DE102011113997B4

DE102011113997B4 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102011113997B4
Application number: DE102011113997.8A
Authority: DE
Inventors: Uwe Elfers
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2031-09-22
Also published as: DE102011113997A1; WO2013041168A1

Abstract

Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf (10), einer Zylinderkopfhaube (12), einer zwischen dem Zylinderkopf (10) und der Zylinderkopfhaube (12) angeordneten Dichtung (14), wobei der Zylinderkopf (10) und die Zylinderkopfhaube (12) über eine Verschraubung miteinander verbunden sind, und einem Railhalter (22), wobei der Railhalter (22) über die Verschraubung mit dem Zylinderkopf (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Railhalter (22) einen Ausleger (26) mit einer Durchgangsöffnung zum Aufnehmen eines Abschnitts eines Schafts einer Schraube (18) aufweist, wobei ein hohlzylindrischer Steg (28) sich an den Ausleger (26) anschließt, der sich durch eine Durchgangsöffnung in der Zylinderkopfhaube (12) erstreckt und sich nach dem Anziehen der Schraube (18), die zu einer definierten Verformung der Dichtung (14) führt, auf dem Zylinderkopf (10) abstützt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf, einer Zylinderkopfhaube, einer zwischen dem Zylinderkopf und der Zylinderkopfhaube angeordneten Dichtung, wobei der Zylinderkopf und die Zylinderkopfhaube über eine Verschraubung miteinander verbunden sind, und einem oder mehreren Railhaltern.
Eine solche gattungsgemäße Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus der US 7 347 187 B2 bekannt. Dort ist die Zylinderkopfhaube über mehrere, über dem Umfang verteilte Verschraubungen mit dem Zylinderkopf verbunden. Dabei wird eine zwischen der Zylinderkopfhaube und dem Zylinderkopf angeordnete Dichtung deformiert, wodurch diese die erforderliche Dichtwirkung erreicht. Die Railhalter, d.h. die Haltelemente, über die ein Kraftstoff-Hochdruckspeicher (ein sogenannter „Common Rail“) an dem Zylinderkopf befestigt ist, sind dabei über Abstandshalter, die sich durch Öffnungen in der Zylinderkopfhaube erstrecken, mit dem Zylinderkopf verschraubt.
Aus der FR 2 935 028 A1 ist eine Anordnung mit einer Zylinderkopfhaube, mehreren Injektoren, welche über Injektorhalterungen an eine Kraftstoffleitung angebunden sind und mit einem Kraftstoffverteilerrohr bekannt. Die Injektoren werden über die Injektorhalterungen in den Zylinderkopf hineingepresst. Hierfür werden die Injektorhalterungen indirekt mit der Zylinderkopfhaube verschraubt. Die Injektorhalterungen weisen an einem den Injektoren entgegengesetzten Ende eine Aufnahme auf, welche eine Verschraubung des Kraftstoffverteilerrohrs ermöglicht. Die DE 10 2005 008 038 A1 offenbart einen Kraftstoffzuteiler für eine Kraftstoffeinspritzanlage mit einem Kraftstoffverteilerstück und mit mindestens zwei Einspritzventilen.
Weiterer Stand der Technik ist aus US 2003/0213472 A1 , DE 10 2008 053 583 A1 und DE 199 53 942 A1 bekannt.
Ausgehend vom Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte gattungsgemäße Brennkraftmaschine anzugeben. Insbesondere sollte sich diese durch geringere Herstellungskosten auszeichnen.
Diese Aufgabe wird durch eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine gelöst, die erfindungsgemäß dadurch weitergebildet ist, dass der oder die Railhalter mit denjenigen Verschraubungen, mit denen auch die Zylinderkopfhaube und der Zylinderkopf verbunden sind, mit dem Zylinderkopf verschraubt wird.
Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, auf eine separate Verschraubung für den oder die Railhalter zu verzichten und diese vielmehr über diejenige Verschraubung, die für ein Verbinden der Zylinderkopfhaube mit dem Zylinderkopf unter gleichzeitiger Deformation der dazwischen liegenden Dichtung vorgesehen ist, an dem Zylinderkopf zu befestigen. Der Railhalter weist einen Ausleger mit einer Durchgangsöffnung zum Aufnehmen eines Abschnitts eines Schafts einer Schraube der Verschraubung auf. Erfindungsgemäß schließt ein hohlzylindrischer Steg sich an den Ausleger an, der sich durch eine Durchgangsöffnung in der Zylinderkopfhaube erstreckt und sich nach dem Anziehen der Schraube, die zu einer definierten Verformung der Dichtung führt, auf dem Zylinderkopf abstützt. Dabei kann selbstverständlich vorgesehen sein, die Art und insbesondere Größe der Verschraubung anzupassen, um die zusätzliche Belastung durch den Railhalter zu kompensieren. Im Ergebnis kann somit im Vergleich zu einer gattungsgemäßen Brennkraftmaschine die Anzahl der benötigten Verschraubungen reduziert werden, wodurch nicht nur die Kosten für die nicht mehr benötigten Bauteile eingespart werden, sondern zudem während der Fertigung weniger Fertigungsschritte erforderlich sind und diese somit beschleunigt wird. Im Ergebnis sinken die Herstellungskosten für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine. Im Übrigen kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Brennkraftmaschine eine hohe Positioniergenauigkeit für den von dem/den Railhalter(n) gehaltenen Hochdruck-Kraftstoffspeicher erreicht werden.
Dadurch, dass sich der Railhalter an (der Oberseite) der Zylinderkopfhaube abstützt, insbesondere direkt oder unmittelbar anliegend abstützt, kann eine vorteilhafte und insbesondere großflächige Übertragung der von der Verschraubung über den (vorzugsweise aus einem Metall und insbesondere Stahl gefertigten) Railhalter auf die (in diesem Bereich vorzugsweise aus einem (z.B. spritzgegossenen) Kunststoff gefertigte) Zylinderkopfhaube aufgebrachten Kraft erreicht werden. In vorteilhafter Weise kann die Verbindung hülsenlos (ohne Hülse) sein. Dadurch kann nicht nur die Belastung der Zylinderkopfhaube gering gehalten werden, sondern es kann zudem eine vorteilhafte, weil großflächige und damit relativ gleichmäßige Belastung der zwischen der Zylinderkopfhaube und dem Zylinderkopf angeordneten und durch die Verschraubungskräfte definiert deformierten Dichtung erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann vorgesehen sein, dass die Deformation der Dichtung infolge der Verschraubung von dem Railhalter begrenzt wird. Eine solche Begrenzung kann sinnvoll sein, um die gegebenenfalls aus Kunststoff hergestellte Zylinderkopfhaube nicht durch zu hohe Verschraubungskräfte zu beschädigen. Durch die Integration einer Deformationsbegrenzungsfunktion in den Railhalter kann vielmehr erreicht werden, dass nach einer definierten Deformation der Dichtung, die einer definierten Verschraubungskraft entspricht, eine weitere Erhöhung der Verschraubungskräfte von dem Railhalter abgestützt würden.
Die Begrenzung des Deformationswegs kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass der Railhalter einen Steg aufweist, der nach dem Erreichen der vorgesehenen Deformation der Dichtung auf dem Zylinderkopf aufliegt, insbesondere dicht oder unmittelbar anliegend aufliegt. Dabei kann der Steg vorzugsweise rohrförmig ausgebildet sein und in seinem Inneren einen Abschnitt der Verschraubung aufnehmen. Durch diese Ausgestaltung wird insbesondere eine einfache Montierbarkeit der Brennkraftmaschine erreicht.
Der Steg ist vorzugsweise integraler Bestandteil des (vorzugsweise einteiligen) Railhalters, wodurch eine einfache Montierbarkeit erreicht wird und zudem Vorteile für ein Erreichen einer für die Deformation der Dichtung geforderten Toleranz erzielt werden. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, den Steg nicht als integralen Bestandteil des Auslegers des Railhalters auszubilden, sondern hierfür beispielsweise eine separate Hülse vorzusehen. Diese Lösung weist jedoch prinzipiell den Nachteil auf, dass die Hülse separat montiert werden muss, wodurch sich der Fertigungsaufwand erhöht. Zudem erfordert dabei eine zusätzliche, bei der Fertigung der Bauteile zu beachtenden Abmessung eine erhöhte Fertigungsgenauigkeit gegenüber der bevorzugten integralen Ausgestaltung des Stegs, um die geforderte Toleranz zu erreichen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

