DE19600257A1 - Zylinderkopf einer Hubkolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf einer Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der DE 39 40 740 A1 ist ein gattungsgemäßer Zylinderkopf mit einer obenliegenden Nockenwelle bekannt, welche mit Nocken versehen sowohl die Gaswechselventile auf der Einlaßseite und der Auslaßseite als auch eine sogenannte Pumpdüseneinheit zur Kraft­ stoffeinspritzung betätigt. Hierbei wird die Pumpdüseneinheit unter Zwischenschaltung eines Rollenstößels von einer Nocke der Nockenwelle betätigt, während beidseitig dazu benachbart liegende Nocken unter Zwischenschaltung von Rollenstößeln, Stoßstangen und Schwinghebeln auf die Gaswechselventile wirken.

Wenngleich der genannte Stand der Technik mit einer einzigen Nockenwelle auskommt, ist der Bauteilaufwand insgesamt erheblich, welcher zu den bekannten Nachteilen wie Bau­ raumbedarf, Kosten, Geräuschemission sowie Kettentoleranzen führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gattungsgemäßen Zylinderkopf einer Hubkolbenbrennkraftmaschine zu schaffen, welcher unter Beanspruchung eines geringen Bauraumes und unter Verwendung einer geringen Anzahl von insbesondere dynamisch bewegten Bauteilen, eine exakte und steuerzeitengenaue Betätigung der Einspritzvorrich­ tung für Kraftstoff gewährleistet.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen benannt.

Wenn in einem gattungsgemäßen Zylinderkopf parallel zu der ersten verlaufend eine zweite Nockenwelle angeordnet ist und beide Nockenwellen mit dem Übertragungselement zuge­ ordneten Nocken versehen ist, welche auf an diesem ausgebildete Betätigungsflächen wir­ ken und dieses Übertragungselement als eine quer zur Längsrichtung der Kolbenbrenn­ kraftmaschine verlaufende Traverse ausgebildet ist, deren zwischen den beiden Nocken­ wellenachsen liegender Abschnitt die der Einspritzvorrichtung zugeordnete Kraftstoffpumpe betätigt, so ist hierdurch unter Entfall jeglicher Kipp- oder Schwinghebel sowie Stoß oder Stößelstangen in vergleichsweise einfacher Weise eine auf beide Nockenwellen gleich­ mäßig verteilte Betätigung der Kraftstoffpumpe gewährleistet.

Die einstückig ausführbare Traverse stellt ein vergleichsweise einfaches und nur einen geringen Bauraum beanspruchendes Bauteil dar, so daß Probleme bezüglich Kettento­ leranzen, Verschleiß sowie Geräuschemissionen weitgehend reduziert sind.

Gleichzeitig stellt die erfindungsgemäße Anordnung eine ideale Grundlage für eine verein­ fachte, gleichzeitige Betätigung von Kraftstoffpumpe und Gaswechselventilen dar.

Hierzu kann in vorteilhafter Weise bei z. B. einem vierventiligen Motor vorgesehen sein, daß jeweils beiderseits der dem Übertragungselement zugeordneten Nocke separate Nocken für die Betätigung der dem Einlaß bzw. dem Auslaß dienenden Gaswechselventile angeordnet sind.

Ideale Krafteinleitungsverhältnisse und Bauraumbedingungen lassen sich erzielen, wenn die Kraftstoffpumpe der Einspritzvorrichtung gleichachsig unmittelbar zugeordnet ist und in etwa mittig zwischen den Gaswechselventilen angeordnet ist.

Die Erfindung ist sowohl bei Brennkraftmaschinen anwendbar, bei welchen jedem Zylinder eine eigene, als Pumpedüse bezeichnete Einheit aus Kraftstoffpumpe und Einspritzvorrich­ tung zugeordnet ist, als auch bei Brennkraftmaschinen, die im Zylinderkopf eine allen Zylin­ dern zugeordnete Kraftstoffpumpe aufweisen.

Weiterhin ist die Erfindung sowohl für direkteinspritzende Diesel- oder Otto-Hubkolben­ brennkraftmaschinen anwendbar, wie auch für in eine Vor- oder Wirbelkammer einspritzen­ de Brennkraftmaschinen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, beispielhaften Be­ schreibung anhand einer schematischen Zeichnung.

