger 312 ist ein proportionaler und bi-direktionaler Betätiger und diese Merkmale können benutzt werden, um den Einschlag und das Aufschlagen des Tellers 330 auf dem Sitz 354 zu polstern oder zu reduzieren. Nachdem das erste Befehlssignal für den Biegebetätiger 312 vorgesehen ist, um ihn zurück in seine erste Position, wie in 7a gezeigt, zu bewegen, wird der Teller 330 durch die Rückstellfeder 346 auf seinen Sitz zubewegt.
  • Wenn sich der Teller 330 auf den oberen Sitz 354 zubewegt, legt das ECM 328 an den Biegebetätiger 312 ein drittes Befehlssignal oder eine Vorspannung an, ähnlich zu derjenigen, jedoch geringer als die des ersten Befehlssignals. Das dritte Befehlssignal bewirkt, dass sich der Biegebetätiger 312 durch eine kleine Aufwärtsverschiebung in eine leicht kuppelförmige dritte Position bewegt. Diese dritte Position erhöht die Widerstandskraft gegen den Betrieb der Rückstellfeder 346. Mit der Widerstandskraft wird die Geschwindigkeit des Tellers 330 reduziert, ebenso wie die Aufschlagkraft des Tellers 330 auf dem Sitz 354. Wie man erkennt, kann das ECM 328 Befehlssignal für den Biegebetätiger 312 vorsehen, welche sowohl die Verschiebung oder Position, als auch die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Biegebetätigers 312 steuern, um den Betrieb des Tellers 330 präziser zu steuern.
  • Im beschriebenen Ausführungsbeispiel sind bezüglich 6 die Festklemmringe 322, 324 als Glieder mit im Allgemeinen L-förmigen Querschnitt gezeigt, in welchen der untere Festklemmring 322 eine Seitenoberfläche 321 hat zum Anordnen bzw. Lokalisieren der Umfangskante 320 des Biegebetätigers 312. Wie man erkennt, können andere Konfigurationen von Festklemmringen benutzt werden. Zum Beispiel sind bezugnehmend auf 8 obere und untere Festklemmringe 360, 362 innerhalb der Aushöhlung 318 des Gehäuses 316 angeordnet. Der untere Festklemmring 362 hat eine ringförmige Trage- bzw. Halteoberfläche 346 zum Tragen einer Unterseite des Biegebetätigers 312, um die Umfangskante 320 herum. Der obere Festklemmring 360 hat eine ringförmige Lageroberfläche 366, zum Anlegen einer Festklemmkraft, um die Umfangskante 320 herum, auf einer entgegengesetzten Seite des Biegebetätigers 312. Die äusseren Umfangsoberflächen 368, 370 der oberen und unteren Ringe 360, 362 lokalisieren die Ringe innerhalb des Hohlraums 318. Der Lastring 326 funktioniert wie vorausgehend bezüglich 6 beschrieben wurde so, dass er eine Festklemmkraft an die Umfangskante 320 des Biegebetätigers 312 anlegt. Wie vorausgehend diskutiert wurde, kann die Lageroberfläche 366 des oberen Festklemmrings 360 an unterschiedlichen Orten ausgeschnitten sein, um das Anlegen einer Festklemmkraft gegen bzw. an den Biegebetätiger zu variieren.
  • Die Festklemmringe 322, 324, 360, 362 werden normalerweise aus einem steifen, elektrisch nichtleitenden Material hergestellt. Wie man erkennt können die Ringe aus einem leitfähigen Material hergestellt sein, wenn die Oberflächen des Biegebetätigers 312, die die Ringe kontaktieren, mit einer dielektrischen Schicht geschützt sind. Alternativ kann eines der obigen Ausführungsbeispiele mit jedem Ring benutzt werden. Als eine weitere Alternative kann ein taugliches bzw. passendes Material so wie Gummi oder ein "VITON"-Material zwischen den Festklemmringen und dem Biegebetätiger benutzt werden, um die Betätigerbelastung zu verbessern.
  • Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Biegebetätiger 312 von ring- bzw. kreisförmiger Natur. Bezugnehmend auf 9 kann der Biegebetätiger 312a vierseitig sein, zum Beispiel quadratisch oder rechteckig. Obere und untere Festklemmglieder 372, 374 erstrecken sich jeweils längs der Seiten 376 des Biegebetätigers 312a, welche parallel zu seiner Krümmungsachse sind. Die Festklemmglieder 372, 374 sichern die Seiten 376 des Biegebetätigers 312a auf eine ähnliche Weise, wie bezüglich 1 und 2 beschrieben. Darüber hinaus können die Festklemmglieder 372, 374 von unterschiedlicher Konfiguration sein, ähnlich zu den Festklemmringen 322, 324, die vorher beschrieben wurden. Wie man erkennt, kann der Biegebetätiger 312a von jeder beliebigen Form oder Grösse sein die es ihm erlaubt, die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen.
  • Bezugnehmend auf 10 kann eine Biegebetätiger 312b nur längs einer einzigen Seite 378 jeweils zwischen oberen und unteren Festklemmgliedern 380, 382 getragen bzw. gehalten sein. In diesem Ausführungsbeispiel erfährt das ferne Ende 384 des Biegebetätigers 312b eine lineare Verschiebung als Antwort auf Vorspannspannungen unterschiedlicher Polaritäten.
  • Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der elektromechanische Biegebetätiger 312 auf ein Hydraulikventil 314 angewandt bzw. daran angelegt, welches als ein 2-Positions – 3-Wege – Tellerventil beschrieben ist. Das Konzept der vorliegenden Erfindung kann erweitert werden auf ein N-Positions – M-Wege – Tellerventil. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung mit einem Spulenventil oder jedem anderen linear verschiebbaren Ventil verwendet werden.
  • Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Tellerventil 330 durch eine Rückstellfeder 346 in Kontakt mit dem Biegebetätiger 312 gehalten. Während Rückstellfedern weit verbreitet in Kombination mit Ventilen benutzt werden, stellt in diesem Ausführungsbeispiel eine Rückstellfeder eine signifikante Kraft dar, der durch den Biegebetätiger 312 entgegengewirkt werden muss. Darüber hinaus kann die Variabilität der Federkonstante der Rückstellfeder einen signifikanten Effekt auf die Performance schneller Proportionalventile haben. Als eine Alternative zur Benutzung einer Rückstellfeder wird bezugnehmend auf 11 ein Loch 386 in der Mitte des Biegebetätigers 312c gebildet. Ein Befestiger 388, so wie zum Beispiel eine Schraube steht schrauben- bzw. gewindemäßig mit dem Ende des Betätigungsstifts 344 in Eingriff. Wenn daher der Biegebetätiger 312c fest mit dem betätigenden Stift 344 verbunden ist, ist der Biegebetätiger 312c nun in der Lage, den betätigenden Stift und den Teller 330 mit dem bi-direktionalen Betrieb des Biegebetätigers 312c zu bewegen. Daher wird die Notwendigkeit für eine Rückstellfeder eliminiert. Wie man erkennt, kann, anstatt der Benutzung eines Befestigers 388 das Ende des betätigenden Stifts 344 auf feste Weise mit dem Biegebetätiger 312c durch Klebemittel, Verbindung oder Anbringung durch andere Mittel verbunden sein.
  • Mit Bezug auf die Figuren und insbesondere auf 12 ist ein exemplarisches Ausführungsbeispiel eines elektronisch gesteuerten Kraftstoffsystems 410 zum Verwenden der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das exemplarische Kraftstoffeinspritzsystem 410 ist angepasst für einen sich vorwärts- und rückwärts bewegenden internen Direkteinspritzungs-Dieselzyklus-Verbrennungsmotor. Nichtsdestoweniger versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung auch auf andere Typen von Motoren bzw. Maschinen so wie zum Beispiel Drehmotoren oder Motoren mit modifizierem Zyklus anwendbar ist, und dass der Motor eine oder mehrere Motorverbrennungskammern oder Zylinder enthalten kann. Das Kraftstoffsystem 410 schliesst einen Kraftstoffeinspritzer 412, eine Vorrichtung 413 zum Liefern von Kraftstoff an jeden Einspritzer 412 und eine Vorrichtung 414 zum elektronischen Steuern jedes Einspritzers 412 ein.
  • Der Motor hat wenigstens einen Zylinder (nicht gezeigt), wobei jeder Zylinder eine oder mehrere separate Einspritzerbohrungen (nicht gezeigt) schneidet, von denen jede einen Kraftstoffeinspritzer 412 gemäß der Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufnimmt. Der Kraftstoffeinspritzer 412 sollte eine Lieferung bzw. einen Vorrat vom Kraftstoffvorrat 413 unter Druck setzen, den unter Druck gesetzten Kraftstoff atomisieren, indem er ihn durch eine oder mehrere Ausgangsöffnungen 510 pumpt, die korrekte Menge von unter Druck gesetztem Strömungsmittel zum Verbrennungskammerteil des Zylinders liefern und den Kraftstoff gleichmäßig in der ganzen Verbrennungskammer verteilen. Jeder Einspritzer ist zusammengesetzt aus einem elektrohydraulischem Einspritzerantrieb 415 und einem Einspritzerbetätiger 423. Der Einspritzerantrieb 415 ist zusammengesetzt aus einem Betätigerantrieb 418 und einem elektromechanischem Betätiger 419, so wie zum Beispiel einem vorbelastet Magnetischen Biegebetätiger, welcher thermisch, mechanisch oder auf andere Weise vorbelastet sein kann. Der Betätigerantrieb 418 ist strömungsmittelmäßig mit einer Quelle von unter Druck gesetztes Strömungsmittel 422, so wie zum Beispiel einem Hydrauliköl oder einem Abfluss dafür verbunden und weist ein Hauptventil 421 und ein hydraulisches Pilotventil 420 auf, weiche auf den Betrieb des Biegebetätigers 419 antworten. Der Einspritzerbetätiger 423 ist zusammengesetzt aus einem Druckverstärker bzw. Druckintensivierer 416 und einem Einspritzventilsystem 417. Im Allgemeinen sieht die elektronische Steuerung 414 ein Befehlssignal für den Biegebetätiger 419 vor, welches bewirkt, dass sich der Biegebetätiger 419 durch eine Verschiebung bewegt und aus einem ersten in einen zweiten Betriebszustand umschaltet, um das Einspritzventilsystem 417 zu betreiben. Der Betätigerantrieb 418 schaltet aus einem ersten in einen zweiten Betriebszustand als eine Funktion einer Änderung im Zustand des Biegebetätigers 419. Mehr im Speziellen bewegt der Biegebetätiger 419, wenn er sich durch seine Verschiebung bewegt, auch das Pilotventil 420. Bewegung des Pilotventils 420 leitet unter Druck stehendes Hydraulikströmungsmittel um und verändert den Zustand des Hauptventils 421. Darüber hinaus bewirkt das umgeleitete Hydraulikströmungsmittel, dass der Druckverstärker 416 und das Einspritzventilsystem 417 von den ersten in die zweiten Betriebeszustände umschalten, als eine Funktion der Veränderung im Zustand des Betätigerantriebs 418, wobei sie entweder eine Lieferung von unter Druck stehenden Kraftstoff von der Ausgangsöffnung 510 des Kraftstoffeinspritzers 412 einleiten, oder eine Lieferung davon beenden.
  • Die Kraftstoffliefervorrichtung 413 schliesst typischerweise einen Kraftstofftank 424, einen Kraftstofflieferdurchlaß 425, welcher strömungsmittelmäßig zwischen dem Kraftstofftank 424 und einem Einlassanschluss 429 des Kraftstoffeinspritzers 412 gekoppelt ist, eine Kraftstofftransferpumpe 426 mit relativ niedrigem Druck, einen oder mehrere Kraftstofffilter 427 und einen Kraftstoffabflussdurchlaß 428 ein, der strömungsmittelmäßig zwischen dem Einspritzer 412 und dem Kraftstofftank 424 gekoppelt ist. Falls gewünscht können Kraftstoffdurchläße im Kopf des Motors angeordnet sein, welche strömungsmittelmäßig mit dem Kraftstoffeinspritzer 412 und einem oder beiden der Durchläße 425, 428 verbunden sein.
  • Die elektronische Steuervorrichtung 414 schließt vorzugsweise ein elektronisches Steuermodul (ECM) 430 ein, welches wenigstens das Folgende steuert: (1) Kraftstoffeinspritzungs-Timing und -Druck; (2) Gesamte Kraftstoffeinspritzmenge während eines Einspritzzyklus; (3) Die Phasen während jedes Abschnitts bzw. Segements jedes Einspritzzyklusses; (4) Die Anzahl von separaten Einspritzsegmenten während jedes Einspritzzyklusses; (5) Das Zeitintervall bzw. die Zeitintervalle zwischen den Einspritzsegmenten und (6) Die Kraftstoffmenge, welche während jedes Einspritzsegments von jedem Einspritzzyklus geliefert wird.
  • Normalerweise ist jeder Einspritzer 412 eine Einspritzereinheit bzw. ein Einheits-Einspritzer, wobei der Einspritzerantrieb 415, der Druckverstärker 416 und das Einspritzventilsystem 417 in einem gemeinsamen Gehäuse 432 untergebracht sind. Obwohl er als eine einheitlicher Einspritzer 412 gezeigt ist, könnte der Einspritzer 412 alternativ von modularer Bauweise sein, wobei der Druckverstärker 416 separat vom Einspritzventilsystem 417 ist. Als eine weitere Alternative kann der Einspritzerantrieb 415 vom Druckverstärker 416 getrennt sein. Bezugnehmend auf 13 umfasst gemäß der Prinzipien der vorliegenden Erfindung der Biegebetätiger 419 einen vorbelasteten elektroaktiven Biegebetätiger, welcher thermisch, mechanisch oder auf andere Weise vorbelastet sein kann, welcher seine Form ändert, indem er sich in entgegengesetzte Richtungen axial verformt, als Antwort auf einer Steuersignal, welches vom ECM 430 angelegt wird. Das Steuersignal kann ein Spannungs signal sein, welches vom ECM 430 durch ein Paar von elektrischen Leitern 434 an den elektrischen Biegebetätiger 419 angelegt wird. Der Biegebetätiger 419 hat normalerweise eine kreis- bzw. ringförmige oder Scheiben-Konfiguration und schliesst wenigstens eine elektroaktive Schicht (nicht gezeigt) ein, welche zwischen einem Paar von Elektroden (nicht gezeigt) positioniert ist, obwohl andere Konfigurationen ebenso möglich sind, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. In einem nicht betätigten oder statischen Zustand ist der Biegebetätiger 419 vorzugsweise so vorbelastet, dass er eine kuppelförmige Konfiguration hat, wie in 13a gezeigt. Wenn die Elektroden eingeschaltet werden, um den Biegebetätiger 419 in einen betätigten Zustand zu versetzen, verschiebt sich der Biegebetätiger 419 axial in eine weniger kuppelförmige Konfiguration, wie in 13b gezeigt.
  • Der Biegebetätiger 419 kann einer vom Modell TH-5C sein, die kommerziell verfügbar sind von Face International, Inc. of Norfolk, Virginia. Andere passende Betätiger können auch benutzt werden. Einer oder mehrere Biegebetätiger 419 können eine Vielzahl von Biegebetätigern (die parallel oder in Reihe konfiguriert sind) aufweisen, die individuell gestapelt oder zusammen in ein einziges vielschichtiges Element verbunden sind. Bezugnehmend auf 13a und 13b ist der Biegebetätiger 419 innerhalb des Gehäuses 423 untergebracht und wird an seiner Umfangskante 436 jeweils zwischen unteren und oberen Festklemmringen 438, 440 getragen. Die Festklemmringe werden normalerweise aus einem steifen, elektrisch nicht leitenden Material hergestellt. Der untere Festklemmring 438 ist im Allgemeinen von L-förmigen Querschnitt und hat eine ringförmige Trageoberfläche zum Tragen einer unter Seite des Biegebetätigers 419 um seine Umfangskante 436. Der obere Festklemmring 440 ist ebenfalls im Allgemeinen von L-förmigen Querschnitt und hat eine Lageroberfläche, welche eine obere Seite des Biegebetätigers 419 um ihre Umfangskante 436 kontaktiert. Wie man erkennt, können andere Konfigurationen von Festklemmringen 438, 440 benutzt werden.
