WO2007036444A1 - Fuel injection valve - Google Patents

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WO2007036444A1
WO2007036444A1 PCT/EP2006/066412 EP2006066412W WO2007036444A1 WO 2007036444 A1 WO2007036444 A1 WO 2007036444A1 EP 2006066412 W EP2006066412 W EP 2006066412W WO 2007036444 A1 WO2007036444 A1 WO 2007036444A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer thickness
layers
fuel injection
injection valve
piezoceramic
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/066412
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German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Hedenetz
Alexander Hedrich
Georg Hejtmann
Alfons Kelnberger
Manfred Klein
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
Publication date
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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
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • 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
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/08—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series the valves opening in direction of fuel flow
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/09—Forming piezoelectric or electrostrictive materials
    • H10N30/093—Forming inorganic materials
    • H10N30/097—Forming inorganic materials by sintering

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve with a piezoceramic Dahlaktor after the closer defined in the preamble of claim 1.
  • Fuel injection valves with piezoceramic multilayer actuators are known, for example, from DE 35 33 085 A1 or WO 03/05482 A1.
  • these documents each disclose a fuel injection valve in which a valve needle is designed to be actuatable by means of a piezoceramic multilayer actuator. By applying a voltage to the multilayer actuator it can change in length to operate the valve needle. Thus, a seat of the valve is opened, through which the fuel from the valve is injected into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • piezoelectric actuators by means of which electrical energy can be converted into mechanical energy, enables precise control of fuel injection rates. Tilen and thus an efficient and clean combustion of the fuel in the internal combustion engine.
  • piezoceramic multilayer actuators are subjected to an electrical voltage of between 100 V and 200 V, resulting in an elongation of between 30 .mu.m and 100 .mu.m, depending on the length of the actuator, which, in cooperation with a mechanical or hydraulic coupling to the Actuation of the valve is used.
  • the design of fuel injectors is usually carried out such that at a high timing of the valve of about 30 injections per second during the life of a vehicle about 1 billion Betat Whileszyklen be achieved, which can be divided into individual injection sections such as pre-, main and post-injection ,
  • multilayer actuators having as thin a piezoceramic layers as possible are used, the thickness of which is 60 ⁇ m to 80 ⁇ m, sometimes up to 100 ⁇ m. Since the elongation of the piezoceramic multilayer actuator depends on the applied electric field strength and applied fields of the order of 2 kV / mm for an application in a fuel injection valve an acceptably high elongation, sufficient at the low layer thicknesses used driving voltages of up to 200 V, which in a control unit with conventional electronic components can be realized relatively inexpensively.
  • the problem here is that the electrical capacitance of the multilayer actuators is very high and thus high amounts of charge must be moved during operation of the multilayer actuator by the electronic control unit when unloading and loading the multilayer actuator.
  • the resulting high Umladestrome lead to high electrical losses in the electronic control unit. This causes a high energy demand from the electrical system of the motor vehicle and leads to a strong heat development within the control unit. Due to this high heat development, the cooling demand is correspondingly high and the requirements for the dimensioning of the electrical circuit also increase.
  • the inventive fuel injection valve has a multilayer actuator with respect to common multilayer actuators increased layer thickness and thus reduced number of layers.
  • the layers can be produced on a film basis, for example by so-called green films, which results in a simplified production process.
  • the layers or films are easier to handle due to their greater thickness and less susceptible to mechanical damage or cracks.
  • the number of interfaces is reduced because the number of layers is reduced. This has the advantage that the number of mechanical weak points is reduced and the number of interfaces between ceramic layers and electrodes is reduced. For example, cracks along the interfaces in the direction of adjacent electrodes can arise and grow, which can lead to strike through. As a result of the increased layer thickness, damage at the same crack kinetics would only occur later.
  • an increased absolute layer thickness variation may be acceptable, so that, among other things, simplified and more cost-effective shaping processes can be used for their production in the case of ceramic films.
  • the reduction of ohmic transitions can also be present in the multilayer actuator, for example at contact points of the base metallization to internal electrodes, which leads to a reduced power loss.
  • a layer thickness according to the invention has a positive effect on magnetic sturfelector due to low charge and discharge currents.
  • a layer thickness of the piezo-ceramic layers of a multilayer actuator according to the invention leads, with a reduction in the number of layers, to a lower power loss in the electronic control unit of the control electronics. This makes it possible to dimension smaller electronic circuits and thus to make more cost-effective.
  • the inventive fuel injection valve can thus be designed for drive voltages up to 1000 V.
  • a preferred exemplary embodiment of a fuel injection valve designed according to the invention is shown schematically simplified in the drawing and will be explained in more detail in the following description. Show it:
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a fuel injection valve with a piezoceramic multilayer actuator
  • Figure 2 is a comparative representation of the maximum
  • Figure 3 is a comparative representation of the dynamic Aktorhubs for multilayer actuators with conventional layer thickness at 100V and double layer thickness at 200 V;
  • Figure 4 is a comparative representation of the dynamic Aktorhubs for multilayer actuators with conventional layer thickness at 192 V and double layer thickness at 374 V;
  • FIGS. 6a and 6b show measuring curves of the dynamic hub and the and 6b maximum charge
  • FIGS. 7a and 7b show maximum dynamic charge curves.
  • the fuel injection valve 1 shows schematically a fuel injection valve 1, in particular for an injection system of an internal combustion engine of motor vehicles for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the fuel injection valve 1 is equipped with a piezoceramic multi-layer actuator 2.
  • the piezoceramic multilayer actuator 2 actuates a valve needle 3 when the multilayer actuator expands, which valve needle cooperates with a valve closing body 4, with the valve closing body forming a sealing seat 6 with a valve seat body 5.
  • the multilayer actuator 2 in this case has a number of layers 7 of piezoceramic material.
  • a control unit such as control electronics, an electrical voltage can be applied to the layers, which causes an expansion of the multilayer actuator 2.
  • valve needle 3 By stretching the piezoceramic multilayer actuator 2, the valve needle 3 is acted upon directly or indirectly, so that it moves in the axial direction and the Ventilschpracticper 4 lifts off the valve seat body 5 and a high-pressure fuel through a gap between the valve Sch concentratedkorper 4 and the valve seat body 5 can flow out.
