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Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und 10.
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Verbrennungskraftmaschinen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt. Verbrennungskraftmaschinen werden beispielsweise in Form von Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen als Antriebsaggregate für Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, verwendet. Eine solche Verbrennungskraftmaschine umfasst wenigstens einen Zylinderkopf, welcher beispielsweise mit einem Zylindergehäuse, insbesondere einem Zylinderkurbelgehäuse, verbunden ist. Das Zylindergehäuse beziehungsweise Zylinderkurbelgehäuse weist üblicherweise eine Mehrzahl von Brennräumen in Form von Zylindern auf. Den Zylindern wird Gas insbesondere in Form von Luft zugeführt. Hierzu weist der Zylinderkopf beispielsweise jeweilige Einlasskanäle auf, über die die Luft in die Zylinder einströmen kann. Während eines gefeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine laufen in den Zylindern Verbrennungsvorgänge ab, aus denen Abgas resultiert. Um das Abgas aus den Zylindern abzuführen, weist der Zylinderkopf jeweilige Auslasskanäle auf, über die das Abgas aus den Zylindern ausströmen kann.
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Der Zylinderkopf dient beispielsweise zur Lagerung wenigstens einer Nockenwelle zum Betätigen von Gaswechselventilen, welche das Einströmen der Luft in die Zylinder und/oder das Ausströmen des Abgases aus den Zylindern steuern. Alternativ oder zusätzlich dazu sind am Zylinderkopf auch jeweilige Injektoren angeordnet, mittels welchen Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt wird. Darüber hinaus können die Gaswechselventile am Zylinderkopf relativ zum Zylinderkopf bewegbar gelagert sein.
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Üblicherweise umfasst die Verbrennungskraftmaschine auch ein Kraftstoffverteilelement, welches wenigstens einen von dem Kraftstoff durchströmbaren Verteilerkanal aufweist.
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Bei dem Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine handelt es sich beispielsweise um einen flüssigen Kraftstoff, insbesondere in Form von Benzin oder Diesel. Über den den Injektoren gemeinsamen Verteilerkanal wird der in dem Verteilerkanal aufgenommene Kraftstoff auf die Injektoren verteilt, so dass der Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt werden kann. Die Injektoren werden auch als Einspritzelemente, bezeichnet, da sie zum Einspritzen des Kraftstoffes in die Zylinder dienen. Eine solche Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise der
US 5392749 A als bekannt zu entnehmen.
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Darüber hinaus offenbart die
WO 2012/048722 A1 eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und einem Zylinderkopf, wobei Einlasskanäle des Zylinderkopfes an einer Einlassflanschfläche und Auslasskanäle an einer gegenüberliegenden Auslassflanschfläche münden. Oberhalb eines Raumes im Zylinderkopf, der die Ein- und Auslasskanäle und einen Kühlmittelraum aufnimmt, ist wenigstens ein Ölraum für eine Betätigungsvorrichtung für Gaswechselventile vorgesehen. Ferner ist es vorgesehen, dass die Einlassflanschfläche und die Auslassflanschfläche gegeneinander geneigt angeordnet sind, so dass eine gedachte Schnittgerade der beiden Flanschflächen oberhalb des Zylinderkopfes liegt und der Zylinderkopf einen zumindest im Wesentlichen dreiecksförmigen Querschnitt aufweist.
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Die
WO 02/061267 A1 offenbart eine Einrichtung zur Versorgung von Brennräumen einer Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff, mit einem in einer Aufnahme eines Aufnahmekorpus aufgenommenen Einspritzventil, welches über eine Kraftstoffzuleitung mit dem Kraftstoff versorgt wird und welches über Kontaktelemente angesteuert wird. Dabei ist es vorgesehen, dass das Einspritzventil mittels eines Niederhalters, der Bereiche zur Aufnahme von Kontaktelementen enthält, im Aufnahmekorpus positioniert ist. Bei dem Aufnahmekorpus kann es sich um ein Saugrohrmodul oder um ein Zylinderkopfmodul der Brennkraftmaschine handeln, wobei die Kraftstoffzuleitung zur Versorgung der einzelnen Einspritzventile in das Saugrohrmodul bzw. in das Zylinderkopfmodul integriert sein kann.
