DE102014213257B4 - Cylinder head for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Zylinderkopf (10) für eine Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Injektoren (20, 22, 24, 26) zum Einspritzen von Kraftstoff, wobei eine Kraftstoffleitung durch einen im Zylinderkopf (10) verlaufenden Kanal (30) zum Leiten von Kraftstoff zu/von den Injektoren (20, 22, 24, 26) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffleitung mindestens drei separate Rohrelemente (40, 42, 44, 46, 48) aufweist, wobei die Rohrelemente (40, 42, 44, 46, 48) ein Eingangs-Rohrelement (40), ein Ausgangs-Rohrelement (48) und mindestens ein Zwischen-Rohrelement (42, 44, 46) umfassen, wobei Zwischen-Rohrelemente (42, 44, 46) jeweils zwei benachbarte Injektoren (20, 22, 24, 26) miteinander verbinden, und der Kanal (30) an voneinander beabstandeten Positionen jeweils von einem senkrecht dazu verlaufenden Injektor-Aufnahmeraum im Zylinderkopf (10) geschnitten wird, wobei jeder der Injektoren (20, 22, 24, 26) auf der einen Seite einen Zuführbereich (21, 25) und auf der anderen Seite einen Abführbereich (23) aufweist, und ein Rohrelement (40, 42, 44, 46) jeweils zum Zuführen von Kraftstoff zu dem jeweiligen Injektor (20, 22, 24, 26) dichtend an dem Zuführbereich (21, 25) des jeweiligen Injektors (20, 22, 24, 26) anliegt, wobei ein Rohrelement (42, 44, 46, 48) jeweils zum Weiterleiten von Kraftstoff von dem jeweiligen Injektor (20, 22, 24, 26) dichtend an dem Abführbereich (23) des jeweiligen Injektors (20, 22, 24, 26) anliegt, wobei die Zwischen-Rohrelemente (42, 44, 46) länger als die sich zwischen den einzelnen Injektor-Aufnahmeräumen erstreckenden Kanalabschnitte des Kanals (30) ausgebildet sind, so dass die Zwischen-Rohrelemente (42, 44, 46) zumindest teilweise in die Injektor-Aufnahmeräume hineinragen.Cylinder head (10) for an internal combustion engine with at least two injectors (20, 22, 24, 26) for injecting fuel, a fuel line running through a channel (30) in the cylinder head (10) for conducting fuel to/from the injectors ( 20, 22, 24, 26), characterized in that the fuel line has at least three separate tubular elements (40, 42, 44, 46, 48), the tubular elements (40, 42, 44, 46, 48) having an input - tubular element (40), an output tubular element (48) and at least one intermediate tubular element (42, 44, 46), wherein intermediate tubular elements (42, 44, 46) each have two adjacent injectors (20, 22, 24, 26) connect to each other, and the channel (30) is intersected at mutually spaced positions in each case by an injector receiving space in the cylinder head (10) running perpendicularly thereto, with each of the injectors (20, 22, 24, 26) on one side having a Feed area (21, 25) and on the other side a discharge area ch (23), and a pipe element (40, 42, 44, 46) each for supplying fuel to the respective injector (20, 22, 24, 26) sealingly on the supply area (21, 25) of the respective injector (20 , 22, 24, 26), wherein a tubular element (42, 44, 46, 48) in each case for passing on fuel from the respective injector (20, 22, 24, 26) sealingly on the discharge area (23) of the respective injector ( 20, 22, 24, 26), the intermediate tubular elements (42, 44, 46) being longer than the channel sections of the channel (30) extending between the individual injector receiving spaces, so that the intermediate tubular elements (42 , 44, 46) protrude at least partially into the injector receiving spaces.
Description
Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Der Zylinderkopf weist mindestens einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff und eine durch einen Kanal im Zylinderkopf verlaufende Kraftstoffleitung zum Versorgen des Injektors mit Kraftstoff und/oder zum Weiterleiten von Kraftstoff ausgehend von dem Injektor auf.The invention relates to a cylinder head for an internal combustion engine of a motor vehicle. The cylinder head has at least one injector for injecting fuel and a fuel line running through a channel in the cylinder head for supplying the injector with fuel and/or for conveying fuel from the injector.
Für die Einspritzung wird bei einer modernen Diesel-Brennkraftmaschine ein Einspritzdruck von bspw. 1800 bis 3000 bar oder mehr benötigt. Diese Anforderung stellt an die Versorgungsleitungen und Anschlüsse zum Zuführen des Kraftstoffs an die einzelnen Injektoren besondere Herausforderungen.In a modern diesel internal combustion engine, an injection pressure of, for example, 1800 to 3000 bar or more is required for the injection. This requirement poses particular challenges for the supply lines and connections for supplying the fuel to the individual injectors.
