DE19814679C2 - Zylinderkopfaufbau für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zylinder­ kopfaufbau für einen Verbrennungsmotor und insbesondere ei­ nen Zylinderkopfaufbau für einen in einem Fahrzeug einge­ bauten Verbrennungsmotor, bei dem wenigstens das Einlaßven­ til oder das Auslaßventil ein Magnetventil ist gemäß dem Ober­ begriff der Patentansprüche 1 und 2.

Gemäß der Offenbarung in der Japanischen Patentoffenle­ gungsschrift HEI Nr. 58-101206 ist es bekannt, eine Magnet­ ventil als ein Einlaßventil eines Verbrennungsmotors zu verwenden. In diesem herkömmlichen Verbrennungsmotor weist das Magnetventil ein Einlaßventil zum Öffnen und Schließen einer Einlaßöffnung sowie einen Magnetantrieb zum Antrieb des Einlaßventils auf. Das Einlaßventil und der Magnetan­ trieb, welche das Magnetventil bilden, sind beide im Ver­ brennungsmotor integriert.

Der Magnetantrieb ist an eine außerhalb des Verbren­ nungsmotors angeordnete Steuervorrichtung gekoppelt. Zu ei­ nem bestimmten Zeitpunkt, der vom Betriebszustand des Ver­ brennungsmotors abhängt, versorgt die Steuervorrichtung den Magnetantrieb mit einem Ansteuerstrom, um das Einlaßventil zwischen seiner offenen Stellung und seiner geschlossenen Stellung anzutreiben. Diese technische Maßnahme ermöglicht es, daß das Einlaßventil zu einem bestimmten Zeitpunkt, der vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors abhängt, geöff­ net oder geschlossen wird.

Bei diesem Verbrennungsmotor muß die Steuervorrichtung mit einer Ansteuereinrichtung ausgestattet sein, die Lei­ stungselemente oder Schaltelemente aufweist, um den Magnet­ antrieb mit Ansteuerstrom zu versorgen, und die bei der Versorgung mit Ansteuerstrom Wärme erzeugt. Die Antriebein­ richtung arbeitet zudem nur unterhalb ihrer Wärmebeständig­ keitstemperatur in einer angemessenen Art und Weise. Ist diese Ansteuereinrichtung eingebaut, ist es daher erforder­ lich, daß eine ausreichende Kühlung sichergestellt ist.

So ist es beispielsweise bekannt, zur Kühlung der An­ steuereinrichtung eine Wärmesenke bzw. Wärmeabfuhreinrich­ tung zu verwenden. Bei dem vorstehend erwähnten herkömmli­ chen Verbrennungsmotor kann die Ansteuereinrichtung durch eine in der Steuereinrichtung angeordnete Wärmeabfuhrein­ richtung gekühlt werden. Für den Antrieb des Einlaßventils ist es jedoch erforderlich, daß das Magnetventil mit einem relativ hohen Ansteuerstrom versorgt wird. Daher muß eine verhältnismäßig große Wärmeabfuhreinrichtung verwendet wer­ den, um sicherzustellen, daß die Ansteuereinrichtung aus­ reichend gekühlt wird.

Der Einbau einer Steuervorrichtung, die solch eine große Wärmeabfuhreinrichtung enthält, in das Fahrzeug ist jedoch sehr schwierig. Somit stellt sich bei diesem Ver­ brennungsmotor entweder das Problem im Zusammenhang mit der für die Ansteuereinrichtung erforderlichen Kühlung oder das Problem im Zusammenhang mit dem Einbau der Steuervorrich­ tung in den Verbrennungsmotor.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 14 679 A1 ist ein Zylinder­ kopfaufbau gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder 2 bekannt.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen technisch einfach zu realisierenden Zylinderkopfaufbau für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der sich durch ein Kühlvermögen auszeichnet, das ausreicht, um eine Ansteuereinrichtung zur Ansteuerung eines Magnet­ ventils unterhalb der Wärmebeständigkeitstemperatur des Ma­ gnetventils zu halten, und der sich problemlos in ein Fahr­ zeug montieren läßt.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 gelöst.

Erfin­ dungsgemäße Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe im besonderen durch einen Zylinder­ kopfaufbau für einen Verbrennungsmotor gelöst, der ein Ma­ gnetventil, das ein Einlaßventil oder ein Auslaßventil bil­ det, eine Zylinderkopfabdeckung, die das Magnetventil um­ gibt, sowie eine an der Innenfläche der Zylinderkopfab­ deckung angeordnete Ansteuereinrichtung, um das Magnetven­ til mit Ansteuerungsstrom zu versorgen, aufweist.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe im besonderen durch einen Zylinder­ kopfaufbau für einen Verbrennungsmotor gelöst, der ein Ma­ gnetventil, das ein Einlaßventil oder ein Auslaßventil bil­ det, eine Zylinderkopfabdeckung, die das Magnetventil um­ gibt und einen Ansaugluftkanal bildet, sowie eine an der Innenfläche der Zylinderkopfabdeckung angeordnete Ansteuer­ einrichtung, um das Magnetventil mit Ansteuerungsstrom zu versorgen, aufweist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Ansteuerein­ richtung zur Versorgung des Magnetventils mit einem Ansteu­ erstrom an der Zylinderkopfabdeckung angeordnet, so daß die durch die Ansteuereinrichtung erzeugte Wärme auf die Zylin­ derkopfabdeckung übertragen wird. Die Zylinderkopfabdeckung dient somit als eine Wärmesenke bzw. Wärmeabfuhreinrichtung für die Ansteuereinrichtung und hat hat eine Oberfläche, die groß genug ist, um die Ansteuereinrichtung ausreichend zu kühlen.

Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung bildet die Zylinderkopfabdeckung wenigstens einen Teil des Ansaugluftkanals. Während des Betriebs des Verbrennungsmo­ tors strömt die Ansaugluft in den Ansaugluftkanal, wobei die von der Ansteuereinrichtung erzeugte Wärme über die durch die Zylinderkopfabdeckung strömende Luft durch die Zylinderkopfabdeckung abgeführt wird.

Gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung können an einer Außenfläche der Zylinderkopfab­ deckung Kühlrippen angeordnet sein, die die Oberfläche der Zylinderkopfabdeckung vergrößern und zu einem besseren Kühlvermögen zum Kühlen der Ansteuereinrichtung beitragen.

Gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Zylinderkopfaufbau des weiteren mit ei­ nem Kühllüfter zum Blasen von Kühlluft zur Außenfläche der Zylinderkopfabdeckung versehen sein, so daß die von der An­ steuereinrichtung auf die Zylinderkopfabdeckung übertragene Wärme effizienter abgeführt wird. Dies ermöglicht somit ei­ ne bessere Abfuhr der von der Ansteuereinrichtung erzeugten Wärme.

Gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann in der Zylinderkopfabdeckung des weiteren ein Kühlmittelkanal ausgebildet sein, wodurch sich die von der Ansteuereinrichtung erzeugte Wärme, wenn in der Zylin­ derkopfabdeckung ein Kühlmittel strömt, durch das Kühlmit­ tel abführen läßt. Dies ermöglicht somit eine bessere Ab­ fuhr der von der Ansteuereinrichtung erzeugten Wärme.

Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Zylinderkopfabdeckung einen Ansaugluftkanal bilden. In diesem Fall bildet ein Raum, den die Zylinderkopfabdeckung umgibt, d. h. der Raum, in dem die Ansteuereinrichtung ange­ ordnet ist, einen Teil des Ansaugluftkanals. Während des Betriebs des Verbrennungsmotors strömt Ansaugluft in den Ansaugluftkanal. Die von der Ansteuereinrichtung erzeugte Wärme wird über die in der nahen Umgebung der Ansteuerein­ richtung strömenden Ansaugluft abgeführt.

Gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Leiter (z. B. eine Verdrahtung), die für den Betrieb des Magnetventils und der Ansteuereinrichtung erforderlich ist, an der Zylinderkopfabdeckung ausgebildet sein. Diese Konstruktion ermöglicht in vorteilhafter Weise die Steigerung des Kühlvermögens zur Abfuhr der von der An­ steuereinrichtung erzeugten Wärme und gleichermaßen den Er­ halt der für den Betrieb des Magnetventils erforderlichen Energie.

Der Leiter zur Verbindung der Ansteuereinrichtung mit dem Magnetventil und der Leiter zur Verbindung der Ansteuereinrichtung mit einem außerhalb der Zylinderkopfab­ deckung befindlichen Schaltkreis können ferner an der Zy­ linderkopfabdeckung angeordnet sein. In diesem Fall kann der Leiter zur Verbindung der Ansteuereinrichtung mit dem Magnetventil kurz gehalten werden. D. h., daß der Leiter, durch welchen für die Ansteuerung des Magnetventils ein ho­ her Strom fließt, kurz gehalten werden kann. Diese Kon­ struktion vermindert den Widerstandsverlust, der auftritt, wenn die Ansteuereinrichtung das Magnetventil mit einem An­ steuerstrom versorgt.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegen­ den Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschrei­ bung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht, mit einem Ver­ brennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht, mit dem Aufbau eines im Zylinderkopfaufbau des Verbrennungsmotors von Fig. 1 ver­ wendeten Magnetventils und

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht, die die Bauteile im Bereich einer Zylinderkopfabdeckung des Verbrennungsmotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung zeigt.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die einen Ver­ brennungsmotor 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Verbrennungsmotor 10 ist mit einem Zylinderblock 12 versehen, der einen Zylinder 14 und einen im Zylinderblock 12 ausgebildeten Kühlwasserman­ tel 16 aufweist. Der Verbrennungsmotor 10 ist mit einer Vielzahl von Zylindern versehen, von denen ein Zylinder in Fig. 1 dargestellt und mit dem Bezugszeichen 14 angegeben ist.