  • the fuel injection valve 1 is designed in accordance with a design which is described in more detail in WO 03/05482 Al, the content of which is expressly associated with the disclosure of the present documents.
  • the piezoceramic multilayer actuator 2 is formed by a multiplicity of ceramic layers 7, which have electrodes between them, which serve to apply the voltage. Furthermore, a series of piezoceramic layers, which are arranged without interposed electrode layers, can be arranged on at least one of the two end sides or on both end sides of the multilayer actuator.
  • the layers 7 of the piezoceramic multilayer actuator 2 are designed such that the layer thickness of the piezoceramic layers 7 is between 120 ⁇ m and 500 ⁇ m.
  • the layer thickness amounts to approximately 120 ⁇ m and thus is approximately 1.5 times stronger than conventional piezoceramic layers, it is possible to control the multilayer actuator 2 with up to 300 V and standard components and thus without major intervention in the conventional control device architecture. At the same time, the stretching of the comparable since the electric field strength of the electric fields is comparable.
  • the layer thickness can be approximately 160 ⁇ m to 190 ⁇ m and thus double the number of conventional layers if the components used are designed for higher drive voltages.
  • layer thicknesses greater than 250 .mu.m up to production-related feasible 500 microns are feasible in other exemplary embodiments without major problems.
  • the electrical capacitance of the actuator is reduced to a quarter and thus ensures a correspondingly lower power loss in the control unit.
  • the capacitance will change three quarters reduced. Since the electric field should be the same for equal strain, the voltage should be doubled accordingly.
  • FIGS. 2 to 7b show results of comparative investigations of ceramic multilayer actuators with conventional layer thickness and doubled layer thickness but half the number of layers.
  • a semicircular design was used for each of the internal electrodes, resulting in a layer thickness of 3 to 4 ⁇ m for the dried electrodes.
  • the sintered standard multilayer actuator is made up of 10 Blanco layers, i. H. without electrode layer, at both ends, 44 inactive layers and 270 active layers together.
  • double thickness layers two films were stacked so that they have a layer thickness of 180 ⁇ m after sintering.
  • FIG. 2 shows a comparison of the maximum charge quantity Q max after 10 6 load changes for the various multilayer actuators Pl to PlO, the four actuators P1 to P4 having a layer thickness of 90 .mu.m being shown at the left side, which are at a maximum voltage U_max of 100 V are operated, and where on the right side of the six actuators P5 to PlO with a layer thickness of 180 microns are shown, which are operated at a maximum voltage U max of 200 V.
  • the maximum charge Q max of the actuators P 1 to P 4 with a conventional layer thickness of 90 ⁇ m is on average about 310 ⁇ C and the maximum charge Q max of the actuators P 5 to PlO increases according to the invention with an increased, doubled layer thickness of 180 ⁇ m about 162 ⁇ C amounts. The reduction of the average charge is thus about 48%.
  • FIG. 3 shows in a comparative representation a dynamic actuator stroke H dyn for the multilayer actuators P1 to P4 with conventional layer thickness at 100 V and for the actuators P5 to PlO with the double layer thickness at 200 V.
  • the average dynamic actuator stroke with an inventively increased double layer thickness is greater than in conventional layer thickness.
  • the average Aktorhub H dyn at conventional layer thickness is 15.65 microns, wherein the dynamic Aktorhub H_dyn for the actuators P5 to PlO with double layer thickness amounts to 18.6 microns on average. The increase in the average Aktorhubs thus amounts to about 19%.
  • FIG. 4 shows a comparative illustration of the dynamic Aktorhubs H_dyn for the multilayer actuators Pl to P4 with conventional layer thickness at 192 V and double layer thickness at 374 V.
  • the average dynamic Aktorhub H_dyn in accordance with the invention double layer thickness is greater than in actuators with conventional layer thickness.
  • the average dynamic actuator stroke H dyn for actuators with conventional The neiler layer thickness is 35.52 ⁇ m, while the dynamic actuator stroke for actuators with double layer thickness is 39.72 ⁇ m.
  • the increase of the average dynamic actuator stroke is thus about 12%.
  • FIGS. 5a and 5b show measured curves of the dynamic actuator stroke H dyn as a function of time t with a control of 2.175 kV / mm electric field, wherein layers having a conventional layer thickness of 90 ⁇ m were used for the measurements of FIG. 5a and for the measurements of FIG 5b layers were used according to the invention double layer thickness of 180 microns and half the number of layers.
  • the values shown in FIGS. 5a and 5b correspond to the values of the dynamic actuator stroke H_dyn plotted in FIG.
  • FIGS. 6a and 6b show measured curves of the dynamic actuator stroke H_dyn and the maximum power Q_max of a multilayer actuator with a layer thickness of 90 ⁇ m as a function of time t at a drive voltage of 100 V.
  • the values shown in FIG. 6a correspond to those in FIG 3, left half of the figures, plotted values of the dynamic actuator stroke H dyn and the values shown in FIG. 6b correspond to the values of the charge plotted in FIG.

Abstract

The invention relates to a fuel injection valve (1) for injection devices, in particular for internal combustion engines of motor vehicles, for injecting fuel in a fuel chamber of an internal combustion engine, comprising a piezoceramic multilayer actor (2), a valve needle (3) that is actuatable by the multilayer actor (2), said valve needle acting jointly with a valve closing body (4) which forms a sealing seat (6) with a valve seat member. According to the invention, the multilayer actor (2) has a number of layers (7) made of piezoceramic material. The thickness of the piezoceramic layers (7) ranges between 120 µm and 500 µm.

Description

BrennstoffeinspritzventilFuel injector
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezokeramischen Vielschichtaktor nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 naher definierten Art.The invention relates to a fuel injection valve with a piezoceramic Vielschichtaktor after the closer defined in the preamble of claim 1. Art.
