DE10032003A1 - Kolbenbrennkraftmaschine mit biegesteifem Joch zur abdichtenden Befestigung von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolbenbrennkraftmaschine mit obenliegenden Nockenwellen (2, 3) zur Betätigung der Gaswechselventile, wobei jeweils nebeneinander liegende Lager der einlaßseitigen Nockenwelle (2) und der auslaßseitigen Nockenwelle (3) eine beide Lager abschließendes Lagerdeckelelement (5) aufweisen, und mit direkter Kraftstoffeinspritzung durch jeweils eine einem Zylinder (I, II, III, IV) zugeordnete Einspritzeinrichtung (7) mit Düsenteil, das abgedichtet in einer Öffnung im Zylinderkopf (1) eingesteckt ist, und mit einem am Zylinderkopf (1) biegesteif befestigten, wenigstens eine Einspritzeinrichtung (7) übergreifenden Joch (8), das mit Spannmitteln (11) in Verbindung steht, durch die die Einspritzeinrichtungen (7) gegenüber dem Joch (8) abdichtend verspannt sind und wobei das Joch (8) mit wenigstens zwei benachbarten Lagerdeckelelementen (5) verbunden ist.

Description

Bei Kolbenbrennkraftmaschinen mit direkter Kraftstoffein­ spritzung werden die Einspritzeinrichtungen mit ihrem Düsen­ teil abgedichtet in eine Öffnung im Zylinderkopf eingesteckt und über verspannbare Befestigungsmittel am Zylinderkopf festgelegt. So ist es aus DE-A-26 49 157 bekannt, die Ein­ spritzeinrichtung jeweils mit einem gesonderten Querjoch zu versehen, über das die Einspritzeinrichtung mit zwei Spann­ schrauben am Zylinderkopf dicht neben der Einstecköffnung festgelegt wird.

Aus der gleichen Veröffentlichung ist es bekannt, am Zylin­ derkopf einen Stützansatz vorzusehen, auf dem sich das freie Ende eines Klemmmittels abstützt, das mit seinem anderen ga­ belförmig ausgebildeten Ende auf der Einspritzeinrichtung aufliegt. Die Einspritzeinrichtung wird dann über eine zwi­ schen dem Stützansatz und der Einspritzeinrichtung verlaufen­ de Spannschraube gegenüber dem Zylinderkopf abdichtend ver­ spannt. Derartige Einzelbefestigungen sind in Herstellung und Montage sehr aufwendig.