Im Zylinder 14 ist ein Kolben 18 angeordnet. Der Kolben 18 ist in der Lage, entlang einer Innenwand des Zylinders 14 auf und ab zu gleiten. Am Zylinderblock 12 ist ein Zy­ linderkopf 20 befestigt. Der Zylinderkopf 20 ist für jeden der Zylinder mit einer Einlaßöffnung 22 und einer Aus­ laßöffnung 24 versehen. Die untere Oberfläche des Zylinder­ kopfs 20, die obere Oberfläche des Kolbens 18 und die In­ nenwand des Zylinders 14 definieren einen Brennraum 26. Die vorstehend erwähnten Einlaß- und Auslaßöffnungen 22, 24 kommunizieren mit dem Brennraum 26. An den jeweiligen offe­ nen Endabschnitten der Ein- und Auslaßöffnungen 22 und 24 im Bereich des Brennraums 26 sind Ventilsitze 28 bzw. 30 ausgebildet; der Zylinderkopf 20 ist mit einem Einlaßventil 32 versehen, welches sich zum Ventilsitz 28 hin oder vom Ventilsitz 28 weg bewegt, wodurch der Grad der Kommunika­ tion zwischen der Einlaßöffnung 22 und dem Brennraum 26 ge­ steuert wird. Ein mit dem Einlaßventil 32 in Verbindung stehender Ventilschaft 34 ist in einer im Zylinderkopf 20 ausgebildeten Ventilführung 36 verschiebbar aufgenommen; ein Magnetantrieb 38 ist an den Ventilschaft 34 gekoppelt, um das Einlaßventil 32 in Axialrichtung des Ventilschafts 34 hin und her zu bewegen.

Der Zylinderkopf 20 ist desweiteren mit einem Auslaß­ ventil 40 versehen, welches sich zum Ventilsitz 30 hin oder von diesem weg bewegt, wodurch der Grad der Kommunikation zwischen der Auslaßöffnung 24 und dem Brennraum 26 gesteu­ ert wird. Ein mit dem Auslaßventil 40 in Verbindung stehen­ der Ventilschaft 42 ist in einer im Zylinderkopf 20 ausge­ bildeten Ventilführung 44 verschiebbar aufgenommen; ein Ma­ gnetantrieb 46 ist an den Ventilschaft 42 gekoppelt, um das Auslaßventil 40 in Axialrichtung des Ventilschafts 42 hin und her zu bewegen.

Da die Magnetantriebe 38, 46 im Aufbau identisch sind, wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 nur der Aufbau und der Betrieb des Magnetantriebs 38 beschrieben. Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die den Gesamtaufbau des Magnetan­ triebs 38 zeigt. Es sei darauf hingewiesen, daß dieselben Bauteile in den Fig. 1 und 2 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind, und daß die in Fig. 1 gezeigten Bauteile im Zusammenhang mit Fig. 2 nicht noch einmal beschrieben werden.

Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, ist der Magnetantrieb 38 mit einem Kolbenhalter 48 versehen, der an einem oberen Endabschnitt des Ventilschafts 34 angebracht ist. Der Kol­ benhalter 48 besteht aus einem nichtmagnetischen Material. An einem unteren Endabschnitt des Kolbenhalters 48 ist ein unterer Sicherungsring 50 angebracht. An der unteren Ober­ fläche des Sicherungsringes 50 ist eine untere Feder 52 an­ geordnet, deren unterer Endabschnitt am Zylinderkopf 20 an­ liegt. Gemäß der Darstellung in Fig. 2 drückt die untere Feder 52 den unteren Sicherungsring 50 und damit den Kol­ benhalter 48 nach oben.

An einem oberen Endabschnitt des Kolbenhalters 48 ist ein oberer Sicherungsring 54 angebracht. Der untere Endab­ schnitt einer oberen Feder 56 liegt an der oberen Oberflä­ che des oberen Sicherungsrings 54 an. Eine zylindrische obere Abdeckung 57 umgibt die obere Feder 56. Der obere Endabschnitt der oberen Feder 56 liegt ferner an einer Ein­ stellschraube 58 an, die in die obere Abdeckung 57 ge­ schraubt ist. Gemäß der Darstellung in Fig. 2 drückt die obere Feder 56 den oberen Sicherungsring 54 und damit den Kolbenhalter 48 nach unten.

Der Kolbenhalter 48 ist um seinen Umfang mit einem Kol­ ben 60 versehen. Der Kolben 60 ist ein aus einem weichma­ gnetischen Material hergestelltes ringförmiges Bauteil. Oberhalb des Kolbens 60 sind eine erste Magnetwicklung 62 und ein erster Kern 64 angeordnet, wohingegen unterhalb des Kolbens 60 eine zweite Magnetwicklung 66 und ein zweiter Kern 68 angeordnet sind. Der erste Kern 64 und der zweite Kern 68 bestehen aus einem nicht magnetischen Material. Der Kolbenhalter 48 ist in einem zentralen Abschnitt des ersten Kerns 64 und in einem zentralen Abschnitt des zweiten Kerns 68 verschiebbar aufgenommen.

