(57)【要約】  本発明は、往復移動するピストンを備える少なくとも１つのシリンダ（２）を有する内燃エンジンであって、シリンダヘッド（３）とシリンダブロック（４）とが、少なくとも１つの排気ガスターボチャージャ（ＡＴＬ）を有するヘッド−ブロックユニット（５）として一体に構成されているものに関する。加工および製造コストを最小化するために、又、全体の容積を減らすために、排気ガスターボチャージャ（ＡＴＬ）の少なくとも１つのスパイラル部（８）がヘッド−ブロックユニット（５）内に一体化される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レシプロ式ピストンを備える少なくとも１つのシリンダ（２）を有する内燃エンジン（１）であって、シリンダヘッド（３）とシリンダブロック（４）とが、少なくとも１つの排気ガスターボチャージャ（ＡＴＬ）を有するヘッド−ブロックユニット（５）として一体に構成され、前記排気ガスターボチャージャ（ＡＴＬ）の少なくとも１つのスパイラル部（８）が前記ヘッド−ブロックユニット（５）内に一体化されていることを特徴とする、内燃エンジン（１）。
【請求項２】
前記排気ガスターボチャージャ（ＡＴＬ）のタービンハウジング（３５）は前記シリンダヘッド（３）の領域において前記ヘッド−ブロックユニット（５）内に一体化されている、請求項１に記載の内燃エンジン（１）。
【請求項３】
前記排気ガスターボチャージャ（ＡＴＬ）のタービンハウジング（３５）は前記シリンダブロック（４）の領域において前記ヘッド−ブロックユニット（５）内に一体化されている、請求項１に記載の内燃エンジン（１）。
【請求項４】
前記排気ガスターボチャージャ（ＡＴＬ）、好ましくは、前記排気ガスターボチャージャ（ＡＴＬ）の前記スパイラル部（８）は、冷却ジャケット（１８）によって少なくとも部分的に取り囲まれ、好ましくは、前記冷却ジャケット（１８）は前記ヘッド−ブロックユニット（５）内に一体化されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃エンジン（１）。
【請求項５】
前記冷却ジャケット（１８）は、少なくとも１つの供給および／又は排出路（１９，２０）と接続され、前記供給および／又は排出路（１９，２０）は前記ヘッド−ブロックユニット（５）内に一体化されている、請求項４に記載の内燃エンジン（１）。
【請求項６】
前記排気ガスターボチャージャ（ＡＴＬ）の軸（２８）は、少なくとも１つの潤滑剤供給路（２４）を介して潤滑剤回路に接続された平軸受を介して取り付けられ、前記潤滑剤供給路（２４）は前記ヘッド−ブロックユニット（５）内に一体化されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃エンジン（１）。
【請求項７】
前記排気ガスターボチャージャ（ＡＴＬ）の少なくとも一つの潤滑剤戻り路（２６）が前記ヘッド−ブロックユニット（５）内に一体化されている、請求項６に記載の内燃エンジン（１）。    
【請求項８】
前記排気ガスターボチャージャ（ＡＴＬ）の少なくとも一つのシーリングエアラインが前記ヘッド−ブロックユニット（５）内に一体化されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃エンジン（１）。  
【請求項９】
少なくとも１つの排気マニホルド（６）または排気コレクタが前記ヘッド−ブロックユニット（５）内に一体化されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の内燃エンジン（１）。  
【請求項１０】
少なくとも１つの吸気マニホルド（７）または吸気コレクタが前記ヘッド−ブロックユニット（５）内に一体化されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の内燃エンジン（１）。  
【請求項１１】
前記排気ガスターボチャージャ（ＡＴＬ）の前記軸（２８）を支持するための少なくとも１つのベアリングブッシュ（２９）を収納するベアリングハウジング（３９）が、前記ヘッド−ブロックユニット（５）にフランジ止めされており、好ましくは、前記排気ガスターボチャージャ（ＡＴＬ）のコンプレッサと共に、前記ヘッド−ブロックユニット（５）にフランジ止めされている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の内燃エンジン（１）。
【請求項１２】
前記ベアリングハウジング（３９）は、前記排気ガスターボチャージャ（ＡＴＬ）の前記コンプレッサハウジング（１１）内に一体化されている、請求項１１に記載の内燃エンジン（１）。
