JP2003021011A - 直接噴射式内燃機関用のフランジ形中間系 - Google Patents

直接噴射式内燃機関用のフランジ形中間系

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成部材間、例えばエンジンと吸気管との間
に配置されるフランジ形中間系、即ちフランジ形接続管
路システムを改善して、該フランジ形中間系の機能を確
実に満たすと共に、その重量を小さくする。 【解決手段】 燃料のための通路系が、発生する圧力に
対して充分な強度の第１の構成群１０内に収容されてお
り、かつ吸気通路が第２の構成群１１内に形成されてお
り、該第２の構成群が優先的に、前記第１の構成群に比
べて低い強度の材料から成形されており、前記両方の構
成群が組み合わされてフランジ形中間系を成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば直接噴射式
内燃機関で吸込み空気並びに燃料のための管路に対す
る、請求項１の上位概念に記載の形式のフランジ形中間
系（フランジ形接続システム若しくはフランジ形接続系
ともいう）に関する。
【０００２】更に本発明は、前記フランジ形中間系に組
込まれる、請求項７及び請求項８の上位概念に記載の形
式の第１の構成群並びに第２の構成群にも関する。
【０００３】
【従来の技術】冒頭に述べた形式のフランジ形中間系
は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９２０
１９５Ａ１号明細書により公知である。この種のフラン
ジ形中間部材は直接噴射式内燃機関では実質的に２つの
役割を有し、このために相応の複数の部品がフランジ形
中間部材（中間フランジ）に組み込まれる。
【０００４】即ちフランジ形中間部材の１つの役割は、
入口から出口への燃焼空気の流過を可能にすることであ
り、これによって燃焼空気が吸気管若しくは吸気路から
内燃機関のシリンダヘッド内に導かれる。更にフランジ
形中間部材の領域にいわゆる充填運動フラップを配置し
てあり、該充填運動フラップが配置形式に応じてシリン
ダ内の空気流をタンブル流（宙返り流）又はスワール流
とするようになっている。
【０００５】フランジ形中間部材の別の役割は、シリン
ダ内への燃料の直接噴射のための導管系の収容にある。
該導管系は著しく高い圧力を受けるものであり、従って
フランジ形中間部材も相応に形成されねばならない。フ
ランジ形中間部材は一般的に金属、例えばアルミニウム
から成形されているのに対して、フランジ形中間部材の
吸気管側開口に接続される吸気通路はプラスチックから
成形され得るものである。
【０００６】しかしながら材料の選択は、燃料用の通路
系の高い負荷によって決定されている。従ってフランジ
形中間部材の吸気通路領域が、不必要にも、吸気管内圧
に基づき生じる負荷の複数倍に設計されている。要する
に構成部品、即ちフランジ形中間部材が必要以上に重く
なっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、直接
噴射式内燃機関用のフランジ形中間系を改善して、フラ
ンジ形中間系の機能を確実に満たすと共に、重量を小さ
くすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題が、請求項１、
請求項７及び請求項８に記載の構成手段によって解決さ
れる。
【０００９】即ち前記課題を解決するために本発明に基
づく構成では、公知の形式で燃焼空気並びに燃料のため
の通路系（通路構造若しくは通路組織ともいう）を有す
るフランジ形中間系において、燃料のための通路系が、
発生する圧力に対して充分な強度のある第１の構成群内
に収容されている。これに対して、吸気通路が第２の構
成群内に収容され、即ち形成されており、該第２の構成
群が優先的に、強度のより低い材料から成っており、こ
の場合、より低い強度は第１の構成群の強度と比較した
ものである。前記両方の構成群が組み合わされてフラン
ジ形中間系を形成し、これによって全体としてフランジ
形中間系に対するすべての要件を満たすコンパクトな１
つの構成部分（構成ユニット）を成している。特に本発
明のフランジ形中間系は、両方の構成群が互いに内外で
係合することに基づき、公知の金属製の一体的なフラン
ジ形中間部材若しくはフランジ形中間接続機構と同等の
幾何学寸法を有している。幾何学寸法が等しい場合に
は、強度の低い度材料から成る構成群に対して、密度の
低い材料を選ぶことができ、これによって、構成部材を
より軽くかつ経済的に製造するという要件が満たされ
る。
【００１０】フランジ形中間系を使用する内燃機関は、
本発明に内在する節減ポテンシャルを効果的に活用でき
