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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinderkopfanordnung einer Brennkraftmaschine mit einer verbesserten Schachtabdichtung eines Injektorschachts, in welchem ein Injektor aufgenommen ist.
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Bei Brennkraftmaschinen, bei denen der Kraftstoff direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, sind üblicherweise in einem Zylinderkopf Injektorschächte vorgesehen, welche die Kraftstoffinjektoren aufnehmen. Um zu vermeiden, dass Spritzwasser, Dreck usw. von außen in den Injektorschacht gelangen, sind so genannte Schachtabdichtungen vorgesehen, welche den Injektorschacht gegen die Umgebung abdichten. Es wurde nun jedoch festgestellt, dass Beispielsweise bei einer Motorreinigung mit einem Hochdruckreiniger Flüssigkeit durch die Schachtabdichtung in den Injektorschacht gelangen kann. Diese Flüssigkeit kann auch bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine, wenn hohe Temperaturen herrschen, nicht durch die abdichtende Schachtabdichtung zur Umgebung zurückkehren, sondern verursacht Korrosion an Bauteilen des Injektors sowie ggf. im Extremfall einen elektrischen Kurzschluss. Es wäre daher wünschenswert, eine verbesserte Schachtabdichtung zu haben.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Zylinderkopfanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass ein Verbleib von Flüssigkeiten in einem Injektorschacht in einem Zylinderkopf vermieden werden kann. Dadurch wird die Gefahr einer Korrosion und eines elektrischen Kurzschlusses des Injektors signifikant reduziert, Im Betrieb kann die eventuell in den Injektorschacht gelangte Flüssigkeit wieder aus dem Injektorschacht entweichen. Dies wird erfinderisch gemäß dadurch erreicht, dass die Zylinderkopfanordnung eine ringförmige Schachtabdichtung aufweist, welche am Injektor angeordnet ist und eine Abdichtung zwischen dem Injektor und dem Injektorschacht bereitstellt, wobei wenigstens eine die Schachtabdichtung überbrückende Verbindung zwischen dem Inneren des Injektorschachts und der Umgebung ausgebildet ist. Somit kann Flüssigkeit, welche eventuell beispielsweise bei einer Motorwäsche oder dergleichen in den Injektorschacht gelangt ist, im Betrieb über die überbrückende Verbindung wieder aus dem Injektorschacht entfernt werden. Trotzdem ermöglicht die Schachtabdichtung einen ausreichenden Schutz gegen das Eindringen von Spritzwasser und/oder Dreck oder anderen Partikeln während des üblichen Betriebes. Beispielsweise bei einer Motorwäsche mit einem Hochdruckreiniger kann Flüssigkeit durch die Schachtabdichtung in den Injektorschacht gelangen. Diese kann dann jedoch über die überbrückende Verbindung wieder im Betrieb aus dem Injektorschacht verdampfen. Somit ermöglicht die Erfindung einerseits eine Lösung hinsichtlich einer Abdeckung und Abdichtung des Injektorschachts ohne vollständige Dichtheit und der Möglichkeit, dass Flüssigkeit aus dem Injektorschacht wieder entweichen kann.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Vorzugsweise ist die überbrückende Verbindung zwischen der Schachtabdichtung und dem Zylinderkopf als Durchgangsöffnung ausgebildet. Vorzugsweise sind hierbei entlang des Umfangs des Injektors eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen vorgesehen. Somit kann ein Flüssigkeits- und ggf. auch ein Gasaustausch zwischen dem Inneren des Injektorschachts und der Umgebung erfolgen.
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Besonders bevorzugt ist alternativ die Durchgangsöffnung zwischen dem Injektor und der Schachtabdichtung ausgebildet. Weiter alternativ sind mehrere Durchgangsöffnungen sowohl zwischen der Schachtabdichtung und dem Zylinderkopf als auch zwischen der Schachtabdichtung und dem Injektor vorgesehen.
