WO2004016941A1 - Einspritzmodul - Google Patents

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WO2004016941A1
WO2004016941A1 PCT/DE2003/002327 DE0302327W WO2004016941A1 WO 2004016941 A1 WO2004016941 A1 WO 2004016941A1 DE 0302327 W DE0302327 W DE 0302327W WO 2004016941 A1 WO2004016941 A1 WO 2004016941A1
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WO
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housing
injection module
actuator
sleeve
compensating element
Prior art date
Application number
PCT/DE2003/002327
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English (en)
French (fr)
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Jürgen Dick
Heinz Lixl
Willibald SCHÜRZ
Martin Simmet
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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Priority to DE50312292T priority patent/DE50312292D1/de
Priority to JP2004528362A priority patent/JP4243808B2/ja
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Priority to US11/041,587 priority patent/US7744014B2/en

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/167—Means for compensating clearance or thermal expansion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0026—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using piezoelectric or magnetostrictive actuators

Definitions

  • the invention relates to an injection module.
  • a movable insert is provided, which is used, for example, to transmit a deflection of an actuator to an injection needle of an injection valve.
  • piezoelectric actuators are used, a precise adjustment of the movable insert in relation to an actuator is required. This is necessary because, on the one hand, piezoelectric actuators can only achieve a small movement stroke and, on the other hand, due to different coefficients of thermal expansion between the injection valve housing and the piezoelectric actuator, a defined idle stroke between the piezoelectric actuator and an actuator to be controlled must be maintained.
  • This defined idle stroke must first be overcome when actuated by the actuator element before the state of the injection valve can be changed.
  • This has the disadvantage that higher control voltages and / or relatively large piezoelectric actuator elements are necessary in order to provide the necessary actuating path for controlling the injection valve.
  • Injection module is provided with a housing in which an actuator element and an injection valve is arranged.
  • the actuator element is designed to control the injection valve by changing the length.
  • a compensating element is connected to the actuator element in order to compensate for the negative influences caused by the change in length of the housing due to thermal expansion.
  • This compensating element has its own thermal expansion, which is added to the thermal expansion of the actuator element. In this way, the thermal expansion of the compensating element and the actuator element can be set precisely.
  • the common thermal expansion of the actuator element and compensating element to the thermal expansion of the housing, there is no need to maintain a defined idle stroke between the actuator element and the actuator to be controlled. This makes it possible to provide smaller actuator elements, since the necessary actuating stroke of the actuator element can be reduced. Alternatively, the control voltage of the actuator element for controlling the injection valve can be reduced.
  • the compensating element is held at a stopping point such that the thermal expansion of the housing between the stopping point and the injection valve essentially corresponds to the common thermal expansion of the actuator element and the compensating element.
  • the actuator element is not connected directly to the housing but to the housing via the compensating element.
  • a heat-conducting element is arranged on the compensating element in order to bring about heat compensation between the compensating element and the housing.
  • the heat-conducting element has the function of counteracting a temperature difference between the housing and the compensation or actuator element. It enables faster temperature compensation between the various elements. This is necessary because the thermal expansions of the housing and the compensating element and the actuator element must be matched to one another if they have the same temperature. Especially in the
  • the start-up phase of the engine the components of the injection module have different temperatures, since heating takes place from the outside.
  • the provision of the heat-conducting element thus has the advantage of a faster temperature compensation between the outside, i.e. the housing, and the interior of the injection module, i.e. the compensating element and the actuator element.
  • the heat-conducting element is both in contact with the housing and also in contact with the compensating element. This has the advantage that better heat transfer via the heat-conducting element is possible due to the direct contact.
  • the heat-conducting element as a sleeve, preferably a metal sleeve, made of a highly heat-conductive material, in particular copper, brass, silver or the like. has, is formed.
  • the sleeve can be arranged around the compensating element and is therefore easy to assemble by sliding it onto a cylindrical compensating element.
  • the sleeve has longitudinal slots, the webs formed by the longitudinal slots being curved.