Ein äußeres Gehäuse 74 umgibt den ersten Kern 64 und den zweiten Kern 68. Der erste Kern 64 und der zweite Kern 68 sind in dem äußeren Gehäuse 74 in der Weise aufgenommen, daß der erste Kern 64 in einem bestimmten Abstand vom zwei­ ten Kern 68 angeordnet ist. Die vorstehend erwähnte obere Abdeckung 57 ist an der oberen Stirnfläche des ersten Kerns 64 befestigt. Die vorstehend erwähnte Einstellschraube 58 wird so eingestellt, daß der Kolben 60 seine Neutralstel­ lung an der Stelle einnimmt, die vom ersten Kern 64 und zweiten Kern 68 gleich weit entfernt liegt. Wenn die erste Magnetwicklung 62 und die zweite Magnetwicklung 66 des Ma­ gnetantriebs 38 nicht mit einem Ansteuerstrom versorgt wer­ den, nimmt der Kolben 60 seine Neutralstellung ein, die vom ersten Kern 64 und zweiten Kern 68 gleich weit entfernt liegt. Wenn die erste Magnetwicklung 62 mit einem Ansteuer­ strom versorgt wird, während sich der Kolben 60 in seiner Neutralstellung befindet, wird eine Magnetkraft erzeugt, durch welche der Kolben 60 zum ersten Kern 64 hin angezogen wird.

Gemäß der Darstellung von Fig. 2 bewegt sich das Ein­ laßventil 32 mit dem Kolben 60 unter der Wirkung der vor­ stehend erwähnten Magnetkraft auf den Kolben 60 nach oben. Das Einlaßventil 32 bewegt sich dann zum Ventilsitz 28 hin. Es wird vorausgesetzt, daß sich das Einlaßventil 32 in ei­ nem geschlossenen Zustand befindet und eine geschlossene Stellung innehat, wenn es auf dem Ventilsitz 28 sitzt.

Wenn die Ansteuerstromversorgung der ersten Magnetwick­ lung 62 unterbrochen wird, während sich das Einlaßventil 32 in der geschlossenen Stellung befindet, wird die auf den Kolben 60 wirkende Magnetkraft Null. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 bewegt sich der Kolben 60 dann aufgrund der Druckkraft der oberen Feder 56 nach unten. Wenn der Kolben 60 eine bestimmte Strecke zurückgelegt hat, wird die zweite Magnetwicklung 66 in angemessener Weise mit einem Ansteuer­ strom versorgt. Als Folge wird eine Magnetkraft erzeugt, durch welche der Kolben 60 zum zweiten Kern 68 hin angezo­ gen wird. Gemäß der Darstellung in Fig. 2 bewegt sich das Einlaßventil 32 unter der Wirkung der Magnetkraft also nach unten.

Unter der Wirkung der vorstehend erwähnten Magnetkraft auf den Kolben 60 bewegt sich der Kolben 60 gemäß der Dar­ stellung in Fig. 2 mit dem Einlaßventil 32 gegen die Druck­ kraft der unteren Feder 52 nach unten. Das Einlaßventil 32 bewegt sich so lange, bis der Kolben 60 am zweiten Kern 68 anstößt. Es wird vorausgesetzt, daß sich das Einlaßventil 32 in einem vollständig geöffneten Zustand befindet und ei­ ne geöffnete Stellung innehat, wenn der Kolben 60 am zwei­ ten Kern 68 anstößt.

Der Magnetantrieb 38 bewirkt also, daß sich das Einlaß­ ventil 32 in die geschlossene Stellung bewegt, wenn die er­ ste Magnetwicklung 62 mit einem bestimmten Ansteuerstrom versorgt wird, und bewirkt, daß sich das Einlaßventil 32 in die geöffnete Stellung bewegt, wenn die zweite Magnetwick­ lung 66 mit einem bestimmten Ansteuerstrom versorgt wird. Das Einlaßventil 32 läßt sich dementsprechend durch den Ma­ gnetantrieb 38 zwischen der geöffneten Stellung und der ge­ schlossenen Stellung hin und her bewegen, indem die erste bzw. zweite Magnetwicklung 62, 66 abwechselnd mit einem An­ steuerstrom versorgt wird.

In dieser ersten Ausführungsform arbeitet der Magnetan­ trieb 46 zum Antrieb des Auslaßventils 40 in derselben Art und Weise wie der vorstehend erwähnte Magnetantrieb 38. Für jeden Magnetantrieb 38, 46 wird die erste Magnetwicklung 62 und die zweite Magnetwicklung 66 abwechselnd zum richtigen Zeitpunkt mit einem Ansteuerstrom versorgt. Auf diese Weise können das Einlaßventil 32 und das Auslaßventil 40 der Ver­ brennungsmotor 10 korrekt arbeiten.

Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, deckt eine Zylinder­ kopfabdeckung 76 den Zylinderkopf 20 des Verbrennungsmotors 10 ab; die Zylinderkopfabdeckung 76 umgibt die oberen End­ abschnitte der am Zylinderkopf 20 angebrachten Magnetan­ triebe 38, 46. Die Zylinderkopfabdeckung 76 besteht vor­ zugsweise aus einem wärmeleitenden Material, wie z. B. AlN (Aluminiumnitrid), einem Kupfer-Metall, MMC (Metallmatrixverbundwerkstoff) oder dergleichen. Ebenso ist es möglich, für die Zylinderkopfabdeckung 76 Harz zu ver­ wenden.

