WO2003064824A1 - Zylinderkopf - Google Patents

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WO2003064824A1
WO2003064824A1 PCT/DE2002/004368 DE0204368W WO03064824A1 WO 2003064824 A1 WO2003064824 A1 WO 2003064824A1 DE 0204368 W DE0204368 W DE 0204368W WO 03064824 A1 WO03064824 A1 WO 03064824A1
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WO
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cylinder head
valve
lines
valves
opening
Prior art date
Application number
PCT/DE2002/004368
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karsten Mischker
Michael Huebel
Uwe Hammer
Volker Beuche
Peter Lang
Stefan Reimer
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to JP2003564402A priority Critical patent/JP4499423B2/ja
Priority to EP02805230A priority patent/EP1472436A1/de
Priority to US10/473,311 priority patent/US6948463B2/en
Publication of WO2003064824A1 publication Critical patent/WO2003064824A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/10—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic

Definitions

  • the invention relates to a cylinder head for a combustion cylinder of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • the electrohydraulic valve actuators are supplied with high-pressure fluid, preferably hydraulic oil, for actuating the gas exchange valves and, at the same time, fluid is removed from the valve actuators under low pressure returned to a fluid reservoir ⁇ .
  • the valve actuators each have a double-acting working cylinder with an actuating piston which is displaceable therein and which is connected to the associated gas exchange valve and divides the working cylinder into two hydraulic working spaces.
  • the cylinder head according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that with the attachment of the valve actuators for actuating the gas exchange valves, the fluid supply to the valve actuators is simultaneously established.
  • the cylinder head equipped with the valve actuators forms a compact module that can be checked for functionality as a separate component and delivered to the customer. The customer only has to put the modules on the
  • one pair of lines has the coupling openings for valve actuators of the intake valves and the other pair of lines
  • the high pressure lines and the return lines are integrated in the cylinder head, i.e. they are either already during the casting of the cylinder head or through a further machining process, e.g. generated by drilling or milling.
  • the high-pressure lines are designed as separate components and attached to the cylinder head. This enables the use of materials that have a higher strength than the cylinder head usually manufactured as cast aluminum.
  • the high-pressure lines can be clamped to the cylinder head by means of clamps, which in turn are screwed onto the cylinder head.
  • the fixing means for the valve actuators on the cylinder head have centering openings and threaded holes which are made in the outer cylinder head surface, the centering openings simultaneously serving to pass through the valve stems of the gas exchange valves.
  • FIG. 1 is a plan view of a cylinder head for a combustion cylinder of an internal combustion engine
  • FIG. 3 is a perspective view of the cylinder head according to FIG. 1 pre-assembled by fitting valve actuators to form a functionally testable complete module, FIG.
  • FIG. 4 shows a perspective illustration of an actuator housing of a valve actuator in FIG. 3, 5 is a side view of the actuator housing in the direction of arrow V in Fig. 4,
  • Fig. 7 is a block diagram of a valve actuator for explanation of functions.
  • the cylinder head 10 for a combustion cylinder of an internal combustion engine which can be seen in plan view in FIG. 1 and in section in FIG. 2, is provided with a total of four gas exchange valves 11, of which only the valve stems 111 are shown in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 7 shows a section of the cylinder head 10 in the area of a gas exchange valve 11 in the sectional view.
  • the gas exchange valve 11 closes an opening 12 in the cylinder head 10, which in turn is placed on the combustion cylinder and closes a combustion chamber formed in the combustion cylinder in a gas-tight manner.
  • the gas exchange valve 11 has a valve seat 13 which surrounds the opening 12 in the cylinder head 10 and a valve member 14 with a valve closing body 142 which sits on an axially displaceably guided valve stem 141 and which cooperates with the valve seat 13 to close and open the opening 12.
  • Valve stem 141 lifts in one or the other axial direction the valve closing body 142 from the valve seat 13 or sits on the valve seat 13.
  • each inlet valve 111 controls an inlet opening 12 with its valve member 142 and each outlet valve 112 controls an outlet opening 12 with its valve member 142.
  • Each gas exchange valve 11 is actuated by an electro-hydraulic valve actuator 15.
  • the structure and mode of operation of the electrohydraulic valve actuator 15 are known (cf. DE 198 26 047 AI) and are shown in FIG. 7 in the block diagram.
  • the valve actuator 15 has an actuator housing 16 in which a double-acting, hydraulic working cylinder 17 and two electrical control valves 18, 19, for example designed as 2/2-way solenoid valves, are accommodated.
  • an adjusting piston 20 which is connected to the valve stem 141 of the gas exchange valve 11, is axially displaceable and divides the working cylinder 17 into a lower working chamber 21 and an upper working chamber 22.
  • the lower working space 21 is immediate and the upper working space 22 via the first control valve 18 with a fluid inflow opening 23 in
  • Actuator housing 16 connected.
  • the upper work space is 22 additionally connected via the second control valve 19 to a fluid drain opening 24 in the actuator housing 16.