  • the webs allow the sleeve to be clamped between the housing and the compensating element, it being irrelevant whether the webs are curved inwards or outwards. If the webs are curved inwards, they rest on the compensating element and press the edges of the sleeve against an inner wall of the housing. If the webs are curved outwards, they lie against the inside wall of the housing the edges of the sleeve are in contact with the compensating element.
  • FIG. 1 shows an injection module according to a preferred embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows an enlarged illustration of the compensating element according to a preferred embodiment of the invention
  • 3 shows a possible embodiment of a heating element.
  • FIG. 1 shows a cross section through an injection module with a housing 1, into which an actuator element 2 is introduced.
  • the housing 1 is screwed to a clamping nut 3.
  • the clamping nut 3 clamps a nozzle body 4 and a valve plate 5 into the housing 1.
  • the nozzle body 4 rests with an upper end surface on a lower end surface of the valve plate 5.
  • the valve plate 5 in turn rests with an upper end surface on a lower end surface of the housing 1.
  • the actuator element 2 is located between a base plate 7 and a compensating element 6.
  • a spring sleeve is arranged around the actuator element 2 in order to prestress the actuator element 2.
  • the base plate 7 is arranged to be movable relative to the housing 1.
  • the base plate 7 has a control pin 16 which is assigned to a pin part 23 of a closing element 8.
  • the closing member 8 is arranged in a drain opening 17 of the valve plate 5.
  • the drain opening 17 is essentially cylindrical and tapers in a conical shape in the upper region.
  • the conical area of the drain opening 17 represents a sealing seat for the closing member 8.
  • the closing member 8 is essentially cylindrical in shape and also tapers in the upper area via a conical shape into the pin part 23.
  • the drain opening 17 stands over an inlet bore 18, which is introduced into the guide plate 11, with an inlet channel 10 in connection, which in Housing 1 is guided and represents a fuel connection.
  • An inlet throttle 19 is arranged between the inlet bore 18 and the outlet opening 17.
  • the drain opening 17 is in hydraulic connection with a control chamber 20 which is introduced into the guide plate 11 and is delimited by a movably mounted control piston 21.
  • the control piston 21 is operatively connected to a valve needle 12, the tip of which is associated with an injection opening 14.
  • a sealing seat for the tip of the valve needle 12 is formed around the injection opening 14.
  • a fuel chamber 13 is formed between the valve needle 14 and the nozzle body 4 and is also connected to the inlet channel 10. For this purpose, corresponding fuel holes are made in the nozzle body 4, in the guide plate 11 and in the valve plate 5.
  • the actuator element 2 is preferably designed as a piezoelectric actuator and is controlled via control lines 30, which are supplied to the actuator element 2 via a control line channel 31.
  • the compensating element 6 is essentially provided with a bore parallel to its longitudinal axis, as a result of which the control lines 30 are guided.
  • the injection valve works in the following manner: when the actuator element 2 is not activated, the control pin 16 does not act on the pin part of the closing element 8.
  • the inlet channel 10 is connected to a fuel reservoir, which holds fuel at a high pressure. Consequently, there is high pressure fuel in the fuel chamber 13, the control chamber 20 and the drain opening 17. Due to the high fuel pressure, the closing member 8 is pressed into the associated sealing seat and closes the drain opening 17. At the same time, the valve needle 12 is closed by the high fuel pressure prevails in the control chamber 20, over the control piston 21 down to the sealing seat Injection opening 14 pressed. As a result, the injection opening 14 is closed and there is no injection.
  • the actuator element 2 If the actuator element 2 is now actuated, ie energized, the actuator element 2 expands and thereby presses the base plate 7 down and thus the control pin 16 against the pin part 23 of the closing element 8. As a result, the closing element 8 is removed from the associated sealing seat lifted. As a result, the drain opening 17 is opened and fuel flows out of the control chamber 20. The fuel pressure in the control chamber 20 thus drops, since less fuel flows in via the inlet throttle 19 than flows out via the outlet opening 17. Since the valve needle 12 has a pressure shoulder 15 in the area of the fuel chamber 13, the high fuel pressure prevailing in the fuel chamber 13 lifts the valve needle 12 from the sealing seat of the injection opening 14. The injection opening 14 is thus opened and the fuel is dispensed from the fuel chamber 13 via the injection opening 14. Usually, between the Steue * rdorn 16 and the closing member
  • the idle stroke section serves to absorb thermal expansions between the housing and the actuator element without triggering the control mandrel 16.
