DE19962987A1 - Kolbenmotor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kolbenmotor mit einem Motorblock, der mehrere Zylinder enthält, mit einer Frischgaszuführung, die mehrere, den Zylindern zugeordnete, am Motorblock festgelegte Zuführungsrohre aufweist, und mit einer Kraftstoffeinspritzanlage, die eine den Zylindern zugeordnete Hochdruckzuführungsleitung aufweist. DOLLAR A Um die Befestigung der Zuführungsrohre und der Hochdruckzuführungsleitung am Motorblock zu vereinfachen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, an der Hochdruckzuführungsleitung Niederhalter für die Zuführungsrohre auszubilden, so daß die am Motorblock befestigte Hochdruckzuführungsleitung die Zuführungsrohre am Motorblock festlegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolbenmotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Ein Kolbenmotor weist einen Motorblock mit mehreren Zylin­ dern auf und ist mit einer Frischgaszuführung ausgestattet, die mehrere, den Zylindern zugeordnete und am Motorblock festgelegte Zuführungsrohre aufweist. Über diese Frischgas­ zuführung wird dem Motor Ansaugluft oder Ladeluft zugeführt, die für die Verbrennung benötigt wird. Moderne Kolbenmotoren sind mit einer Kraftstoffeinspritzanlage ausgestattet, die eine den Zylindern zugeordnete Hochdruckzuführungsleitung aufweist. In einer solchen Hochdruckzuführungsleitung wird der Kraftstoff unter einem hohen Druck den Zylindern gemein­ sam zur Verfügung gestellt, wobei mittels Einspritzventilen eine gezielte Dosierung des Kraftstoffs erfolgt. Eine derar­ tige gemeinsame Hochdruckzuführungsleitung wird im allgemei­ nen als "Common-Rail" bezeichnet.

Die Hochdruckzuführungsleitung wird aufgrund der hohen Kraftstoffdrücke vorzugsweise aus Metall hergestellt. Für die Herstellung der Zuführungsrohre wird jedoch Kunststoff bevorzugt. Die Festlegung der aus Kunststoff hergestellten Zuführungsrohre am Motorblock erfolgt in der Regel mittels Metallbuchsen, die in einen Flanschabschnitt der Zuführungs­ rohre eingeschweißt oder eingeschmolzen werden, um die Zu­ führungsrohre am Motorblock anschrauben zu können. Die Hoch­ druckzuführungsleitung kann dann direkt am Motorblock oder an den Zuführungsrohren und somit indirekt am Motorblock be­ festigt werden. Ebenso ist es möglich, die Zuführungsrohre und die Hochdruckzuführungsleitung einteilig aus Metall her­ zustellen, wobei diese integrale Baugruppe dann mittels ei­ ner entsprechenden Verschraubung am Motorblock festgelegt wird.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, einen Kolbenmotor der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sich die Befestigung der Hochdruckzuführungsleitung und der Zuführungsrohre vereinfacht.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch einen Kolbenmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Hoch­ druckzuführungsleitung so auszugestalten, daß diese mit den Zuführungsrohren dahingehend zusammenwirkt, daß durch die Befestigung der Hochdruckzuführungsleitung gleichzeitig die Zuführungsrohre am Motorblock festgelegt werden. Durch diese Maßnahme können zusätzliche Befestigungsmittel für die Fest­ legung der Zuführungsrohre am Motorblock entfallen. Insbe­ sondere ist es dadurch möglich, die Zuführungsrohre aus Kunststoff herzustellen, ohne daß zusätzliche Befestigungs­ elemente aus Metall darin integriert werden müssen. Insge­ samt ergibt sich somit eine besonders preiswerte Herstellung für die vorgeschlagene Kombination der Zuführungsrohre und der Hochdruckzuführungsleitung.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung an­ hand der Zeichnungen.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der je­ weils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kom­ binationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert.

Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf Zuführungsrohre und eine Hochdruckzuführungsleitung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine auseinandergezogene Darstellung der Anordnung gemäß Fig. 1.

Entsprechend den Fig. 1 und 2 ist ein im übrigen nicht dargestellter Kolbenmotor mit einer Frischgaszuführung aus­ gestattet, von der hier Zuführungsrohre 1 dargestellt sind, die das dem Motor zugeordnete Ende der Frischgaszuführung repräsentieren und das Frischgas jeweils einem Zylinder des Kolbenmotors zuführen. Jeweils zwei zueinander benachbarte Zuführungsrohre 1 sind über einen gemeinsamen Verbindungs­ steg 2 aneinander befestigt.

