Bezeichnung: Kolbenbrennkraftmaschine mit biegesteifem Joch zur abdichtenden Befestigung von Kraftstoffein- spritzeinrichtungen
Beschreibung
Bei Kolbenbrennkraftmaschinen mit direkter Kraftstoffeinspritzung werden die Einspritzeinrichtungen mit ihrem Düsenteil abgedichtet in eine Öffnung im Zylinderkopf eingesteckt und über verspannbare Befestigungsmittel am Zylinderkopf festgelegt. So ist es aus DE-A-26 49 157 bekannt, die Einspritzeinrichtung jeweils mit einem gesonderten Querjoch zu versehen, über das die Einspritzeinrichtung mit zwei Spannschrauben am Zylinderkopf dicht neben der Einstecköffnung festgelegt wird.
Aus der gleichen Veröffentlichung ist es bekannt, am Zylinderkopf einen Stützansatz vorzusehen, auf dem sich das freie Ende eines Klemmmittels abstützt, das mit seinem anderen ga- belförmig ausgebildeten Ende auf der Einspritzeinrichtung aufliegt. Die Einspritzeinrichtung wird dann über eine zwischen dem Stützansatz und der Einspritzeinrichtung verlaufende Spannschraube gegenüber dem Zylinderkopf abdichtend verspannt. Derartige Einzelbefestigungen sind in Herstellung und Montage sehr aufwendig.
Aus EP-A-0 751 290 ist eine Weiterentwicklung der vorstehend beschriebenen Befestigungsart bekannt. Bei dieser Bauform ist die Einspritzeinrichtung am oberen Ende T-förmig ausgebildet, wobei der eine Querast die Kraftstoffzufuhr enthält und der anderen Querast die elektrische Ansteuerung des Ventils aufnimmt. Bei einer Kolbenbrennkraftmaschine mit Reihenanordnung der Zylinder sind dann mehrere der nebeneinander liegenden Einspritzeinrichtungen über ein in Motorlängsrichtung verlau- fendes brückenförmiges Spannelement in der Weise festgelegt, das jeweils über eine zwischen zwei benachbarten Einspritzeinrichtungen angeordnete Spannschraube am Zylinderkopf befe-
stigt ist. Auch hier ist für die Befestigung des brückenför- migen Spannelementes jeweils eine gesonderte Schraubverbindung am Zylinderkopf für die Befestigung der Einspritzeinrichtungen vorgesehen. Diese vorbekannte Bauweise hat auf- grund der elastischen Verspannung durch das brückenförmige
Befestigungselement den Nachteil, daß von den Injektoren ausgehende Schwingungsanregungen eine Schallabstrahlung von der Oberseite des Motors erfolgt. Ferner müssen aufgrund der hohen Einspritzdrücke die Befestigungsschrauben hohe Kräfte aufnehmen, so daß die zugeordneten Bereiche mit den Geindelö- chern am Zylinderkopf in diesem Bereich entsprechend massiv ausgebildet sein müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Kolben- brennkraftmaschine der vorstehend bezeichneten Art eine Befestigung der Einspritzeinrichtungen zu schaffen, mit der die vorstehend beschriebenen Nachteile vermieden sind.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Kolbenbrennkraftmaschine mit obenliegenden Nockenwellen zur Betätigung der Gaswechselventile, wobei jeweils nebeneinander liegende Lager der ein- laßseitigen Nockenwelle und der auslaßseitigen Nockenwelle ein beide Lager abschließendes Lagerdeckelelement aufweisen, und mit direkter Kraftstoffeinspritzung durch jeweils eine, einem Zylinder zugeordnete Einspritzeinrichtung mit Düsenteil, das abgedichtet in einer Öffnung im Zylinderkopf eingesteckt ist, und mit einem am Zylinderkopf biegesteif befestigten, wenigstens eine Einspritzeinrichtung übergreifenden Joch, das mit Spannmitteln in Verbindung steht, durch die die Einspritzeinrichtungen gegenüber dem Joch abdichtend verspannt sind, und wobei das Joch mit wenigstens zwei benachbarten Lagerdeckelelementen verbunden ist. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß die ohnehin vorhandenen Befestigungsmittel für die Lagerdeckelelemente zur Befestigung des Jochs zum Verspannen der Einspritzeinrichtung mit genutzt werden. Das Joch ist im wesentlichen biegesteif ausgebildet, so daß in Verbindung mit der möglichen Verspan-
nung über die Befestigungsmittel der Lagerdeckelelemente die Gesamtanordnung sehr steif ausgebildet werden kann und so eine Schwingungsanregung sowohl über die Nockenwellen als auch über die Einspritzeinrichtungen praktisch unterbunden ist und damit die Schallabstrahlung in diesem Bereich deutlich reduziert ist. Außerdem ergibt sich eine bessere Übertragung der für die Verspannung der Einspritzeinrichtung erforderlichen Haltekräfte auf den Zylinderkopf sowie eine verbesserte Dauerhaltbarkeit, da die ohnehin massiveren Bereiche der Befe- stigung der Nockenwellen mit genutzt werden.
