JP2004522886A - 内燃機関の吸気管 - Google Patents

Abstract

特にＶ型シリンダ配置の内燃機関用の吸気管であって、２つのユニット（１６ａ、１６ｂ）から成る。該２つのユニット（１６ａ、１６ｂ）から吸気ダクト（１９ａ、１９ｂ）が延び、それぞれのダクトは内燃機関のシリンダバンク１１に連結される。吸気管を２つのユニット（１６ａ、１６ｂ）に分割することによって、先ず最初にユニット（１６ａ）を内燃機関に取り付けることができ、その際組み付け工具のためのフリースペース（２０）が必要である。次にユニット（１６ｂ）が配置されてボルト締めされるが、ユニット（１６ａ）は既に取り付けられているので、吸気ダクト（１９ｂ）は前記フリースペース（２０）の斜線を施した領域（２３）を通ることができる。該吸気管形状の利点は、設計に際しての幾何学的自由度が大きいことである。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、特にＶ型配列の２つのシリンダーバンクを有する内燃機関の吸気管に関する。
【０００２】
（背景技術）
上記の種類の吸気管は従来から知られている。例えば、ＥＰ ３５２ ８２０ Ａ１（＝ＵＳ ４，９８１，１１５）の図２にはＶ型配列シリンダの内燃機関の吸気管が示されている。該吸気管は、２つのマニフォールド・チャンバー１４Ｆ及び１４Ｒを有し、それらから吸気ダクト１５Ｆ及び１５Ｒが分岐している。後者はフランジ９ａ ９ｂとともに内燃機関のシリンダにボルト締めされている。該文献の図２は吸気管の上面図を示しているが、吸気ダクトはねじ１９を締め付けるための工具が出入りできるような幾何学的形状でなければならないことが明瞭である。これは、吸気管のシリンダへの自動組み付けには必要なことである。
【０００３】
このように、吸気管形成における幾何学的形状の可能性には制約条件があり、形状の自由度が制約される。さらに、吸気管は、それらのシリンダヘッドフランジを介して内燃機関の２つの異なる領域に取り付けなければならないので、精度高く製作されなければならない。
【０００４】
（発明の開示）
したがって、本発明の目的は、吸気ダクトの形状に対して大幅な自由度を与える吸気管を提供することである。
さらに、本発明の他の目的は、適当なコストで製作できる吸気管を提供することである。
【０００５】
これらの目的は、少なくとも２つのシリンダバンク、特にＶ型配列のシリンダバンクを有する内燃機関の吸気管において、該吸気管は１つのシリンダバンクのための第１の吸気ダクトのグループともう１つのシリンダバンクのための第２の吸気ダクトのグループを含み、該吸気管は分解可能に接合された２つのユニットを含み、第１のユニットは前記第１のグループの吸気ダクトを含み、第２のユニットは前記第２のグループの吸気管を含み、これら２つのユニットで形成される内部容積は互いに連通しているように形成される本発明による吸気管によって達成される。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、前記目的は、また、吸気管が分解可能に互いに接合された２つのユニットを含み、該２つのユニットで形成されるそれぞれの内部容積が互いに連通し、前記分解可能な接合部は周囲環境に対してガスケットによりシールされた差込み接合部を含み、該ガスケットの破損限界圧力は前記吸気管の破裂圧力よりも低いことを特徴とする内燃機関の吸気管によっても達成される。
本発明の吸気管は、特にシリンダバンクがＶ型に配列された内燃機関に適する。シリンダバンクに対応して吸気ダクト第１及び第２のグループに分割される。シリンダがＷ型に配列された内燃機関用の吸気管を本発明の範囲内で形成することも可能である。この場合は吸気管はシリンダ配列に対応して３つのグループに分割される。
【０００７】
