DE19600257A1

DE19600257A1 - Cylinder head for reciprocating piston IC engine

Info

Publication number: DE19600257A1
Application number: DE19600257A
Authority: DE
Inventors: Klaus Schulze
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1995-01-23
Filing date: 1996-01-05
Publication date: 1996-07-25
Also published as: FR2729713A1; GB2297125B; GB2297125A; FR2729713B1; JPH08240148A; GB9601065D0

Abstract

The cylinder head comprises an overhead camshaft and an injection device (8) for fuel which is assigned to a fuel pump (7) actuated by the camshaft via a transmission element. There are at least two engine valves being assigned to a common cylinder, and a second camshaft being arranged in the cylinder head, running parallel to the first camshaft. The camshafts each have at least one cam assigned to the transmission element. The transmission element (10) is designed as a crossbar which runs transversely to the longitudinal direction of the reciprocating-piston internal combustion engine. It also has actuating surfaces interacting with the two cams (9) with a portion (12) situated between the camshaft axes (4,5) being arranged to actuate the fuel pump.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf einer Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a cylinder head of a reciprocating internal combustion engine according to the Preamble of claim 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.DE 39 40 740 A1 describes a generic cylinder head with an overhead one Known camshaft, which provided both the gas exchange valves on the cam The inlet side and the outlet side as well as a so-called pump nozzle unit for power fuel injection actuated. Here the pump nozzle unit is interposed a roller tappet operated by a cam of the camshaft, while on both sides adjacent cams with the interposition of roller tappets, bumpers and rocker arms act on the gas exchange valves.

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.Although the above-mentioned prior art manages with a single camshaft the overall component costs considerably, which to the known disadvantages such as construction space requirements, costs, noise emissions and chain tolerances.

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.The invention is based on the object of a generic cylinder head Reciprocating internal combustion engine to create, which requires a low Construction space and using a small number of particularly dynamic moving components, an exact and precise timing of the injection device guaranteed for fuel.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen benannt.This object is achieved with the features of patent claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

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.If a second cylinder head runs parallel to the first in a generic cylinder head Camshaft is arranged and both camshafts with the transmission element arranged cams is provided, which we on actuating surfaces formed on this ken and this transmission element as a transverse to the longitudinal direction of the piston burn Traverse engine is formed, the between the two cams shaft-lying section the fuel pump assigned to the injector actuated, thereby eliminating any rocker or rocker arm as well as shock or Push rods in a comparatively simple manner the same on both camshafts moderately distributed actuation of the fuel pump guaranteed.

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.The one-piece traverse is a comparatively simple and only one small space-consuming component, so that problems with Kettento tolerances, wear and noise emissions are largely reduced.

Gleichzeitig stellt die erfindungsgemäße Anordnung eine ideale Grundlage für eine verein fachte, gleichzeitige Betätigung von Kraftstoffpumpe und Gaswechselventilen dar.At the same time, the arrangement according to the invention provides an ideal basis for a club multiple, simultaneous actuation of fuel pump and gas exchange valves.

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.This can be done in an advantageous manner with z. B. a four-valve engine that separate cams for each on either side of the cam assigned to the transmission element arranged the actuation of the gas exchange valves serving the inlet or the outlet are.

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.Ideal force transmission conditions and installation space conditions can be achieved if the fuel pump is directly assigned to the injection device on the same axis and in is arranged approximately in the middle between the gas exchange valves.

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.The invention is applicable to both internal combustion engines, in which each cylinder its own unit, called a pump nozzle, consisting of a fuel pump and an injection device device is assigned, as well as in internal combustion engines, which have an all cylinder in the cylinder head have associated fuel pump.

Weiterhin ist die Erfindung sowohl für direkteinspritzende Diesel- oder Otto-Hubkolben brennkraftmaschinen anwendbar, wie auch für in eine Vor- oder Wirbelkammer einspritzen de Brennkraftmaschinen.Furthermore, the invention is for both direct-injection diesel or Otto reciprocating pistons internal combustion engines applicable, as well as for injecting into a prechamber or swirl chamber de internal combustion engines.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, beispielhaften Be schreibung anhand einer schematischen Zeichnung.Further advantages of the invention result from the example below description based on a schematic drawing.

Ein Zylinderkopf 1 einer Hubkolbenbrennkraftmaschine lagert zwei Nockenwellen 2, 3, deren Nockenwellenachsen 4 bzw. 5 parallel zueinander in einer gemeinsamen Ebene E verlaufen.A cylinder head 1 of a reciprocating piston internal combustion engine supports two camshafts 2 , 3 , the camshaft axes 4 and 5 of which run parallel to one another in a common plane E.

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. Arranged between the camshaft axes 4 , 5 is a pump nozzle unit which extends perpendicularly to the plane E and is denoted overall by 6 . The pump nozzle unit 6 is essentially formed from a fuel pump 7 and an injection device 8 for fuel arranged coaxially thereto along a longitudinal axis L.

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.The camshafts 2 , 3 each carry a cam 9 , which actuates the fuel pump 7 with the interposition of a transmission element. This transmission element is designed as a traverse 10 running transversely to the longitudinal direction of the reciprocating piston internal combustion engine, which has actuating surfaces 11 which interact with the two cams 9 and actuates the fuel pump 7 with a section 12 lying between the camshaft axes 4 and 5 .