In einer besonders vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein das Joch bildender, mehrere Einspritzeinrichtungen übergreifender Längsträger vorgesehen ist, der über jeweils zwei einer Einspritzeinrichtung benachbarte Befestigungsmittel der Lagerdeckelelemente am Zylinderkopf befestigt ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Joch quer zur Ausrichtung der Nockenwellen verläuft und jeweils über die Befestigungsschrauben der Lagerdeckelelemente festgelegt ist. Damit ist es möglich, jeweils eine Einspritzeinrichtung mit einem Joch zwischen zwei benachbarten Lagerdeckelelementen fest zu verspannen. Das Joch kann hierbei lösbar mit den Lagerdeckelelementen verbunden sein.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Joch einsstük- kig stoffschlüssig mit den Lagerdeckelelementen verbunden ist. Hierdurch ergibt sich eine Baueinheit, über die sowohl die Lager der Nockenwellen als auch die Einspritzeinrichtungen am Zylinderkopf gehalten werden. Dieses Bauteil kann sowohl hinsichtlich seiner Festigkeit als auch seiner Biege- steifigkeit durch eine entsprechende Profilgebung unter Berücksichtigung der Anforderung an die Gestaltfestigkeit opti- miert werden, wobei gesonderte Befestigunsmittel für die Einspritzeinrichtungen entfallen. Durch die Formgebung läßt sich auch die Schwingungswilligkeit des gesamten Bauelementes wei-
tergehend vermindern, so daß die Anregungen über die wechselnden Nockenwellenkräfte und über die Druckpulsationen der Einspritzeinrichtungen nicht zu einer Schallabstrahlung führen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Lagerdeckelelemente einstückig stoffschlüssig mit wenigstens einem zusätzlichen Längsholm miteinander verbunden sind. Durch die Anordnung eines durchgehenden Längsholmes, vorzugsweise werden zwei parallele Längsholme angeordnet, ergibt sich für die Festlegung der Nockenwellenlager und der Einspritzeinrichtungen ein sehr kompaktes, gitterähnliches steifes Bauteil, durch das nicht nur die Montage der Nockenwellenlager und der Einspritzeinrichtungen erleich- tert wird, sondern auch die Übertragung von Körperschall nach außen praktisch unterbunden wird.
Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Aufsicht auf eine 4-Zylinder-Kolbenbrenn- kraftmaschine mit einer ersten Ausführungsform eines Jochs zur Befestigung der Einspritzeinrichtungen,
Fig. 2 eine Abwandlung der Ausführungsform gem. Fig. 1,
Fig. 3 eine Ausführungsform mit Einzeljochen zur Festlegung der Einspritzeinrichtungen,
Fig. 4 in vergrößertem Maßstab eine Teilseitenansicht gem. Pfeil A in Fig. 1.
In Fig. 1 ist in einer Aufsicht der Zylinderkopf 1 einer 4-Zylinder-Kolbenbrennkraftmaschine dargestellt. Die hier nicht näher dargestellten Gaswechselventile der einzelnen Zylinder I, II, III und IV werden gaseinlaßseitig und gasaus-
laßseitig jeweils über eine obenliegende Nockenwelle 2 und 3 betätigt. Die Nockenwellen werden über jeweils endseitig und jeweils zwischen zwei benachbarten Zylindern liegende Nockenwellenlagerungen 4 am Zylinderkopf 1 gelagert, wobei der obe- re Abschluß der Nockenwellenlagerung 4 jeweils über Lagerdek- kelele ente 5 erfolgt, die beide Nockenwellenlager 4 übergreifen. Die Lagerdeckelelemente 5 sind über Befestigungsschrauben 6 mit dem Zylinderkopf 1 fest verbunden.
Den einzelnen Zylindern I, II, III und IV ist jeweils eine
Einspritzeinrichtung 7 zugeordnet, die in üblicher Weise ausgebildet ist und in eine Öffnung im Zylinderkopf eingesteckt ist, so daß ihr Düsenteil bis in den Innenraum des zugeordneten Zylinders hineinragt.
