DE19720898A1 - Universalzylinderkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für einen Verbrennungsmotor, insbesondere für einen Dieselmotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Aufnahme­ bohrung, die sich in wenigstens einen Brennraum des Verbrennungsmotors öffnet, für wenigstens eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, wobei die Aufnahmebohrung einen Durchmesser hat, der sich vom brennraumseitigen Ende aus gesehen vergrößert.

Für Verbrennungsmotoren mit Kraftstoffeinspritzung sind verschiedene Systeme für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung bekannt. Beispielsweise gibt folgende unterschiedliche Sy­ steme: Ein Verteilerpumpe-System (VP), bei dem jede in dem Zylinderkopf eingesetzte Düse über eine eigene Kraftstoffzuleitung mit einer gemeinsamen Kraftstoffpumpe ver­ bunden ist; ein Pumpe-Düse-System (PD), bei dem Kraftstoffpumpe und Einspritzdüse für jeden Zylinder eine Einheit bilden, die im Zylinderkopf angeordnet ist; und ein Commonrail­ system (CR), bei dem eine Kraftstoffpumpe in einen zentralen Druckspeicher fördert, aus dem sich die Einspritzdüsen über eine Kraftstoffleitung jeweils nach Bedarf selbsttätig mit Kraftstoff versorgen.

Da alle Systeme unterschiedlich ausgestaltete Kraftstoffeinspritzvorrichtungen haben, muß für jedes System ein eigener Zylinderkopf mit entsprechend angepaßter Aufnahmebohrung für die Einspritzdüse vorgehalten werden. Dies ist teuer und aufwendig.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderkopf der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen unterschiedlicher Systeme aufnimmt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Zylinderkopf der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und mit der Verwendung eines Pumpe-Düse-Zylinderkopf nach Anspruch 15 gelöst.

Dadurch, daß die verschiedenen Durchmesser der Aufnahmebohrung jeweils verschiede­ nen Durchmessern unterschiedlicher Kraftstoffeinspritzvorrichtungen entsprechen wird eine bezüglich des Einspritzsystems universelle Verwendbarkeit des Zylinderkopfes erzielt. Jede einsetzbare Kraftstoffeinspritzvorrichtung hat somit an wenigstens einer Stelle der Auf­ nahmebohrung einen festen Sitz.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung entsprechen die verschiedenen Durchmesser der Auf­ nahmebohrung jeweils dem größten Durchmesser unterschiedlicher Kraftstoffeinspritzvor­ richtungen. Dadurch wird der Sitz entsprechender Kraftstoffeinspritzvorrichtungen in der Aufnahmebohrung verbessert.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung entspricht der kleinste Durchmesser am brennraumseitigen Ende der Aufnahmebohrung dem größten Durchmesser der kleinsten einzusetzenden Kraftstoffeinspritzvorrichtung; der größte Durchmesser der Aufnahmeboh­ rung am dem Brennraum abgewandten Ende der Aufnahmebohrung dem größten Durch­ messer der größten einzusetzenden Kraftstoffeinspritzvorrichtung; und die Durchmesser der Aufnahmebohrung zwischen ihrem größten und kleinsten Durchmesser jeweils dem größten Durchmesser von einzusetzenden Kraftstoffeinspritzvorrichtungen mittlerer Größe. Dies erlaubt größtmögliche Flexibilität und Einsatzbreite des Zylinderkopfes bezüglich unterschiedlich gestalteter Kraftstoffeinspritzvorrichtungen.

Für die Verwendung einer vorbestimmten Anzahl verschiedener Kraftstoffeinspritzvorrich­ tungen mit dem erfindungsgemäßen Zylinderkopf ist es vorteilhaft, den Durchmesser der Aufnahmebohrung jeweils stufenweise zu vergrößert. Beispielsweise für drei unterschied­ liche Einspritzsysteme mit jeweils unterschiedlichen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen ver­ größert sich der Durchmesser der Aufnahmebohrung vom brennraumseitigen Ende aus gesehen in drei Stufen.

Vorteilhafterweise sind die verwendeten Kraftstoffeinspritzvorrichtungen die eines Pumpe- Düse- (PD), eines Verteilerpumpe- (VP) oder eines Commonrailsystems (CR), wobei die größte Kraftstoffeinspritzvorrichtung von einem Pumpe-Düse-System (PD), die kleinste Kraftstoffeinspritzvorrichtung von einem Commonrailsystem (CR), und die Kraftstoffein­ spritzvorrichtung von mittlerer Größe von einem Verteilerpumpe-System (VP) ist.

Zur Verbesserung von Sitz und Halterung der in die Aufnahmebohrung eingesetzten Kraft­ stoffeinspritzvorrichtung ist es besonders vorteilhaft wenigstens eine Adaptervorrichtung zum Ausgleich eines größeren, vorzugsweise des größten Durchmessers der Aufnahme­ bohrung bezüglich der eingesetzten Kraftstoffeinspritzvorrichtung vorzusehen.