1: einen Querschnitt durch einen Teil einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine umfasst einen Zylinderkopf 10, der als Gussbauteil, insbesondere aus Aluminium oder Grauguss, hergestellt sein kann.
Das obere Ende des Zylinderkopfs 10 wird durch eine Zylinderkopfhaube 12 abgeschlossen, die - zumindest zu einem Großteil - aus Kunststoff ausgeführt ist. Der zwischen der Zylinderkopfhaube 12 und dem Zylinderkopf 10 ausgebildete Spalt ist mittels einer (Flach-)Dichtung 14 abgedichtet. Diese weist im Randbereich umlaufende Vorsprünge 16 auf, die in entsprechende Aufnahmen der Zylinderkopfhaube 12 eingreifen.
Damit diese Dichtung 14 eine ausreichende Dichtwirkung entfalten kann, ist erforderlich, dass die Befestigung der Zylinderkopfhaube 12 auf dem Zylinderkopf 10 unter einem so großen Druck erfolgt, dass eine definierte Deformation der Dichtung 14 erfolgt. Dies wird über eine Mehrzahl von Verschraubungen erreicht, die im Randbereich der Zylinderkopfhaube 12 bzw. des Zylinderkopfs 10 vorgesehen sind. Die Verschraubungen umfassen jeweils eine Schraube (M6), die durch die Zylinderkopfhaube 12 ragt und in ein in dem Zylinderkopf 10 ausgebildetes Innengewinde 20 eingreift.
Zumindest einige dieser Verschraubung werden erfindungsgemäß nun gleichzeitig dazu verwendet, Railhalter 22, die zur Fixierung eines Hochdruck-Kraftstoffspeichers 24 vorgesehen sind, mit dem Zylinderkopf 10 zu verbinden. Jeder dieser Railhalter 22 umfasst einen Ausleger 26 mit einer Durchgangsöffnung, die der Aufnahme eines Abschnitts des Schafts der Schraube 18 dient. Der Kopf der Schraube 18 kann sich dabei an der Oberseite des Auslegers 26 abstützen. Die Unterseite eines ringförmigen Absatzes des Auslegers 26 stützt sich auf der Oberseite der Zylinderkopfhaube 12 ab. An den Ausleger 26 schließt sich ein hohlzylindrischer Steg 28 an, der sich durch eine entsprechende Durchgangsöffnung in der Zylinderkopfhaube 12 erstreckt und sich nach dem Anziehen der Schraube 18, die zu einer definierten Verformung der Dichtung 14 führt, auf dem Zylinderkopf 10 abstützt. Dadurch wird die Deformation der Dichtung 14 und auch die Belastung der Zylinderkopfhaube 12 begrenzt.
Für diejenigen Verschraubungen, mit denen sowohl die Zylinderkopfhaube 12 als auch der Railhalter 22 an dem Zylinderkopf 10 befestigt ist, werden in bevorzugter Ausführung Schrauben 18 der Größe M8 eingesetzt, während die übrigen Verschraubungen, mit denen die Zylinderkopfhaube 12 an dem Zylinderkopf 10 befestigt ist, auf Schrauben der Größe M6 beruhen.
Bezugszeichenliste