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Herkömmliche Verbrennungskraftmaschinen weisen eine zeit- und kostenaufwendige Fertigung und Montage auf, da der Zylinderkopf und das Kraftstoffverteilelement in jeweiligen, separaten Prozessschritten montiert werden müssen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Verbrennungskraftmaschine auf besonders einfache, zeit- und kostengünstige Weise herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für einen Kraftwagen, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für einen Kraftwagen und insbesondere für einen Personenkraftwagen, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die Verbrennungskraftmaschine auf besonders einfache, zeit- und kostengünstige Weise herstellbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der der Verteilerkanal durch ein separat vom Zylinderkopf ausgebildetes und im Zylinderkopf aufgenommenes Leitungselement des Kraftstoffverteilelements begrenzt ist.
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Durch die Integration des Kraftstoffverteilelements in den Zylinderkopf kann ein separater und zusätzlicher Montageschritt zum Montieren des Kraftstoffverteilelements entfallen, da die Montage des Kraftstoffverteilelements mit der Montage des Zylinderkopfes, beispielsweise an einem Zylindergehäuse, insbesondere einem Zylinderkurbelgehäuse, der Verbrennungskraftmaschine einhergeht. Darüber hinaus kann durch die Integration der Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden. insbesondere ist es möglich, den Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine in Hochrichtung dieser besonders gering zu halten, da ein oberhalb des Zylinderkopfes angeordnetes beziehungsweise anzuordnendes Kraftstoffverteilelement nicht erforderlich und nicht vorgesehen ist. Infolge der separaten Ausgestaltung kann eine besonders hohe Dichtheit des Kraftstoffverteilelements auch bei sehr hohen Kraftstoffdrücken realisiert werden.
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Zur Realisierung einer besonders zeit- und kostengünstigen Herstellung der Verbrennungskraftmaschine ist es bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Zylinderkopf als Gussbauteil mittels eines Gießverfahrens aus einem Gusswerkstoff hergestellt ist. Hierdurch lassen sich beispielsweise komplexe Geometrien und/oder geringe Wanddicken des Zylinderkopfes darstellen.
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Um eine besonders kostengünstige Herstellung der Verbrennungskraftmaschine zu realisieren, ist es bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Leitungselement durch zumindest teilweises Umgießen des Leitungselements mit dem Gusswerkstoff beim Gießverfahren in den Zylinderkopf eingegossen ist. Dies bedeutet, dass das Leitungselement vor dem Gießverfahren, das heißt vor der Herstellung des Zylinderkopfes hergestellt wird beziehungsweise ist. Im Zuge des Gießverfahrens, mittels welchem der Zylinderkopf hergestellt wird, wird das Leitungselement zumindest teilweise von dem Gusswerkstoff umgossen und dadurch in den Zylinderkopf eingegossen. Die Integration des Leitungselements in den Zylinderkopf geht somit mit der Herstellung des Zylinderkopfes einher.