  • the piston surface of the adjusting piston 20 delimiting the upper working chamber 22 is larger than the piston surface of the adjusting piston 20 delimiting the lower working chamber 21
  • Control valves 18, 19 are electrically controlled, for which purpose 16 electrical connection contacts 25, 26 are present on the actuator housing.
  • the actuator housing 16 (without hydraulic cylinder and electrical control valves) is shown in a constructive design in different views.
  • the fluid inflow opening 23 and the fluid outflow opening 24 are arranged in a flat housing surface 161. Concentric to the fluid inlet opening 23 and
  • Fluid drain opening 24 is an annular groove 31 and 32 machined into the housing surface 161, which serves to receive a sealing ring, not shown here.
  • An opening 28 (FIG. 6), which is concentrically enclosed by a hollow pin 27 projecting from the housing surface 161, is incorporated in the same housing surface 161.
  • a cavity 47 for receiving the working cylinder 17 is arranged in the actuator housing 16 coaxially with the opening 28 or hollow pin 27.
  • two blind-hole-like receiving chambers 29, 30 are formed in the actuator housing 16, which open on the housing surface 162 facing away from the housing surface 161 (FIG. 5).
  • the receiving chambers 29, 30 serve to accommodate the control valves 18, 19 which are pushed into the receiving chambers 29, 30 from the housing surface 162.
  • FIGS. 4 and 5 show for the receiving chamber 29 which can be seen in sections, runs from the bottom of the receiving chambers 29 to the inside of the hollow pin 27, a connecting channel 33, via which a fluid leakage emerging at the electrical control valve 18 can be drained off to the opening 28.
  • an identical connecting channel leads to the receiving chamber 30.
  • protruding ears are formed on the narrow side of the actuator housing 16, in each of which a through hole 35 for inserting fasteners, preferably a screw 36 (Fig. 3) are introduced.
  • the through bores 35 run parallel to the axis of the hollow pin 27.
  • valve actuator 15 is used to actuate a gas exchange valve 11, so that in the cylinder head 10 shown in FIG. 1 with four gas exchange valves 11 four valve actuators 15 have to be attached to the cylinder head 10, with the valve stem 141 of the associated gas exchange valve 11 with the actuating piston simultaneously 20 must be coupled in the working cylinder 17.
  • the cylinder head 10 is now designed so that when the valve actuator 15 is attached and the valve actuator 15 is attached to the cylinder head 10, the fluid supply to the valve actuator 15 is ensured at the same time.
  • Two return lines 38, so-called return rails, are provided for discharging fluid under low pressure from the valve actuators 15 for the purpose of returning them to a fluid reservoir.
  • the high-pressure lines 37 and the return lines 38 run parallel to one another, a pair consisting of a high-pressure line 37 and a return line 38 being assigned to the inlet valves 111 and the outlet valves 112.
  • the high-pressure lines 37 and the return lines 38 are provided with coupling openings 39 and 40 for the hydraulic coupling of the valve actuators 15.
  • the number of coupling openings 39 in the high-pressure lines 37 and the number of coupling openings 40 in the return lines 38 is the same and corresponds to the number of inlet valves 111 and outlet valves 112. In the exemplary embodiment in FIGS.
  • High-pressure lines 37 are designed as separate components which are clamped on the cylinder head 10 with clamping brackets 41, which in turn are screwed to the cylinder head 10.
  • the return lines 38 are integrated in the cylinder head 10 and are either already generated when the cylinder head 10 is cast or are drilled on the cylinder head 10 by an additional machining process.
  • Leakage lines 42 so-called leakage rails, are also integrated in the cylinder head 10 and are manufactured like the return lines 38.
  • Return line 38 is assigned a leakage line 42, which runs parallel to high-pressure line 37 and return line 38.
  • Fixing means are provided on the cylinder head 10 for coupling the valve actuator 15 to the cylinder head 10
  • Center holes 43 and threaded holes 44 include.
  • Each centering opening 43 receives the hollow pin 27 projecting on the actuator housing 16 of the valve actuator 15 in a form-fitting manner, while the threaded holes 44 are congruent with the two on each actuator housing 16
  • the centering openings 43 serve at the same time for the passage of the valve stems 141 of the gas exchange valves 11. Furthermore, the coupling openings 39, 40 are arranged so that when the actuator housing 16 is placed with the hollow pin 27 immersed in the centering opening 43, the fluid inflow openings 23 onto the coupling openings 39 in the high pressure line 37 and the fluid drain openings 24 sit congruently on the coupling openings 40 in the return line 38.
  • the sealing rings lying in the ring grooves 31, 32 ensure a fluid-tight connection between the fluid supply and fluid outflow openings 23, 24 in the actuator housing 16 and the coupling openings 39, 40, when screwing the screws 36 passed through the through holes 35 on the actuator housing 16 into the Threaded holes 44, the actuator housing 16 are pressed onto the cylinder head 10.
  • the valve stems 141 of the gas exchange valves 11 projecting through the latter are simultaneously coupled to the actuating pistons 20 of the working cylinders 17.