  • Ein Lastring 442, der gewindemäßig mit dem Gehäuse 432 in Eingriff steht, wird benutzt, um den Biegebetätiger 419 mit einer Festklemmkraft vorzubelasten. Wenn der Lastring zugedreht bzw. festgedreht und gelockert wird, wird jeweils die Feststellkraft an der Umfangskante 436 des Biegebetätigers 419 über den oberen Festklemmring 440 erhöht bzw. erniedrigt. Erhöhen der Festklemmkraft auf den Biegebetätiger 419 reduziert eine axiale Verschiebung des Biegebetätigers 419 als Antwort auf eine gegebene Steuersignalgröße. Dementgegengesetzt resultiert ein Absenken der Festklemmkraft in einer größeren axialen Verschiebung. Im Ausführungsbeispiel von 2A legt der Lastring eine Festklemmkraft um die gesamte Umfangskante 436 des Biegebetätigers 419 an. Wie man erkennt, kann in einem alternativen Ausführungsbeispiel die Lageroberfläche des oberen Festklemmrings 440 an unterschiedlichen Orten um ihren Umfang herum eingekerbt oder ausgeschnitten sein. Daher wird keine direkte Festklemmkraft and die Teile der Umfangskante 436 des Biegebetätigers 419 angelegt, welche den Ausschneidungen in der Lageroberfläche des oberen Festklemmrings 440 direkt gegenüberliegen. Die gewöhnlichen Fachleute verstehen, dass andere Festklemmkonfigurationen ebenso möglich sind, wie oben im Detail beschrieben, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Das hydraulische Pilotventil 420 ist zusammengesetzt aus einem beweglichen Ventil 444, so wie zum Beispiel einem Teller, bzw. Tellerventil, welches in einer Aushöhlung 445 im Gehäuse 432 untergebracht ist. Das Pilotventil 420 von 2A und 2B ist ein Drei-Wege – Zwei-Positions – Ventil. Wie man erkennt, können andere, vergleichbar funktionierende Ventile anstelle des Tellers 444 benutzt werden. Das Einspritzergehäuse 432 hat einen Einlaßanschluß 446, der strömungsmittelmäßig mit der Strömungsmittelleitung 447 der Hydraulikströmungsmittelquelle 442 gekoppelt ist. Unter Druck stehendes Hydraulikströmungsmittel von der Strömungsmittelquelle 422 läuft durch einen Lieferdurchlaß 448, welcher die Aushöhlung 445 des Gehäuses 432 schneidet. Hydraulikströmungsmittel wird zur Strömungsmittelquelle 422 über Abflußdurchläße 450 zurückgeleitet bzw. zurückgeführt, welche ebenfalls die Aushöhlung 445 schneiden. Betrieb des Pilotventils 420 verbindet entweder den Lieferdurchlaß 448 oder den Abflußdurchlaß 450 mit einem Steuerdurchlaß 452. Wie man erkennt ist die zweidimensionale Darstellung der Durchläße 448, 450, 452 schematischer Natur. Oft ist das Pilotventil 420 so hergestellt, dass die Durchläße 448, 450, 452 die Aushöhlung 445 bei unterschiedlichen Umfangspositionen der Aushöhlung 445 schneiden.
  • In 13A und 13B ist der Biegebetätiger 419 in seinem kuppelförmigen, ruhigen, nicht betätigten Zustand oder Position. Wenn er im nicht betätigten Zustand ist, wird ein Mittenteil des Biegebetätigers 419 vertikal aufwärts in eine gebogene oder kuppelförmige Position verschoben. Ein betätigender Stift oder Teil 454 des Tellerventils 444 ist mechanisch durch ein Vorspannelement, so wie zum Beispiel eine Rückstellfeder 456, gegen eine untere Seite des Mittenteils des Biegebetätigers 419 vorgespannt.
  • Der betätigende Stift 454 wird normalerweise aus einem elektrisch nicht leitenden Material so wie zum Beispiel Zirkon hergestellt. Wie man erkennt, kann der betätigende Stift aus anderen elektrisch isolierenden Materialien hergestellt sein, die den Fachleuten bekannt sind. Alternativ kann das Ende des betätigenden Stifts 454, das in Kontakt mit dem Biegebetätiger 419 ist, so konstruiert sein, dass es eine elektrisch nichtleitende Spitze hat.
  • In der Position, die in 13A und 13B gezeigt sind, hat das Tellerventil 444 ein erstes, ringförmiges Versiegelungsgebiet 458, welches von einem ringförmigen, unteren Sitz 460 getrennt ist. Daher kann unter Druck stehendes Strömungsmittel frei bzw. ungehindert vom Lieferdurchlaß 448 zum Steuerdurchlaß 452 fließen. Darüber hinaus hat das Tellerventil 444 ein zweites, ringförmiges Versiegelungsgebiet 462, das mit einem ringförmigen, oberen Sitz 464 in Eingriff steht, wobei es den Fluß von Hydraulikströmungsmittel vom Steuerdurchlaß 452 zum Abflußdurchlaß 450 blockiert.
  • Wenn das Tellerventil 444 in der Position ist, die in 13A und 13B gezeigt ist, ist das unter Druck stehende Hydraulikströmungsmittel für einen Boden 446 des Hauptventils 421, so wie zum Beispiel eines Spulenventils vorgesehen. Der Lieferdurchlaß 448 schneidet auch einen externen ringförmigen Durchlaß 471 auf dem Spulenventil 421. Das Spulenventil ist so ausgelegt, daß, wenn das unter Druck stehende Hydraulikströmungsmittel an die Enden angelegt wird, die Kräfte die durch das unter Druck stehende Hydraulikströmungsmittel angelegt werden, gleich groß und entgegengesetzt sind. Mit gelichen Strömungsmittelkräften wird das Spulenventil 421 durch ein Vorspannelement 474, so wie zum Beispiel eien Rückstellfeder, in eine geschlossene Position, die in 13A gezeigt ist, vorgespannt.
  • Wenn das Spulenventil 421 geschlossen ist, ist der Strömungsmitteldurchlaß 476 strömungsmittelmäßig mit einem ringförmigen Strömungsmit telpfad oder einem Ring 475 verbunden, welcher wiederum eine Abflußleitung 477 schneidet. Daher wird jeder Strömungsmitteldruck im Strömungsmittelpfad 476 erleichtert, bzw. abgemildert, wenn das Spulenventil 421 in seiner oberen geschlossenen Position ist. Wenn das Spulenventil 421 weiterhin in seiner geschlossen Position ist, wird Hydraulikströmungsmittel im Lieferdurchlaß 448 daran gehindert, in die Spitze des Hydraulikströmungsmitteldurchlasses 476 einzutreten, welche mit einer Aushöhlung 498 verbunden ist, die einen Verstärker- bzw. Intensiviererkolben 416 enthält. Wenn keine Hydraulikströmungsmittelkraft an die Spitze des Druckverstärkers 416 angelegt wird hält ein Vorspannelement 482, so wie zum Beispiel eine Rückstellfeder den Verstärkerkolben 480 an seiner obersten Position innerhalb der Aushöhlung 498.
  • Wenn das Tellerventil 420 in der Position ist, die in 13a und 13b gezeigt ist, wird unter Druck stehendes Hydraulikströmungsmittel im Steuerdurchlass 452 in eine Aushöhlung 484 überhalb des Kontroll- bzw. Absperrkolbens 486 gelenkt, die mit einem Düsenkontrollventil 488 verbunden ist. Unter Druck stehendes Hydraulikströmungsmittel überhalb des Kontrollkolbens 486 zwingt den Kontrollkolben 486 und das Düsenventil 488 abwärts. Ein Ende 506 des Düsenkontrollventils 488 steht auf absiegelnde Weise mit einer inneren Oberfläche der Spitze 490 des Kraftstoffeinspritzers 412 in Eingriff, wobei es das Düsenkontrollventil 488 verschliesst und den Fluss von Kraftstoff von seiner Ausgangsöffnung 510 verhindert.
  • Der Kraftstoffeinspritzer 412 arbeitet mit einem gespaltenen bzw. geteilten Einspritzzyklus, welcher die folgenden fünf Phasen von Einspritzung hat: Voreinspritzung, Piloteinspritzung, Einspritzverzögerung, Haupteinspritzen und Füllen. Die Voreinspritzungsphase existiert, wenn der Motor läuft und der Einspritzer 412 zwischen Zündungszyklen ist. Die Voreinspritzungsphase ist durch die Zustände der verschiedenen Komponenten des Kraftstoffeinspritzers 412, der in 13a und 13b gezeigt ist, gezeigt. Hydraulikströmungsmitteldruck auf dem Spulenventil 421 ist im Gleichgewicht und daher wird das Spulenventil 421 durch die Rückstellfeder 474 geschlossen gehalten, wobei es einen Fluss von unter Druck stehendem Hydraulikströmungsmittel zum Verstärkerkolben 480 stoppt.
  • In seiner erhobenen, geschlossenen Position trennt sich das Spulenventil 421 vom Spulenstift 496 und vom Kugelsteuerventil 492 und gibt sie mechanisch frei. Daher wird der Druck von jedem Hydraulikströmungsmittel im Strömungsmitteldurchlass 476 um das Kugelkontrollventil 492 und aus der Entlüftungsleitung 494 abgelassen. Daher wird der Druckverstärker 416 inaktiv gehalten und unter Druck stehendes Hydraulikströmungsmittel im Steuerdurchlass 452 hält den Kontrollkolben 486 und das Düsenkontrollventil 488 geschlossen. Daher wird Kraftstoff, der am Einlassanschluss 429 empfangen wird, nicht in einen Zylinder eingespritzt.
  • Zur passenden Zeit leitet das ECM 430 die Piloteinspritzungsphase ein, indem es ein erstes Befehlssignal für den Biegebetätiger 419 vorsieht, so wie eine DC-Vorspannspannung einer ersten Polarität. Bezugnehmend auf 14a und 14b bewirkt das erste Befehlssignal, dass sich der Biegebetätiger 419 in einer ersten Richtung biegt, so wie zum Beispiel eine im Allgemeinen vertikale Abwärtsrichtung, wie in 13a gesehen, in eine weniger kuppelförmige oder leicht kuppelförmige betätigte erste Position. Es sollte festgehalten werden, dass mit gegenwärtig verfügbaren Betätigern solche Betätiger niemals einen flachen Zustand erreichen und dass sie durch jede Verbiegung über die Mitte hinaus oder einen flachen Zustand zerstört werden.
  • Die Abwärtsbewegung des Biegebetätigers 419 überwindet die Vorspannkraft der Rückstellfeder 456, da der Biegebetätiger 419 sich in seine betätigte, erste Position bewegt, Es soll festgehalten werden, dass der Biegebetätiger 419, wenn das erste Befehlssignal entfernt wird, vorübergehend in der Position verbleiben wird, die in 14a und 14b gezeigt ist, bis sich seine Ladung ausreichend durch Lecks bzw. Leckströme abbaut. Daher wird wesentlich weniger Leistung angelegt, um einen Biegebetätiger 419 und andere Betätiger, so wie zum Beispiel einen Magneten, aufrecht zu erhalten.
  • Bewegung des Biegebetätigers 419 nach unten stösst bzw. drückt den Betätigerstift 452 und den Teller 420 abwärts in eine erste Position. Wenn das Tellerventil 420 an seiner ersten Position ist, tritt das erste ringförmige Versiegelungsgebiet 458 mit dem ringförmigen unteren Sitz 460 in Eingriff und das unter Druck gesetzte Hydraulikströmungsmittel vom Lieferdurchlass 448 wird vom Steuerdurchlass 452 abgeblockt. Darüber hinaus wird das zweite ringförmige Versiegelungsgebiet 462 vom ringförmigen oberen Sitz 464 getrennt, wobei es den Steuerdurchlass 452 zum Abflussdurchlass 450 öffnet. Daher wird hydraulischer Druck von der Unterseite 466 des Spulenventils 421 weggenommen bzw. entfernt.
  • Der Druckkopf in der Aushöhlung 470 an der Spitze 472 des Spulenventils 421 überwindet die Kraft, die durch die Rückstellfeder 474 ausgeübt wird und das Spulenventil 421 bewegt sich vertikal abwärts in eine offene Position. Da sich das Spulenventil 421 abwärts bewegt, kontaktiert es die Spitze des Spulenstifts 496; und das Spulenventil 421 und der Spulenstift 496 sichern das Kugelkontrollventil 492 mechanisch in seinem Sitzgebiet 497, wobei sie den Strömungsmitteldurchlass 476 von der Entlüftungsleitung 494 absiegeln.
  • Eine Verschiebung des Spulenventils 421 in seine untere, offene Position unterbricht die Strömungsmittelverbindung zwischen dem Strömungsmittelpfad 476 und dem Ring 475 und der Abflussleitung 477. Weiterhin öffnet Verschiebung des Spulenventils 421 nach unten einen Strömungsmittelpfad über den Ring 471 zwischen dem Lieferdurchlass 448 und der Spitze des Strömungsmitteldurchlasses 476. Daher wird unter Druck stehendes Hydraulikströmungsmittel von der Aushöhlung 470 zum Strömungsmitteldurchlass 476 vorgesehen, der zur Spitze des Verstärkerkolbens 480 in der Aushöhlung 498 führt. Die Anlegung von unter Druck stehendem Hydraulikströmungsmittel an die Spitze des Verstärkerkolbens 480, zwingt den Verstärkerkolben 480 in seinem Zylinder oder seiner Aushöhlung 498 abwärts. Ein Plunger-Kolben 500 tritt betriebsmäßig mit dem Verstärkerkolben 480 in Eingriff, um eine sehr hohe Druckkraft auf Kraftstoff innerhalb der Aushöhlung 502 auszuüben. Der Druck des Kraftstoffs, der in den Kraftstoffeinspritzer 412 am Einlass 429 eintritt, kann ungefähr 450 kPa oder 65 psi sein. Der Verstärkerkolben 480 kann den Kraftstoffdruck innerhalb einer Düsenaushöhlung 504 auf ungefähr 175 Mpa oder 25.000 psi als eine Funktion des Leitungsdruck erhöhen. Ein Einlass-Füll-Kontrollventil 507 hindert Hochdruckkraftstoff daran, zurück aus dem Einlassanschluss 429 herauszufliessen. Natürlich sind andere Kraftstoffdrücke ebenso möglich, ohne vom Geist und vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Das Öffnen des Strömungsmitteldurchlasses 452 zum Abflussdurchlass 450 entfernt auch den Druck des Hydraulikströmungsmittels über dem Kon trollkolben 486. Wenn der Druck innerhalb der Düsenaushöhlung 504 ansteigt, bildet sich eine ausreichende Kraft an den Enden 506 des Düsenkontrollventils 488, um die Kraft zu überwinden, die durch die Kontrollkolben-Rückstellfeder 508 angelegt wird. Der unter hohem Druck stehende Kraftstoff in der Düsenaushöhlung 504 stösst bzw. drückt das Düsenkontrollventil 488 und den Kontrollkolben 486 effektiv gegen die Feder 508. Das Ende 506 des Düsenkontrollventils 488 wird von seinem Sitz in der Spitze 490 getrennt und unter hohem Druck stehender Kraftstoff fliesst frei bzw. ungehindert durch die Öffnung oder die Öffnungen 510 in den Zylinder. Die Piloteinspritzungsphase setzt sich solange fort, wie der Biegebetätiger 419 betätigt bleibt; das Spulenventil 421 offen bleibt und kein unter Druck stehendes Hydraulikströmungsmittel auf der Spitze des Kontrollkolbens 486 ist.
