ITMI20011823A1 - DEVICE FOR THE DISTRIBUTION OF FUEL FOR FUEL INJECTION SYSTEMS - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
L'invenzione riguarda un dispositivo per la distribuzione di combustibile per impianti di iniezione di combustibile di motori a combustione interna con una conduttura di distribuzione tubolare con elementi di connessione disposti a distanza l'uno dall’altro sulla sua lunghezza, allineanti ciascuno con un'apertura di uscita nella conduttura di distribuzione, che sono eseguiti ciascuno per la connessione di una valvola di iniezione o simili, ove la conduttura di distribuzione è formata da singole sezioni tubolari. The invention relates to a device for the distribution of fuel for fuel injection systems of internal combustion engines with a tubular distribution duct with connection elements arranged at a distance from each other along its length, each aligned with a outlet opening in the distribution pipeline, which are each made for the connection of an injection valve or the like, where the distribution pipeline is formed by individual tubular sections.
La distribuzione di combustibile ai singoli cilindri di un motore termico avviene solitamente mediante una conduttura di distribuzione, che à disposta nelle vicinanze della testa cilindri e viene fissata a questa per mezzo di elementi di ritenuta. Alla stessa misura di distanza dei cilindri sulla conduttura sono disposte bussole, in cui vengono inserite valvole di iniezione, che iniettano il combustibile nella camera di combustione del rispettivo cilindro. The distribution of fuel to the individual cylinders of an internal combustion engine usually takes place by means of a distribution pipe, which is arranged in the vicinity of the cylinder head and is fixed thereto by means of retaining elements. At the same distance as the cylinders on the pipeline, bushings are arranged, into which injection valves are inserted, which inject the fuel into the combustion chamber of the respective cylinder.
Nel caso di motori termici tradizionali, che lavorano con pressioni di iniezione di meno di 10 bar, queste condutture di distribuzione vengono fabbricate preferibilmente in acciaio legato con uno spessore di parete al massimo di 1 mm. Nell'ambito della riduzione di peso nella costruzione di automobili, da molti anni le teste cilindri vengono fabbricate in alluminio rispettivamente leghe di alluminio. Le variazioni di lunghezza differenti, che si basano sui differenti coefficienti di dilatazione termica fra la testa cilindri in alluminio e la conduttura di distribuzione costituita da acciaio o da acciaio legato, non hanno alcuna importanza, poiché in conseguenza del sottile spessore di parete, la conduttura di distribuzione è sufficientemente flessibile e non avvengono guasti, come per esempio perdite. In the case of conventional heat engines, which work with injection pressures of less than 10 bar, these distribution pipes are preferably made of alloy steel with a maximum wall thickness of 1 mm. In the context of weight reduction in automobile construction, cylinder heads have been manufactured from aluminum or aluminum alloys for many years. The different length variations, which are based on the different coefficients of thermal expansion between the aluminum cylinder head and the distribution pipe made of steel or alloy steel, are of no importance, since due to the thin wall thickness, the pipe distribution is sufficiently flexible and failures, such as leaks, do not occur.
Nel corso dell'ulteriore ottimizzazione di motori a combustione interna mediante per esempio l'iniezione diretta, le pressioni di iniezione salgono però fino a 100 bar e nel caso di motori Diesel addirittura fino a oltre 1200 bar. E' evidente che nel caso di tali impieghi le condutture di distribuzione rispettivamente di iniezione devono presentare spessori di parete notevolmente maggiori. A ciò si aggiunge che negli ultimi tempi sono stati fatti sforzi per fabbricare la testa cilindri in materiali più leggeri, come per esempio leghe di magnesio o anche materie plastiche. Perciò i differenti coefficienti di dilatazione termica fra il materiale della testa cilindri e della conduttura di distribuzione hanno un'importanza completamente nuova supplementare. However, in the course of further optimization of internal combustion engines by means of direct injection, for example, the injection pressures rise up to 100 bar and in the case of diesel engines even up to over 1200 bar. It is evident that in the case of these uses the distribution and injection pipes must have considerably greater wall thicknesses. In addition, efforts have recently been made to manufacture the cylinder head in lighter materials, such as magnesium alloys or even plastics. Therefore the different coefficients of thermal expansion between the material of the cylinder head and the distribution line have a completely new additional importance.