An der Innenfläche der Zylinderkopfabdeckung 76 sind als eine Ansteuereinrichtung Leistungselemente 77 bis 80 angeordnet. Da die Leistungselemente 77 bis 80 an der In­ nenseite der Zylinderkopfabdeckung 76 angeordnet sind, sind sie nicht dem Regenwasser oder Staub ausgesetzt. Jedes der Leistungselemente 77 bis 80 ist aus einem bipolaren Tran­ sistor, wie z. B. einem FET (Feldeffekttransistor) oder der­ gleichen aufgebaut, durch welchen ein großer Strom fließen kann. Die Leistungselemente 77, 78 versorgen die erste bzw. zweite Magnetwicklung 62, 66 des Magnetantriebs 38 mit ei­ nem Ansteuerstrom, wohingegen die Leistungselemente 79, 80 die erste bzw. zweite Magnetwicklung 62, 66 des Magnetan­ triebs 46 mit einem Ansteuerstrom versorgen. Dadurch, daß die Leistungselemente 77 bis 80 die Magnetantriebe 38, 46 zu den richtigen Zeitpunkten mit einem Ansteuerstrom ver­ sorgen, arbeiten das Einlaßventil 32 und das Auslaßventil 40 korrekt. Andere Elemente oder Schaltkreise der Ansteuer­ einrichtung werden als Schaltelemente oder Transistoren etc. angenommen. In dieser Ausführungsform werden die Lei­ stungselemente verwendet.

Jedes der Leistungselemente 77 bis 80 weist ein aus Aluminiumnitrid bestehendes Substrat auf, welches eine her­ vorragende Isolierung bietet. Abgesehen davon wird auf die Innenfläche der Zylinderkopfabdeckung 76 ein wärmeleitendes Schmiermittel geschmiert, um den Wärmeleitwiderstand zwi­ schen den Leistungselementen 77 bis 80 und der Zylinder­ kopfabdeckung 76 zu vermindern. Die von den Leistungsele­ menten 77 bis 80 erzeugte Wärme wird somit effizient auf die Zylinderkopfabdeckung 76 übertragen.

In der Zylinderkopfabdeckung 76 ist ein einlaßseitiger Öffnungsabschnitt 72 ausgebildet. Der einlaßseitige Öff­ nungsabschnitt 72 kommuniziert mit einem Ansaugrohr 82. Ein Luftfilter 84 kommuniziert mit einem Endabschnitt des An­ saugrohrs 82, wobei stromabwärts des Luftfilters 84 ein Luftmengenmesser 86 und eine Drosselklappe 88 angeordnet sind. In der Zylinderkopfabdeckung 76 ist des weiteren ein abzweigrohrseitiger Öffnungsabschnitt 73 ausgebildet. Der abzweigrohrseitige Öffnungsabschnitt 73 kommuniziert mit einem Ansaugabzweigrohr 89. Die Einlaßöffnung 22 kommuni­ ziert mit dem anderen Endabschnitt des Ansaugabzweigrohrs 89. Das Ansaugabzweigrohr 89 ist mit einem Injektor 90 ver­ sehen, der Kraftstoff in die Einlaßöffnung 22 spritzt. Wie es vorstehend beschrieben wurde, kommuniziert das Ansaugab­ zweigrohr 89, das zu den jeweiligen Zylindern der Verbren­ nungsmotor 10 führt, mit dem Ansaugrohr 82 über einen durch die Zylinderkopfabdeckung 76 und den Zylinderkopf 20 defi­ nierten Raum. Dieser durch die Zylinderkopfabdeckung 76 und den Zylinderkopf 20 definierte Raum dient als ein Druckaus­ gleichsbehälter zum Abschwächen einer Ansaugluftpulsation und bildet einen Teil des Ansaugluftkanals. Die Auslaßöff­ nung 24 des Verbrennungsmotors 10 kommuniziert mit einem Abgaskanal 92. Der Abgaskanal 92 steht über einen Abgaska­ talysator 94 mit einem Schalldämpfer 96 in Verbindung. Das vom Verbrennungsmotor 10 abgegebene Abgas wird durch den Abgaskatalysator 94 gereinigt, durch den Schalldämpfer 96 gedämpft und anschließend an die Außenumgebung abgeführt.

Wie es vorstehend beschrieben wurde, arbeiten das Ein­ laßventil 34 und das Auslaßventil 40 in einer angemessenen Art und Weise, indem die Leistungselemente 77 bis 80 die Magnetantriebe 38, 46 mit einem Ansteuerstrom versorgen. Bei der Versorgung der Magnetantriebe 38, 46 mit einem An­ steuerstrom erzeugen die Leistungselemente 77 bis 80 sehr viel Wärme; die Leistungselemente 77 bis 80 arbeiten jedoch nur unterhalb ihrer Wärmebeständigkeitstemperatur korrekt.

Damit der Verbrennungsmotor 10 korrekt arbeitet, muß also die von den Leistungselementen 77 bis 80 erzeugte Wärme effizient abgeführt werden; der Verbrennungsmotor 10 gemäß dieser Ausführungsform zeichnet sich durch sein Ver­ mögen aus, die von den Leistungselementen 77 bis 80 erzeug­ te Wärme in der Weise abzuführen, daß die Leistungselemente 77 bis 80 unter der Wärmebeständigkeitstemperatur bleiben.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird anschließend das charakte­ ristische Teil des Verbrennungsmotors 10 beschrieben.

Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die die Bauteile des Verbrennungsmotors 10 im Bereich der Zylinder­ kopfabdeckung 76 zeigt. Es wird darauf hingewiesen, daß dieselben Bauteile in den Fig. 1 und 3 mit denselben Be­ zugszeichen bezeichnet sind, und daß die in Fig. 1 gezeig­ ten Bauteile im Zusammenhang mit Fig. 3 nicht noch einmal beschrieben werden. Wie es vorstehend beschrieben wurde, wird dadurch, daß die Leistungselemente 77 bis 80 an der Innenfläche der Zylinderkopfabdeckung 76 angeordnet sind, die von den Leistungselementen 77 bis 80 erzeugte Wärme ef­ fizient auf die Zylinderkopfabdeckung 76 übertragen. Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, sind an der Zylinderkopfabdeckung 76 eine Vielzahl von Kühlrippen 98 ausgebildet, wodurch die Zylinderkopfabdeckung 76 eine vergrößerte Oberfläche auf­ weist. Die von den Leistungselementen 77 bis 80 auf die Zy­ linderkopfabdeckung 76 übertragene Wärme kann somit effizi­ enter an die Außenumgebung abgeführt werden.

Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, kommuniziert ein in der Zylinderkopfabdeckung 76 ausgebildeter Kühlmittelkanal 100 mit einem Kühler 104 und einer Pumpe 102. Die Pumpe 102 und der Kühler 104 sind vorzugsweise unabhängig von einem Kühl­ system des Verbrennungsmotors 10, d. h. unabhängig von dem Kühlsystem, das den Kühlwassermantel 16 aufweist, vorgese­ hen. Der Kühler 104 ist in der Lage, das durch den Kühlmit­ telkanal 100 strömende Kühlmittel auf einer Temperatur (beispielsweise 60°C) zu halten, die weit unterhalb der Wärmebeständigkeitstemperatur der Leistungselemente 77 bis 80 liegt.

Strömt Kühlmittel mit einer niedrigen Temperatur durch den Kühlmittelkanal 100, dann kann die von den Leistungs­ elementen 77 bis 80 erzeugte Wärme sowohl über das Kühlmit­ tel wie auch über die die Zylinderkopfabdeckung 76 umgeben­ de Außenumgebung abgeführt werden. Der Verbrennungsmotor 10 ist somit in der Lage, die von den Leistungselementen 77 bis 80 auf die Zylinderkopfabdeckung 76 übertragene Wärme effizient an die Außenumgebung abzuführen.

Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, erstreckt sich über dem Verbrennungsmotor 10 eine Haube 106. Die Haube 106 ist mit einem Luftansaugabschnitt 108 versehen, welcher so gestal­ tet ist, daß er die Luft, die während des Fahrzustands des Fahrzeugs in den Luftansaugabschnitt 108 strömt, zur Zylin­ derkopfabdeckung 76 leitet. Somit ist es möglich, daß die von den Leistungselementen 77 bis 80 auf die Zylinder­ kopfabdeckung 76 der Verbrennungsmotor 10 übertragene Wärme effizient an die Außenumgebung abgeführt wird.

Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ist an der Innenfläche der Haube 106 zudem ein Lüfter 110 angeordnet und an der Innenfläche der Zylinderkopfabdeckung 76 ein mit einer Steuerung für den Lüfter 110 in Verbindung stehender Tempe­ ratursensor 112 angeordnet. Der Temperatursensor 112 gibt ein elektrisches Signal aus, das der Temperatur des Raums entspricht, den die Zylinderkopfabdeckung 76 umgibt. Wenn das vom Temperatursensor 112 ausgegebene Signal angibt, daß die Temperatur des Raums, den die Zylinderkopfabdeckung 76 umgibt, sich der Wärmebeständigkeitstemperatur der Lei­ stungselemente 77 bis 80 annähert, bläst der Lüfter 110 kühle Luft zur Zylinderkopfabdeckung 76 hin. Durch diese Konstruktion, bei der der Lüfter 110 kühle Luft zur Zylin­ derkopfabdeckung 76 hin bläst, weist die Zylinderkopfab­ deckung 76 ein verbessertes Wärmeabführvermögen auf, wo­ durch verhindert wird, daß die Temperatur der Leistungsele­ mente 77 bis 80 bis auf Wärmebeständigkeitstemperatur hin ansteigen.

Wie es vorstehend beschrieben wurde, dient der durch die Zylinderkopfabdeckung 76 und den Zylinderkopf 20 defi­ nierte Raum als ein Druckausgleichsbehälter im Ansaugluft­ kanal. Dementsprechend strömt die Ansaugluft während des Betriebs des Verbrennnungsmotors 10 durch den Raum, den die Zylinderkopfabdeckung 76 umgibt, wobei die von den Lei­ stungselementen 77 bis 80 erzeugte Wärme über die Ansaug­ luft abgeführt werden kann, die durch den Raum strömt, den die Zylinderkopfabdeckung 76 umgibt. Der Verbrennungsmotor 10 weist somit ein hervorragendes Vermögen auf, die von den Leistungselementen 77 bis 80 erzeugte Wärme abzuführen.