Ein Zylinderkopf 1 einer Hubkolbenbrennkraftmaschine lagert zwei Nockenwellen 2, 3, deren Nockenwellenachsen 4 bzw. 5 parallel zueinander in einer gemeinsamen Ebene E verlaufen.

Zwischen den Nockenwellenachsen 4, 5 ist eine sich senkrecht zur Ebene E erstreckende, insgesamt mit 6 bezeichnete Pumpdüseneinheit angeordnet. Die Pumpdüseneinheit 6 ist im wesentlichen aus einer Kraftstoffpumpe 7 und einer gleichachsig dazu entlang einer Längs­ achse L angeordneten Einspritzvorrichtung 8 für Kraftstoff gebildet.

Die Nockenwellen 2, 3 tragen jeweils einen Nocken 9, welcher unter Zwischenschaltung eines Übertragungselementes die Kraftstoffpumpe 7 betätigt. Dieses Übertragungselement ist als eine quer zur Längsrichtung der Hubkolbenbrennkraftmaschine verlaufende Traverse 10 ausgebildet, welche mit den beiden Nocken 9 zusammenwirkende Betätigungsflächen 11 aufweist und mit einem zwischen den Nockenwellenachsen 4 und 5 liegenden Abschnitt 12 die Kraftstoffpumpe 7 betätigt.

Die Traverse 10 ist im wesentlichen C-förmig ausgebildet, wobei zwei parallele Schenkel 13 bzw. 14 senkrecht zur Ebene E zwischen den Nockenwellenachsen 4, 5 verlaufend an­ geordnet sind und die Betätigungsflächen 11 an von den Schenkeln 13 bzw. 14 ausgehend abgewinkelten Bogenstücken 15 angeordnet sind. Dabei erstrecken sich die Schenkel 13 und 14 sowie der dazwischen liegende Abschnitt 12 auf einer der Einspritzvorrichtung 8 abgewannten Seite der Ebene E, während sich die Bogenstücke 15 auf der dieser Seite ge­ genüber liegenden Gegenseite der Ebene E, die Nockenwellen 2 bzw. 3 teilweise umge­ bend erstrecken. Die Bogenstücke 15 weisen jeweils eine die Betätigungsfläche 11 tra­ gende Rolle 16 auf, deren Mittelpunkt bezüglich der Ebene E senkrecht zu den Nocken­ wellenachsen 4 bzw. 5 liegt.

Die Pumpdüseneinheit 6 ist mittels eines Flansches 20 an einem zentral im Zylinderkopf angeordneten Gegenflansch 21 gehalten. An dem Flansch 20 stützt sich eine Druckfeder 22 ab, deren gegenüberliegendes Ende einen einstückig mit einem Druckstempel 23 der Kraftstoffpumpe 7 ausgebildeten Federteller 24 beaufschlagt. Dieser Federteller 24 ist mit­ tels einer Schraubverbindung 25 starr mit dem Abschnitt 12 der Traverse 10 verbunden.

Jede Nockenwelle 2 bzw. 3 betätigt weiterhin direkt zwei gleichartig als Einlaß- oder Aus­ laßventile wirkende Gaswechselventile 26 bzw. 27. Zu deren Betätigung sind beidseitig des jeweiligen Nockens 9 separate Nocken 28 bzw. 29 auf der Nockenwelle 2 bzw. 3 angeord­ net.