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In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Leitungselement zumindest in einem Teilbereich seiner Längserstreckung in Umfangsrichtung des Leitungselements vollständig in den Zylinderkopf eingegossen ist. Hierdurch ist eine besonders feste Verbindung zwischen dem Zylinderkopf und dem Leitungselement realisierbar.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei gezeigt, wenn das Leitungselement zumindest in einem überwiegenden Bereich seiner Längserstreckung in Umfangsrichtung des Leitungselements vollständig in den Zylinderkopf eingegossen ist.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Leitungselement und der Zylinderkopf aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind. Hierdurch ist beispielsweise ein besonders geringes Gewicht des Zylinderkopfes realisierbar. Der Zylinderkopf ist beispielsweise aus einem Leichtmetall beziehungsweise einer Leichtmetalllegierung, insbesondere aus Aluminium beziehungsweise einer Aluminiumlegierung gebildet. Das Leitungselement kann aus einem vom Werkstoff des Zylinderkopfes unterschiedlichen Werkstoff gebildet sein, wobei der Werkstoff des Leitungselements beispielsweise gegenüber dem Werkstoff des Zylinderkopfes korrosionsresistenter ist, so dass die Gefahr einer Korrosion, welche aus der Berührung des Leitungselements durch den Kraftstoff resultieren könnte, besonders gering gehalten werden kann. Auch die Korrosionsgefahr des Zylinderkopfes kann zumindest gering gehalten werden, da der Zylinderkopf beziehungsweise dessen Werkstoff nicht in Kontakt mit dem Kraftstoff kommt. Darüber hinaus kann dadurch eine besonders hohe Dichtheit des Verteilerkanals gewährleistet werden.
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In weiterer besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Zylinderkopf auf einer ersten Seite eine Einlassflanschfläche auf, an welcher wenigstens ein Einlasskanal des Zylinderkopfes mündet. Über den Einlasskanal kann wenigstens einem Brennraum insbesondere in Form eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine ein Gas, insbesondere Luft, zugeführt werden. Der Zylinderkopf weist auf einer der ersten Seite gegenüber liegenden, zweiten Seite eine Auslassflanschfläche auf, an welcher wenigstens ein Auslasskanal des Zylinderkopfes mündet. Über den Auslasskanal kann Abgas aus dem wenigstens einem Brennraum abgeführt werden, wobei das Abgas beispielsweise aus in dem Brennraum bei einem gefeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ablaufenden Verbrennungsvorgängen resultiert. Die Einlassflanschfläche und die Auslassflanschfläche verlaufen dabei schräg oder senkrecht zueinander und in Hochrichtung der Verbrennungskraftmaschine nach oben aufeinander zu.
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Mit anderen Worten sind die Einlassflanschfläche und die Auslassflanschfläche gegeneinander geneigt angeordnet, derart, dass eine gedachte Schnittgerade der Einlassflanschfläche und der Auslassflanschfläche in Hochrichtung der Verbrennungskraftmaschine oberhalb des Zylinderkopfes liegt und der Zylinderkopf einen zumindest im Wesentlichen dreiecksförmigen Querschnitt aufweist. Hierdurch kann der Bauraumbedarf des Zylinderkopfes gering gehalten werden, insbesondere wenn mit dem Zylinderkopf eine Zylinderkopfhaube verbunden ist.
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Die Richtung der Verbrennungskraftmaschine fällt dabei beispielsweise mit einer Bewegungsrichtung eines Kolbens zusammen, welcher in dem als Zylinder ausgebildeten Brennraum relativ zu dem Zylinder translatorisch bewegbar aufgenommen ist. Der Kolben bewegt sich beispielsweise in Hochrichtung der Verbrennungskraftmaschine nach oben, wenn sich der Kolben von seinem unteren Totpunkt in Richtung seines oberen Totpunkts auf ein Brennraumdach des Zylinderkopfes zu bewegt, wobei er sich in Richtung der Einlassflanschfläche und/oder der Auslassflanschfläche bewegt.
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Um den Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine besonders gering zu halten, erstreckt sich zumindest teilweise zwischen der Einlassflanschfläche und der Auslassflanschfläche eine Zwischenwandung des Zylinderkopfes, in welcher der Verteilerkanal verläuft. Mit anderen Worten verläuft der Verteilerkanal innerhalb der Zwischenwandung.