Sono stati sviluppati procedimenti di fabbricazione per condutture di distribuzione in leghe di alluminio, come sono descritti per esempio nelle pubblicazioni EP 0266 269 B1 e EΡ 0132 418 Bl. Entrambe descrivono un procedimento di deformazione a caldo per la fabbricazione di una tale conduttura in alluminio. Tali procedimenti sono però molto costosi e quindi poco adatti per il mercato di massa dell'industria automobilistica. Manufacturing methods for distribution pipes made of aluminum alloys have been developed, as described for example in publications EP 0266 269 B1 and EΡ 0132 418 B1. Both describe a hot deformation process for manufacturing such an aluminum pipeline. However, these processes are very expensive and therefore unsuitable for the mass market of the automotive industry.
Dalla pubblicazione brevettuale DE 19953 942 Al è noto un dispositivo di questo genere per la distribuzione di combustibile per impianti di iniezione di combustibile di motori a combustione interna, in cui la conduttura di distribuzione tubolare è costituita da singole sezioni tubolari, ove le singole sezioni tubolari sono connesse tra loro mediante pezzi nodali. Dalla pubblicazione brevettuale DE 4444 553 C2 è fondamentalmente noto munire corpi cavi a simmetria di rotazione metallici, per esempio bombole di acciaio, di un rinforzo ad alta resistenza. From patent publication DE 19953 942 A1 a device of this kind is known for distributing fuel for fuel injection systems of internal combustion engines, in which the tubular distribution pipeline consists of individual tubular sections, where the individual tubular sections they are connected to each other by means of nodal pieces. From patent publication DE 4444 553 C2 it is fundamentally known to provide rotationally symmetrical metal hollow bodies, for example steel cylinders, with a high-strength reinforcement.
E' compito dell'invenzione realizzare un dispositivo di questo genere per la distribuzione di combustibile, che sia facilmente fabbricabile e montabile, possa venire configurato ugualmente con peso ridotto e in modo economico come articolo di massa e sia adatto per impieghi a alta pressione. It is the object of the invention to provide such a device for distributing fuel which can be easily manufactured and assembled, can be configured equally lightly and economically as a mass article and is suitable for high pressure applications.
Questo compito, nel caso di un dispositivo del tipo indicato all'inizio, viene risolto secondo l'invenzione per il fatto che le singole sezioni di tubo o tubolari della conduttura di distribuzione formano un tubo interno, il quale almeno a zone è rivestito sulla sua lunghezza da un rinforzo ad alta resistenza, ove il rinforzo ad alta resistenza si estende fino nella zona degli elementi di connessione, piegati ad angolo rispetto alla conduttura di distribuzione, e le singole sezioni tubolari nella zona degli elementi di connessione sono connesse tra loro per mezzo del rinforzo ad alta resistenza. This task, in the case of a device of the type indicated at the beginning, is solved according to the invention due to the fact that the individual pipe or tubular sections of the distribution pipe form an internal pipe, which at least in areas is coated on its length from a high-strength reinforcement, where the high-strength reinforcement extends to the area of the connection elements, bent at an angle to the distribution pipeline, and the individual tubular sections in the area of the connection elements are connected to each other by means high strength reinforcement.