【請求項１３】
前記ベアリングハウジング（３９）と前記ヘッド−ブロックユニット（５）との間の接続表面は、潤滑剤、冷媒またはシーリングエアのための少なくとも１つの通路によって交差され、好ましくは、前記潤滑剤、冷媒またはシーリングエアを搬送する前記通路をシーリングするためのシール（３１）が前記ベアリングハウジングと前記ヘッド−ブロックユニット（５）との間に配設されている、請求項１１または１２に記載の内燃エンジン（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レシプロ式ピストンを備える少なくとも１つのシリンダを有する内燃エンジンであって、シリンダヘッドとシリンダブロックとが、少なくとも１つの排気ガスターボチャージャを有するヘッド−ブロックユニットとして一体に構成されているものに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダヘッドとシリンダブロックとを一つのユニットとして構成することは知られている。そのようなヘッド−ブロックユニットはモノブロックとして知られている。前記ヘッド−ブロックユニットの近くには通常、一体クランクケースがある。このクランクケースも、ヘッド−ブロックユニットと一体化可能である。
【０００３】
レシプロ式内燃エンジンはたとえば、独国特許出願公開第２８５１１７９号明細書（特許文献１）に示されており、そこではシリンダヘッドとクランクケースとが一体に構成されている。他のモノブロック内燃エンジンは独国特許出願公開第３１２３５２７号明細書（特許文献２）、特開２００６−２９９９５９号公報（特許文献３）または米国特許第７０５５４８５号明細書（特許文献４）から知られている。
【０００４】
シリンダヘッドに一体化されたスパイラルハウジングが独国特許出願公開第３１３３９５３号明細書（特許文献５）とスウェーデン国特許第４４６１１４号明細書（特許文献６）とから知られている。これらの文献によれば、ベアリングハウジングが排気ガスターボチャージャのロータと共に遊びを備えた状態で筒状孔に挿入されている。前記スパイラルハウジングは、又、コンプレッサ用のシリンダヘッドにも一体形成されている。この構造に依れば、シリンダヘッドと排気ガスターボチャージャとの間においてガス媒質を交換することしかできない。好適に使用される空気潤滑ベアリングに関しては前記出願が参照される。
【０００５】
更に、独国特許出願公開第１０２００９０２８６３２号明細書（特許文献７）、特開２００２−３０３１５４号公報（特許文献８）、特開昭６２−１６２７７８公報（特許文献９）、独国特許出願公開第３１３３９５３号明細書（特許文献１０）及び特開昭５７−０５２６２４号公報（特許文献１１）から排気ガスターボチャージャをシリンダヘッドに一体化することが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第２８５１１７９号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第３１２３５２７号明細書
【特許文献３】特開２００６−２９９９５９号公報
【特許文献４】米国特許第７０５５４８５号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第３１３３９５３号明細書
【特許文献６】スウェーデン国特許第４４６１１４号明細書
【特許文献７】独国特許出願公開第１０２００９０２８６３２号明細書
【特許文献８】特開２００２−３０３１５４号公報
【特許文献９】特開昭６２−１６２７７８号公報
【特許文献１０】独国特許出願公開第３１３３９５３号明細書
【特許文献１１】特開昭５７−０５２６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、上述したタイプの内燃エンジンの加工および製造労力を最小化するとともに、可能な限りコンパクトな取り付け容積を達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、本発明に依れば、前記排気ガスターボチャージャの少なくとも１つのスパイラル部が前記ヘッド−ブロックユニット内に一体化されることによって達成される。
【０００９】
前記排気ガスターボチャージャは、シリンダヘッドの領域またはシリンダブロックの領域に配設することができ、タービンハウジングをヘッド−ブロックユニット内に一体化することができる。
【００１０】