  • the compensating element 6 is connected with its end facing away from the actuator element 2 to the housing 1 via a clamping screw 32. With its other end, the compensating element 6 is attached to the actuator element.
  • the actuator element 2 lies against the base plate and at one end of the compensating element 6.
  • the thermal expansion of compensating element 6 and actuator element 2 is equal to the thermal expansion of compensating element 6 and actuator element 2. Since piezo actuators often have ceramic materials, their thermal expansion is generally low. In contrast, the housing 1 is often made of a metallic material that has a wide from higher thermal expansion coefficients. When the injection module is heated, the length of the interior in the housing in which the actuator element 2 is located increases, and an idle stroke is formed, which makes it necessary to use a higher control voltage for actuating the actuator element 2, or that a larger actuator element 2 must be provided in order to produce the larger travel. To avoid this, the compensating element 6 is provided, which has a higher expansion coefficient than the actuator element 2, in order to avoid the occurrence of the idle stroke due to thermal expansion.
  • the compensating element 6 preferably has a thermal expansion coefficient which is above the thermal expansion coefficient of the housing 1 in order to compensate for the lower thermal expansion coefficient of the actuator element 2.
  • a compensating element 6 is to be provided, the thermal expansion coefficient of which is lower than that of the housing 1.
  • the thermal expansion coefficients are adapted to the lengths of the actuator element 2, the compensating element 6, that the housing and the common thermal expansion of the compensating element 6 and the actuator element 2 are identical in the event of uniform heating. This results from the following formula:
  • L A usi e i c s e i emen t corresponds to the length of the compensation element 6.
  • the injection module does not heat up evenly, but from the outside in. This creates thermal stresses that are caused by different length changes of the elements due to different expansion coefficients. These tensions cannot be completely avoided.
  • a heat-conducting element 33 is provided.
  • the heat-conducting element 33 is designed in the form of a sleeve which lies around the compensating element 6.
  • the heat-conducting element 33 designed as a sleeve 33 has slots, as a result of which webs are formed. These webs are preferably curved outwards and bear against an inner wall of the housing 1 under a certain pretension.
  • the sleeve 33 is preferably metallic and has a particularly good thermal conductivity.
  • the sleeve 33 can contain the materials copper, brass, silver and other materials which are particularly good heat conductors.
  • the webs of the sleeve 33 are bent outwards, they form a contact for heat transfer with the housing 1. With the edge regions of the sleeve 33, the sleeve 33 abuts the compensating element 6. Continuous heat conduction between the housing 1 and the compensating element 6 is thus made available.
  • the webs 34 of the heat-conducting element 33 are bent inwards, the Edge parts 35 of the sleeve 33 bear against the inner wall of the housing 1 and the inwardly curved webs 34 come into contact with the compensating element. It is essential that the heat-conducting element does not hinder or prevent the movement of the compensating element 6 due to thermal expansion. For this purpose, the heat-conducting element 33 must allow a sliding movement between the compensating element 6 and the heat-conducting element 33 or between the heat-conducting element 33 and the inner wall of the housing 1.
  • a plurality of heat conducting elements 33 can also be provided. This increases the contact area between the inner wall of the housing 1 and the sleeve 33 or between the sleeve and the compensating element 6, as a result of which the temperature compensation is accelerated. In this way, the thermal stresses that can arise due to different temperatures of housing 1, actuator element 2 and compensating element 6 are reduced.
  • the heat-conducting element 33 is designed as a braced element which bears under a mechanical tension in the compensating element and the inner wall of the housing 1.
  • Such elements can be curved plates, for example.
  • the sleeve 33 is slotted over its entire length and is preferably made of a flexible material. As a result, the sleeve 33 can adapt better to the inner wall of the housing 1 and / or to the compensating element 6.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Einspritzmodul mit einem Gehäuse (1), in dem ein Aktorelement (2) und ein Einspritzventil angeordnet ist. Das Aktorelement (2) ist so gestaltet, um das Einspritzventil durch einen Stellhub zu steuern. Es ist ein Ausgleichselement (6) vorgesehen, das mit dem Aktorelement (2) so verbunden ist, um die Längenänderung des Gehäuses (1) durch thermische Ausdehnung zu kompensieren.

