(57)【要約】  本発明は、内燃機関に空気を供給する少なくとも１つのエアガイド部材（１２）と、エアガイド部材（１２）と接続し、また、内燃機関のシリンダヘッドを少なくとも部分的にカバーするシリンダヘッドカバー（１４）とを備える、特に自動車の内燃機関用吸気モジュール（１０）に関し、その際、吸気モジュール（１０）に潤滑剤分離装置（２８）及び空気を冷却するための冷却装置（２６）が一体化されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に空気を供給する少なくとも１つのエアガイド部材（１２）と、前記エアガイド部材（１２）と接続し、また、内燃機関のシリンダヘッドを少なくとも部分的にカバーするシリンダヘッドカバー（１４）とを備える特に自動車の内燃機関用吸気モジュール（１０）であって、
前記吸気モジュール（１０）に、潤滑剤分離装置（２８）及び空気を冷却するための冷却装置（２６）が一体化されていることを特徴とする、
内燃機関用吸気モジュール。
【請求項２】
前記エアガイド部材（１２）をシリンダヘッドと接続する前記エアガイド部材（１２）の第１接続フランジ面と、前記シリンダヘッドカバー（１４）をシリンダヘッドと接続する前記シリンダヘッドカバー（１４）の第２接続フランジ面とが、少なくとも実質的には共通の平面（３８）に配置されていることを特徴とする、
請求項１に記載の吸気モジュール（１０）。
【請求項３】
前記エアガイド部材（１２）が、内燃機関の複数の燃焼室に空気を分配可能な空気分配器（３２）を含むことを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の吸気モジュール（１０）。
【請求項４】
前記冷却装置（２６）が、一部は前記エアガイド部材（１２）によって、また一部が前記シリンダヘッドカバー（１４）によって区切られた収納スペース（２４）に配置されていることを特徴とする、
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の吸気モジュール（１０）。
【請求項５】
内燃機関に空気を供給可能な少なくとも１つのエアライン（１６）が、一部は前記エアガイド部材（１２）によって、また一部は前記シリンダヘッドカバー（１４）によって区切られていることを特徴とする、
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の吸気モジュール（１０）。
【請求項６】
前記冷却装置（２６）が、縦方向に前記吸気モジュール（１０）に挿入されていることを特徴とする、
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の吸気モジュール（１０）。
【請求項７】
ハウジング部分、特にハウジング上部がハウジング下部と、ねじ留め、溶接、接着及び／又はリベット継ぎによって互いに接続されている、及び／又はこれらの部分が少なくとも部分的に互いに一体化されていることを特徴とする、
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の配置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の吸気モジュール（１０）を備える内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に記載した内燃機関用吸気モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、４サイクルレシプロピストン方式の内燃機関用の吸気管設備を備えたシリンダヘッドカバーを開示しており、このシリンダヘッドカバーは、構成ユニットを形成する。この構成ユニットのシリンダヘッドカバーは、ガスケットを介してねじによって、内燃機関のシリンダヘッドに取り付けられている。その際、ねじは、複数部品からなるシリンダヘッドを所定の位置に保つ同軸に配置された固定ねじのヘッドにねじこまれていることが想定されている。
【０００３】
