DE10042540C1 - Vorrichtung zur Verteilung von Kraftstoff für Kraftstoffeinspritzanlagen - Google Patents

Abstract

Es soll eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Verteilung von Kraftstoff für Kraftstoffeinspritzanlagen von Verbrennungsmotoren mit einer rohrförmigen Verteilerleitung mit über deren Länge auf Abstand zueinander angeordneten, jeweils mit einer Austrittsöffnung in der Verteilerleitung fluchtenden Anschlusselementen, die jeweils zum Anschluss eines Einspritzventils oder dgl. ausgebildet sind, geschaffen werden, welche die Problematik stark unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen den Vorrichtungselementen und dem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors vermeidet, aber gleichwohl gewichtsreduziert gestaltet und kostengünstig als Massenartikel gefertigt werden kann und für Hochdruckanwendung geeignet ist. DOLLAR A Dies wird dadurch erreicht, dass die rohrförmige Verteilerleitung ein Innenrohr (2) aufweist, das aus einem Werkstoff besteht, der einem dem Werkstoff des zugeordneten Zylinderkopfes vergleichbaren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, wobei das Innenrohr (2) wenigstens bereichsweise über seiner Länge von einer hochfesten Verstärkung (3) ummantelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verteilung von Kraftstoff für Kraftstoffeinspritzanlagen von Verbrennungs­ motoren mit einer rohrförmigen Verteilerleitung mit über de­ ren Länge auf Abstand zueinander angeordneten, jeweils mit einer Austrittsöffnung in der Verteilerleitung fluchtenden Anschlusselementen, die jeweils zum Anschluss eines Ein­ spritzventils oder dergl. ausgebildet sind, wobei die Ver­ teilerleitung aus einzelnen Rohrabschnitten gebildet ist.

Die Verteilung von Kraftstoff zu den einzelnen Zylindern einer Brennkraftmaschine erfolgt üblicherweise durch eine Verteilerleitung, die in der Nähe des Zylinderkopfes ange­ ordnet ist und mittels Halteelementen an diesen befestigt wird. Im gleichen Abstandsmaß wie die Zylinder sind an der Leitung Buchsen angeordnet, in die Einspritzventile einge­ setzt werden, die den Kraftstoff in den Brennraum des jewei­ ligen Zylinders einspritzen.

Bei den herkömmlichen Brennkraftmaschinen, die mit Ein­ spritzdrücken von weniger als 10 bar arbeiten, werden diese Verteilerleitungen vorzugsweise aus Edelstahl mit einer Wanddicke von maximal 1 mm hergestellt. Im Rahmen der Ge­ wichtsreduzierung im Automobilbau werden seit vielen Jahren die Zylinderköpfe aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen hergestellt. Die unterschiedlichen Längenänderungen, welche auf den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwi­ schen dem Aluminiumzylinderkopf und der aus Stahl oder Edel­ stahl bestehenden Verteilerleitung beruhen, haben keine Be­ deutung, da infolge der dünnen Wanddicke die Verteilerlei­ tung hinreichend flexibel ist und es zu keinen Störungen, wie z. B. Undichtigkeiten, kommt.

Im Zuge der weiteren Optimierung von Verbrennungsmotoren durch beispielsweise die Direkteinspritzung steigen die Ein­ spritzdrücke jedoch auf bis zu 100 bar und bei Dieselmotoren sogar bis über 1.200 bar. Es ist offensichtlich, dass bei solchen Anwendungen die Verteiler- bzw. Einspritzleitungen erheblich größere Wanddicken aufweisen müssen. Hinzu kommt, dass in jüngster Zeit Bestrebungen dahin gehen, den Zylin­ derkopf aus leichteren Werkstoffen, wie beispielsweise Mag­ nesiumlegierungen oder auch Kunststoffen, herzustellen. Da­ mit erlangen die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffi­ zienten zwischen dem Werkstoff des Zylinderkopfes und der Verteilerleitung eine völlig neue zusätzliche Bedeutung.

Es sind Herstellverfahren für Verteilerleitungen aus Alumi­ niumlegierungen entwickelt worden, wie diese beispielsweise in den Druckschriften EP 0 266 269 B1 und EP 0 132 418 B1 beschrieben sind. Beide Verfahren beschreiben ein warmumformendes Verfahren zur Herstellung einer solchen Leitung aus Aluminium. Solche Verfahren sind jedoch sehr kostenintensiv und damit für den Massenmarkt des Automobilbaus wenig geeig­ net.