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Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn in der Zwischenwandung jeweilige Aufnahmen für die Einspritzelemente vorgesehen sind, wobei der sich innerhalb der Zwischenwandung erstreckende Verteilerkanal an die jeweiligen Aufnahmen fluidisch angeschlossen ist. Dies bedeutet, dass der den Verteilerkanal durchströmende beziehungsweise der im Verteilerkanal aufgenommene und insbesondere flüssige Kraftstoff vom Verteilerkanal zu den in den jeweiligen Aufnahmen angeordneten Einspritzelementen strömen und in die Einspritzelemente einströmen kann, wenn die Einspritzelemente in den Aufnahmen angeordnet sind. Mit anderen Worten ist der Verteilerkanal derart an die jeweiligen Aufnahmen angeschlossen, dass der in dem Verteilerkanal aufgenommene Kraftstoff aus dem Verteilerkanal in die Einspritzelemente strömen kann. In der Folge können die Einspritzelemente den Kraftstoff in den jeweiligen, insbesondere als Zylinder ausgebildeten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine vorzugsweise direkt einspritzen.
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Die jeweiligen Ausnahmen beziehungsweise die in den Aufnahmen angeordneten beziehungsweise anzuordnenden Einspritzelemente sind hierdurch mit einer nur sehr geringen Teilanzahl sowie über nur sehr geringe Verteilerwege mit dem Kraftstoff versorgbar. Ferner kann der Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden.
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Um eine Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 10 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die Verbrennungskraftmaschine auf besonders einfache, zeit- und kostengünstige Weise herstellbar ist, ist es erfindungsgemäß wenigstens ein zumindest einen von Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Verteilerkanal aufweisendes und in den Zylinderkopf integriertes Kraftstoffverteilelement zum Verteilen des Kraftstoffes an eine Mehrzahl von Einspritzelementen zum Einspritzen des Kraftstoffes vorgesehen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. Durch die Integration können auch die Teileanzahl, das Gewicht und der Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Verteilerkanal von wenigstens einer Wandung des Zylinderkopfes begrenzt um von dem die Wandung beim Durchströmen berührenden Kraftstoff durchströmbar. Mit anderen Worten kann der Kraftstoff die den Verteilerkanal begrenzende Wandung des Zylinderkopfes und somit den Zylinderkopf selbst berühren, wenn der Kraftstoff durch den Verteilerkanal strömt. Hierdurch können die Teilanzahl, das Gewicht und die Kosten der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden.
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Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Verteilerkanal beim Gießverfahren mittels wenigstens eines Kernelements durch zumindest teilweises Umgießen des Kernelements mit dem Gusswerkstoff hergestellt ist. Dies bedeutet, dass der Verteilerkanal bereits beim Gießen des Zylinderkopfes und nicht etwa zeitlich nach dem Gießen beziehungsweise zeitlich nach dem Herstellen des Zylinderkopfes beispielsweise durch Bohren hergestellt wird. Mit anderen Worten geht die Herstellung des Zylinderkopfes mit der Herstellung des Verteilerkanals zeitgleich einher, so dass der Zylinderkopf, der Verteilerkanal und somit die Verbrennungskraftmaschine insgesamt besonders zeit- und kostengünstig hergestellt werden können.