Üblicherweise befinden sich die Injektoren im Zylinderkopf und sind mittels Hochdruckleitungen an einem gemeinsamen Rail verschraubt. Dieses Rail soll Druckwellen kompensieren und die Verteilung des Kraftstoffs auf die einzelnen Injektoren gewährleisten. Die Verschraubungen sind an die hohen Drücke angepasst.The injectors are usually located in the cylinder head and are bolted to a common rail using high-pressure lines. This rail is intended to compensate for pressure waves and ensure that the fuel is distributed to the individual injectors. The screw connections are adapted to the high pressures.
Ein solcher herkömmlicher Zylinderkopf ist in
Nachteilig hierbei ist die aufwendige Leitungsführung. Auch wird jeweils eine zusätzliche Leckageleitung 130 von Injektor zu Injektor benötigt. Weiterhin müssen die Injektoren aus dem Zylinderkopf so weit herausragen, dass die Anschlüsse einzeln von außen zugänglich sind. Insgesamt besteht ein erheblich Package-Aufwand und die Gefahr von Undichtigkeit an den Hochdruck-Verschraubungen.The disadvantage here is the complex wiring. An
Aus der Druckschrift
Aus der Druckschrift
Ergänzend werden die Druckschriften
In Anbetracht der beschriebenen Probleme ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kompakten und wartungsarmen Zylinderkopf bereitzustellen, mit dem der Kraftstoff den einzelnen Injektoren unter hohem Kraftstoffdruck zuführbar ist und der ohne die Gefahr von Undichtigkeiten einsetzbar ist.In view of the problems described, it is the object of the present invention to provide a compact and low-maintenance cylinder head with which the fuel can be supplied to the individual injectors under high fuel pressure and which can be used without the risk of leaks.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben. Anspruch 8 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Zylinderkopfs gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.According to the invention, this object is achieved by a cylinder head for an internal combustion engine of the above type having the features characterized in claim 1. Advantageous configurations of the invention are described in the further claims. Claim 8 describes a method for producing a cylinder head according to the features of claim 1.
Ausgangspunkt ist ein Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Injektoren zum Einspritzen von Kraftstoff, wobei eine Kraftstoffleitung durch einen im Zylinderkopf verlaufenden Kanal zum Leiten von Kraftstoff zu/von den Injektoren angeordnet ist.The starting point is a cylinder head for an internal combustion engine with at least two injectors for injecting fuel, with a fuel line being arranged through a channel running in the cylinder head for conducting fuel to/from the injectors.
Es ist vorgesehen, dass die Kraftstoffleitung mindestens drei separate Rohrelemente aufweist, wobei die Rohrelemente ein Eingangs-Rohrelement, ein Ausgangs-Rohrelement und mindestens ein Zwischen-Rohrelement umfassen, wobei Zwischen-Rohrelemente jeweils zwei benachbarte Injektoren miteinander verbinden, und der Kanal an voneinander beabstandeten Positionen jeweils von einem senkrecht dazu verlaufenden Injektor-Aufnahmeraum im Zylinderkopf geschnitten wird, wobei jeder der Injektoren auf der einen Seite einen Zuführbereich und auf der anderen Seite einen Abführbereich aufweist, und ein Rohrelement jeweils zum Zuführen von Kraftstoff zu dem jeweiligen Injektor dichtend an dem Zuführbereich des jeweiligen Injektors anliegt, wobei ein Rohrelement jeweils zum Weiterleiten von Kraftstoff von dem jeweiligen Injektor dichtend an dem Abführbereich des jeweiligen Injektors anliegt, wobei die Zwischen-Rohrelemente länger als die sich zwischen den einzelnen Injektor-Aufnahmeräumen erstreckenden Kanalabschnitte des Kanals ausgebildet sind, so dass die Zwischen-Rohrelemente zumindest teilweise in die Injektor-Aufnahmeräume hineinragen.It is envisaged that the fuel line has at least three separate pipe elements, the pipe elements comprising an inlet pipe element, an outlet pipe element and at least one intermediate pipe element, with intermediate pipe elements connecting two adjacent injectors to one another, and the channel at distances from one another Positions are each cut by an injector receiving space in the cylinder head running perpendicularly thereto, each of the injectors having a feed area on one side and a discharge area on the other side, and a pipe element for feeding fuel to the respective injector sealingly on the feed area of the respective injector, wherein a pipe element rests sealingly on the discharge area of the respective injector for passing on fuel from the respective injector, wherein the intermediate pipe elements are longer than the Ka extending between the individual injector receiving spaces nalabschnitte of the channel are formed so that the intermediate tube elements protrude at least partially into the injector receiving spaces.