Zur abdichtenden Verspannung der Einspritzeinrichtungen 7 ist ein die Einspritzeinrichtungen 7 jeweils übergreifendes Joch 8 vorgesehen, das bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als mehrere Einspritzeinrichtungen 7 übergreifender Längsträger ausgebildet ist und einstückig stoffschlüssig mit den Lagerdeckelelementen 5 verbunden ist. Alle Einspritzeinrichtungen 7 sind dem durchgehenden, jeweils zwischen zwei Lagerdeckelelementen 5 als Joch 8 dienendem Längsträger überdeckt und über die Befestigungsschrauben 6 der Lagerdeckel- elemente 5 mit dem Zylinderkopf 1 verspannt.
Je nach den baulichen Gegebenheiten ist es auch möglich, die Anordnung zu unterteilen, so daß jeweils für einen oder für mehrere benachbarte Zylinder ein aus Lagerdeckelelementen 5 und Jochen 8 bestehende Bauelemente vorgesehen sind.
Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform gem. Fig. 1. Bei dieser Ausführungsform sind die Lagerdeckelelemente 5 jeweils an ihren äußeren Endseiten mit einem durchgehenden Längsholm 9 einstückig stoffschlüssig verbunden, so daß sich ein in etwa gitterförmiges, in sich steifes Bauteil ergibt,
über das die Nockenwellenlager und die Einspritzeinrichtungen am Zylinderkopf festgelegt sind.
Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform sind die Lagerdeckelelemente 5 in üblicher Weise als Einzelelemente ausgebildet und am Zylinderkopf 1 festgelegt. Die einzelnen Einspritzeinrichtungen 7 zu den Zylindern werden über Einzeljoche 8.1 über die Befestigungsmittel 6 der Lagerdeckelelemente 5 festgelegt. Die Einzeljoche 8.1 sind hierbei quer und unter einem Winkel zur Ausrichtung der Nockenwellen 2, 3 angeordnet. Auch hier sind die Joche 8.1 über eine entsprechende Formgebung biegesteif ausgebildet und es ist der Vorteil gegeben, daß jeweils das Einzeljoch 8.1 über die ohnehin vorhandene Befestigung der Lagerdeckel- elemente 5 am Zylinderkopf 1 festgelegt ist. Auch diese Ausführungsform kann so ausgebildet werden, daß die Joche 8.1 Stoffschlüssig mit den Lagerdeckelelementen 5 verbunden sind und somit eine Baueinheit entsprechend Fig. 1 oder Fig. 2 zur Verfügung steht.
Fig. 4 zeigt in einer vergrößerten Teilseitenansicht in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1 die Anordnung eines derartigen Bauteils.
Am Zylinderkopf 1 im Bereich beispielsweise des Zylinders I sind zur Aufnahme der Kurbelwellenlager Lagerböcke 10 angeordnet, die auf ihrer Oberseite durch Lagerdeckelelemente 5 jeweils abgeschlossen sind. Die Lagerdeckelelemente 5 sind entsprechend der Darstellung in Fig. 1 über einen durchgehen- den Längsträger miteinander verbunden, der zwischen jeweils zwei Lagerdeckelelementen 5.1 und 5.2 ein Joch 8 bildet, das die zugeordnete Einspritzeinrichtung 7 übergreift. Zwischen dem Joch 8 und der Einspritzeinrichtung sind Spannmittel 11 vorgesehen, die nach der Festlegung eine gezielte Verspannung der Einspritzeinrichtung 7 jeweils mit der erforderlichen Anpreßkraft ermöglicht.
In der einfachsten Ausführungsform können die Spannmittel 11 durch ein Tellerfederpaket oder dergl. gebildet werden, das auf die Einspritzeinrichtung 7 aufgesetzt wird und beim Ver- schrauben der Lagerdeckelelemente gleichzeitig die erforder- liehe abdichtende Verspannung zwischen Einspritzeinrichtung 7, Joch 8 und Zylinderkopf 1 bewirkt.
Es ist aber auch möglich, hier über ggf. mit Federn kombinierte Spannmittel zu schaffen, die im wesentlichen als Schrauben-Mutter-Kombination ausgebildet sind und die nach dem Montieren des Längsträgers eine gesonderte Verspannung der einzelnen Einspritzeinrichtungen ermöglichen. Für die Einspritzeinrichtungen ist zweckmäßig ferner eine Verdrehsicherung vorzusehen, die entweder über entsprechende konstruk- tive Maßnahmen im Übergangsbereich zwischen Zylinderkopf und Einspritzeinrichtung vorgesehen sind oder aber die der Verbindung zwischen Joch und Einspritzeinrichtung zugeordnet sind.