  • the centering openings 43 are connected to the leakage lines 42 via connecting channels 45, namely those
  • Inlet valves 111 associated centering openings 43 on the a leakage line 42 and the centering openings 43 assigned to the outlet valves 112 are connected to the other leakage line 42.
  • the fluid leaks occurring in the valve actuators 15, that is to say on the one hand on the working cylinder 17 and on the other hand in the control valves 18, 19, are conducted through these connecting channels 45 into the leakage lines 42 and from there are returned to a fluid reservoir.
  • Fig. 3 the cylinder head 10 equipped with four valve actuators 15 is shown in perspective, which represents a compact complete module with functionally testable, electrohydraulic valve control, which only has to be placed gas-tight on a combustion cylinder in the engine block of an internal combustion engine and connected to a fluid supply device.
  • a single cylinder variant is shown.
  • Return lines 38 and the leakage lines 42 are formed at the ends such that the adjoining ends of the said lines 37, 38, 42 can be joined liquid-tightly or liquid-tightly joined together if a similar module is arranged.
  • the high-pressure lines 37 are inserted into one another with correspondingly configured projections 371 and 372, while the high-pressure lines 37 and leakage lines 42 open into flanges 46, which are placed flat against one another with the interposition of a seal and screwed together.
  • multi-cylinder versions it is also possible to use multi-cylinder versions to be produced in one piece, ie to cast all cylinder heads in one piece. All lines or rails 37, 38, 42 are then drilled through the entire multi-cylinder head and all cylinders are supplied by the rails.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiment described.
  • the return lines 38 can thus be cast onto the cylinder head 10 as a separate component.
  • the high-pressure lines 37 are inserted into the mold like a core during the mold casting process, so that the material of the cylinder head 10 flows around them, thereby creating a connection with the cylinder head 10.
  • the high pressure lines 37 can, however, just like that
  • Return lines 38 and the leakage lines 42 can be integrated into the cylinder head 10 by already generating them when the cylinder head 10 is cast or by drilling them during a further machining process.
  • the advantage of the high-pressure lines 37 produced as separate components lies in the possibility of using materials which have a higher strength than the die-cast aluminum of the cylinder head 10.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

Es wird ein Zylinderkopf (10) für einen Verbrennungszylinder einer Brennkraftmaschine angegeben, der mindestens eine Einlaßöffnung und mindestens eine Auslaßöffnung sowie mittels elektrohydraulischer Ventilsteller (15) betätigbare Gaswechselventile (11) aufweist, die als Einlaßventile (111) die mindestens eine Einlaßöffnung und als Auslaßventile (112) die mindestens eine Auslaßöffnung steuern. Zwecks Vorfertigung eines kompakten Komplettmoduls, das als separates Bauteil auf Funktionstüchtigkeit geprüft und ohne zusätzlichen Vormontageaufwand in den Motorblock der Brennkraftmaschine eingesetzt werden kann, ist am Zylinderkopf (10) mindestens ein Hochdruckrail (37) zum Zuführen von unter Hochdruck stehendem Fluid und mindestens ein Rückführrail zum Rückführen von Fluid vorhanden, die Ankopplungsöffnungen (39, 40) für die hydraulische Ankopplung der Ventilsteller (15) aufweisen, sowie Mittel zum Festlegen der Ventilsteller (15) vorgesehen .

Description

Zylinderkopf
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Zylinderkopf für einen Verbrennungszylinder einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einer Brennkraftmaschine mit einer elektrohydraulischen Ventilsteuerung, wie sie aus der DE 198 26 047 AI bekannt ist, wird zum Betätigen der GaswechselΛfentile den elektrohydraulischen Ventilstellern unter hohem Druck stehendes Fluid, vorzugsweise Hydrauliköl, zugeführt und gleichzeitig von den Ventilstellern unter niedrigem Druck stehendes Fluid abgeführt und zu einem Fluidreservoir ∑urückgeleitet . Die Ventilsteller weisen jeweils einen doppeltwirkenden Arbeitszylinder mit einem darin verschieblichen, mit dem zugeordneten Gaswechselventil verbundenen Stellkolben auf, der den Arbeitszylinder in zwei hydraulische Arbeitsräume unterteilt. Durch entsprechende Drucksteuerung des Fluids in den Arbeitsräumen mittels zweier elektrischer, vorzugsweise als 2/2- egemagnetventile ausgebildeter Steuerventile wird der Stellkolben in die eine oder andere Richtung verschoben und dadurch das zugeordnete Gaswechselventil definiert geöffnet oder völlig geschlossen.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Zylinderkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß mit der Anbringung der Ventilsteller zur Betätigung der Gaswechselventile zugleich die Fluidversorgung der Ventilsteller hergestellt ist. Der mit den Ventilstellern bestückte Zylinderkopf bildet ein kompaktes Modul, das als separates Bauteil auf Funktionstüchtigkeit geprüft und an den Kunden geliefert werden kann. Der Kunde muß lediglich die Module auf die
