AT514554B1 - Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf (1) mit einem brennraumseitigen Feuerdeck (7), mit zumindest einer mit dem Zylinderkopf (1) lösbar verbundenen Injektorhülse (2) zur Aufnahme einer Einspritzeinrichtung, wobei die Injektorhülse (2) an einem feuerdeckseitigen ersten Ende (5) über eine erste Schraubverbindung (4) mit dem Feuerdeck (7) verschraubt ist, und wobei die Injektorhülse (2) im Bereich des ersten Endes (5) zumindest einen radial vorspringenden ersten Auflagebereich (9) mit einer dem Feuerdeck (7) zugewandten ersten Auflagefläche (10) aufweist, welche auf einer durch den Zylinderkopf (1) gebildeten ersten Gegenfläche (11) aufliegt. Um die Steifheit des Zylinderkopfes (1) mit geringem Materialaufwand zu erhöhen, ist vorgesehen, dass die Injektorhülse (2) - vorzugsweise im Bereich eines dem ersten Ende (5) abgewandten zweiten Endes (6) - zumindest einen radial vorspringenden zweiten Auflagebereich (12) mit einer dem Feuerdeck (7) zugewandten zweiten Auflagefläche (13) aufweist, welche auf einer durch den Zylinderkopf (1) gebildeten zweiten Gegenfläche (14) aufliegt.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf mit einem brenn¬raumseitigen Feuerdeck, mit zumindest einer mit dem Zylinderkopf lösbar verbundenen Injek¬torhülse zur Aufnahme einer Einspritzeinrichtung, wobei die Injektorhülse an einem feuerdeck¬seitigen ersten Ende über eine erste Schraubverbindung mit dem Feuerdeck verschraubt ist,und wobei die Injektorhülse im Bereich des ersten Endes zumindest einen radial vorspringen¬den ersten Auflagebereich mit einer dem Feuerdeck zugewandten ersten Auflagefläche auf¬weist, welche auf einer durch den Zylinderkopf gebildeten ersten Gegenfläche aufliegt.

[0002] Im Betrieb der Brennkraftmaschine kommt es unter Zünddruck zu elastischen Verfor¬mungen des Feuerdeckes, wodurch es zu Relativbewegungen zwischen der Injektorhülse unddem Feuerdeck kommt. Dies kann zu Undichtheiten zwischen dem Feuerdeck und der Injektor¬hülse führen.

[0003] Aus der GB 363 560 A ist eine Brennkraftmaschine mit einem eine Injektorhülse aufwei¬senden Zylinderkopf bekannt, wobei die zur Aufnahme einer Einspritzeinrichtung ausgebildeteInjektorhülse über eine Flanschfläche mit einem oberen Deck des Zylinderkopfes verschraubtist. Durch die Verschraubung wird die Injektorhülse gegen eine Dichtfläche des Feuerdecksgepresst.

[0004] Die JP 11-132100 A beschreibt eine Zylinderkopfstruktur mit einem brennraumseitigenFeuerdeck und einem vom Feuerdeck beabstandeten oberen Deck, wobei pro Zylinder einemittige Injektorhülse zur Aufnahme einer Einspritzeinrichtung vorgesehen ist. Die Injektorhülseist über eine erste Schraubverbindung am oberen Deck und über eine zweite Schraubverbin¬dung mit dem Feuerdeck des Zylinderkopfes verschraubt.

[0005] Weiters ist aus der JP 2002-188547 eine Befestigung für eine Injektorhülse eines Zylin-derkopfes bekannt, wobei die Injektorhülse im Bereich des Feuerdeckes in den Zylinderkopf eingeschraubt ist.

[0006] In der AT 505 049 B1 wird vorgeschlagen, die Injektorhülse über zwei Schraubverbin¬dungen am Zylinderkopf zu befestigen, wobei die Schraubverbindungen im Bereich der einan¬der abgewandten Enden der Injektorhülse angeordnet sind.

[0007] Weiters ist es bekannt, die Injektorhülse nur durch eine Verschraubung im Bereich desFeuerdecks im Zylinderkopf zu befestigen. Unter Zünddruck kommt es dabei zu Verformungendes Feuerdeckes, wodurch sich die Hülse mitbewegt. Auch hier können die Bewegungen derInjektorhülse langfristig zu Undichtheiten führen.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und die Steifigkeit des Zy¬linderkopfes mit geringem Materialaufwand zu erhöhen. Dabei soll eine dichte Verbindung mithoher Standzeit zwischen Injektorhülse und Zylinderkopf geschaffen werden.