Brennstoffeinspritzventile mit piezokeramischen Vielschicht- aktoren sind beispielsweise durch die DE 35 33 085 Al oder die WO 03/05482 Al bekannt. Zur Zumessung von Brennstoff für Brennkraftmaschinen offenbaren diese Druckschriften jeweils ein Brennstoffeinspritzventil, bei welchem eine Ventilnadel mittels eines piezokeramischen Vielschichtaktors betatigbar ausgestaltet ist. Durch das Anlegen einer Spannung an den Vielschichtaktor kann dieser sich in der Lange verandern, um die Ventilnadel zu betätigen. Damit wird ein Sitz des Ventils geöffnet, durch welchen der Brennstoff aus dem Ventil in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird.Fuel injection valves with piezoceramic multilayer actuators are known, for example, from DE 35 33 085 A1 or WO 03/05482 A1. For the metering of fuel for internal combustion engines, these documents each disclose a fuel injection valve in which a valve needle is designed to be actuatable by means of a piezoceramic multilayer actuator. By applying a voltage to the multilayer actuator it can change in length to operate the valve needle. Thus, a seat of the valve is opened, through which the fuel from the valve is injected into a combustion chamber of an internal combustion engine.
Der Einsatz von piezoelektrischen Aktoren, mittels denen e- lektrische Energie in mechanische Energie umsetzbar ist, ermöglichen eine genaue Ansteuerung von Brennstoffeinspritzven- tilen und somit eine effiziente und saubere Verbrennung des Brennstoffes in der Brennkraftmaschine.The use of piezoelectric actuators, by means of which electrical energy can be converted into mechanical energy, enables precise control of fuel injection rates. Tilen and thus an efficient and clean combustion of the fuel in the internal combustion engine.
In der Praxis werden piezokeramische Vielschichtaktoren mit einer mit einer elektrischen Spannung zwischen 100 V und 200 V beaufschlagt, womit sich je nach Lange des Aktors eine Dehnung in einer Größenordnung zwischen 30 μm und 100 μm ergibt, welche im Zusammenwirken mit einer mechanischen oder hydraulischen Kopplung zur Betätigung des Ventils genutzt wird.In practice, piezoceramic multilayer actuators are subjected to an electrical voltage of between 100 V and 200 V, resulting in an elongation of between 30 .mu.m and 100 .mu.m, depending on the length of the actuator, which, in cooperation with a mechanical or hydraulic coupling to the Actuation of the valve is used.
Die Auslegung von Brennstoffeinspritzventilen erfolgt üblicherweise derart, dass bei einer hohen Taktung des Ventils von ca. 30 Einspritzungen pro Sekunde wahrend der Lebensdauer eines Fahrzeuges ca. 1 Milliarde Betatigungszyklen erreicht werden, welche sich in einzelne Einspritzabschnitte wie Vor-, Haupt- und Nacheinspritzung unterteilen lassen.The design of fuel injectors is usually carried out such that at a high timing of the valve of about 30 injections per second during the life of a vehicle about 1 billion Betatigungszyklen be achieved, which can be divided into individual injection sections such as pre-, main and post-injection ,
Derzeit werden in der Praxis bei Brennstoffeinspritzventilen Vielschichtaktoren mit möglichst dünnen piezokeramischen Schichten eingesetzt, deren Dicke jeweils 60 μm bis 80 μm, gelegentlich bis zu 100 μm, betragt. Da die Dehnung des piezokeramischen Vielschichtaktors von der angelegten elektrischen Feldstarke abhangt und angelegte Felder in der Größenordnung von 2 kV/mm für eine Anwendung in einem Brennstoffeinspritzventil eine akzeptabel hohe Dehnung bewirken, reichen bei den verwendeten geringen Schichtdicken Ansteuerspannungen von bis zu 200 V aus, welche in einem Steuergerat mit herkömmlichen elektronischen Bauteilen relativ kostengünstig realisiert werden kann.At the present time, in fuel injection valves, multilayer actuators having as thin a piezoceramic layers as possible are used, the thickness of which is 60 μm to 80 μm, sometimes up to 100 μm. Since the elongation of the piezoceramic multilayer actuator depends on the applied electric field strength and applied fields of the order of 2 kV / mm for an application in a fuel injection valve an acceptably high elongation, sufficient at the low layer thicknesses used driving voltages of up to 200 V, which in a control unit with conventional electronic components can be realized relatively inexpensively.
Problematisch ist jedoch hierbei, dass die elektrische Kapazität der Vielschichtaktoren sehr hoch ist und somit beim Betrieb des Vielschichtaktors durch die elektronische Steuereinheit beim Entladen und Laden des Vielschichtaktors hohe Ladungsmengen verschoben werden müssen. Die dadurch verursachten hohen Umladestrome fuhren zu hohen elektrischen Verlusten in der elektronischen Steuereinheit. Dies bewirkt einen hohen Energiebedarf aus dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs und fuhrt zu einer starken Wärmeentwicklung innerhalb des Steuergerätes. Durch diese hohe Wärmeentwicklung ist der Kuh- lungsbedarf entsprechend hoch, und die Anforderungen an die Dimensionierung der elektrischen Schaltung steigen ebenfalls.The problem here, however, is that the electrical capacitance of the multilayer actuators is very high and thus high amounts of charge must be moved during operation of the multilayer actuator by the electronic control unit when unloading and loading the multilayer actuator. The resulting high Umladestrome lead to high electrical losses in the electronic control unit. This causes a high energy demand from the electrical system of the motor vehicle and leads to a strong heat development within the control unit. Due to this high heat development, the cooling demand is correspondingly high and the requirements for the dimensioning of the electrical circuit also increase.
Berücksichtigt man weiterhin die zukunftig zu erwartende erhöhte Anzahl von Ansteuerungen des Aktors pro Zyklus, also Anzahl der Einspritzungen pro Arbeitstakt der Brennkraftmaschine bzw. pro Zeiteinheit, um den Verbrennungsablauf weiterhin zu optimieren und das Bestreben nach mehr Motorleistung und Laufruhe der Brennkraftmaschine, was typischer Weise durch eine erhöhte Zylinderanzahl und höhere Motordrehzahlen erreicht wird, so erkennt man, dass die derzeitig verwendete Steuerelektronik von solchen Anforderungen insbesondere hinsichtlich der dadurch verursachten Wärmeentwicklung überlastet wäre und den Anforderungen nicht mehr gerecht werden konnte . Vorteile der ErfindungConsidering further the future expected increased number of activations of the actuator per cycle, ie number of injections per stroke of the engine or per unit time to continue to optimize the combustion process and the desire for more engine power and smoothness of the engine, which is typically by an increased number of cylinders and higher engine speeds is achieved, it can be seen that the currently used control electronics would be overloaded by such requirements, in particular with regard to the resulting heat generation and the requirements could no longer meet. Advantages of the invention
Das erfindungsgemaße Brennstoffeinspritzventil weist einen Vielschichtaktor mit gegenüber gangigen Vielschichtaktoren erhöhter Schichtdicke und somit reduzierter Schichtanzahl auf .The inventive fuel injection valve has a multilayer actuator with respect to common multilayer actuators increased layer thickness and thus reduced number of layers.