Verbrennungszylinder des Motorblocks aufsetzten und erhält ohne zusätzlichen Vormontageaufwand die Brennkraftmaschine mit eingerüsteter, funktionsgeprüfter, elektrohydraulischer Ventilsteuerung.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Zylinderkopfs möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwei jeweils von einer Hochdruck- und einer Rückführleitung gebildete Leitungspaare vorhanden, die vorzugsweise parallel zueinander am Zylinderkopf verlaufen. Das eine Leitungspaar weist die Ankopplungsöffnungen für Ventilsteller der Einlaßventile und das andere Leitungspaar die
Ankopplungsöffnungen für Ventilsteller der Auslaßventile auf. Durch diese konstruktive Maßnahme erfolgt die Fluidversorgung für die Einlaß- und Auslaßseite über getrennte Hydraulikleitungen, sog. Rails.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Hochdruckleitungen und die Rückführleitungen im Zylinderkopf integriert, d.h. sie werden entweder bereits beim Guß des Zylinderkopfs oder durch einen weiteren Bearbeitungsvorgang, z.B. durch Bohren oder Fräsen, erzeugt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Hochdruckleitungen als separate Bauteile ausgeführt und am Zylinderkopf befestigt. Dies ermöglicht die Verwendung von Werkstoffen, die eine höhere Festigkeit als der üblicherweise als Aluminiumkokillenguß gefertigte Zylinderkopf aufweisen. Dabei können die Hochdruckleitungen mittels Klemmbügel am Zylinderkopf verspannt werden, die ihrerseits am Zylinderkopf festgeschraubt werden. Alternativ ist es auch möglich, die Hochdruckleitungen zu vergießen, indem sie beim Kokillengießprozeß wie ein Kern in die Kokille eingelegt und somit vom Werkstoff des Zylinderkopfs umflossen werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Festlegungsmittel für die Ventilsteller am Zylinderkopf Zentrieröffnungen und Gewindelöcher auf, die in die äußere Zyinderkopffläche eingebracht sind, wobei die Zentrieröffnungen gleichzeitig zur Durchführung der Ventilschäfte der Gaswechselventile dienen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Zylinderkopf noch mindestens eine Leckageleitung zum Rückführen von Leckagefluid vorgesehen, die über Verbindungskanäle mit den Zentrieröffnungen in Verbindung steht. Bevorzugt ist dabei jedem Leitungspaar aus Hochdruck- und Rückführleitung eine Leckageleitung zugeordnet, die parallel zu dem Leitungspaar verläuft und im Zylinderkopf integriert ist. Über die Leckageleitungen werden Fluidleckagen in den Ventilstellern abgeführt und dabei vorzugsweise getrennt für die Ein- und Auslaßseite.
Zeichnung
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht eines Zylinderkopfs für einen Verbrennungszylinder einer Brennkraftmaschine,
Fig. 2 ausschnittweise eine Schnitt längs der Linie II - II in Fig. 1,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des durch Aufsetzen von Ventilstellern zu einem funktionsprüfbaren Komplettmodul vormontierten Zylinderkopfs gemäß Fig. 1,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Stellergehäuses eines Ventilstellers in Fig. 3, Fig. 5 eine Seitenansicht des Stellergehäuses in Richtung Pfeil V in Fig. 4,
Fig. 6 ausschnittweise eine Schnitt längs der Linie VI - VI in Fig. 5,
Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Ventilstellers zur Funktionserläuterung .
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Der in Fig. 1 in Draufsicht und in Fig. 2 in Schnittdarstellung zu sehende Zylinderkopf 10 für einen Verbrennungszylinder einer Brennkraftmaschine ist mit insgesamt vier Gaswechselventilen 11 versehen, von denen in Fig. 1 und 2 lediglich die Ventilschäfte 111 dargestellt sind.
In Fig. 7 ist ein Ausschnitt des Zylinderkopfs 10 im Bereich eines Gaswechselventils 11 im Schnittbild dargestellt. In bekannter Weise schließt das Gaswechselventil 11 eine Öffnung 12 im Zylinderkopf 10 ab, der seinerseits auf den Verbrennungszylinder aufgesetzt ist und einen im Verbrennungszylinder ausgebildeten Brennraum gasdicht abschließt. Das Gaswechselventil 11 weist einen die Öffnung 12 im Zylinderkopf 10 umschließenden Ventilsitz 13 und ein Ventilglied 14 mit einem auf einem axial verschieblich geführten Ventilschaft 141 sitzenden Ventilschließkörper 142 auf, der mit dem Ventilsitz 13 zum Schließen und Freigeben der Öffnung 12 zusammenwirkt. Durch Verschieben des
Ventilschafts 141 in die eine oder andere Axialrichtung hebt der Ventilschließkörper 142 vom Ventilsitz 13 ab oder setzt sich auf den Ventilsitz 13 auf.