Aus EP-A-0 751 290 ist eine Weiterentwicklung der vorstehend beschriebenen Befestigungsart bekannt. Bei dieser Bauform ist die Einspritzeinrichtung am oberen Ende T-förmig ausgebildet, wobei der eine Querast die Kraftstoffzufuhr enthält und der anderen Querast die elektrische Ansteuerung des Ventils auf­ nimmt. Bei einer Kolbenbrennkraftmaschine mit Reihenanordnung der Zylinder sind dann mehrere der nebeneinander liegenden Einspritzeinrichtungen über ein in Motorlängsrichtung verlau­ fendes brückenförmiges Spannelement in der Weise festgelegt, das jeweils über eine zwischen zwei benachbarten Einspritz­ einrichtungen angeordnete Spannschraube am Zylinderkopf be­ festigt ist. Auch hier ist für die Befestigung des brücken­ förmigen Spannelementes jeweils eine gesonderte Schraubver­ bindung am Zylinderkopf für die Befestigung der Einspritzein­ richtungen vorgesehen. Diese vorbekannte Bauweise hat auf­ grund der elastischen Verspannung durch das brückenförmige Befestigungselement den Nachteil, daß von den Injektoren aus­ gehende Schwingungsanregungen eine Schallabstrahlung von der Oberseite des Motors erfolgt. Ferner müssen aufgrund der ho­ hen Einspritzdrücke die Befestigungsschrauben hohe Kräfte aufnehmen, so daß die zugeordneten Bereiche mit den Geindelö­ chern am Zylinderkopf in diesem Bereich entsprechend massiv ausgebildet sein müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Kolben­ brennkraftmaschine der vorstehend bezeichneten Art eine Befe­ stigung der Einspritzeinrichtungen zu schaffen, mit der die vorstehend beschriebenen Nachteile vermieden sind.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Kolbenbrennkraftmaschine mit obenliegenden Nockenwellen zur Betätigung der Gaswechsel­ ventile, wobei jeweils nebeneinander liegende Lager der ein­ laßseitigen Nockenwelle und der auslaßseitigen Nockenwelle ein beide Lager abschließendes Lagerdeckelelement aufweisen, und mit direkter Kraftstoffeinspritzung durch jeweils eine, einem Zylinder zugeordnete Einspritzeinrichtung mit Düsen­ teil, das abgedichtet in einer Öffnung im Zylinderkopf einge­ steckt ist, und mit einem am Zylinderkopf biegesteif befe­ stigten, wenigstens eine Einspritzeinrichtung übergreifenden Joch, das mit Spannmitteln in Verbindung steht, durch die die Einspritzeinrichtungen gegenüber dem Joch abdichtend ver­ spannt sind, und wobei das Joch mit wenigstens zwei benach­ barten Lagerdeckelelementen verbunden ist. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß die ohnehin vor­ handenen Befestigungsmittel für die Lagerdeckelelemente zur Befestigung des Jochs zum Verspannen der Einspritzeinrichtung mit genutzt werden. Das Joch ist im wesentlichen biegesteif ausgebildet, so daß in Verbindung mit der möglichen Verspan­ nung über die Befestigungsmittel der Lagerdeckelelemente die Gesamtanordnung sehr steif ausgebildet werden kann und so ei­ ne Schwingungsanregung sowohl über die Nockenwellen als auch über die Einspritzeinrichtungen praktisch unterbunden ist und damit die Schallabstrahlung in diesem Bereich deutlich redu­ ziert ist. Außerdem ergibt sich eine bessere Übertragung der für die Verspannung der Einspritzeinrichtung erforderlichen Haltekräfte auf den Zylinderkopf sowie eine verbesserte Dau­ erhaltbarkeit, da die ohnehin massiveren Bereiche der Befe­ stigung der Nockenwellen mit genutzt werden.

In einer besonders vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein das Joch bildender, mehrere Einspritzeinrichtungen übergreifender Längsträger vorgesehen ist, der über jeweils zwei einer Einspritzeinrichtung benach­ barte Befestigungsmittel der Lagerdeckelelemente am Zylinder­ kopf befestigt ist.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Joch quer zur Ausrichtung der Nockenwellen verläuft und je­ weils über die Befestigungsschrauben der Lagerdeckelelemente festgelegt ist. Damit ist es möglich, jeweils eine Einspritz­ einrichtung mit einem Joch zwischen zwei benachbarten Lager­ deckelelementen fest zu verspannen. Das Joch kann hierbei lösbar mit den Lagerdeckelelementen verbunden sein.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Joch einstückig stoffschlüssig mit den Lagerdeckelelementen verbunden ist. Hierdurch ergibt sich eine Baueinheit, über die sowohl die Lager der Nockenwellen als auch die Einspritzeinrichtun­ gen am Zylinderkopf gehalten werden. Dieses Bauteil kann so­ wohl hinsichtlich seiner Festigkeit als auch seiner Biege­ steifigkeit durch eine entsprechende Profilgebung unter Be­ rücksichtigung der Anforderung an die Gestaltfestigkeit opti­ miert werden, wobei gesonderte Befestigungsmittel für die Ein­ spritzeinrichtungen entfallen. Durch die Formgebung läßt sich auch die Schwingungswilligkeit des gesamten Bauelementes wei­ tergehend vermindern, so daß die Anregungen über die wech­ selnden Nockenwellenkräfte und über die Druckpulsationen der Einspritzeinrichtungen nicht zu einer Schallabstrahlung füh­ ren.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vor­ gesehen, daß die Lagerdeckelelemente einstückig stoffschlüs­ sig mit wenigstens einem zusätzlichen Längsholm miteinander verbunden sind. Durch die Anordnung eines durchgehenden Längsholmes, vorzugsweise werden zwei parallele Längsholme angeordnet, ergibt sich für die Festlegung der Nockenwellen­ lager und der Einspritzeinrichtungen ein sehr kompaktes, git­ terähnliches steifes Bauteil, durch das nicht nur die Montage der Nockenwellenlager und der Einspritzeinrichtungen erleich­ tert wird, sondern auch die Übertragung von Körperschall nach außen praktisch unterbunden wird.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Aus­ führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine 4-Zylinder-Kolbenbrenn­ kraftmaschine mit einer ersten Ausführungsform eines Jochs zur Befestigung der Einspritzeinrich­ tungen,

Fig. 2 eine Abwandlung der Ausführungsform gem. Fig. 1,

Fig. 3 eine Ausführungsform mit Einzeljochen zur Festle­ gung der Einspritzeinrichtungen,

Fig. 4 in vergrößertem Maßstab eine Teilseitenansicht gem. Pfeil A in Fig. 1.