本発明の吸気管は、管が２つのユニットを分解可能に接合して成ることを特徴とする。これらのユニットはそれぞれの吸気ダクトのグループを有している。ユニットは２つのユニットで形成されるそれぞれの内部容積が互いに連通するように連結される。空気は中央の入口から容易に導入できる。空気は該入口からマニフォールド・チャンバーを通り、そこから吸気ダクトを通ってシリンダでのダクト出口に流れる。勿論、複数の燃焼空気の入口を設けることも本発明の範囲内で可能である。
【０００８】
吸気管を２つに分割することにより、ユニットの数を大幅に増やすことなく吸気管の幾何学的形状の自由度を有利に増大することができる。特にユニットを鋳造により製作する場合は前記２つの部品の複雑さは特に低減され、それらはより簡単に成形できる。
【０００９】
本発明の１つの特別な実施例においては、吸気管は２つあるいは幾つかのマニフォールド・チャンバーを有する。シリンダがＶ配列の場合、２つのマニフォールド・チャンバーを設けることにより特に実用的な解決を達成することができる。前述した２つの吸気通路あるいはダクトのグループはこれらのチャンバーからシリンダヘッドに延びる。２つのマニフォールド・チャンバーが互いに連通するように前記２つのユニットは互いに分解可能に取り付けられる。このような場合、２つのマニフォールド・チャンバー間の干渉を吸気管の吸気性能を向上するのに利用できる。さらに、それぞれのマニフォールド・チャンバーは全部の吸気ダクトに１つのチャンバーが対応する場合よりも小さな寸法となり、吸気管の剛性を高くすることができる。
【００１０】
本発明による吸気管の特に好ましい実施例では、前記ユニットは差込み接合あるいはフランジ接合で連結される。これらの連結は分解可能であり、吸気管を取り付ける際に取り扱いが容易である。差込み接合とすると、さらに製作公差により生じる２つのユニット間の寸法の狂いを補償することができる。この寸法の狂いを相殺することは、例えば差込み接合部における軸方向移動によって達成される。このような場合には差込み接合は、軸方向の幾つかの場所で周囲環境に対するシールができるように形成される。さらに、差込み接合は２つのユニット間の角度の狂いが限界まで吸収されるように設計される。このように形成することの利点は、個々のユニット製作の許容誤差に対する要求が低くなり、製造コストが低減されることである。
【００１１】
他の実施例によれば、分解可能に接合されるユニットの接合部にはある程度の破断限界圧力で破断するガスケットが設けられる。該限界圧力は吸気管の破裂圧力よりも小さいように設定される。その結果、該ガスケットは、内燃機関が許容できない運転状態に立ち至った場合に安全弁としての機能をも果たすことになる。そしてそのような場合、吸気管が破裂して爆発事故に至ることが避けられる。過度に高い圧力を逃がすためのガスケットを用いることは、危険度を大幅に低下させることになる。また、ガスケット破断後はガスケットは低廉な補用ガスケットに交換できるが、一方吸気管が破損した場合は復旧にはより大きな費用が必要となる。
【００１２】
１つの好ましい実施例では、２つのユニットのマニフォールド・チャンバーは２つの分解可能な接合により連通される。この場合、二つのマニフォールド・チャンバー間の干渉を特殊な方法で利用できる。２つの接合部のうちの１つに内燃機関の負荷によって開きあるいは閉じる共鳴弁を配置することができる。このような弁を用いることにより、吸気管を通して内燃機関に吸気がチャージされる条件を調節するようにダクトの幾何学的形状を変えることができる。２つの接合部のうちの１つに共鳴弁を配置することは、また、この比較的複雑な部品である共鳴弁を比較的簡単な方法で吸気ダクトに取り付けることを可能にする。部品が損耗あるいは損傷した場合には同様に容易に交換できる。
【００１３】