  • Nachfolgend wird durch den Motorbetrieb eine Einspritzverzögerungsphase durch des ECM 430 eingeleitet, welches für den Biegebetätiger 419 ein zweites Befehlssignal so wie zum Beispiel eine DC-Vorspannspannung von einer entgegengesetzten Polarität des ersten Befehlssignals vorsieht. Das zweite Befehlssignal bewirkt, dass sich der Biegebetätiger 419 in einer zweiten Richtung entgegengesetzt der ersten Richtung bewegt, so wie zum Beispiel einer im Allgemeinen vertikalen Aufwärtsrichtung. Der Biegebetätiger 419 bewegt sich in eine mehr kuppelförmige, ruhige, vorgespannte, zweite Position, wie in 15a und 15b gezeigt. Wenn sich der Biegebetätiger 419 aufwärts bewegt, bewegt die Rückstellfeder 456 den Teller 420 und den betätigende Stift 454 aufwärts in eine zweite Position, sodass der betätigende Stift 454 den Mittenteil des Biegebetätigers 419 kontaktiert.
  • Bewegung des Tellers 420 nach oben bewirkt, dass das zweite Versiegelungsgebiet 420 mit den oberen Sitz 464 in Eingriff tritt, wobei es den Steuerdurchlass 452 vom Abflussdurchlaß 450 trennt. Gleichzeitig trennt sich das erste ringförmige Versiegelungsgebiet 458 vom unteren Siegel 460 und unter Druck stehendes Hydraulikströmungsmittel fliesst vom Strömungsmitteldurchlass 448 zum Steuerdurchlass 452. Die erneute Anwendung von unter Druck stehendem Hydraulikströmungsmittel auf den Steuerdurchlass 452 erzeugt eine hydraulische Kraft an der Spitze des Kontrollkolbens 486. Der Kontrollkolben 486 und das Düsenkontrollventil werden abwärts bewegt bis das Ende 506 mit der Spitze 490 in Eingriff tritt, wobei es das Düsenkontrollventil 488 verschliesst. Wenn das Düsenkontrollventil verschlossen ist, wird der Fluss von Kraftstoff von der Ausgangsöffnung 510 des Kraftstoffeinspritzers 412 beendet. Daher wird die Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder unmittelbar beendet, unmittelbar nach dem Ausschalten des Biegebetätigers 419.
  • Das Anwenden bzw. Anlegen von unter Druck stehendem Hydraulikströmungsmittel an den Steuerdurchlass 452 legt wiederum eine Hydraulikströmungsmittelkraft an die Unterseite bzw. den Boden 466 des Spulenventils 421 an. Diese Kraft in Kombination mit einer relativ schwachen Kraft der Rückstellfeder 456 überwindet die Kraft des unter Druck stehenden Hydraulikströmungsmittels am oberen Ende 472 des Spulenventils 421 langsam. Daher bewegt sich das Spulenventil 421 langsam aufwärts, relativ zur Geschwindigkeit des Verschliessens des Düsenkontrollventils 488. Während dieser Periode von anfänglichem langsamen Betrieb des Spulenventils 421, fliesst weiterhin unter Druck stehendes Hydraulikströmungsmittel am Spulenventil 421 vorbei zum Verstärkerkolben 480. Wenn das Düsenkontrollventil 488 geschlossen ist, und die Anwendung einer hydraulischen Kraft auf den Verstärkerkolben 480 und den Plunger-Kolben 500 fortgesetzt wird, bewegen sich der Kolben 480 und der Plunger-Kolben 500 weiterhin aufwärts. Die fortgesetzte Bewegung des Verstärkerkolbens 480 und des Kolbens 500 bringt wiederum den Kraftstoff in den Aushöhlungen 502 und 504 auf den erwünschten Einspritzdruck in Vorwegnahme bzw. Erwartung der Haupteinspritzphase. Die Dauer der Einspritzverzögerungsphase ist ausreichend klein, sodass das Spulenventil 421 die Lieferung von unter Druck stehendem Hydraulikströmungsmittel zur Spitze des Verstärkerkolben 480 niemals abschaltet.
  • Nachfolgend wird während des Motorbetriebs die Haupteinspritzphase durch das ECM 430 eingeleitet, welches ein drittes Befehlssignal vorsieht, um den Biegebetätiger 419 zu betätigen. Das dritte Befehlssignal ist ähnlich dem ersten Befehlssignal, welches beschrieben wird bezüglich der Piloteinspritzphase. Das dritte Befehlssignal ist effektiv dahingehend, dass es bewirkt, dass sich der Biegebetätiger 419 abwärts in seine betätigte, weniger Kuppelförmige erste Position bewegt, wie in 16 gezeigt. Das Tellerventil 420 verändert wiederum seinen Zustand und kehrt in seine erste Position zurück, wobei es den Steuerdurchlass 452 zum Abflussdurchlass 450 öffnet. Druck wird sofort vom Kontrollkolben 486 weggenommen und der Kraftstoff in der Aushöhlung 504, der während des Verzögerungszyklus unter Druck gesetzt war, ist effektiv dahingehend, dass er das Düsenkontrollventil 488 schnell öffnet.
  • Gleichzeitig öffnet die Entfernung des hydraulischen Drucks von der Unterseite 466 des Spulenventils 421 schnell das teilweise geschlossene Spulenventil 421, wobei voller Hydraulikströmungsmitteldruck an die Spitze des Verstärkerkolbens 480 angelegt wird. Der Verstärkerkolben 480 und der Plunger-Kolben 500 setzen ihre Abwärtsbewegung fort, um den erwünschten Einspritzdruck auf den Kraftstoff in den Aushöhlungen 502, 504 aufrecht zu erhalten. Die Haupteinspritzphase setzt sich so lange fort, wie der Biegebetätiger 419 in seinem betätigten Zustand verbleibt.
  • Die Haupteinspritzphase endet und die Füllphase beginnt, wenn das ECM 430 ein viertes Befehlssignal für den Biegebetätiger 419 vorsieht. Das vierte Befehlssignal ist ähnlich dem zweiten Befehlssignal und bewirkt, dass sich der Biegebetätiger 419 in die zweite Aufwärtsrichtung in seine zweite, mehr kuppelförmige, ruhige, vorbelastete Position bewegt, wie in 13 angezeigt. Wiederum bewegt sich das Tellerventil 420 auf eine Weise, die ähnlich ist zu derjenigen, die bezüglich der Verzögerungsphase beschrieben worden ist aufwärts, in seine zweite Position, wobei es wiederum unter Druck stehendes Hydraulikströmungsmittel an den Steuerdurchlass 452 und die Spitze des Kontrollkolbens 486 anlegt. Der Kontrollkolben 486 bewegt sich abwärts, wobei er sofort das Düsenkontrollventil 488 schliesst und den Fluss von unter Druck stehendem Strömungsmittel durch die Öffnung 510 des Kraftstoffeinspritzers 412 beendet.
  • Das unter Druck stehende Hydraulikströmungsmittel im Steuerdurchlass 452 stellt auch ein hydraulisches Kraftgleichgewicht an den Enden des Spulenventils 421 wieder her, wobei es der Rückstellfeder 474 erlaubt, das Spulenventil 421 in seine geschlossene Position zurück zu bewegen bzw. zurück zu bringen. Das Schliessen des Spulenventils 421 beendet den Fluss von unter Druck stehendem Hydraulikströmungsmittel vom Lieferdurchlass 448 zum Strömungsmitteldurchlass 476. Auch wird der Strömungsmitteldurchlass 476 zum Ring 475 geöffnet, sodass Hydraulikströmungsmitteldruck im Durchlass 476 durch den Abfluss 477 erleichtert bzw. abgebaut wird. Da sich das Spulenventil weiterhin weg vom Spulenstift 496 erhebt, ist das Kugelkontrollventil 492 in der Lage, den Druck des Hydraulikströmungsmittels im Durchlass 476 über die Entlüftung 494 abzulassen bzw. abzubauen.
  • Da das unter Druck stehende Hydraulikströmungsmittel von der Spitze des Verstärkerkolbens 480 entfernt wird, stösst bzw . drückt die Rückstellfeder 482 Hydraulikströmungsmittel aus dem Hohlraum überhalbe des Verstärkerkolbens 480 heraus. Das umgekehrte Kontrollventil 507 für den Kraftstoffeinlass wird zu seinem Ventilsitz angehoben, wenn der Plunger-Kolben 500 angehoben wird. Dies erlaubt es, dass Kraftstoff in die Kolbenaushöhlung 502 fliesst. Der Füllzyklus ist komplett, wenn der Plunger-Kolben 500 und der Verstärkerkolben 480 an ihren obersten Positionen sind und die Kolbenaushöhlung 502 mit Kraftstoff gefüllt ist, wie in 13a und 13b gezeigt. Am Ende des Füllzyklus sind alle Komponenten des Kraftstoffeinspritzers 412 in jeweiligen Zuständen, die die Voreinspritzungsphase definieren und der Kraftstoffeinspritzer ist bereit für den nächsten Kraftstoffeinspritzzyklus.
  • Während die Benutzung von Hydraulikströmungsmittel hierin beschrieben ist, erkennen gewöhnliche Fachleute das andere Strömungsmittel ebenso benutzt werden können, so wie zum Beispiel Motoröl, Kraftstoff, Getriebeflüssigkeit, Leistungs-Steuerungsflüssigkeit und Motorkühlmittel, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus versteht es sich, dass das Kontrollventil 488 veranlasst werden kann, sich während eines Einspritzzyklus mehrfach zu öffnen und zu schliessen, um beispielsweise Pilot- Haupt- und Nacheinspritzungen vorzusehen.
  • Bezugnehmend auf 17–19 sind Benzinanschlußeinspritzer 600a und 600b gemäß der Prinzipien der vorliegenden Erfindung gezeigt. Anschlusseinspritzer 600a schliesst einen Ventilkörper 602 ein, welcher einen axialen Strömungsmitteldurchiass 604 hat, der sich durch den Ventilkörper 602 erstreckt, der zwischen einem Einlass 606 und einer Strömungsmittelkammer 608 in Verbindung steht, die in der Einspritzerspitze 610 gebildet ist. Ein langgestrecktes Nadelventil 612 ist so montiert, dass es sich axial durch den Ventilkörper 602 erstreckt und eine Ventilspitze 614 einschliesst, die normalerweise in einem Ventilsitz 616 sitzt, um eine Strömungsmittelöffnung 618 zu schliessen, die am entfernten Ende der Einspritzerspitze 610 gebildet ist. Das Nadelventil 612 ist für Vorwärts- und Rückwärtsbewegung innerhalb des Ventilkörpers 602 montiert, um die Öffnung 618 während eines Einspritzzyklus selektiv zu öffnen und zu schliessen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist wie in 17 gezeigt, das Nadelventil 602 auf feste Weise mit wenigstens einer piezoelektrischen Einrichtung 622, so wie zum Beispiel einem vorbelasteten, elektroaktiven Biegebetätiger verbunden, welcher thermisch, mechanisch oder auf andere Weise vorgespannt sein kann, wie oben im Detail beschrieben. Der Biegebetätiger 622 kann eine zylindrische oder Scheiben-Konfiguration haben und kann mit einem elektrisch isolierenden und/oder auf andere Weise schützenden Material beschichtet sein, wie im Gebiet gut bekannt ist.
  • Der Biegebetätiger 622 kann eine Vielzahl von Biegebetätigern (die parallel oder in Reihe konfiguriert sind) aufweisen, welche individuell gestapelt oder zusammen in ein einziges Vielschichtiges Element verbunden sind. Obwohl es nicht gezeigt ist, werden gewöhnlich Fachleute erkennen, dass mehrere Biegebetätiger 622 parallel innerhalb des Ventilkörpers 602 montiert sein können, um die Kraft zu erhöhen, die durch den Biegebetätiger 622 an das Nadelventil 612 angelegt wird als Antwort auf ein Steuersignal, welches durch das ECM (nicht gezeigt) durch elektrische Leitungen 624 (eine gezeigt) an den Biegebetätiger 622 angelegt wird. Alternativ können die Biegebetätiger 622 in Reihe montiert sein, um den Hub des Nadelventils 612 bei axialer Verschiebung der Biegebetätiger 622 als Antwort auf das Steuersignal zu erhöhen. Der Biegebetätiger 622 ist innerhalb des Ventilkörpers 602 durch einen Festklemm- und Lastringaufbau montiert, der diagrammatisch bei 628 gezeigt ist, wie oben im Detail in Verbindung mit 7a, 7b, 8 und 11 beschrieben.
  • Wie in 17 gezeigt, erstreckt sich ein zylindrisches Kopplungsglied 628 durch eine Bohrung 630, die durch die Mitte des Biegebetätigers 622 gebildet ist und ist am Betätiger 622 durch ein Paar von Verschlusskragen 632 fixiert, welche die Hauptoberflächen 634, 636 des Biegebetätigers 622 kontaktieren und geschraubt, geschweisst, geklebt oder auf andere Weise am Kopplungsglied 628 befestigt sein können. Ein Ende des Kopplungsglieds 628 ist betriebsmäßig mit dem Nadelventil 612 durch einen Verschluss (nicht gezeigt) oder andere geeignete Mittel der Befestigung verbunden. Das Kopplungsglied 628 schliesst einen axialen Strömungsmitteldurchlass 638 (17) ein, der sich wenigstens teilweise durch dasselbe hindurch erstreckt, der in Strömungsmittelverbindung mit Strömungsmitteldurchlässen 640 ist, die sich durch eine Wand des Kopplungsglieds 628 erstrecken. Die Durchlässe 638, 640 erlauben es, Kraftstoff von einer Seite des Biegebetätigers 622 durch das Kopplungsglied 628 zur anderen Seite zu laufen. Wie in 17 gezeigt, ist das Nadelventil 612 mit dem Biegebetätiger 622 durch das Kopplungsglied 628 verbunden, sodass das Nadelventil 612 sich bei axialer Verschiebung des Biegebetätigers 622 von der kuppelförmigen oder nicht betätigten Konfiguration, die in 17 gezeigt ist, in eine abgeflachte oder betätigte Position (nicht gezeigt) axial innerhalb des Ventilkörpers 602 bewegen wird.
  • Bei Betrieb des Benzinanschlusses 600a von 17 wird die Federrate des Biegebetätigers 622 benutzt, um das Nadelventil 612 in eine geschlossene Position vorzuspannen, sodass die Ventilspitze 614 im Ventilsitz 616 sitzt, um die Öffnung 618 zu verschliessen. Kraftstoff wird durch den axialen Strömungsmitteldurchlass 604 und die Strömungsmitteldurchlässe 638, 640, welche sich durch das Kopplungsglied 628 erstrecken, zur Strömungsmittelkammer 608 in der Einspritzerspitze 610 geliefert. Während eines Einspritzzyklus legt das ECM (nicht gezeigt) ein Steuersignal an den Biegebetätiger 622 an, welches bewirkt, dass sich der Biegebetätiger 622 axial verformt oder verschiebt, indem er sich abflacht. Wenn sich der Biegebetätiger 622 abflacht als Antwort auf das Steuersignal, hebt das Nadelventil 612 vermittels seiner festen Verbindung zum Biegebetätiger 622 vom Ventilsitz 616 ab, um die Öffnung 618 für ein Einspritzen von Kraftstoff zu öffnen. Nachdem der Einspritzzyklus komplett ist, wird das Steuersignal entweder unterbrochen, oder die Polarität des Steuersignals wird umgekehrt, um zu bewirken, dass der Biegebetätiger 622 in seine kuppelförmige Konfiguration, wie in 17 gezeigt, zurückkehrt.
  • Ein Benzinanschlußeinspritzer 600b gemäß einem alternativen zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 18 gezeigt, wo gleiche Zahlen, gleiche Teile des Benzinanschlußeinspritzers 600a von 17 repräsentieren. In diesem Ausführungsbeispiel kann der Biegebetätiger 622 eine rechteckige Konfiguration, wie in 19 gezeigt, haben, obwohl andere Konfigurationen ebenso möglich sind. Der Biegebetätiger 622 schließt ein Paar von gegenüberliegen, kleineren bzw. kürzeren Seiten 642a und ein Paar von gegenüberliegenden, größeren bzw. längeren Seiten 642b ein. Ein Loch 624 ist in der Mitte des Biegebetätigers 622 vorgesehen, um direkte Anbringung des Nadelventils 612 am Betätiger 622 durch einen geeigneten Befestiger (nicht gezeigt) zu erlauben, wie oben im Detail beschrieben ist. In diesem Ausführungsbeispiel stehen mehrere Strömungsmitteldurchläße 646 in Verbindung mit dem axialen Strömungsmitteldurchlaß 604 und werden durch den Ventilkörper 602 und um die kurzen Seiten 642a des Biegebetätigers 622 geführt. Auf diese Weise kann das Kopplungsglied 628 zum leiten des Strömungsmittels durch den Biegebetätiger 622 eliminiert werden.