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In weiterer besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Verteilerkanal durch ein separat vom Zylinderkopf ausgebildetes und im Zylinderkopf aufgenommenes Leitungselement begrenzt. Dies bedeutet, dass der den Verteilerkanal durchströmende Kraftstoff den Zylinderkopf selbst nicht berührt sondern lediglich in Kontakt mit dem im Zylinderkopf angeordneten Leitungselement kommt. Hierdurch können der Zylinderkopf und das Leitungselement an ihre jeweilige Aufgaben optimal angepasst werden, so dass einerseits ein besonders geringes Gewicht des Zylinderkopfes realisiert werden kann. Andererseits kann eine aus einer Berührung des Zylinderkopfes mit dem Kraftstoff etwaig resultierende Korrosionsgefahr des Zylinderkopfes besonders gering gehalten werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen ist nicht nur die jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 Eine schematische Vorderansicht eines Zylinderkopfes gemäß einer ersten Ausführungsform für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Zylinderkopf, in den ein Kraftstoffverteilelement zum Verteilen von Kraftstoff an eine Mehrzahl von Einspritzelementen der Verbrennungskraftmaschine integriert ist;
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2 eine schematische und geschnittene Draufsicht des Zylinderkopfes gemäß 1;
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3 eine schematische Perspektivansicht eines Zylinderkopfes für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform, in welchen ein Kraftstoffverteilelement zum Verteilen von Kraftstoff an einer Mehrzahl von Einspritzelementen der Verbrennungskraftmaschine integriert ist; und
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4 eine schematische und perspektivische Längsschnittansicht des Zylinderkopfes mit dem integrierten Kraftstoffverteilelement gemäß 3.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 und 2 zeigen einen Zylinderkopf 10 für eine als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine. Die Verbrennungskraftmaschine wird beispielsweise als Antriebsaggregat zum Antreiben eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, verwendet und umfasst ein Zylindergehäuse, insbesondere ein Zylinderkurbelgehäuse, welches eine Mehrzahl von Brennräumen in Form von Zylindern aufweist. In einem gefeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine laufen in den Zylindern Verbrennungsvorgänge ab, wobei jeweilige Kraftstoff-Luft-Gemische verbrannt werden. Zum Bilden der Kraftstoff-Luft-Gemische werden den jeweiligen Zylindern Luft und Kraftstoff zugeführt. Hierzu weist der Zylinderkopf 10 für jeden der Zylinder wenigstens einen Einlasskanal auf.
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Die Einlasskanäle des Zylinderkopfes 10 münden dabei an einer Einlassflanschfläche 14 des Zylinderkopfes 10, welche auf einer ersten Seite 16 des Zylinderkopfes 10 angeordnet ist. Die erste Seite 16 wird auch als Einlassseite bezeichnet, da über die Einlassseite den Zylindern die Luft zugeführt wird. Über die Einlassflanschfläche 14 ist der Zylinderkopf 10 beispielsweise mit einem Ansaugelement insbesondere in Form eines Ansaugmoduls verbindbar, über welches die Luft den Einlasskanälen zugeführt wird.
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Aus den Verbrennungen der Kraftstoff-Luft-Gemische entsteht in den Zylindern Abgas, welches über jeweilige Auslasskanäle des Zylinderkopfes 10 aus den Zylindern abgeführt wird. Mit anderen Worten weist der Zylinderkopf 10 für jeden der Zylinder wenigstens einen Auslasskanal auf. Die Auslasskanäle münden dabei an einer Auslassflanschfläche 18 des Zylinderkopfes 10, wobei die Auslassflanschfläche 18 auf einer der ersten Seite 16 gegenüberliegende zweite Seite 20 des Zylinderkopfes 10 angeordnet ist. Die zweite Seite 20 wird auch als Auslassseite bezeichnet, da auf der Auslassseite das Abgas aus den Zylindern abgeführt wird.
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Wie aus 1 erkennbar ist, verlaufen die Einlassflanschfläche 14 und die Auslassflanschfläche 18 schräg zueinander und in Hochrichtung des Zylinderkopfes 10 und der Verbrennungskraftmaschine nach oben aufeinander zu. Die Hochrichtung ist dabei in 1 durch einen Richtungspfeil 22 veranschaulicht. Mit anderen Worten sind die Einlassflanschfläche 14 und die Auslassflanschfläche 18 gegeneinander geneigt angeordnet, derart, dass eine gedachte Schnittgerade der Einlassflanschfläche 14 und der Auslassflanschfläche 18 in Hochrichtung oberhalb des Zylinderkopfes 10 liegt und der Zylinderkopf einen zumindest im Wesentlichen dreiecksförmigen Querschnitt aufweist.
