JPH08319908A - 内燃機関用加熱モジュール - Google Patents

内燃機関用加熱モジュール

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JPH08319908A
JPH08319908A JP8078858A JP7885896A JPH08319908A JP H08319908 A JPH08319908 A JP H08319908A JP 8078858 A JP8078858 A JP 8078858A JP 7885896 A JP7885896 A JP 7885896A JP H08319908 A JPH08319908 A JP H08319908A
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heating module
plate
cylinder head
seal
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JP8078858A
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Karl-Heinz Spies
カール−ハインツ・シュピース
Joachim Heinemann
ヨアヒム・ハイネマン
Uwe Meinig
ウーヴェ・マイニヒ
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Carl Freudenberg KG
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Carl Freudenberg KG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関（２）の吸入管（３）とシリンダヘ
ッド（４）の間に配設される、シールと同等の厚みの極
めて薄い加熱モジュール（１）の提供。 【解決手段】 加熱モジュール（１）と吸入管（３）及
びシリンダヘッド（４）の間の接合面（９、10）は、そ
れぞれシール（11、12）で密封されている。本発明の加
熱モジュール（１）は少なくとも１枚の金属材料製の薄
いプレート（13、14）からなり、これらのプレート（1
3、14）上に導電性材料製の導電路（15）が固定されて
いる。吸入管（３）に面する側とシリンダヘッド（４）
に面する側において、シール（11、12）は加熱モジュー
ル（１）と一体に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に冷態始動時に
噴射された燃料を加熱するための、混合気圧縮式内燃機
関のための加熱モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】こうした加熱モジュールとして、内燃機
関の吸入管とシリンダヘッドの間に配設されて、吸入管
及びシリンダヘッドと共に少なくとも１個の吸入口を画
定するものが公知である。こうした加熱モジュールで
は、その構成部分をなす少なくとも１個の電熱式発熱体
が吸入口に配設されており、接続端子により電源に接続
することができる。加熱モジュールと吸入管及びシリン
ダヘッドのそれぞれとの間の接合面は、各々少なくとも
１個のシールで密封される。
【０００３】このような加熱モジュールの例として、ド
イツ特許公開公報第4314283A1号により知られているも
のがある。これを図11において、全体を30で示す。電熱
式発熱体31は流れ方向32に沿って取った断面がバスタブ
状を呈し、吸入口の構成部分をなすフランジ33と結合さ
れている。このフランジ33は、混合気が貫流する管路の
一部を構成することができるように、流れ方向32に見て
比較的厚く形成されている。発熱体31は電源34による抵
抗加熱の他に、35で概略的に示すように、エンジンによ
って既に暖められた媒質、例えば冷却水で加熱すること
ができる。かくして冷態始動の数分後には、発熱体への
給電を遮断することができ、その後の加熱には熱せられ
ている冷却水だけが利用される。またフランジ33の上部
は、燃料噴射ノズル36の支承面をも画定することができ
るように、さらに厚みをもって形成されている。
【０００４】加熱モジュールの別の例として、欧州特許
公開公報第0343652A1号により知られているものがあ
る。これを図12に示す。この従来例においては、加熱モ
ジュール40はプレート41と一体に形成されたハウジング
様の発熱体、即ちヒートシンク42を有し、ヒートシンク
42の内部に加熱素子43が備えられている。プレート41
は、吸入管44とシリンダヘッド45の間に、別体のシール
を介して配設される。かくしてプレート41に対する発熱
体の懸架は、極めて堅牢に行われている。しかしなが
ら、懸架部がハウジング様に設計されているため吸気の
絞りが引き起こされ、従って大きな全負荷給気損失が生
じ、また最大エンジン出力の減少が起こる。またハウジ
ング様の懸架部は混合気が流れないデッドゾーンを生じ
るから、図11において46で示すようなハウジング側部に
おいて、特に吸気や発熱体の温度が低い場合に、多量の
液状燃料が沈着してしまう。このためとりわけアクティ
ブ走行時、即ち活発なスロットル操作が行われる運転時
には、特にＨＣ及びＣＯの排出量が多くなる。また、プ
レート41が比較的厚く、別体のシールも比較的厚いこと
により、特にシリンダヘッドと吸入管の間の接合面が吸
気口の中心線に対して垂直をなしていない場合、吸気口
に構造上の不安定さを生じ、吸気の絞り損失を助長する
結果となる。またこれによって構造上の制約が生じると
共に、既存のエンジンに加熱フランジを後から追加して
適用する場合の改造費も嵩むこととなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の根底にある課
題は、加熱モジュールの寸法が吸入管とシリンダヘッド
の間に配設される従来慣用のシールの寸法に相当し、従
って既存の設計のエンジンに後から容易に追加すること
が可能であり、しかも長い使用期間にわたって吸入管及
びシリンダヘッドとの接合面を確実に密封することがで
き、かつ加熱モジュールの組立が簡素化されるように、
上述した種類の加熱モジュールを改良することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば、請求項１の特徴によって解決される。他の請求項の
発明は有利な構成に関するものである。本発明によれ
ば、加熱モジュールは少なくとも１枚の、金属材料から
なる箔状の薄いプレートからなり、このプレート上に導
電性材料からなる導電路が設けられる。加熱モジュール
の吸入管に面する側及びシリンダヘッドに面する側、即
ち加熱モジュールの両側に設けられるシールは、加熱モ
ジュールと一体に形成される。この場合、組立を大幅に
簡素化するために、加熱モジュールとその両側に隣接し
て設けられるシールとが、事前に組み立てておくことが
可能なユニットをなすことが好ましい。加熱モジュール
とシールからなる事前組立可能なユニットは、吸入管及
びシリンダヘッドに対して簡単に位置決めすることがで
き、その際の取り扱いが簡単なことから、組み立ての手
違いや漏れの危険は最小限に減少される。こうした事前
組立可能なユニットの寸法は、加熱モジュールを用いて
吸入管を予熱することのない、従来の内燃機関において
吸入管とシリンダヘッドの間に配設される平形シールの
寸法に相当する。このため既存のエンジン設計におい
て、こうしたシールを単に本発明の加熱モジュールと交
換するだけで、設計変更を必要とせずに吸入管の予熱を
行うようにすることが可能である。
【０００７】このような加熱モジュールの薄い構成は、
サンドイッチ構造を用いることによって好都合に得るこ
とができる。サンドイッチ構造では、箔状の薄い２枚の
金属材料製のプレートを使用し、これらのプレートの間
に極めて薄い導電路を配設し、シリンダヘッド及び吸入
管に面した側に同じく薄いシールを設け、プレートと一
体に形成することが好ましい。
【０００８】導電路は、例えば銅とポリイミド又は接着
不織布からなる絶縁層からなり、例えば上記の如きサン
ドイッチ構造において少なくとも一方のプレートに付着
させて固定することが好ましい。より好ましくは、導電
路は両方のプレートに付着させる。この場合には導電路
がプレートの金属材料で完全に取囲まれるから、外的影
響から確実に保護されるという利点がある。
【０００９】プレートは0.2ないし1.5mm、好ましくは0.
5ないし１mmの厚さを有し、熱伝導性の合金からなるこ
とができる。熱伝導性合金はアルミニウム合金であるこ
とが好ましいが、それ以外の合金も適宜使用することが
できる。こうした合金からなるプレートは、簡単に問題
なく成形することができる。また加熱モジュール全体が
軽量となるので、内燃機関の比較的高い振動加速作用に
関して非常に好適である。本発明の加熱モジュールは、
従来その部分に使用されていたシールとほぼ同じ重量を
有するから、既存のシールを本発明の加熱モジュールに
取り替えても、内燃機関の振動特性に悪影響はない。
【００１０】シールはエラストマー材料からなるのが好
適であり、プレートの吸入管及びシリンダヘッドとの接
合面に一体に設けられる。接合面から一体に突出するよ
うにシールが構成されることが好ましい。かくしてシー
ルは、これと対面する吸入管及びシリンダヘッドの面に
対して非常に良好に密接され、長い使用期間にわたって
優れた密封を可能にする。
【００１１】シールは、吸入口の横断面積、即ち加熱モ
ジュールにおいて吸入口を構成する開口部分を除いて、
プレートの少なくとも一方の接合面を箔状に薄く平面的
に覆うことができる。このシールは、吸入口の開口部分
に相当する除去部分を具備する。こうしたシールは、例
えばプレートの接合面に射出成形することができ、製造
技術的に面倒な成形加工を考慮しないでよい。この構成
ではエラストマー材料からなるシールがプレートを平面
的に覆い、従って面積が大きいので、機械的負荷が比較
的小さいという利点がある。
【００１２】別の実施形態によれば、少なくとも一方の
プレートがプレートの接合面の反対側に密封面を有する
おおむねビード状の密封突起をシールとして具備し、こ
の密封突起がプレートの外形輪郭に沿って配設されると
共に、吸入口を密封して取り囲むように構成することが
できる。このような密封突起は２つの個別の部分として
形成することができ、その場合に第１の部分はプレート
の外形輪郭に沿って配設され、第２の部分は吸入口を取
り囲んで密封する。これらの密封突起は、プレートの外
形輪郭及び吸入口の通路に沿ってある幅をもって、エラ
ストマー材料をプリントして作ることができる。プレー
トの外形輪郭及び通路の周囲に押出成形することも可能
である。これによれば、２つのプレートを密接に結合す
ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】さて、本発明に基づく加熱モジュ
ールを添付の図面に基づいて詳述する。図面は加熱モジ
ュールにおける各部材の概略図を含んでいる。図１ない
し図９に、本発明による加熱モジュールの３つの実施形
態が示されている。加熱モジュール１は混合気圧縮式４
気筒内燃機関２のために設けられている（図１）。加熱
モジュール１は内燃機関２の吸入管３とシリンダヘッド
４の間に配設されており、各シリンダの吸入口５は吸入
管３から加熱モジュール１及びシリンダヘッド４を通る
ものとして画定されている。噴射された燃料を加熱する
ための加熱素子として、例えば抵抗加熱によって加熱さ
れる電熱式発熱体６が設けられている。電熱式発熱体６
は加熱モジュール１の構成部分をなし、加熱モジュール
には電源８に接続される接続端子７が備えられる。加熱
モジュール１はその両側に、シール11、12を具備する。
これらのシールは、吸入管３及びシリンダヘッド４に対
する加熱モジュール１の両側の接合面９、10を、吸入管
３及びシリンダヘッド４に対して密封する。どの実施形
態においても、加熱モジュール１は箔状の薄い２枚のプ
レート13、14からなる。プレート13、14はアルミニウム
合金からなる。プレート13、14の間には導電性材料から
なる導電路15が配設され、両方のプレート13、14に付着
される。シール11、12は混合気の流れ方向に沿って、加
熱モジュール１の両側に配設され、加熱モジュールを吸
入管３及びシリンダヘッド４に対して密封する。図示の
実施形態では、プレート13、14は各々0.5mmの厚さを有
する。
【００１４】図２に、本発明による加熱モジュール１の
第１の実施形態を示す。この例では、プレート13、14は
それらの接合面９、10に一体に設けられた、エラストマ
ー材料からなるシール11、12を具備する。シール11、12
は箔のように薄く形成され、吸入口５の開口断面積、即
ち加熱モジュールに設けられた吸入口用の開口部分を除
き、即ちこの例では二次ガス、例えばクランクケース又
はタンクからのガス若しくは返送された排気ガスの供給
及び分配用の開口部分25を除き、接合面９、10を箔状に
薄く、平面的に覆っている。開口部分25に相当する部分
は、除去部分16として構成されている。明確な密接面を
得るために、プレート13、14の外形輪郭18に沿って、ま
た吸入口５の周囲29及び二次ガス供給路たる開口部25の
境界に沿って、シール11、12はビード状の、即ち玉縁状
に隆起した肥厚部を有することができる。
【００１５】吸入口５の内部における電熱式発熱体６の
懸架は特に堅固であり、しかも吸入口５における流れを
妨げない。プレート13、14は電熱式発熱体６が設けられ
る区域に、フランジ21を具備する。これらのフランジ21
は、シリンダヘッド４の方向及び／又は吸入管の方向に
対して約90°をなして設けられている。電熱式発熱体６
の側に設けられた懸架部をフランジ21と一体化し、或い
は適切な材料によって結合し、或いはその他の成形法な
どにより、加熱モジュール１に対する電熱式発熱体６の
固定と、電気的結合が得られる。クランプなどにより電
熱式発熱体６を確実に拘束的に固定することに加え、更
に接着剤を使用することによって、上述の懸架の強度を
高めることができる。懸架部において高い耐振性を得る
ために、フランジ21の部分と電熱式発熱体６の側の懸架
部の間の接合線を、エンジンの主励振方向とほぼ平行に
配列させることが好ましい。
【００１６】加熱モジュール１と電源及び使用される内
燃機関の制御及び診断装置との電気的結合のために、加
熱モジュールは差込プラグ又はプラグボード28を具備す
ることができる。これの代案として、フランジの導電路
をケーブルと結合し、一方このケーブルを差込プラグと
結合することができる。
【００１７】図３に図２の加熱モジュール１のＡ−Ａ断
面を、また図４にＢ−Ｂ断面を示す。これらの図に示さ
れているように、プレート13、14の間に導電路15が配設
されており、接着剤層22により両側に隣接するプレート
13、14と結合されている。導電路15の周囲は絶縁体によ
り充填しておくことができる。加熱モジュール１は接続
ケーブル23を具備する。接続ケーブル23は、導電路15と
の接続部の区域が、プレートの支持部24の中に保持され
ている。
【００１８】図５ないし図８には、図２ないし図４の加
熱モジュール１にほぼ対応する、加熱モジュール１の第
２の実施形態が示されている。図２ないし図４のシール
11、12と異なり、図５から図８に示されたシール11、12
は、ビード状の密封突起17として形成されており、これ
らの密封突起17は表面に、例えば図７ではプレート13、
14の接合面９、10に面する側と反対の側に密封面26を具
備する。密封突起17はプレート13、14の外形輪郭18に沿
って伸張すると共に、各吸入口５の周囲29を取り囲む。
密封突起17は２つの個別の部分から形成されており、第
１の部分19はプレート13、14の外形輪郭18に沿って伸張
し、第２の部分20は吸入口５の周囲29を取り囲んで密封
している。この実施形態でも加熱モジュールの内部には
二次ガス供給部たる開口部分25が設けられ、二次ガスを
個々の吸入管５へ等長の経路で供給することができる。
図６の例では、シール11、12は一体となって密封突起17
を形成しており、２枚のプレート13、14を良好に結合し
ている。或いはまた、シール11、12を同様のビード状の
密封突起17として、プレート13、14の外形輪郭18の周縁
から内側方向に所定の幅をもって、また吸入口５の周囲
29から所定の幅をもって、エラストマーをそれぞれの面
にプリントすることにより形成することもできる（図
７）。
【００１９】図９及び図10には、加熱モジュール１の第
３の実施形態が示されている。この場合、内燃機関２の
ための制御装置又は診断装置への接続のためのものを含
めて、複数個の接続端子７が設けてある。シール11、12
はプレート13、14にプリントされる。プリントは、27で
示したようにプレート13、14の外形輪郭18からある間隔
を置いて、また吸入口５の周囲からある間隔を置いて行
うことができる。
【００２０】
【発明の効果】以上の如く本発明によれば、加熱モジュ
ールは吸入管とシリンダヘッドの間に配設される従来慣
用のシールに匹敵する薄さで構成され、しかも吸入管と
シリンダヘッドとの間に接合面において優れた密封性能
を発揮する。従って既存の設計のエンジンに後から容易
に追加することが可能であり、しかも長い使用期間にわ
たって吸入管及びシリンダヘッドとの接合面を確実に密
封することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加熱モジュールの取り付け状態を示す
断面図である。