２つのユニットを吸気管を形成するように接合するために差込み接合部およびフランジ接合部を設けることは特に有利である。フランジ接合は２つのユニットの、例えばボルトによる確実な結合を可能にする。差込み接合は製作公差等によりもたらされる寸法の不正確さを相殺するように設計することができ、２つのユニット間の寸法差を補償することができる。２つのユニットを用いることは、前述したような内燃機関の吸気チャージを有利にするための共鳴弁と組み合わせることができる。
【００１４】
本発明による吸気管ユニットの利点は、第１のユニットを内燃機関に取り付けるための工具の挿入に必要なスペースに第２のユニットを配置することができることである。このことは、既に取り付けられた第１のユニットに第２のユニットを取り付けることができることを必要とする。すなわち、第２のユニットを第１のユニットに取り付けるためのファスナは第１のユニットが内燃機関に取り付けられた後に接近できるもでなくてはならない。このようにして、幾何学的形状の自由度が大幅に増大し、特に第２の吸気ダクトの道筋についてそうである。このことは製作にとって有利である、というのは、例えば部品成形のための型の分割面をどこにするかというような問題について、より多くの可能性があるからである。また、ダクトの幾何学的形状の選択が自由になることにより、ダクトユニットを吸気の流れの条件がより良くなるように設計することができる。特に、ダクトの幾何学的形状を自由に選択できることは、吸気ダクトは全シリンダに対して同じ長さであるべきとの要求を満たすことを容易にする。
【００１５】
吸気管を合成樹脂材料あるいはプラスチックで製作するのが有利である。吸気管は、例えば射出成形法で製作することができる。その結果、軽量の吸気管が安価に製作できる。ユニットをマルチセル成形法で製作することが好ましい。２つのユニットを用いることにより、それぞれのユニットは、例えば２つのセル（殻体）で費用が嵩まずに製作することができ、かくして吸気管の総体を全部で４つの殻体で形成できる。このようにして、製造コストは適度な範囲に納めることができる。個々の殻体の接合は、溶接あるいは接着剤により行うことができる。殻体を振動溶接で接合することは特に望ましい。
【００１６】
上記およびその他の本発明の特徴が請求項に記載された以外にも本明細書及び／或は図面に開示されており、個々の特徴をそれぞれ個々にあるいは２つあるいはそれ以上の組み合わせで本発明の実施形態に実施することができ、及び他の分野の用途に適用できて有利に別の保護され得る構造を構成することができ、それらに対しても保護を請求するものである。
【００１７】
（発明を実施するための最良の形態）
第１図には２つのシリンダバンク１１がＶ型に形成された内燃機関１０が示されている。吸気管１３は内燃機関のシリンダヘッドにシリンダヘッドフランジ１２を介してその上方に取り付けられている。吸気系（不図示）からの燃焼空気は、入口１４から前記吸気管１３に入り、出口１５から出る。
【００１８】
該吸気管１３は、第１のユニット１６ａと第２のユニット１６ｂから成っている。両ユニット１６ａ、１６ｂはフランジ１７とともにマニフォールド・チャンバー１８を形成し、第１の吸気ダクト１９ａが該マニフォールド・チャンバー１８の下側ユニット１６ａから伸び、第２の吸気ダクト１９ｂがマニフォールド・チャンバー１８の上側ユニット１６ｂから伸びている。これらのダクト１９ａ、１９ｂは前記シリンダヘッドフランジ１２で終っている。
【００１９】
吸気管１３は、内燃機関１０につぎのような順序で取り付けられる。先ず最初に、下側ユニット１６ａがシリンダヘッドフランジを介して内燃機関のシリンダヘッドにボルト締めされる。これを行うためには、必要な組立て工具が取付けボルトに到達するための、鎖線で示された作業空間すなわち組み立てスペース２０が必要である。自動組立て工具がそこに挿入され、該工具によって、ダクト１９ａの端部のフランジ１２を貫通して延びるねじ２１ａで第１のユニット１６ａがシリンダヘッドに取り付けられる。第１のユニット１６ａが取り付けられ組立て工具が作業スペース２０から取り出された後に、上側吸気管ユニット１６ｂは下側吸気管ユニット１６ａに、例えば取付けクランプ２２により取り付けられる。下側吸気管ユニット１６ａを取り付けるのに要した作業スペース２０内の斜線を施した部分２３は、今や第２の吸気ダクト１９ｂで塞がれている。しかしながらこのことは問題ではない。というのは、吸気管ユニット１６ａはすでに内燃機関のシリンダヘッドにすでに取付けられており、作業スペース２０は最早必要ではないからである。最後に、上側吸気管ユニット１６ｂがねじ２１ｂによって内燃機関に取付けられる。
