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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinderkopfhaubenanordnung mit einer Zylinderkopfhaube mit ersten Durchgangsöffnungen zum Abdecken eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Zylinderkopfhaubenanordnung.
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Um die Leistung moderner Brennkraftmaschinen steigern zu können, wird in diese der Kraftstoff oftmals eingespritzt und zwar über sogenannte Hochdruckpumpen. Da der Kraftstoff über derartige Hochdruckpumpen mit vergleichsweise hohem Druck von bis zu 300 bar eingespritzt werden kann, ist es erforderlich, die Hochdruckpumpen bzw. Halterungen für solche Hochdruckpumpen zuverlässig an der Brennkraftmaschine zu fixieren. Da bei modernen Brennkraftmaschinen zudem zunehmend auf eine Gewichtseinsparung geachtet wird, werden Zylinderkopfhauben oftmals aus Kunststoff ausgebildet, was jedoch bei einer Kombination mit einer Hochdruckpumpe für die Kraftstoffeinspritzung das Problem der Befestigung der Hochdruckpumpen aufwirft. Zylinderkopfhauben aus Kunststoff besitzen hierfür nämlich üblicherweise nicht die erforderliche Festigkeit bzw. Steifigkeit.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Zylinderkopfhaubenanordnung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, mit der insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden können.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Halterung, beispielsweise einen HDP-Dom (Hochdruck-Pumpen-Dom) zur Halterung einer Hochdruckpumpe über eine gemeinsame Schraube, welche in eingebautem Zustand durch eine Zylinderkopfhaube und einen Lagerrahmen zur Lagerung zumindest einer Nockenwelle geht, an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine zu fixieren, wodurch eine einerseits zuverlässige und andererseits stabile Fixierung der im Betrieb vergleichsweise hohen Belastungen ausgesetzten Halterungen an der Brennkraftmaschine möglich ist, selbst wenn die Zylinderkopfhaube aus Kunststoff ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Zylinderkopfhaubenanordnung besitzt dabei eine Zylinderkopfhaube mit ersten Durchgangsöffnungen, wobei die Zylinderkopfhaube zum Abdecken eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Weiter vorgesehen ist eine Halterung für die Hochdruckpumpe, insbesondere eine Kraftstoffeinspritzpumpe, mit zumindest einer zweiten Durchgangsöffnung, sowie ein Lagerrahmen für zumindest eine Nockenwelle mit dritten Durchgangsöffnungen, wobei die Anzahl der ersten Durchgangsöffnungen in der Zylinderkopfhaube gleich oder größer der Anzahl der dritten Durchgangsöffnungen in dem Lagerrahmen ist. Die Zylinderkopfhaube, die Halterung und der Lagerrahmen sind dabei im Einbauzustand, das heißt in ihrem an dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeschraubten Zustand, derart zueinander angeordnet, dass zumindest eine erste Durchgangsöffnung, eine zweite Durchgangsöffnung und eine dritte Durchgangsöffnung zueinander fluchten. Hierdurch ist es möglich, mit einer Schraube sowohl die Halterung, als auch die Zylinderkopfhaube und den Lagerrahmen an dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine zu fixieren, so dass keine bislang separaten Schrauben zur Fixierung der Halterung für die Hochdruckpumpe am Zylinderkopf mehr erforderlich sind. Die erfindungsgemäße Zylinderkopfhaubenanordnung bietet somit den Vorteil einer reduzierten Teilevielfalt, wodurch sich reduzierte Lager- und Logistikkosten sowie Montagekosten ergeben. Die erfindungsgemäße Zylinderkopfhaubenanordnung bietet darüber hinaus den großen Vorteil, weniger feste bzw. stabile Zylinderkopfhauben aus Kunststoff verwenden zu können, da die Fixierung der Halterung für die Hochdruckpumpe über den Lagerrahmen am Zylinderkopf erfolgt.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Zylinderkopfhaubenanordnung ist die Zylinderkopfhaube aus Kunststoff ausgebildet. Eine aus Kunststoff ausgebildete Zylinderkopfhaube bietet dabei den großen Vorteil, einerseits eine Gewichtsreduzierung zu ermöglichen und andererseits eine Geräuschreduzierung, da eine Zylinderkopfhaube aus Kunststoff geräuschdämpfend wirkt. Außerdem erfordert eine aus Kunststoff ausgebildete Zylinderkopfhaube einen deutlich geringeren Nachbearbeitungsaufwand, insbesondere zum Vergleich mit einer aus Metall, beispielsweise Aluminium, ausgebildeten Zylinderkopfhaube, wodurch sich die Herstellungskosten weiter reduzieren lassen.
