FR2729713A1

FR2729713A1 - CYLINDER HEAD OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH RECIPROCATING PISTON

Info

Publication number: FR2729713A1
Application number: FR9514854A
Authority: FR
Inventors: Klaus Schulze
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1995-01-23
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 1996-07-26
Anticipated expiration: 2015-12-14
Also published as: JPH08240148A; GB9601065D0; GB2297125B; GB2297125A; DE19600257A1; FR2729713B1

Abstract

Pour obtenir un actionnement simple, peu encombrant et précis quant à l'instant de la commande, de la pompe de carburant (7) d'un dispositif d'injection, on dispose dans la culasse (1) une traverse (10) actionnée par deux arbres à cames (2, 3), qui s'étendent parallèlement l'un à l'autre.To obtain a simple, space-saving and precise actuation with regard to the moment of the command of the fuel pump (7) of an injection device, a cross member (10) actuated by the cylinder head (1) is placed in the cylinder head (1). two camshafts (2, 3), which run parallel to each other.

Description

l L'invention concerne une culasse d'un moteur à combustion interne àThe invention relates to a cylinder head of an internal combustion engine with

piston alternatif, avec un arbre à cames en tête et avec un dispositif d'injection de carburant auquel est associée une pompe de carburant, laquelle est actionnée par l'arbre à cames en interposant un élément de transmission, et avec au moins deux soupapes d'échange reciprocating piston, with a camshaft at the head and with a fuel injection device with which is associated a fuel pump, which is actuated by the camshaft by interposing a transmission element, and with at least two valves 'exchange

gazeux associées à un même cylindre. gases associated with the same cylinder.

On connaît par le document DE 39 40 740 A1 une culasse du type mentionné ci-dessus avec un arbre à cames en tête, qui, en étant pourvu de cames, actionne aussi bien les soupapes du côté de l'admission que les soupapes du côté de l'échappement, coine aussi ce qu'on appelle un ensemble d'injection servant à l'injection de carburant. Dans ce cas l'ensemble d'injection est actionné, en interposant un poussoir à galet, par une came de l'arbre à cames, tandis que les cames qui se trouvent au voisinage de celle-ci, des deux côtés, agissent sur les soupapes en interposant des Document DE 39 40 740 A1 discloses a cylinder head of the type mentioned above with an overhead camshaft, which, being provided with cams, actuates both the valves on the intake side and the valves on the side of the exhaust, also coines what is called an injection assembly used for fuel injection. In this case the injection assembly is actuated, by interposing a roller plunger, by a cam of the camshaft, while the cams which are located in the vicinity thereof, on both sides, act on the valves by interposing

poussoirs à galets, des tiges de butée et des culbuteurs. roller plungers, stop rods and rocker arms.

Quand bien même 1'état de la technique mentionné parvient à cela avec un seul arbre à cames, le coût de construction est au total considérable, celle-ci menant aux inconvénients bien connus tels que l'encombrement, le coût, Even though the state of the art mentioned achieves this with a single camshaft, the total construction cost is considerable, this leading to the well-known drawbacks such as space, cost,

les émissions de bruit ainsi que les tolérances en chaîne. noise emissions as well as chain tolerances.

L'invention a pour objet de créer une culasse du type mentionné pour un moteur à combustion interne à piston alternatif, qui assure, en n'exigeant qu'un faible encombrement, et en n'utilisant qu'un petit nombre de pièces constitutives, en particulier dynamiquement mobiles, un actionnement précis et exact quant à l'instant de la The object of the invention is to create a cylinder head of the type mentioned for an internal combustion engine with reciprocating piston, which ensures, by requiring only a small space requirement, and by using only a small number of constituent parts, in particular dynamically mobile, a precise and exact actuation as for the moment of the

commande du dispositif d'injection de carburant. fuel injection device control.

On résout le problème en disposant un deuxième arbre à cames parallèlement au premier arbre à cames, s'étendant dans la culasse, les arbres à cames présentant respectivement au moins une came associée à l'élément de transmission, l'élément de transmission étant constitué sous la forme d'une traverse s'étendant transversalement au sens longitudinal du moteur à combustion interne à piston alternatif, traverse qui présente des surfaces d'actionnement coopérant avec les deux cames et actionne la pompe de carburant par une section qui se trouve entre les The problem is solved by having a second camshaft parallel to the first camshaft, extending in the cylinder head, the camshafts respectively having at least one cam associated with the transmission element, the transmission element being constituted in the form of a cross member extending transversely to the longitudinal direction of the internal combustion engine with reciprocating piston, cross member which has actuating surfaces cooperating with the two cams and actuates the fuel pump by a section which is located between the

axes des arbres à cames.camshaft axes.