【００２０】
第２図の斜視図で示された下側吸気管ユニット１６ａは、６気筒内燃機関の吸気管に適するものである。吸気ダクト１９ａがマニフォールド・チャンバー１８ａからシリンダヘッドフランジ１２に延びている。上側吸気管ユニット１６ａは図示しない内燃機関にねじ２１ａによって締め付けられる。矢線２４は適当な組立て工具の挿入に必要なスペースを示す。
【００２１】
下側吸気管ユニット１６ａは２箇所の接合部２５を有し、両接合部はマニフォールド・チャンバー１８ａに連通している。吸気管ユニット１６ａの破断図示部には共鳴弁２６が認められ、該弁はマニフォールド・チャンバー１８ａから前記２箇所の接合部のうちの１つへのガスの流れを遮る。図示しない上側吸気管ユニット１６ｂが、マニフォールド・チャンバー１８ｂが前記接合部２５を通じてマニフォールド・チャンバー１８ａに繋がるように、これら２つの接合部２５に連結される。
【００２２】
上側吸気管ユニット１６ｂの下側吸気管ユニット１６ａへの取り付けは第３図に示されている。幅広の矢線２７ａ及び２７ｂは同図には図示されていない内燃機関に既に取り付けられた下側吸気管ユニット１６ａに上側吸気管ユニット１６ｂを取り付ける際の該ユニット１６ｂの移動を示している。先ず最初に、矢線２７ａで示されるように前記２箇所の接合部２５のうちの１箇所で差込み接合２８がなされ、その際Ｏリング２９で接合部はシールされる。この差込み接合により、ユニット１６ｂの吸気管３０はユニット１６ａのマニフォールド・チャンバー１８ａと連通される。該吸気管３０は、例えばスロットルバルブ及びエアフィルタを備えた吸気装置を連結するためのフランジ３１を備えている。第２のマニフォールド・チャンバー１８ｂは前記吸気管３０から分岐し、該マニフォールド・チャンバー１８ｂから第２の吸気ダクト１９ｂが内燃機関の他のシリンダバンクに延びている。これら吸気ダクト１９ｂは共通のシリンダヘッド取付けフランジ１２で終わる。
【００２３】
前記差込み接合２８を行った後に、上側吸気管ユニット１６ｂを矢線２７ｂで示す方向に回転してシリンダヘッド取付けフランジ１２を内燃機関のシリンダヘッドに突き当てる。吸気ダクト１９ｂに結合されている前記シリンダヘッド取付けフランジ１２は、第１図に示すように、ボルト２１ｂでシリンダヘッドに固定することができる。同時に、前記した上側吸気管ユニット１６ｂ回転により、他の接合部２５の取付けフランジ３２が互いに突き当たる位置関係になり、矢線２４で示すようにボルトで締め付けることができる。
【００２４】
つまり、フランジ結合３２と差込み接合２８が第２図に示された接合部２５で行われる。このようにして、マニフォールド・チャンバー１８ａ、１８ｂは互いに連通する。第２図に示された共鳴弁２６は、２つのマニフォールド・チャンバー１８ａ、１８ｂを広げる吸気管の追加容積部３３内にある。
【００２５】
前記差込み接合２８は第４図の断面図にその概略が示されている。ユニット１６ａには開口すなわち受け口３４が形成され、ユニット１６ｂにはＯリング２９を備えた差込みニップル３５が形成されている。該Ｏリングが前記開口３４に接し、前記差込みニップル３５はユニット１６ａには接触しない。該Ｏリング１９の使用によって、製作及び組立ての公差による寸法のばらつきを補償することができる。さらに、Ｏリング２９は吸気管内の圧力が許容できない程度まで上昇した場合の１種の圧力逃がし弁の働きをする。このことは、例えばバックファイアの場合、つまりシリンダから爆発混合気が閉じられる前の吸気弁部から吸気管に伝播してきた場合に発生する。