Description

Beschreibung
Einspritzmodul
Die Erfindung betrifft ein Einspritzmodul.
Je nach Ausführungsform eines Einspritzmoduls ist ein beweglicher Einsatz vorgesehen, der beispielsweise dazu verwendet wird, um eine Auslenkung eines Aktors auf eine Einspritznadel eines Einspritzventils zu übertragen. Werden piezoelektrische Aktoren verwendet, so ist eine präzise Justierung des beweglichen Einsatzes in Bezug auf ein Stellglied erforderlich. Das ist notwendig, da piezoelektrische Aktoren zum einen nur einen geringen Bewegungshub realisieren können und zum anderen aufgrund von unterschiedlichen thermischen Ausdehnungsko- effizienten zwischen dem Einspritzventilgehäuse und dem piezoelektrischen Aktor ein definierter Leerhub zwischen dem piezoelektrischen Aktor und einem anzusteuernden Stellglied eingehalten werden muss.
Dieser definierte Leerhub muss beim Ansteuern durch das Ak- torelement zunächst überwunden werden, bevor der Zustand des Einspritzventils geändert werden kann. Dies hat den Nachteil, dass höhere Ansteuerspannungen und/oder relativ große piezoelektrische Aktorelemente notwendig sind, um den notwendigen Stellweg zum Ansteuern des Einspritzventils zur Verfügung zu stellen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Einspritzmodul zur Verfügung zu stellen, bei dem die Größe des definierten Leerhubes reduziert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch das Einspritzventil nach Anspruch 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Erfindungsgemäß ist ein Einspritzmodul mit einem Gehäuse vorgesehen, in dem ein Aktorelement und ein Einspritzventil angeordnet ist. Das Aktorelement ist so gestaltet, um das Einspritzventil durch eine Längenänderung zu steuern. Mit dem Aktorelement ist ein Ausgleichselement verbunden, um die negativen Einflüsse durch die Längenänderung des Gehäuses aufgrund thermischer Ausdehnung zu kompensieren.
Dieses Ausgleichselement weist eine eigene thermische Ausdehnung auf, die sich zu der thermischen Ausdehnung des Aktor- elementes addiert. Auf diese Weise lässt sich die thermische Ausdehnung des Ausgleichselements und des Aktorelements präzise einstellen. Durch Anpassen der gemeinsamen thermischen Ausdehnung von Aktorelement und Ausgleichselement an die thermische Ausdehnung des Gehäuses entfällt die Notwendig- keit, einen definierten Leerhub zwischen Aktorelement und dem anzusteuernden Stellglied einzuhalten. Dadurch ist es möglich, kleinere Aktorelemente vorzusehen, da der notwendige Stellhub des Aktorelements reduziert werden kann. Alternativ kann die Ansteuerspannung des Aktorelements zum Steuern des Einspritzventils reduziert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Ausgleichselement an einem Haltepunkt so gehaltert, so dass die thermische Ausdehnung des Gehäuses zwischen dem Haltepunkt und dem Einspritzventil im Wesentlichen der gemeinsamen thermischen Ausdehnung von Aktorelement und Ausgleichselement entspricht. In diesem Fall ist das Aktorelement nicht unmittelbar an dem Gehäuse sondern über das Ausgleichselement mit dem Gehäuse verbunden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass an dem Ausgleichselement ein Wärmeleitelement angeordnet ist, um einen Wärmeausgleich zwischen dem Äusgleichselement und dem Gehäuse zu bewirken. Das Wärmeleitelement hat die Funktion, einem Temperaturunterschied zwischen dem Gehäuse und dem Ausgleichs- bzw. Aktorelement entgegenzuwirken. Es ermöglicht einen schnelleren Temperaturausgleich zwischen den verschiedenen Elementen. Dies ist notwendig, da die thermischen Ausdehnungen des Gehäuses und des Ausgleichselements und dem Aktorelement aufeinander abgestimmt sein müssen, wenn sie die gleiche Temperatur aufweisen. Insbesondere in der
Startphase des Motors haben die Bauelemente des Einspritzmoduls unterschiedliche Temperaturen, da eine Erwärmung von außen stattfindet. Das Vorsehen des Wärmeleitelements hat damit den Vorteil, einen schnelleren Temperaturausgleich zwischen dem Äußeren, d.h. dem Gehäuse, und dem Inneren des Einspritzmoduls, d.h. dem Ausgleichselement und dem Aktorelement, zu bewirken.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Wärmeleitelement sowohl in Kontakt mit dem Gehäuse als -auch in Kontakt mit dem Aus- gleichselement steht. Dies hat den Vorteil, dass durch den direkten Kontakt eine bessere Wärmeübertragung über das Wärmeleitelement möglich ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Wärmeleitelement als eine Hülse, vorzugsweise eine Metallhül- se, aus einem gut wärmeleitfähigen Material, das insbesondere Kupfer, Messing, Silber o.a. aufweist, ausgebildet ist. Die Hülse kann um das Ausgleichselement angeordnet sein und ist somit bei der Montage einfach durch Aufschieben auf ein zylindrisches Ausgleichselement zu montieren.