Das Verfahren zum Herstellen eines Zylinderkopfs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Injektoren in Injektor-Aufnahmeräume eingeführt werden, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingangs-Rohrelement in den Kanal und ein erster Injektor in den Injektor-Aufnahmeraum eingeführt werden, so dass das Eingangs-Rohrelement auf der einen Seite des ersten Injektors an einem Kraftstoff-Zuführbereich des ersten Injektors anliegt, und danach mindestens ein Zwischen-Rohrelement in den Kanal und mindestens ein weiterer Injektor eingeführt werden, so dass das Zwischen-Rohrelement einerseits an dem Abführbereich des einen benachbarten Injektors und andererseits am Zuführbereich des weiteren Injektors angelegt sind, und anschließend ein Ausgangs-Rohrelement in den Kanal eingeführt wird, so dass jeweils zwischen den benachbarten Injektoren und am Anfang und Ende des Kanals Rohrelemente angeordnet sind, wobei die Rohrelemente anschließend dichtend an den mindestens zwei Injektoren angelegt werden und durch Druckausübung von außen auf das Eingangs-Rohrelement und/oder das Ausgangs-Rohrelement alle angeordneten Rohrelemente dichtend an die an den Rohrelementen anliegenden Injektoren angepresst werden.The method for manufacturing a cylinder head according to any one of the preceding claims, in which injectors are inserted into injector accommodating spaces, is characterized in that an input tubular element is inserted into the channel and a first injector into the injector accommodating space, so that the input - The tubular element on one side of the first injector rests against a fuel supply area of the first injector, and then at least one intermediate tubular element is inserted into the channel and at least one further injector is inserted, so that the intermediate tubular element on the one hand is attached to the discharge area of the one adjacent injector and on the other hand at the feed area of the further injector, and then an output pipe element is inserted into the channel, so that pipe elements are arranged between the adjacent injectors and at the beginning and end of the channel, with the pipe elements then sealingly on the at least two Injectors created we rden and by exerting pressure from the outside on the inlet pipe element and / or the outlet pipe element, all arranged pipe elements are pressed sealingly against the injectors resting on the pipe elements.
Mit anderen Worten ist die in dem Kanal angeordnete Kraftstoffleitung anders als bei der Druckschrift
Die Erfindung geht auf die Erkenntnis zurück, dass durch zwei separate Rohrelemente, die seitlich dichtend an dem Injektor angelegt sind, eine weitaus höhere Dichtigkeit erreichbar ist als bei aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffzuführungen.The invention is based on the finding that a much higher level of tightness can be achieved by means of two separate pipe elements that are placed on the injector in a laterally sealing manner than in the case of fuel supply lines known from the prior art.
Ferner sind keine zusätzlichen Hochdruckleitungen und/oder Hochdruckverschraubungen erforderlich, mittels derer der Injektor an ein gemeinsames Hochdruckrail anzuschließen ist, da der Kraftstoff unmittelbar von der Hochdruckpumpe ohne zwischengeschaltetes gemeinsames Hochdruckrail über das erste Rohrelement, dem Eingangs-Rohrelement, dem Injektor zuführbar ist. Dichtigkeitsprobleme werden hierdurch beseitigt und der Wartungsbedarf minimiert.Furthermore, no additional high-pressure lines and/or high-pressure screw connections are required, by means of which the injector is to be connected to a common high-pressure rail, since the fuel can be supplied to the injector directly from the high-pressure pump without an interposed common high-pressure rail via the first tubular element, the input tubular element. This eliminates leakage problems and minimizes the need for maintenance.
Der Zylinderkopf weist zumindest einen weiteren Injektor auf, wobei das weitere Rohrelement, das auch als Zwischen-Rohrelement bezeichnet wird, in dem Kanal zwischen dem ersten Injektor und dem weiteren Injektor verläuft und dichtend an einem Zuführbereich des zweiten Injektors anliegt, insbesondere daran angepresst ist. Mit anderen Worten ist der zweite Injektor in Reihe hinter den ersten Injektor geschaltet und wird seriell über das weitere Rohrelement mit Kraftstoff versorgt. Der Kraftstoff strömt in diesem Fall unter Hochdruck über das erste Rohrelement durch den ersten Injektor und weiter über das weitere Rohrelement in den zweiten Injektor. Damit sind der erste Injektor und der zweite Injektor in Reihe und nicht über ein gemeinsames Hochdruckrail mit separaten Hochdruckleitungen an die Hochdruckpumpe angeschlossen. Die Anpressung des ersten Endes des zweiten Rohrelements in dessen Längsrichtung an den Abführbereich des ersten Injektors und des anderen Endes des zweiten Rohrelement an den Zuführbereich des zweiten Injektors sorgt für eine besonders hohe Dichtigkeit unter einem minimalen Leitungsaufwand aufgrund der Direktverbindung zwischen erstem und zweitem Injektor.The cylinder head has at least one additional injector, with the additional tubular element, which is also referred to as the intermediate tubular element, running in the channel between the first injector and the additional injector and sealingly resting against a supply area of the second injector, in particular being pressed against it. In other words, the second injector is connected in series behind the first injector and is supplied with fuel in series via the further tubular element. In this case, the fuel flows under high pressure via the first tubular element through the first injector and further via the further tubular element into the second injector. The first injector and the second injector are thus connected in series and not via a common high-pressure rail with separate high-pressure lines to the high-pressure pump. The pressing of the first end of the second tubular element in its longitudinal direction against the discharge area of the first injector and the other end of the second tubular element against the supply area of the second injector ensures a particularly high level of tightness with minimal line expenditure due to the direct connection between the first and second injector.
