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Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche Verbrennungskraftmaschine ist der
DE 196 00 561 C1 als bekannt zu entnehmen. Die Verbrennungskraftmaschine weist wenigstens einen Zylinder mit einer Zylinderachse auf. Die Zylinderachse ist die Längsmittelachse des Zylinders. Ferner umfasst die Verbrennungskraftmaschine eine Pumpe zum Fördern von Kraftstoff der Verbrennungskraftmaschine, wobei die Pumpe einen Rollenstößel aufweist. Darüber hinaus umfasst die Verbrennungskraftmaschine eine um eine Drehachse drehbare Nockenwelle. Die Nockenwelle ist beispielsweise an einem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine und die Drehachse relativ zu dem Zylinderkopf drehbar gelagert und dient zum Antreiben des Rollenstößels und somit der Pumpe. Die Längsachse des Rollenstößels schneidet eine parallel zur Zylinderachse und durch die Drehachse der Nockenwelle verlaufende gedachte Ebene unterhalb der Drehachse der Nockenwelle.
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Darüber hinaus offenbart die
DE 40 40 937 A1 ein Nocken-Stößelsystem, mit mindestens einem Nocken, der um eine Nockenachse drehbar ist, und einem zylindrischen Stößel mit einer Stößelachse, der eine in diesem gelagerte Rolle mit einer Rollenachse aufweist. Die Rolle rollt auf der Lauffläche des Nockens ab und führt eine geradlinige Bewegung nach Maßgabe der Nockenkontur aus. Dabei ist es vorgesehen, dass die Nockenachse außerhalb der Ebene liegt, die durch die Rollenachse und parallel zur Stößelachse verläuft.
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Darüber hinaus ist aus der
DE 42 12 255 C2 eine Anordnung einer aus Pumpeelementen und Einspritzdüsen bestehenden Kraftstoff-Einspritzvorrichtung an einem Gehäuse einer Brennkraftmaschine bekannt. Bei der Anordnung sind die Pumpeelemente an einem Deckel des Gehäuses in Aufnahmebohrungen gehalten. Die Einspritzdüsen sind am Zylinderkopf als Teil des Gehäuses befestigt. Die Pumpeelemente weisen Rollenstößel auf, die von Pumpennocken an einer Nockenwelle zur Steuerung der Gaswechselventile betätigbar sind, wobei eine Zylinderkopfhaube am Zylinderkopf mittels Schrauben lösbar befestigt ist. Dabei ist es vorgesehen, dass die Pumpeelemente an der Zylinderkopfhaube als Deckel des Gehäuses angeordnet sind und dass die Zylinderkopfhaube mit dem Zylinderkopf unmittelbar verschraubt ist. Zur Betätigung der Pumpeelemente ist die Nockenwelle im Zylinderkopf gelagert.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass der Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass der Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Längsachse des Rollenstößels mit der Zylinderachse einen Winkel von mehr als 20°, insbesondere von mehr als 45°, einschließt. Hierdurch ist die Längsachse des Rollenstößels und somit die beispielsweise als Hochdruckpumpe ausgebildete Pumpe zum Fördern des Kraftstoffes sehr stark geneigt, so dass der Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine insbesondere in Hochrichtung dieser besonders gering gehalten werden kann. Mit anderen Worten lässt sich ein besonders flacher Aufbau der Verbrennungskraftmaschine realisieren, so dass beispielsweise die Höhe des Kraftwagens im Bereich eines Motorraums, in welchem die Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, besonders gering gehalten werden kann. In der Folge kann beispielsweise ein besonders großer Abstand zwischen der Verbrennungskraftmaschine und einer den Motorraum nach oben hin abdeckenden Motorhaube realisiert werden, was dem Fußgängerschutz zugute kommt.
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Darüber hinaus lassen sich die Teileanzahl, das Gewicht und der Bauraumbedarf besonders gering halten, da die Nockenwelle zum Betätigen und somit zum Antreiben des Rollenstößels und somit der Pumpe sowie zum Betätigen wenigstens eines Gaswechselventils des Zylinders genutzt wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Schnittansicht einer Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, mit einem eine Zylinderachse aufweisenden Zylinder und einer Pumpe mit einem Rollenstößel, dessen Längsachse mit der Zylinderachse des Zylinders einen Winkel von mehr als 20° einschließt;
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2 eine schematische und perspektivische Vorderansicht einer Zylinderkopfhaube gemäß einer ersten Ausführungsform für die Verbrennungskraftmaschine;
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3 eine schematische und perspektivische Rückansicht der Zylinderkopfhaube gemäß der ersten Ausführungsform;
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4 eine schematische und perspektivische Vorderansicht der Zylinderkopfhaube gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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5 eine schematische und perspektivische Rückansicht der Zylinderkopfhaube gemäß der zweiten Ausführungsform;
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6 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Draufsicht eines Zylinderkopfs der Verbrennungskraftmaschine, an welchem die Pumpe befestigt ist; und
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7 eine schematische Explosionsansicht eines Halters, unter dessen Vermittlung die Pumpe am Zylinderkopf befestigt ist.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens. Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet und weist wenigstens einen Brennraum in Form eines Zylinders 12 auf. Beispielsweise weist die Verbrennungskraftmaschine 10 eine Mehrzahl von Brennräumen in Form von Zylindern auf. In 1 ist eine Zylinderachse 14 des Zylinders erkennbar. Die Zylinderachse 14 ist die Längsmittelachse des Zylinders 12.