Es kann vorgesehen sein, dass die Hülse Längsschlitze aufweist, wobei die durch die Längsschlitze gebildeten Stege gewölbt sind. Die Stege ermöglichen ein Einspannen der Hülse zwischen dem Gehäuse und dem Ausgleichselement, wobei es keine Rolle spielt, ob die Stege nach innen oder nach außen ge- wölbt sind. Sind die Stege nach innen gewölbt, so liegen sie an dem Ausgleichselement an und pressen die Ränder der Hülse an eine Innenwand des Gehäuses. Sind die Stege nach außen gewölbt, so liegen diese an der Innenwand des Gehäuses an und die Ränder der Hülse befinden sich in Kontakt mit dem Ausgleichselement .
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zei- gen:
Fig. 1 ein Einspritzmodul gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Ausgleichselements gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 3 eine mögliche Ausführung eines Wärmeelements.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Einspritzmodul mit einem Gehäuse 1, in das ein Aktorelement 2 eingebracht ist. Das Gehäuse 1 ist mit einer Spannmutter 3 verschraubt. Die Spannmutter 3 spannt einen Düsenkörper 4 und eine Ventilplat- te 5 in das Gehäuse 1. Dabei liegt der Düsenkörper 4 mit einer oberen Endfläche an einer unteren Endfläche der Ventilplatte 5 an. Die Ventilplatte 5 wiederum liegt mit einer oberen Endfläche an einer unteren Endfläche des Gehäuses 1 an.
Das Aktorelement 2 befindet sich zwischen einer Bodenplatte 7 und einem Ausgleichselement 6. Um das Aktorelement 2 ist eine Federhülse angeordnet, um das Aktorelement 2 vorzuspannen. Die Bodenplatte 7 ist gegenüber dem Gehäuse 1 beweglich angeordnet. Die Bodenplatte 7 weist einen Steuerdorn 16 auf, der einem Stiftteil 23 eines Schließgliedes 8 zugeordnet ist. Das Schließglied 8 ist in einer Ablauföffnung 17 der Ventilplatte 5 angeordnet. Die AblaufÖffnung 17 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und verjüngt sich im oberen Bereich in einer konischen Form. Der konische Bereich der Ablauföffnung 17 stellt einen Dichtsitz für das Schließglied 8 dar. Das Schließglied 8 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und verjüngt sich ebenfalls im oberen Bereich über eine konische Form in das Stiftteil 23. Die AblaufÖffnung 17 steht ü- ber eine Zulaufbohrung 18, die in die Führungsplatte 11 eingebracht ist, mit einem Zulaufkanal 10 in Verbindung, der im Gehäuse 1 geführt ist und einen Kraftstoffanschluss darstellt.