Quand on dispose, dans une culasse selon l'état de la technique, un deuxième arbre à cames s' étendant parallèlement au premier et quand les deux arbres à cames sont pourvus de la came associée à l'élément de transmission, qui agit sur des surfaces d'actionnement disposées sur celui-ci, et quand cet élément de transmission est constitué sous la forme d'une traverse s'étendant transversalement au sens longitudinal du moteur à combustion interne à piston alternatif, dont la section qui se trouve entre les deux axes des arbres à cames actionne la ponmpe de carburant associée au dispositif d'injection, on a l'assurance d'avoir de cette façon d'une manière relativement simple un actionnement de la pompe de carburant réparti régulièrement sur les deux arbres à cames en se passant de tout culbuteur ou levier basculant ainsi que de tout poussoir ou tige de butée. La traverse qui peut être réalisée d'une seule pièce constitue une pièce détachée relativement simple et qui n'exige qu'un encombrement faible, de telle sorte que l'on réduit largement les problèmes en ce qui concerne les tolérances en chaîne, When there is, in a cylinder head according to the prior art, a second camshaft extending parallel to the first and when the two camshafts are provided with the cam associated with the transmission element, which acts on actuating surfaces arranged thereon, and when this transmission element is constituted in the form of a cross member extending transversely in the longitudinal direction of the internal combustion engine with reciprocating piston, the section of which is located between the two camshaft axes actuates the fuel ponp associated with the injection device, it is guaranteed to have in this way in a relatively simple manner an actuation of the fuel pump evenly distributed over the two camshafts in without any rocker or tilting lever as well as any push rod or stop rod. The crosspiece which can be made in one piece constitutes a relatively simple spare part and which requires only a small footprint, so that the problems with regard to chain tolerances are greatly reduced,

l'usure ainsi que les émissions de bruit. wear and noise emissions.

La solution selon l'invention constitue en même temps une base de départ idéale pour un actionnement simplifié et simultané de la pompe de carburant et des soupapes. Pour cela on peut prévoir d'une manière avantageuse, dans le cas par exemple d'un moteur à quatre soupapes, que soient disposées des deux côtés de la came associée à l'élément de transmission, des cames séparées pour l'actionnement des soupapes qui servent à l'admission ou à l'échappement. On peut obtenir des conditions idéales de répartition des forces et d'encombrement en associant la pompe de carburant au dispositif d'injection directement sur le même axe et en la disposant à peu près au milieu entre The solution according to the invention constitutes at the same time an ideal starting base for a simplified and simultaneous actuation of the fuel pump and of the valves. For this one can advantageously provide, in the case for example of a four-valve engine, that are arranged on both sides of the cam associated with the transmission element, separate cams for actuating the valves which are used for intake or exhaust. Ideal conditions of distribution of forces and space can be obtained by associating the fuel pump with the injection device directly on the same axis and by placing it approximately in the middle between

les soupapes.the valves.

L'invention peut s'appliquer aussi bien aux moteurs à combustion interne dans le cas desquels on associe à chaque cylindre un ensemble propre désigné commne ensemble d'injection se composant d'une pompe de carburant et d'un dispositif d'injection, comme aux moteurs à combustion interne qui présentent dans la culasse une pompe de carburant associée à tous les cylindres. En outre l'invention peut s'appliquer aussi bien aux moteurs à combustion interne de type Diesel à injection directe qu'aux moteurs à combustion interne à allumage par étincelle, conmme aussi aux moteurs à combustion interne avec injection dans The invention can be applied equally well to internal combustion engines in the case of which each associated cylinder is associated with a clean assembly designated as an injection assembly consisting of a fuel pump and an injection device, such as internal combustion engines which have a fuel pump in the cylinder head associated with all the cylinders. In addition, the invention can be applied to internal combustion engines of the diesel type with direct injection as well as to internal combustion engines with spark ignition, as also to internal combustion engines with injection in