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Um zu vermeiden, dass zu viel Flüssigkeit und Dreck auch insbesondere im normalen Betrieb in den Injektorschacht gelangt, ist die Durchgangsöffnung der überbrückenden Verbindung vorzugsweise nicht parallel zu einer Mittelachse des Injektors ausgebildet. Mit anderen Worten ist, bzw. sind die Durchgangsöffnungen schräg oder nicht linear vorgesehen, sodass ein Eindringen von Wasser im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine, beispielsweise bei einer Regenfahrt mit einem Fahrzeug, möglichst vermieden wird. Alternativ bevorzugt sind die Durchgangsöffnungen geradlinig und parallel zu einer Mittelachse des Injektorschachts.
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Die überbrückende Verbindung kann direkt in der Schachtabdichtung, beispielsweise durch Vorsehen von offenen Kanälen an den inneren und/oder äußeren Mantelbereichen der Schachtabdichtung oder von geschlossenen Kanälen durch die Schachtabdichtung vorgesehen seien. Alternativ ist die überbrückende Verbindung im Zylinderkopf an der Position, an welcher die Schachtabdichtung am Zylinderkopf anliegt, vorgesehen. Weiter alternativ oder zusätzlich ist die überbrückende Verbindung im Gehäuse des Injektors als geschlossener oder offener Kanal vorgesehen.
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Um die überbrückende Verbindung möglichst einfach bereitstellen zu können, sind vorzugsweise an der Wandfläche des Injektorschachts vorstehende Bereiche vorgesehen, zwischen welchen die überbrückende Verbindung verläuft. Hierbei sind wenigstens zwei vorstehende Bereiche vorgesehen, welche zwischen sich dann die überbrückende Verbindung ermöglichen. Alternativ bevorzugt ist genau ein vorstehender Bereich vorgesehen, wobei sich die Schachtabdichtung derart über den einen vorstehenden Bereich spannt, dass links und rechts seitlich neben dem vorstehenden Bereich überbrückende Verbindungen ausgebildet sind.
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Besonders bevorzugt sind mehrere überbrückende Verbindungen parallel zueinander und insbesondere geradlinig ausgebildet. Hierdurch können die Herstellkosten für die überbrückende Verbindung sehr gering gehalten werden.
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Alternativ ist die überbrückende Verbindung spiralförmig ausgebildet. Hierbei kann beispielsweise in die Wandung des Injektorschachts eine Spirale, z.B. entsprechend einem Gewinde, ausgebildet werden, über welche die Verbindung zwischen dem Innenbereich des Injektorschachts und der Umgebung ermöglicht wird. Diese spiralförmige überbrückende Verbindung hat den großen Vorteil, dass im Betrieb praktisch kein Dreck und keine Flüssigkeit in das Innere des Injektorschacht gelangen kann, höchstens bei hochdruckbelasteten Ereignissen wie eine Reinigung der Brennkraftmaschine mit einem Hochdruckreiniger.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist am Zylinderkopf zu Beginn des Injektorschachts ein umlaufender Rücksprung vorgesehen, an welchem die Schachtabdichtung angeordnet ist. Hierdurch wird die Gefahr des Eindringens von Flüssigkeiten oder Partikeln weiter reduziert, da die Schachtabdichtung in den Rücksprung angeordnet werden kann und somit wenig oder nicht über die Oberfläche des Zylinderkopfs nach außen vorsteht. Durch das Vorsehen des umlaufenden Rücksprungs in der Wandung des Injektorschachts ist es auch möglich, dass auf einfache Weise eine visuelle Überprüfung einer richtigen Montage der Schachtabdichtung möglich ist.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Zylinderkopfanordnung.