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Zweckmäßig ist die Zylinderkopfhaube aus Metall, insbesondere aus Aluminium, ausgebildet. Metallische Zylinderkopfhauben bieten den großen Vorteil eines optisch äußerst ansprechenden Designs sowie eines verbesserten Wärmeübertrags zu einer Umgebung und damit zu einer verbesserten Kühlung einer mit einer derartigen Zylinderkopfhaube ausgestatteten Brennkraftmaschine, insbesondere im Bereich des Zylinderkopfes.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zylinderkopfhaubenanordnung ist die Halterung aus Metall, insbesondere aus Aluminium, ausgebildet. Hierdurch ist eine vergleichsweise leichte Ausführung der Halterung möglich, die jedoch trotzdem eine hohe Steifigkeit bzw. Festigkeit und damit eine zuverlässige Anbindung der im Betrieb unter hohen Belastungen stehenden Hochdruckpumpe ermöglicht.
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Zweckmäßig weist die Halterung zumindest drei Füße auf, an denen jeweils eine zweite Durchgangsöffnung angeordnet ist. Über die drei Füße ist somit die Halterung für die Hochdruckpumpe über die Zylinderkopfhaube und den Lagerrahmen an dem Zylinderkopf angeschraubt, wobei selbstverständlich auch drei oder mehr Füße an der Halterung vorgesehen sein können. Über zumindest drei Füße ist auf alle Fälle eine hohe Belastungen problemlos aufnehmbare Anbindung der Halterung möglich.
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Zweckmäßig ist zwischen der Halterung und der Zylinderkopfhaube eine Dichtung angeordnet. Eine Schmierung der Nockenwelle, welche in dem geschlossenen oder offenen Lagerrahmen gelagert ist, erfolgt dabei üblicherweise über Öl bzw. einen Ölnebel, wobei über die zwischen der Zylinderkopfhaube und der Halterung angeordnete Dichtung, welche beispielsweise als einteilige oder mehrteilige Dichtung ausgebildet sein kann, ein zuverlässiges und unerwünschtes Austreten von Öl in die Umgebung vermieden werden kann.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf und einer damit verschraubten und in den vorherigen Absätzen beschriebenen Zylinderkopfhaubenanordnung anzugeben, wobei zumindest eine Schraube durch eine erste Durchgangsöffnung der Zylinderkopfhaube, eine dazu fluchtende zweite Durchgangsöffnung der Halterung sowie eine dazu fluchtende dritte Durchgangsöffnung des Lagerrahmens in eine zugehörige Einschrauböffnung des Zylinderkopfes eingeschraubt ist. In Einschraubrichtung sind dabei die Durchgangsöffnungen wie folgt angeordnet: Zunächst die zweite Durchgangsöffnung der Halterung, dann die erste Durchgangsöffnung der Zylinderkopfhaube und anschließend die dritte Durchgangsöffnung des Lagerrahmens. An der zweiten Durchgangsöffnung der Halterung liegt die einzudrehende Schraube üblicherweise mit einem Schraubenkopf an. Eine derartige Brennkraftmaschine ermöglicht es, die Halterung für die Hochdruckpumpe und damit die Hochdruckpumpe selbst zuverlässig und belastungsfähig am Zylinderkopf anzuschrauben, selbst wenn für die Abdeckung des Zylinderkopfes eine Zylinderkopfhaube aus Kunststoff eingesetzt wird. Insbesondere ermöglicht die gemeinsame Verschraubung der Halterung, der Zylinderkopfhaube und des Lagerrahmens einem Zylinderkopf eine Reduzierung der Teilevielfalt und verbunden damit eine Reduzierung der Lager-, Logistik- und Montagekosten.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist zumindest eine Schraube nur durch eine erste Durchgangsöffnung und eine dazu fluchtende dritte Durchgangsöffnung in eine zugehörige Einschrauböffnung des Zylinderkopfes eingeschraubt. Dies betrifft Schrauben, die nicht zur Fixierung der Halterung für die Hochdruckpumpe am Zylinderkopf Verwendung finden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Vorstehend genannte und nachfolgend noch zu nennende Bestandteile einer übergeordneten Einheit, wie z.B. einer Einrichtung, einer Vorrichtung oder einer Anordnung, die separat bezeichnet sind, können separate Bauteile bzw. Komponenten dieser Einheit bilden oder integrale Bereiche bzw. Abschnitte dieser Einheit sein, auch wenn dies in den Zeichnungen anders dargestellt ist.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einer Explosionsdarstellung,
- 2 eine erfindungsgemäße Zylinderkopfhaubenanordnung mit Halterungen für eine nicht näher dargestellte Hochdruckpumpe und Zylinderkopfhaube, jedoch ohne Lagerrahmen für Nockenwellen.