Im Hinblick auf einen besonders kompakten Aufbau des Zylinderkopfs sind zwei oder mehr den Kanal jeweils quer, insbesondere senkrecht schneidende Injektoren vorgesehen, zwischen denen in dem Kanal jeweils Rohrelemente zum Leiten von Kraftstoff verlaufen, die eine Kraftstoffversorgung der Injektoren der Reihe nach ermöglichen. Dabei verlaufen die Rohrelemente jeweils von dem Abführbereich eines Injektors, an dem sie dichtend anliegen, zu dem Zuführbereich des in der Reihe nächsten Injektors, an dem sie dichtend anliegen. Die beschriebene serielle Direktverbindung zwischen den Injektoren über die Rohrabschnitte bedeutet einen minimalen Leitungsaufwand unter Verzicht auf ein gemeinsames Hochdruckrail mit separaten, parallel geschalteten Hochdruckleitungen. Die Injektoren haben dabei vorzugsweise einen größeren Durchmesser beziehungsweise einen flächenmäßig größeren Querschnitt als der senkrecht dazu verlaufende Kanal. Dies vereinfacht ein dichtendes Anlegen der Enden der Rohrelemente jeweils an den Seitenwänden der Injektoren.With a view to a particularly compact design of the cylinder head, two or more injectors are provided, each cutting transversely, in particular vertically, between which pipe elements for conducting fuel run in the channel, which enable fuel to be supplied to the injectors in sequence. The pipe elements each run from the discharge area of an injector, against which they bear in a sealing manner, to the feed area of the next injector in the row, against which they bear in a sealing manner. The described direct serial connection between the injectors via the pipe sections means a minimum amount of wiring, while dispensing with a common high-pressure rail with separate high-pressure lines connected in parallel. The injectors preferably have a larger diameter or a cross section that is larger in terms of surface area than the channel running perpendicularly thereto. This simplifies a sealing system gene of the ends of the tube elements in each case on the side walls of the injectors.
Die Montage des erfindungsgemäßen Zylinderkopfs kann dadurch vereinfacht werden, dass der Zylinderkopf folgendes aufweist: n (n>1, vorzugsweise n=4) den Kanal senkrecht kreuzende Injektoren, die seriell mit Kraftstoff versorgt werden, ein in einem Eingangsbereich des Kanals verlaufendes Eingangs-Rohrelement zum Zuführen von Kraftstoff von einer Hochdruckpumpe zu dem ersten Injektor, n-1 (vorzugsweise 3) jeweils zwischen zwei Injektoren in dem Kanal verlaufende Zwischen-Rohrelemente, deren eines Ende dichtend an einem Abführbereich eines Injektors und deren anderes Ende dichtend an einem Zuführbereich des folgenden Injektors anliegt, und ein in einem Ausgangsbereich des Kanals verlaufendes Ausgangs-Rohrelement zum Abführen von Kraftstoff von dem letzten Injektor zu einem Leckageraum, wobei alle Rohrelemente entlang einer Kanalachse durch den Zylinderkopf verlaufen. Das Eingangs-Rohrelement ragt vorzugsweise aus der einen Kanalöffnung heraus und das Ausgangs-Rohrelement ragt vorzugsweise aus der anderen Kanalöffnung heraus. Mit anderen Worten kann der Kanal als Durchgangskanal beziehungsweise als Durchgangsbohrung durch den Zylinderkopf gebildet sein, der von den vorzugsweise vier Injektor-Aufnahmeräumen gekreuzt wird. Der Kraftstoff kommt von der Hochdruckpumpe und wird dem Eingangs-Rohrelement zugeführt. Von da aus wird er von Injektor zu Injektor weitergeleitet und seriell verteilt. Über das Ausgangs-Rohrelement kann überschüssiger Kraftstoff abgeführt werden.The assembly of the cylinder head according to the invention can be simplified in that the cylinder head has the following: n (n>1, preferably n=4) injectors crossing the channel perpendicularly and being supplied with fuel in series, an input tubular element running in an input area of the channel for supplying fuel from a high-pressure pump to the first injector, n-1 (preferably 3) intermediate pipe elements running in each case between two injectors in the channel, one end of which seals against a discharge area of one injector and the other end seals against a feed area of the following one injector abuts, and running in an exit region of the channel exit pipe element for discharging fuel from the last injector to a leakage chamber, all pipe elements running along a channel axis through the cylinder head. The inlet tubular element preferably protrudes from one channel opening and the outlet tubular element preferably protrudes from the other channel opening. In other words, the channel can be formed as a through channel or as a through hole through the cylinder head, which is crossed by the preferably four injector receiving spaces. The fuel comes from the high-pressure pump and is fed to the inlet pipe element. From there it is forwarded from injector to injector and distributed serially. Excess fuel can be discharged via the outlet pipe element.