une chambre préalable ou une chambre de tourbillonnement. a previous room or a whirlpool room.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - chacun des arbres à cames présente en outre des cames, qui servent à actionner les soupapes, les arbres à cames étant associés respectivement à au moins une soupape d'un cylindre commun, - chacun des arbres à cames actionne par cylindre au moins deux soupapes, qui agissent de la même façon, au moyen de cames séparées et la came, qui actionne la pompe de carburant, est disposée entre ces cames séparées sur les arbres à cames, - les axes des arbres à cames sont disposés dans un plan commun, s'étendant parallèlement à l'axe du moteur, et à chaque cylindre du moteur à combustion interne à piston alternatif est associée une pompe de carburant, disposée avec le même axe que le dispositif d'injection, pompe de carburant dont l'axe longitudinal (L) est disposé de façon sensiblement perpendiculaire à ce plan et est au milieu entre les axes des arbres à cames, - la traverse est constituée sensiblement en forme de C, deux branches, parallèles, étant disposées perpendiculairement au plan en s'étendant entre les axes des arbres à cames et les surfaces d'actionnement étant disposées sur des portions d'arc qui partent des branches en étant recourbées, - la section se trouve entre les branches et celles-ci s'étendent sensiblement sur le côté du plan qui est à l'opposé du dispositif d'injection, - les portions d'arc s'étendent sur le côté opposé du plan en entourant en partie les arbres à cames, - on dispose sur les portions d'arc des rouleaux According to other characteristics of the invention: - each of the camshafts further has cams, which serve to actuate the valves, the camshafts being associated respectively with at least one valve of a common cylinder, - each of the camshafts actuates by cylinder at least two valves, which act in the same way, by means of separate cams and the cam, which actuates the fuel pump, is arranged between these separate cams on the camshafts, - the axes of the camshafts are arranged in a common plane, extending parallel to the axis of the engine, and each cylinder of the internal combustion engine with reciprocating piston is associated with a fuel pump, arranged with the same axis as the device injection, fuel pump whose longitudinal axis (L) is arranged substantially perpendicular to this plane and is in the middle between the axes of the camshafts, - the cross member is formed substantially in the form of C, two branches, parallel, being arranged perpendicular to the plane extending between the axes of the camshafts and the actuating surfaces being arranged on portions of arc which start from the branches being bent, - the section is between the branches and these extend substantially on the side of the plane which is opposite the injection device, - the arc portions extend on the opposite side of the plane, partly surrounding the trees to cams, - there are rollers on the arc portions

qui portent les surfaces d'actionnement. which carry the actuating surfaces.

D'autres avantages de l'invention vont ressortir Other advantages of the invention will emerge

de la description qui va suivre, faite à titre d'exemple, à of the description which will follow, given by way of example, at

partir d'un dessin schématique.from a schematic drawing.

Une culasse 1 d'un moteur à combustion interne à piston alternatif supporte deux arbres à cames 2, 3 dont les axes 4 ou 5 s'étendent parallèlement l'un à l'autre dans un plan cominun E. Entre les axes des arbres à cames 4, 5 on dispose un ensemble d'injection, désigné au total par la référence 6, qui s'étend perpendiculairement au plan E. L'ensemble d'injection 6 est constitué essentiellement par une pompe de carburant 7 et un dispositif d'injection 8 de carburant disposé sur le même axe le long d'un axe longitudinal L. Les arbres à cames 2, 3 portent respectivement une came 9, qui actionne la pompe de carburant 7 en interposant un élément de transmission. Cet élément de transmission est constitué sous la forme d'une traverse 10, qui s'étend transversalement au sens longitudinal du moteur à combustion interne à piston alternatif et qui présente des surfaces d'actionnement 11 coopérant avec les deux cames 9 et actionne la pompe de carburant 7 par une section 12, qui A cylinder head 1 of an internal combustion engine with reciprocating piston supports two camshafts 2, 3 whose axes 4 or 5 extend parallel to each other in a common plane E. Between the axes of the shafts cams 4, 5 there is an injection assembly, designated in total by the reference 6, which extends perpendicular to the plane E. The injection assembly 6 consists essentially of a fuel pump 7 and a device for fuel injection 8 disposed on the same axis along a longitudinal axis L. The camshafts 2, 3 respectively carry a cam 9, which actuates the fuel pump 7 by interposing a transmission element. This transmission element is formed in the form of a cross member 10, which extends transversely to the longitudinal direction of the internal combustion engine with reciprocating piston and which has actuating surfaces 11 cooperating with the two cams 9 and actuates the pump. of fuel 7 through a section 12, which

se trouve entre les axes des arbres à cames 4 et 5. is located between the axes of the camshafts 4 and 5.