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Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Schachtabdichtung, insbesondere aus einem elastischen Material, mit einer überbrückenden Verbindung an einem inneren Umfang und/oder einem äußeren Umfang und/oder einer Durchgangsöffnung in der Schachtabdichtung.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
- 1 eine schematische Darstellung einer Zylinderkopfanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 eine schematische, vergrößerte, perspektivische Schnittansicht einer Schachtabdichtung der Zylinderkopfanordnung von 1,
- 3 eine schematische, perspektivische Teil-Ansicht eines Injektorschachts der Zylinderkopfanordnung von 1,
- 4 eine schematische, geschnittene, perspektivische Ansicht einer Zylinderkopfanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 5 eine schematische, perspektivische Darstellung des Injektorschachts der Zylinderkopfanordnung von 4, und
- 6 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Injektorschachts einer Zylinderkopfanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 eine Zylinderkopfanordnung 1 einer Brennkraftmaschine im Detail beschrieben.
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Die Zylinderkopfanordnung 1 umfasst einen Zylinderkopf 2 sowie einen Injektor 3, der in diesem Ausführungsbeispiel ein Kraftstoffinjektor ist. Es sei jedoch angemerkt, dass der Injektor beispielsweise auch ein Wasserinjektor oder ein Harnstoffinjektor sein kann.
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Der Injektor ist im Zylinderkopf 2 in einem Injektorschacht 21 angeordnet. Wie in 1 ersichtlich ist, mündet der Injektor 3 direkt an einem Brennraum 20 der Brennkraftmaschine und spritz den Kraftstoff direkt in den Brennraum ein.
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Am Injektor 3 ist ferner ein Kraftstoffanschluss 30 dargestellt sowie ein elektrischer Anschluss 31, welche sich außerhalb des Zylinderkopfes 2 befinden.
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Ferner umfasst die erfindungsgemäße Zylinderkopfanordnung eine ringförmige Schachtabdichtung 4, welche im Detail aus 2 ersichtlich ist. Die Schachtabdichtung 4 ist aus einem elastischen Material hergestellt und weist eine Dichtlippe 40 auf, welche an einer Innenwandung des Injektorschachts 21 anliegt.
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Die ringförmige Schachtabdichtung 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel in einer Nut 32 im Injektor fixiert.
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Wie aus den 2 und 3 ersichtlich ist, weist der Injektorschacht 21 an seinem zu einer Umgebung 23 gerichteten Endbereich einen rückspringenden Absatz 24 auf, wodurch ein Wandbereich 25 am rückspringenden Absatz gebildet wird. Wie in 3 dargestellt, weist der Wandbereich 25 eine Vielzahl von Nuten auf, welche die überbrückende Verbindung 5 zwischen einem Innenraum des Injektorschachts 21 und der Umgebung 23 herstellen. Die Nuten verlaufen durchgehend vom Absatz 24 bis zum freien Ende des Injektorschachts 21.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist die überbrückende Verbindung 5 eine Vielzahl von Nuten mit eckigem Querschnitt. Dadurch ergibt sich, wie in 2 durch den Pfeil angedeutet, ein Verbindungspfad 6 durch die Vielzahl von Nuten am Wandbereich 25 des Injektorschachts 21.
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In diesem Ausführungsbeispiel sind die Nuten geradlinig ausgebildet, jedoch schräg zu einer Mittelachse X-X des Injektors. Durch die schräge Anordnung der überbrückenden Verbindungen 5 wird erreicht, dass im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine nicht unnötig viel Flüssigkeit oder Dreck oder dergleichen in einen durch die Schachtabdichtung 4 abgedichteten Innenraum 7 des Injektorschachts 21 gelangen kann, da durch die schräge Anordnung ein Großteil der eventuell in den Injektorschacht drängenden Flüssigkeit bzw. Staubpartikel am Beginn der überbrückenden Verbindungen 5 hängen bleiben.
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Wie weiter aus 2 ersichtlich ist, erfolgt mit der Lippe 40 trotzdem eine ausreichende Abdichtung an dem Wandbereich 25 des Injektorschachts 21.