る直接噴射式内燃機関である。即ち、フランジ形中間系
はディーゼル機関にも、直接噴射式オットー機関にも使
用される。
【００１１】本発明の有利な実施形態では、吸気通路又
は燃料用の通路系が第１のベース部材又は第２のベース
部材に纏められており、第１のベース部材又は第２のベ
ース部材は、別の機能構成部分と一緒に第１の構成群又
は第２の構成群を形成している。この場合、吸気通路系
若しくは通路系は、単数若しくは複数の群に形成されて
かつそれぞれ各ベース部材に纏められてよい。これは、
例えば内燃機関のシリンダがＶ形配列若しくはＷ形配列
の場合に有利である。この場合、各シリンダ列毎にこの
ような構成群を形成することが可能である。
【００１２】前記別の機能構成部分は、第２の構成群の
場合に例えば充填運動フラップ、フランジ形中間系と吸
気管との間のゴム製の接合スリーブ、或いはシリンダヘ
ッド寄りのフランジのパッキン若しくはシールである。
第１の構成群の機能構成部分は、噴射弁並びに閉塞栓で
あり、閉塞栓が、有利には構成部材内に穿孔された通路
を該通路の端部で閉塞するものである。
【００１３】本発明の別の有利な実施形態では、第１の
構成群が優先的に金属から成形されていてよく、かつ第
２の構成群が優先的にプラスチックから成形されていて
よい。優先的なる用語は、すでに述べた機能構成部分が
別の材料から成形されていてもよいことを意味してい
る。何れにしてもベース部材若しくはベース部分は前記
材料から成っている。この場合、第１の構成群のために
は例えばアルミニウム加圧鋳物、例えばアルミニウムダ
イカストが使用されてよい。第２の構成群が例えばガラ
ス繊維強化されたポリアミドから成形されていてよい。
前述の材料選択に基づき、フランジ形中間系の２部構成
によって得られるコスト並びに重量に関する利点が最適
に利用される。
【００１４】更に本発明の有利な構成では、特にねじに
よって形成される固定手段は第１の構成群内に設けられ
る。第１の構成群は頑丈な構成群であり、該構成群によ
ってシリンダヘッドへのフランジ形中間系の固定が、付
加的な補強なしに行われる。第２の構成群が、第１の構
成群の組付けに伴って一緒に保持される。即ちこのこと
は、第１の構成群が第２の構成群をクランプ状に取り囲
んでいて、これによって第２の構成群が組付け箇所にセ
ットされ、即ち固定されることに基づき達成される。こ
れによって得られる顕著な利点は、強度の低い材料から
成る第２の構成群が付加的な補強を、ひいては該補強の
ために特殊な組付けを必要としないことである。これに
よって、プラスチック製のシリンダヘッドフランジの固
定の際に従来必要であった補強スリーブ等が省略され
る。
【００１５】この場合、固定手段が第２の構成群を貫通
して導かれてよい。このために例えば孔が設けられてよ
く、該孔を通して固定ねじがねじ込まれる。しかしなが
ら固定ねじの支持は第１の構成群において行われるの
で、第２の構成群内の、圧着力の分配が行われる。
【００１６】第１の構成群並びに第２の構成群は、それ
ぞれ別の構成群と協働して請求項１に記載した本発明の
フランジ形中間系装置若しくはフランジ形接続装置を形
成するのに適している範囲内で、夫々独立した発明とし
て特許請求され得るものである。さらに本発明は種々の
分野でも用いられ、同様に発明として特許請求され得る
ものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に図面に基づいて本発明の実施
例を詳説する。
【００１８】図１に示すフランジ形中間系は、第１の構
成群１０及び第２の構成群１１から成っている。第１の
構成群が第１のベース部材（基体）１２を有し、かつ第
２の構成群が第２のベース部材（基体）１３を有してい
る。ベース部材が、別の機能構成部品の組付けのために
用いられている。第１のベース部材１２に駆動ユニット
１４をフランジ締結してあり、該駆動ユニットは軸（図
示せず）を介して複数の充填運動フラップ１５ａに連結
している。従って充填運動フラップが駆動ユニットによ
って角度を無段調整され得る。
【００１９】更に種々の閉塞栓１６が図示してあり、該
閉塞栓によって、第１のベース部材１２内に形成された
通路構造が該通路構造の端部、即ち開口で閉塞される。
この場合、シールリング１７も使用される。閉塞すべき
開口は、第１のベース部材をアルミニウム加圧鋳造部品
として製造することによって生じ、それというのは該ベ
ース部材は中空室構造、例えば燃料通路の形成のために
中子を必要とし、中子が外側へ離型され、即ち抜き取ら
れねばならないからである。予め組立てられた第１の構
成群１０は最終的にねじ１８を用いてシリンダヘッド
（図１には示さず）に組付けられる。この場合、第１の
ベース部材１２が第２のベース部材１３をクランプ状に