Zwischen der Zulaufbohrung 18 und der Ablauföffnung 17 ist eine Zulaufdrossel 19 angeordnet. Die Ablauföffnung 17 steht mit einer Steuerkammer 20 in hydraulischer Verbindung, die in der Führungsplatte 11 eingebracht ist und von einem beweglich gelagerten Steuerkolben 21 begrenzt ist. Der Steuerkolben 21 steht in Wirkverbindung mit einer Ventilnadel 12, deren Spitze eine Einspritzöffnung 14 zugeordnet ist. Um die Ein- spritzöffnung 14 ist ein Dichtsitz für die Spitze der Ventilnadel 12 ausgebildet. Zwischen der Ventilnadel 14 und dem Düsenkörper 4 ist ein Kraftstoffräum 13 ausgebildet, der ebenfalls mit dem Zulaufkanal 10 in Verbindung steht. Dazu sind entsprechende KraftfStoffbohrungen im Düsenkörper 4, in der Führungsplatte 11 und in der Ventilplatte 5 eingebracht.
Das Aktorelement 2 ist vorzugsweise als piezoelektrischer Aktor ausgebildet und wird über Steuerleitungen 30, die über einen Steuerleitungskanal 31 dem Aktorelement 2 zugeführt werden, angesteuert. Das Ausgleichselement 6 ist dazu im We- sentlichen parallel zu seiner Längsachse mit einer Bohrung versehen, wodurch die Steuerleitungen 30 geführt werden.
Das Einspritzventil funktioniert in folgender Weise: im nicht angesteuerten Zustand des Aktorelements 2 wirkt der Steuerdorn 16 nicht auf den Stiftteil des Schließgliedes 8 ein. Der Zulaufkanal 10 steht mit einem Kraftstoffreservoir in Verbindung, das Kraftstoff mit einem hohen Druck bereithält. Folglich befindet sich im Kraftstoff mit hohem Druck im Kraftstoffräum 13, der Steuerkammer 20 und der AblaufÖffnung 17. Durch den hohen Kraftstoffdruck ist das Schließglied 8 in den zugeordneten Dichtsitz gedrückt und verschließt die Ablauföffnung 17. Gleichzeitig wird die Ventilnadel 12 durch den hohen Kraftstoffdruck, der in der Steuerkammer 20 herrscht, über den Steuerkolben 21 nach unten auf den Dichtsitz der Einspritzöffnung 14 gedrückt. Folglich ist die Einspritzöffnung 14 verschlossen und es erfolgt keine Einspritzung.
Wird nun das Aktorelement 2 angesteuert, d.h. bestromt, so dehnt sich das Aktorelement 2 aus und drückt dabei die Boden- platte 7 nach unten und damit den Steuerdorn 16 gegen das Stiftteil 23 des Schließgliedes 8. Als Folge davon wird das Schließglied 8 vom zugeordneten Dichtsitz abgehoben. Folglich wird die AblaufÖffnung 17 geöffnet, und es fließt Kraftstoff aus der Steuerkammer 20 ab. Somit sinkt der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 20, da über die Zulaufdrossel 19 weniger Kraftstoff zufließt als über die AblaufÖffnung 17 abfließt. Da die Ventilnadel 12 eine Druckschulter 15 im Bereich des Kraftstoffraums 13 aufweist, hebt der im Kraftstoffraum 13 vorherrschende hohe Kraftstoffdruck die Ventilnadel 12 vom Dichtsitz der Einspritzöffnung 14 ab. Somit wird die Einspritzöffnung 14 geöffnet und der Kraftstoff von dem Kraftstoffraum 13 über die Einspritzöffnung 14 abgegeben. Üblicherweise ist zwischen dem Steue *rdorn 16 und dem Schließglied
8 eine Leerhubstrecke vorgesehen, wenn das Aktorelement 2 nicht angesteuert ist. Die Leerhubstrecke dient dazu, thermische Ausdehnungen zwischen Gehäuse und Aktorelement aufzunehmen, ohne dass eine Ansteuerung des Steuerdorns 16 erfolgt.
Das Ausgleichselement 6 ist mit seinem dem Aktorelement 2 abgewandten Ende über eine Klemmschraube 32 mit dem Gehäuse 1 verbunden. Mit seinem anderen Ende ist das Ausgleichselement 6 an dem Aktorelement befestigt. Das Aktorelement 2 liegt an der Bodenplatte und an einem Ende des Ausgleichselements 6 an.