Vorzugsweise werden das Eingangs- und das Ausgangs-Rohrelement und mittelbar auch die Zwischen-Rohrelemente ausgehend von einem oder von beiden Enden des Kanals dichtend gegen die Zuführbereiche und/oder Abführbereiche der jeweils zugehörigen Injektoren gepresst. Der für die Pressung erforderliche Kraftaufwand kann dadurch verringert werden, dass die beiden äußeren Rohrelemente (das Eingangs-Rohrelement und/oder das Ausgangs-Rohrelement) mittels Spannelementen wie Verschraubungen beziehungsweise Spannmuttern nach innen in den Kanal gegen die zugehörigen Injektoren gedrückt werden. Dadurch wird die aus den Injektoren und den Rohrelementen bestehende, durch den Zylinderkopf verlaufende Kraftstoffleitung insgesamt dichtend verspannt. Dabei ist die Verschraubung nur an den beiden Enden des Kanals erforderlich, weil die Kraft entlang der Reihenschaltung der Rohrelemente an jeder Stelle den gleichen Betrag hat. Die Rohrelemente werden mit großer Kraft seitlich an die Injektoren gedrückt und dichten so die hohen Kraftstoffdrücke ab.The inlet and outlet pipe elements and indirectly also the intermediate pipe elements are preferably pressed sealingly against the feed areas and/or discharge areas of the associated injectors, starting from one or from both ends of the channel. The force required for the pressing can be reduced in that the two outer tubular elements (the inlet tubular element and/or the outlet tubular element) are pressed inwards into the channel against the associated injectors by means of clamping elements such as screw connections or clamping nuts. As a result, the fuel line, which consists of the injectors and the pipe elements and runs through the cylinder head, is tightened in an overall sealing manner. The screw connection is only necessary at the two ends of the channel, because the force along the series connection of the tubular elements has the same amount at every point. The pipe elements are pressed against the side of the injectors with great force, thus sealing off the high fuel pressures.
Im Hinblick auf eine einfache und kostengünstige Ausgestaltung der Kraftstoffleitung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Rohrelemente jeweils als rohrförmige Lanzen ausgebildet sind, die an einem oder an beiden Rohrenden der Lanzen mit einer sich bevorzugt im Wesentlichen konisch verjüngenden Dichtfläche zur Anlage an jeweils einer Gegendichtfläche eines Injektors ausgestattet sind. Alternativ oder zusätzlich sind die Gegendichtflächen der Injektoren zur Anlage der Rohrenden der Lanzen als sich vorzugsweise im Wesentlichen konisch verengende Vertiefungen zum Eingriff der Rohrenden der Lanzen ausgebildet. Im Hinblick auf eine verbesserte Dichtigkeit hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dass die Dichtflächen zumindest abschnittweise konvex ausgebildet sind, während die Gegendichtflächen rein konisch ausgebildet sein können. Dadurch können bei der Verspannung Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden und eine dichte Anpressung bei einem vernachlässigbaren Versatz der zu verspannenden Teile in Kanallängsrichtung erreicht werden.With regard to a simple and cost-effective design of the fuel line, it has proven to be advantageous that the pipe elements are each designed as tubular lances, which are attached to one or both pipe ends of the lances with a preferably substantially conically tapering sealing surface for contact with one Counter sealing surface of an injector are equipped. Alternatively or additionally, the counter-sealing surfaces of the injectors for contacting the pipe ends of the lances are designed as preferably essentially conically narrowing depressions for engaging the pipe ends of the lances. With regard to improved tightness, it has proven to be expedient for the sealing surfaces to be of convex design, at least in sections, while the counter-sealing surfaces can be of purely conical design. As a result, manufacturing tolerances can be compensated during the clamping and a tight contact pressure can be achieved with a negligible offset of the parts to be clamped in the longitudinal direction of the duct.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Zylinderkopfs kann weiter vereinfacht werden, indem mindestens ein Injektor bei der Montage mit Spiel in der Kanallängsrichtung in einen den Kanal im Wesentlichen senkrecht schneidenden Injektor-Aufnahmeraum einführbar ist, wobei der Injektor durch die anschließende Anpressung der Rohrelemente von beiden Seiten an den Injektor in einer korrekten Lage in der Kanallängsrichtung innerhalb des Injektor-Aufnahmeraums fixierbar ist. Dieses Spiel des Injektors in dem Injektor-Aufnahmeraum kann erforderlich sein, damit der Injektor an einem bereits in den Injektor-Aufnahmeraum vorstehenden Ende eines Rohrelements vorbei quer zu der Kanallängsrichtung in den Injektor-Aufnahmeraum einführbar ist.The production of the cylinder head according to the invention can be further simplified in that at least one injector can be inserted during assembly with play in the longitudinal direction of the duct into an injector receiving space that intersects the duct essentially perpendicularly, with the injector being pressed against the pipe elements from both sides by the subsequent pressing Injector can be fixed in a correct position in the longitudinal direction of the channel within the injector accommodating space. This play of the injector in the injector receiving space can be necessary so that the injector can be inserted past an end of a tubular element that already projects into the injector receiving space, transversely to the longitudinal direction of the channel and into the injector receiving space.
