(57)【要約】本発明は、特に自動車の内燃機関（１）用の新気供給装置（２６）に関する。新気供給装置（２６）は、フィルタ分室（３５）に設けられたフィルタ要素（３７）と、冷却器分室（３６）に設けられた給気冷却器（１２）とを備える。製造コストを低く維持するために、フィルタ分室（３５）と冷却器分室（３６）とをまとめて有する一体型の筐体（３４）が設けられている。給気冷却器（１２）は、冷却剤入口（６１）と、冷却剤出口（６２）と、冷却剤入口（６１）を冷却剤出口（６２）に接続する内部冷却通路とを有する。内部冷却通路は、筐体（３４）において冷却器分室（３６）を貫通して延びる給気通路と熱伝導するように連結している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタ分室（３５）に設けられたフィルタ要素（３７）と、
冷却器分室（３６）に設けられた給気冷却器（１２）とを備える、特に自動車の内燃機関（１）用の新気供給装置であって、
前記フィルタ分室（３５）及び前記冷却器分室（３６）を一体的に有する一体型の筐体（３４）を備え、
前記給気冷却器（１２）は、冷却剤入口（６１）と、冷却剤出口（６２）と、前記冷却剤入口（６１）を前記冷却剤出口（６２）に接続する内部冷却剤通路とを備え、
前記内部冷却剤通路は、前記筐体（３４）内に延びる給気通路と熱伝導するように連結されており、
前記給気通路は、前記冷却器分室（３６）を貫通している
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の新気供給装置において、
前記給気冷却器（１２）は、前記冷却器分室（３６）に嵌込み可能な、特に挿入可能な部品として形成されている
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の新気供給装置において、
前記給気冷却器（１２）は、前記冷却剤入口（６１）と前記冷却剤出口（６２）とを有する被覆体（４１）を備え、
前記被覆体（４１）は、前記給気冷却器（１２）を前記冷却器分室（３６）内に嵌め込むために前記筐体（３４）に設けられた冷却器分室開口部（４０）を閉じるように構成されている
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の新気供給装置において、
スロットル装置（４６）を備え、
前記スロットル装置（４６）のスロットル部材（４５）は、前記筐体（３４）内に、又は前記筐体（３４）に接して一体的に形成されたスロットル分室（４４）に設けられている
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項５】
請求項４に記載の新気供給装置において、
前記スロットル装置（４６）は、予め組立可能なユニットであり、
前記ユニットは、前記スロットル部材（４５）が前記スロットル分室（４４）に嵌め込まれるように前記筐体（３４）に取り付けられる
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の新気供給装置において、
前記スロットル装置（４６）は、閉鎖部（５４）を備え、
前記閉鎖部（５４）は、前記スロットル部材（４５）を前記スロットル分室（４４）に嵌め込むために前記筐体（３４）に設けられたスロットル分室開口部（５５）を閉じるように構成されている
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項７】
請求項６に記載の新気供給装置において、
前記閉鎖部（５４）は、前記筐体（３４）とクリップ接続される
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の新気供給装置において、
空気量センサ（４９）を備え、
前記空気量センサ（４９）のセンサシステム（４８）は、前記筐体（３４）内に、又は前記筐体（３４）に接して一体的に形成されたセンサ分室（４７）に設けられている
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項９】
請求項８に記載の新気供給装置において、
前記空気量センサ（４９）は、予め組立可能なユニットであり、
前記ユニットは、前記センサシステム（４８）が前記センサ分室（４７）に嵌め込まれるように前記筐体（３４）に取り付けられる
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の新気供給装置において、
前記空気量センサ（４９）は、閉鎖部（５８）を備え、
前記閉鎖部（５８）は、前記センサシステム（４８）を前記センサ分室（４７）へ嵌め込むために前記筐体（３４）に設けられたセンサ分室開口部（５７）を閉じるように構成されている
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれか１項に記載の新気供給装置において、
前記閉鎖部（５８）は、前記筐体（３４）とクリップ接続される
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の新気供給装置において、
前記筐体（３４）には、出口接続部（５０）が一体的に形成され、
前記出口接続部（５０）に、排気ターボチャージャ（６）の過給機（７）の入口側を接続可能である