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Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1, welche beispielsweise in einem Kraftfahrzeug 2 einsetzbar ist, eine Zylinderkopfhaubenanordnung 3 auf, die eine Halterung 4 zur Halterung einer nicht näher dargestellten Hochdruckpumpe, beispielsweise einer Einspritzpumpe für Kraftstoff, fixiert, eine Zylinderkopfhaube 5 sowie einen Lagerrahmen 6 zur Lagerung zumindest einer Nockenwelle 7 auf. Der Lagerrahmen 6 ist dabei als geschlossener oder offener Lagerrahmen ausgebildet, insbesondere aus Metall, in welchem die zumindest eine Nockenwelle 7 gelagert ist. Hierdurch ist eine äußerst praktische Vorfertigung des Lagerrahmens 6 mit darin eingebauten Nockenwellen 7 möglich. Rein theoretisch kann der Lagerrahmen 6 auch als offener Lagerrahmen ausgebildet sein, was jedoch eine deutlich aufwändigere Nachbearbeitung erfordert.
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Die Zylinderkopfhaube 5 besitzt dabei erste Durchgangsöffnungen 8 und ist zum Abdecken eines Zylinderkopfes 9 ausgebildet. Der Zylinderkopf 9 ist dabei entsprechend der 1 stark schematisiert dargestellt.
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Die Halterung 4 für die Hochdruckpumpe besitzt zumindest eine zweite Durchgangsöffnung 10, hier insgesamt vier zweite Durchgangsöffnungen 10, während der Lagerrahmen 6 dritte Durchgangsöffnungen 11 aufweist und wobei eine Anzahl der ersten Durchgangsöffnungen 8 in der Zylinderkopfhaube 5 größer der Anzahl der dritten Durchgangsöffnungen 11 in dem Lagerrahmen 6 ist. Die Zylinderkopfhaube 5, die Halterung 4 und der Lagerrahmen 6 sind dabei im Einbauzustand derart zueinander angeordnet bzw. aneinander angeordnet, dass eine zweite Durchgangsöffnung 10, eine erste Durchgangsöffnung 8 und eine dritte Durchgangsöffnung 11 zueinander fluchten. Besitzt dabei die Halterung 4 insgesamt vier zweite Durchgangsöffnungen 10, so kann diese über insgesamt vier Schrauben 12 fixiert werden, welche durch die zweiten Durchgangsöffnungen 10, die ersten Durchgangsöffnungen 8 und die zugehörigen dritten Durchgangsöffnungen 11 in zugehörige Einschrauböffnungen 13 am Zylinderkopf 9 eingeschraubt werden. Eine separate Fixierung der Halterung 4 über separate Schrauben am Zylinderkopf 9 entfällt dadurch, wodurch sowohl eine Teilevielfalt als auch ein damit verbundener Lager- und Logistikaufwand sowie Montageaufwand reduziert werden können.
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Der große Vorteil der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 bzw. der erfindungsgemäßen Zylinderkopfhaubenanordnung 3 liegt insbesondere auch darin, dass die Zylinderkopfhaube 5 aus Kunststoff, beispielsweise einem Duroplast, ausgebildet werden kann, was nicht nur Gewichtsvorteile mit sich bringt, sondern auch eine Reduzierung von Geräuschemissionen, da eine aus Kunststoff ausgebildete Zylinderkopfhaube 5 geräuschdämpfend wirkt. Die Hochdruckpumpe selbst kann über entsprechende Schrauben an der Halterung 4, welche beispielsweise als Hochdruckpumpen-Dom ausgebildet sein kann, befestigt werden.
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Rein theoretisch ist auch denkbar, dass die Zylinderkopfhaube 5 aus Metall, insbesondere aus Aluminium, ausgebildet ist, was ebenfalls eine gewichtsreduzierte Ausbildung ermöglicht, und zudem den Vorteil bietet, einen besseren Wärmeübertrag zur Umgebung und damit eine bessere Kühlung des Zylinderkopfes 9 bzw. der Brennkraftmaschine 1 zu ermöglichen.
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Die Halterung 4 selbst ist vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Aluminium, ausgebildet und weist in dem dargestellten Beispiel insgesamt vier Füße 14 auf, an denen jeweils eine zweite Durchgangsöffnung 10 angeordnet ist. Über die vier Füße 14 stützt sich die Halterung 4 an der Zylinderkopfhaube 5 ab (vergleiche auch 2).
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Zwischen der Halterung 4 und der Zylinderkopfhaube 5 kann darüber hinaus noch eine Dichtung, beispielsweise eine einteilige oder mehrteilige Dichtung, vorgesehen werden, wodurch ein unerwünschter Austrag von Öl, welches für die Schmierung der Nockenwellen 7 eingesetzt wird, vermieden werden kann. Die Hochdruckpumpe selbst ist beispielsweise über nicht gezeigte Schrauben an der Halterung 4 festgeschraubt, wofür in der Halterung 4 zugehörige Einschrauböffnungen 15 vorgesehen sind.
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Betrachtet man dabei die 1 und 2, so kann man erkennen, dass selbstverständlich lediglich die insgesamt vier Schrauben 12 zur Fixierung der Halterung 4 durch die zweiten Durchgangsöffnungen 10, die ersten Durchgangsöffnungen 8 und die dritten Durchgangsöffnungen 11 reichen, während benachbart dazu angeordnete Schrauben 12, welche lediglich zur Fixierung der Zylinderkopfhaube 5 und des Lagerrahmens 6 am Zylinderkopf 9 dienen, nur durch die ersten Durchgangsöffnungen 8 der Zylinderkopfhaube 5 und die dritten Durchgangsöffnungen 11 des Lagerrahmens 6 hindurchgreifen und in zugehörige Einschrauböffnungen 13 des Zylinderkopfs 9 eingeschraubt sind. Auch vorstellbar ist, dass zumindest eine Schraube 12 durch nur eine erste Durchgangsöffnung 8 der Zylinderkopfhaube 5 direkt in eine zugehörige Einschrauböffnung 13 des Zylinderkopfs 9 eingeschraubt ist. Hierdurch kann ein zur Abdichtung erforderlicher Druckaufbau in der Dichtung zwischen der Zylinderkopfhaube 5 und dem Zylinderkopf 9 erreicht werden.
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Die Füße 14 weisen im Bereich der zweiten Durchgangsöffnungen 10 einen Ringkragen 16 auf, welcher beispielsweise in oder über eine zugehörige Ringnut 17 an den ersten Durchgangsöffnungen 8 der Zylinderkopfhaube 5 ein- oder aufsetzbar ist, wodurch eine zuverlässige Abdichtung erzielbar ist. Auch die Füße 14 selbst und ein Zylinderkörper 18, in welchem später die Hochdruckpumpe aufgenommen wird, können dabei in zugehörige Nuten an der Zylinderkopfhaube 5 eintauchen und dadurch eine besonders effektive Labyrinthdichtung bilden.
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Alles in Allem kann mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1 und der erfindungsgemäßen Zylinderkopfhaubenanordnung 3 eine deutlich einfachere Fixierung einer hohen Belastungen ausgesetzten Halterung 4 zur Halterung einer Hochdruckpumpe an dem Zylinderkopf 9 erfolgen, wobei die Halterung 4 über durch entsprechend zugehörige zweite Durchgangsöffnungen 10 an den Füßen 14 der Halterung 4, erste Durchgangsöffnungen 8 an der Zylinderkopfhaube 5 und dritte Durchgangsöffnungen 11 an dem Lagerrahmen 6 hindurchgeführt werden, so dass eine separate Fixierung der Hochdruckpumpe am Zylinderkopf 9 oder an der Zylinderkopfhaube 5 über separate Schrauben entfallen kann.
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Mit der erfindungsgemäßen Zylinderkopfhaubenanordnung 3 ist es zudem möglich, auch eine aus Kunststoff ausgebildete Zylinderkopfhaube 5 einzusetzen, welche nicht nur dazu beiträgt, Gewicht einzusparen, sondern zudem auch eine Geräuschemission erheblich reduziert.
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Selbstverständlich ist dabei klar, dass die in den 1 und 2 gezeigte Halterung 4 auch weniger als vier Füße 14 und damit weniger als vier zweite Durchgangsöffnungen 10 aufweisen kann, wobei üblicherweise zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei derartige zweite Durchgangsöffnungen 10 vorgesehen sind.