  • Bezugnehmend auf 20 ist ein Strömungsmittelzumessventil 700a gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Strömungsmittelzumessventil 700a schließt einen Plunger-Kolben oder Kolben 702 ein, der direkt mit einem Biegebetätiger 712 verbunden ist, wie oben im Detail beschrieben wurde. Der Biegebetätiger 704 wird durch einen Träger bzw. eine Halterung getragen, die schematische bei 706 gezeigt ist, die den Festklemm- und Lastringaufbau aufweisen kann, der oben im Detail in Verbindung mit 7A, 7B, 8 und 11 beschrieben wurde. Der Biegebetätiger 704 kann eine zylindrische oder scheibenförmige Konfiguration haben und wenigstens eine elektroaktive Schicht (nicht gezeigt) einschließen, die zwischen einem Paar von Elektroden (nicht gezeigt) positioniert ist, obwohl andere Konfigurationen ebenso möglich sind, ohne vom Geist und vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. In einem ausgeschalteten oder statischen Zustand ist der Biegebetätiger 704 vorzugsweise so vorbelastet, dass er eine kuppelförmige Konfiguration hat, wie in 20 gezeigt.
  • Wenn die Elektroden (nicht gezeigt) des Biegebetätigers 704 eingeschaltet werden, um den Biegebetätiger 704 in einen betätigten Zustand zu versetzen, so wie zum Beispiel, wenn ein Spannungs- oder Stromsteuersignal durch ein Betätiger-Steuersystem (nicht gezeigt) angelegt wird, verschiebt sich der Biegebetätiger 704 axial, indem er sich aus der kuppelförmigen Konfiguration abflacht. Insbesondere verschiebt sich der Biegebetätiger 794 axial, d.h. er flacht sich ab, wenn er als Antwort auf ein Steuersignal einer Polarität betätigt wird. In einem ausgeschalteten Zustand oder als Antwort auf eine Steuersignal einer entgegengesetzten Polarität verschiebt sich der Biegebetätiger 794 axial, d.h. er kehrt in einer entgegengesetzten Richtung in seine kuppelförmige Konfiguration zurück, oder der Biegebetätiger 704 kann sich höher kuppelartig formen als sein statischer Zustand, abhängig vom weitergeleiteten Signal. Der Biegebetätiger 704 ist daher bi-direktional in seinem Betrieb, wie oben im Detail beschrieben wurde.
  • Ein Teil des Plunger-Kolbens 702 erstreckt sich in eine Strömungsmittel-Reservoirkammer 708, welche ein variables Volumen hat, das durch ein unteres Ende des Plunger-Kolbens 702 und ein Auslaßkontrollventil 712 definiert wird. Ein Strömungsmitteleinlaß-Durchlaß 714 steht durch ein Einlaßkontrollventil 716 in Verbindung mit der Strömungsmittel-Reservoirkammer 708. Die Position des unteren Endes 710 des Plunger-Kolbens 702 und daher das Volumen des Strömungsmittels in der Strömungsmittel-Reservoirkammer 708 kann genau kalibriert oder gesteuert werden, indem die Spannung oder der Strom, der an den Biegebetätiger 704 angelegt wird, variiert wird. Zusätzlich können die statische Position des Biegebetätigers 704 und daher das statische Volumen der Strömungsmittel-Reservoirkammer 708 eingestellt werden, indem die Vorlast variiert wird, die durch den Festklemm- und Lastringaufbau, der schematisch bei 706 gezeigt ist, an den Biegebetätiger 704 angelegt wird.
  • Der Biegebetätiger 704 kann eine Vielzahl von (parallel oder in Reihe konfigurierten) Biegebetätigern aufweisen, welche individuell gestapelt, oder zusammen in ein einziges Element verbunden sind. Obwohl es nicht gezeigt ist, erkennen gewöhnliche Fachleute, daß mehrfache Biegebetätiger 704 parallel montiert sein können, um die Kraft zu erhöhen, die durch die Biegebetätiger 704 als Antwort auf ein Steuersignal, das durch das Betätigersteuersystem (nicht gezeigt) angelegt wird, auf den Plunger-Kolben 702 ausgeübt wird. Alternativ können die Biegebetätiger 704 in Reihe montiert sein, um den Hub des Plunger-Kolbens 702 bei axialer Verschiebung der Biegebetätiger 704 als Antwort auf das Steuersignal zu erhöhen.
  • Im Betrieb wird die Strömungsmittel-Reservoirkammer durch den Strömungsmitteleinlass-Durchlass 714 und das Einlasskontrollventil 716 mit Strömungsmittel gefüllt. Während eines Strömungsmittelzumesszyklusses wird der Biegebetätiger 704 durch ein Steuersignal betätigt, welches bewirkt, dass sich der Biegebetätiger axial verschiebt, d. h. abflacht. Das Ausmass der axialen Verschiebung und daher der Zumess-Hub des Kolbens oder Plunger-Kolbens wird genau gesteuert, durch das Steuersignal, welches an den Biegebetätiger 704 angelegt wird. Der Plunger-Kolben 702 kann genau angehoben werden zu einer beliebigen Position innerhalb des Bewegungsbereichs des Biegebetätigers 704, als Antwort auf das angelegte Steuersignal. Da der Plunger-Kolben 702 sich axial verschiebt, bewirkt der erhöhte Druck am Auslasskontrollventil 712, dass sich das Auslasskontrollventil öffnet, wobei es gestattet, dass ein Strömungsmittelvolumen durch das Strömungsmittelzumessventil 700a zugemessen wird. Nachdem ein Strömungsmittelvolumen zugemessen worden ist, wird das Steuersignal entweder unterbrochen, oder die Polarität des Steuersignals wird umgekehrt, um zu bewirken, dass der Biegebetätiger 704 in seine kuppelförmige Konfiguration, wie in 20 gezeigt, zurückkehrt.
  • Bezugnehmend auf 21 ist ein Strömungsmittelzumessventil 700b gemäß einem alternativen zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, wobei gleiche Zahlen, gleiche Teile des Strömungsmittelzumessventils 700a von 20 repräsentieren. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Plunger-Kolben 718 vorgespannt in Eingriff mit den Biegebetätiger 704 durch ein Vorspannelement, so wie zum Beispiel eine Rückstellfeder 720. Man erkennt, dass das Vorspannen des Plunger-Kolbens 718 in den Eingriff mit dem Biegebetätiger 704 ebenso durch andere, mechanische oder hydraulische Mittel erreicht werden könnte.
  • Der Plunger-Kolben 718 tritt mit dem Biegebetätiger 704 in Eingriff, sodass der Plunger-Kolben 718 sich bei axialer Verschiebung des Biegebetätigers 704 aus der kuppelförmigen oder nicht betätigten Konfiguration, die in 21 gezeigt ist, in eine abgeflachte oder betätigte Position (nicht gezeigt) während eines Strömungsmittelzumesszyklusses axial innerhalb der Strömungsmittel-Reservoirkammer 708 bewegen wird. Nachdem ein Strömungsmittelzumesszyklus komplett ist, wird das Steuersignal entweder unterbrochen oder die Polarität des Steuersignals wird umgekehrt, um zu bewirken, dass der Biegebetätiger 704 in seine kuppelförmige Konfiguration, wie in 21 gezeigt, zurückkehrt. Die Rückstellfeder 720 bringt den Plunger- Kolben 702 zurück in seine statische Position und hält den Eingriff des Plunger-Kolbens 702 mit dem Biegebetätiger 704 aufrecht.
  • Bezugnehmend auf 22 ist nun ein Strömungsmittelzumessventil 700c gemäß einem alternativen, dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, wobei gleiche Zahlen, gleiche Teile des Strömungsmittelzumessventils 700a aus 20 repräsentieren. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Plunger-Kolben 702 eliminiert, sodass der Biegebetätiger 704 innerhalb der Strömungsmittel-Reservoirkammer 708 während eines Strömungsmittelzumesszyklusses, direkt auf das Strömungsmittel wirkt. Die Strömungsmittel-Reservoirkammer 708 schliesst eine versiegelte Strömungsmittelkammer 722 ein, die unterhalb des Biegebetätigers 704 gebildet ist.
  • Während eines Strömungsmittelzumesszyklusses wird der Biegebetätiger 704 durch ein Steuersignal betätigt, welches bewirkt, dass sich der Biegebetätiger 704 axial verschiebt, dass heisst, sich abflacht und dabei den Strömungsmitteldruck innerhalb der Strömungsmittelkammern 708 und 722 erhöht. Das Ausmass der axialen Verschiebung des Biegebetätigers 704 und daher die Erhöhung im Strömungsmitteldruck innerhalb der Kammern 708 und 722 wird genau gesteuert, durch das Steuersignal, welches an den Biegebetätiger 704 angelegt wird. Der erhöhte Druck auf dem Auslasskontrollventil 712 bewirkt, dass sich das Auslasskontrollventil 712 öffnet, wobei es erlaubt, dass ein Strömungsmittelvolumen durch das Strömungsmittelzumessventil 700c zugemessen wird. Nachdem ein Strömungsmittelvolumen zugemessen worden ist, wird das Steuersignal entweder unterbrochen, oder die Polarität des Steuersignals wird umgekehrt, um zu bewirken, dass der Biegebetätiger 704 in seine kuppelförmige Konfiguration zurückkehrt, wie in 22 gezeigt.
  • Bezugnehmend auf 23 ist nun ein Strömungsmittelzumessventil 700d gemäß einem alternativen, vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, wobei gleiche Zahlen, gleiche Teile des Strömungsmittelzumessventils 700a von 20 repräsentieren. In diesem Ausführungsbeispiel schliesst das Strömungsmittelzumessventil 700d einen Einlass-Strömungsmitteldurchlass 724 und einen oder mehrere Auslass-Strömungsmitteldurchlässe 726 (zwei gezeigt) ein, welche mit dem Einlass-Strömungsmitteldurchlass 724 in Verbindung stehen. Ein Steuerventil 728 versiegelt selektiv die Auslass-Strömungsmitteldurchlässe 726 vom Einlass- Strömungsmitteldurchlass 724, wenn ein Abschlusskopf 730 des Steuerventils 728 mit einem Ventilsitz 732 in Eingriff tritt.
  • Ein Ende des Steuerventils 728, welches entfernt vom Abschlusskopf 730 ist, wird direkt mit dem Biegebetätiger 704 verbunden, in einer Weise, wie oben im Detail beschrieben. Andere Montierungen des Biegebetätigers 704 und des Steuerventils 728 sind ebenso möglich, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Das Steuerventil 728 ist für Vorwärts- und Rückwärtsbewegung montiert, zum selektiven Öffnen und Schliessen eines Strömungsmitteldurchlasses zwischen dem Einlass-Strömungmitteldurchlass 724 und den Auslass-Strömungsmitteldurchlässen 726, durch bi-direktionalen Betrieb des Biegebetätigers 704.
  • Im Betrieb wird ein Steuersignal einer vorbestimmten Grösse für eine vorbestimmte Zeitdauer an den Biegebetätiger 704 gelegt, um zu bewirken, dass sich der Biegebetätiger 704 axial verschiebt, d.h. sich abflacht. Das Ausmaß der axialen Verschiebung des Abschlußkopfs 730 vom Ventilsitz 732 wird genau gesteuert durch ein Steuersignal, welches von einem Betätigersteuersystem (nicht gezeigt) an den Biegebetätiger 704 angelegt wird. Das Betätigersteuersystem (nicht gezeigt) kann einen programmierbaren Timer bzw. Zeitgeber einschließen, um die Zeitdauer zu steuern, für welche das Steuerventil 728 in der offenen Position gehalten wird. Ein Strömungsmittel-Drucksensor (nicht gezeigt) kann mit dem Einlaß-Strömungsmitteldurchlaß 724 verbunden bzw assoziiert sein und an das Betätigersteuersystem (nicht gezeigt) gekoppelt sein, um den Strömungsmitteldruck innerhalb des Einlass-Strömungsmitteldurchlasses 724 zu überwachen. Alternativ dazu kann der Biegebetätiger 704 als ein Drucksensor benutzt werden, so dass der Biegebetätiger 704 eine Spannungs- oder Stromausgabe hat, welche im Allgemeinen proportional zum Strömungsmitteldruck innerhalb des Einlass-Strömungsmitteldurchlasses 724 ist.
  • Das Betätigersteuersystem (nicht gezeigt) ist so programmiert, dass es das Steuerventil 728 öffnet, so dass ein vorbestimmtes Strömungsmittelvolumen durch die Auslass-Strömungsmitteldurchlässe 726 zugemessen wird. Wie gewöhnliche Fachleute erkennen werden, wird das zugemessene Volumen bestimmt durch den Strömungsmitteldruck innerhalb des Einlass-Strömungsmitteldurchlasses 724 und durch die Zeitdauer für die das Steuer ventil 728 durch den Biegebetätiger 704 geöffnet wird.
  • Bezugnehmend auf 24 ist nun ein Abblas- oder Reduzierventil 800 gemäß der Prinzipien der vorliegenden Erfindung gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel schließt das Abblas- oder Reduzierventil 800 einen Einlass-Strömungsmitteldurchlass 802 ein, der mit einem unter Druck stehenden Strömungsmittelsystem 804 und einem oder mehreren Auslass-Strömungsmitteldurchlässen 806 (zwei gezeigt) in Verbindung steht. Ein Steuerventil 808 versiegelt die Auslass-Strömungsmitteldurchlässe 806 selektiv gegenüber dem Einlass-Strömungsmitteldurchlass 802, wenn ein Abschlußkopf 810 des Steuerventils 808 mit einem Ventilsitz 812 in Eingriff tritt. Der Abschlußkopf 810 des Abblas- oder Reduzierventils könnte vom Typ eines gewinkelten Sitzes, vom Typ eines flachen Sitzes, vom Nadelventiltyp, Spulenventiltyp, Tellerventiltyp oder von anderen Ventiltypen sein, die den Fachleuten bekannt sind.
  • Ein Ende des Steuerventils 808, welches vom Abschlußkopf 810 entfernt ist, ist auf eine Weise direkt mit einem Biegebetätiger 814 verbunden, die oben im Detail beschrieben wurde. Andere Montierungen des Biegebetätigers 814 und des Steuerventils 808 sind ebenfalls möglich, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Das Steuerventil 808 ist für Vorwärts- und Rückwärtsbewegung montiert, zum selektiven Öffnen und Schließen eines Strömungsmitteldurchlasses, zwischen dem Einlass-Strömungsmitteldurchlass 802 und den Auslass-Strömungsmitteldurchlässen 806, durch bi-direktionalen Betrieb des Biegebetätigers 814. Wie unten im Detail beschrieben wird, wird in einem Ausführungsbeispiel in dem das Steuerventil 808 ein Abblasventil ist, das Steuerventil 808 selektiv geöffnet, um Druckextrema im unter Druck gesetzten System 804 zu vermeiden. Alternativ dazu wird in einem Ausführungsbeispiel, in welchem das Steuerventil 808 ein Reduzierventil ist, das Steuerventil 808 selektiv geöffnet, um einen reduzierten Strömungsmitteldruck in den Auslass-Strömungsmitteldurchlässen 806 vorzusehen, so wie zum Beispiel für die Benutzung in Bremsensystemen, Differentalsperren, Leistungsabnahme-Klauen bzw. -Kupplungen und anderen Systemen, welche einen gesteuerten Strömungsmitteldruck innerhalb des Systems erfordern.
