DE102006022489A1 - Cylinder head for a spark-ignited internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Zylinderkopf (1) für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzung direkt in einen Zylinder der Brennkraftmaschine, wobei für den Zylinder zwei Einlass- (2, 2') und zwei Gaswechselauslassventile (3, 3') im Zylinderkopf (1) vorgesehen sind und ein Kraftstoffinjektor (4) einlassseitig zwischen den Gaswechseleinlassventilen (2, 2') und eine Zündeinrichtung (5) auslassseitig zwischen den Gaswechselauslassventilen (3, 3') angeordnet ist, und wobei der Kraftstoffinjektor (4) und die Zündeinrichtung (5) in einer gemeinsamen Hülse (6) angeordnet sind, die zwischen den Gaswechselventilen (2, 2', 3, 3') in dem Zylinderkopf (1) anordenbar ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist eine feiere Ausgestaltung der Gaswechseleinlass- und Gaswechselauslasskanäle möglich, wodurch eine höhere Leistung für die Brennkraftmaschine erzielbar ist.Cylinder head (1) for a spark-ignition internal combustion engine with a fuel injection directly into a cylinder of the internal combustion engine, wherein for the cylinder two inlet (2, 2 ') and two gas exchange outlet valves (3, 3') are provided in the cylinder head (1) and a fuel injector (4) on the inlet side between the gas exchange inlet valves (2, 2 ') and an ignition device (5) on the outlet side between the gas exchange outlet valves (3, 3') is arranged, and wherein the fuel injector (4) and the ignition device (5) in a common sleeve ( 6) are arranged, which can be arranged between the gas exchange valves (2, 2 ', 3, 3') in the cylinder head (1).
Due to the configuration of the invention, a festiere embodiment of Gaswechseleinlass- and Gaswechselauslasskanäle is possible, whereby a higher power for the internal combustion engine can be achieved.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a cylinder head for a spark-ignition internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1.

Sie geht von der deutschen Übersetzung der europäischen Patentschrift DE 698 18 087 T2 aus. In dieser ist eine Brennkraftmaschine mit einer Fremdzündung und einer Kraftstoffeinspritzung direkt in den Brennraum beschrieben. Der Zylinderkopf verfügt über zwei Gaswechseleinlassventile sowie zwei Gaswechselauslassventile. Zwischen den Gaswechselventilen sind ein Kraftstoffinjektor sowie eine Zündeinrichtung angeordnet. Der Kraftstoffinjektor befindet sich einlassseitig zwischen den Gaswechseleinlassventilen, die Zündeinrichtung befindet sich auslassseitig zwischen den Gaswechselauslassventilen. Der Kraftstoffinjektor und die Zündeinrichtung sind jeweils in einer eigens für sie vorgesehenen Bohrung im Zylinderkopf angeordnet und ragen jeweils in den Brennraum der Brennkraftmaschine.It starts from the German translation of the European patent specification DE 698 18 087 T2 out. In this an internal combustion engine with a spark ignition and a fuel injection is described directly into the combustion chamber. The cylinder head has two gas exchange inlet valves and two gas exchange outlet valves. Between the gas exchange valves, a fuel injector and an ignition device are arranged. The fuel injector is located on the inlet side between the gas exchange inlet valves, the ignition device is located on the outlet side between the gas exchange outlet valves. The fuel injector and the ignition device are each arranged in a specially provided for them bore in the cylinder head and each protrude into the combustion chamber of the internal combustion engine.

Die Anordnung von Kraftstoffinjektor und Zündeinrichtung zwischen den Gaswechselventilen bedingt jedoch einen relativ großen Gaswechselventilwinkel. Dies bedeutet, dass der Winkel, der von den Gaswechseleinlassventilen und den Gaswechselauslassventilen zueinander gebildet ist, relativ groß ist. Durch diese geometrische Ausgestaltung wird der Strömungswiderstand sowohl von der Ansaugluft einlassseitig als auch vom Abgas auslassseitig negativ beeinflusst. Hierdurch kann eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine nicht die optimale Leistung erzielen.The Arrangement of fuel injector and ignition between the Gas exchange valves, however, requires a relatively large gas exchange valve angle. This means that the angle of the gas exchange inlet valves and the gas exchange outlet valves are formed relative to each other is great. By this geometric configuration of the flow resistance both the intake air inlet side and the exhaust gas outlet side negatively influenced. As a result, a generic internal combustion engine not achieve the optimal performance.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, mit der die Leistung einer gattungsgemäßen Brennkraftmaschine verbessert werden kann.task The present invention is to show a measure with which the performance of a generic internal combustion engine can be improved.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by the features in the characterizing part of the claim 1 solved.