取り囲み、従って第２のベース部材も一緒に固定され
る。
【００２０】第２のベース部材１３は充填運動フラップ
１５ａのほかにゴムスリーブ１９を有しており、ゴムス
リーブがリング（図１には示さず）を用いて吸気管（同
じく図１には示さず）に結合される。
【００２１】組付けられたフランジ形中間系の作用態様
は図２及び図３に基づいて最も良く推考される。図３か
ら認識されるように、フランジ形中間系は第１のベース
部材１２及び第２のベース部材１３から成っている。吸
気管２０が、すでに述べてあるようにゴムスリーブ１９
によって第２のベース部材１３に接続されている。この
場合、固定リング２１が使用され、固定リングの正確な
形態は図２からも推考される。
【００２２】第２のベース部材１３がシリンダヘッドフ
ランジ２２（図２）を介して内燃機関のシリンダヘッド
２３に接続されている。この部位での固定が、ねじ１８
を用いて第１のベース部材１２を介して行われる。
【００２３】シリンダヘッド２３に組付けられたフラン
ジ形中間系の詳細は、図２から推考される。シリンダヘ
ッド２３と第２のベース部材１３との間に、成形パッキ
ン２４が使用されており、燃焼空気が、第２のベース部
材１３内に形成された吸気通路２５からシリンダヘッド
２３内の給気通路２６内へ導かれる。この場合、充填運
動フラップ１５ａは傾斜位置で、吸込み空気を給気通路
内の矢印２７によって示唆するようにタンブルさせ、該
タンブルがシリンダの燃焼室２８内に相応の渦流を生ぜ
しめる。
【００２４】吸気通路２５は吸込み空気を導くために、
シリンダヘッド２３と吸気管２０との間で唯一の中間部
分を形成している。従って吸気通路２５が、吸気管への
インターフェイス３０を形成する入口２９から、シリン
ダヘッドの平面内に位置する出口３１へ延びている。
【００２５】第１のベース部材１２が複数の通路構造３
２を形成しており、該通路構造（管路系）は燃料の流過
のために設けられている。各通路構造が噴射弁３４のた
めのそれぞれ１つの収容部３３に開口しており、前記噴
射弁がシリンダヘッドの燃焼室２８内にまで達している
（図２では１つの収容部が対応する噴射弁と一緒に断面
して示してあり、他の収容部は図平面外に位置してい
る）。
【００２６】更に第１のベース部材１２に貫通孔３５を
設けてあり、貫通孔が固定用のねじ１８（図３）を受容
するようになっている。シリンダヘッド内に、前記ねじ
のための雌ねじ穴３６が設けられている。
【００２７】更に明らかなように、第１のベース部材１
２は、断面図示の領域外で吸気通路２５の背後を延びて
いて、これによって第２のベース部材１３をクランプ状
に取り囲んでいる。これによって、成形パッキン２４に
とって必要な圧着力も生ぜしめられる。
【００２８】次ぎに図４に示した第２のベース部材１３
の、第３図に対する相違点を詳細に説明する。図２に示
す充填運動フラップ１５ａに代えて、図４の実施例では
充填運動フラップ１５ｂは回転軸に関して直角に配置さ
れている。回転軸がベルト車３７を介して駆動されるよ
うになっていてよい。回転軸を９０゜回動させることに
よって、別の充填運動効果、つまり実線矢印で示唆する
スワール流３８が生ぜしめられる。スワール流は、一点
鎖線で示した給気通路２６内を流過して、燃焼室（図示
せず）の軸線に相当する回転軸線を中心として渦流を生
ぜしめる。このような充填運動も、図４では図示を省い
た噴射弁によって燃焼室内へ噴射される燃料の混合を改
善するものである。
【００２９】図４のフランジ形中間系の出口３１が図５
には正面に示してある。図面から明らかなように、ベル
ト車３７は充填運動フラップ１５ｂを駆動するようにな
っている。吸気通路２５が２つの部分通路３９に分割さ
れており、両方の部分通路のうち一方の部分通路だけが
充填運動フラップ１５ｂを備えている。図面では、第１
のベース部材１２が下部領域に貫通孔３５と、噴射弁用
の収容部３３とを有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるフランジ形中間系の分解斜視図。
【図２】図１のフランジ形中間系の、シリンダヘッドに
取付けられた状態での吸気通路に沿って断面図。
【図３】内燃機関と吸気管とに取付けられたフランジ形
中間系の概略側面図。
【図４】フランジ形中間系の別の実施例の、図２に相当
する断面図。
【図５】図４に示したフランジ形中間系の部分的な斜視
図。
【符号の説明】
１０，１１ 構成群、 １２，１３ ベース部材、
１４ 駆動ユニット、 １５ａ，１５ｂ 充填運動
フラップ、 １６ 閉塞栓、 １７ シールリン
グ、１８ ねじ、 １９ ゴムスリーブ、 ２０
吸気管、 ２１固定リング、 ２２ シリンダヘッ
ドフランジ、 ２３ シリンダヘッド、 ２４ 成