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Auf der Einlassseite (erste Seite 16) ist ein erster Aufnahmebereich zum Aufnehmen einer am Zylinderkopf zu lagernden beziehungsweise gelagerten, ersten Nockenwelle 24 vorgesehen. Die Nockenwelle 24 ist dabei am Zylinderkopf 10 um eine Drehachse relativ zum Zylinderkopf 10 drehbar gelagert und zumindest teilweise in dem ersten Aufnahmebereich aufgenommen. Auf der Auslassseite (zweite Seite 20) ist ein zweiter Aufnahmebereich zum Aufnehmen einer am Zylinderkopf 10 zu lagernden beziehungsweise gelagerten, zweiten Nockenwelle 26 vorgesehen. Die Nockenwelle 26 ist am Zylinderkopf 10 um eine Drehachse relativ zum Zylinderkopf 10 drehbar gelagert. Die Nockenwellen 24, 26 dienen zum Betätigen jeweiliger Gaswechselventile, mittels welchen das Einströmen der Luft in die Zylinder und das Ausströmen des Abgases aus den Zylindern gesteuert wird. Werden die Gaswechselventile geöffnet, so kann die Luft aus den Einlasskanälen in die Zylinder einströmen beziehungsweise das Abgas aus den Zylindern in die Auslasskanäle einströmen. Sind die Gaswechselventile geschlossen, so sind die Zylinder von den Einlasskanälen und den Auslasskanälen fluidisch getrennt. Aus 1 sind auch Federelemente 28 erkennbar, welche beim Öffnen der Gaswechselventile gespannt werden. Die Federelemente 28 dienen dazu, die geöffneten Gaswechselventile wieder zu schließen und sicher in ihrer jeweiligen Schließstellung zu halten. Hierzu entspannen sich die zunächst gespannten Federelemente 28 zumindest teilweise.
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Die Gaswechselventile sind ebenfalls am Zylinderkopf 10 relativ zu diesem translatorisch bewegbar gelagert. Darüber hinaus sind die Federelemente 28 einerseits zumindest mittelbar an den Gaswechselventilen und andererseits zumindest mittelbar an den Zylinderkopf 10 abgestützt.
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Um das jeweilige Kraftstoff-Luft-Gemisch in dem jeweiligen Zylinder zu bilden, ist auch für jeden der Zylinder ein Einspritzelement vorgesehen, welches auch als Injektor bezeichnet wird. Mittels des jeweiligen Injektors kann flüssiger Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine direkt in den jeweiligen, zugehörigen Zylinder eingespritzt werden.
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Der Zylinderkopf 10 weist besonders gut aus 2 erkennbare, jeweilige Aufnahmen 30 zum Aufnehmen der jeweiligen Injektoren auf. Die Injektoren können in Hochrichtung der Verbrennungskraftmaschine und des Zylinderkopfes 10 von oben nach unten in die jeweiligen Aufnahmen 30 eingesteckt werden. Um den Injektoren den flüssigen Kraftstoff zuzuführen, ist ein den Injektoren gemeinsames und im Ganzen mit 32 bezeichnetes Kraftstoffverteilelement vorgesehen. Das Kraftstoffverteilelement 32 weist dabei einen den Injektoren gemeinsamen Verteilerkanal 34 auf, in welchem der flüssige Kraftstoff aufnehmbar ist und welcher von dem flüssigen Kraftstoff durchströmbar ist. Über den den Injektoren gemeinsamen Verteilerkanal 34 kann der flüssige Kraftstoff auf die einzelnen Injektoren verteilt werden. Das Kraftstoffverteilelement 32 wird auch als Rail oder als Common-Rail bezeichnet und ist insofern vorteilhaft, als der Kraftstoff in dem Verteilerkanal 34 unter hohem Druck aufgenommen unter diesem hohen Druck den Injektoren auf einfache Weise bereitgestellt werden kann. Der Kraftstoff wird beispielsweise mittels wenigstens einer Pumpe in den Verteilerkanal 34 gefördert und unter hohem Druck gespeichert.