特許文献２から、封止面を介してシリンダヘッドと接続したシリンダヘッドカバーを備える内燃機関用のシリンダヘッドが周知である。そこでは吸気モジュールと排気モジュールが備えられ、それぞれが対応する封止フランジ面を介してシリンダヘッドと接続している。この場合、シリンダヘッドとシリンダヘッドカバーとの間の封止面は、吸気モジュール及び／又は排気モジュールのそれぞれの封止フランジ面に一体化されている。
【０００４】
さらに、内燃機関の連続生産から、効率的かつ低排出な内燃機関の運転を実現するためには、多数の構成要素が内燃機関に必要であることは周知である。このように多数の構成要素の組み立てには手間がかかるため、内燃機関全体を組み立てるには時間とコストを要することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許発明第３７３０８１７Ｃ２号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００９０２０１００Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、内燃機関の組み立てコストを特に低く抑えることができる、特に自動車の内燃機関用吸気モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、請求項１の特徴を備える、特に自動車の内燃機関用吸気モジュールによって達成される。本発明の実用的かつ非自明な発展形態は従属請求項に示されている。
【０００８】
このような、特に自動車の内燃機関用吸気モジュールは、少なくとも１つのエアガイド部材を含み、このエアガイド部材を介して内燃機関に空気を運ぶことができる。吸気モジュールは、エアガイド部材と接続したシリンダヘッドカバーをさらに含み、このシリンダヘッドカバーによって、内燃機関のシリンダヘッドを少なくとも部分的にカバーすることができる。
【０００９】
本発明によれば、吸気モジュールには、潤滑剤分離装置及び空気を冷却するための冷却装置が一体化されている。このことは、エアガイド部材、シリンダヘッドカバー、潤滑剤分離装置及び冷却装置が吸気モジュールの形で１つのモジュール部を成し、吸気モジュールとして、とりわけ時間とコスト面で有利な方法で、内燃機関に、またこの内燃機関を介して他の自動車に取り付けられ得ることを意味している。
【００１０】
吸気モジュールは、少なくともその一部についてモジュール部品として、その他の内燃機関の製造と時間的に並行して予め組み立てることができ、また予め組み立てられた吸気モジュールとして、内燃機関に取り付けることができる。吸気モジュールの取り付けと時間的に並行して、エアガイド部材、シリンダヘッドカバー、潤滑剤分離装置及び冷却装置の取り付けが行われることになる。このことから、潤滑剤分離装置、シリンダヘッドカバー及び冷却装置を別々に取り付けるための追加的な時間とコストを要する取り付け工程はもたらされず、また不要であることが明らかである。
【００１１】
本発明による吸気モジュールは、そのモジュール上の構造により、吸気モジュールの所望の機能に関し、有利な試験容量を有する。換言すれば、吸気モジュールの構成要素、すなわち少なくともエアガイド部材、シリンダヘッドカバー、潤滑剤分離装置及び冷却装置は、所望の機能性をそれらを組み合わせて検査することができる。これらの構成要素を別個に検査することは想定されず、また不要である。このことによって、吸気モジュールの機能性若しくは機能実現の検査を実施するために要する時間とコストは低く抑えられる。本発明に基づく吸気モジュールの部品数が極めて少ないことから、物流上の取り扱いもごく簡単になる。また、本発明による吸気モジュールは、吸気モジュールにこれらの構成要素を一体化した結果、取り付けに必要なスペースが極めて少なく、かつ非常に軽量である。
【００１２】
さらなる利点は、接合箇所が極めて少ないことから、吸気モジュールの公差が非常に小さいことである。さらに、外部の管、すなわち外側から吸気モジュールに接続すべき管の数も極めて少なく保つことができる。このことによっても、軽量化が図られるとともに、特に例えば乗用車として設計された自動車のエンジンルームのようにスペースの乏しい領域におけるパッケージの問題の解決及び／又は回避につながる。
【００１３】