Gemäß einem besonders wichtigen Gesichtspunkt der Erfindung ist zwischen der Außenwand des an dem Abführbereich eines Injektors anliegenden Rohrelements und der Innenwand des Kanals ein Leckageraum gebildet, über den eine Kraftstoff-Leckagemenge konzentrisch um das Rohrelement herum abführbar ist. Die Leckage wird über den Zwischenraum zwischen dem Rohrelement und dem Kanal abgeführt und hat ihren Abflussanschluss an demjenigen Kanalende, aus dem das Ausgangs-Rohrelement vorsteht. Zur Abdichtung des Leckageraums gegenüber den Injektor-Aufnahmeräumen können die Injektoren umlaufende Dichtelemente wie Dichtringe beziehungsweise O-Ringe vorgesehen sein. Die Leckage steht unter einem wesentlichen geringeren Druck als der zuzuführende Kraftstoff, so dass in diesem Fall eine Abdichtung mittels herkömmlicher Dichtelemente möglich ist.According to a particularly important aspect of the invention, a leakage space is formed between the outer wall of the tubular element in contact with the discharge area of an injector and the inner wall of the duct, via which a leakage quantity of fuel can be discharged concentrically around the tubular element. The leakage is discharged via the space between the tubular element and the duct and has its drain connection at that duct end from which the outlet tubular element protrudes. Sealing elements such as sealing rings or O-rings surrounding the injectors can be provided to seal off the leakage chamber from the injector receiving chambers. The leakage is under a significantly lower pressure than the fuel to be supplied, so that in this case sealing by means of conventional sealing elements is possible.
Bei herkömmlichen Kraftstoff-Zuführeinrichtungen mit einem gemeinsamen Common Rail dient das Common Rail-Volumen insbesondere auch zur Vermeidung von Druckschwankungen beziehungsweise Druckwellen von Injektor zu Injektor. Solche Druckschwankungen können bei dem erfindungsgemäßen Zylinderkopf mit serieller Kraftstoffweiterleitung von Injektor zu Injektor dadurch verhindert werden, dass die Injektoren selbst vorzugsweise in der Injektorspitze jeweils ein mit Kraftstoff füllbares Railvolumen aufweisen, das mit dem Zuführbereich des jeweiligen Injektors in Fluidverbindung bringbar ist und über die Kraftstoffleitung mit Kraftstoff füllbar ist. Vorzugsweise führt bei jedem Injektor ein erster Kraftstoffkanal von dem Zuführbereich zu dem Abführbereich und ein davon abzweigender Kraftstoffkanal von dem Zuführbereich zu dem in der Injektorspitze angeordneten Railvolumen, durch das Druckschwankungen infolge des Einspritzvorgangs verringert werden.In conventional fuel supply devices with a common rail, the common rail volume is used in particular for Avoidance of pressure fluctuations or pressure waves from injector to injector. Such pressure fluctuations can be prevented in the cylinder head according to the invention with serial fuel transfer from injector to injector in that the injectors themselves preferably have a fuel-fillable rail volume in the injector tip, which can be brought into fluid connection with the supply area of the respective injector and via the fuel line with Fuel can be filled. In each injector, a first fuel channel preferably leads from the supply area to the discharge area and a fuel channel branching therefrom from the supply area to the rail volume arranged in the injector tip, which reduces pressure fluctuations as a result of the injection process.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfs, bei dem ein Injektor in einen Injektor-Aufnahmeraum eingeführt wird, der einen durch den Zylinderkopf führenden Kanal schneidet, und ein Eingangs-Rohrelement in den Kanal eingeführt wird, so dass es auf der einen Seite des Injektors an einem Kraftstoff-Zuführbereich des Injektors anliegt. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Zwischen-Rohrelement in den Kanal eingeführt, so dass es auf der anderen Seite des Injektors an einem Kraftstoff-Abführbereich des Injektors anliegt, und anschließend werden die beiden Rohrelemente dichtend an dem Injektor angelegt, insbesondere daran angepresst.According to a further aspect, the invention relates to a method for manufacturing a cylinder head according to the invention, in which an injector is inserted into an injector receiving space which intersects a passage leading through the cylinder head, and an input tubular element is inserted into the passage so that it on one side of the injector rests against a fuel supply area of the injector. According to the method according to the invention, an intermediate tubular element is introduced into the channel so that it rests against a fuel discharge area of the injector on the other side of the injector, and then the two tubular elements are placed sealingly against the injector, in particular pressed against it.