Wie es vorstehend beschrieben wurde, zeichnet sich der Verbrennungsmotor 10 dadurch aus, daß die Wärme abgeführt werden kann, welche von den Leistungselementen 77 bis 80 erzeugt wird, die die Magnetantriebe 38, 46 mit einem An­ steuerstrom versorgen. Zudem wird das Vermögen, die Lei­ stungselemente 77 bis 80 zu kühlen, sichergestellt, ohne einen zusätzlichen Raum zu benötigen, der erforderlich wä­ re, um eine Wärmeabfuhreinrichtung mit einer Oberfläche un­ terzubringen, die groß genug wäre, um die Leistungselemente 77 bis 80 genügend zu kühlen. Vielmehr gewährleistet der Aufbau dieser Ausführungsform, bei der die Zylinderkopfab­ deckung 76 als eine Wärmeabfuhreinrichtung verwendet wird, ein ausreichendes Kühlvermögen, ohne die Montierbarkeit der Peripherieschaltkreise, die die Leistungselemente 77 bis 80 aufweisen, zu beeinträchtigen.

Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, sind die Magnetantriebe 38, 46 mit Steckvorrichtungen 114, 116 versehen. Die Steck­ vorrichtung 114 enthält Anschlüsse 126 bis 129, die mit der ersten Magnetwicklung 62 bzw. der zweiten Magnetwicklung 66 des Magnetantriebs 38 in Verbindung stehen, wohingegen die Steckvorrichtung 116 Anschlüsse 130 bis 133 enthält, die mit der ersten Magnetwicklung 62 bzw. der zweiten Magnet­ wicklung 66 des Magnetantriebs 46 in Verbindung stehen.

Die Zylinderkopfabdeckung 76 ist mit Verbindungsab­ schnitten 118, 120 versehen, an welchen die Steckvorrich­ tungen 114, 116 angebracht sind. Die Verbindungsabschnitte 118, 120 enthalten Anschlüsse 134 bis 137 bzw. Anschlüsse 138 bis 141, die elektrisch mit den Anschlüssen 126 bis 129 der Steckvorrichtung 114 bzw. den Anschlüssen 130 bis 133 der Steckvorrichtung 116 in Verbindung stehen.

An der Innenfläche der Zylinderkopfabdeckung 76 ist ein Leiter 122 angeordnet. Darüber hinaus ist die Zylinder­ kopfabdeckung 76 mit einem Zentralstecker 124 versehen. Der Leiter 122 verbindet (1) die Anschlüsse 134, 135 elektrisch mit dem Leistungselement 77, (2) die Anschlüsse 136, 137 elektrisch mit dem Leistungselement 78, (3) die Anschlüsse 138, 139 elektrisch mit dem Leistungselement 79 bzw. (4) die Anschlüsse 140, 141 elektrisch mit dem Leistungselement 80. Des weiteren verbindet der Leiter 122 die Leistungsele­ mente 77 bis 80 elektrisch mit dem Zentralstecker 124. Ob­ wohl in Fig. 3 die Anschlüsse 134 bis 137 als eine Linie dargestellt sind, weiß der Fachmann, daß diese vier An­ schlüsse eigentlich in einer sich zur Blattebene von Fig. 3 im wesentlichen senkrecht erstreckenden Ebene nebeneinan­ derliegend angeordnet sein können. Ähnlicherweise sind in Fig. 3 die Anschlüsse 138 bis 141 als eine Linie darge­ stellt, obwohl diese vier Anschlüsse eigentlich in einer zur Blattebene von Fig. 3 im wesentlichen senkrechten Ebene nebeneinanderliegend angeordnet sein können.

Am Verbrennungsmotor 10 können die Leistungselemente 77 bis 80 mit den Magnetantrieben 38, 46 in Verbindung ge­ bracht werden, indem die Zylinderkopfabdeckung 76 korrekt auf den Zylinderkopf 20 montiert wird. In diesem Fall las­ sen sich alle Kontakte, die zur Ansteuerung der Magnetan­ triebe 38, 46 erforderlich sind, in dem Zentralstecker 124 zusammenfassen. Daher ermöglicht der Aufbau gemäß dieser Ausführungsform eine leichte Montage des Verbrennungsmotors 10.

Am Verbrennungsmotor 10 sind die Leistungselemente 77 bis 80 ferner an der Innenfläche der Zylinderkopfabdeckung 76 angeordnet. Daher können die Leiter, die die Leistungs­ elemente 77 bis 80 mit den Magnetantrieben 38, 46 verbin­ den, kurz gehalten werden. Es ist erforderlich, daß ein re­ lativ großer Strom durch diese Leiter fließt. In diesem Fall kann der Schaltkreis, durch welchen ein relativ großer Strom fließt, durch die Zylinderkopfabdeckung 76 elektrisch abgeschirmt werden.

Da die Leiter, durch die der erforderliche relativ große Strom fließt, kurz gehalten werden können, ist es ferner möglich, einen durch den Stromfluß verursachten Wi­ derstandsverlust zu vermindern. Da der Schaltkreis, durch welchen ein relativ großer Strom fließt, elektrisch abge­ schirmt werden kann, kann ferner verhindert werden, daß ei­ ne durch den Stromfluß erzeugte elektromagnetische Welle andere elektronische Bauelemente, die außerhalb angeordnet sind, negativ beeinflußt. Der Verbrennungsmotor 10 ist so­ mit in der Lage, das Einlaßventil 32 und das Auslaßventil 40 mit weniger Verlust an elektrischer Leistung zu betrei­ ben und ohne andere elektronische Bauteile negativ zu be­ einflussen.