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Während eines gefeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 10 werden Luft und Kraftstoff in den Zylinder 12 eingebracht, so dass sich ein Luft-Kraftstoff-Gemisch bildet. Bei dem Kraftstoff handelt es sich beispielsweise um flüssigen Kraftstoff, wobei es sich um Benzin oder Diesel handeln kann.
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Dem Zylinder 12 ist wenigstens ein erstes Gaswechselventil in Form eines Auslassventils und wenigstens ein zweites Gaswechselventil in Form eines Einlassventils zugeordnet. Dem Auslassventil ist eine Ventilfeder 16 zugeordnet, mittels welcher das Auslassventil in einer Schließstellung gehalten wird. Mittels des Auslassventils wird das Ausströmen von Abgas aus dem Zylinder 12 gesteuert. Hierzu wird das Auslassventil unter Komprimieren der Ventilfeder 16 über einen Schlepphebel 18 von einer Nockenwelle 20 geöffnet, so dass das Abgas aus dem Zylinder 12 ausströmen kann. Das Abgas resultiert aus einer Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem Zylinder 12. Die Nockenwelle 20 ist eine Auslassnockenwelle und an einem aus 6 ausschnittsweise erkennbaren Zylinderkopf 22 der Verbrennungskraftmaschine 10 um eine Drehachse relativ zum Zylinderkopf 22 drehbar gelagert.
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Dem Einlassventil ist eine Ventilfeder 24 zugeordnet, mittels welcher das Einlassventil in einer Schließstellung gehalten wird. Mittels des Einlassventils wird das Einströmen der Luft in den Zylinder 12 gesteuert. Zum Betätigen, das heißt zum Öffnen des Einlassventils umfasst die Verbrennungskraftmaschine 10 eine Nockenwelle 26, welche als Einlassnockenwelle ausgebildet ist. Die Nockenwelle 26 ist an dem Zylinderkopf 22 um eine Drehachse 28 relativ zu dem Zylinderkopf 22 drehbar gelagert. Beim Öffnen des Einlassventils wird die Ventilfeder 24 gespannt. Mittels der gespannten Ventilfedern 16 und 24 können die Gaswechselventile nach dem Öffnen wieder geschlossen und in der jeweiligen Schließstellung gehalten werden.
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Aus 1 ist erkennbar, dass die Verbrennungskraftmaschine 10 auch eine Hochdruckpumpe 30 zum Fördern des Kraftstoffs umfasst. Wie aus 6 erkennbar ist, ist die Hochdruckpumpe 30 über eine eigensteife Kraftstoffleitung 32 mit einer Kraftstoffrail 34 fluidisch verbunden. Mittels der Hochdruckpumpe 30 kann der flüssige Kraftstoff unter Druck gesetzt und über die Kraftstoffleitung 32 in die Kraftstoffrail 34 gefördert und in der Kraftstoffrail 34 unter Druck gespeichert werden. Die Kraftstoffrail 34 ist ein Kraftstoffverteilungselement, mittels welchem der in der Kraftstoffrail 34 unter Druck gespeicherte Kraftstoff auf eine Mehrzahl von Injektoren der Verbrennungskraftmaschine verteilt wird. Die Injektoren dienen zum direkten Einspritzen des flüssigen Kraftstoffs in die jeweiligen Zylinder. Dies bedeutet, dass einer der Injektoren dem Zylinder 12 zugeordnet ist, wobei mittels dieses einen Injektors der Kraftstoff aus der Kraftstoffrail 34 direkt in den Zylinder 12 eingespritzt wird. Somit ist die Verbrennungskraftmaschine 10 als direkt einspritzende Verbrennungskraftmaschine ausgebildet.
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Die Hochdruckpumpe 30 umfasst einen Rollenstößel 36 sowie einen in 1 nicht erkennbaren Pumpenstempel, welcher über den Rollenstößel 36 betätigbar, das heißt antreibbar ist. In 1 ist eine Längsachse 40 des Rollenstößels 36 gezeigt, wobei der Rollenstößel 36 entlang der Längsachse 40 translatorisch bewegbar ist. Bei der Längsachse 40 handelt es sich beispielsweise um eine Mittellinie durch den Rollenstößel 36. Durch Betätigen beziehungsweise Antreiben des Rollenstößels 36 entlang der Längsachse 40 wird die Hochdruckpumpe 30 insgesamt angetrieben, so dass diese den Kraftstoff in die Kraftstoffrail 34 fördert.