Die Adaptervorrichtung ist vorzugsweise ein Ring, dessen Außendurchmesser dem ent­ sprechenden Innendurchmesser der Aufnahmebohrung und dessen Innendurchmesser dem jeweiligen Außendurchmesser der eingesetzten Kraftstoffeinspritzvorrichtung ent­ spricht. Dies gibt der in die Bohrung eingesetzten Kraftstoffeinspritzvorrichtung zusätzlichen Halt, eine zusätzliche Abdichtung und dämpft Schwingungseffekte.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Zylinderkopfes eines Pumpe-Düse-Systems (PD) für die Aufnahme von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen von einem Verteilerpumpe- System (VP) oder von einem Commonrailsystem (CR), da so kostengünstig auf bereits vorhandenes Material zurückgegriffen werden kann.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfs,

Fig. 2 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Zylinderkopf mit eingesetzter Injektionsdüse eines PD-Systems,

Fig. 3 eine Teilschnittansicht des Zylinderkopfes von Fig. 2 in Richtung der Linie III-III von Fig. 2,

Fig. 4 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Zylinderkopf mit eingesetzter Einspritzdüse eines VP-Systems,

Fig. 5 eine Teilschnittansicht des Zylinderkopfes von Fig. 4 in Richtung der Linie V-V von Fig. 4,

Fig. 6 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Zylinderkopf mit eingesetzter Einspritzdüse eines CR-Systems, und

Fig. 7 eine Teilschnittansicht des Zylinderkopfes von Fig. 6 in Richtung der Linie VII-VII von Fig. 6.

Fig. 1 zeigt im Schnitt einen Zylinderkopf 10 für einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem Hubkolben gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Ventildeckel 28, einer Nockenwelle 26, einer Glühkerze 24 und einer Aufnahmebohrung 12 zur Aufnahme einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die Aufnahmebohrung 12 hat drei verschiedene Durch­ messer 18a, 18b und 18c und ist in einem vorbestimmten Winkel geneigt zu einer Längs­ achse eines nicht gezeigten Hubkolbens angeordnet.

Wie in Fig. 2 dargestellt nimmt die Aufnahmebohrung 12 eine Kraftstoffeinspritzvor­ richtung 14 auf, die im Falle der Darstellung von Fig. 2 eine Einspritzdüse 14 eines Pumpe-Düse-Systems (PD) ist. Die PD-Einspritzdüse 14 ist so ausgebildet, daß sie bei allen drei Durchmessern 18a, 18b, 18c an der Innenwand der Aufnahmebohrung 12 anliegt, d. h. insbesondere auch im Bereich des größten Durchmessers 18c am Ende 20 der Auf­ nahmebohrung 12. Die PD-Einspritzdüse 14 hat somit einen festen Sitz in der Aufnahme­ bohrung 12.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, erfolgt eine zentrierende Halterung der PD-Einspritzdüse 14 durch eine Haltepratze 30, die über Befestigungsmittel 32 mit dem Zylinderkopf 10 fest verbunden ist.

Fig. 4 zeigt den erfindungsgemäßen Zylinderkopf 10 mit einer eingebauten Einspritzdüse eines Verteilerpumpe-Systems als Kraftstoffeinspritzvorrichtung 14. Die VP-Einspritzdüse 14 liegt aufgrund ihrer Ausgestaltung lediglich im Bereich des mittleren Querschnitts 18b und kleinsten Querschnitts 18a an der Wandung der Aufnahmebohrung 12 an. Zusätz­ lichen Halt gibt die Adaptervorrichtung 22 als Ringeinschub, zur Überbrückung der Quer­ schnittsdifferenz im Bereich des größten Querschnitts 18c der Aufnahmebohrung 12.

Wiederum wird, wie in Fig. 5 dargestellt, die VP-Einspritzdüse 14 von einer Haltepratze 30 mit Befestigungsvorrichtung 32 zentriert gehalten.

In Fig. 6 ist derselbe Zylinderkopf 10, wie in Fig. 1, 2 und 4 gezeigt, dargestellt, jedoch mit eingebauter Injektionsdüse eines Commonrailsystems (CR). Die CR-Einspritzdüse 14 ist derart schlank, daß sie nur im Bereich des kleinsten Querschnitts 18a am brennraum­ seitigen Ende 16 der Aufnahmebohrung 12 direkt an der Wandung der Aufnahmebohrung 12 anliegt. Im Bereich des größten Querschnitts 18c der Aufnahmebohrung 12 ist eine Adaptervorrichtung 22 in Form eines Ringeinschubes eingesetzt, so daß die Querschnitts­ differenz zwischen Aufnahmebohrung 12 und CR-Einspritzdüse 14 überbrückt ist und die CR-Einspritzdüse 14 einen festen Halt hat.

Wiederum wird, wie in Fig. 7 dargestellt, die CR-Einspritzdüse 14 von einer Haltepratze 30 mit Befestigungsvorrichtung 32 zentriert gehaltert.

Durch das jeweilige Adapterstück 22 in Fig. 4 und 6 ist es möglich, die VP-Einspritzdüse bzw. die CR-Einspritzdüse in einen Zylinderkopf einzusetzen, der ansonsten unverändert dem Zylinderkopf von Fig. 2 und 1 entspricht.

Somit ist der in Fig. 1 dargestellt Zylinderkopf universell und ohne Veränderungen für die drei verschiedenen Einspritzsysteme PD, VP und CR einsetzbar, was zu einer erheblichen Vereinfachung der Fertigung von Motoren und Kosteneinsparungen führt. Die Adaptervor­ richtungen 22 können bei der Montage der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in den erfindungs­ gemäßen Zylinderkopf sowohl an den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen als auch am Ende 20 der Aufnahmebohrung 12 vormontiert sein.

Es ist auch möglich, die Aufnahmebohrung 12 mit mehr als drei unterschiedlichen Querschnitten zu versehen, so daß der erfindungsgemäße Universalzylinderkopf für mehr als drei unterschiedliche Einspritzdüsen verschiedener Einspritzsysteme geeignet ist.

Der Zylinderkopf 10 des vorbeschriebenen Ausführungsbeispieles ist mit jeweils insgesamt zwei einem Brennraum zugeordneten Gaswechselventilen ausgestattet. Ebenso denkbar ist jedoch jeweils die Anwendung bei mehrventiligen Motoren mit beispielsweise drei oder vier jedem Brennraum zugeordneten Gaswechselventilen, wobei ggf. die Neigung der Längs­ achse der Aufnahmebohrung 12 anzupassen ist.

Claims (15)

1. Zylinderkopf (10) für einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem Hubkolben, insbesondere für einen Dieselmotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit wenig­ stens einer Aufnahmebohrung (12), die sich in wenigstens einen Brennraum des Verbrennungsmotors öffnet, für wenigstens eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14), wobei die Aufnahmebohrung (12) einen Durchmesser hat, der sich vom brennraum­ seitigen Ende (16) aus gesehen vergrößert, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Durchmesser (18a, 18b, 18c) der Aufnahmebohrung (12) jeweils verschiedenen Durchmessern unterschiedlicher Kraftstoffeinspritzvorrichtungen (14) entsprechen.

2. Zylinderkopf (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Durchmesser (18a, 18b, 18c) der Aufnahmebohrung jeweils dem größten Durchmesser unterschiedlicher Kraftstoffeinspritzvorrichtungen (14) ent­ sprechen.

3. Zylinderkopf (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste Durchmesser (18a) am brennraumseitigen Ende (16) der Aufnahmeboh­ rung (12) dem größten Durchmesser der kleinsten einzusetzenden Kraftstoffein­ spritzvorrichtung (14) entspricht.

4. Zylinderkopf (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Durchmesser (18c) der Aufnahmebohrung (12) am dem Brennraum ab­ gewandten Ende (20) der Aufnahmebohrung (12) dem größten Durchmesser der größten einzusetzenden Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14) entspricht.

5. Zylinderkopf (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser (18b) der Aufnahmebohrung zwischen ihrem größten (18c) und kleinsten Durchmesser (18a) jeweils dem größten Durchmesser von einzusetzenden Kraftstoffeinspritzvorrichtungen (14) mittlerer Größe entsprechen.

6. Zylinderkopf (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Durchmesser (18a, 18b, 18c) der Aufnahmebohrung (12) jeweils stufen­ weise vergrößert.

7. Zylinderkopf nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Durchmesser (18a, 18b, 18c) der Aufnahmebohrung (12) in drei Stufen vergrößert.

8. Zylinderkopf nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14) Teil eines Pumpe-Düse- (PD), eines Verteiler­ pumpe- (VP) oder eines Commonrailsystems (CR) ist.

9. Zylinderkopf (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14) Teil eines Pumpe-Düse-Systems (PD) ist.

10. Zylinderkopf (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinste Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14) Teil eines Commonrailsystems (CR) ist.

11. Zylinderkopf (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffeinspritzvorrichtung (14) von mittlerer Größe Teil eines Verteilerpumpe- Systems (VP) ist.

12. Zylinderkopf (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Adaptervorrichtung (22) zum Ausgleich eines größeren, vorzugs­ weise des größten Durchmessers der Aufnahmebohrung (12) bezüglich der einge­ setzten Kraftstoffeinspritzvorrichtung vorgesehen ist.

13. Zylinderkopf (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Adaptervorrichtung (22) ein Ring ist, dessen Außendurchmesser dem ent­ sprechenden Innendurchmesser der Aufnahmebohrung (12) und dessen Innen­ durchmesser dem jeweiligen Außendurchmesser der eingesetzten Kraftstoffein­ spritzvorrichtung (14) entspricht.

14. Zylinderkopf (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, daß eine Längsachse der Aufnahmebohrung (12) in einem vorbestimmten Winkel zu einer Längsachse des Hubkolbens geneigt ist.

15. Verwendung eines Zylinderkopfes eines Pumpe-Düse-Systems (PD) für die Aufnahme von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen von einem Verteilerpumpe-System (VP) oder von einem Commonrailsystem (CR).