Die Zuführungsrohre 1 sind vorzugsweise in einer Reihe ange­ ordnet. Da hier vier Zuführungsrohre 1 dargestellt sind, ist der zugehörige Kolbenmotor dementsprechend als Vier- Zylinder-Reihenmotor oder als Acht-Zylinder-V-Motor ausge­ bildet.

An einem der außenliegenden Zuführungsrohre 1 ist ein La­ geransatz 3 angeformt. Am anderen außenliegenden Zuführungs­ rohr 1 ist ein Träger 4 angeformt. Vorzugsweise werden die Zuführungsrohre 1, die Verbindungsstege 2, der Lageransatz 3 und der Träger 4 zu einem Spritzgußbauteil zusammengefaßt und vorzugsweise aus einem geeigneten Kunststoff herge­ stellt.

Der Kolbenmotor besitzt außerdem eine Kraftstoffeinspritzan­ lage, von der hier eine Hochdruckzuführungsleitung 5 darge­ stellt ist, die mit Anschlüssen 6 nicht dargestellte Ein­ spritzventile mit Kraftstoff versorgt. Da der Kraftstoff in der Hochdruckzuführungsleitung 5 unter einem hohen Arbeits­ druck steht, wird die Hochdruckzuführungsleitung 5 vorzugs­ weise in Metallbauweise, insbesondere durch ein Druckgußver­ fahren, hergestellt. An der Hochdruckzuführungsleitung 5 ist für jedes Zuführungsrohr 1 ein Niederhalter 7 ausgebildet, der einen Haltering 8 aufweist. Jeder dieser Halteringe 8 ist dabei so geformt, daß das zugehörige Zuführungsrohr 1 mit einem oberen Abschnitt 9 darin einsteckbar ist und in einem im Querschnitt erweiterten, mittleren Abschnitt 10 daran zur Anlage kommt. Dabei ist die Innenkontur des Halte­ ringes 8 zweckmäßig an die Außenkontur des mittleren Ab­ schnitts 10 angepaßt, so daß sich eine großflächige Anlage zwischen Haltering 8 und Zuführungsrohr 1 ausbilden kann.

Zwischen benachbarten Halteringen 8 weisen die Niederhalter 7 Haltestege 11 auf, die mit einer Unterseite dann auf einer Oberseite der Verbindungsstege 2 zur Anlage kommen, wenn die Halteringe 8 auf den mittleren Abschnitten 10 der Zufüh­ rungsrohre 1 aufsitzen. Auch hier wird eine großflächige An­ lage zwischen den Haltestegen 11 und den Verbindungsstegen 2 bevorzugt.

An der Hochdruckzuführungsleitung 5 und an den Niederhaltern 7 sind mehrere Stützfüße 12 ausgebildet, die in ihrem Inne­ ren jeweils eine Durchgangsöffnung 13 für eine Schraube auf­ weisen. Vorzugsweise werden die Hochdruckzuführungsleitung 5, die Niederhalter 7 und die Stützfüße 12 als einteiliges Bauteil ausgebildet, das beispielsweise durch ein Druckguß­ verfahren hergestellt werden kann. An ihrem dem nicht darge­ stellten Motorblock zugewandten, unteren Ende weisen die Stützfüße 12 jeweils eine Stützplatte 14 auf, die auf einem Flansch 17 zur Anlage kommt, der an dem dem Motorblock zuge­ wandten Ende der Zuführungsrohre 1 ausgebildet ist. Von die­ ser Stützplatte 14 ragen nach unten Zylinderbuchsen 15 ab, die in komplementäre Aufnahmeöffnungen 30 im Flansch 17 ein­ gesetzt werden. Die Zylinderbuchsen 15 sind dabei so dimen­ sioniert, daß beim Anschrauben der Stützfüße 12 am Motor­ block die Stützplatten 14 einen Anpreßdruck auf den Flansch 17 ausüben.

Zur Befestigung der Hochdruckzuführungsleitung 5 und der Zu­ führungsrohre 1 am Motorblock werden nun passende Schrauben in die Durchgangsöffnungen 13 eingesetzt und am Motorblock angeschraubt, wobei eine hochfeste Verbindung zwischen den Stützfüßen 12 und dem Motorblock erreicht wird. Da die Hoch­ druckzuführungsleitung 5 mit den Stützfüßen 12 verbünden ist, wird dadurch auch die Befestigung der Hochdruckzufüh­ rungsleitung 5 am Motorblock erreicht. Des weiteren ist die Dimensionierung eines unteren Abschnittes 16 der Zuführungs­ rohre 1 so gewählt, daß die Zuführungsrohre 1 mit einem an dem dem Motorblock zugewandten Ende ausgebildeten Flansch 17 mit hinreichender Andruckkraft am Motorblock festgelegt sind, wenn die Hochdruckzuführungsleitung 5 mit ihren Stütz­ füßen 12 am Motorblock angeschraubt ist. Zusätzliche Befe­ stigungselemente zum Festlegen der Zuführungsröhre 1 am Mo­ torblock werden nicht benötigt. Es ist klar, daß im Flansch 17 und/oder im Motorblock an komplementären Stellen geeigne­ te Dichtmittel vorgesehen sind, um gegebenenfalls aufgelade­ nes Frischgas ohne Leckage den Zylindern des Kolbenmotors zuzuführen.