Falls der herzustellende Zylinderkopf mehr als einen Injektor aufweist, werden die Injektoren in über den Kanal miteinander verbundene Injektor-Aufnahmeräume eingeführt und Rohrelemente werden derart in den Kanal eingeführt, dass jeweils zwischen benachbarten Injektoren und am Anfang und Ende des Kanals ein Rohrelement angeordnet ist. Zuletzt werden durch Druckausübung von außen auf das erste und/oder auf das letzte Rohrelement (Eingangs-Rohrelement und/oder Ausgangs-Rohrelement) alle Rohrelemente dichtend an die daran anliegenden Injektoren angepresst.If the cylinder head to be produced has more than one injector, the injectors are inserted into injector receiving spaces connected to one another via the channel and tube elements are inserted into the channel in such a way that a tube element is arranged between adjacent injectors and at the beginning and end of the channel. Finally, by exerting external pressure on the first and/or the last pipe element (inlet pipe element and/or outlet pipe element), all pipe elements are pressed sealingly onto the injectors lying against them.
Um eine dichtende Anpressung der Rohrelemente an die Injektoren zu ermöglichen, sind die Zwischen-Rohrelemente vorzugsweise etwas länger als die sich zwischen den einzelnen Injektor-Aufnahmeräumen erstreckenden Kanalabschnitte, so dass die Zwischen-Rohrelemente zumindest teilweise in die Injektor-Aufnahmeräume hineinragen. Deshalb kann bei der Montage zumindest ein Injektor relativ zu der Längsrichtung des Injektor-Aufnahmeraums verkippt oder gegenüber der Mitte des Aufnahmeraums versetzt eingeführt werden, um an einem bereits in den Injektor-Aufnahmeraum vorstehenden Rohrende eines Rohrelements vorbeizugelangen.In order to enable the tubular elements to be pressed tightly against the injectors, the intermediate tubular elements are preferably slightly longer than the channel sections extending between the individual injector receiving spaces, so that the intermediate tubular elements at least partially protrude into the injector receiving spaces. Therefore, during assembly, at least one injector can be inserted tilted relative to the longitudinal direction of the injector receiving space or offset relative to the center of the receiving space in order to get past a tube end of a tube element that already protrudes into the injector receiving space.
Vorzugsweise werden bei der Herstellung abwechselnd Rohrelemente und daran anzulegende Injektoren in den Zylinderkopf eingeführt. Das Einführen eines Injektors zu einem Zeitpunkt, zu dem bereits beide daran anzulegenden Rohrelemente eingeführt sind, kann nämlich als Platzgründen im Injektor-Aufnahmeraum problematisch sein.During production, tubular elements and injectors to be placed on them are preferably alternately inserted into the cylinder head. The introduction of an injector at a point in time at which both tubular elements to be placed on it have already been introduced can be problematic as a result of the lack of space in the injector receiving space.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in
-
1 einen erfindungsgemäßen Zylinderkopf mit vier Injektoren in einem Längsschnitt durch den Kanal, -
2 den Eingangsbereich des Kanals des in1 dargestellten Zylinderkopfs in einer vergrößerten Ansicht, -
3 den Eingangsbereich des Kanals des in1 dargestellten Zylinderkopfs in einer vergrößerten Ansicht, -
4 eine der Verdeutlichung dienende Ansicht, die die aus Rohrelementen und Injektoren bestehende Kraftstoffversorgung des in1 gezeigten Zylinderkopfs ohne das Basisteil des Zylinderkopfs zeigt, -
5 den erfindungsgemäßen Zylinderkopf in einer perspektivischen Ansicht, und -
6 einen herkömmlichen Zylinderkopf in einer perspektivischen Ansicht.
-
1 a cylinder head according to the invention with four injectors in a longitudinal section through the channel, -
2 the entrance area of the canal of the in1 illustrated cylinder head in an enlarged view, -
3 the entrance area of the canal of the in1 illustrated cylinder head in an enlarged view, -
4 an explanatory view showing the fuel supply system consisting of pipe elements and injectors in1 shows the cylinder head shown without the base part of the cylinder head, -
5 the cylinder head according to the invention in a perspective view, and -
6 a conventional cylinder head in a perspective view.