  • Im Betrieb kann der Biegebetätiger 814 als ein Drucksensor benutzt werden, so dass der Biegebetätiger 814 eine Spannungs- oder Stromausgabe hat, welche im Allgemeinen proportional zum Strömungsmitteldruck innerhalb des Einlass-Strömungsmitteldurchlasses 802 und des unter Druck gesetzten Systems 804 ist. Alternativ dazu könnte ein separater Drucksensor (nicht gezeigt) benutzt werden. Ein Betätigersteuersystem (nicht gezeigt) empfängt die Druckinformation vom Biegebetätiger 814 oder einem separaten Drucksensor (nicht gezeigt) und öffnet das Steuerventil 808 durch ein Steuersignal von vorbestimmter Größe, so dass entweder extreme Drücke im unter Druck gesetzten System vermieden werden, oder alternativ der Strömungsmitteldruck im Strömungsmittelauslass 806 auf einen vorbestimmten Druck reduziert wird. In einem Ausführungsbeispiel, wo das Steuerventil 808 ein Abblasventil ist, wird nachdem der Strömungsmitteldruck erleichtert bzw. reduziert ist, das Steuersignal entweder unterbrochen, oder die Polarität des Steuersignals wird umgekehrt, um zu bewirken, dass der Biegebetätiger 814 in seine kuppelförmige Konfiguration, wie in 24 gezeigt, zurückkehrt, um den Abschlußkopf 810 auf den Ventilsitz 812 aufzusetzen. In einem Ausführungsbeispiel, in dem das Steuerventil 808 ein Reduzierventil ist, wird das Steuersignal eingestellt, um den Strömungsmitteldurchlass zwischen dem Einlass – Strömungsmitteldurchlass 802 und den Auslass – Strömungsmitteldurchlässen 806 zu öffnen oder zu begrenzen.
  • Bezugnehmend auf 25 ist nun ein Direktventil 900 vorgesene, in Form einer piezoelektrischen Einrichtung, so wie zum Beispiel eines piezoelektrischen Biegebetätigers 902, wie oben um Detail beschrieben, um eine Strömungsmittelapertur bzw eine Strömungsmittelöffnung 904 selektiv zu öffnen und zu schließen. Der Biegebetätiger 902 wird auf einem Träger bzw einer Halterung getragen, die schematisch bei 906 gezeigt ist, welche ein Strömungsmittelsiegel um den gesamten Umfang bzw. die gesamte Peripherie des Biegebetätigers 902 herum bildet. Der Biegebetätiger 902 und das Strömungsmittelsiegel um die gesamte Peripherie des Biegebetätigers 902 herum bilden eine Strömungsmittelkammer 908, welche mit der Strömungsmittelöffnung 904 und den Strömungsmitteldurchlässen 910 in Verbindung steht. Zusätzliche Strömungsmittelöffnungen (nicht gezeigt) können mit der Strömungsmittelkammer 908 in Verbindung stehen.
  • Der Biegebetätiger 902 kann eine zylindrische oder scheibenförmige Konfiguration haben und kann mit einem isolierenden und/oder auf andere Weise schützenden Material beschichtet sein, wie im Gebiet wohl bekannt ist.
  • In einem ausgeschalteten oder statischen Zustand, ist der Biegebetätiger 902 vorzugsweise so vorbelastet, dass er eine kuppelförmige Konfiguration, wie in 25 gezeigt hat, so dass die Strömungsmittelöffnung 904 geöffnet ist. Wenn die Elektroden (nicht gezeigt) des Biegebetätigers 902 eingeschaltet werden, um den Biegebetätiger 902 in einen betätigten Zustand zu versetzen, so wie zum Beispiel wenn ein Spannungs- oder Stromsteuersignal durch ein Betätigersteuersystem (nicht gezeigt) angelegt wird, verschiebt sich der Biegebetätiger 902 axial, indem er sich aus der kuppelförmige Konfiguration abflacht, um sich direkt mit der Strömungsmittelöffnung 904 zu versiegeln, um den Fluss von Strömungsmittel von der Strömungsmittelkammer 908 zu den Strömungsmitteldurchlässen zu verhindern. Natürlich könnten die Orientierung und der Betrieb des Biegebetätigers 902 so verändert werden, dass der Biegebetätiger 902 die Strömungsmittelöffnung 904 in seinem statischen oder nicht betätigten Zustand direkt versiegelt und die Strömungsmittelöffnung 904 in seinem betätigten Zustand öffnet.
  • Mit Bezug auf 26–27 werden nun Direkteinspritzungs-Benzineinspritzer 1000a und 1000b gemäß der Prinzipien der vorliegenden Erfindung gezeigt. Einspritzer 1000a schliesst einen Ventilkörper 1002 ein, welcher einen axialen Strömungsmitteldurchlass 1004 und mehrere Strömungsmitteldurchlässe 1006 hat, welche sich durch den Ventilkörper 1002 erstrecken, die zwischen einem Einlass 1008 und einer Strömungsmittelkammer 1010, welche in der Einspritzerspitze 1012 gebildet ist, in Verbindung stehen. Ein sich auswärts öffnendes langgestrecktes Kontrollventil 1014 ist so montiert, dass es sich axial durch den Ventilkörper 1012 erstreckt und schliesste einen Abschlusskopf 1016, der normalerweise in einem konisch geformten Ventilsitz 1018 sitzt, um eine Strömungsmittelöffnung 1020 zu verschliessen, die am entfernten Ende der Einspritzerspitze 1012 gebildet ist. Das Kontrollventil 1014 ist in seine geschlossenen Position vorgespannt, durch ein Vorspannelement, so wie zum Beispiel eine Rückstellfeder 1022, die auf einen ringförmigen Flansch 1024 wirkt, der sich vom Kontrollventil 1014 radial auswärts erstreckt. Der ringförmige Flansch 1024 schliesst mehrere Aperturen bzw. Öffnungen 1026 ein, welche Strömungsmittelfluss vom axialen Strömungsmitteldurchlass 1004 zur Strömungsmittelkammer 1010 gestatten. Obwohl es nicht gezeigt ist, erkennt man, dass in einem alternativen Ausführungsbeispiel das Strömungsmittel um den ringförmigen Flansch 1024 herum abgelenkt werden kann bzw. geleitet werden kann, durch einen oder mehrere Strömungsmitteldurchlässe im Ventilkörper 1002 (nicht gezeigt). Das Kontrollventil 1014 ist für Vorwärts- und Rückwärtsbewegung innerhalb des Ventilkörpers 1002 montiert, um die Öffnung 1020 während eines Einspritzzyklusses selektiv zu öffnen und zu schliessen.
  • Im Ausführungsbeispiel von 26 tritt ein Ende des Kontrollventils 1014, das entfernt vom Abschlusskopf 1016 ist, mit wenigstens einem Biegebetätiger 1028 in Eingriff, so wie zum Beispiel mit einem vorbelasteten elektroaktiven Biegebetätiger, welcher thermisch, mechanisch oder auf andere Weise vorbelastet sein kann, wie oben im Detail beschrieben wurde. Das Kontrollventil 1014 steht bzw. tritt mit dem Biegebetätiger 1028 in Eingriff, sodass das Kontrollventil 1014 sich bei axialer Verschiebung des Biegebetätigers 1028 aus der kuppelförmigen oder nicht betätigten Konfiguration, die in 26 gezeigt ist, in eine abgeflachte oder betätigte Position (nicht gezeigt) innerhalb des Ventilkörpers 1002 axial bewegen wird.
  • Der Biegebetätiger 1028 kann eine rechteckige Konfiguration haben, wie in 19 gezeigt, obwohl andere Konfigurationen ebenso möglich sind. Der Biegebetätiger 1028 kann mit einem elektrisch isolierenden und/oder auf andere Weise schützenden Material beschichtet sein, wie im Gebiet wohl bekannt ist. Der Biegebetätiger 1028 kann eine Vielzahl von Biegebetätigern (die parallel oder in Reihe konfiguriert sind) aufweisen, welche individuell gestapelt sind, oder zusammen in ein einziges vielschichtiges Element verbunden sind. Obwohl es nicht gezeigt ist, werden gewöhnliche Fachleute erkennen, dass mehrere Biegebetätiger 1028 parallel innerhalb des Ventilkörpers 1002 montiert sein können, um die Kraft zu erhöhen, die durch die Biegebetätiger 1028 an das Kontrollventil 1014 angelegt wird, als Antwort auf ein Steuersignal, welches durch das ECM (nicht gezeigt) durch elektrische Leitungen 1030 (eine gezeigt) angelegt wird. Alternativ können die Biegebetätiger 1028 in Reihe montiert sein, um den Hub des Kontrollventils 1014 bei axialer Verschiebung des Biegebetätigers 1028 als Antwort auf das Steuersignal zu erhöhen. Der Biegebetätiger 1028 ist innerhalb des Ventilkörpers 1002 durch einen Festklemm- und Lastringaufbau montiert, der schematisch bei 1023 gezeigt ist, wie oben im Detail in Verbindung mit 7A, 7B, 8 und 11 beschrieben wurde.
  • Im Betrieb des Direkteinspritzungs-Benzineinspritzers 1000a von 26 spannt die Rückstellfeder 1022 das sich auswärts öffnende Kontrollventil 1014 in eine geschlossene Position vor, sodass der Abschlusskopf 1016 in dem konisch geformten Ventilsitz 1018 sitzt, um die Öffnung 1020 zu verschliessen. Kraftstoff wird zur Kammer 1010 durch den axialen Strömungsmitteldurchlass 1004 und die mehrfachen Öffnungen 1026 geliefert, die im ringförmigen Flansch 1024 gebildet sind. Während eines Einspritzzyklus liegt das ECM (nicht gezeigt) ein Steuersignal an den Biegebetätiger 1028, welches bewirkt, dass sich der Biegebetätiger 1028 verformt oder sich axial verschiebt, indem er sich abflacht. Wenn der Biegebetätiger 1028 sich als Antwort auf ein Steuersignal abflacht, wird das Kontrollventil 1014 vermittels seines in Eingriff stehens mit dem Biegebetätiger 1028 vom konisch geformten Ventilsitz 1018 gegen die Kraft der Rückstellfeder 1022 weggeschoben bzw. weggestossen, um die Öffnung 1020 für ein Einspritzen von Kraftstoff zu öffnen. Nachdem der Einspritzzyklus komplett ist, wird das Steuersignal entweder unterbrochen, oder die Polarität des Steuersignals wird umgekehrt, um zu bewirken, dass der Biegebetätiger 1028 in seine kuppelförmige Konfiguration, wie in 26 gezeigt, zurückkehrt. Die Rückstellfeder 1022 unterstützt bzw. hilft beim Zurückbringen des Kontrollventils 1014 in seine geschlossene Position, sodass der Abschlusskopf 1016 mit dem konisch geformten Ventilsitz 1018 in Eingriff tritt, um die Öffnung 1020 zu versiegen.
  • Bezugnehmend auf 27 wird nun ein Direkteinspritzungs-Benzineinspritzer 1000b gemäß einem alternativen, zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, wobei gleiche Zahlen, gleiche Teile des Benzineinspritzers 1000a von 26 repräsentieren. In diesem Ausführungsbeispiel ist das langgestreckte Kontrollventil 1014 auf feste Weise mit dem Biegebetätiger 1028 verbunden in einer Art und Weise, wie sie oben im Detail beschrieben wurde, sodass der bi-direktionale Betrieb des Biegebetätigers 1028 benutzt wird, um das Kontrollventil 1014 sowohl in seine offenen als auch seine geschlossenen Positionen zu bewegen. Die feste Ver bindung des Kontrollventils 1014 mit dem Biegebetätiger 1028 erlaubt es, dass die Rückstellfeder 1022 eliminiert wird, sodass der Biegebetätiger 1028 die notwendige Kraft vorsieht, um das Kontrollventil 1014 in seine geschlossene Position zurückzubringen. Wie oben im Detail beschrieben wurde, kann die Federrate des Biegebetätigers 1028 eingestellt werden, durch den Festklemm- und Lastringaufbau 1032, um das Kontrollventil 1014 gegen den konisch geformten Ventilsitz 1018 vorzubelasten bzw. vorzuspannen.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die Common-Rail-Kraftstoffeinspritzer 100a–100e der vorliegenden Erfindung können Vorteile gegenüber Common-Rail-Kraftstoffeinspritzern gemäß dem Stand der Technik haben. In jedem der Ausführungsbeispiel von 1–4 steuert der Biegebetätiger 122 direkt das Öffnen und Schliessen des langgestreckten Nadelventils 110 und des Kontrollventils 138. Daher wird die hydraulische Steuerkammer, welche normalerweise mit Common-Rail-Kraftstoffeinspritzern verbunden bzw. assoziiert ist, eliminiert. Dies entfernt bzw. beseitigt eine Quelle von Variabilität im Betriebe von Common-Rail-Kraftstoffeinspritzern 100a–100d und resultiert in präziserer und genauerer Steuerung der Kraftstoffzumessung während eines Einspritzzyklusses. Im Common-Rail-Kraftstoffeinspritzer 100e steuert der Biegebetätiger 122 das Öffnen und Schliessen des Steuerventils 170, um die Steuerströmungsmittelkammer 156 selektiv mit dem Abfluss 171 in Verbindung zu stellen. Dies resultiert in einer präziseren und genaueren Steuerung der Kraftstoffzumessung während eines Einspritzzyklusses, als sie durch Ventile vorgesehen wird, die durch einen Magneten, einen piezoelektrischen Stack bzw. Stapel oder eine magnetorestrektive Stange betätigt werden, die in Common-Rail-Kraftstoffeinspritzern gemäß dem Stand der Technik gefunden werden.
  • Der verbesserte, elektrohydraulische Betätiger 310 gemäß der vorliegenden Erfindung, benutzt einen Biegebetätiger 312 als eine mechanische Leistungsquelle. Der Biegebetätiger 312 ist physikalisch bzw. körperlich klein, verbraucht wenig Leistung, hat sehr schnelle Antwortzeiten und hat einen proportional steuerbaren bi-direktionalen Betrieb. Daher ist der elektrohydraulische Betätiger 310 relativ klein, hat hervorragende bzw. grosse Flexibilität und ist leistungseffizient.
  • Darüber hinaus sieht die Benutzung des Biegebetätigers 312 im elektrohydraulischen Betätiger 310 signifikante Vorteile gegenüber elektrischen Magneten vor. Zuerst sieht die kleine Masse und die niedrige Trägheit des Biegebetätigers 312 ihn mit extrem schnellen Antwortzeiten vor, so wie zum Beispiel mit ungefähr 150 Mikrosekunden. Die schnelle Antwortzeit erlaubt eine schnelle Umschaltzeit des Tellers 330 ebenso wie der Einrichtung 315. Daher erlaubt die sehr schnelle Antwortzeit des elektrohydraulischen Betätigers 310 es, dass der elektrohydraulische Betätiger 310 in einem weiten Bereich von Anwendungen benutzt wird.
  • Der Biegebetätiger 312 hat einen weiteren Vorteil, dass er die Fähigkeit zu proportionalem bi-direktionalem Betrieb besitzt. Daher kann der Teller 330 mittels unterschiedlicher, so wie zum Beispiel positiver und negativer Befehlssignale, in beide Richtungen bewegt werden. Dies erlaubt entweder die Eliminierung einer Rückstellfeder 346 oder die Benutzung einer wesentlich kleineren Rückstellfeder 346. Darüber hinaus sieht die Fähigkeit zur Proportionalen bi-direktionalen Steuerung einen elektrohydraulischen Betätiger 310 vor, der die Fähigkeit hat, die Geschwindigkeit des Tellers 330 und des Ventils 314, welches hydraulisch mit dem Teller 330 verbunden ist, einzustellen.
  • Der Biegebetätiger 312 hat noch einen weiteren Vorteil dahingehend, dass er beträchtlich weniger Leistung verbraucht, bzw zieht, als ein Elektromagnet. Darüber hinaus verbraucht ein Biegebetätiger 312 wegen seines kapazitiven Verhaltens während einer "Halte-" Periode keine Leistung, wo die Betätigung für eine relativ lange Zeitperiode aufrecht erhalten wird.
  • Zusätzlich können mehrere Biegebetätiger 312 leicht in einer gestapelten, parallelen Weise kombiniert werden, um eine Kraft vorzusehen, welche ungefähr linear mit der Zahl der Betätiger im Stapel bzw. Stack zusammenhängt. Zusätzlich können die Betätiger auf eine serielle Weise kombiniert werden, um die Größe des Hubs, das heisst die Verschiebung zu erhöhen. Sogar in einer gestapelten Anordnung sind Betätiger relativ klein und beanspruchen weniger Platz als Elektromagnete und piezoelektrische Stapel.