Entsprechend Fig. 2 ist jedem Zuführungsrohr 1 eine Drossel­ klappe 18 zugeordnet. Diese werden im Inneren des jeweiligen Zuführungsrohres 1 untergebracht und dienen zum Einstellen des Öffnungsquerschnittes der Zuführungsrohre 1. Zu diesem Zweck werden die Drosselklappen 18 auf einer gemeinsamen An­ triebswelle 19 drehfest angebracht, die etwa auf der Höhe einer mit 20 bezeichneten strichpunktierten Linie die Zufüh­ rungsrohre 1, die Verbindungsstege 2 und den Träger 4 durch­ dringt, wenn sie darin eingesetzt ist. Die Antriebswelle 19 weist an ihrem dem Träger 4 zugeordneten Ende einen Betäti­ gungshebel 21 auf, der mit einem Stellantrieb 22 zusammen­ wirkt, der am Träger 4 angebracht werden kann.

Die Antriebswelle 19 weist für jede Drosselklappe 18 einen sich axial erstreckenden Klappenabschnitt 23 sowie mehrere Lagerabschnitte 24, 25, 26, 27, 28, auf, die sich ebenfalls axial erstrecken und von denen je zwei einen Klappenab­ schnitt 23 axial begrenzen. Entsprechend der hier darge­ stellten besonderen Bauweise weisen die Klappenabschnitte 23 jeweils denselben Durchmesser auf. Vorzugsweise weist der Lagerabschnitt 24, der an dem dem Betätigungshebel 21 abge­ wandten axialen Ende der Antriebswelle 19 ausgebildet ist, einen Durchmesser auf, der gleich groß ist wie oder kleiner ist als der Durchmesser des benachbarten Klappenabschnitts 23. Im Unterschied dazu sind die Durchmesser der anderen La­ gerabschnitte 25, 26, 27, 28 jeweils größer als der Durch­ messer der Klappenabschnitte 23. Des weiteren weisen die La­ gerabschnitte 24 bis 28 jeweils einen konstanten Durchmesser auf, wobei sich die Durchmesser der Lagerabschnitte 24 bis 28 voneinander unterscheiden, derart, daß die Durchmesser entlang der Antriebswelle 19 in Richtung auf den Betäti­ gungshebel 21 zu größer werden. Dementsprechend weist der am vom Betätigungshebel 21 abgewandten Ende ausgebildete Lager­ abschnitt 24 den kleinsten Durchmesser auf, während der am dem Betätigungshebel zugewandten Ende ausgebildete Lagerab­ schnitt 28 den größten Durchmesser aufweist.

Im Lageransatz 3 und in den Verbindungsstegen 2 sowie im Träger 4 sind koaxial zur Linie 20, hier nicht sichtbare La­ geröffnungen ausgebildet, die komplementär zu den Lagerab­ schnitten 24 bis 28 ausgebildet sind, so daß die Antriebs­ welle 19 koaxial zu der strichpunktierten Linie 20 in die Baugruppe aus Zuführungsrohren 1, Verbindungsstegen 2, La­ geransatz 3 und Träger 4 eingeführt werden kann. Es ist klar, daß die genannten Lageröffnungen bezüglich ihres Durchmessers so auf die Durchmesser der Lagerabschnitte 24 bis 28 abgestimmt sind, daß einerseits die Antriebswelle 19 schwenkverstellbar ist und daß andererseits eine hinreichen­ de Abdichtung zwischen den einzelnen Zuführungsrohren 1 ge­ währleistet werden kann. Lediglich bei dem Lageabschnitt 28, der dem den Betätigungshebel 21 aufweisenden Ende der An­ triebswelle 19 zugeordnet ist, können zusätzliche Dichtungs­ mittel zugeordnet sein. Beispielsweise enthält dieser Lager­ abschnitt 28 eine Ringnut 29, in die z. B. ein O-Ring einge­ setzt werden kann. Die im Lageransatz 3 enthaltene Lageröff­ nung ist für eine hermetische Abdichtung einseitig geschlos­ sen ausgebildet, so daß der zugeordnete Lagerabschnitt 24 axial in diese Lageröffnung eindringt.