Wie in Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, sind von den vier Gaswechselventilen 11 jeweils zwei nebeneinander angeordnet und die beiden Paare von Gaswechselventilen 11 mittensymmetrisch am Zylinderkopf 10 plaziert. Dabei bildet das eine Paar von Gaswechselventilen 11 die Einlaßventile 111 und das mittensymmetrisch dazu plazierte Paar von Gaswechselventilen 11 die Auslaßventile 112 für den Brennraum im Verbrennungszylinder. Jedes Einlaßventil 111 steuert mit seinem Ventilglied 142 eine Einlaßöffnung 12 und jedes Auslaßventil 112 mit seinem Ventilglied 142 eine Auslaßöffnung 12.
Jedes Gaswechselventil 11 wird von einem elektrohydraulischen Ventilsteller 15 betätigt. Der Aufbau und die Funktionsweise des elektrohydraulischen Ventilstellers 15 sind bekannt (vgl. DE 198 26 047 AI) und in Fig. 7 im Blockschaltbild dargestellt. Der Ventilsteller 15 weist ein Stellergehäuse 16 auf, in dem ein doppeltwirkender, hydraulischer Arbeitszylinder 17 und zwei beispielsweise als 2/2- Wegemagnetventile ausgebildete, elektrische Steuerventile 18, 19 aufgenommen sind. Im Arbeitszylinder 17 ist ein mit dem Ventilschaft 141 des Gaswechselventils 11 verbundener Stellkolben 20 axial verschieblich geführt, der den Arbeitszylinder 17 in einen unteren Arbeitsraum 21 und einen oberen Arbeitsraum 22 unterteilt. Der untere Arbeitsraum 21 ist unmittelbar und der obere Arbeitsraum 22 ber das erste Steuerventil 18 mit einer Fluidzuflußöffnung 23 im
Stellergehäuse 16 verbunden. Der obere Arbeitsraum 22 ist zusätzlich noch über das zweite Steuerventil 19 mit einer Fluidabflußöffnung 24 im Stellergehäuse 16 verbunden. Die den oberen Arbeitsraum 22 begrenzende Kolbenfläche des Stellkolbens 20 ist größer als die den unteren Arbeitsraum 21 begrenzende Kolbenfläche des Stellkolbens 20. Die
Steuerventile 18, 19 werden elektrisch gesteuert, wozu am Stellergehäuse 16 elektrische Anschlußkontakte 25, 26 vorhanden sind.
In Fig. 4 und Fig. 5 ist das Stellergehäuse 16 (ohne hydraulischen Arbeitszylinder und elektrische Steuerventile) in konstruktiver Ausführung in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Fluidzuflußöffnung 23 und die Fluidabflußöffnung 24 sind in einer planen Gehäusefläche 161 angeordnet. Konzentrisch zur Fluidzuflußöffnung 23 und
Fluidabflußöffnung 24 ist jeweils eine Ringnut 31 bzw. 32 in die Gehäusefläche 161 eingearbeitet, die zur Aufnahme eines hier nicht dargestellten Dichtungsrings dient. In der gleichen Gehäusefläche 161 ist ein von einem von der Gehäusefläche 161 vorstehenden Hohlzapfen 27 konzentrisch umschlossener Durchbruch 28 (Fig. 6) eingearbeitet. Koaxial zu dem Durchbruch 28 bzw. Hohlzapfen 27 ist im Stellergehäuse 16 ein Hohlraum 47 zur Aufnahme des Arbeitszylinders 17 angeordnet. Des weiteren sind im Stellergehäuse 16 zwei sacklochartige Aufnahmekämmern 29, 30 ausgebildet, die auf der von der Gehäusefläche 161 abgekehrten Gehäusefläche 162 münden (Fig. 5). Die Aufnahmekammern 29, 30 dienen der Unterbringung der Steuerventile 18, 19, die von der Gehäusefläche 162 her in die Aufnahmekammern 29, 30 eingeschoben werden. Wie die Schnittdarstellung in Fig. 6 für die ausschnittweise zu sehende Aufnahmekammer 29 zeigt, verläuft vom Grunde der Aufnahmekämmer 29 zu dem Innern des Hohlzapfens 27 ein Verbindungskanal 33, über den eine an dem elektrischen Steuerventil 18 austretende Fluidleckage zum Durchbruch 28 hin abgeleitet werden kann. Wie hier nicht weiter dargestellt ist, führt ein gleicher Verbindungskanal zu der Aufnahmekämmer 30. Wie Fig. 4 und 5 zeigen sind am Stellergehäuse 16 auf voneinander abgekehrten Schmalseiten vorstehende Ohren angeformt, in denen jeweils eine Durchgangsbohrung 35 zum Durchstecken von Befestigungsmitteln, vorzugsweise einer Schraube 36 (Fig. 3), eingebracht sind. Die Durchgangsbohrungen 35 verlaufen parallel zur Achse des Hohlzapfens 27.