  • Der Kraftstoffeinspritzer 412 der vorliegenden Erfindung sieht gegenüber Magnet-gesteuerten Kraftstoffeinspritzern gemäß dem Stand der Technik viele Vorteile vor. Zum Beispiel ist es oft schwierig, die Bewegung der Magnet-gesteuerten Kraftstoffeinspritzerventile durch Steuersignale, die an den Magneten angelegt werden, genau zu steuern, besonders wenn Zwischenpositionierung des Magnet-gesteuerten Ventils erwünscht ist, so wie zum Beispiel jeweils beim Betrieb der Teller- und Spulenventile 420 und 421. Faktoren, so wie zum Beispiel induktive Verzögerungen, Leckströme und Variabilität in den Komponenten (d. h. Feder-Vorlasten, Magnetkraftcharakteristiken und variierende Strömungsmittelflusskräfte) müssen in einem Magnetgesteuerten Kraftstoffeinspritzerentwurf alle in Betracht gezogen werden. Weiterhin begrenzt die Antwortzeit von Magneten die minimalen möglichen Haltezeiten zwischen mehreren Einspritzereignissen und macht den Kraftstoffeinspritzer im Allgemeinen empfänglicher für verschiedene Quellen von Variabilität. Darüber hinaus erhöhen die Komponenten eines Magneten im Allgemeinen die Gesamtmasse und die Leistungsanforderungen eines Magnetgesteuerten Kraftstoffeinspritzersystem.
  • Der vorbelastete Biegebetätiger 419 der vorliegenden Erfindung eliminiert die Nachteile bekannter Magnet-gesteuerter Ventile, indem er schnelle, genaue und wiederholbare gesteuerte Bewegung der Teller- bzw. Spulenventile 420 und 421 vorsieht, zwischen ihren offenen, teilweise offenen und geschlossenen Positionen. Der Biegebetätiger 419 der vorliegenden Erfindung ist im Allgemeinen eine proportionale Einrichtung von niedrigem Gewicht, welche einen Ausgabe-Hub hat, der proportional zum Eingangssteuersignal ist. Genaue, wiederholbare bi-direktionale Bewegung der Teller- bzw. Spulenventile 420 und 421 wird einfach gesteuert, indem die Grösse und die Polarität des Steuersignals, das an den Biegebetätiger 419 angelegt wird, variiert wird. Darüber hinaus hat der Biegebetätiger 419 der vorliegenden Erfindung eine schnelle Antwortzeit, sodass die Halte- bzw. Verweilzeit zwischen mehreren Einspritzereignissen reduziert werden kann, wobei er auch die Variabilität von Einspritzereignis zu Einspritzereignis reduziert. Darüber hinaus wirkt der vorbelastete Biegebetätiger 419 als eine kapazitive Last und wird für eine Zeitperiode nachdem das ECM-Steuersignal beendet ist in seiner betätigten Position verbleiben, anders als ein Magnet, welcher ein kontinuierliches Spannungssignal während seiner Betätigungsphase benötigt. Daher ist der Kraftstoffeinspritzer 412 der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen leichter und erfordert weniger Leistung für den Betrieb als magnetisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzer der Vergangenheit.
  • Benzinanschlusseinspritzer 600a und 600b haben den Vorteil, dass das Nadelventil 612, welches benutzt wird, um die Strömungsmittelöffnung 618 zu öffnen und zu schliessen, durch den vorbelasteten Biegebetätiger 622 gesteuert wird, welcher all die Vorteile hat, die oben im Detail mit den Biegebetätigern 312 und 419 beschrieben wurden.
  • In den Strömungsmittelzumessventilen 700a und 700b sieht der Biegebetätiger 704 sehr genaue und wiederholbare bi-direktionale Bewegung der Plunger-Kolben 702 und 718 in den Strömungsmittel-Reservoirkammern 708 vor, um präzise Zumessung von Strömungsmittel vom Auslass-Kontrollventil 712 vorzusehen.
  • Im Strömungsmittelzumessventil 700c wird die axiale Bewegung des Biegebetätigers 704 genau gesteuert, um den Strömungsmitteldruck in der Strömungsmittel-Reservoirkammer 708 und der versiegelten Strömungsmittelkammer 722 zu erhöhen. Die Erhöhung des Strömungsmitteldrucks wird genau gesteuert, um ein Volumen von Strömungsmittel durch das Auslass-Kontrollventil 712 zuzumessen.
  • Im Strömungsmittelzumessventil 700d wird der Biegebetätiger 704 benutzt, um die Position des Steuerventils 728 relativ zum Ventilsitz 732 zu steuern. Der programmierbare Zeitgeber bzw. Timer, der mit dem Betätigersteuersystem gekoppelt ist, steuert die Zeitdauer während der das Steuerventil 728 geöffnet ist, während der Strömungsmitteldrucksensor, der mit dem Einlass-Strömungsmitteldurchlass 724 verbunden ist bzw. zu diesem gehört, und mit dem Betätigersteuersystem gekoppelt ist, den Kraftstoffdruck innerhalb des Einlass-Strömungsmitteldurchlasses 724 überwacht. Das Strömungsmittelvolumen, welches durch das Zumessventil 700d zugemessen wird, wird durch den Strömungsmitteldruck innerhalb des Einlass-Strömungsmitteldurchlasses 724 und die Zeitdauer, während der das Steuerventil 728 durch den Biegebetätiger 704 geöffnet wird, bestimmt.
  • Im Abblas- oder Reduzierventil 800 wird der Biegebetätiger 814 benutzt, um die Position des Steuerventils 808 zu steuern. Das Steuerventil 808 steuert die Verbindung des Einlass-Strömungsmitteldurchlasses 802 und des Auslass-Strömungsmitteldurchlasses 806. In einem Ausführungsbeispiel, indem das Steuerventil 808 ein Abblasventil ist, wird das Steuerventil 808 selektiv geöffnet, um Druckextrema im unter Druck stehenden System 804 zu ver meiden. Alternativ wird in einem Ausführungsbeispiel, in welchem das Steuerventil 808 ein Reduzierventil ist, das Steuerventil 808 selektiv geöffnet, um einen reduzierten Strömungsmitteldruck in den Auslass-Strömungsmitteldurchlässen 806 vorzusehen.
  • Im Direktventil 900 wird der Biegebetätiger 902 benutzt, um die Strömungsmittelöffnung bzw. -apertur 904 selektiv zu öffnen und zu schliessen. In einem abgeschalteten oder statischen Zustand ist der Biegebetätiger 902 vorzugsweise so vorbelastet, dass er eine kuppelförmige Konfiguration hat, so wie in 25 gezeigt, sodass die Strömungsmittelöffnung 904 geöffnet ist. Wenn die Elektroden (nicht gezeigt) des Biegebetätigers 902 eingeschaltet werden, um den Biegebetätiger 902 in einen betätigten Zustand zu versetzen, so wie zum Beispiel, wenn durch ein Betätigersteuersystem (nicht gezeigt) ein Spannungs- oder Stromsteuersignal angelegt wird, verschiebt sich der Biegebetätiger 902 axial, indem er sich aus der kuppelförmigen Konfiguration abflacht, um direkt mit der Strömungsmittelöffnung 904 zu versiegeln, um Fluss von Strömungsmittel von der Strömungsmittelkammer 908 zu den Strömungsmitteldurchlässen 910 zu verhindern.
  • Direkteinspritzungs-Benzineinspritzer 1000a und 1000b haben den Vorteil, dass das Kontrollventil 612, welches benutzt wird, um die Strömungsmittelöffnung 1020 zu öffnen und zu schliessen, durch den vorbelasteten Biegebetätiger 1028 gesteuert wird, welcher alle Vorteile hat, die oben im Detail in Verbindung mit den Biegebetätigern 312 und 419 beschrieben wurden.
  • Während die vorliegende Erfindung durch eine Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele illustriert bzw. dargelegt worden ist, und während diese Ausführungsbeispiele in beträchtlichem Detail beschrieben worden sind, ist es nicht die Absicht des Anmelders, den Umfang der angehängten Ansprüche zu beschränken oder auf eine beliebige andere Weise auf solche Details zu begrenzen. Zusätzliche Vorteile und Modifikationen werden den Fachleuten leicht klar werden. Die Erfindung ist daher in ihren breiteren Aspekten nicht auf die speziellen Details, die repräsentative Vorrichtung und das Verfahren und das illustrative Beispiel, welche gezeigt und beschrieben wurden, begrenzt. Dementsprechend können Abweichungen von solchen Details gemacht werden, ohne vom Geist oder Umfang des allgemeinen Erfindungskonzepts des Anmelders abzuweichen.
  • Zusammenfassung
  • Ein Ventilsystem, welches ein Ventil hat, dass durch eine piezoelektrische Einrichtung betrieben wird, um den Fluss bzw. die Strömung von Strömungsmittel durch das Ventilsystem zu steuern. Die Bewegung des Ventils wird durch einen vorbelasteten Biegebetätiger gesteuert, der seine Form ändert, indem er sich als Antwort auf ein Steuersignal, welches durch ein Betätigersteuersystem angelegt wird, in entgegengesetzte, axiale Richtungen verformt. Das Ventilsystem kann einen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzer, ein elektrohydraulisches Betätigersystem, einen elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzer, einen Benzinanschlußeinspritzer, ein Strömungsmittelzumessventil, ein Abblasventil, ein Reduzierventil, ein Direktventil oder einen Direkteinspritzungs-Benzineinspritzer aufweisen..

Claims (78)

  1. Ein Ventilsystem das folgendes aufweist: Einen Ventilkörper (102, 150, 334, 602, 1002); Eine Strömungsmittelkammer (106, 154, 608, 708, 908, 1010), die innerhalb des erwähnten Ventilkörpers (102, 150, 334, 602, 1002) untergebracht ist und angepasst ist, um mit einer Strömungsmittelquelle (335, 422) zum Enthalten von Strömungsmittel in derselben zu kommunizieren bzw. in Austausch zu stehen; Eine Strömungsmittelöffnung bzw. Strömungsmittelmündung (116, 144, 164, 618, 1020), die mit der erwähnten Strömungsmittelkammer (106, 154, 608, 708, 908, 1010) kommuniziert; Ein Ventilglied, welches innerhalb des erwähnten Ventilkörpers (102, 150, 334, 602, 1002) montiert ist und zwischen einer geschlossenen Position zum Schließen der erwähnten Strömungsmittelöffnung (116, 144, 164, 618, 1020) und einer offenen Position zum Öffnen der erwähnten Strömungsmittelöffnung (116, 144, 164, 618, 1020) beweglich ist; und Einen vorbelasteten Biegebetätiger bzw. Biegeaktuator (312, 419, 704, 814, 1028), der betriebsmäßig mit dem erwähnten Ventilglied in Eingriff steht bzw. tritt und so betrieben werden kann, dass er das erwähnte Ventilglied selektiv in wenigstens eine der erwähnten geschlossenen und offenen Positionen bewegen kann, um die erwähnte Strömungsmittelöffnung (116, 144, 164, 618, 1020) zu bewegen.
  2. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 1, wobei das erwähnte Ventilglied auf feste Weise mit dem erwähnten Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) verbunden ist, sodass der erwähnte Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) betrieben werden kann, um das erwähnte Ventilglied in die erwähnten geschlossenen und offenen Positionen zu bewegen.
  3. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 1, welches weiterhin ein vorspannendes Element (118, 146, 166, 174, 346, 456, 474, 482, 508, 720, 1022) aufweist, welches betriebsmäßig mit dem erwähnten Ventilglied in Ein griff steht bzw tritt und so betrieben werden kann, dass es das erwähnte Ventilglied effektiv in die erwähnte geschlossene Position zum Schließen der erwähnten Strömungsmittelöffnung (116, 144, 164, 618, 1020) vorspannt.
  4. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 3, worin das erwähnte Ventilglied einen radial auswärts gerichteten Flansch (124, 148, 1024) einschließt, wobei das vorspannende Element (118, 146, 166, 174, 346, 456, 474, 482, 508, 720, 1022) betriebsmäßig mit dem erwähnten auswärts gerichteten Flansch (124, 148, 1024) in Eingriff steht und betrieben werden kann, um das erwähnte Ventilglied effektiv in die erwähnte geschlossene Position zum Schließen der Strömungsmittelöffnung (116, 144, 164, 618, 1020) vorzuspannen.
  5. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 1, wobei der erwähnte Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) (312, 419, 622, 902) eine kuppelförmige Konfiguration hat, welche in einem statischen Zustand des erwähnten Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) das erwähnte Ventilglied effektiv in die erwähnte geschlossene Position bewegt, um die erwähnte Strömungsmittelöffnung (116, 144, 164, 618, 1020) zu schließen.
  6. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 5, wobei der erwähnte Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) betrieben werden kann, um sich in einem betätigten Zustand des erwähnten Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) axial zu verschieben, um das erwähnte Ventilglied effektiv in die erwähnte offene Position zum Öffnen der erwähnten Strömungsmittelöffnung (116, 144, 164, 618, 1020) zu bewegen.
  7. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 1, worin die erwähnte Strömungsmittelkammer (106, 154, 608, 708, 908, 1010) angepasst ist, um mit einer unter Druck gesetzten bzw, stehenden Strömungsmittelquelle (335) zu kommunizieren bzw. in Austausch zu stehen.
  8. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 1, wobei das erwähnte Ventilsystem einen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzer (100) aufweist.
  9. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 1, wobei das erwähnte Ventilglied ein Nadelventil (110, 158, 612) aufweist.
  10. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 1, wobei das erwähnte Ventilglied ein sich auswärts öffnendes Kontroll- bzw Absperrventil (check valve) (138, 1014) aufweist.
  11. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 1, welches weiterhin eine Trage- bzw. Haltevorrichtung aufweist, die innerhalb des erwähnten Ventilkörpers (102, 150, 334, 602, 1002) montiert ist, die betrieben werden kann um den erwähnten Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) tragen bzw. halten kann, und selektiv eine Vorlast des erwähnten Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) variieren kann.
  12. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 11, wobei wenigstens ein Teil der erwähnten Tragevorrichtung schraubenmäßig bzw. gewindemäßig mit einem Teil des erwähnten Ventilkörpers (102, 150, 334, 602, 1002) in Eingriff steht.
  13. Eine Vorrichtung zum Einstellen einer Vorlast einer piezoelektrischen Einrichtung (315, 622, 902) (315, 622, 902), welche erste und zweite einander gegenüberliegende Oberflächen hat und eine periphere Kante bzw. Umfangskante (320, 436), die sich zwischen denselben erstreckt, die das folgende umfasst: eine Festklemm- bzw Aufspanneinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie mit den ersten und zweiten einander gegenüberliegenden Oberflächen der piezoelektrischen Einrichtung (312, 622, 902) (315, 622, 902) benachbart zur bzw. nahe der Umfangskante (320, 436) in Eingriff steht und betrieben werden kann, um eine variable Festklemmkraft an die piezoelektrische Einrichtung (315, 622, 902) (315, 622, 902) anzulegen, bzw. darauf anzuwenden; und eine Lasteinrichtung, die betriebsmäßig mit der erwähnten Festklemmeinrichtung in Eingriff steht und betrieben werden kann, um die angelegte Festklemmekraft zu variieren um die Vorlast der piezoelektrischen Einrichtung (315, 622, 902) (315, 622, 902) einzustellen.
  14. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Festklemmeinrichtung folgendes aufweist: Ein erstes Festklemmglied (380), das betrieben werden kann, um mit der ersten Oberfläche der piezoelektrischen Einrichtung (315, 622, 902) (315, 622, 902) in Eingriff zu stehen; und ein zweites Festklemmglied (382) das für Bewegung relativ zum ersten Festklemmglied (380) montiert ist und betrieben werden kann, um mit der zweite Oberfläche der piezoelektrischen Einrichtung (315, 622, 902) (315, 622, 902) in Eingriff zu stehen.
