Bei einer Brennkraftmaschine mit einer elektrohydraulischen Ventilsteuerung, wie sie aus der DE 198 26 047 A1 bekannt ist, wird zum Betätigen der Gaswechselventile 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 zurückgeleitet. 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-Wegemagnetventile 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 aufsetzen 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 A1) 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 über 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 Aufnahmekammern 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 Aufnahmekammer 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 Aufnahmekammer 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 Stellkolben 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 Verbrennungszylinder 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 flüssigkeitsdicht ineinandergefügt oder flüssigkeitsdicht aneinandergesetzt werden können. Wie Fig. 3 verdeutlicht, werden dabei die Hochdruckleitungen 37 mit entsprechend ausgebildeten Vorstehenden 371 und 372 ineinandergesteckt, 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.