Im Betrieb der Brennkraftmaschine werden die Nockenwellen 2 und 3 von einer nicht ge­ zeigten Kurbelwelle der Hubkolbenbrennkraftmaschine angetrieben. Die den als Einlaß­ ventile ausgebildeten Gaswechselventilen 26 zugeordneten Nocken 28 der Nockenwelle 2 öffnen diese zur Zufuhr von Luft bzw. einem Kraftstoffluftgemisch bestimmter Konzentration. Anschließend überlaufen die phasengleich zueinander angeordneten Nocken 9 die Rollen 16, infolgedessen die Traverse 10 entgegen der Federkraft der Druckfeder 22 entlang der Längsachse L verschoben wird. Hierdurch wird in der Kraftstoffpumpe 7 der zur Einsprit­ zung erforderliche Druck aufgebaut und anschließend über die Einspritzvorrichtung 8 Kraft­ stoff in einen nicht gezeigten Brennraum eingespritzt. Die gewählte Anordnung und die La­ ge der Mittelpunkte der Rollen 16 gewährleisten eine völlig symmetrische Krafteinleitung und Beanspruchung der Traverse 10, so das es zu einer exakt reproduzierbaren und steu­ erzeitengenaue Einspritzung von Kraftstoff kommt. Die Traverse 10 ist vergleichsweise klein, von einfachem Aufbau und benötigt aufgrund der Rollenanordnung nur eine geringe Antriebsleistung. Die starre Ankoppelung des Abschnittes 12 an die Kraftstoffpumpe 7 ver­ meidet jegliche Toleranzprobleme in diesem Bereich.

Claims (8)

1. Zylinderkopf einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einer obenliegenden Nockenwelle, und mit einer Einspritzvorrichtung für Kraftstoff, der einer Kraftstoffpumpe zugeordnet ist,
welche unter Zwischenschaltung eines Übertragungselementes von der Nockenwelle betätigt wird,
und mit mindestens zwei einem gemeinsamen Zylinder zugeordneten Gaswechselventi­ len,
dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Nockenwelle (3) parallel zur ersten Nocken­ welle (2) verlaufend im Zylinderkopf (1) angeordnet ist, wobei die Nockenwellen (2, 3) jeweils mindestens einen dem Übertragungselement zugeordneten Nocken (9) aufweisen,
wobei das Obertragungselement als eine quer zur Längsrichtung der Hubkolben­ brennkraftmaschine verlaufende Traverse (10) ausgebildet ist, welche mit den beiden Nocken (9) zusammenwirkende Betätigungsflächen (11) aufweist und mit einem zwi­ schen den Nockenwellenachsen (4, 5) liegenden Abschnitt (12) die Kraftstoffpumpe (7) betätigt.

2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwellen (2, 3) weiterhin Nocken (28, 29) zur Betätigung der Gaswechselventile (26, 27) aufweisen, wobei die Nockenwellen (2, 3) jeweils mindestens einem Gaswechselventil (26, 27) eines gemeinsamen Zylinders zugeordnet sind.

3. Zylinderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nockenwelle (2, 3) pro Zylinder mindestens zwei gleichartig wirkende Gaswechselventile (26, 27) mittels separater Nocken (28, 29) betätigt und der die Kraftstoffpumpe (7) betätigende Nocken (9) zwischen diesen separaten Nocken (28, 29) auf den Nockenwellen (2, 3) angeordnet ist.

4. Zylinderkopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken­ wellenachsen (4, 5) in einer gemeinsamen, parallel zur Motorachse verlaufenden Ebene (E) angeordnet sind und jedem Zylinder der Hubkolbenbrennkraftmaschine eine gleichachsig mit der Einspritzvorrichtung (8) angeordnete Kraftstoffpumpe (7) zugeordnet ist, deren Längsachse (L) im wesentlichen senkrecht zu dieser Ebene (E) und mittig zwi­ schen den Nockenwellenachsen (4, 5) angeordnet ist.

5. Zylinderkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Traverse (10) im we­ sentlichen C-förmig ausgebildet ist, wobei zwei parallele Schenkel (13, 14) senkrecht zur Ebene E zwischen den Nockenwellenachsen (4, 5) verlaufend und die Betätigungsflä­ chen (11) an von den Schenkeln (13, 14) abgewinkelt ausgehenden Bogenstücken (15) angeordnet sind.

6. Zylinderkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (12) zwischen den Schenkeln (13, 14) liegend angeordnet ist und diese sich im wesentlichen auf der von der Einspritzvorrichtung (8) abgewandten Seite der Ebene (E) erstrecken.

7. Zylinderkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bogenstücke (15) auf der der Seite gegenüberliegenden Gegenseite der Ebene (E), die Nockenwellen (2, 3) teilweise umgebend erstrecken.

8. Zylinderkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Bogenstücken (15) die Betätigungsflächen (11) tragende Rollen (16) angeordnet sind.