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Zum Antreiben der Hochdruckpumpe 30, das heißt zum Antreiben des Rollenstößels 36, wird die Nockenwelle 26 verwendet, welche auch zum Betätigen des Einlassventils verwendet wird. Aus 1 ist erkennbar, dass die Nockenwelle 26 einen dem Rollenstößel 36 zugeordneten Nocken 42 mit drei Erhebungen aufweist. Der Nocken 42 ist um die Drehachse 28 drehbar, wobei der Rollenstößel 36 über seine Rolle außenumfangsseitig am Nocken 42 abrollt. Mittels der Erhebungen wird der Rollenstößel 36 von der Drehachse 28 weggedrückt, wodurch die Hochdruckpumpe 30 angetrieben wird.
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Die Längsachse 40 des Rollenstößels 36 schneidet eine parallel zur Zylinderachse 14 und durch die Drehachse 28 der Nockenwelle 26 verlaufende, gedachte Ebene E bezogen auf die Hochrichtung der Verbrennungskraftmaschine 10 unterhalb der Drehachse 28. Um den Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine 10 besonders gering zu halten, ist es vorgesehen, dass die Längsachse 40 des Rollenstößels 36 mit der Zylinderachse 14 einen Winkel von α von mehr als 20°, insbesondere von mehr als 45°, einschließt. Vorliegend ist der Winkel α größer als 60°. Dadurch lässt sich insbesondere die Bauhöhe der Verbrennungskraftmaschine 10 besonders gering halten. Darüber hinaus kann eine besonders vorteilhafte Führung des Rollenstößels 36 am Nocken 42 realisiert werden, da die Längsachse 40 die Ebene E unterhalb der Drehachse 28 schneidet.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Abstand A zwischen der Drehachse 28 und der Längsachse 40 mindestens sechs mm beträgt.
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2 und 3 zeigen eine Zylinderkopfhaube 43 gemäß einer ersten Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine 10. Der Zylinderkopf 22 weist wenigstens einen Aufnahmeraum auf, in welchem die Nockenwelle 26 zumindest teilweise angeordnet ist. Mittels der Zylinderkopfhaube 43 wird dieser Aufnahmeraum in Hochrichtung der Verbrennungskraftmaschine 10 nach oben hin zumindest bereichsweise verschlossen. Die Zylinderkopfhaube 43 wird dabei mit dem Zylinderkopf 22 verbunden. Gemäß der ersten Ausführungsform weist die Zylinderkopfhaube 43 einen Sitz 44 für die Hochdruckpumpe 30 auf. Mit anderen Worten ist die Hochdruckpumpe 30 an der Zylinderkopfhaube 43, insbesondere an dem Sitz 44, befestigt, wobei der Rollenstößel 36 und/oder der Pumpenstempel durch eine Durchgangsöffnung 46 des Sitzes 44 geführt sind.
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4 und 5 zeigen die Zylinderkopfhaube 43 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Bei der zweiten Ausführungsform weist die Zylinderkopfhaube 43 keinen Sitz für die Hochdruckpumpe 30 auf, da – wie aus 6 und 7 erkennbar ist – die Hochdruckpumpe 30 beispielsweise über einen im Ganzen mit 48 bezeichneten Halter mittels Schrauben 53 am Zylinderkopf 22 befestigt ist. Mit anderen Worten ist bei der ersten Ausführungsform der Zylinderkopfhaube 43 vorgesehen, dass die Hochdruckpumpe 30 unter Vermittlung der Zylinderkopfhaube 43 am Zylinderkopf 22 verbunden ist, da die Hochdruckpumpe 30 an der Zylinderkopfhaube 43 gemäß der ersten Ausführungsform und die Zylinderkopfhaube 43 gemäß der ersten Ausführungsform am Zylinderkopf 22 befestigt ist.
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Bei der zweiten Ausführung ist es vorgesehen, dass die Hochdruckpumpe 30 unter Umgehung der Zylinderkopfhaube 43 am Zylinderkopf 22 befestigt ist. Dabei ist die Hochdruckpumpe 30 unabhängig von der Zylinderkopfhaube 43 am Zylinderkopf 22 befestigt. Aus 7 ist erkennbar, dass der Halter 48 zweiteilig ausgebildet ist und zwei separat voneinander verbundene Halteteile 50 und 52 umfasst. Darüber hinaus ist eine Dichtung 54 vorgesehen, mittels welcher die Halteteile 50 und 52 gegeneinander abgedichtet werden. Die Befestigung der Hochdruckpumpe 30 am Halter 48 erfolgt über einen Flansch 56 des Halteteils 50, an welchem die Hochdruckpumpe 30 mittels Schrauben 58, von denen in 6 lediglich eine Schraube 58 erkennbar ist, befestigt wird.
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Die vorigen Ausführungen können ohne weiteres auch auf einen solchen Antrieb der Hochdruckpumpe 30 übertragen werden, bei welchem die Hochdruckpumpe 30 nicht durch die Einlassnockenwelle sondern durch die Auslassnockenwelle angetrieben wird. Durch das starke Neigen der Längsachse 40 im Bezug zur Zylinderachse 14 kann auch die Entstehung von Körperschall besonders gering gehalten werden, so dass die Verbrennungskraftmaschine 10 ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19600561 C1 [0002]
- DE 4040937 A1 [0003]
- DE 4212255 C2 [0004]