Vorteilhaft können die Schichten auf Folienbasis herstellbar sein, wie beispielsweise durch sogenannte Grunfolien, womit sich ein vereinfachtes Herstellungsverfahren ergibt.Advantageously, the layers can be produced on a film basis, for example by so-called green films, which results in a simplified production process.
Mit der erfindungsgemaßen Gestaltung eines Brennstoffein- spritzventils wird erreicht, dass die elektrische Kapazität und somit die Ladungsmengen, die von dem elektronischen Steuergerat zur Ansteuerung des Brennstoffeinspritzventils verschoben werden müssen, deutlich reduziert sind.With the inventive design of a Kraftstoffein- injection valve is achieved that the electrical capacity and thus the amounts of charge that must be moved from the electronic control unit for controlling the fuel injection valve, are significantly reduced.
Weiterhin ist dabei vorteilhaft, dass der Aufwand beim Stapeln der einzelnen Schichten bzw. Folien reduziert ist, da eine geringere Menge an Schichten benotigt werden, um einen gleich großen Schichtstapel aufzubauen. Dies hat auch einen Zeitgewinn bei der Herstellung zum Vorteil.Furthermore, it is advantageous that the cost of stacking the individual layers or films is reduced, since a smaller amount of layers are needed to build an equal layer stack. This also has a time advantage in the production to the advantage.
Weiterhin ist von Vorteil, dass die Schichten oder Folien durch ihre größere Dicke besser handhabbar sind und gegenüber mechanischen Beschädigungen oder Rissen weniger anfallig sind. Gleichzeitig wird die Anzahl der Grenzflachen reduziert, da die Anzahl der Schichten reduziert wird. Dies hat den Vorteil, dass die Anzahl der mechanischen Schwachstellen reduziert wird und die Anzahl der Grenzflachen zwischen Keramikschichten und Elektroden reduziert ist. Beispielsweise können Risse entlang der Grenzflachen in Richtung benachbarter E- lektroden entstehen und wachsen, was zu Durchschlagen fuhren kann. Durch die erhöhte Schichtdicke wurde eine Schädigung bei gleicher Risskinetik erst spater auftreten.Furthermore, it is advantageous that the layers or films are easier to handle due to their greater thickness and less susceptible to mechanical damage or cracks. At the same time, the number of interfaces is reduced because the number of layers is reduced. This has the advantage that the number of mechanical weak points is reduced and the number of interfaces between ceramic layers and electrodes is reduced. For example, cracks along the interfaces in the direction of adjacent electrodes can arise and grow, which can lead to strike through. As a result of the increased layer thickness, damage at the same crack kinetics would only occur later.
Durch die höhere Schichtdicke kann auch die Anzahl der Innenelektroden reduziert sein. Dadurch kann dazu verwendetes Material, wie zum Beispiel Pasten oder ahnliches, eingespart werden, was vorteilhaft im Hinblick auf die Kosten ist.Due to the higher layer thickness, the number of internal electrodes can also be reduced. As a result, used material such as pastes or the like can be saved, which is advantageous in terms of cost.
Weiterhin kann bei erhöhter Schichtdicke eine erhöhte absolute Schichtdickenschwankung akzeptabel sein, so dass unter anderem bei keramischen Folien vereinfachte und kostengünstigere Formgebungsverfahren zu deren Herstellung verwendbar sind.Furthermore, with an increased layer thickness, an increased absolute layer thickness variation may be acceptable, so that, among other things, simplified and more cost-effective shaping processes can be used for their production in the case of ceramic films.
Auch kann die Reduzierung ohmscher Übergänge im Vielschicht- aktor vorliegen, wie beispielsweise an Kontaktpunkten der Grundmetallisierung zu Innenelektroden, was zu einer reduzierten Verlustleistung fuhrt.The reduction of ohmic transitions can also be present in the multilayer actuator, for example at contact points of the base metallization to internal electrodes, which leads to a reduced power loss.
Des Weiteren hat es sich gezeigt, dass eine erfindungsgemaße Schichtdicke bedingt durch geringe Lade- und Entladestrome magnetische Storfelder positiv beeinflusst. Insgesamt fuhrt eine erfindungsgemaße Schichtdicke der piezo- keramischen Schichten eines Vielschichtaktors bei einer Reduzierung der Anzahl der Schichten zu einer geringeren Verlustleistung in der elektronischen Steuereinheit der Ansteuerelektronik. Dadurch ist es möglich, elektronische Schaltungen kleiner zu dimensionieren und somit auch kostengünstiger zu gestalten. Alternativ besteht die Möglichkeit, bei herkömmlicher Dimensionierung die Leistungsfähigkeit zu steigern, so dass eine erhöhte Anzahl von Einspritzvorgangen ansteuerbar ist oder eine erhöhte Motordrehzahl realisierbar ist.Furthermore, it has been shown that a layer thickness according to the invention has a positive effect on magnetic sturfelector due to low charge and discharge currents. Overall, a layer thickness of the piezo-ceramic layers of a multilayer actuator according to the invention leads, with a reduction in the number of layers, to a lower power loss in the electronic control unit of the control electronics. This makes it possible to dimension smaller electronic circuits and thus to make more cost-effective. Alternatively, it is possible to increase the performance in conventional dimensioning, so that an increased number of injection events can be controlled or an increased engine speed can be realized.