好ましくは、前記排気ガスターボチャージャの排気ガスタービンの前記スパイラル部は少なくとも部分的に冷却ジャケットによって取り囲まれ、ここで、好ましくは、前記冷却ジャケットは前記ヘッド−ブロックユニット内に一体化され、この冷却ジャケットが少なくとも一つの供給路と少なくとも一つの排出路とに接続されることが特に有利であり、前記供給および排出路は前記ヘッド−ブロックユニット内に一体化される。その結果、前記排気ガスターボチャージャの冷媒供給用の外部ラインを省略することが可能となる。
【００１１】
パーツ数を可能な限り少なくし、全体のスペースを節約し、製造労力を最小化するには、前記排気ガスターボチャージャの軸を、少なくとも１つの潤滑剤供給路を介して潤滑剤回路に接続された平軸受で保持し、前記潤滑剤供給孔を前記ヘッド−ブロックユニット内に一体化することが特に有利である。更に、前記排気ガスターボチャージャの少なくとも１つの潤滑剤戻り路を前記ヘッド−ブロックユニット内に一体化することができる。
【００１２】
本発明の別実施例において、前記排気ガスターボチャージャの少なくとも１つのシーリングエアラインを前記ヘッド−ブロックユニット内に一体化することが提案される。
【００１３】
従って、前記排気ガスターボチャージャは、なんら外部ラインを持たないものとなる。これにより、すべての接続部、ラインおよび通路を前記ヘッド−ブロックユニット内に一体化することができる。
【００１４】
少なくとも１つの入口コレクタおよび／又は少なくとも１つの出口コレクタを前記ヘッド−ブロックユニット内に一体化すると特に有利である。更に、前記入口コレクタへと延出する少なくとも１つの入口ラインを前記ヘッド−ブロックユニット内に一体化することができる。前記シリンダヘッドをシリンダヘッドカバーによってシールすることができ、前記ハウジング内において、前記入口ラインへの少なくとも１つの供給路を一体に配設することができる。
【００１５】
前記入口ラインも、部分的に前記ヘッド−ブロックユニット内に一体化し、部分的に前記シリンダヘッドカバー内に収納することができる。前記出口ラインは、好ましくは、前記ヘッド−ブロックユニット内に一体化される。
【００１６】
前記シリンダライナは、前記ヘッド−ブロックユニットに一体化するか、もしくは、当該ユニット内にねじ止めすることができる。
【００１７】
潤滑オイルによって潤滑されるベアリングの代用物として、空気潤滑ベアリングを使用することも可能である。
【００１８】
本発明の特に好適な実施例に依れば、前記排気ガスターボチャージャの前記軸を支持するための少なくとも１つのベアリングブッシュを収納するベアリングハウジングが、好ましくは、前記排気ガスターボチャージャのコンプレッサと共に、前記ヘッド−ブロックユニットにフランジ止めされる。前記ベアリングハウジングを前記排気ガスターボチャージャのコンプレッサハウジング内に一体化することによってパーツ数を限界内にとどめることができる。
【００１９】
従って、前記排気ガスターボチャージャの前記ベアリングハウジングは、前記コンプレッサと共に前記ヘッド−ブロックユニットのシリンダヘッドにフランジ止めされ、前記加圧オイル、冷媒搬送、および、オイルとシーリングエアとの排出ラインのための適当なシールが前記ヘッド−ブロックユニットとコンプレッサハウジングとの間に配設される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図４の線Ｉ−Ｉに沿った断面で本発明による内燃エンジンを図示する。
【図１ａ】一実施例において図２の線Ｉａ−Ｉａに沿った断面で本発明による前記内燃エンジンを図示する。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面で本発明による内燃エンジンを図示する。
【図３】平面図で前記内燃エンジンを図示する。
【図４】図１の線ＩＶ−ＩＶに沿った断面で前記内燃エンジンを図示する。
【図５】図１の線Ｖ−Ｖに沿った断面で前記内燃エンジンを図示している。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。
【００２２】
これらの図面は、各レシプロ式ピストン（詳細には図示されていない）のための二つのシリンダ２を備えた内燃エンジン１を図示している。前記シリンダ２もねじ込まれるシリンダライナによって形成することができる（図１、４）。
【００２３】
前記内燃エンジン１は、前記シリンダヘッド３の領域と前記シリンダブロック４の領域とを有し、ここで、前記シリンダヘッド３と前記シリンダブロック４とはヘッド−ブロックユニット５（モノブロック）として構成されている。
【００２４】