[0009] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Injektorhülse -vorzugsweise imBereich eines dem ersten Ende abgewandten zweiten Endes -zumindest einen radial vorsprin¬genden zweiten Auflagebereich mit einer dem Feuerdeck zugewandten zweiten Auflageflächeaufweist, welche auf einer durch den Zylinderkopf gebildeten zweiten Gegenfläche aufliegt.

[0010] Besonders vorteilhaft ist es, wenn im entspannten bzw. demontierten Zustand der Ab¬stand zwischen der ersten Gegenfläche und der zweiten Gegenfläche des Zylinderkopfes grö¬ßer ist als der Abstand zwischen der ersten Auflagefläche und der zweiten Auflagefläche derInjektorhülse, sodass im eingeschraubten Zustand die Injektorhülse und die erste Schraubver¬bindung unter einer durch eine Vorspannungszugkraft verursachte Zugvorspannung steht. Dieerste Schraubverbindung ist dabei ausgebildet, um die Vorspannungszugkraft auf die im Zylin¬derkopf eingebaute Injektorhülse auszuüben.

[0011] Bei der Montage der Injektorhülse kommt es somit zu einer Zugvorspannung der Injek¬torhülse. Im Betrieb kommt es bei einer Belastung durch die thermische Ausdehnung des Zylin¬derkopfes zu einer zusätzlichen Zugvorspannung der Injektorhülse, welche der thermischen freien Ausdehnung des Zylinderkopfes entgegenwirkt und diese verhindert. Bei der Belastungdurch den Zylinderdruck kommt es zu einer Entlastung der Zugvorspannung der Injektorhülse.Die Vorspannungszugkraft muss somit zumindest so groß ausgelegt werden, dass ein Abhebender Injektorhülse durch den maximalen Zylinderdruck verhindert wird.

[0012] Ein Außengewinde der Injektorhülse kann Teil der ersten Schraubverbindung sein. Ineiner einfachen Ausführungsvariante mit wenigen Bauteilen ist vorgesehen, dass das Außen¬gewinde der Injektorhülse in eine Gewindebohrung des Feuerdecks eingeschraubt ist.

[0013] Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass das Außengewinde der Injektorhülse miteiner sich an einer Auflagefläche des Feuerdecks abstützenden Mutter verschraubt ist, welchevon der Seite des Brennraumes in einer Bohrung des Feuerdeckes angeordnet ist. In dieserVariante kann auf Anfertigung eines Gewindes in der Injektorbohrung des Zylinderkopfes ver¬zichtet werden, wodurch durch die erste Verschraubung auftretende Spannungen im Feuerdeckvermindert werden.

[0014] Insbesondere bei hohen Zylinderdrücken ist es zur Sicherung gegen ein Lockern derInjektorhülse vorteilhaft, wenn die Injektorhülse im Bereich des zweiten Endes über ein vor¬zugsweise durch eine Hohlschraube gebildetes Element durch eine zweite Schraubverbindungmit dem Zylinderkopf verschraubt ist, wobei durch die zweite Schraubverbindung die zweiteAuflagefläche der Injektorhülse gegen die zweite Gegenfläche des Zylinderkopfes gedrücktwird. Dabei kann das Element mit einer der Injektorhülse zugewandten Druckfläche auf eineAngriffsfläche der Injektorhülse im Bereich deren zweiten Endes einwirken. Die zweite Schraub¬verbindung verhindert ein Heben der Injektorhülse durch die Gaskräfte im Zylinderraum.

[0015] Alternativ oder zusätzlich zur zweiten Schraubverbindung kann die erste Auflageflächemit der ersten Gegenfläche und/oder die zweite Auflagefläche mit der zweiten Gegenflächeverklebt sein.

[0016] Mit der beschriebenen Erfindung kann die Durchbiegung des Feuerdeckes und dieentstehenden Spannungen durch den Zünddruck vermindert werden, ohne dass höherer Mate¬rialeinsatz im Zylinderkopf erforderlich wäre.

[0017] Es zeigen [0018] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur näher erläutert.

[0019] Fig. 1 eine Injektorhülse für eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einem

Meridianschnitt in einer ersten Ausführungsvariante und [0020] Fig. 2 eine Injektorhülse in einem Teilschnitt in einer zweiten Ausführungsvariante.

[0021] Die Fig. 1und Fig. 2 zeigen jeweils eine in einem Zylinderkopf 1 angeordnete Injektor¬hülse 2 zur Aufnahme einer in einen Brennraum 3 einer Brennkraftmaschine mündenden, nichtweiter dargestellten Einspritzeinrichtung. Bezugszeichen 28 bezeichneten den Hohlraum inner¬halb der Injektorhülse 2 zur Aufnahme der Einspritzeinrichtung.