潤滑剤分離装置は、潤滑剤、特にオイルを、潤滑剤と空気との混合物、若しくは潤滑剤とガスとの混合物から分離するために用いられる。潤滑剤分離装置は、例えば内燃機関のクランクケース脱気の範囲において使用することができ、そのクランクケース脱気の際、内燃機関のクランクケースからいわゆるブローバイガスが排出される。このとき、ブローバイガスは、少なくともその大部分が、クランクケースからの潤滑剤及びガスからなる、潤滑剤と空気との混合物、若しくは潤滑剤とガスとの混合物によって形成されている。クランクケース脱気の範囲において、ブローバイガスのガス部分若しくは空気部分は、内燃機関の空気側に送り返される。その際、ブローバイガスの潤滑剤部分までもが空気側に返送されることは望ましくない。これを回避するために潤滑剤分離装置が備えられており、この装置によって、潤滑剤部分は少なくともその大部分がブローバイガスのガス部分から分離されるため、少なくとも実質的にガス部分のみを内燃機関の空気側及び内燃機関の少なくとも１つの燃焼室に誘導することができる。これによって、内燃機関のエミッションは特に低く抑えられる。
【００１４】
冷却装置は、例えば、排気ガスターボチャージャーのコンプレッサーによって圧縮された空気を冷却するためのインタークーラーとして機能する。圧縮され、それに伴い温度上昇した空気を冷却することによって、エンジンの過給度が上昇しうる。このようにして、内燃機関は特に効率的に、またこれにより燃料消費面で有利に運転されうる。
【００１５】
このことから、本発明による吸気モジュールの機能一体性は、極めて高度であることが明らかである。このとき、ブローバイガスを空気側に、ひいては内燃機関の吸気路に送り返すことは特に容易であるが、これは、返送を制御若しくは調節するための制御部材若しくは調節部材を、ブローバイガスを取り出す取出口並びにブローバイガス若しくはそのガス部分が導入される返送口に特に近接して置くことができるためである。このとき、取出口は、例えばシリンダヘッドの潤滑剤室若しくはオイル室に配置される。返送口は、空気の流れ方向における冷却装置（インタークーラー）の下流にあるか、もしくは排気ガスターボチャージャーに向かう浄化エアラインにあるのが好ましい。
【００１６】
本発明の有利な実施形態では、エアガイド部材の第１接続フランジ面を介してエアガイド部材をシリンダヘッドと接続することができ、かつ、シリンダヘッドカバーの第２接続フランジ面を介してシリンダヘッドカバーをシリンダヘッドと接続することができ、この２つのフランジ面は、少なくとも実質的には共通の平面に配置されている。これによって、本発明による吸気モジュールは特に容易に取り付け可能であり、また特に容易であるが故に、時間とコスト面で有利に製造することができる。これに相応して、上記の第１接続フランジ面に対応するシリンダヘッドの第３接続フランジ面、及び上記の第２接続フランジ面に対応するシリンダヘッドの第４接続フランジ面も、少なくとも実質的には共通の平面に配置されている。これによって、複雑なアダプター部材を要することなく、吸気モジュールをシリンダヘッドに取り付けることができる。上記の第３接続フランジ面が上記の第４接続フランジ面（若しくはその逆）に一体化されているシリンダヘッドの場合、本発明による吸気モジュールの取り付けは特に容易である。
【００１７】
さらなる有利な実施形態では、エアガイド部材は空気分配器を含み、この空気分配器によって内燃機関の複数の燃焼室、特にシリンダに空気を分配可能である。空気分配器は、例えばコレクタ室を有し、ここに、例えば圧縮されて内燃機関に供給される空気がまず集められる。それぞれの燃焼室に対応する複数のエアダクトがコレクタ室から分岐し、このエアダクトに、例えばコレクタ室から圧縮された空気が流入可能であり、またこのエアダクトから燃焼室に空気が流入可能である。これによって、吸気モジュールの特に高度な機能一体性が達成される。
【００１８】
一部がエアガイド部材によって、また一部がシリンダヘッドカバーによって区切られた収納スペースに冷却装置が配置される場合、それがさらなる利点となることは明らかである。換言すれば、シリンダヘッドカバー及びエアガイド部材は、収納スペースを形成するために互いに接続しており、このとき冷却装置は収納スペースに配置されている。これによって、収納スペースは、容易で且つコスト面で有利な方法により、わずかな数の部品のみで作り出されるため、吸気モジュールの取り付けに必要なスペース及びコストが少なく抑えられる。