Es hat sich dabei entgegen herrschender Meinung in Versuchen gezeigt, dass Ansteuerspannungen über 200 V, beispielsweise in einem Bereich bis 300 V, problemlos mit herkömmlichen kostengünstigen Bauelementen realisierbar sind.Contrary to prevailing opinion, it has been shown in experiments that drive voltages above 200 V, for example in a range up to 300 V, can be realized without problem with conventional cost-effective components.
Bei Anwendung neuerer elektronischer Bauelemente kann das er- findungsgemaße Brennstoffeinspritzventil somit auch auf Ansteuerspannungen bis 1000 V ausgelegt sein.When using newer electronic components, the inventive fuel injection valve can thus be designed for drive voltages up to 1000 V.
In Versuchen wurde des Weiteren mit erfindungsgemaßen Schichtdicken eine Erhöhung der Aktordehnung beobachtet, wobei jedoch je nach Auslegung auch eine Verkürzung des Aktors möglich ist. Des Weiteren waren vorteilhafterweise eine auf eine gunstigere Verteilung des elektrischen Feldes am äußeren Rand zurückzuführende Krafterhohung und verbesserte Degradationseigenschaften zu verzeichnen. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.Furthermore, an increase in the actor stretching was observed in experiments with layer thicknesses according to the invention, although a shortening of the actuator is possible depending on the design. Furthermore, it was advantageously possible to note a higher force due to a more favorable distribution of the electric field at the outer edge and improved degradation properties. Further advantages and advantageous embodiments of the article according to the invention are the description, the drawings and the claims removed.
Zeichnungdrawing
Ein bevorzugtes Ausfuhrungsbeispiel eines erfindungsgemaß ausgebildeten Brennstoffeinspritzventils ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung naher erläutert. Es zeigen:A preferred exemplary embodiment of a fuel injection valve designed according to the invention is shown schematically simplified in the drawing and will be explained in more detail in the following description. Show it:
Figur 1 eine schematisierte Darstellung eines Brennstoffeinspritzventils mit einem piezokerami- schen Vielschichtaktor;1 shows a schematic representation of a fuel injection valve with a piezoceramic multilayer actuator;
Figur 2 eine vergleichende Darstellung der maximalenFigure 2 is a comparative representation of the maximum
Ladungsmenge für Vielschichtaktoren mit konventioneller Schichtdicke und doppelter Schichtdicke;Charge quantity for multilayer actuators with conventional layer thickness and double layer thickness;
Figur 3 eine vergleichende Darstellung des dynamischen Aktorhubs für Vielschichtaktoren mit konventioneller Schichtdicke bei 100V und doppelter Schichtdicke bei 200 V;Figure 3 is a comparative representation of the dynamic Aktorhubs for multilayer actuators with conventional layer thickness at 100V and double layer thickness at 200 V;
Figur 4 eine vergleichende Darstellung des dynamischen Aktorhubs für Vielschichtaktoren mit konventioneller Schichtdicke bei 192 V und doppelter Schichtdicke bei 374 V; undFigure 4 is a comparative representation of the dynamic Aktorhubs for multilayer actuators with conventional layer thickness at 192 V and double layer thickness at 374 V; and
Figuren 5a Messkurven des dynamischen Hubs; und 5bFigures 5a curves of the dynamic stroke; and 5b
Figuren 6a Messkurven des dynamischen Hubs und der und 6b maximalen Ladung; undFIGS. 6a and 6b show measuring curves of the dynamic hub and the and 6b maximum charge; and
Figuren 7a Messkurven des dynamischen Hubs und der und 7b maximalen Ladung.FIGS. 7a and 7b show maximum dynamic charge curves.
Beschreibung des AusfuhrungsbeispielsDescription of the exemplary embodiment
Die Figur 1 zeigt schematisch ein Brennstoffeinspritzventil 1 insbesondere für eine Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine von Kraftfahrzeugen zum Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist dazu mit einem piezokeramischen Viel- schichtaktor 2 ausgestattet. Der piezokeramische Vielschicht- aktor 2 betätigt bei einer Dehnung des Vielschichtaktors eine Ventilnadel 3, welche mit einem Ventilschließkorper 4 zusammenwirkt, wobei der Ventilschließkorper mit einem Ventilsitz- korper 5 einen Dichtsitz 6 bildet.1 shows schematically a fuel injection valve 1, in particular for an injection system of an internal combustion engine of motor vehicles for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine. For this purpose, the fuel injection valve 1 is equipped with a piezoceramic multi-layer actuator 2. The piezoceramic multilayer actuator 2 actuates a valve needle 3 when the multilayer actuator expands, which valve needle cooperates with a valve closing body 4, with the valve closing body forming a sealing seat 6 with a valve seat body 5.
Der Vielschichtaktor 2 weist dabei eine Anzahl von Schichten 7 von piezokeramischem Material auf. An die Schichten kann mittels einer Steuereinheit, wie Steuerelektronik, eine e- lektrische Spannung angelegt werden, die eine Dehnung des Vielschichtaktors 2 bewirkt.The multilayer actuator 2 in this case has a number of layers 7 of piezoceramic material. By means of a control unit, such as control electronics, an electrical voltage can be applied to the layers, which causes an expansion of the multilayer actuator 2.
Durch die Dehnung des piezokeramischen Vielschichtaktors 2 wird die Ventilnadel 3 direkt oder indirekt beaufschlagt, so dass sie sich in axialer Richtung verlagert und der Ventilschließkorper 4 von dem Ventilsitzkorper 5 abhebt und ein unter Hochdruck stehender Brennstoff durch einen Spalt zwischen dem Ventilschließkorper 4 und dem Ventilsitzkorper 5 ausströmen kann.By stretching the piezoceramic multilayer actuator 2, the valve needle 3 is acted upon directly or indirectly, so that it moves in the axial direction and the Ventilschließkorper 4 lifts off the valve seat body 5 and a high-pressure fuel through a gap between the valve Schließkorper 4 and the valve seat body 5 can flow out.
Vorzugsweise ist das Brennstoffeinspritzventil 1 gemäß einer Bauart ausgeführt, welche in der WO 03/05482 Al naher beschriebenen ist, deren Inhalt ausdrucklich dem Offenbarungsgehalt der vorliegenden Unterlagen zugehörig ist.Preferably, the fuel injection valve 1 is designed in accordance with a design which is described in more detail in WO 03/05482 Al, the content of which is expressly associated with the disclosure of the present documents.