Aus DE 199 53 942 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Verteilung von Kraftstoff für Kraftstoffeinspritzanlagen von Verbrennungsmotoren bekannt, bei der die rohrförmige Vertei­ lerleitung aus einzelnen Rohrabschnitten besteht, wobei die einzelnen Rohrabschnitte über Knotenstücke miteinander ver­ bunden sind. Aus DE 44 44 553 C2 ist es grundsätzlich be­ kannt, metallische rotationssymmetrische Hohlkörper, bei­ spielsweise Stahlflaschen, mit einer hochfesten Verstärkung zu versehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Vorrich­ tung zur Verteilung von Kraftstoff zu schaffen, welche leicht herstellbar und montierbar ist, gleichwohl gewichts­ reduziert gestaltet und kostengünstig als Massenartikel gefertigt werden kann und für Hochdruckanwendungen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs be­ zeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die ein­ zelnen Rohrabschnitte der Verteilerleitung ein Innenrohr bilden, welches wenigstens bereichsweise über seiner Länge von einer hochfesten Verstärkung ummantelt ist, wobei sich die hochfeste Verstärkung bis in den Bereich der gegenüber der Verteilerleitung abgewinkelten Anschlusselemente er­ streckt und die einzelnen Rohrabschnitte im Bereich der An­ schlusselemente mittels der hochfesten Verstärkung miteinan­ der verbunden sind.

Es wird somit eine mehrlagige, aus einzelnen Rohrabschnitten gebildete Verteilerleitung vorgeschlagen, bei welcher die Grundkörper, d. h. die einzelnen Rohrabschnitte, aus Halbfer­ tigteilen oder Spritzteilen bestehen, bei denen es sich bei­ spielsweise um ein nahtloses Rohr handeln kann. Dieses Halb­ fertigteil besteht dabei vorzugsweise aus einem dem Zylin­ derkopf entsprechenden Werkstoff, so dass unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten nicht auftreten. Um gleichwohl die hohe Druckfestigkeit zu gewährleisten, sind die einzel­ nen Rohrabschnitte von einer hochfesten Verstärkung umman­ telt, diese hochfeste Verstärkung dient dann nicht allein zur Verstärkung, sondern auch zusätzlich als Verbindungsele­ ment für die einzelnen Rohrabschnitte. Eine solche Vorrich­ tung kann offensichtlich gewichtsreduziert gestaltet und kostengünstig als Massenartikel hergestellt werden, sie läßt sich einfach herstellen und montieren.

Die hochfeste Verstärkung kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden. Nach einer ersten Ausgestaltung ist sie von einem Faserverbundwerkstoff, beispielsweise Kohlefaser­ verbundwerkstoff, gebildet.

Alternativ kann die hochfeste Verstärkung auch als Umwick­ lung oder auch als Umspritzung des Innenrohres ausgebildet sein. Es können auch Verstärkungsmatten verwendet werden.

Ferner ist vorteilhaft vorgesehen, dass die einzelnen Rohr­ abschnitte aus einem Werkstoff bestehen, der einen dem Werk­ stoff des zugeordneten Zylinderkopfes vergleichbaren Wärme­ ausdehnungskoeffizienten aufweist. Somit können zwischen dem Zylinderkopf und der so gebildeten Verteilerleitung keine unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten auftreten.

Je nach gewähltem Werkstoff für das Innenrohr und den Druck­ festigkeitsanforderungen kann die hochfeste Verstärkung nur bereichsweise in Zonen aufgebracht werden, in denen das Innenrohr geschwächt ist, wie beispielsweise im Bereich der Buchsen für den Anschluss der Einspritzventile oder anderer Verbindungsöffnungen, die in der Leitung vorhanden sind.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei­ spielhaft näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Verteilung von Kraftstoff und

Fig. 2 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrich­ tung, welche einzelne Radabschnitte aufweist.

Eine Vorrichtung zur Verteilung von Kraftstoff für Kraft­ stoffeinspritzanlagen von Verbrennungsmotoren ist in Fig. 1 allgemein mit 1 bezeichnet. Diese Vorrichtung weist eine rohrförmige Verteilerleitung auf, die aus einem Innenrohr 2 besteht, welches von einer hochfesten Verstärkung 3 umman­ telt ist.