La traverse 10 est constituée avec sensiblement une forme en C, deux branches parallèles 13 ou 14 étant disposées de façon à s'étendre perpendiculairement au plan E entre les axes des arbres à cames 4, 5 et les surfaces d'actionnement 11 étant disposées sur des portions d'arc 15 recourbées en partant des branches 13 ou 14. Dans ce cas les branches 13 et 14 s'étendent ainsi que la section 12, qui se trouve entre, sur un côté du plan E qui est à l'opposé du dispositif d'injection 8, tandis que les portions d'arc 15 s'étendent sur le côté opposé du plan E par rapport à ce premier côté, en entourant en partie les arbres à cames 2 ou 3. Les portions d'arc 15 présentent respectivement un galet 16 qui porte la surface d'actionnement 11, galet dont le centre par rapport au plan E se trouve perpendiculaire aux The cross-member 10 is formed with a substantially C-shape, two parallel branches 13 or 14 being arranged so as to extend perpendicular to the plane E between the axes of the camshafts 4, 5 and the actuation surfaces 11 being arranged on arc portions 15 curved starting from the branches 13 or 14. In this case the branches 13 and 14 extend as well as the section 12, which is located between, on one side of the plane E which is opposite the injection device 8, while the arc portions 15 extend on the opposite side of the plane E with respect to this first side, partially surrounding the camshafts 2 or 3. The arc portions 15 have respectively a roller 16 which carries the actuation surface 11, a roller whose center relative to the plane E is perpendicular to the

axes des arbres à cames 4 ou 5.camshaft axes 4 or 5.

L'ensemble d'injection 6 est maintenu au moyen d'une bride 20 sur une contre-bride 21 disposée au centre dans la culasse. Sur la bride 20 s'appuie un ressort de compression 22, dont l'extrémité opposée actionne une cuvette de ressort 24 constituée d'une seule pièce avec un poinçon 23 de la pompe de carburant 7. Cette cuvette de ressort 24 est reliée, au moyen d'une liaison à vis 25, The injection assembly 6 is held by means of a flange 20 on a counter-flange 21 disposed in the center in the cylinder head. On the flange 20 is supported a compression spring 22, the opposite end of which actuates a spring cup 24 made in one piece with a punch 23 of the fuel pump 7. This spring cup 24 is connected to the by means of a screw connection 25,

rigidement à la section 12 de la traverse 10. rigidly in section 12 of the cross member 10.

Chaque arbre à cames 2 ou 3 actionne en outre directement deux soupapes 26 ou 27 fonctionnant comme soupape d'admission ou soupape d'échappement. Pour leur actionnement on dispose des deux côtés de la came correspondante 9 des cames séparées 28 ou 29 sur l'arbre à Each camshaft 2 or 3 also directly actuates two valves 26 or 27 functioning as an intake valve or an exhaust valve. For their actuation there are on both sides of the corresponding cam 9 separate cams 28 or 29 on the shaft to

cames 2 ou 3.cams 2 or 3.