[0022] Die Injektorhülse 2 ist dabei über eine erste Schraubverbindung 4 in einem an denBrennraum 3 grenzenden Feuerdeck 7 des Zylinderkopfes 1 lösbar befestigt, und weist einerstes Ende 5 im Bereich des Feuerdecks 7 und ein dem ersten Ende 5 abgewandtes zweitesEnde 6 auf. Im Bereich des ersten Endes 5 weist die Injektorhülse 2 ein Außengewinde 16 auf,welches zur Befestigung im Zylinderkopf 1 mit einem entsprechenden Innengewinde 8 zusam¬menwirkt.

[0023] Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführung ist das Innengewinde 8 durch eine Gewinde¬bohrung 17 des Feuerdecks 7 des Zylinderkopfes 1 gebildet. Fig. 2 zeigt dagegen eine Ausfüh¬rung, bei der das Innengewinde 8 durch eine Mutter 19 gebildet ist, welche sich an Schultern20, 21 des Feuerdecks 7 abstützt. Die Mutter 19 ist von der Seite des Brennraumes 3 in derBohrung 22 des Feuerdecks 7 angeordnet.

[0024] Im Bereich des ersten Endes 4 der Injektorhülse 2 ist zumindest ein radial vorspringen-der erster Auflagebereich 9 mit einer dem Feuerdeck 7 zugewandten ersten Auflagefläche 10 angeordnet, welche auf einer durch den Zylinderkopf 1 gebildeten ersten Gegenfläche 11 auf¬liegt.

[0025] Im Bereich des zweiten Endes 6 weist die Injektorhülse 2 zumindest einen radial nachaußen vorspringenden zweiten Auflagebereich 12 mit einer dem Feuerdeck 7 zugewandtenzweiten Auflagefläche 13 auf. Die zweite Auflagefläche 13 liegt auf einer durch den Zylinderkopf1 gebildeten zweiten Gegenfläche 14 auf.

[0026] Im Ausführungsbeispiel sind erste Auflagefläche 10 und erste Gegenfläche 11 als ebeneRingflächen normal auf die Achse 2a der Injektorhülse 2 ausgebildet. Erste Auflagefläche 10und erste Gegenfläche 11 können aber auch als korrespondierende kegelige Flächen ausgebil¬det sein. Gleiches gilt für die zweite Auflagefläche 13 und die zweite Gegenfläche 14.

[0027] Im entspannten Zustand, in welchem sich sämtliche Auflageflächen 10; 13 und Gegen¬flächen 11; 14 nicht berühren, also wenn beispielsweise die Injektorhülse 2 noch nicht in denZylinderkopf 1 eingeschraubt ist, ist der Abstand a zwischen der ersten Gegenfläche 11 und derzweiten Gegenfläche 14 des Zylinderkopfes 1 größer ist als der Abstand b zwischen der erstenAuflagefläche 10 und der zweiten Auflagefläche 13 der Injektorhülse 2. Dadurch steht im einge¬schraubten Zustand die Injektorhülse 2 unter einer durch eine Vorspannungszugkraft bewirktenZugvorspannung, wobei die erste Schraubverbindung 4 ausgebildet ist, um die Vorspannungs¬zugkraft auf die im Zylinderkopf 1 eingebaute Injektorhülse 2 auszuüben. Die Vorspannungs¬kraft muss dabei zumindest so groß gewählt werden, dass ein Abheben der Injektorhülse 2durch den bei der Verbrennung im Brennraum 3 entstehenden maximalen Zylinderdruck ver¬mieden wird.

[0028] Zur zusätzlichen Sicherung kann ein Element durch eine zweite Schraubverbindung 15im Bereich des zweiten Endes 6 der Injektorhülse 2 mit dem Zylinderkopf 1 verschraubt sein,welches - zusätzlich zur Vorspannzugkraft -die zweite Auflagefläche 13 gegen die zweite Ge¬genfläche 14 presst. Das im in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Hohlschraube24 gebildete Element wirkt dabei mit einer der Injektorhülse 3 zugewandten Druckfläche 23 aufeine entgegen gerichtete Angriffsfläche 24 der Injektorhülse 2 im Bereich des zweiten Endes 6ein. Die zweite Schraubverbindung 15 weist im in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel einAußengewinde 26 an der Hohlschraube 25 auf, welches in einem Innengewinde 27 des Zylin¬derkopfes 1 verschraubt ist. Durch die zweite Schraubverbindung 15 wird ein Abheben derInjektorhülse 2 -insbesondere ein Abheben der eine Dichtfläche 18 bildenden ersten Auflageflä¬che 10 von der ersten Gegenfläche 11 - zu Folge der Gaskräfte im Brennraum 3 sicher vermie¬den.