Das Innenrohr 2 besteht dabei aus einem Werkstoff, der einen dem Werkstoff des zugeordneten Zylinderkopfes vergleichbaren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. So kann beispiels­ weise der Zylinderkopf und in gleicher Weise auch das Innen­ rohr 2 aus einer Magnesiumlegierung bestehen. Das Innenrohr 2 weist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sich quer zum Innenrohr 2 erstreckende, einteilig angeformte buchsenförmi­ ge Anschlusselemente 4 auf, welche zum direkten oder indi­ rekten Anschluss von nicht dargestellten Einspritzventilen dient.

Endseitig ist das Innenrohr 2 an einer Seite mit einem Stopfen 5 verschlossen, an der anderen Seite ist ein Stopfen 6 angeordnet, in den eine Anschlussleitung 7 eingesetzt ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 erstreckt sich die hochfeste Verstärkung 3 über der gesamten Länge des Innen­ rohres 2, vorzugsweise bis in den Bereich der Anschlussele­ mente 4, dieser Bereich der Verstärkung ist mit 3a bezeich­ net. Die hochfeste Verstärkung 3 kann unterschiedlich ausge­ bildet sein, sie kann beispielsweise von einem Faserverbund­ werkstoff, vorzugsweise einem Kohlefaserverbundwerkstoff, gebildet sein, sie kann als Umwicklung ausgebildet sein, sie kann als Umspritzung des Innenrohres 2 ausgebildet sein und dergl. mehr.

Die erfindungsgemäße Ausführungsform nach Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung 1, die in etwas anderer Weise ausgebildet ist. Hier sind dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwandt, sofern gleiche oder ähnliche Teile betroffen sind.

Die nur bereichsweise dargestellte Vorrichtung 1 weist dabei wiederum ein Innenrohr auf, das allerdings von einzelnen Rohrabschnitten 2a gebildet ist, welche im Bereich der buchsenförmigen Anschlusselemente 4 miteinander verbunden sind. Diese buchsenförmigen Anschlusselemente 4 sind dabei anders gestaltet, sie weisen nämlich einen ersten, die an­ einanderstoßenden einzelnen Rohrabschnitte 2a umgreifenden Anschlussbereich 8 und einen dicht damit verbundenen stutzenförmigen Bereich 9 auf, welcher eine Austrittsbohrung 10 beinhaltet, die mit dem Inneren der Innenrohre 2a in Ver­ bindung steht. Dabei sind die Ränder 11 benachbarter Rohrabschnitte 2a nach innen in die Austrittsbohrung 10 hineinge­ bogen und somit formschlüssig verbunden. Die Innenrohrab­ schnitte 2a sind wenigstens in den dargestellten Verbin­ dungsbereichen von einer hochfesten Verstärkung 3 ummantelt, die sich bis in den Bereich der Anschlusselemente 4 er­ streckt, dieser Bereich ist wiederum mit 3a bezeichnet.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Verteilung von Kraftstoff für Kraftstoffein­ spritzanlagen von Verbrennungsmotoren mit einer rohrförmigen Verteilerleitung mit über deren Länge auf Abstand zueinander angeordneten, jeweils mit einer Austrittsöffnung in der Ver­ teilerleitung fluchtenden Anschlusselementen, die jeweils zum Anschluss eines Einspritzventils oder dergl. ausgebildet sind, wobei die Verteilerleitung aus einzelnen Rohrabschnit­ ten gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Rohrabschnitte (2a) der Verteilerleitung ein Innenrohr (2) bilden, welches wenigstens bereichsweise über seiner Länge von einer hochfesten Verstärkung ummantelt ist, wobei sich die hochfeste Verstärkung (3, 3a) bis in den Bereich der gegenüber der Verteilerleitung abgewinkelten An­ schlusselemente (4) erstreckt und die einzelnen Rohrab­ schnitte (2a) im Bereich der Anschlusselemente (4) mittels der hochfesten Verstärkung (3, 3a) miteinander verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hochfeste Verstärkung (3) von einem Faserverbund­ werkstoff gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hochfeste Verstärkung (3) als Umwicklung ausgebil­ det ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hochfeste Verstärkung (3) als Umspritzung des Innenrohres (2) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Rohrabschnitte (2a) aus einem Werkstoff bestehen, der einen dem Werkstoff des zugeordneten Zylinder­ kopfes vergleichbaren Wärmeausdehnungskoeffizienten auf­ weist.