Quand le moteur à combustion interne est en fonctionnement les arbres à cames 2 et 3 sont entraînés par un arbre de vilebrequin non représenté du moteur à combustion interne à piston alternatif. Les cames 28 de l'arbre à cames 2, associées aux soupapes 26, constituées comme soupapes d'admission, s'ouvrent pour alimenter le moteur avec de l'air ou un mélange air/carburant d'une concentration déterminée. Ensuite les cames 9, disposées en phase l'une par rapport à l'autre, passent sur les galets 16, à la suite de quoi la traverse 10 coulisse à l'encontre de la force du ressort de compresion 22 le long de l'axe longitudinal L. De cette façon s'établit dans la pompe de carburant 7 la pression qui est nécessaire à l'injection et ensuite du carburant est injecté dans une chambre de combustion, non représentée, au moyen du dispositif d'injection 8. La disposition choisie et la position du centre des galets 16 assurent une distribution des forces et un actionnement de la traverse 10 complètement symétriques, de telle sorte que l'on arrive à avoir une injection de carburant exactement reproductible et un instant précis de la commande. La traverse 10 est relativemment petite, d'une5 construction simple et ne nécessite, du fait de la disposition des galets, qu'une faible puissance When the internal combustion engine is in operation, the camshafts 2 and 3 are driven by a crankshaft not shown in the internal combustion engine with reciprocating piston. The cams 28 of the camshaft 2, associated with the valves 26, constituted as intake valves, open to supply the engine with air or an air / fuel mixture of a determined concentration. Then the cams 9, arranged in phase with respect to each other, pass over the rollers 16, after which the cross member 10 slides against the force of the compression spring 22 along the longitudinal axis L. In this way the pressure which is necessary for injection is established in the fuel pump 7 and then fuel is injected into a combustion chamber, not shown, by means of the injection device 8. The chosen arrangement and the position of the center of the rollers 16 ensure a distribution of the forces and an actuation of the cross-member 10 completely symmetrical, so that one arrives at having an exactly reproducible fuel injection and a precise moment of the command. The cross member 10 is relatively small, of a simple construction and requires, due to the arrangement of the rollers, only a low power

d'entraînement. L'accouplement rigide de la section 12 sur la pompe de carburant 7 évite tout problème de tolérances dans cette zone. drive. The rigid coupling of the section 12 on the fuel pump 7 avoids any problem of tolerances in this area.

Claims

1. Cylinder head of an internal combustion engine with reciprocating piston, with a camshaft at the head and with a fuel injection device with which is associated a fuel pump, which is actuated by the camshaft by interposing a transmission element, and with at least two gas exchange valves associated with the same cylinder, cylinder head characterized in that there is a second camshaft (3) parallel to the first camshaft (2), extending in the cylinder head (1), the camshafts (2, 3) respectively having at least one cam associated with the transmission element (9), the transmission element being constituted in the form of a crosspiece (10) extending transversely in the longitudinal direction of the internal combustion engine with reciprocating piston, cross member which has actuating surfaces (11) cooperating with the two cams (9) and actuates the fuel pump (7) by a section (12) which is between the axes trees to

cams (4, 5).

2. Cylinder head according to claim 1, characterized in that each of the camshafts (2, 3) further has cams (28, 29), which serve to actuate the valves (26, 27), the camshafts ( 2, 3) being associated respectively with at least one valve (26, 27) of a cylinder

common.

3. Cylinder head according to claim 2, characterized in that each of the camshafts (2, 3) actuates by cylinder at least two valves (26, 27), which act in the same way, by means of separate cams (28, 29), and in that the cam (9), which actuates the fuel pump (7), is disposed between these separate cams (28,

29) on the camshafts (2, 3).

4. Cylinder head according to claim 2 or 3, characterized in that the axes of the camshafts (4, 5) are arranged in a conmrmun plane (E), extending parallel to the axis of the engine, and in that '' to each cylinder of the internal combustion engine with reciprocating piston is associated a fuel pump (7) arranged with the same axis as the injection device (8), fuel pump whose longitudinal axis (L) is arranged substantially perpendicular to this plane (E) and is in the middle

between the axes of the camshafts (4, 5).

5. Cylinder head according to claim 4, characterized in that the crosspiece (10) is formed substantially in the form of a C, two branches (13, 14), parallel, being arranged perpendicular to the plane (E) extending between the axes camshafts (4, 5) and the actuating surfaces (11) being arranged on arc portions (15) which extend from the branches (13, 14) in

being bent.

6. Cylinder head according to claim 5, characterized in that the section (12) is located between the branches (13, 14) and these extend sernsiblemernt suz the side of the plane (E) which is opposite the device

injection (8).

7. Cylinder head according to claim 6, characterized in that the arc portions (15) extend on the opposite side of the plane (E) partly surrounding the

camshafts (2, 3).

8. Cylinder head according to claim 7, characterized in that one has on the arc portions (15) rollers (16) which carry the surfaces

actuation (11).