Der erfindungsgemäße Zylinderkopfaufbau für einen Ver­ brennungsmotor mit wenigstens einem Magnetventil als Ein­ laßventil oder Auslaßventil weist somit einen Magnetantrieb zum elektromagnetischen Antrieb des Ventils auf, das von einer Zylinderkopfabdeckung umgeben ist. Ein Leistungsele­ ment, um den Magnetantrieb mit einem Ansteuerungsstrom zu versorgen, ist an der Innenfläche der aus einem wärmelei­ tenden Material hergestellten Zylinderkopfabdeckung ange­ ordnet. Die Zylinderkopfabdeckung kann zudem mit Kühlrippen und einem Kühlmittelkanal versehen sein, durch welchen ein Kühlmittel strömt; des weiteren kann an der Innenfläche ei­ ner Fahrzeughaube ein Lüfter zum Anblasen der Zylinder­ kopfabdeckung mit Kühlluft angeordnet sein.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf die mo­ mentan bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht nur auf die of­ fenbarten Ausführungsformen oder konstruktiven Merkmale be­ schränkt ist. Die Erfindung ist vielmehr so zu verstehen, daß sie verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnun­ gen abdeckt, welche im Grundgedanken und Umfang der beige­ fügten Ansprüche enthalten sind.

Claims (8)

1. Zylinderkopfaufbau für einen Verbrennungsmotor mit ei­ nem Einlaßventil (32) und einem Auslaßventil (40), wobei wenigstens das Einlaßventil (32) oder das Auslaßventil (40) ein Magnetventil ist, einer Zylinderkopfabdeckung (76), die das Magnetventil in der Weise umgibt, daß die Innenfläche der Zylinderkopfabdeckung (76) dem Magnetventil zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenfläche der Zylinderkopfabdeckung (76) Lei­ stungselemente (77 bis 80) zum Versorgen einer Magnetwick­ lung des Magnetventils mit einem Ansteuerungsstrom angeord­ net sind.

2. Zylinderkopfaufbau für einen Verbrennungsmotor mit ei­ nem Einlaßventil (32) und einem Auslaßventil (40), einem Ansaugluftkanal (76, 82, 89) zum Liefern von Ansaugluft in einen Brennraum (26) des Verbrennungsmotors, wobei wenig­ stens das Einlaßventil (32) oder das Auslaßventil (40) ein Magnetventil ist, und einer Zylinderkopfabdeckung (76), die das Magnetventil in der Weise umgibt, daß die Innenfläche der Zylinderkopfabdeckung (76) dem Magnetventil zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zylinderkopfabdeckung (76) wenigstens einen Teil des Ansaugluftkanals (76, 82, 86) bildet, und
an der Innenfläche der Zylinderkopfabdeckung (76) Lei­ stungselemente (77 bis 80) zum Versorgen einer Magnetwick­ lung des Magnetventils mit einem Ansteuerungsstrom angeord­ net sind.

3. Zylinderkopfaufbau nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeich­ net durch Kühlrippen (98), die an der Außenfläche der Zylinderkopfabdeckung (76) ausgebildet sind.

4. Zylinderkopfaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Kühllüfter (110) zum Anbla­ sen der Außenfläche der Zylinderkopfabdeckung (76) mit Kühlluft.

5. Zylinderkopfaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen ersten Kühlmittelkanal (100), der sich wenigstens teilweise zwischen der In­ nenfläche und der Außenfläche der Zylinderkopfabdeckung (76) erstreckt.

6. Zylinderkopfaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen durch die Innenfläche der Zylinderkopfabdeckung (76) definierten Innenraum, der mit dem Ansaugluftkanal (76, 82, 89) des Verbrennungs­ motors in der Weise kommuniziert, daß die Ansaugluft durch den Innenraum strömt.

7. Zylinderkopfaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen in der Zylinderkopfabdeckung (76) vorgesehenen Leiter (122), der für den Betrieb des Magnetventils und der Leistungselemente (77 bis 80) er­ forderlich ist.

8. Zylinderkopfaufbau nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen mit dem ersten Kühlmittelkanal (100) in Fluidkommunikation stehenden ersten Kühler (104) zum Abführen von Wärme von einem Kühlmittel, eine in dem ersten Kühlmittelkanal (100) angeordnete erste Pumpe (102) zum Pumpen eines Strömungsmittels, einen sich durch einen Motorblock (12) des Verbrennungsmotors er­ streckenden zweiten Kühlmittelkanal (16) zum Kühlen des Motorblocks, einen mit dem zweiten Kühlmittelkanal in Fluidkommunikation stehenden zweiten Kühler zum Abfüh­ ren von Wärme von einem Kühlmittel und eine in dem zweiten Kühlmittelkanal angeordnete zweite Pumpe zum Pumpen eines Strömungsmittels.