  15. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei das erste Festklemmglied (380) folgendes aufweist: Eine erste aufrechte Wand, die angepasst ist, um wenigstens einen Teil der Umfangskante (320,436) der piezoelektrischen Einrichtung (315, 622, 902) (315, 622, 902) zu umgeben; und einen ersten Trage- bzw Halteflansch (124, 148, 1024), der sich von der ersten aufrechten Wand erstreckt und angepasst ist, um mit der erste Oberfläche der piezoelektrischen Einrichtung (315, 622, 902) (315, 622, 902) nahe der Umfangskante (320, 436) in Eingriff zu stehen.
  16. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei das zweite Festklemmglied (382) folgendes aufweist: Eine zweite aufrechte Wand, die nahe der ersten aufrechten Wand des ersten Festklemmglied (380) positioniert ist und angepasst ist, um mit der zweiten Oberfläche der piezoelektrischen Einrichtung (315, 622, 902) (315, 622, 902) nahe der Umfangskante (320 ,436) in Eingriff zu stehen.
  17. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei die Lasteinrichtung betriebsmäßig mit einem der ersten und zweiten Festklemmglieder (380, 382) um eines der ersten und zweiten Festklemmglieder (380, 382) relativ zum anderen zu bewegen.
  18. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die erwähnte erste Festklemmeinrichtung (380) einen im allgemeinen ring- bzw. kreisförmigen Ring aufweist;
  19. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei das erwähnte zweite Festklemmglied (382) einen im allgemeinen ring- bzw. kreisförmigen Ring aufweist.
  20. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 19, wobei die erwähnte Lasteinrichtung einen im allgemeinen ring- bzw kreisförmigen Ring aufweist.
  21. Ein Verfahren zum Einstellen einer Vorlast einer piezoelektrischen Einrichtung (315, 622, 902), welche erste und zweite einander gegenüberliegende Oberflächen und eine Umfangskante (320, 436) hat, welche sich zwischen selbigen erstreckt, das folgendes aufweist: In Eingriff treten der ersten Oberfläche der piezoelektrischen Einrichtung (315, 622, 902) mit einem ersten Festklemmglied (380); In Eingriff treten der zweiten Oberfläche der piezoelektrischen Einrichtung (315, 622, 902) mit einem zweiten Festklemmglied (382); und Bewegen der ersten und zweiten Festklemmglieder (380, 382) relativ zueinander, um eine Festklemmkraft an die piezoelektrische Einrichtung (315, 622, 902) anzulegen, welche die Vorlast der piezoelektrischen Einrichtung variiert.
  22. Das Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei das in Eingriff treten mit der ersten Oberfläche der piezoelektrischen Einrichtung (315, 622, 902) in Eingriff treten mit der ersten Oberfläche der piezoelektrischen Einrichtung (315, 622, 902) mite dem ersten Festklemmglied (380) nahe der Umfangskante (320, 436) umfasst.
  23. Das Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei das in Eingriff treten mit der zweiten Oberfläche der piezoelektrischen Einrichtung (315, 622, 902) in Eingriff treten mit der zweiten Oberfläche der piezoelektrischen Einrichtung (315, 622, 902) mite dem zweiten Festklemmglied (382) nahe der Umfang skante (320, 436) umfasst.
  24. Ein Ventilsystem, das folgendes aufweist: einen Ventilkörper (102, 150, 334, 602, 1002), welcher einen Strömungsmitteleinlass (602, 714, 724, 802, 1008) hat, der angepasst ist, um mit einer Strömungsmittelquelle (335, 422) zu kommunizieren bzw in Verbindung zu stehen und einen Strömungsmittelauslass (726, 806) (726, 806), der angepasst ist, um Strömungsmittel zu entlassen bzw. abzugeben; einen Strömungsmitteldurchlaß (476, 640, 646, 910, 1006) der sich durch den erwähnten Ventilkörper (102, 150, 334, 602, 1002) zwischen dem erwähnten Strömungsmitteleinlass (602, 714, 724, 802, 1008) und dem erwähnten Strömungsmittelauslass (726, 806) (726, 806) erstreckt; ein Ventilglied, welches wenigstens teilweise in dem erwähnten Strömungsmitteldurchlaß (476, 640, 646, 910, 1006) montiert ist und zwischen einer geschlossenen Position zum Schließen der erwähnten Strömungsmittelöffnung (116, 144, 164, 618, 1020) und einer offenen Position zum Öffnen der erwähnten Strömungsmittelöffnung (116, 144, 164, 618, 1020) beweglich ist; und einen vorbelasteten Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028), der betriebsmäßig mit dem erwähnten Ventilglied in Eingriff steht bzw. tritt und betrieben werden kann, um das erwähnte Ventilglied selektiv in wenigstens eine der erwähnten geschlossenen und offenen Positionen zu bewegen, um die erwähnte Strömungsmittelöffnung (116, 144, 164, 618, 1020) zu schließen und zu öffnen.
  25. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 24, worin das erwähnte Ventilglied in fester Weise mit dem erwähnten Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) verbunden ist, sodass der erwähnte Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) betrieben werden kann, um das erwähnte Ventilglied in die erwähnten geschlossenen und offenen Positionen zu bewegen.
  26. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 24, welches weiterhin ein Vorspannelement (118, 146, 166, 174, 346, 456, 474, 482, 508, 720, 1022) aufweist, welches betriebsmäßig mit dem erwähnten Ventilglied in Eingriff steht und betrieben werden kann, um das erwähnte Ventilglied effektiv in die erwähnte geschlossenen Position zum Schließen der erwähnten Strömungsmittelöffnung (116, 144, 164, 618, 1020) vorspannen kann.
  27. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 26, wobei das erwähnte Ventilglied einen radial auswärts gerichteten Flansch (124, 148, 1024) einschließt, wobei das erwähnte Vorspannelement (118, 146, 166, 174, 346, 456, 474, 482, 508, 720, 1022) betriebsmäßig mit dem erwähnte radial auswärts gerichteten Flansch (124, 148, 1024) in Eingriff tritt und betrieben werden kann, um das erwähnte Ventilglied effektiv in die erwähnte geschlossene Position zum Schließen der erwähnten Strömungsmittelöffnung (116, 144, 164, 618, 1020) vorzuspannen.
  28. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 24, worin der erwähnte Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) eine kuppelförmige bzw. kuppelartige Konfiguration hat, welche in einem statischen Zustand des erwähnten Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) das erwähnte Ventilglied effektiv in die erwähnte geschlossene Position zum Schließen der erwähnte Strömungsmittelöffnung (116, 144, 164, 618, 1020) bewegt.
  29. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 28, worin der erwähnte Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) betrieben werden kann, um sich in einem betätigten bzw. ausgelösten Zustand des erwähnten Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) axial zu verschieben, um das erwähnte Ventilglied effektiv in die erwähnte offene Position zum Öffnen der erwähnten Strömungsmittelöffnung (116, 144, 164, 618, 1020) zu bewegen.
  30. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 24, wobei das erwähnte Ventilsystem eine Benzinanschlußeinspritzer (600) aufweist.
  31. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 24, wobei das erwähnte Ventilsystem einen Direkteinspritzungs-Benzineinspritzer (1000) aufweist.
  32. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 24, wobei das erwähnte Ventilglied ein Nadelventil (110, 158, 612) aufweist.
  33. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 24, wobei das erwähnte Ventilglied ein sich auswärts öffnendes Absperrventil (138, 1014) aufweist.
  34. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 24, welches weiterhin eine Trage- bzw. Halteeinrichtung aufweist, welche innerhalb des erwähnten Ventilkörpers (102, 150, 334, 602, 1002) montiert ist, die betrieben werden kann, um den erwähnten Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) zu tragen bzw. zu halten und eine Vorlast des erwähnten Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) selektiv zu variieren.
  35. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 34, wobei wenigstens ein Teil der erwähnten Trageeinrichtung schraubenmäßig bzw. gewindemäßig mit einem Teil des erwähnten Ventilkörpers (102, 150, 334, 602, 1002) in Eingriff steht bzw. tritt.
  36. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 24, welches weiterhin ein Kopplungs- bzw. Kupplungsglied aufweist, welches betriebsmäßig das erwähnte Ventilglied und den erwähnten Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) verbindet.
  37. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 36, wobei das erwähnte Kopplungsglied einen Strömungsmitteldurchlaß (476, 640, 646, 910, 1006) in Kommunikation bzw. Verbindung mit dem erwähnten Strömungsmitteldurchlaß (476, 640, 646, 910, 1006) in dem erwähnten Ventilkörper (102, 150, 334, 602, 1002) einschließt.
  38. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 37, wobei der erwähnte Strömungsmitteldurchlaß (476, 640, 646, 910, 1006) des erwähnten Kopplungsglieds sich durch den erwähnten Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) erstreckt.
  39. Ein Strömungsmittelzumessventil (700) (700), welches folgendes aufweist: Eine Strömungsmittel-Reservoirkammer, die angepasst ist, um mit einer Strömungsmittelquelle (335, 422) zum Enthalten von Strömungsmittel darin zu kommunizieren; Einen Strömungsmittelauslass (726, 806) (726, 806), der mit der erwähnten Strömungsmittel-Reservoirkammer in Verbindung steht; und Einen vorbelasteten Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028), der betrieben werden kann, um direkt auf das Strömungsmittel zu wirken, dass in der erwähnten Strömungsmittel-Reservoirkammer enthalten ist, sodass ein Strömungsmittelvolumen von dem erwähnten Strömungsmittelauslass (726, 806) bei Betätigung des erwähnten Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) zu dem erwähnten Strömungsmittelauslass (726, 806) hin zugemessen wird.
  40. Das Strömungsmittelzumessventil (700) gemäß Anspruch 39, wobei der erwähnte Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) in einem statischen Zustand des erwähnten Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) eine kuppelförmige Konfiguration hat.
  41. Das Strömungsmittelzumessventil (700) gemäß Anspruch 40, wobei der erwähnte Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) betrieben werden kann, um sich in einem betätigten bzw. ausgelösten Zustand des erwähnten Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) axial auf den erwähnten Strömungsmittelauslass (726, 806) zu zu verschieben, um ein Strömungsmittelvolumen vom erwähnten Strömungsmittelauslass (726, 806) zuzumessen.
  42. Ein Strömungsmittelzumessventil (700), das folgendes aufweist: einen Strömungsmitteleinlass (602, 714, 724, 802, 1008) der angepasst ist, um mit einer Strömungsmittelquelle (335, 422) zum Tragen von Strömungsmittel darin in Austausch zu stehen; einen Auslaß-Strömungsmitteldurchlaß (726, 806) (726, 806), der mit dem erwähnten Strömungsmitteleinlass (602, 714, 724, 802, 1008) in Austausch steht; ein Ventilsitz (114, 142, 162, 172, 616, 732, 812, 1018), der an einer Verbindung des erwähnten Strömungsmitteleinlasses (602, 714, 724, 802, 1008) und des erwähnten Strömungsmitteldurchlaßes (726, 806) angeordnet ist; ein Ventilglied, das montiert ist für die selektive Bewegung relativ zum erwähnten Ventilsitz (114, 142, 162, 172, 616, 732, 812, 1018) zwischen einer geschlossenen Position zum Schließen des Strömungsmittelaustausches zwischen dem erwähnten Strömungsmitteleinlass (602, 714, 724, 802, 1008) und dem erwähnten Auslaß-Strömungsmitteldurchlaß (726, 806) und einer offenen Position zum Öffnen des Strömungsmittelaustausches zwischen dem erwähnten Strömungsmitteleinlass (602, 714, 724, 802, 1008) und dem erwähnten Auslaß-Strömungsmitteldurchlaß (726, 806), um ein Strömungsmittelvolumen durch den Auslaß-Strömungsmitteldurchlaß (726, 806) zu zumessen; und ein vorbelasteter Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028), der betriebsmäßig mit dem erwähnten Ventilglied in Eingriff steht bzw. tritt und betrieben werden kann, um das erwähnte Ventilglied selektiv in wenigsten eine der offenen und geschlossenen Positionen zu bewegen.
  43. Das Strömungsmittelzumessventil (700) gemäß Anspruch 42, wobei das erwähnte Ventilglied auf feste Weise mit dem erwähnten Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) verbunden ist, sodass der erwähnte Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) betrieben werden kann, um das erwähnte Ventilglied in die erwähnten geschlossenen und offenen Positionen zu bewegen.
  44. Das Strömungsmittelzumessventil (700) gemäß Anspruch 42, wobei der erwähnte Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) in einem statischen Zustand des erwähnten Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) eine kuppelförmige Konfiguration hat.
  45. Das Strömungsmittelzumessventil (700) gemäß Anspruch 42, wobei der erwähnte Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) betrieben werden kann, um sich in einem betätigten bzw. ausgelösten Zustand des erwähnten Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) axial verschieben kann, um das erwähnte Ventilglied in die erwähnte offenen Position zu bewegen.
  46. Das Strömungsmittelzumessventil (700) gemäß Anspruch 42, weiches weiterhin eine Drucksensor aufweist, der betrieben werden kann, um einen Strömungsmitteldruck in dem erwähnten Strömungsmitteleinlass (602, 714, 724, 802, 1008) zu detektieren bzw. zu messen.
  47. Das Strömungsmittelzumessventil (700) gemäß Anspruch 46, wobei der erwähnte Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) den erwähnten Drucksensor aufweist.
  48. Ein Strömungsmittelzumessventil (700), welches folgendes aufweist: einen Strömungsmitteleinlass (602, 714, 724, 802, 1008), der angepasst ist, um mit einer unter Druck stehenden bzw. gesetzten Strömungsmittelquelle (335, 422) zum Tragen von unter Druck stehendem Strömungsmittel darin in Verbindung zu stehen bzw. zu kommunizieren; ein Drucksensor der betrieben werden kann, um einen Strömungsmitteldruck in dem erwähnten Strömungsmitteleinlass (602, 714, 724, 802, 1008) zu detektieren; ein Auslaß-Strömungsmitteldurchlaß (726, 806), der mit dem erwähnten Strömungsmitteleinlass (602, 714, 724, 802, 1008) in Verbindung steht; ein Ventilsitz (114, 142, 162, 172, 616, 732, 812, 1018) der an einer Verbindung des erwähnten Strömungsmitteleinlasses (602, 714. 724, 802, 1008) und des erwähnten Auslass-Strömungsmitteldurchlaßes (726, 806) (726, 806) angeordnet ist; ein Ventilglied, das montiert ist für selektive Bewegung relativ zum erwähnten Ventilsitz (114, 142, 162, 172, 616, 732, 812, 1018) zwischen einer geschlossenen Position zum Schließen von Strömungsmittelverbindung zwischen dem erwähnten Strömungsmitteleinlass (602, 714, 724, 802, 108) und dem erwähnten Auslass-Strömungsmitteldurchlaß (726, 806) (726, 806) und einer offenen Position zum Öffnen von Strömungsmittelverbindung zwischen dem erwähnten Strömungsmitteleinlass (602, 714, 724, 802, 1008) und dem erwähnten Auslass-Strömungsmitteldurchlaß (726, 806) (726, 806), um einen Strömungsmitteldruck in den erwähnten Strömungsmitteleinlass (602, 714, 724, 802, 1008) zu regulieren; und einen vorbelasteten Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028), der betriebsmäßig mit dem erwähnten Ventilglied in Eingriff steht bzw. tritt und be trieben werden kann, um das erwähnte Ventilglied als Antwort auf einen, durch den erwähnten Drucksensor-gemessenen Strömungsmitteldruck in dem erwähnten Strömungsmitteleinlass (602, 714, 724, 802, 1008) selektiv in wenigstens eine der erwähnten offenen und geschlossenen Positionen zu bewegen.
  49. Das Strömungsmittelzumessventil (700) gemäß Anspruch 48, wobei das erwähnte Ventilglied in fester Weise mit dem erwähnten Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) verbunden ist, sodass der erwähnte Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) betrieben werden kann, um das erwähnte Ventilglied in die erwähnten geschlossenen und offenen Positionen zu bewegen.
  50. Das Strömungsmittelzumessventil (700) gemäß Anspruch 48, wobei der erwähnte Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) in einem statischen Zustand des erwähnten Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) eine kuppelförmige Konfiguration hat.
  51. Das Strömungsmittelzumessventil (700) gemäß Anspruch 48, wobei der erwähnte Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) betrieben werden kann, um sich in einem betätigten Zustand des erwähnten Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) axial zu verschieben, um das erwähnte Ventilglied in die erwähnte offene Position zu bewegen.