In vorteilhafter Weise kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Ventilwinkel zwischen den Gaswechseleinlassventilen und den Gaswechselauslassventilen verringert werden. Somit können die Gaswechseleinlass- und Gaswechselauslasskanäle „steiler" ausgelegt werden, wodurch die Strömungsverluste in den Kanälen minimiert werden. Somit können die Leistung, bzw. der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine verbessert werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung mit der Hülse ist ein kompakter, relativ schmal bauender Zylinderkopf erzielt, da der Kraftstoffinjektor in die Hülse im Zylinderkopf eingefädelt werden kann, da zwischen dem Kraftstoffinjektor und der Zündeinrichtung in der Höhe der Ventiltriebe kein Zylinderkopfmaterial angeordnet ist. Trotz der zentralen Lage des Kraftstoffinjektors und der Zündeinrichtung baut der erfindungsgemäß ausgestaltete Zylinderkopf nicht breiter als ein konventioneller Zylinderkopf.In Advantageously, by the inventive design of the valve angle between the gas exchange inlet valves and the gas exchange outlet valves be reduced. Thus, you can the gas exchange inlet and Gaswechselauslasskanäle be designed "steeper", causing the flow losses in the channels be minimized. Thus, you can the performance, or the efficiency of the internal combustion engine improved become. Due to the inventive design with the sleeve is achieved a compact, relatively narrow cylinder head, because the fuel injector are threaded into the sleeve in the cylinder head can, as between the fuel injector and the ignition device in the height the valve trains no cylinder head material is arranged. In spite of the central position of the fuel injector and the ignition device builds the inventively designed Cylinder head no wider than a conventional cylinder head.

Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 ermöglicht es, zumindest einlassseitig einen hubvariablen Ventiltrieb anzuordnen, wobei auch in diesem Fall die Baubreite des Zylinderkopfes nicht größer ist als im Stand der Technik. Somit kann die Einbaubreite der Brennkraftmaschine im Gesamtfahrzeug beibehalten werden.The Embodiment according to claim 2 allows it, at least on the inlet side to arrange a variable-stroke valve drive, although in this case the width of the cylinder head not is greater than in the prior art. Thus, the installation width of the internal combustion engine be maintained in the entire vehicle.

Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 ermöglicht eine besonders kompakte Komponentenanordnung im Zylinderkopf.The Embodiment according to claim 3 allows a particularly compact component arrangement in the cylinder head.

Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 4 ist eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante.The Embodiment according to claim 4 is a particularly preferred embodiment.

Die Ausgestaltungen gemäß der Patentansprüche 5 und 6 unterstützen nochmals die besonders kompakte Komponentenanordnung im Zylinderkopf.The Embodiments according to the claims 5 and 6 support again the particularly compact component arrangement in the cylinder head.

Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 7 ist wiederum eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante.The Embodiment according to claim 7 is again a particularly preferred embodiment.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in einer einzigen Figur näher erläutert.in the The invention is based on a preferred embodiment in a single figure closer explained.