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In Querrichtung zwischen den Aufnahmebereichen für die Nockenwellen 24, 26 und zumindest teilweise zwischen der Einlassflanschfläche 14 und der Auslassflanschfläche 18 ist eine Zwischenwandung 36 des Zylinderkopfes 10 angeordnet, welche sich in Längsrichtung des Zylinderkopfes 10 und der Verbrennungskraftmaschine insgesamt erstreckt. Die Aufnahmebereiche sind beispielsweise durch die Zwischenwandung 36 zumindest teilweise fluidisch voneinander getrennt.
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Wie aus 1 und 2 zu erkennen ist, ist das Kraftstoffverteilelement 32 in den Zylinderkopf 10 und insbesondere in die Zwischenwandung 36 integriert. Der Verteilerkanal 34 erstreckt sich dabei innerhalb der Zwischenwandung 36. Vorliegend wird der Verteilerkanal 34 von der Zwischenwandung 36 des Zylinderkopfes 10 begrenzt, wobei der Kraftstoff die Zwischenwandung 36 und somit den Zylinder 10 direkt berührt, wenn er den Verteilerkanal 34 durchströmt beziehungsweise in diesem aufgenommen ist.
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Der Zylinderkopf 10 ist beispielsweise als Gussbauteil mittels eines Gießverfahrens aus einem Gusswerkstoff hergestellt. Der Verteilerkanal 34 wird beispielsweise derart hergestellt, dass der Verteilerkanal im Rahmen des Gießverfahrens, das heißt beim Gießen des Zylinderkopfes 10 mittels wenigstens eines Kernelements hergestellt wird, indem das Kernelement zumindest teilweise mit dem beim Gießen noch flüssigen Gusswerkstoff umgossen wird. Nach dem Aushärten des Gusswerkstoffs kann das Kernelement aus dem Verteilerkanal 34 entnommen werden.
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Wie besonders gut aus 2 erkennbar ist, kreuzt der Verteilerkanal 34 die Aufnahmen 30. Mit anderen Worten ist der Verteilerkanal 34 an die jeweiligen Aufnahmen 30 fluidisch angeschlossen. Darunter ist zu verstehen, dass der in dem Verteilerkanal 34 aufgenommene, flüssige Kraftstoff aus dem Verteilerkanal 34 in die in den Aufnahmen 30 angeordneten Injektoren einströmen kann, wodurch die jeweiligen Injektoren mit dem Kraftstoff aus dem Verteilerkanal 34 versorgt werden. In der Folge kann der Kraftstoff mittels der Injektoren in die jeweiligen Zylinder direkt eingespritzt werden. Um ein unerwünschtes Ausströmen des Kraftstoffes aus dem Verteilerkanal 34 in die Aufnahmen 30 und an die Umgebung des Zylinderkopfes 10 zu vermeiden, sind die Injektoren gegen den Zylinderkopf 10 mittels wenigstens eines jeweiligen Dichtungselements abgedichtet. Dadurch, dass der Verteilerkanal 34 an die sich ebenfalls in der Zwischenwandung 36 erstreckenden Aufnahmen 30 angeschlossen ist, können die Injektoren mit einer besonders geringen Teilanzahl und über nur sehr geringe Versorgungswege mit dem Kraftstoff versorgt werden.
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3 und 4 zeigen den Zylinderkopf 10 und das Kraftstoffverteilelement 32 gemäß einer jeweiligen, zweiten Ausführungsform für die Verbrennungskraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform. In 3 sind die jeweiligen, mit 37 bezeichneten Auslasskanäle des Zylinderkopfes 10 erkennbar, über welche das Abgas aus den Zylindern ausströmen kann. Darüber hinaus ist in 3 der mit 38 bezeichnete Aufnahmebereich für die zweite Nockenwelle 26 erkennbar, welcher auf der Auslassseite (zweite Seite 20) angeordnet ist. Insbesondere ist aus 3 eine Lagergasse 40 des Zylinderkopfes 10 zu erkennen, an welcher die zweite Nockenwelle 26 zu lagern ist.