【００１９】
本発明のさらなる有利な実施形態では、内燃機関に空気を供給可能な、少なくとも１つのエアラインは、一部がエアガイド部材によって、また一部がシリンダヘッドカバーによって区切られている。これによって、吸気モジュールは、特にコスト面で有利であり、かつコンパクトな仕上がりとなる。
【００２０】
好ましくは、冷却装置は、吸気モジュール、特に収納スペースに挿入されている。このようにすることで、時間とコスト面で有利に冷却装置を取り付けることができ、このことから、時間とコスト面が最適化された内燃機関全体の組み立てが実現する。これは、冷却装置の主な延在方向に対して、縦向きにも横向きにも実施可能である。
【００２１】
特に１つの好ましい実施形態では、ハウジング部分、特にハウジング上部がハウジング下部と、ねじ留め、溶接、接着及び／又はリベット継ぎにより互いに接続されている、及び／又はこれらの部分が少なくとも部分的に互いに一体化されている。これらの接続技術により、ハウジング部分を特に持続的に気密かつ簡易に接続することができる。特に、プラスチック製のハウジング部分の接続には、これらの部分の溶接の際に、少なくとも部分的に金属製の接続部材の使用を避けることができる。このようにすることで、配置の全体重量を小さく抑えることができる。
【００２２】
また、本発明は、本発明による吸気モジュールを備えた内燃機関をも含む。この場合、内燃機関は、本発明による吸気モジュールが例えばねじによって取り付けられているシリンダヘッドを含む。
【００２３】
本発明のさらなる利点、特徴及び詳細は、以下の好ましい実施形態の説明及び図を参照することにより明らかとなる。前述の説明の中で挙げられている特徴及び特徴の組み合わせ、及び後述の図の説明で挙げられる及び／又は図の中でのみ示される特徴及び特徴の組み合わせは、本発明から逸脱しない範囲で、個々に列挙された組み合わせのみでなく、他の組み合わせ又は単独でも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】レシプロピストン型内燃機関として形成された内燃機関用吸気モジュールであって、エアガイド部材、シリンダヘッドカバー、オイルセパレータ及びインタークーラーが内部に一体化されている吸気モジュールの概略透視図である。
【図２】図１の吸気モジュールの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、レシプロピストン型として形成された、自動車、特に乗用車の内燃機関用の吸気モジュール１０を示している。図２と合わせて見ると分かるように、吸気モジュール１０は、エアガイド部材１２を含んでおり、このエアガイド部材１２によって内燃機関に空気が供給される。エアガイド部材１２は、インテークマニホールドともよばれるが、これは、エアガイド部材を介して空気を内燃機関に吸入することができるためである。
【００２６】
さらに、吸気モジュール１０はシリンダヘッドカバー１４を含み、このシリンダヘッドカバー１４は、内燃機関のシリンダヘッドを少なくとも部分的にカバーし、また、エアガイド部材１２と一体的に形成されている。このエアガイド部材１２には、エアダクト１６が備え付けられており、このエアダクト１６を介して内燃機関のシリンダ内に空気を流入させることができ、またこのエアダクト１６は、一方では吸気モジュール１０のハウジング上部１８によって、他方では吸気モジュール１０のハウジング下部２０によって部分的に区切られている。この場合、ハウジング下部２０によってシリンダヘッドカバー１４が構成される。
【００２７】
図１及び図２に示すように、ハウジング上部１８及びハウジング下部２０は、それぞれの接続フランジ２２を介して収納スペース２４を形成し互いに接続している。換言すれば、収納スペース２４は、一部はエアガイド部材１２によって、また一部はシリンダヘッドカバー１４によって区切られている。ハウジング下部２０によって、シリンダヘッドカバー１４と、インタークーラー２６を収納するためのハウジングとの双方が部分的に構成されている。
【００２８】