【００２６】
前述した説明及び実施例は単に本発明を例証するためになされたものであり、本発明を限定するものではない。当業者は本発明の精神と実質を具体化したここに開示された実施形態を変形することができるので、本発明は請求項記載の範囲及びそれと同等の範囲内に属する全ての変形を含むものと広く解釈すべきものである。
【図面の簡単な説明】
本発明は、つぎの添付図に示される好ましい実施例を参照して、以下さらに詳細に説明される。
【図１】Ｖ型シリンダ配列の内燃機関とそれに取り付けられた吸気管の概略を示す図である。
【図２】２つの吸気管ユニットのうちの第１のユニットの斜視図である。
【図３】第２図の第１のユニットに連結される第２のユニット組立ての斜視図である。
【図４】多ユニット吸気管のユニットを連結する差込み継ぎ手の断面を示す図である。

Claims (20)

1. 少なくとも２つのシリンダバンクを備え、吸気管は前記２つのシリンダバンクのうちの１つのバンク用の第１の吸気ダクトのグループと前記２つのシリンダバンクのうちの他のバンク用の第２の吸気ダクトのグループとを含む内燃機関用の吸気管において、該吸気管は２つの分解可能に接合された２つのユニットを含み、該２つのユニットのうちの１つのユニットは第１の吸気ダクトのグループを含み、２つのユニットのうちの他のユニットは第２の吸気ダクトのグループを含み、前記２つのユニットは互いに連通するそれぞれ第１及び第２の内部容積を形成することを特徴とする吸気管。
2. 前記２つのユニットは差込み接合で連結され、該２つのユニットで形成されるそれぞれの内部容積が前記差込み接合部を介して互いに連通されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の吸気管。
3. 前記差込み接合によって前記２つのユニットの製作公差による寸法のばらつきを補償できることを特徴とする請求の範囲第２項記載の吸気管。
4. 前記２つのユニットはフランジ接合で連結され、該２つのユニットで形成されるそれぞれの内部容積が前記フランジ接合部を介して互いに連通されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の吸気管。
5. 前記２つのユニットで形成されるそれぞれの内部容積が２つの分解可能な接合部を介して互いに連通され、前期２つの接合部のうちの１つに共鳴弁が配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の吸気管。
6. 前記２つの分解可能な接合部は差込み接合部とフランジ接合部を含むことを特徴とする請求の範囲第５項記載の吸気管。
7. 前記２つのユニットのうちの１つのユニットは、それを他のユニットに連結する際に該他のユニットを内燃機関に取り付けるために組立て工具により作業するスペースを少なくとも部分的に通って延び、前記１つのユニットは前記他のユニットが内燃機関に取り付けられた後に該他のユニットに取付けられることを特徴とする請求の範囲第１項記載の吸気管。
8. 少なくとも２つのシリンダバンクを備え、吸気管は前記２つのシリンダバンクのうちの１つのバンク用の第１の吸気ダクトのグループと前記２つのシリンダバンクのうちの他のバンク用の第２の吸気ダクトのグループとを含み、前記第１の吸気ダクトのグループは第１のマニフォールド・チャンバーから延びるとともに第２の吸気ダクトのグループは第２のマニフォールド・チャンバーから延びる内燃機関の吸気管において、該吸気管は分解可能に接合された第１及び第２のユニットを含み、第１のユニットは前記第１の吸気ダクトのグループ及び第１のマニフォールド・チャンバーを含み、第２のユニットは前記第２の吸気ダクトのグループ及び第２のマニフォールド・チャンバーを含み、これら第１及び第２のマニフォールド・チャンバーは互いに連通することを特徴とする吸気管。
9. 前記第１及び第２のユニットは差込み接合で連結され、第１及び第２のユニットで形成されるそれぞれの内部容積が前記差込み接合部を介して互いに連通されることを特徴とする請求の範囲第８項記載の吸気管。
10. 前記第１及び第２のユニットはフランジ接合で連結され、第１及び第２のユニットは前記フランジ接合部を介して互いに連通されるそれぞれの内部容積を形成することを特徴とする請求の範囲第８項記載の吸気管。
11. 前記第１及び第２のユニットのそれぞれのマニフォールド・チャンバーは２つの分解可能な接合部で互いに接合され、共鳴弁が前記２つの接合部のうちの１つに配設されていることを特徴とする請求の範囲第８項記載の吸気管。
12. 前記第１及び第２のユニットは該差込み接合及びフランジ接合によって、該差込み接合およびフランジ接合にり互いに連通される前記第１及び第２のそれぞれのマニフォールド・チャンバーに連結され、前記差込み接合によって製作公差による寸法のばらつきを補償できることを特徴とする請求の範囲第８項記載の吸気管。
13. 前記第２のユニットは、それを前記第１のユニットに連結する際に該第１のユニットを内燃機関に取り付けるために組立て工具により作業するスペースを少なくとも部分的に通って延び、前記第２のユニットは前記第１のユニットが内燃機関に取り付けられた後に該第１のユニットに取付けられることを特徴とする請求の範囲第８項記載の吸気管。
14. 吸気管は２つの分解可能に接合されたユニットを含み、これら２つのユニットは互いに連通するそれぞれの内部容積を形成し、前記分解可能な接合部は周囲環境に対してガスケットによってシールされた差込み接合部を含み、該ガスケットの破損限界圧力は前記吸気管の破裂圧力よりも低いことを特徴とする内燃機関用の吸気管。
15. 前記吸気管は少なくとも２つのシリンダバンクを備えた内燃機関用のものであり、該吸気管は１つのシリンダバンクのうちの１つのバンク用の第１の吸気ダクトのグループと他のバンク用の第２の吸気ダクトのグループを含み、前記２つのユニットのうちの第１のユニットは前記第１の吸気ダクトのグループを含み、前記２つのユニットのうちの第２のユニットは前記第２の吸気ダクトのグループを含み、前記分解可能な接合部は前記吸気管を成す前記２つのユニットの間に設けられていることを特徴とする請求の範囲第１４項記載の吸気管。
16. 少なくとも２つのシリンダバンクを備え、吸気管は前記２つのシリンダバンクのうちの１つのバンク用の第１の吸気ダクトのグループと前記２つのシリンダバンクのうちの他のバンク用の第２の吸気ダクトのグループとを含む内燃機関の吸気管において、前記吸気管は分解可能な接合により連結された第１及び第２のユニットを含み、前記第１のユニットは第１の吸気ダクトのグループを含み、第２のユニットは第２の吸気ダクトのグループを含み、前記第１及び第２のユニットは互いに連通するそれぞれの内部容積を形成し、前記分解可能な接合部は周囲環境に対してガスケットによってシールされた差込み接合部を構成し、該ガスケットの破損限界圧力は前記吸気管の破裂圧力よりも低いことを特徴とする内燃機関用の吸気管。
17. 前記吸気管は合成樹脂材料で射出成形方法により製作されたことを特徴とする請求の範囲第１項〜１６のいずれか１項に記載の吸気管。
18. 少なくとも前記ユニットの１つは複数の成形殻体の組立て品であることを特徴とする請求項１７記載の吸気管。
19. 前記組立て品は前記複数の成形殻体を溶接接合して組立てたものであることを特徴とする請求項１８記載の吸気管。
20. 前記吸気管はＶ型配列の２つのシリンダバンクを有する内燃機関用のものであることを特徴とする請求の範囲第１項〜１６のいずれか１項に記載の吸気管。

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