形パッキン、 ２５ 吸気通路、 ２６ 給気通
路、 ２７ 矢印、 ２８ 燃焼室、 ２９ 入
口、 ３０ インターフェイス、 ３１ 出口、
３２ 通路構造系、 ３３ 収容部、 ３４ 噴
射弁、 ３５ 貫通孔、 ３６ 雌ねじ穴、 ３７
ベルト車、 ３８スワール流、 ３９ 部分通路
フロントページの続き (72)発明者 アルトゥーア クロッツ ドイツ連邦共和国 レムゼック ルートヴ ィッヒスブルガー シュトラーセ 45 (72)発明者 クラウス レンチュラー ドイツ連邦共和国 ゴイフェルデン ホー エンツォレルンシュトラーセ ７ (72)発明者 ヨアヒム シュラウドルフ ドイツ連邦共和国 ハイルブロン アンデ ルセンシュトラーセ ５

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 直接噴射式内燃機関用のフランジ形中間
    系であって、内燃機関のシリンダヘッド（２３）に燃焼
    空気用の出口（３１）を接続するためのシリンダヘッド
    フランジ（２２）を備え、燃焼空気用の入口（２９）を
    吸気管（２０）に接合するためのインターフェイス（３
    ０）を備え、この場合、前記入口から前記出口（３１）
    に吸気通路（２５）を形成してあり、かつ加圧燃料のた
    めの通路系（３２）を備えており、該通路系が燃料導管
    用の接続口及び噴射弁（３４）用の収容部（３３）を有
    している形式のものにおいて、前記通路系（３２）が、
    発生する圧力に対して充分な強度の第１の構成群（１
    ０）内に設けられており、かつ前記吸気通路（２５）が
    第２の構成群（１１）内に形成されており、該第２の構
    成群（１１）が、前記第１の構成群（１０）に比べて低
    い強度の材料から成形されており、前記両方の構成群が
    組み合わされてフランジ形中間系を成していることを特
    徴とする、直接噴射式内燃機関用のフランジ形中間系。
  2. 【請求項２】 燃料用の通路系（３２）が、単数又は複
    数の群に形成されて１つの第１のベース部材（１２）に
    纏められており、該第１のベース部材がそれぞれ別の機
    能構成部分と一緒に第１の構成群（１０）を形成してい
    る請求項１記載のフランジ形中間系。
  3. 【請求項３】 吸気通路（２５）が、単数又は複数の群
    に形成されて１つの第２のベース部材（１３）に纏めら
    れており、該第２のベース部材がそれぞれ別の機能構成
    部分と一緒に第２の構成群（１１）を形成している請求
    項１又は２記載のフランジ形中間系。
  4. 【請求項４】 第１の構成群（１０）が金属から成形さ
    れており、かつ第２の構成群（１１）がプラスチックか
    ら成形されている請求項１から３までのいずれか１項記
    載のフランジ形中間系。
  5. 【請求項５】 第２の構成群（１１）内に、機能構成部
    分として充填運動フラップ（１５ａ，１５ｂ）のシステ
    ムが設けられている請求項１から４までのいずれか１項
    記載のフランジ形中間系。
  6. 【請求項６】 フランジ形中間系を固定する目的の固定
    手段、特にねじのための受容部が、第１の構成群（１
    ０）内に設けられており、第２の構成群（１１）が前記
    第１の構成群（１０）によってシリンダヘッド（２３）
    に保持されるようになっている請求項１から５までのい
    ずれか１項記載のフランジ形中間系。
  7. 【請求項７】 第１の構成群であって、加圧燃料用の通
    路系（３２）を有しており、該通路系が燃料導管用の接
    続口及び噴射弁（３４）用の収容部（３３）を備える形
    式のものにおいて、該第１の構成群（１０）が請求項１
    から６までのいずれか１項記載のフランジ形中間系とし
    て組立てられるようになっていることを特徴とする、第
    １の構成群。
  8. 【請求項８】 第２の構成群であって、内燃機関のシリ
    ンダヘッド（２３）に燃焼空気用の出口（３１）を接続
    するためのシリンダヘッドフランジ（２２）を備え、燃
    焼空気用の入口（２９）を吸気管（２０）に接合するた
    めのインターフェイス（３０）を備えており、この場
    合、前記入口から前記出口（３１）に吸気通路（２５）
    を形成してある形式のものにおいて、該第２の構成群
    （１１）が、請求項１から６までのいずれか１項記載の
    フランジ形中間系として組立てられるようになっている
    ことを特徴とする、第２の構成群。
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