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Durch die Lippe 40 ist ferner auch am Eintrittsbereich in die überbrückenden Verbindungen 5 ein Auffangraum 41 gebildet, um möglichst viel Flüssigkeit und Dreck oder dergleichen aufzunehmen.
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Somit wird erfindungsgemäß ein Verbindungspfad 6 zwischen einem abgedichteten Innenbereich 7 des Injektorschachts 21 und der Umgebung 23 bereitgestellt. Selbst wenn beispielsweise bei einer Hochdruckreinigung der Brennkraftmaschine Wasser oder andere Flüssigkeiten in den Injektorschacht 21 gelangen, so kann diese Flüssigkeit aus dem Injektorschacht wieder über die überbrückenden Verbindungen 5 zur Umgebung 23 gelangen, beispielsweise wenn die Flüssigkeiten beim Betrieb der Brennkraftmaschine verdampfen. Somit wird verhindert, dass Flüssigkeit im Inneren des Injektorschachts 21 stehen bleibt und dort die beschriebenen Korrosionsprobleme und/oder die elektrischen Probleme hervorruft.
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Die 4 und 5 zeigen eine Zylinderkopfanordnung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel werden die Verbindungspfade 6 beim zweiten Ausführungsbeispiel durch vorstehende Bereiche 26 an dem Wandbereich 25 am rückspringenden Absatz 24 bereitgestellt. Die vorstehenden Bereiche 26 sind linienförmig vorgesehen und nicht parallel zur Mittelachse X-X des Injektors. Dadurch wird das Eindringen von Wasser und/oder Dreck oder dergleichen im normalen Betrieb in das Innere des Injektorschachts 21 erschwert.
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Die vorstehenden Bereiche 26 sind in diesem Ausführungsbeispiel Halbzylinder. Dadurch ergibt sich eine linienförmige Abdichtung zwischen jedem vorstehenden Bereich 26 und einer Lippe 40 der ringförmigen Schachtabdichtung 4. Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, sodass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
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6 zeigt eine Zylinderkopfanordnung 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 6 zeigt dabei lediglich das Ende des Injektorschachts 21, welches in Richtung zur Umgebung 23 gerichtet ist. Hierbei ist wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ein rückspringender Absatz 24 und ein Wandbereich 25 vorgesehen, in welchem die überbrückende Verbindung 5 ausgebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die überbrückende Verbindung 5 durch eine spiralförmige Verbindung zwischen dem Innenbereich 7 des Injektorschachts 21 und der Umgebung 23 bereitgestellt. Die überbrückende Verbindung 5 kann beispielsweise wie ein Gewinde ausgebildet sein. Dadurch ergibt sich ein gewindeförmiger Verbindungspfad 6 vom Innenbereich des Injektorschachts 21 zur Umgebung 23. Durch diesen spiralförmigen Verbindungpfad 6 wird insbesondere ein Eindringen von Flüssigkeit und/oder Dreck oder dergleichen weiter erschwert, da die Wegstrecke des spiralförmigen Verbindungspfades 6 bis in den abgedichteten Innenraum 7 im Vergleich mit den beiden vorhergehenden Ausführungsbeispielen sehr lang ist. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist im dritten Ausführungsbeispiel die ringförmige Schachtabdichtung und der Injektor nicht eingezeichnet.
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Somit ermöglicht die Erfindung eine einfache und sichere Lösung für die Problematik von eingeschlossenen Flüssigkeiten in einem Injektorschacht 21 einer Zylinderkopfanordnung 1. Trotz der überbrückenden Verbindung 5 kann eine Schachtabdichtung 4 verwendet werden, welche einen Großteil der Flüssigkeiten und des Drecks und dergleichen vom Injektorschacht 21 abhält. Falls trotzdem einmal eine Flüssigkeit in den Injektorschacht 21 gelangen kann, kann diese über den Verbindungspfad oder die Verbindungspfade 6 der überbrückenden Verbindung 5 zur Umgebung 23 austreten.