Erfindungsgemaß ist der piezokeramische Vielschichtaktor 2 gebildet durch eine Vielzahl von keramischen Schichten 7, die zwischen sich Elektroden aufweisen, die der Spannungsbeaufschlagung dienen. Weiterhin kann auf zumindest einer der beiden Endseiten oder an beiden Endseiten des Vielschichtaktors eine Reihe von piezokeramischen Schichten angeordnet sein, die ohne zwischengeschaltete Elektrodenschichten angeordnet sind.According to the invention, the piezoceramic multilayer actuator 2 is formed by a multiplicity of ceramic layers 7, which have electrodes between them, which serve to apply the voltage. Furthermore, a series of piezoceramic layers, which are arranged without interposed electrode layers, can be arranged on at least one of the two end sides or on both end sides of the multilayer actuator.
Die Schichten 7 des piezokeramischen Vielschichtaktors 2 sind erfindungsgemaß derart ausgebildet, dass die Schichtdicke der piezokeramischen Schichten 7 zwischen 120 μm und 500 μm betragt .According to the invention, the layers 7 of the piezoceramic multilayer actuator 2 are designed such that the layer thickness of the piezoceramic layers 7 is between 120 μm and 500 μm.
Wenn die Schichtdicke annähernd 120 μm betragt und somit gegenüber konventionellen piezokeramischen Schichten etwa um einen Faktor 1,5 starker ist, ist eine Ansteuerung des Vielschichtaktors 2 mit bis zu 300 V und Standardbauteilen und somit ohne größere Eingriffe in die herkömmliche Steuergeratearchitektur möglich. Gleichzeitig ist die Dehnung des Ak- tors vergleichbar, da die elektrische Feldstarke der elektrischen Felder etwa vergleichbar ist.If the layer thickness amounts to approximately 120 μm and thus is approximately 1.5 times stronger than conventional piezoceramic layers, it is possible to control the multilayer actuator 2 with up to 300 V and standard components and thus without major intervention in the conventional control device architecture. At the same time, the stretching of the comparable since the electric field strength of the electric fields is comparable.
Bei einem weiteren erfindungsgemaßen Ausfuhrungsbeispiel kann die Schichtdicke annähernd 160 μm bis 190 μm und somit das Doppelte herkömmlicher Schichten betragen, wenn die verwendeten Komponenten für höhere Ansteuerspannungen ausgelegt sind.In a further exemplary embodiment according to the invention, the layer thickness can be approximately 160 μm to 190 μm and thus double the number of conventional layers if the components used are designed for higher drive voltages.
Mit entsprechenden Hochleistungskomponenten sind bei weiteren Ausfuhrungsbeispielen auch Schichtdicken großer als 250 μm bis hin zu fertigungstechnisch noch ohne größere Probleme realisierbaren 500 μm möglich.With corresponding high-performance components, layer thicknesses greater than 250 .mu.m up to production-related feasible 500 microns are feasible in other exemplary embodiments without major problems.
Ausgehend von einer Verdoppelung der Schichtdicke der piezo- keramischen Schichten 7 des Vielschichtaktors 2 erniedrigt sich die elektrische Kapazität des Aktors auf ein Viertel und sorgt somit für eine entsprechend geringere Verlustleistung im Steuergerat.Starting from a doubling of the layer thickness of the piezo-ceramic layers 7 of the multilayer actuator 2, the electrical capacitance of the actuator is reduced to a quarter and thus ensures a correspondingly lower power loss in the control unit.
Die elektrische Kapazität C des Aktors ergibt sich zuThe electrical capacitance C of the actuator results to
C = ε0 * εr * A *l/d * nC = ε 0 * ε r * A * l / d * n
mit der Schichtdicke d und n der Anzahl der Schichten.with the layer thickness d and n of the number of layers.
Wird somit die Anzahl n der Schichten halbiert und gleichzeitig die Schichtdicke d verdoppelt, so wird die Kapazität um drei Viertel reduziert. Da das elektrische Feld für gleiche Dehnung gleich sein sollte, sollte die Spannung entsprechend verdoppelt werden.Thus, if the number n of layers is halved and at the same time the layer thickness d is doubled, the capacitance will change three quarters reduced. Since the electric field should be the same for equal strain, the voltage should be doubled accordingly.
Gemäß den BeziehungenAccording to the relations
Q = U *C U = E *d Q = E * εo * εr * A * nQ = U * CU = E * d Q = E * ε o * ε r * A * n
mit der Ladungsmenge Q, der Spannung U, der Kapazität C, der elektrischen Feldstarke E und der Schichtdicke d der Keramik ergibt sich daher eine Halbierung der fließenden Ladungsmenge bei Verdoppelung der Schichtdicke und Halbierung der Schichtanzahl, d. h. wenn für n/2 für n steht.Therefore, with the charge quantity Q, the voltage U, the capacitance C, the electric field strength E and the layer thickness d of the ceramic, there is a halving of the amount of flowing charge when doubling the layer thickness and halving the number of layers, i. H. if n / 2 stands for n.
In den Figuren 2 bis 7b sind Ergebnisse von Vergleichsuntersuchungen von keramischen Vielschichtaktoren mit konventioneller Schichtdicke und verdoppelter Schichtdicke, aber halber Schichtanzahl dargestellt.FIGS. 2 to 7b show results of comparative investigations of ceramic multilayer actuators with conventional layer thickness and doubled layer thickness but half the number of layers.
Dabei werden vier Vielschichtaktoren Pl bis P4 mit konventioneller Schichtdicke 90 μm mit sechs Vielschichtaktoren P4 bis PlO mit verdoppelter Schichtdicke 180 μm verglichen.Four multilayer actuators P1 to P4 with a conventional layer thickness of 90 μm are compared with six multilayer actuators P4 to PlO with a doubled layer thickness of 180 μm.