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.The crossmember 10 is essentially C-shaped, two parallel legs 13 and 14 extending perpendicular to the plane E between the camshaft axes 4 , 5 and arranged on the actuating surfaces 11 on curved pieces 15 starting from the legs 13 and 14 respectively are. The legs 13 and 14 and the intermediate section 12 extend on a side of the plane E facing away from the injector 8 , while the arc pieces 15 on the opposite side of this side of the plane E, the camshafts 2 and 3 partially reverse extend bend. The arc pieces 15 each have an actuating surface 11 carrying roller 16 , the center of which is perpendicular to the cam shaft axes 4 and 5 with respect to the plane E.

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.The pump nozzle unit 6 is held by means of a flange 20 on a counter flange 21 arranged centrally in the cylinder head. A compression spring 22 is supported on the flange 20 , the opposite end of which acts on a spring plate 24 formed in one piece with a pressure ram 23 of the fuel pump 7 . This spring plate 24 is rigidly connected to the section 12 of the cross member 10 by means of a screw connection 25 .

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.Each camshaft 2 or 3 continues to directly actuate two gas exchange valves 26 and 27 acting in the same way as inlet or outlet valves. To the actuation of the respective cam 9 separate cams on both sides 28 and 29 net angeord on the camshaft 2 and 3 respectively.

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.In operation of the internal combustion engine, the camshafts 2 and 3 are driven by a crankshaft of the reciprocating piston internal combustion engine, not shown. The associated as the inlet valves designed gas exchange valves 26 cam 28 of the camshaft 2 open this for the supply of air or a fuel-air mixture of a certain concentration. Subsequently, the cams 9 arranged in phase with one another overrun the rollers 16 , as a result of which the crossmember 10 is displaced along the longitudinal axis L against the spring force of the compression spring 22 . As a result, the pressure required for injection is built up in the fuel pump 7 and then fuel is injected into the combustion chamber (not shown) via the injection device 8 . The selected arrangement and the location of the center points of the rollers 16 ensure a completely symmetrical introduction of force and stress on the crossmember 10 , so that there is an exactly reproducible and tax-accurate injection of fuel. The traverse 10 is comparatively small, of simple construction and, due to the roller arrangement, requires only a low drive power. The rigid coupling of the section 12 to the fuel pump 7 ver avoids any tolerance problems in this area.

Claims

1. cylinder head of a reciprocating piston internal combustion engine, with an overhead camshaft, and with an injection device for fuel, which is assigned to a fuel pump,
which is actuated by the camshaft with the interposition of a transmission element,
and with at least two gas exchange valves associated with a common cylinder,
characterized in that a second camshaft ( 3 ) is arranged parallel to the first camshaft ( 2 ) in the cylinder head ( 1 ), the camshafts ( 2 , 3 ) each having at least one cam ( 9 ) assigned to the transmission element,
The transmission element is designed as a crossmember ( 10 ) extending transversely to the longitudinal direction of the reciprocating piston internal combustion engine, which has actuating surfaces ( 11 ) interacting with the two cams ( 9 ) and with a section ( 12 ) lying between the camshaft axes ( 4 , 5 ). the fuel pump ( 7 ) is actuated.

2. Cylinder head according to claim 1, characterized in that the camshafts ( 2 , 3 ) further have cams ( 28 , 29 ) for actuating the gas exchange valves ( 26 , 27 ), the camshafts ( 2 , 3 ) each having at least one gas exchange valve ( 26 , 27 ) are assigned to a common cylinder.

3. Cylinder head according to claim 2, characterized in that each camshaft (2, 3), gas exchange valves per cylinder of at least two identically acting (26, 27) by means of separate cams (28, 29) operated and the fuel pump (7) actuating cam (9 ) is arranged between these separate cams ( 28 , 29 ) on the camshafts ( 2 , 3 ).

4. Cylinder head according to claim 2 or 3, characterized in that the cam shaft axes ( 4 , 5 ) are arranged in a common plane parallel to the engine axis (E) and each cylinder of the reciprocating internal combustion engine has a fuel pump arranged coaxially with the injection device ( 8 ) ( 7 ) is assigned, the longitudinal axis (L) of which is arranged substantially perpendicular to this plane (E) and centrally between the camshaft axes ( 4 , 5 ).

5. Cylinder head according to claim 4, characterized in that the crossmember ( 10 ) is substantially C-shaped, two parallel legs ( 13 , 14 ) perpendicular to the plane E between the camshaft axes ( 4 , 5 ) and the actuating surface chen ( 11 ) are arranged on the legs ( 13 , 14 ) angled outgoing arc pieces ( 15 ).

6. Cylinder head according to claim 5, characterized in that the section ( 12 ) between the legs ( 13 , 14 ) is arranged lying and these extend essentially on the side of the plane (E) facing away from the injection device ( 8 ).

7. Cylinder head according to claim 6, characterized in that the arc pieces ( 15 ) on the opposite side of the plane (E), the camshafts ( 2 , 3 ) extend partially surrounding.

8. Cylinder head according to claim 7, characterized in that the actuating surfaces ( 11 ) carrying rollers ( 16 ) are arranged on the arc pieces ( 15 ).