  52. Das Strömungsmittelzumessventil (700) gemäß Anspruch 51, wobei der erwähnte Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) den erwähnten Drucksensor aufweist.
  53. Das Strömungsmittelzumessventil (700) gemäß Anspruch 48, wobei das erwähnte Strömungsmittelzumessventil (700) eines von einem Reduzierventil und einem Abblasventil aufweist.
  54. Ein Ventilsystem, welches folgendes aufweist: eine Strömungsmittelkammer (106,154, 608, 708, 908, 1010); einen Strömungsmitteldurchlaß (476, 640, 646, 910, 1006), der mit der erwähnten Strömungsmittelkammer (106, 154, 608, 708,908, 1010) in Verbindung steht; eine Strömungsmittelapertur bzw. Strömungsmittelöffnung bzw. Strömungsmittelblende (904) (904), die an einer Verbindung der erwähnten Strömungsmittelkammer (106, 154, 608, 708,908, 1010) und des erwähnten Strömungsmitteldurchlaßes (476, 640, 646, 910, 1006) angeordnet ist; und einen vorbelasteten Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028), der betrieben werden kann, um direkt auf die erwähnte Strömungsmittelapertur (904) zu wirken, zwischen einer geschlossenen Position zum Schließen von Strömungsmittelverbindung zwischen der erwähnten Strömungsmittelkammer (106, 154, 608, 708, 908. 1010) und dem erwähnten Strömungsmitteldurchlaß (476, 640, 646, 910, 1006) und einer offenen Position zum Öffnen von Strömungsmittelverbindung zwischen der erwähnten Strömungsmittelkammer (106, 154, 608, 708, 908. 1010) und dem erwähnten Strömungsmitteldurchlaß (476, 640, 646, 910, 1006).
  55. Das Ventilsystem gemäß Anspruch 54, wobei der erwähnte Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) in einem statischen Zustand des erwähnten Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) eine kuppelförmige Konfiguration hat, zum Beabstanden des erwähnten Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) weg von der erwähnten Strömungsmittelapertur (904), um dadurch die Strömungsmittelverbindung zwischen der erwähnten Strömungsmittelkammer (106, 154, 608, 708, 908, 1010) und dem erwähnten Strömungsmitteldurchlaß (476, 640, 646, 910, 1006) zu öffnen.
  56. Das Ventil gemäß Anspruch 54, wobei der erwähnte Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) betrieben werden kann, um sich in einem betätigten Zustand des erwähnten Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) axial zu verschieben, um sich in direkten Eingriff mit der erwähnten Strömungsmittelapertur (904) zu bewegen, um dadurch Strömungsmittelverbindung zwischen der erwähnten Strömungsmittelkammer (106, 154, 608, 708, 908, 1010) und dem erwähnten Strömungsmitteldurchlaß (476, 640, 646, 910, 1006) zu schließen.
  57. Eine Vorrichtung die folgendes aufweist: einen vorbelasteten, elektroaktiven Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028), der betrieben werden kann, um ein Kommando- bzw. Befehlssignal zu empfangen und der betrieben werden kann, um sich als ein Funktion des Kommandosignals zwischen ersten und zweiten Positionen zu bewegen; und ein Ventil das mit dem vorbelasteten, elektroaktiven Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) gekoppelt ist, wobei das Ventil betrieben wird als Antwort darauf, dass der vorbelastete, elektroaktive Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) sich zwischen den ersten und zweiten Positionen bewegt.
  58. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 57, wobei sich das Ventil als ein Funktion davon öffnet und schließt, dass der vorbelastete Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) sich zwischen den ersten und zweiten Positionen bewegt.
  59. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 58, wobei das Ventil angepasst ist, um strömungsmittelmäßig mit einer unter Druck stehenden bzw. gesetzten Strömungsmittelquelle (335) gekoppelt zu sein, und wobei das Ventil einen Fluss von unter Druck stehendem Strömungsmittel vorsieht, was einen ersten Zustand als Antwort darauf repräsentiert, dass der vorbelastete, elektroaktive Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) sich von der ersten Position in die zweite Position bewegt und wobei das Ventil den Fluss des unter Druck stehenden Strömungsmittels beendet, was einen zweiten Zustand repräsentiert als Antwort darauf, dass der vorbelastete, elektroaktive Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) sich von der zweiten Position in die erste Position bewegt.
  60. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 57, wobei das Ventil mechanisch mit dem vorbelasteten, elektroaktiven Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) gekoppelt ist und das Ventil dadurch bewegt wird, dass der vorbelastete, elektroaktive Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) sich zwischen den ersten und zweiten Positionen bewegt.
  61. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 60, wobei sich der vorbelastete, elektroaktive Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) als Antwort auf ein erstes Kommando bzw. Befehlssignal durch eine Verschiebung in einer ersten Richtung bewegt und das Ventil in der ersten Richtung zu einer offenen Position bewegt wird, wobei es einen Vorrat bzw. eine Lieferung von unter Druck stehendem Strömungsmittel vorsieht.
  62. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 61, wobei sich der vorbelastete, elektroaktive Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) als Antwort auf ein zweites Kommando bzw. Befehlssignal durch eine Verschiebung in einer entgegengesetzten Richtung bewegt und das Ventil in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird, wobei es die Lieferung des unter Druck stehenden Strömungsmittels beendet.
  63. Ein Verfahren des Betreibens einer Einrichtung als Antwort auf ein Befehlssignal, welches folgendes aufweist: Anlegen des Befehlssignals an einen vorbelasteten, elektroaktiven Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028); Umschalten des vorbelasteten, elektroaktiven Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) zwischen ersten und zweiten Betriebszuständen als eine Funktion des Befehlssignals; und Umschalten eines Ventils zwischen ersten und zweiten Betriebszuständen als eine Funktion davon, dass der vorbelastete, elektroaktive Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) zwischen ersten und zweiten Betriebszuständen umschaltet, wobei das Ventil die Einrichtung als eine Funktion davon betreibt, dass das Ventil zwischen den ersten und zweiten Betriebszuständen umschaltet.
  64. Das Verfahren gemäß Anspruch 63, welches weiterhin folgendes aufweist: Anlegen eines ersten Befehlssignals an den vorbelasteten, elektroaktiven Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028); Bewegen des vorbelasteten, elektroaktiven Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) durch eine Verschiebung in einer erste Richtung als eine Funktion des ersten Befehlssignals; und Liefern eines unter Druck stehenden Strömungsmittels vom Ventil als eine Funktion davon, dass sich der vorbelastete, elektroaktive Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) durch die Verschiebung in der ersten Richtung bewegt, wobei das unter Druck stehende Strömungsmittel betrieben werden kann, um die Einrichtung in einen ersten Zustand umzuschalten.
  65. Das Verfahren gemäß Anspruch 64, welches weiterhin das Bewegen des Ventils in der ersten Richtung aufweist als Antwort darauf, dass sich der vorbelastete, elektroaktive Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) in der ersten Richtung bewegt.
  66. Das Verfahren gemäß Anspruch 64, welches weiterhin folgendes aufweist: Anlegen eines zweiten Befehlssignals an den vorbelasteten, elektroaktiven Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028); Bewegen des vorbelasteten, elektroaktiven Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) durch eine Verschiebung in einer zweiten Richtung als eine Funktion des zweiten Befehlssignals; und Beenden einer Lieferung des unter Druck stehenden Strömungsmittels als eine Funktion davon, dass sich der vorbelastete, elektroaktive Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) durch die Verschiebung in der zweiten Richtung bewegt, wobei das Beenden bzw. Abtrennen des unter Druck stehenden Strömungsmittels betrieben werden kann, um – bzw. dahingehend wirkt – um zu bewirken, dass die Einrichtung in einen zweiten Zustand umschaltet.
  67. Das Verfahren gemäß Anspruch 66, das weiterhin das Bewegen des Ventils in der zweiten Richtung aufweist als Antwort darauf, dass sich der vorbelastete, elektroaktive Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) in die zweite Richtung bewegt.
  68. Ein Kraftstoffeinspritzer (100, 412, 600, 1000) zum Einleiten bzw. Initiieren und Beenden einer Einspritzung von Kraftstoff, welcher folgendes aufweist: einen vorbelasteten, elektroaktiven Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028), der betrieben werden kann, um ein erstes Befehlssignal zu empfangen und der betrieben werden kann, um sich als eine Funktion des Befehlssignals zwischen ersten und zweiten Positionen zu bewegen; ein Einspritzerbetätiger (423) (423), welcher erste und zweite Zustände jeweils zum Einleiten und Beenden einer Einspritzung von Kraftstoff vom Kraftstoffeinspritzer (100, 412, 600, 1000) hat; und einen Betätigerantrieb (418), der mit dem vorbelasteten, elektroaktiven Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) und dem Einspritzerbetätiger gekoppelt ist, wobei der Betätigerantrieb (418) betrieben werden kann, um den Einspritzerbetätiger (423) (423) zwischen den ersten und zweiten Zuständen als eine Funktion davon umschalten kann, dass der vorbelastete, elektroaktive Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) sich zwischen den ersten und zweiten Positionen bewegt.
  69. Der Kraftstoffeinspritzer (100, 412, 600, 1000) gemäß Anspruch 68, wobei der Betätigerantrieb (418) angepasst ist, um mit einer Quelle von unter Druck stehendem Strömungsmittel verbunden zu werden, wobei der Betätigerantrieb (418) einen Fluss bzw. eine Strömung eines unter Druck stehendem Strömungsmittel vorsieht, was einen ersten Zustand repräsentiert als Antwort darauf, dass sich der vorbelastete, elektroaktive Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) von der ersten Position in die zweite Position bewegt und wobei der Betätigerantrieb (418) den Fluss eines unter Druck stehendem Strömungsmittels beendet, was einen zweiten Zustand repräsentiert, als Antwort darauf, dass sich der vorbelastete, elektroaktive Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) von der zweiten Position in die erste Position bewegt.
  70. Der Kraftstoffeinspritzer (100, 412, 600, 1000) gemäß Anspruch 69, wobei der Einspritzerbetätiger (423) eine Einspritzung von Kraftstoff als Antwort auf den Fluss des unter Druck stehenden Strömungsmittels einleitet und die Einspritzung von Kraftstoff als Antwort auf die Abwesenheit des Flusses des unter Druck stehendem Strömungsmittels beendet.
  71. Der Kraftstoffeinspritzer (100, 412, 600, 1000) gemäß Anspruch 68, wobei der Betätigerantrieb (418) folgendes aufweist: ein Pilotventil (420), welches angepasst ist, um mit einer Quelle von unter Druck stehendem Strömungsmittel verbunden zu werden und mechanisch mit dem vorbelasteten, elektroaktiven Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) gekoppelt zu werden, wobei das Pilotventil (420) betrieben werden kann, um zwischen ersten und zweiten Betriebszuständen als eine Funktion der Betriebszustände des vorbelasteten, elektroaktiven Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) umzuschalten; und ein Hauptventil (421) (421), welches mit dem Pilotventil (420) gekoppelt ist, wobei das Hauptventil (421) betrieben werden kann, um als eine Funktion der Betriebszustände des Pilotventils (420) zwischen ersten und zweiten Betriebszuständen umzuschalten.
  72. Der Kraftstoffeinspritzer (100, 412, 600, 1000) gemäß Anspruch 71, wobei sich der vorbelastete, elektroaktive Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) als Antwort auf ein erstes Befehlssignal durch eine Verschiebung in einer ersten Richtung bewegt, wobei sich das Pilotventil (420) in einer ersten Richtung bewegt, wobei das Hauptventil (421) unter Druck stehendes Strömungsmittel zum Einspritzerbetätiger (423) liefert und der Einspritzerbetätiger (423) eine Einspritzung von Kraftstoff vom Kraftstoffeinspritzer (100, 412, 600, 1000) einleitet.
  73. Der Kraftstoffeinspritzer (100, 412, 600, 1000) gemäß Anspruch 72, wobei sich der vorbelastete, elektroaktive Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) als Antwort auf ein zweites Befehlssignal durch eine Verschiebung in einer entgegengesetzten Richtung bewegt, wobei sich das Pilotventil (420) in einer entgegengesetzten Richtung bewegt, wobei das Hauptventil (421) die Lieferung von unter Druck stehendem Strömungsmittel zum Einspritzerbetätiger (423) beendet und wobei der Einspritzerbetätiger (423) die Einspritzung von Kraftstoff vom Kraftstoffeinspritzer (100, 412, 600, 1000) beendet.
  74. Ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzers (100, 412, 600, 1000) zum Einleiten und Beenden einer Einspritzung von Kraftstoff, welches folgendes aufweist: Anlegen eines Befehlssignals an einen vorbelasteten, elektroaktiven Biege betätiger (312, 419, 704, 814, 1028); Umschalten des vorbelastete, elektroaktiven Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) zwischen ersten und zweiten Betriebszuständen als eine Funktion des Befehlssignals; und Umschalten eines Betätigerantriebs (418) zwischen ersten und zweiten Betriebeszuständen als eine Funktion davon, dass der vorbelastete, elektroaktive Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) zwischen den ersten und zweiten Betriebszuständen umschaltet, Umschalten eines Einspritzerbetätigers (423) als eine Funktion davon, dass der Betätigerantrieb (418) zwischen den ersten und zweiten Betriebeszuständen umschaltet, wobei eine Einspritzung von Kraftstoff von Kraftstoffeinspritzer (100, 412, 600, 1000) eingeleitet und beendet wird.
  75. Das Verfahren gemäß Anspruch 74, welches weiterhin folgendes aufweist: Anlegen eines ersten Befehlssignals an den vorbelasteten, elektroaktiven Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028); Bewegung des vorbelasteten, elektroaktiven Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) durch eine Verschiebung in einer ersten Richtung als eine Funktion des ersten Befehlssignals; und Liefern eines unter Druck stehenden Strömungsmittels an einen Einspritzerbetätiger (423) als eine Funktion davon, dass sich der vorbelastete, elektroaktive Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) durch die Verschiebung in der ersten Richtung bewegt, wobei das unter Druck stehende Strömungsmittel betrieben werden kann bzw. dahingehend wirkt, eine Einspritzung von Kraftstoff vom Kraftstoffeinspritzer (100, 412, 600, 1000) einzuleiten.
  76. Das Verfahren gemäß Anspruch 75, welches weiterhin folgendes aufweist: Bewegen eines Pilotventils (420) in der ersten Richtung als eine Funktion davon, dass sich der vorbelastete, elektroaktive Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) durch die Verschiebung in der ersten Richtung bewegt; und Öffnen eines Hauptventils (421), um unter Druck stehendes Strömungsmittel zum Einspritzerbetätiger (423) zu liefern, als eine Funktion davon, dass sich das Pilotventil (420) in die erste Richtung bewegt.
  77. Das Verfahren gemäß Anspruch 76, welches weiterhin folgendes aufweist: Anlegen eines zweiten Befehlssignals an den vorbelasteten, elektroaktiven Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028); Bewegung des vorbelasteten, elektroaktiven Biegebetätigers (312, 419, 704, 814, 1028) durch eine Verschiebung in einer zweiten Richtung als eine Funktion des zweiten Befehlssignals; und Beenden einer Lieferung von unter Druck stehendem Strömungsmittel zum Einspritzerbetätiger (423) als eine Funktion davon, dass sich der vorbelastete, elektroaktive Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) durch die Verschiebung in der zweiten Richtung bewegt, wobei das Absperren des unter Druck stehenden Strömungsmittels vom Einspritzerbetätiger (423) dahingehend wirkt, die Einspritzung von Kraftstoff vom Kraftstoffeinspritzer (100, 412, 600, 1000) zu beenden.
  78. Das Verfahren gemäß Anspruch 77, wobei das Beenden einer Lieferung von unter Druck gesetztem Strömungsmittel folgendes aufweist: Bewegung des Pilotventils (420) in der zweiten Richtung als eine Funktion davon, dass sich der vorbelastete, elektroaktive Biegebetätiger (312, 419, 704, 814, 1028) in die zweite Richtung bewegt; und Schließen des Hauptventils (421), um die Lieferung von unter Druck stehendem Strömungsmittel zum Einspritzerbetätiger (423) als eine Funktion davon zu beenden, dass sich das Pilotventil (420) (420) in die zweite Richtung bewegt.
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