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Bei der zweiten Ausführungsform ist das Kraftstoffverteilelement 32 nun derart in den Zylinderkopf 10 und insbesondere in die Zwischenwandung 36 integriert, dass das Kraftstoffverteilelement 32 ein separat vom Zylinderkopf 10 ausgebildetes Leitungselement 42 umfasst, welches in den Zylinderkopf 10 integriert und vorliegend in der besonders gut aus 4 erkennbaren Zwischenwandung 36 angeordnet ist. Dabei ist der Verteilerkanal 34 durch das separat vom Zylinderkopf 10 ausgebildete und in dem Zylinderkopf 10 aufgenommene Leitungselement 42 begrenzt, so dass der den Verteilerkanal 34 durchströmende Kraftstoff das Leitungselement 42 nicht jedoch den Zylinderkopf 10 berührt.
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Das Leitungselement 42 ist beispielsweise derart in den Zylinderkopf 10 integriert, dass das Leitungselement 42 zeitlich vor dem Zylinderkopf 10, das heißt zeitlich vor dem Durchführen des Gießverfahrens hergestellt wird. Im Rahmen des Gießverfahrens wird das Leitungselement 42 beispielsweise in eine Form zum Herstellen des Zylinderkopfes 10 eingelegt und zumindest teilweise mit dem zunächst noch flüssigen Gusswerkstoff umgossen, so dass das Leitungselement 42 in den Zylinderkopf 10 eingegossen wird.
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Durch die Verwendung des Leitungselements 42 ist es beispielsweise möglich, dass das Leitungselement 42 und der Zylinderkopf 10 aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind. Daher kann der Zylinderkopf 10 beispielsweise aus einem besonders leichten Werkstoff, wie beispielsweise aus Aluminium beziehungsweise an eine Aluminiumlegierung gebildet sein, während das Leitungselement 42 aus einem gegenüber Aluminium beziehungsweise der Aluminiumlegierung des Zylinderkopfes 10 korrosionsresistenteren Werkstoff gebildet ist. Somit kann die Gefahr, dass das Leitungselement 42 in Folge der Berührung durch den Kraftstoff korrodiert, besonders gering gehalten werden. Da der Zylinderkopf 10 nicht in direktem Kontakt mit dem Kraftstoff kommt, kann auch die Korrosionsgefahr des Zylinderkopfes 10 besonders gering gehalten werden. Anstelle des Umgießens des Leitungselements 42 sind auch andere Herstellungsprozesse denkbar. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass zunächst der Zylinderkopf 10 beispielsweise durch Gießen hergestellt wird. Anschließend wird der Zylinderkopf 10 beispielsweise spanend bearbeitet, wobei ein Aufnahmekanal durch Bohren in der Zwischenwandung 36 ausgebildet wird. In diesen Aufnahmekanal kann dann das Leitungselement 42 eingesteckt, insbesondere eingepresst werden.
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Die Integration des Kraftstoffverteilelements 32 in den Zylinderkopf 10 und insbesondere in die Zwischenwandung 36 kann auch der Bauraumbedarf insbesondere in Hochrichtung der Verbrennungskraftmaschine klein gehalten werden, da das Kraftstoffverteilelement 32 nicht oberhalb und außerhalb des Zylinderkopfes 10, sondern innerhalb dieses angeordnet ist. Aus 4 ist besonders gut zu erkennen, dass der Verteilerkanal 34 die jeweiligen Aufnahmen 30 kreuzt und an diese fluidisch angeschlossen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5392749 A [0005]
- WO 2012/048722 A1 [0006]
- WO 02/061267 A1 [0007]