前記ヘッド−ブロックユニット５の近傍にはクランクケースの底部３３が位置している。
【００２５】
排気マニホルド６と吸気マニホルド７とが前記ヘッド−ブロックユニット５内に一体形成されている。前記排気マニホルド６の後には排気ガスターボチャージャＡＴＬの排気ガスタービン１０のスパイラル部８が位置し、このスパイラル部８は前記ヘッド−ブロックユニット５内に一体化されている。前記排気ガスターボチャージャＡＴＬのタービンハウジング３５も前記ヘッド−ブロックユニット５内に一体化されている。
【００２６】
参照番号９は前記排気ガスタービン１０用の受け孔を示し、参照番号１１はコンプレッサスパイラル部１２を形成するフランジ取り付けコンプレッサハウジングの輪郭を示している。前記コンプレッサハウジング１１内には前記タービン１０と軸アラインメントされた状態でコンプレッサホイール１３が配設されている。前記コンプレッサスパイラル部１２からの出口１４は、接続ホース１５とバルブカバーキャップ１７のチャージエアライン１６とを介して前記一体吸気マニホルド７に接続されている。前記排気ガスターボチャージャＡＴＬの排ガスタービン１０の前記少なくとも１つのスパイラル部８は、少なくとも部分的に冷却ジャケット１８によって取り囲まれ、このジャケットは、少なくとも１つの供給路１９を介して、又、その最高点においては、少なくとも１つの排出路２０を介して、前記ヘッド−ブロックユニット５の冷却ジャケット２１に連通している。前記ヘッド−ブロックユニット５のシリンダヘッド３の領域にはオイルギャラリ２２が配設され、ここから、供給孔２３が排気ガスターボチャージャＡＴＬの前記軸２８のベアリングブッシュ２９への潤滑剤供給路２４へ延出している。参照番号２５は、オイル再循環とシーリングエア排出のための前記排気ガスターボチャージャＡＴＬのフランジに形成された搬送開口部を示している。ドリル穿孔してシーリングネジ２８またはタップホール閉鎖具によってシールすることも可能な、前記潤滑剤戻り路２６は、前記戻りラインの鉛直部分２７を介してオイルパン３２へと延出している。
【００２７】
コンプレッサを備える前記排気ガスターボチャージャＡＴＬのベアリングハウジング３９は、ネジ３７によって、前記ヘッド−ブロックユニット５のシリンダヘッド３に固定されている。このプロセスにおいて前記シール３１がプレスされ、冷却媒体、加圧オイル、シーリングエアおよび再循環オイルのための導出部がシールされる。前記ベアリングハウジング３９は、前記コンプレッサハウジング１１と一体化した状態で配設することが好適である。
【００２８】
前記排気ガスタービン１０は前記軸２８に溶接することができる。前記オイル供給ライン２４は、前記加圧オイル孔２４ａを介して前記排気ガスターボチャージャＡＴＬの前記ベアリングブッシュ２９へと延出している。コンプレッサへの空気の入口は参照番号３０によって示されている。前記コンプレッサハウジング１１とヘッド−ブロックユニット５との間のシーリングは、シール３１を介して行われる。排気ガスは排気ガス出口３６を通って排気ガスターボチャージャＡＴＬから出る。
【００２９】
図４は参照番号３２によって示すオイルパンを図示している。クランク軸３４はクランクケースの底部３３においてベアリングによって複数回マウントされている。
【００３０】
図５は前記シリンダヘッド３の前記オイルギャラリ２２からの排気ガスターボチャージャＡＴＬの加圧オイル供給を図示している。オイルは、前記供給孔２３を介してシリンダヘッド３の潤滑剤供給路２４に達し、その後、前記シール３１を介して排気ガスターボチャージャのベアリングハウジングの孔２４’内に入る。前記孔２４’は、圧力チャンバ２４ａと連通し、そこから、フロート式ベアリングブッシュ２９がオイルを供給される。オイルは前記ベアリングギャップを通過し、そこからオイルは前記ベアリングハウジングからのシーリングエアと共に前記搬送開口部２５に到達し、この搬送開口部２５は前記排出路２６を介して、最終的に前記オイルパン３２へと延出している戻りラインの前記鉛直部分２７へと延出している。
【００３１】
上述した構成によれば、非常にコンパクトな内燃エンジン１が可能となり、それは前記排気ガスターボチャージャＡＴＬに対して出入りするラインを省略することによって特に費用効果の高いものとなる。
【図１】
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【図１ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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