1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgestalteten Zylinderkopf 1. 1 shows a section through an inventively designed cylinder head 1 ,

1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgestalteten Zylinderkopf 1. Der Zylinderkopf 1 ist für eine Brennkraftmaschine mit Fremdzündung sowie einer Kraftstoffeinspritzung direkt in einen nicht dargestellten Zylinder der Brennkraftmaschine vorgesehen. Für jeden Zylinder sind zwei Gaswechseleinlass- 2 und zwei Gaswechselauslassventile 3 vorgesehen, wobei in 1 jeweils nur eines sichtbar ist. Einlassseitig zwischen den Gaswechseleinlassventilen 2 ist ein Kraftstoffinjektor 4 zur Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder angeordnet. Zwischen den Gaswechselauslass- und den Gaswechseleinlassventilen 2, 3 ist ferner eine Zündeinrichtung 5 angeordnet. Der Kraftstoffinjektor 4 und die Zündeinrichtung 5 ragen jeweils mit ihren Spitzen in den Zylinder der Brennkraftmaschine. Ventilschäfte der Gaswechseleinlass- und der Gaswechselauslassventile 2, 3 bilden miteinander einen Ventilwinkel α. Erfindungsgemäß ist der vorliegende Ventilwinkel deutlich kleiner als der aus dem Stand der Technik bekannte Ventilwinkel. 1 shows a section through an inventively designed cylinder head 1 , The cylinder head 1 is intended for an internal combustion engine with spark ignition and a fuel injection directly into a cylinder, not shown, of the internal combustion engine. For each cylinder, two gas exchange inlet 2 and two gas exchange outlet valves 3 provided, in 1 only one is visible at a time. Inlet side between the gas exchange inlet valves 2 is a fuel injector 4 arranged for fuel injection in the cylinder. Between the gas exchange outlet and the gas exchange inlet valves 2 . 3 is also an ignition device 5 arranged. The fuel injector 4 and the ignition device 5 each protrude with their tips in the cylinder of the internal combustion engine. Valve stems of Gaswechseleinlass- and gas exchange outlet valves 2 . 3 together form a valve angle α. According to the present valve angle is significantly smaller than the valve angle known from the prior art.

Dies ist möglich, da für den Kraftstoffinjektor 4 und die Zündeinrichtung 5 eine gemeinsame Hülse 6 vorgesehen ist, die zwischen den Gaswechseleinlass- und Gaswechselauslassventilen 2, 3 in den Zylinderkopf anordenbar ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung mit der Hülse 6 ist ein kompakter, relativ schmal bauender Zylinderkopf erzielt, da der Kraftstoffinjektor 4 in die Hülse 6 im Zylinderkopf 1 eingefädelt werden kann, da zwischen dem Kraftstoffinjektor 4 und der Zündeinrichtung 5 in der Höhe von einem einlassseitigen und einem auslassseitigen Ventiltrieb 7, 8 kein Zylinderkopfmaterial angeordnet ist. Trotz der zentralen Lage des Kraftstoffinjektors 4 und der Zündeinrichtung 5 baut der erfindungsgemäß ausgestaltete Zylinderkopf 1 nicht breiter als ein konventioneller Zylinderkopf.This is possible because of the fuel injector 4 and the ignition device 5 a common sleeve 6 is provided between the gas exchange inlet and Gaswechselauslassventilen 2 . 3 can be arranged in the cylinder head. Due to the inventive design with the sleeve 6 is a compact, relatively narrow cylinder head scored, since the fuel injector 4 in the sleeve 6 in the cylinder head 1 can be threaded, as between the fuel injector 4 and the ignition device 5 in the height of an intake side and an exhaust side valve train 7 . 8th no cylinder head material is arranged. Despite the central location of the fuel injector 4 and the ignition device 5 builds the inventively designed cylinder head 1 not wider than a conventional cylinder head.

Mit der Hülse 6 ist es möglich, den Kraftstoffinjektor 4 relativ brennraumnah anzuordnen, wodurch nur noch eine relativ dünne Kraftstoffleitung 12 weitgehend parallel zur Zündeinrichtung 5 in der Hülse 6 geführt werden muss. Im Stand der Technik wäre die Zuführung der Kraftstoffleitung in Richtung der Achse des Kraftstoffinjektors, und würde somit mitten durch den einlassseitigen Ventiltrieb 7 ragen.With the sleeve 6 is it possible to use the fuel injector 4 to arrange relatively close to the combustion chamber, whereby only a relatively thin fuel line 12 largely parallel to the ignition device 5 in the sleeve 6 must be led. In the prior art, the supply of the fuel line would be in the direction of the axis of the fuel injector, and thus would be right through the intake-side valvetrain 7 protrude.

Zum Betrieb der Gaswechseleinlassventile 2 ist der einlassseitige Ventiltrieb 7, für den Betrieb der Gaswechselauslassventile 3 ist der auslassseitige Ventiltrieb 8 vorgesehen. Der auslassseitige Ventiltrieb 8 ist ein konventioneller Ventiltrieb, der im Rahmen dieser Erfindung nicht näher erläutert wird. Aufgrund der kompakten Anordnung von Kraftstoffinjektor 4, Kraftstoffleitung 12 und Zündeinrichtung 5 im Inneren der Hülse 6 ist einlassseitig soviel Bauraum gewonnen, dass der einlassseitige Ventiltrieb 7 größer ausgestaltet werden kann als der auslassseitige Ventiltrieb 8. Somit ist es möglich einlassseitig einen hubvariablen Ventiltrieb mit einer zu einer Nockenwelle 9 parallel angeordneten Verstellwelle 10 vorzusehen. Ein solcher hubvariabler Ventiltrieb ist beispielsweise in der DE 101 23 186 A1 ausführlich beschrieben.For operation of the gas exchange inlet valves 2 is the inlet-side valve train 7 , for the operation of the gas exchange outlet valves 3 is the exhaust valve drive 8th intended. The exhaust valve drive 8th is a conventional valve train, which will not be explained in detail in the context of this invention. Due to the compact arrangement of fuel injector 4 , Fuel line 12 and ignition device 5 inside the sleeve 6 On the inlet side, so much space is gained that the inlet-side valve drive 7 can be made larger than the exhaust-side valve train 8th , Thus, it is possible on the inlet side a variable-stroke valve train with one to a camshaft 9 parallel adjusting shaft 10 provided. Such a variable stroke valve train is for example in the DE 101 23 186 A1 described in detail.

Um nochmals mehr Bauraum für den einlassseitigen Ventiltrieb 7 zu erzielen, weist die Hülse 6 einlassseitig zusätzlich eine Einschnürung 11 auf. Der größte Bauraumgewinn ist dadurch gewonnen, dass der Kraftstoffinjektor 4 weitgehend unterhalb der Einschnürung 11 angeordnet ist.For even more space for the intake-side valve train 7 to achieve, the sleeve has 6 On the inlet side additionally a constriction 11 on. The largest space gain is gained by the fact that the fuel injector 4 largely below the constriction 11 is arranged.

Um eine einfache und kostengünstige Herstellung der Hülse 6 zu gewährleisten, kann diese als einfaches Kunststoffspritzgussteil oder als Blechformteil hergestellt sein, wobei bei der Ausführung als Blechformteil, vorzugsweise einem Stahlblech, eine zusätzliche elektromagnetische Abschirmung gegeben ist.To make a simple and inexpensive production of the sleeve 6 to ensure this can be made as a simple plastic injection molded part or as a sheet metal part, wherein in the embodiment as a sheet metal part, preferably a steel sheet, an additional electromagnetic shielding is given.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung mit der Hülse 6 ist ein kompakter, relativ schmal bauender Zylinderkopf 1 erzielt. Trotz der zentralen Lage des Kraftstoffinjektors 4 und der Zündeinrichtung 5 baut der erfindungsgemäß ausgestaltete Zylinderkopf 1 nicht breiter als ein konventioneller Zylinderkopf. Darüber hinaus ist es möglich, zumindest einlassseitig einen hubvariablen Ventiltrieb anzuordnen, wobei auch in diesem Fall die Baubreite des Zylinderkopfes 1 nicht größer ist als im Stand der Technik. Somit kann die Einbaubreite der Brennkraftmaschine im Gesamtfahrzeug beibehalten werden.Due to the inventive design with the sleeve 6 is a compact, relatively narrow cylinder head 1 achieved. Despite the central location of the fuel injector 4 and the ignition device 5 builds the inventively designed cylinder head 1 not wider than a conventional cylinder head. Moreover, it is possible, at least on the inlet side to arrange a variable-stroke valve drive, in which case the width of the cylinder head 1 not larger than in the prior art. Thus, the installation width of the internal combustion engine can be maintained in the entire vehicle.