In Fig. 3 ist das mit Arbeitszylinder 17 und Steuerventilen 18, 19 komplettierte Stellergehäuse 16 in konstruktiver
Ausführung zu sehen. Jeweils ein Ventilsteller 15 dient zum Betätigen eines Gaswechselventils 11, so daß bei dem in Fig. 1 dargestellten Zylinderkopf 10 mit vier Gaswechselventilen 11 vier Ventilsteller 15 am Zylinderkopf 10 befestigt werden müssen, wobei jeweils gleichzeitig der Ventilschaft 141 des zugeordneten Gaswechselventils 11 mit dem Stell kolben 20 im Arbeitszylinder 17 gekoppelt werden muß .
Der Zylinderkopf 10 ist nunmehr so konzipiert, daß mit Aufsetzen der Ventilsteller 15 und Befestigen der Ventilsteller 15 am Zylinderkopf 10 zugleich die Fluidversorgung der Ventilsteller 15 gewährleistet ist . Wie Fig. 1 und 2 zeigen, sind hierzu am Zylinderkopf 10 zwei Hochdruckleitungen 37, sog. Hochdruckrails, zum Zuführen von unter Hochdruck stehenden Fluid zu den Ventilstellern 15 und zwei Rückführleitungen 38, sog. Rückführrails, zum Abführen von unter niedrigem Druck stehenden Fluid von den Ventilstellern 15 zwecks Rückleitung zu einem Fluidreservoir vorgesehen. Die Hochdruckleitungen 37 und die Rückführleitungen 38 verlaufen parallel zueinander, wobei jeweils ein Paar, bestehend aus einer Hochdruckleitung 37 und einer Rückführleitung 38, den Einlaßventilen 111 und den Auslaßventilen 112 zugeordnet ist. Die Hochdruckleitungen 37 und die Rückführleitungen 38 sind mit Ankopplungsöffnungen 39 bzw. 40 für die hydraulische Ankopplung der Ventilsteller 15 versehen. Die Zahl der Ankopplungsöffnungen 39 in den Hochdruckleitungen 37 und die Zahl der Ankopplungsöffnungen 40 in den Rückführleitungen 38 ist gleich und entspricht der Anzahl der Einlaßventile 111 bzw. Auslaßventile 112. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 sind die
Hochdruckleitungen 37 als separate Bauteile ausgeführt, die mit Klemmbügeln 41, die ihrerseits am Zylinderkopf 10 verschraubt sind, auf dem Zylinderkopf 10 festgespannt sind. Die Rückführleitungen 38 sind in dem Zylinderkopf 10 integriert und werden entweder bereits beim Gießen des Zylinderkopfs 10 erzeugt oder durch einen zusätzlichen Bearbeitungsprozeß am Zylinderkopf 10 gebohrt. Des weiteren sind im Zylinderkopf 10 noch Leckageleitungen 42, sog. Leckagerails, integriert, die wie die Rückführleitungen 38 gefertigt werden. Jedem Paar aus Hochdruckleitung 37 und
Rückführleitung 38 ist eine Leckageleitung 42 zugeordnet, die parallel zu Hochdruckleitung 37 und Rückführleitung 38 verläuft .
Zur Ankopplung der Ventilsteller 15 an den Zylinderkopf 10 sind am Zylinderkopf 10 Festlegungsmittel vorgesehen, die Zentrieröffnungen 43 und Gewindelöcher 44 umfassen. Jede Zentrieröffnung 43 nimmt den am Stellergehäuse 16 des Ventilstellers 15 vorstehenden Hohlzapfen 27 formschlüssig auf, während die Gewindelöcher 44 deckungsgleich mit den an jedem Stellergehäuse 16 vorhandenen, beiden
Durchgangsbohrungen 35 plaziert sind. Die Zentrieröffnungen 43 dienen gleichzeitig zum Durchführen der Ventilschäfte 141 der Gaswechselventile 11. Des weiteren sind die Ankopplungsöffnungen 39, 40 so angeordnet, daß beim Aufsetzen der Stellergehäuse 16 mit in die Zentrieröffnung 43 eintauchendem Hohlzapfen 27 sich die Fluidzuflußöffnungen 23 auf die Ankopplungsöffnungen 39 in der Hochdruckleitung 37 und die Fluidabflußöffnungen 24 sich auf die Ankopplungsöffnungen 40 in der Rückführleitung 38 deckungsgleich aufsetzen. Die in den Ringnuten 31, 32 einliegenden Dichtringe sorgen für eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen den Fluidzu- und Fluidabflußöffnungen 23, 24 im Stellergehäuse 16 und den Ankopplungsöffnungen 39, 40, wenn durch Verschrauben der durch die Durchgangsbohrungen 35 an den Stellergehäusen 16 hindurchgeführten Schrauben 36 in den Gewindelöchern 44 die Stellergehäuse 16 auf den Zylinderkopf 10 aufgepreßt werden. Mit dem Einsetzen der Hohlzapfen 27 in die Zentrieröffnungen 43 werden zugleich die durch letztere hindurchragenden Ventilschäfte 141 der Gaswechselventile 11 an die Stellkolben 20 der Arbeitszylinder 17 angekoppelt.