Durch die oben beschriebene Bauweise der Antriebswelle 19 wird es vereinfacht, die Zuführungsrohre 1, die Verbindungs­ stege 2, den Lageransatz 3 und den Träger 4 zu einem Spritz­ gußbauteil zusammenzufassen, da ein Dorn der Spritzgußform in entsprechender Weise wie die Antriebswelle 19 ausgebildet werden kann und dadurch nach dem Spritzguß besonders einfach aus dem Bauteil ausziehbar ist. Darüber hinaus wird das Ein­ bringen der Antriebswelle 19 in das Spritzgußbauteil verein­ facht.

Claims (14)

1. Kolbenmotor mit einem Motorblock, der mehrere Zylinder enthält, mit einer Frischgaszuführung, die mehrere, den Zy­ lindern zugeordnete, am Motorblock festgelegte Zuführungs­ rohre (1) aufweist, und mit einer Kraftstoffeinspritzanlage, die eine den Zylindern zugeordnete Hochdruckzuführungslei­ tung (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Hochdruckzuführungsleitung (5) Niederhalter (7) für die Zuführungsrohre (1) ausgebildet sind, so daß die am Motorblock befestigte Hochdruckzuführungsleitung (5) die Zu­ führungsrohre (1) am Motorblock festlegt.

2. Kolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsrohre (1) aus Kunststoff und die Hoch­ druckzuführungsleitung (5) aus Metall bestehen.

3. Kolbenmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederhalter (7) für jedes Zuführungsrohr (1) einen das Zuführungsrohr (1) umfassenden Haltering (8) aufweisen.

4. Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei benachbarte Zuführungsrohre (1) durch einen Verbin­ dungssteg (2) aneinander befestigt sind, wobei die Nieder­ halter (7) mindestens einen diesen Verbindungssteg (2) über­ greifenden Haltesteg (11) aufweisen.

5. Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Hochdruckzuführungsleitung (5) und an den Nieder­ haltern (7) Stützfüße (12) ausgebildet sind, die jeweils ei­ ne Durchgangsöffnung (13) für eine Schraube enthalten, wobei die Hochdruckzuführungsleitung (5) durch Anschrauben der Stützfüße (12) am Motorblock befestigt ist.

6. Kolbenmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Zuführungsrohr (1) an einem dem Motorblock zugewand­ ten Ende ein Flansch (17) ausgebildet ist, an dem sich min­ destens einer der Stützfüße (12) abstützt, wobei der Flansch (17) eine Öffnung (30) enthält, die mit der Durchgangsöff­ nung (13) des Stützfusses (12) fluchtet.

7. Kolbenmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützfuß (12) eine Stützplatte (14) aufweist, mit der sich der Stützfuß (12) am Flansch (17) abstützt.

8. Kolbenmotor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützfuß (12) an einem dem Motorblock zugewandten Ende eine Zylinderbuchse (15) aufweist, die in die Öffnung (30) im Flansch (17) eindringt.

9. Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zuführungsrohre (1) zu einem Spritzgußbauteil zusammengefaßt sind.

10. Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederhalter (7) einteilig mit der Hochdruckzufüh­ rungsleitung (5) ausgebildet sind.

11. Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - jedes Zuführungsrohr (1) enthält eine Drosselklappe (18),
• - die Drosselklappen (18) sind auf einer gemeinsamen An­ triebswelle (19) drehfest angebracht,
• - die Antriebswelle (19) weist in Achsrichtung abwechselnd Klappenabschnitte (23) und Lagerabschnitte (24, 25, 26, 27, 28) auf,
• - jeder Lagerabschnitt (24, 25, 26, 27, 28) weist einen in Achsrichtung konstanten Durchmesser auf, wobei jeder La­ gerabschnitt einen anderen Durchmesser aufweist, derart, daß die Durchmesser der Lagerabschnitte in Achsrichtung zunehmen.

12. Kolbenmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste Durchmesser der Lagerabschnitte (24, 25, 26, 27, 28) gleich groß ist wie oder größer ist als der Durchmesser des benachbarten Klappenabschnitts (23) und daß die Durchmesser der anderen Lagerabschnitte größer sind als die Durchmesser der Klappenabschnitte (23).

13. Kolbenmotor nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappenabschnitte (23) jeweils denselben Durchmesser aufweisen.

14. Kolbenmotor nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Zuführungsrohren (1) jeweils ein Verbindungssteg (2) ausgebildet ist, durch den sich die An­ triebswelle (19) erstreckt, wobei jeder Verbindungssteg (2) eine Lageröffnung enthält, die komplementär zum zugeordneten Lagerabschnitt (25, 26, 27) der Antriebswelle (19) ausgebildet ist.