Die thermische Ausdehnung von Ausgleichselement 6 und Aktor- element 2 ist gleich der thermischen Ausdehnungen des Ausgleichselements 6 und des Aktorelements 2. Da Piezoaktoren häufig keramische Materialien aufweisen, ist deren thermische Ausdehnung im allgemeinen gering. Demgegenüber ist das Gehäuse 1 häufig aus einem metallischen Material, das einen weit- aus höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Bei einer Erwärmung des Einspritzmoduls vergrößert sich somit die Länge des Innenraums in dem Gehäuse, in dem sich das Aktorelement 2 befindet, und es bildet sich ein Leerhub, der es notwendig macht, dass zum Ansteuern des Aktorelements 2 eine höhere Steuerspannung verwendet werden muss oder dass ein größeres Aktorelement 2 vorgesehen sein muss, um den größeren Stellweg hervorzurufen. Um dies zu vermeiden, ist das Ausgleichselement 6 vorgesehen, das einen höheren Ausdehnungsko- effizienten als das Aktorelement 2 aufweist, um die Entstehung des Leerhubs aufgrund thermischer Ausdehnung zu vermeiden. Somit hat das Ausgleichselement 6 vorzugsweise einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der über dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Gehäuses 1 liegt, um den niedrigeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Aktorelements 2 zu kompensieren. Selbstverständlich ist für den Fall, wenn der thermische Ausdehnungskoeffizient des Aktorelements 2 größer ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Gehäuses 1 ein Ausgleichselement 6 vorzusehen, des- sen thermischer Ausdehnungskoeffizient geringer ist als der des Gehäuses 1.
Die thermischen Ausdehnungskoeffizienten sind so auf die Längen des Aktorelements 2, des Ausgleichselements 6 angepasst, dass bei einer gleichmäßigen Erwärmung das Gehäuse und die gemeinsame thermische Ausdehnung von Ausgleichselement 6 und Aktorelement 2 identisch sind. Dies ergibt sich gemäß folgender Formel:
CΑlctor * >AV.toz + OlAusgleichselement * Lftusgieichselement = {^Gehäuse * ( LAktorelement "*" AUSgieichseιement )
wobei αGehause dem thermischen Ausdehnungskoeffi zienten des Materials des Gehäuses 1 ,
«Ausgieichseiemen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials des Ausgleichselements 6, otAktoreiement dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Aktorelementes 2,
LAtorelement der Länge des Aktorelements 2, LAusieicseiement der Länge des Ausgleichselements 6 entspricht.
Insbesondere in der Startphase des Motors erwärmt sich das Einspritzmodul nicht gleichmäßig, sondern von außen nach innen. Dadurch entstehen thermische Spannungen, die durch unterschiedliche Längenänderungen der Elemente aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten hervorgerufen werden. Diese Spannungen lassen sich nicht vollständig vermeiden. Um diese jedoch zu reduzieren, und somit die mechanische Beanspruchung des Gesamtsystems zu reduzieren, ist ein Wärmeleitelement 33 vorgesehen. Das Wärmeleitelement 33 ist in Form einer Hülse ausgebildet, die um das Ausgleichselement 6 liegt.
In Fig. 2 ist das Ausgleichselement 6 und das Wärmeleitelement 33 in einer vergrößerten Ansicht gezeigt. Das als Hülse 33 ausgebildete Wärmeleitelement 33 weist Schlitze auf, wodurch Stege gebildet sind. Diese Stege sind vorzugsweise nach außen gewölbt und liegen unter einer gewissen Vorspannung an einer Innenwand des Gehäuses 1 an. Die Hülse 33 ist vorzugsweise metallisch ausgebildet und weist eine besonders gute Wärmeleitfähigkeit auf. Die Hülse 33 kann die Materialien Kupfer, Messing, Silber und andere Materialien enthalten, die besonders gut wärmeleitfähig sind.
Dadurch, dass die Stege der Hülse 33 nach außen gebogen sind, bilden sie einen Kontakt zur Wärmeübertragung mit dem Gehäuse 1. Mit den Randbereichen der Hülse 33 liegt die Hülse 33 an dem Ausgleichselement 6 an. Somit wird eine durchgehende Wär- meleitung zwischen Gehäuse 1 und dem Ausgleichselement 6 zur Verfügung gestellt.
Es kann selbstverständlich vorgesehen sein, dass die Stege 34 des Wärmeleitelements 33 nach innen gebogen sind, wobei die Randteile 35 der Hülse 33 an der Innenwand des Gehäuses 1 anliegen und die nach innen gewölbten Stege 34 mit dem Ausgleichselement in Kontakt kommen. Wesentlich ist, dass das Wärmeleitelement die Bewegung des Ausgleichselements 6 durch thermische Ausdehnung nicht behindert oder unterbindet. Dazu muss das Wärmeleitelement 33 eine Rutschbewegung zwischen dem Ausgleichselement 6 und dem Wärmeleitelement 33 bzw. zwischen dem Wärmeleitelement 33 und der Innenwand des Gehäuses 1 zulassen.
Zur Verbesserung der Wärmeleitung zwischen Gehäuse 1 und dem Ausgleichεelement 6 können auch mehrere Wärmeleitelemente 33 vorgesehen sein. Damit wird die Kontaktfläche zwischen der Innenwand des Gehäuses 1 und der Hülse 33 bzw. zwischen der Hülse und dem Ausgleichselement 6 erhöht, wodurch der Tempe- raturausgleich beschleunigt wird. Auf diese Weise werden die thermischen Spannungen reduziert, die aufgrund von unterschiedlichen Temperaturen von Gehäuse 1, Aktorelement 2 und Ausgleichselement 6 entstehen können.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Wärmeleitelement 33 als ein verspanntes Element ausgebildet ist, das unter einer mechanischen Spannung in dem Ausgleichselement und der inneren Wand des Gehäuses 1 anliegt. Solche Elemente können beispielsweise gewölbte Plättchen sein.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführung einer Hülse gezeigt. Die Hülse 33 ist über ihre gesamte Länge geschlitzt und vorzugsweise aus einem flexiblen Material gefertigt. Dadurch kann die Hülse 33 sich besser an die Innenwand des Gehäuses 1 und/oder an das Ausgleichselement 6 anpassen.
Wesentlich für das Wärmeleitelement 33 ist es, dass es eine verbesserte Wärmeleitung zwischen Gehäuse 1 und Ausgleichselement 6 ermöglicht.

Claims

Patentansprüche
1. Einspritzmodul mit einem Gehäuse (1), in dem ein Aktorelement (2) und ein Einspritzventil (12, 14) angeordnet ist, wobei das Aktorelement (2) so gestaltet ist, um das Einspritzventil durch einen Stellhub zu steuern, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Ausgleichselement (6) mit dem Aktorelement (2) so verbunden ist, um die Längenänderung des Gehäuses aufgrund thermischer Ausdehnung zu kompensieren.
2. Einspritzmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (6) an einem Haltepunkt so gehaltert ist, so dass die thermische Ausdehnung des Gehäuses (1) zwischen dem Haltepunkt und dem Einspritzventil im Wesentlichen der gemeinsamen thermischen Ausdehnung von Aktorelement (2) und Ausgleichselement (6) entspricht.
3. Einspritzmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass an dem Ausgleichselement (6) ein Wärmeleitelement (33) angeordnet ist, um einen Temperaturausgleich zwischen dem Ausgleichselement (6) und dem Gehäuse (1) zu bewirken.
4. Einspritzmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Warmeleitelement (33) in Kontakt mit dem Gehäuse (1) und mit dem Ausgleichselement (6) steht.
5. Einspritzmodul nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Wärmeleitelement (33) als Hülse (33) ausgebildet ist, die um das Ausgleichselement (6) angeordnet ist.
6. Einspritzmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse Längsschlitze aufweist, wobei die durch die
Längsschlitze gebildeten Stege (34) gewölbt sind.
7. Einspritzmodul nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse eine Metallhülse, vorzugsweise aus einem gut wärmeleitfähigen Material, das insbesondere Kupfer, Messing oder Silber ist.
8. Einspritzmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse über ihre gesamte Länge geschlitzt ist.
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