Viene quindi proposta una conduttura di distribuzione a più strati, formata da singole sezioni tubolari, in cui i corpi di base, cioè le singole sezioni tubolari, sono costituiti da pezzi semilavorati o pezzi stampati ad iniezione, nel caso dei quali può trattarsi per esempio di un tubo senza saldature. Questo pezzo semilavorato in questo caso è costituito preferibilmente da un materiale corrispondente alla testa cilindri, cosicché non si formano coefficienti di dilatazione termica differenti. Per assicurare comunque l'elevata resistenza alla pressione, le singole sezioni tubolari sono rivestite da un rinforzo ad alta resistenza, questo rinforzo ad alta resistenza allora non serve soltanto per il rinforzo, bensì anche come elemento di connessione per le singole sezioni tubolari. Un tale dispositivo può venire configurato evidentemente con peso ridotto e venire fabbricato economicamente come articolo di massa, esso inoltre può venir prodotto e montato in modo semplice. A multi-layer distribution pipeline is therefore proposed, formed by individual tubular sections, in which the base bodies, i.e. the individual tubular sections, are made up of semi-finished parts or injection molded parts, in the case of which it can be for example a seamless tube. In this case, this semi-finished piece is preferably made of a material corresponding to the cylinder head, so that no different thermal expansion coefficients are formed. However, to ensure the high resistance to pressure, the individual tubular sections are coated with a high-strength reinforcement, this high-strength reinforcement then serves not only for the reinforcement, but also as a connecting element for the individual tubular sections. Such a device can obviously be configured with low weight and economically manufactured as a mass article, it can also be manufactured and assembled in a simple manner.
Il rinforzo ad alta resistenza può venire realizzato in modo differente. Secondo una prima esecuzione esso è formato da un materiale composito di fibre, per esempio materiale compositivo di fibre di carbonio. The high strength reinforcement can be made differently. According to a first embodiment, it is formed from a composite material of fibers, for example a composite material of carbon fibers.
In alternativa il rinforzo ad alta resistenza può essere eseguito anche come avvolgimento o anche come rivestimento a estrusione del tubo interno. Possono venire impiegati anche feltri di rinforzo. Alternatively, the high-strength reinforcement can also be performed as a winding or even as an extrusion coating of the inner tube. Reinforcement felts can also be used.
Inoltre è vantaggiosamente previsto che le singole sezioni tubolari siano costituite da un materiale, che presenta un coefficiente di dilatazione termico confrontabile con quello del materiale della testa cilindri associata. Perciò fra la testa cilindri e la conduttura di distribuzione così formata non possono generarsi coefficienti di dilatazione termica differenti. Furthermore, it is advantageously provided that the individual tubular sections consist of a material which has a thermal expansion coefficient comparable to that of the material of the associated cylinder head. Therefore, different thermal expansion coefficients cannot be generated between the cylinder head and the distribution duct thus formed.
A seconda del materiale scelto per il tubo interno e delle esigenze di resistenza alla pressione, il rinforzo ad alta resistenza può venire applicato soltanto a zone in zone, in cui il tubo interno è indebolito, come per esempio nella zona delle bussole per la connessione delle valvole di iniezione, o di altre aperture di connessione, che sono presenti nella conduttura . Depending on the material chosen for the inner tube and the pressure resistance requirements, the high strength reinforcement can only be applied to areas in areas, in which the inner tube is weakened, such as in the area of the bushes for the connection of the injection valves, or other connection openings, which are present in the pipeline.
L'invenzione è illustrata più in dettaglio di seguito in modo esemplificativo in base al disegno. Questo: The invention is illustrated in more detail below by way of example based on the drawing. This:
in figura 1 mostra una sezione di un dispositivo per la distribuzione di combustibile e in figure 1 shows a section of a device for the distribution of fuel e
in figura 2 mostra una sezione di un dispositivo secondo l'invenzione, che presenta singole sezioni di tubo. Figure 2 shows a section of a device according to the invention, which has individual tube sections.
Un dispositivo per la distribuzione di combustibile per impianti di iniezione di combustibile di motori a combustione interna è indicato in figura 1 generalmente con 1. Questo dispositivo presenta una conduttura di distribuzione tubolare, che è costituita da un tubo interno 2, che è rivestito da un rinforzo 3 ad alta resistenza. A device for distributing fuel for fuel injection systems of internal combustion engines is indicated in Figure 1 generally with 1. This device has a tubular distribution pipe, which consists of an internal pipe 2, which is lined with a 3 high strength reinforcement.
Il tubo interno 2 è costituito in questo caso da un materiale che presenta un coefficiente di dilatazione termica confrontabile con quello del materiale della testa cilindri associata. Così per esempio la testa cilindri e in ugual modo anche il tubo interno 2 possono essere costituiti da una lega di magnesio. Il tubo interno 2 presenta, nell'esempio di esecuzione secondo la figura 1, elementi di connessione 4 a forma di bussola formati in un sol pezzo, estendentisi trasversalmente al tubo interno 2, che servono per la connessione diretta o indiretta di valvole di iniezione non rappresentate. In this case, the inner tube 2 consists of a material which has a coefficient of thermal expansion comparable to that of the material of the associated cylinder head. Thus, for example, the cylinder head and likewise also the inner tube 2 can be made of a magnesium alloy. The inner tube 2 has, in the embodiment example according to Figure 1, connection elements 4 in the form of a bush formed in one piece, extending transversely to the inner tube 2, which serve for the direct or indirect connection of injection valves not represented.
Alle estremità il tubo interno 2 è chiuso da un lato con un tappo 5, sull'altro lato è disposto un tappo 6, in cui è inserita una conduttura di connessione 7. At the ends the inner tube 2 is closed on one side with a plug 5, on the other side there is a plug 6, in which a connection duct 7 is inserted.
Nell'esempio di esecuzione secondo la figura 1, il rinforzo 3 ad alta resistenza si estende sull'intera lunghezza del tubo interno 2, preferìbilmente fino dentro la zona degli elementi di connessione 4, questa zona del rinforzo è indicata con 3a. Il rinforzo 3 ad alta resistenza può essere eseguito differentemente, esso può essere formato per esempio da un materiale composito di fibre, per esempio da un materiale composito di fibre di carbonio, può essere eseguito come avvolgimento, come spruzzatura del tubo interno 2 e simili. In the embodiment example according to Figure 1, the high-strength reinforcement 3 extends over the entire length of the inner tube 2, preferably up to the area of the connection elements 4, this area of the reinforcement is indicated with 3a. The high-strength reinforcement 3 can be performed differently, it can be formed for example from a composite material of fibers, for example from a composite material of carbon fibers, it can be performed as winding, as spraying of the inner tube 2 and the like.
La forma di esecuzione secondo l'invenzione secondo la figura 2 mostra un dispositivo 1, che è eseguito in modo un po' diverso. Qui sono impiegati gli stessi segni di riferimento di figura 1, se riguardano parti uguali o simili. The embodiment according to the invention according to Figure 2 shows a device 1, which is designed somewhat differently. Here the same reference signs as in Figure 1 are used, if they concern the same or similar parts.
Il dispositivo rappresentato soltanto a zone presenta in questo caso nuovamente un tubo interno, che è formato tuttavia da singole sezioni tubolari 2a, che sono connesse tra loro nella zona degli elementi di connessione 4 a forma di bussola. Questi elementi di connessione 4 a forma di bussola in questo caso sono configurati in modo differente, essi presentano infatti una prima zona di connessione 8, circondante le singole sezioni tubolari 2a attestate l'una contro l'altra, e una zona 9 a forma di bocchettone, connessa a tenuta con la prima, che contiene un foro di uscita 10, che è in collegamento con l'interno dei tubi interni 2a. In questo caso i bordi 11 di sezioni tubolari 2a vicine sono piegati verso l'interno nel foro di uscita 10 e quindi connessi ad accoppiamento di forma. Le sezioni tubolari interne 2a almeno nelle zone di connessione rappresentate sono rivestite da un rinforzo 3 ad alta resistenza, che si estende fino nella zona degli elementi di connessione 4, questa zona è indicata nuovamente con 3a. In this case, the device shown only in zones has an inner tube again, which however is formed of individual tubular sections 2a, which are connected to each other in the region of the bushing-shaped connection elements 4. These bush-shaped connection elements 4 in this case are configured in a different way, in fact they have a first connection zone 8, surrounding the individual tubular sections 2a abutting one against the other, and a zone 9 in the shape of a union, sealed connected with the first, which contains an outlet hole 10, which is in connection with the interior of the internal pipes 2a. In this case, the edges 11 of adjacent tubular sections 2a are folded inwards in the outlet hole 10 and then connected to form coupling. The inner tubular sections 2a at least in the connection areas shown are coated with a high-strength reinforcement 3, which extends up to the area of the connection elements 4, this area is again indicated with 3a.
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