[0029] Alternativ oder zusätzlich zur zweiten Schraubverbindung 15 kann auch vorgesehensein, dass die erste Auflagefläche 10 mit der ersten Gegenfläche 11 und/oder die zweite Aufla¬gefläche 13 mit der zweiten Gegenfläche 14 mittels eines Klebstoffes verklebt ist.

[0030] Mit jeder der beschriebenen Ausführungen können die Durchbiegung des Feuerdeckes7 und die entstehenden Spannungen durch den Zünddruck vermindert werden, ohne dasshöherer Materialeinsatz im Zylinderkopf 1 erforderlich wäre. Dies ermöglicht eine sehr steifeBauweise des Zylinderkopfes 1 und geringes Gewicht.

Claims (10)

1. Patentansprüche 1. Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf (1) mit einem brennraumseitigen Feuerdeck(7), mit zumindest einer mit dem Zylinderkopf (1) lösbar verbundenen Injektorhülse (2) zurAufnahme einer Einspritzeinrichtung, wobei die Injektorhülse (2) an einem feuerdeckseiti¬gen ersten Ende (5) über eine erste Schraubverbindung (4) mit dem Feuerdeck (7) ver¬schraubt ist, und wobei die Injektorhülse (2) im Bereich des ersten Endes (5) zumindest ei¬nen radial vorspringenden ersten Auflagebereich (9) mit einer dem Feuerdeck (7) zuge¬wandten ersten Auflagefläche (10) aufweist, welche auf einer durch den Zylinderkopf (1)gebildeten ersten Gegenfläche (11) aufliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektor¬hülse (2) - vorzugsweise im Bereich eines dem ersten Ende (5) abgewandten zweiten En¬des (6) - zumindest einen radial vorspringenden zweiten Auflagebereich (12) mit einer demFeuerdeck (7) zugewandten zweiten Auflagefläche (13) aufweist, welche auf einer durchden Zylinderkopf (1) gebildeten zweiten Gegenfläche (14) auf liegt.
2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im entspanntenZustand der Abstand (a) zwischen der ersten Gegenfläche (11) und der zweiten Gegenflä¬che (14) des Zylinderkopfes (1) größer ist als der Abstand (b) zwischen der ersten Auflage¬fläche (10) und der zweiten Auflagefläche (13) der Injektorhülse (2), so dass im einge¬schraubten Zustand die Injektorhülse (2) unter einer durch eine Vorspannungszugkraft be¬wirkten Zugvorspannung steht.
3. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schraub¬verbindung (4) ausgebildet ist, um die Vorspannungszugkraft auf die im Zylinderkopf (1)eingebaute Injektorhülse (2) auszuüben.
4. 4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dassdie Vorspannungszugkraft zumindest so groß ausgelegt ist, dass ein Abheben der Injektor¬hülse (2) durch den maximalen Zylinderdruck verhindert wird.
5. 5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dassein Außengewinde (16) der Injektorhülse (2) im Bereich des Feuerdeckes (7) Teil der ers¬ten Schraubverbindung (4) ist.
6. 6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewin¬de (16) der Injektorhülse (2) in eine Gewindebohrung (17) des Feuerdecks (7) einge¬schraubt ist.
7. 7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewin¬de (16) der Injektorhülse (2) mit einer sich an zumindest einer Schulter (20, 21) des Feuer¬decks (7) abstützenden Mutter (19) verschraubt ist, welche von der Seite des Brennraumes(3) in einer Bohrung (22) des Feuerdeckes (7) angeordnet ist.
8. 8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dassein Element, vorzugsweise eine Hohlschraube (25), im Bereich des zweiten Endes (6)durch eine zweite Schraubverbindung (15) mit dem Zylinderkopf (1) verschraubt ist, wobeidurch die zweite Schraubverbindung (15) die zweite Auflagefläche (13) der Injektorhülse(2) gegen die zweite Gegenfläche (14) des Zylinderkopfes (1) gedrückt wird.
9. 9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Element miteiner der Injektorhülse (2) zugewandten Druckfläche (23) auf eine Angriffsfläche (24) derInjektorhülse (2) im Bereich deren zweiten Endes (6) einwirkt.
10. 10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dassdie erste Auflagefläche (10) mit der ersten Gegenfläche (11) und/oder die zweite Auflage¬fläche (13) mit der zweiten Gegenfläche (14) verklebt ist. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen