(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒内燃機関のシリンダヘッドにおけるスワールダクトの作用を検査して当該スワールダクトを調整する方法であって、
シリンダごとの少なくとも１個のスワールダクトを備えたシリンダヘッドに対し、燃焼室側にて、スワール測定装置を備え且つ負圧が作用するシリンダが付設され、
スワールダクトを用い且つストロークを異なるように調節することのできる吸気弁を介して流量に依存して発生させられるシリンダごとのスワール流に対し、スワール流ごとにスワール数が定められ、この場合、
シリンダに関連するこれらのスワール数から式に従って算出されたスワール数が、機関特有のスワール・許容誤差帯域に対して関連づけられる、
前記方法において、
スワール・許容誤差帯域外のスワール数に依存し、このスワール数を有するスワールダクトが、シリンダヘッド内でダクト部分にてこのダクト部分の横断面に関し、後から対応的により小さくまたはより大きく形成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
スワールの強さが減少されていることによりスワール数がスワール・許容誤差帯域を下回る場合、スワールの強さを増加させるために、シリンダヘッドのスワールダクト内で、その他のスワールダクト横断面と比べて減少された通過横断面を有するブッシュが後から配置されること、および／または、
より小さな内径を有する弁座リングが使用されること
を特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
スワールの強さが増加されていることによりスワール数がスワール許容誤差帯域を上回る場合、スワールの強さを減少させるために、
スワールダクト内にて定められている狭窄個所が、通流横断面に関し、対応的に増大されること、および／または、
弁座リングの内径が増大されること、および／または、
弁座リングの出口角度が増大されること、この場合、スワール方向に向けて配置された弁座リングの出口角度が、シリンダヘッドの燃焼室側の底部に設けられた円錐部分状の皿穴に移行するように形成されること
を特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
スワールの強さに依存するダクト横断面変更が、シリンダヘッド内に配置され且つ対応するシリンダに付設されたスワールダクトにて行われ、
このスワールダクトが、スワール方向に向けて配置されていて弁制御される吸気口の上流側で、シリンダ軸線に対してほぼ平行なダクト延在部をシリンダヘッド内に有し、このダクト延在部が、次のように形成されているダクト部分を有する、即ち、
後からの横断面増大が可能であるか、または、
減少された通過横断面を有するブッシュを後から使用することが可能であるようにであること
を特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
スワールの強さに依存するダクト横断面変更が、更に、シリンダヘッド内に配置され且つ対応するシリンダに付設されていてシリンダ軸線に対して横方向に延びる付加的な充填ダクトにて行われること
を特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、シリンダごとの少なくとも１個のスワールダクトを備えたシリンダヘッドに対し、燃焼室側にて、スワール測定装置を備え且つ負圧が作用するシリンダ、特に同時シリンダが付設され、スワールダクトを用い且つストロークを異なるように調節することのできる吸気弁を介して流量に依存して発生させられるシリンダごとのスワール流に対し、スワール流ごとにスワール数が定められ、この場合、シリンダに関連するこれらのスワール数から式に従って算出されたスワール数が、機関特有のスワール・許容誤差帯域に対して関連づけられる、請求項１の上位概念に記載した、多気筒内燃機関、特に直接噴射エンジンにおけるスワールダクトの作用を検査して当該スワールダクトを調整する方法に関する。
スワールダクトを含めて鋳造で製作されたシリンダヘッドにおいては、スワールダクトを形成するための中子の位置が少しだけずれても、スワール作用が非常に悪くなり、シリンダヘッドに少なからぬ不良品が生じるという欠点を導くことになる。鋳造されたスワールダクトの品質または作用を検査するためには、例えばドイツ連邦共和国特許第2613275号公報によって知られているような、冒頭に述べた方法が用いられる。特にスワールダクトの開発のためのこの方法は、シリンダ内の最適なスワール流を検出するために、スワールダクトに移動可能に付設され且つその都度のスワール形成のためのいろいろなオリフィスを用い、それによってスワールダクトの形状を最終的に定めることができる。更にこの公報は、スワールダクトを備えた規格生産シリンダヘッドのためにこの方法が使用可能であることも開示している。
装置による他のスワール測定方法がドイツ連邦共和国特許第19535486号公報によって知られている。この場合、その都度のスワールの強さが測定技術的に新しい方法で測定される。ドイツ連邦共和国特許出願公開第4018065号公報からはディーゼルエンジン用のシリンダヘッドが知られていて、このシリンダヘッドは、シリンダごとに、直径方向に配置された２個の吸気ダクトを備えていて、この吸気ダクトの一方は、スワールを発生させるためのスワールダクトであり、他方は、制御可能な絞り装置を付加的に備えている。更にドイツ連邦共和国特許出願公開第3936263号公報により、シリンダごとの２つの吸気ダクトを備えたシリンダヘッドが知られていて、この場合、スワールダクトも充填ダクトも共通の回転弁を介して開閉制御される。直接噴射エンジンにおいて知られていて、弁可変制御装置、弁停止装置、または、吸気装置に設けられたフラップ弁制御装置のような、スワールに影響を及ぼすためのその他の手段は、個々のシリンダごとのスワール補正のためにはコストがかかる。
本発明の根底をなす課題は、延設状態が定まっているスワールダクトのために冒頭に述べた方法を適用する際に、個々のシリンダごとの後からのスワール補正のための手段を提供することである。
この課題は、請求項１に記載したように、スワール・許容誤差帯域外のスワール数に依存し、このスワール数を有するスワールダクトが、シリンダヘッド内でダクト部分にてこのダクト部分の横断面に関し、後から対応的により小さくまたはより大きく形成されることによって解決される。
これは、本発明の第１の実施形において、次のようにして簡単に達成される。すなわち、スワールの強さが減少されていることによりスワール数がスワール・許容誤差帯域を下回る場合、スワールの強さを増加させるために、シリンダヘッドのスワールダクト内で、その他のスワールダクト横断面と比べて減少された通過横断面を有するブッシュが後から配置されること、および／または、より小さな内径を有する弁座リングが使用されることによって達成される。
本発明による第２の実施形では、スワールの強さが増加されていることによりスワール数がスワール許容誤差帯域を上回る場合、スワールの強さを減少させるために、スワールダクト内にて定められている狭窄個所が、通流横断面に関し、対応的に増大されること、および／または、弁座リングの内径が増大されること、および／または、弁座リングの出口角度が増大されること、この場合、スワール方向に向けて配置された弁座リングの出口角度が、場合によっては、シリンダヘッドの燃焼室側の底部に設けられた円錐部分状の皿穴に移行することが提案される。
本発明による上記手段により、スワール流のシリンダ固有の補正が簡単に達成され、それによって、一方ではシリンダヘッドの不良品が少なくなり、他方では直接噴射エンジンにおいてすべてのシリンダ内の燃焼が均一になり、それに伴い燃焼消費が少なくなり、排気の質が向上するという利点がある。
後加工のきわめて有利な方法では、シリンダヘッド内で各々のシリンダに付設されたスワールダクトが、シリンダ軸線に対してほぼ平行なダクト延在部をシリンダヘッド内に備え、この場合、このダクト延在部内に形成されたダクト部分は、後からの横断面増大が可能であるように、または、減少された通過横断面を有するブッシュを後から使用できるように形成されている。シリンダ軸線に対して平行なダクト延在部内で、本発明に従って設けられたダクト部分は、後からの横断面増大のため、または、減少された通過横断面を有するブッシュを使用するために、切削加工によって簡単且つ有利に加工することができる。
次に、本発明を説明する。
多気筒内燃機関、特に直接噴射エンジンのための、鋳造されたシリンダヘッド内に設けられたスワールダクトの作用を検査して当該スワールダクトを調整するための方法において、シリンダごとの少なくとも１個のスワールダクトを備えたシリンダヘッドに対し、燃焼室側にて、スワール測定装置を備え且つ負圧が作用するシリンダ、特に同時シリンダが付設される。公知の検査方法の場合、スワール測定装置は、流量測定翼車を使い、または、ドイツ連邦共和国特許第2613275号公報によって知られているモーメント測定方法に従って作動される。スワールダクトを用い且つストロークを異なるように調節することのできる吸気弁を介して（特に最大弁ストロークと最大弁ストロークの2/3）流量に依存して発生させられるシリンダごとのスワール流に対し、スワール流ごとにスワール数が定められ、この場合、シリンダに関連するこれらのスワール数から式に従って平均値を取ったスワール数が、機関特有のスワール・許容誤差帯域に対して関連づけられる。
シリンダヘッドが上記の方法に従って検査される場合に、例えばスワールダクトの不正確な中子位置に起因して行われるスワール補正を、内燃機関のそれぞれのシリンダについて後から実施できるようにするために、本発明では、スワール・許容誤差帯域外のスワール数に依存し、このスワール数を有するスワールダクトが、シリンダヘッド内でダクト部分にてこのダクト部分の横断面に関し、後から対応的により小さくまたはより大きく形成される。
スワールの強さが弱すぎてスワール数がスワール・許容誤差帯域を下回る場合、スワールの強さを増加させるために、シリンダヘッドのスワールダクト内で、特に、その他のスワールダクト横断面と比べて減少された通過横断面を有するブッシュ（スリーブ）が後から配置される。更に、スワールの強さを増加させるためにより小さな内径を有するものと交換される弁座リングも、ダクト部分として見なすことができる。所望されるようにスワールの強さを増加させるために、上記のすべての手段を単独であるいは組み合わせて用いることができる。
これに対して、スワールの強さが強すぎてスワール数がスワール許容誤差帯域を上回る場合、スワールの強さを減少させる必要があるので、本発明の有利な手段により、スワールダクト内にて定められている狭窄個所が、通流横断面に関し、後から対応的に増大させられる。更に、この手段と組み合わせてあるいは単独で、弁座リングの内径が後から増大させられる、および／または、弁座リングの出口角度が後から増大させられ、この場合、スワール方向に向けて配置された弁座リングの出口角度は、シリンダヘッドの燃焼室側の底部に設けられた円錐部分状の皿穴に移行するように形成されている。
本発明による、スワールの強さに依存して行われるダクト横断面変更は、好ましくは、次のようなスワールダクトの場合に適用される。すなわち、スワールダクトが、特にスワール方向に向けて配置されていて弁制御される吸気口の上流側で、シリンダ軸線に対してほぼ平行なダクト延在部をシリンダヘッド内に有し、このダクト延在部が次のように形成されているダクト部分を有する、即ち、後からの横断面増大が達成されるか、または、減少された通過横断面を有するブッシュの後からの挿入が、簡単に実施可能なダクト部分の切削加工によって達成されるようにである。
本発明に従ってスワールの強さに依存して行われるダクト横断面積の変更は、更に、各々のシリンダに対してシリンダヘッド内に付加的に付設され且つシリンダ軸線に対して横方向に延びる充填ダクトの場合にも適用可能である。
各々のスワールダクトおよび／または充填ダクトのための本発明による後加工方法により、鋳造されたシリンダヘッドの不良品が大幅に減少し、この場合、後からのスワール補正により、特に下側の負荷範囲において燃焼が大幅に改善され、排気の質が上昇するという利点がある。