11
Zylinderkopfcylinder head
22
GaswechseleinlassventilGas exchange inlet valve
33
GaswechselauslassventilGaswechselauslassventil
44
Kraftstoffinjektorfuel injector
55
Zündeinrichtungignition device
66
Hülseshell
77
einlassseitiger Ventiltriebinlet-side valve train
88th
auslassseitiger Ventiltrieboutlet side valve train
99
Nockenwellecamshaft
1010
Verstellwelleadjusting
1111
Einschnürungconstriction
1212
KraftstoffleitungFuel line

Claims (7)

Zylinderkopf (1) für eine fremd gezündete Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzung direkt in einen Zylinder der Brennkraftmaschine, wobei für den Zylinder zwei Einlass- (2, 2') und zwei Gaswechselauslassventile (3, 3') im Zylinderkopf (1) vorgesehen sind und ein Kraftstoffinjektor (4) einlassseitig zwischen den Gaswechseleinlassventilen (2, 2') und eine Zündeinrichtung (5) auslassseitig zwischen den Gaswechselauslassventilen (3, 3') angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet dass, der Kraftstoffinjektor (4) und die Zündeinrichtung (5) in einer gemeinsamen Hülse (6) angeordnet sind, die zwischen den Gaswechselventilen (2, 2', 3, 3') in dem Zylinderkopf (1) anordenbar ist.Cylinder head ( 1 ) for an externally ignited internal combustion engine with a fuel injection directly into a cylinder of the internal combustion engine, wherein for the cylinder two inlet ( 2 . 2 ' ) and two gas exchange outlet valves ( 3 . 3 ' ) in the cylinder head ( 1 ) are provided and a fuel injector ( 4 ) on the inlet side between the gas exchange inlet valves ( 2 . 2 ' ) and an ignition device ( 5 ) on the outlet side between the gas exchange outlet valves ( 3 . 3 ' ), characterized in that, the fuel injector ( 4 ) and the ignition device ( 5 ) in a common sleeve ( 6 ) are arranged between the gas exchange valves ( 2 . 2 ' . 3 . 3 ' ) in the cylinder head ( 1 ) can be arranged. Zylinderkopf nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein einlassseitiger Ventiltrieb (7) in Richtung eines auslassseitigen Ventiltriebs (8) einen größeren Bauraum aufweist als der auslassseitige Ventiltrieb (8).Cylinder head according to claim 1, characterized in that an inlet-side valve drive ( 7 ) in the direction of an outlet-side valve drive ( 8th ) has a larger installation space than the outlet-side valve drive ( 8th ). Zylinderkopf nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem größeren Bauraum eine zu einer Nockenwelle (9) parallel angeordnete Verstellwelle (10) angeordnet ist.Cylinder head according to claim 2, characterized in that in the larger space one to a camshaft ( 9 ) parallel adjusting shaft ( 10 ) is arranged. Zylinderkopf nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der einlassseitige Ventiltrieb (7) ein hubvariabler Ventiltrieb ist.Cylinder head according to claim 2 or 3, characterized in that the inlet-side valve drive ( 7 ) is a variable-stroke valve train. Zylinderkopf nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (6) einlassseitig im Bereich der Verstellwelle (10) eine Einschnürung (11) aufweist.Cylinder head according to one of the claims 2 to 4, characterized in that the sleeve ( 6 ) on the inlet side in the region of the adjusting shaft ( 10 ) one Constriction ( 11 ) having. Zylinderkopf nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffinjektor (4) weitgehend unterhalb der Einschnürung (11) angeordnet ist.Cylinder head according to claim 5, characterized in that the fuel injector ( 4 ) largely below the constriction ( 11 ) is arranged. Zylinderkopf nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (6) aus einem Kunststoff oder einem Metall ist.Cylinder head according to one of the claims 1 to 6, characterized in that the sleeve ( 6 ) is made of a plastic or a metal.
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