Zur Herstellung der oben genannten für die Vergleichsmessungen verwendeten Vielschichtaktoren Pl bis PlO wurden auf der Basis eines mit Sr, K und Nb dotierten Bleizirkonattita- nat (PZT) -Keramikpulvers nach an sich bekannten Formgebungs- verfahren keramische Grunfolien auf Polyvinylbutyral (PVB) - Basis gegossen, wobei die einzelne Schichten im Grunzustand eine Dicke von etwa 110 μm aufweisen. Die Folien wurden nach einem Trocknungs- und Konfektionierungsvorgang teilweise metallisch bedruckt, wie vorliegend mit einer AgPd- (70/30) Paste .For the preparation of the abovementioned multilayer actuators P1 to PlO used for the comparative measurements, based on a lead zirconate titanate (PZT) ceramic powder doped with Sr, K and Nb, according to known shaping methods, In the green state, ceramic green films are cast on a polyvinyl butyral (PVB) base, with the individual layers having a thickness of about 110 μm in the green state. The films were partially printed metallically after a drying and packaging process, as in the present case with an AgPd (70/30) paste.
Für die Innenelektroden wurde jeweils ein halbrundes Design verwendet, so dass sich eine Schichtdicke von 3 bis 4 μm für die getrockneten Elektroden ergab.A semicircular design was used for each of the internal electrodes, resulting in a layer thickness of 3 to 4 μm for the dried electrodes.
Nach dem Entbinden und Sintern der Vielschichtaktoren ergab sich für die Folien eine Dicke von 90 μm. Der gesinterte Standard-Vielschichtaktor setzt sich dabei aus 10 Blanco- Lagen, d. h. ohne Elektrodenschicht, an beiden Enden, 44 inaktiven Lagen und 270 aktiven Lagen zusammen.After debonding and sintering of the multilayer actuators, the films had a thickness of 90 μm. The sintered standard multilayer actuator is made up of 10 Blanco layers, i. H. without electrode layer, at both ends, 44 inactive layers and 270 active layers together.
Bei den Schichten mit doppelter Dicke wurden zwei Folien aufeinander gelegt, so dass sie nach dem Sintern eine Schichtdicke von 180 μm aufweisen.For the double thickness layers, two films were stacked so that they have a layer thickness of 180 μm after sintering.
Die Figur 2 zeigt einen Vergleich der maximalen Ladungsmenge Q max nach 106 Lastwechseln für die verschiedenen Vielschichtaktoren Pl bis PlO, wobei auf der linken Seite die vier Aktoren Pl bis P4 mit einer Schichtdicke von 90 μm dargestellt sind, die bei einer maximalen Spannung U_max von 100 V betrieben sind, und wobei auf der rechten Seite die sechs Aktoren P5 bis PlO mit einer Schichtdicke von 180 μm dargestellt sind, die bei einer maximalen Spannung U max von 200 V betrieben sind. Dabei zeigt sich, dass die maximale Ladung Q max der Aktoren Pl bis P4 mit konventioneller Schichtdicke von 90 μm im Mittel ca. 310 μC betragt und die maximale Ladung Q max der Aktoren P5 bis PlO mit erfindungsgemaß erhöhter, verdoppelter Schichtdicke von 180 μm im Mittel ca. 162 μC betragt. Die Reduzierung der mittleren Ladung betragt somit ca. 48%.FIG. 2 shows a comparison of the maximum charge quantity Q max after 10 6 load changes for the various multilayer actuators Pl to PlO, the four actuators P1 to P4 having a layer thickness of 90 .mu.m being shown at the left side, which are at a maximum voltage U_max of 100 V are operated, and where on the right side of the six actuators P5 to PlO with a layer thickness of 180 microns are shown, which are operated at a maximum voltage U max of 200 V. It can be seen that the maximum charge Q max of the actuators P 1 to P 4 with a conventional layer thickness of 90 μm is on average about 310 μC and the maximum charge Q max of the actuators P 5 to PlO increases according to the invention with an increased, doubled layer thickness of 180 μm about 162 μC amounts. The reduction of the average charge is thus about 48%.
Die Figur 3 zeigt in einer vergleichenden Darstellung einen dynamischen Aktorhub H dyn für die Vielschichtaktoren Pl bis P4 mit konventioneller Schichtdicke bei 100 V und für die Aktoren P5 bis PlO mit der doppelten Schichtdicke bei 200 V. Deutlich zu erkennen ist, dass der mittlere dynamische Aktorhub mit erfinderisch erhöhter doppelter Schichtdicke großer ist als bei konventioneller Schichtdicke. Der mittlere Aktorhub H dyn bei konventioneller Schichtdicke betragt 15,65 μm, wobei der dynamische Aktorhub H_dyn für die Aktoren P5 bis PlO mit doppelter Schichtdicke 18,6 μm im Mittel betragt. Die Erhöhung des mittleren Aktorhubs betragt somit ca. 19%.FIG. 3 shows in a comparative representation a dynamic actuator stroke H dyn for the multilayer actuators P1 to P4 with conventional layer thickness at 100 V and for the actuators P5 to PlO with the double layer thickness at 200 V. It can be clearly seen that the average dynamic actuator stroke with an inventively increased double layer thickness is greater than in conventional layer thickness. The average Aktorhub H dyn at conventional layer thickness is 15.65 microns, wherein the dynamic Aktorhub H_dyn for the actuators P5 to PlO with double layer thickness amounts to 18.6 microns on average. The increase in the average Aktorhubs thus amounts to about 19%.
Die Figur 4 zeigt eine vergleichende Darstellung des dynamischen Aktorhubs H_dyn für die Vielschichtaktoren Pl bis P4 mit konventioneller Schichtdicke bei 192 V und doppelter Schichtdicke bei 374 V. Dabei ist der mittlere dynamische Aktorhub H_dyn bei erfindungsgemaß doppelter Schichtdicke großer als bei Aktoren mit konventioneller Schichtdicke. Der mittlere dynamische Aktorhub H dyn für Aktoren mit konventio- neiler Schichtdicke betragt 35,52 μm, wahrend der dynamische Aktorhub für Aktoren mit doppelter Schichtdicke 39,72 μm betragt. Die Erhöhung des mittleren dynamischen Aktorhubs betragt somit ca. 12%.4 shows a comparative illustration of the dynamic Aktorhubs H_dyn for the multilayer actuators Pl to P4 with conventional layer thickness at 192 V and double layer thickness at 374 V. Here, the average dynamic Aktorhub H_dyn in accordance with the invention double layer thickness is greater than in actuators with conventional layer thickness. The average dynamic actuator stroke H dyn for actuators with conventional The neiler layer thickness is 35.52 μm, while the dynamic actuator stroke for actuators with double layer thickness is 39.72 μm. The increase of the average dynamic actuator stroke is thus about 12%.