In Fig. 1 ist in einer Aufsicht der Zylinderkopf 1 einer 4-Zylinder-Kolbenbrennkraftmaschine dargestellt. Die hier nicht näher dargestellten Gaswechselventile der einzelnen Zy­ linder I, II, III und IV werden gaseinlaßseitig und gasaus­ laßseitig jeweils über eine obenliegende Nockenwelle 2 und 3 betätigt. Die Nockenwellen werden über jeweils endseitig und jeweils zwischen zwei benachbarten Zylindern liegende Nocken­ wellenlagerungen 4 am Zylinderkopf 1 gelagert, wobei der obe­ re Abschluß der Nockenwellenlagerung 4 jeweils über Lagerdeckel­ elemente 5 erfolgt, die beide Nockenwellenlager 4 über­ greifen. Die Lagerdeckelelemente 5 sind über Befestigungs­ schrauben 6 mit dem Zylinderkopf 1 fest verbunden.

Den einzelnen Zylindern I, II, III und IV ist jeweils eine Einspritzeinrichtung 7 zugeordnet, die in üblicher Weise aus­ gebildet ist und in eine Öffnung im Zylinderkopf eingesteckt ist, so daß ihr Düsenteil bis in den Innenraum des zugeordne­ ten Zylinders hineinragt.

Zur abdichtenden Verspannung der Einspritzeinrichtungen 7 ist ein die Einspritzeinrichtungen 7 jeweils übergreifendes Joch 8 vorgesehen, das bei dem hier dargestellten Ausführungsbei­ spiel als mehrere Einspritzeinrichtungen 7 übergreifender Längsträger ausgebildet ist und einstückig stoffschlüssig mit den Lagerdeckelelementen 5 verbunden ist. Alle Einspritzein­ richtungen 7 sind dem durchgehenden, jeweils zwischen zwei Lagerdeckelelementen 5 als Joch 8 dienendem Längsträger über­ deckt und über die Befestigungsschrauben 6 der Lagerdeckel­ elemente 5 mit dem Zylinderkopf 1 verspannt.

Je nach den baulichen Gegebenheiten ist es auch möglich, die Anordnung zu unterteilen, so daß jeweils für einen oder für mehrere benachbarte Zylinder ein aus Lagerdeckelelementen 5 und Jochen 8 bestehende Bauelemente vorgesehen sind.

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform gem. Fig. 1. Bei dieser Ausführungsform sind die Lagerdeckelelemente 5 je­ weils an ihren äußeren Endseiten mit einem durchgehenden Längsholm 9 einstückig stoffschlüssig verbunden, so daß sich ein in etwa gitterförmiges, in sich steifes Bauteil ergibt, über das die Nockenwellenlager und die Einspritzeinrichtungen am Zylinderkopf festgelegt sind.

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform sind die Lagerdeckelelemente 5 in üblicher Weise als Einzelelemente ausgebildet und am Zylinderkopf 1 festgelegt. Die einzelnen Einspritzeinrichtungen 7 zu den Zy­ lindern werden über Einzeljoche 8.1 über die Befestigungsmit­ tel 6 der Lagerdeckelelemente 5 festgelegt. Die Einzeljoche 8.1 sind hierbei quer und unter einem Winkel zur Ausrichtung der Nockenwellen 2, 3 angeordnet. Auch hier sind die Joche 8.1 über eine entsprechende Formgebung biegesteif ausgebildet und es ist der Vorteil gegeben, daß jeweils das Einzeljoch 8.1 über die ohnehin vorhandene Befestigung der Lagerdeckel­ elemente 5 am Zylinderkopf 1 festgelegt ist. Auch diese Aus­ führungsform kann so ausgebildet werden, daß die Joche 8.1 stoffschlüssig mit den Lagerdeckelelementen 5 verbunden sind und somit eine Baueinheit entsprechend Fig. 1 oder Fig. 2 zur Verfügung steht.

Fig. 4 zeigt in einer vergrößerten Teilseitenansicht in Rich­ tung des Pfeiles A in Fig. 1 die Anordnung eines derartigen Bauteils.

Am Zylinderkopf 1 im Bereich beispielsweise des Zylinders I sind zur Aufnahme der Kurbelwellenlager Lagerböcke 10 ange­ ordnet, die auf ihrer Oberseite durch Lagerdeckelelemente 5 jeweils abgeschlossen sind. Die Lagerdeckelelemente 5 sind entsprechend der Darstellung in Fig. 1 über einen durchgehen­ den Längsträger miteinander verbunden, der zwischen jeweils zwei Lagerdeckelelementen 5.1 und 5.2 ein Joch 8 bildet, das die zugeordnete Einspritzeinrichtung 7 übergreift. Zwischen dem Joch 8 und der Einspritzeinrichtung sind Spannmittel 11 vorgesehen, die nach der Festlegung eine gezielte Verspannung der Einspritzeinrichtung 7 jeweils mit der erforderlichen An­ preßkraft ermöglicht.

In der einfachsten Ausführungsform können die Spannmittel 11 durch ein Tellerfederpaket oder dergl. gebildet werden, das auf die Einspritzeinrichtung 7 aufgesetzt wird und beim Ver­ schrauben der Lagerdeckelelemente gleichzeitig die erforder­ liche abdichtende Verspannung zwischen Einspritzeinrichtung 7, Joch 8 und Zylinderkopf 1 bewirkt.

Es ist aber auch möglich, hier über ggf. mit Federn kombi­ nierte Spannmittel zu schaffen, die im wesentlichen als Schrauben-Mutter-Kombination ausgebildet sind und die nach dem Montieren des Längsträgers eine gesonderte Verspannung der einzelnen Einspritzeinrichtungen ermöglichen. Für die Einspritzeinrichtungen ist zweckmäßig ferner eine Verdrehsi­ cherung vorzusehen, die entweder über entsprechende konstruk­ tive Maßnahmen im Übergangsbereich zwischen Zylinderkopf und Einspritzeinrichtung vorgesehen sind oder aber die der Ver­ bindung zwischen Joch und Einspritzeinrichtung zugeordnet sind.

Claims (5)

1. Kolbenbrennkraftmaschine mit obenliegenden Nockenwellen (2, 3) zur Betätigung der Gaswechselventile, wobei jeweils nebeneinander liegende Lager der einlaßseitigen Nockenwelle (2) und der auslaßseitigen Nockenwelle (3) eine beide Lager abschließendes Lagerdeckelelement (5) aufweisen, und mit di­ rekter Kraftstoffeinspritzung durch jeweils eine einem Zylin­ der (I, II, III, IV) zugeordnete Einspritzeinrichtung (7) mit Düsenteil, das abgedichtet in einer Öffnung im Zylinderkopf (1) eingesteckt ist, und mit einem am Zylinderkopf (1) biege­ steif befestigten, wenigstens eine Einspritzeinrichtung (7) übergreifenden Joch (8), das mit Spannmitteln (11) in Verbin­ dung steht, durch die die Einspritzeinrichtungen (7) gegen­ über dem Joch (8) abdichtend verspannt sind, und wobei das Joch (8) mit wenigstens zwei benachbarten Lagerdeckelelemen­ ten (5) verbunden ist.

2. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein das Joch (8) bildender, mehrere Einspritz­ einrichtungen (7) übergreifender Längsträger vorgesehen ist, der über jeweils zwei einer Einspritzeinrichtung (7) benach­ barte Befestigungsschrauben (6) der Lagerdeckelelemente (5) am Zylinderkopf (1) befestigt ist.

3. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (8) quer zur Ausrichtung der Nockenwellen (2, 3) verläuft und jeweils über die Befesti­ gungsschrauben (6) der Lagerdeckelelemente (5) festgelegt ist.

4. Kolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (8) einstückig stoff­ schlüssig mit den Lagerdeckelelementen (5) verbunden ist.

5. Kolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerdeckelelemente (5) ein­ stückig stoffschlüssig mit wenigstens einem zusätzlichen Längsholm (9) miteinander verbunden sind.