10: Zylinderkopf
12: Zylinderkopfhaube
14: Dichtung
16: Vorsprung
18: Schraube
20: Innengewinde
22: Railhalter
24: Hochdruck-Kraftstoffspeicher
26: Ausleger
28: Steg

Claims

Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf (10), einer Zylinderkopfhaube (12), einer zwischen dem Zylinderkopf (10) und der Zylinderkopfhaube (12) angeordneten Dichtung (14), wobei der Zylinderkopf (10) und die Zylinderkopfhaube (12) über eine Verschraubung miteinander verbunden sind, und einem Railhalter (22), wobei der Railhalter (22) über die Verschraubung mit dem Zylinderkopf (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Railhalter (22) einen Ausleger (26) mit einer Durchgangsöffnung zum Aufnehmen eines Abschnitts eines Schafts einer Schraube (18) aufweist, wobei ein hohlzylindrischer Steg (28) sich an den Ausleger (26) anschließt, der sich durch eine Durchgangsöffnung in der Zylinderkopfhaube (12) erstreckt und sich nach dem Anziehen der Schraube (18), die zu einer definierten Verformung der Dichtung (14) führt, auf dem Zylinderkopf (10) abstützt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch die Verschraubung bewirkte Deformation der Dichtung (14) durch den Railhalter (22) begrenzt wird.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Railhalter (22) einen Steg (28) aufweist, der zur Begrenzung der Deformation der Dichtung (14) auf dem Zylinderkopf (10) aufliegt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (28) rohrförmig ausgebildet ist und in seinem Inneren einen Abschnitt der Verschraubung aufnimmt.