Wie aus der Schnittdarstellung in Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Zentrieröffnungen 43 über Verbindungskanäle 45 mit den Leckageleitungen 42 verbunden, und zwar sind die den
Einlaßventilen 111 zugeordneten Zentrieröffnungen 43 an der einen Leckageleitung 42 und die den Auslaßventilen 112 zugeordneten Zentrieröffnungen 43 an der anderen Leckageleitung 42 angeschlossen. Durch diese Verbindungskanäle 45 werden die in den Ventilstellern 15, d.h. einerseits am Arbeitszylinder 17 und andererseits in den Steuerventilen 18, 19, anfallenden Fluidleckagen in die Leckageleitungen 42 geleitet und von dort in ein Fluidreservoir zurückgeführt.
In Fig. 3 ist perspektivisch der mit vier Ventilstellern 15 bestückte Zylinderkopf 10 dargestellt, der ein kompaktes Komplettmodul mit funktionsprüfbarer, elektrohydraulischer Ventilsteuerung darstellt, der lediglich noch auf einem Verbrennungs∑ylinder im Motorblock einer Brennkraftmaschine gasdicht aufgesetzt und mit einer Fluidversorgungseinrichtung verbunden werden muß. In der Zeichnung ist dabei lediglich eine Einzylindervariante dargestellt. Durch Aneinanderreihen mehrerer solcher Module gemäß Fig. 3 ist es möglich, Reihenmotoren und V-Motoren mit beliebiger Zylinderzahl zu realisieren. Hierzu sind die Hochdruckleitungen 37, die
Rückführleitungen 38 und die Leckageleitungen 42 endseitig so ausgebildet, daß bei Nebenordnung eines gleichen Moduls die aneinandergesetzten Enden der genannten Leitungen 37, 38, 42 f] üssigkeitsdicht ineinandergefügt oder flüssigkeitsdicht aneinandergesetzt werden können. Wie Fig. 3 verdeutlicht, werden dabei die Hochdruckleitungen 37 mit entsprechend ausgebildeten Vorstehenden 371 und 372 ineinanαergesteck , während die Hochdruckleitungen 37 und Leckageleitungen 42 in Flanschen 46 münden, die plan unter Zwischenlegung einer Dichtung aneinandergesetzt und miteinander verschraubt werden. Alternativ ist es auch möglich, Mehrzylindervarianten einteilig zu fertigen, d.h. alle Zylinderköpfe in einem Stück zu gießen. Alle Leitungen oder Rails 37, 38, 42 werden dann durch den gesamten Mehrzylinderkopf gebohrt und alle Zylinder durch die Rails versorgt.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So können die Rückführleitungen 38 als separates Bauteil an den Zylinderkopf 10 angegossen sein. Hierzu werden die Hochdruckleitungen 37 beim Kokillengießprozeß wie ein Kern in die Kokille eingelegt, so daß sie vom Werkstoff des Zylinderkopfs 10 umflossen werden und hierdurch eine Verbindung mit dem Zylinderkopf 10 entsteht.
Die Hochdruckleitungen 37 können aber ebenso wie die
Rückführleitungen 38 und die Leckageleitungen 42 in den Zylinderkopf 10 integriert werden, indem sie bereits beim Gießen des Zylinderkopfs 10 erzeugt oder während eines weiteren Bearbeitungsprozesses gebohrt werden. Der Vorteil der als separate Bauteile hergestellten Hochdruckleitungen 37 liegt in der Möglichkeit der Verwendung von Werkstoffen, die eine höhere Festigkeit aufweisen als der Aluminiumkokillenguß des Zylinderkopfs 10.

Claims

Ansprüche
1. Zylinderkopf für einen Verbrennungszylinder einer
Brennkraftmaschine, mit mindestens einer Einlaßöffnung und mindestens einer Auslaßöffnung sowie mit mittels elektrohydraulischer Ventilsteller (15) betätigbaren Gaswechselventilen (11), die als Einlaßventil (111) die mindestens eine Einlaßöffnung und als Auslaßventil (112) die mindestens eine A.uslaßöffnung steuern, gekennzeichnet durch mindestens eine Hochdruckleitung (37) zum Zuführen von unter Hochdruck stehendem Fluid und mindestens eine Rückführleitung (38) zum Rückführen von Fluid, die Ankopplungsöffnungen (39, 40) für die hydraulische Ankopplung der Ventilsteller (15) aufweisen, und durch Mittel zum Festlegen der Ventilsteller (15) .
2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei jeweils von einer Hochdruck- und einer Rückführleitung (37, 38) gebildete Leitungspaare vorhanden sind, die vorzugsweise parallel zueinander verlaufen, und daß das eine Leitungspaar die Ankopplungsöffnungen (39, 40) für Ventilsteller (15) der Einlaßventile (111) und das andere Leitungspaar die Ankopplungsöffnungen (39, 40) für Ventilsteller (15) der Auslaßventile (112) aufweist.
3. Zylinderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Ankopplungsöffnungen (39, 40) in jeder Leitung (37, 38) eines Leitungspaars der Anzahl der Einlaßventile (111) bzw. der Auslaßventile (112) entspricht.
4. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruck- und Rückführleitungen (37, 38) im Zylinderkopf (10) integriert sind.
5. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckleitungen (37) als separate Bauteile ausgeführt sind.
6. Zylinderkopf nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckleitungen (37) am Zylinderkopf (10) mechanisch befestigt sind.
7. Zylinderkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckleitungen (37) von Klemmbügeln (41) überspannt sind, die am Zylinderkopf (10) durch Befestigungsmittel, z.B. Schrauben, festgelegt sind.
8. Zylinderkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckleitungen (37) vom Material des Zylinderkopfs (10) umschlossen sind.
9. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegungsmittel Zentrieröffnungen (43) und Gewindelöcher (44) aufweisen, die in die äußere Zylinderkopffläche (161) eingebracht sind, und daß die Gaswechselventile (11) mit ihren
Ventilschäften (111) durch die Zentrieröffnungen (43) hindurchgeführt sind.
10. Zylinderkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Leckageleitung (42) zum Rückführen von Leckagefluid vorgesehen ist, die über Verbindungskanäle (45) mit den Zentrieröffnungen (43) in Verbindung steht.
11. Zylinderkopf nach Anspruch 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Leitungspaar eine parallele Leckageleitung (42) zugeordnet ist und daß die eine Leckageleitung (42) über die Verbindungskanäle (45) mit allen Zentrieröffnungen (43) zur Aufnahme der Ventilsteller (15) für die Einlaßventile (111) und die andere Leckageleitung (42) über die Verbindungskanäle (45) mit allen Zentrieröffnungen (43) zur Aufnahme der Ventilsteller (15) für die Auslaßventile (112) in Verbindung steht.
12. Zylinderkopf nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckleitungen (37), die Rückführleitungen (38) und die Leckageleitungen (42) endseitig zum Ansetzen gleichartiger Leitungen eines weiteren Zylinderkopfs (10) ausgebildet sind.
13. Modul für mindestens einen Verbrennungszylinder einer Brennkraftmaschine mit elektrohydraulischer Ventilsteuerung, der mindestens einen Zylinderkopf (10) nach einem der Ansprüche 1 - 12 und auf dem Zylinderkopf (10) lösbar befestigte, elektrohydraulische
Ventilsteller (15) aufweist, deren Anzahl der Zahl der im Zylinderkopf (10) vorhandenen Gaswechselventile (11) entspricht.
14. Modul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ventilsteller (15) ein Stellergehäuse (16) besitzt, das in einer planen Gehäusefläche (161) eine Fluidzuflußöffnung (23), eine Fluidabflußöffnung (24) und einen von einem abstehenden Hohlzapfen (27) umschlossenen Durchbruch (28) zum Durchführen eines Ventilschafts (141) eines Gaswechselventils (11) aufweist, die so angeordnet sind, daß bei am Zylinderkopf (10) befestigten Ventilsteller (15) die Fluidzuflußöffnung (23) auf der Ankopplungsöffnung (39) der Hochdruckleitung (37) und die Fluidabflußöffnung
(24) auf der Ankopplungsöffnung (40) der Rückführleitung (38) jeweils deckungsgleich aufliegt sowie der Hohlzapfen (27) formschlüssig in die Zentrieröffnung (43) eingreift.
15. Modul nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Stellergehäuse (16) zwei sacklochartige Aufnahmekammern (29, 30) für je ein elektrisches Steuerventil (18, 19) vorgesehen sind, die in der von der planen Gehäusefläche (161) abgekehrten Gehäusefläche (162) münden, und daß vom Grund jeder Aufnahme ammer (29, 30) zu dem Innern des Hohlzapfens (27) ein Verbindungskanal (33) verläuft.
16. Modul nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der planen Gehäusefläche (161) die Fluidzufluß- und -abflußöffnung (23, 24) umgebende Ringnuten (31, 32) zur Aufnahme von Dichtringen eingearbeitet sind.
17. Modul nach einem der Ansprüche 14 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß im Stellergehäuse (16) ein mit dem Hohlzapfen (27) koaxialer Hohlraum (47) eingearbeitet ist, in dem ein mit der Fluidzu- und -abflußöffnung (23, 24) verbundener, hydraulischer Arbeitszylinder (17) eingesetzt ist, und daß im Arbeitszylinder (17) ein Stellkolben (20) axial verschieblich geführt ist, der mit dem in den Hohlzapfen (27) eingeführten Ventilschaft (141) des Gaswechselventils (11) verbunden ist.
18. Modul nach einem der Ansprüche 14 - 17, dadurch gekennzeichnet, daß am Stellergehäuse (16)
Durchgangsöffnungen (35) zum Hindurchführen von Befestigungsschrauben (36) vorgesehen sind, die in in dem Zylinderkopf (10) eingearbeitete Gewindelöcher (44) einschraubbar sind.
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