【図２】４気筒内燃機関のための本発明による加熱モジ
ュールの第１の実施形態の概略的な斜視図である。
【図３】図２の加熱モジュールのＡ−Ａ線に沿った断面
図である。
【図４】図２の加熱モジュールのＢ−Ｂ線に沿った断面
図である。
【図５】プレートの接合面のシールが図２の加熱モジュ
ールのシールと異なる、本発明による加熱モジュールの
第２の実施形態の概略的な斜視図である。
【図６】図５の加熱モジュールのＣ−Ｃ線に沿った断面
図の一例である。
【図７】図５の加熱モジュールのＣ−Ｃ線に沿った断面
図の別の例である。
【図８】図５の加熱モジュールのＤ−Ｄ線に沿った断面
図の一例である。
【図９】図２及び図５と異なる構造を有する加熱モジュ
ールの第３の実施形態を示す。
【図１０】図９の加熱モジュールのＥ−Ｅ線に沿った断
面図である。
【図１１】従来技術による加熱モジュールの一例を示す
断面図である。
【図１２】従来技術による加熱モジュールの別の例を示
す断面図である。
【符号の説明】
１ 加熱モジュール ２ 内燃機関 ３ 吸入管 ４ シリンダヘッド ５ 吸入口 ６ 電熱式発熱体 ９、10 接合面 11、12 シール 13、14 プレート 15 導電路 16 除去部分 17 密封突起 18 外形輪郭 19 第１の部分 20 第２の部分 26 密封面

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の吸入管とシリンダヘッドの間
    に配設され、前記吸入管及び前記シリンダヘッドと共に
    少なくとも１個の吸入口を画定する混合気圧縮式内燃機
    関用加熱モジュールであって、その構成部分をなす少な
    くとも１個の電熱式発熱体が前記吸入口に配設されてお
    り、接続端子により電源に接続することができ、前記吸
    入管及び前記シリンダヘッドとの間の接合面が夫々少な
    くとも１個のシールで密封されているものにおいて、 前記加熱モジュール（１）が金属材料からなる箔状の薄
    い少なくとも１枚のプレート（13、14）からなり、前記
    プレート（13、14）上に導電性材料からなる導電路が設
    けられており、前記シール（11、12）が加熱モジュール
    （１）と一体に形成されていることを特徴とする加熱モ
    ジュール。
  2. 【請求項２】 前記導電路（15）が２枚のプレート（1
    3、14）の間に配設されていること特徴とする、請求項
    １に記載の加熱モジュール。
  3. 【請求項３】 前記導電路（15）が前記プレート（13、
    14）の少なくとも一方に付着されていることを特徴とす
    る、請求項１又は２に記載の加熱モジュール。
  4. 【請求項４】 前記プレート（13、14）が0.2から1.5mm
    の厚さを有し、アルミニウム合金からなることを特徴と
    する、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の加熱モ
    ジュール。
  5. 【請求項５】 前記シール（11、12）がエラストマー材
    料からなり、前記プレート（13、14）の前記接合面
    （９、10）上に一体に設けられていることを特徴とす
    る、請求項１から４の何れか１に記載の加熱モジュー
    ル。
  6. 【請求項６】 前記シール（11、12）が、前記吸入口
    （５）の開口部分を除いて前記プレート（13、14）の少
    なくとも一方の前記接合面（９、10）を箔状に薄く平面
    的に覆い、且つ前記吸入口（５）の前記開口部分に相当
    する除去部分（16）を具備することを特徴とする、請求
    項５に記載の加熱モジュール。
  7. 【請求項７】 前記シール（11、12）が、表面が密封面
    （26）として構成されたビード状の密封突起を具備し、
    前記密封突起が前記プレート（13、14）の外形輪郭（1
    8）に沿って配設されると共に、前記吸入口（５）を密
    封して取り囲むよう配設されることを特徴とする、請求
    項１から６の何れか１に記載の加熱モジュール。
  8. 【請求項８】 前記密封突起（17）が２つの部分からな
    り、第１の部分（19）が前記プレート（13、14）の外形
    輪郭（18）に沿って配設され、第２の部分（20）が前記
    吸入口（５）を取り囲んで密封することを特徴とする、
    請求項７に記載の加熱モジュール。
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