In
In dem Kanal 30 sind insgesamt fünf als rohrförmige Lanzen ausgebildete, separate Rohrelemente 40, 42, 44, 46, 48 aufgenommen. Davon sind drei Rohrelemente als Zwischen-Rohrelemente 42, 44, 46 ausgebildet und jeweils in einem Kanalabschnitt zwischen zwei Injektor-Aufnahmeräumen aufgenommen. Ein viertes Rohrelement ist als Eingangs-Rohrelement 40 ausgebildet und in einem Eingangsabschnitt des Kanals 30 aufgenommen. Das eine Ende des Eingangs-Rohrelements 40 ragt aus dem Kanal 30 hervor und das andere Ende des Eingangs-Rohrelements 40 liegt dichtend an dem ersten Injektor 40 an. Schließlich ist ein fünftes Rohrelement als Ausgangs-Rohrelement 48 ausgebildet und in einem Ausgangsabschnitt des Kanals 30 aufgenommen. Das eine Ende des Ausgangs-Rohrelements 48 ragt aus dem Kanal 30 an dessen entgegengesetztem Ende hervor und das andere Ende des Ausgangs-Rohrelements 48 liegt dichtend an dem vierten Injektor 26 an.A total of five separate
Die Anzahl n der Zwischen-Rohrelemente 42, 44, 46 hängt von der Anzahl der in Reihe mit Kraftstoff zu versorgenden Injektoren ab. Im Falle nur eines einzigen zu versorgenden Injektors ist kein Zwischen-Rohrelement erforderlich. Im Fall von zwei Injektoren ist ein einzelnes Zwischen-Rohrelement zwischen zwei Injektoren vorgesehen. Die Zwischen-Rohrelemente 42, 44, 46 verbinden jeweils zwei benachbarte Injektoren derart miteinander, dass Kraftstoff unter Hochdruck von dem Abführbereich des einen Injektors (bspw. Abführbereich 23 des ersten Injektors 20) zu dem Zuführbereich des in der Reihe nächsten Injektors (bspw. Zuführbereich 25 des zweiten Injektors 22) leitbar ist.The number n of
In dem dargestellten Beispiel mit vier Injektoren 20, 22, 24, 26 wird Kraftstoff ausgehend von einer Hochdruckpumpe (nicht dargestellt) in
Da die Rohrelemente an beiden Seiten an die zugehörigen Injektoren angepresst sind, kann eine besonders hohe Dichtheit an den Verbindungsstellen zwischen den Rohrenden und den Zuführ-/Abführbereichen der Injektoren erreicht werden. Die Dichtheit kann weiter verbessert werden, indem die Rohrenden 41, 43 jeweils sich verjüngende Dichtflächen aufweisen, die an als sich verjüngende Vertiefungen ausgebildete Gegendichtflächen in den Seitenwänden der Injektoren anpressbar sind (siehe insbes.
In
In
Wichtig ist das in jeder Injektorspitze vorhandene Railvolumen 28 (siehe
In den
Im Hinblick auf eine einfache Injektormontage können die Injektoren jeweils mit Axialspiel (angedeutet durch Bezugszeichen 60 in
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Zylinderkopfcylinder head
- 2020
- erster Injektorfirst injector
- 2121
- Zuführbereich des ersten InjektorsFeeding area of the first injector
- 2222
- zweiter Injektorsecond injector
- 2323
- Abführbereich des ersten InjektorsDischarge area of the first injector
- 2424
- dritter Injektorthird injector
- 2525
- Zuführbereich des zweiten InjektorsFeeding area of the second injector
- 2626
- vierter Injektorfourth injector
- 2828
- Railvolumenrail volume
- 3030
- Kanalchannel
- 3535
- Innenwand des Kanalsinner wall of the canal
- 3737
- Leckageraumleakage space
- 4040
- Eingangs-Rohrelementinput pipe element
- 4141
- Rohrendepipe end
- 4343
- Rohrendepipe end
- 42, 44, 4642, 44, 46
- Zwischen-Rohrelementeintermediate tubular elements
- 4848
- Ausgangs-Rohrelementexit pipe element
- 50, 5250, 52
- Verschraubungen/SpannmutternScrew connections/clamping nuts
- 6060
- Axialspielend play
- 110110
- Hochdruckrailhigh pressure rail
- 120120
- Hochdruck-Versorgungsleitungenhigh pressure supply lines
- 130130
- Leckageleitungenleakage lines
- 140140
- Hochdruckpumpehigh pressure pump
- AA
- Kanalachsechannel axis
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014213257.6A DE102014213257B4 (en) | 2014-07-08 | 2014-07-08 | Cylinder head for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014213257.6A DE102014213257B4 (en) | 2014-07-08 | 2014-07-08 | Cylinder head for internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102014213257A1 DE102014213257A1 (en) | 2016-01-14 |
DE102014213257B4 true DE102014213257B4 (en) | 2022-12-29 |
Family
ID=54866853
Family Applications (1)
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2014
- 2014-07-08 DE DE102014213257.6A patent/DE102014213257B4/en active Active
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