Die Figuren 5a und 5b zeigen Messkurven des dynamischen Aktorhubs H dyn als Funktion der Zeit t bei einer Ansteuerung von 2,175 kV/mm elektrischem Feld, wobei für die Messungen der Figur 5a Schichten mit konventioneller Schichtdicke von 90 μm verwendet wurden und für die Messungen der Figur 5b Schichten mit erfindungsgemaß doppelter Schichtdicke von 180 μm und halber Schichtanzahl verwendet wurden. Die in den Figuren 5a und 5b dargestellten Werte entsprechen den in der Figur 4 aufgetragenen Werten des dynamischen Aktorhubs H_dyn .FIGS. 5a and 5b show measured curves of the dynamic actuator stroke H dyn as a function of time t with a control of 2.175 kV / mm electric field, wherein layers having a conventional layer thickness of 90 μm were used for the measurements of FIG. 5a and for the measurements of FIG 5b layers were used according to the invention double layer thickness of 180 microns and half the number of layers. The values shown in FIGS. 5a and 5b correspond to the values of the dynamic actuator stroke H_dyn plotted in FIG.
Die Figuren 6a und 6b zeigen Messkurven des dynamischen Aktorhubs H_dyn und der maximalen Leistung Q_max eines Viel- schichtaktors mit einer Schichtdicke von 90 μm als Funktion der Zeit t bei einer Ansteuerspannung von 100 V. Die in der Figur 6a dargestellten Werte entsprechen den in der Figur 3, linke Figurenhalfte, aufgetragenen Werten des dynamischen Aktorhubs H dyn und die in der Figur 6b dargestellten Werte entsprechen den in der Figur 2, linke Figurenhalfte, aufgetragenen Werten der Ladung.FIGS. 6a and 6b show measured curves of the dynamic actuator stroke H_dyn and the maximum power Q_max of a multilayer actuator with a layer thickness of 90 μm as a function of time t at a drive voltage of 100 V. The values shown in FIG. 6a correspond to those in FIG 3, left half of the figures, plotted values of the dynamic actuator stroke H dyn and the values shown in FIG. 6b correspond to the values of the charge plotted in FIG.
Vergleichend hierzu sind in den Figuren 7a und 7b Messkurven des dynamischen Aktorhubs H dyn und der maximalen LadungBy comparison, in FIGS. 7a and 7b, measurement curves of the dynamic actuator stroke H dyn and the maximum charge are shown
Q max eines Vielschichtaktors mit einer Schichtdicke von 180 μm und halber Schichtanzahl als Funktion der Zeit t bei einer Ansteuerspannung von 200 V gezeigt. Die in der Figur 7a dargestellten Werte entsprechen dabei den in der Figur 3, rechte Figurenhalfte, aufgetragenen Werten des dynamischen Aktorhubs und die in der Figur 7b dargestellten Werte entsprechen den in der Figur 2, rechte Figurenhalfte, aufgetragenen Werten der Ladungsmenge. Q max of a multilayer actuator with a layer thickness of 180 μm and half the number of layers as a function of the time t at a drive voltage of 200 V. The values shown in FIGURE 7a correspond to the values of the dynamic actuator stroke plotted in the right half of the figure, and the values shown in FIGURE 7b correspond to the values of the charge amount plotted in FIG.

Claims

Ansprüche claims
1. Brennstoffeinspritzventil (1) für Einspritzanlagen insbesondere für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen zum Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem piezokeramischen Viel- schichtaktor (2), einer durch den Vielschichtaktor (2) betatigbaren Ventilnadel (3), welche mit einem Ventil- schließkorper (4) zusammenwirkt, der mit einem Ventil- sitzkorper (5) einen Dichtsitz (6) bildet, wobei der Vielschichtaktor (2) eine Anzahl von Schichten (7) von piezokeramischen Materials aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der piezokeramischen Schichten1. Fuel injection valve (1) for injection systems, in particular for internal combustion engines of motor vehicles for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, with a piezoceramic multilayer actuator (2), a by the multilayer actuator (2) betatigbaren valve needle (3), which with a valve - Closing body (4) cooperates, which forms a sealing seat (6) with a valve seat body (5), wherein the multilayer actuator (2) has a number of layers (7) of piezoceramic material, characterized in that the layer thickness of the piezoceramic layers
(7) zwischen 120 μm und 500 μm betragt.(7) amounts to between 120 μm and 500 μm.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der piezokeramischen Schichten (7) zwischen 120 μm und 250 μm betragt.2. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the layer thickness of the piezoceramic layers (7) amounts to between 120 microns and 250 microns.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der piezokeramischen Schichten (7) annähernd 120 μm betragt. 3. Fuel injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that the layer thickness of the piezoceramic layers (7) amounts to approximately 120 μm.
4. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der piezokerami- schen Schichten (7) annähernd 160 μm bis 190 μm betragt.4. Fuel injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that the layer thickness of the piezoceramic layers (7) amounts to approximately 160 μm to 190 μm.
5. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (7) des Vielschichtaktors (2) als einzelne Folien ausgebildet sind.5. Fuel injection valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that the layers (7) of the multilayer actuator (2) are formed as individual foils.
6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Folien (7) aus keramischen Grunfo- lien, insbesondere auf Polyvinylbutyral-Basis, hergestellt sind.6. Fuel injection valve according to claim 5, characterized in that the foils (7) are made of ceramic green films, in particular based on polyvinyl butyral.
7. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Folien (7) aus mit Strontium, Kalium und Niob dotiertem Bleizirkonattitanat (PZT) - Keramikpulver hergestellt sind. 7. Fuel injection valve according to claim 5 or 6, characterized in that the films (7) made of strontium, potassium and niobium-doped lead zirconate titanate (PZT) - ceramic powder are produced.
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