収納スペース２４にはインタークーラー２６が配置されており、内燃機関に供給され、ターボチャージャーのコンプレッサーによって圧縮され、これにより温度上昇した空気はこのインタークーラー２６によって冷却されうる。特に組み立てを簡単にするため、インタークーラー２６は吸気モジュール１０の収納スペース２４に挿入されている。このことは、シリンダヘッドカバー１４、エアガイド部材１２及びインタークーラー２６が吸気モジュール１０に一体化されていることを意味している。さらに、吸気モジュール１０には、クランクケース脱気の範囲においてオイル分離を行うため、オイルセパレータ領域２８が一体化されている。クランクケース脱気によって、内燃機関のクランクケースから、いわゆるブローバイガスが排出される。ブローバイガスは、オイルとガスとの混合物として構成される。オイル部分は内燃機関のオイル循環に再び運ばれ、一方でガス部分は、内燃機関の吸気路に導入されてシリンダへ供給される。この分離運搬を実現するために、オイルセパレータ領域２８によるオイル分離が用いられ、このオイル分離によって、オイル部分は、少なくとも大部分がブローバイガスのガス部分から分離される。
【００２９】
さらに、エアガイド部材１２には、管継手３０が備え付けられており、コンプレッサーにより圧縮され、これにより温度上昇した空気をこの管継手３０を介して、収納スペース２４に、ひいてはインタークーラー２６に運ぶことができる。さらに、エアガイド部材１２は、空気分配器３２を含み、圧縮された空気とインタークーラー２６によって冷却された空気とが、この空気分配器３２によって内燃機関のシリンダへと供給される。
【００３０】
特にエアガイド部材１２、シリンダヘッドカバー１４、インタークーラー２６及びオイルセパレータ領域２８を吸気モジュール１０に一体化することによって、吸気モジュールは高度の機能一体性を有し、また、取り付けに必要なスペースと重量がわずかですむことになる。吸気モジュール１０は、モジュール部としてシリンダヘッドに固定することができ、この固定によって、エアガイド部材１２、シリンダヘッドカバー１４、インタークーラー２６及びオイルセパレータ領域２８が同時に固定されることになる。そうすることで、内燃機関の組み立てコストを低く抑えることが可能である。
【００３１】
このように、吸気モジュール１０は、特に直列製造方式の内燃機関において有利に用いることができ、その取り付けに必要なスペースを、特に直列型エンジンの場合には、きわめて省スペースに抑えることができる高度に一体化した吸気モジュール１０である。
【００３２】
ハウジング上部１８をハウジング下部２０と接続させるためには、ねじ３４が用いられており、このねじ３４は、ハウジング上部１８とハウジング下部２０のそれぞれの貫通孔を貫通し、シリンダヘッドにねじ込まれる。ねじ３４によって吸気モジュール１０全体がシリンダヘッドに固定される。吸気モジュール１０をシリンダヘッドにさらに接続するために、ハウジング下部２０のそれぞれの貫通孔を貫通する追加のねじ３６をさらに用いる。別種のねじ留め、溶接、接着及び／又はリベット継ぎによって、ハウジング上部３０がハウジング下部３４と互いに接続している、及び／又はこれらの部分が少なくとも部分的には一体的に作られているということも考えられる。
【００３３】
好適には、エアガイド部材１２若しくはインテークマニホールドをシリンダヘッドと接続することができる第１接続フランジ面と、シリンダヘッドカバー１４をシリンダヘッドと接続することができる第２接続フランジ面とが、少なくとも実質的には共通の平面３８に配置されている。このことは、吸気モジュール１０の特に簡単な組み立て状況及び製造状況を示している。
【符号の説明】
【００３４】
１０  吸気モジュール
１２  エアガイド部材
１４  シリンダヘッドカバー
１６  エアダクト
１８  ハウジング上部
２０  ハウジング下部
２２  接続フランジ
２４  収納スペース
２６  インタークーラー
２８  オイルセパレータ領域
３０  管継手
３２  空気分配器
３４  ねじ
３６  追加のねじ
３８  平面
【図１】
2014532147.tif 000003
【図２】
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【国際調査報告】
2014532147.tif 000005
2014532147.tif 000006
2014532147.tif 000007
2014532147.tif 000008