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の新気供給装置において、
前記筐体（３４）には、入口接続部（５３）が一体的に形成され、
前記入口接続部（５３）に、排気ターボチャージャ（６）の過給機（７）の出口側を接続可能である
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項１４】
請求項３に記載の新気供給装置において、
前記被覆体（４１）は、分配収集箱（６３）として形成されているか、又は分配収集箱（６３）を備える
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の新気供給装置において、
前記給気冷却器（１２）は、複数の板（６６）を備え、
前記複数の板（６６）は、積層方向（６７）において間隔を置いて互いに重なって積層され、
隣接する板（６６）同士の中間空間（６８）は、前記給気通路の一部を形成する
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の新気供給装置において、
前記給気冷却器（１２）は、複数のＵ型管（６９）を備え、
前記複数のＵ型管（６９）の直線部分（７０）は、前記積層方向（６７）において互いに並ぶ前記板（６６）の穿孔（７２）に挿通され、
前記Ｕ型管（６５）の各湾曲部分（７１）は、２つの前記直線部分（７０）を互いに接続し、積層体（７３）の外側に延びている
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の新気供給装置において、
前記板（６６）は、前記Ｕ型管（６９）に密着しないように配置されていることを特徴とする新気供給装置。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の新気供給装置において、
前記Ｕ型管（６９）の前記直線部分（７０）は、保持板（７５）の開口部（７６）に挿通され、
前記保持板（７５）は、前記積層方向（６７）において前記積層体（７３）に境を接し、エラストマー（７７）によって被覆されている
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の新気供給装置において、
前記保持板（７５）は、前記給気冷却器（１２）の分配収集箱（６３）として形成された被覆体（４１）を前記筐体（３４）に対して封止する筐体封止部（７８）を備え、
前記被覆体（４１）は、前記冷却剤入口（６１）と前記冷却剤出口（６２）とを有する
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載の新気供給装置において、
前記保持板（７５）は、前記保持板（７５）の各開口部（７６）用に、管封止部（８２）を備え、
前記管封止部（８２）は、各管（６９）の各挿通部分（８０）を、前記保持板（７５）に対して封止する
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項２１】
請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の新気供給装置において、
前記管（６９）の前記挿通部分部分（８０）は、前記保持板（７５）の領域において後から機械的に拡張される
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項２２】
請求項１８〜２１のいずれか１項に記載の新気供給装置において、
前記筐体（３４）は、各湾曲部分（７１）のために１つずつ個別の収容ポケット部（８６）を備え、
前記収容ポケット部（８６）に、前記各湾曲部分（７１）が入り込む
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項２３】
請求項１８〜２２のいずれか１項に記載の新気供給装置において、
前記被覆体（４１）は、前記筐体（３４）にクリップ接続されている
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項２４】
請求項１〜２３のいずれか１項に記載の新気供給装置において、
前記フィルタ要素（３７）は、少なくとも１つの位置決め要素（９０）を備え、
前記位置決め要素（９０）は、前記筐体（３４）に接して前記フィルタ分室（３５）に配置された位置決め輪郭部（９１）と協働して前記フィルタ要素（３７）を前記筐体（３４）に対して所定の相対位置へ配置及び／又は保持する
ことを特徴とする新気供給装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の新気供給装置において、
前記フィルタ要素（３７）は、円筒状のフィルタ本体（９２）と前記円筒状のフィルタ本体（９２）の軸方向端面に設けられた２つの端板（９３，９４）とを備え、
前記各位置決め要素（９０）は、前記端板（９３，９４）の１つに配置されている
ことを特徴とする新気供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部の構成を有する、特に自動車の内燃機関用の新気供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
過給内燃機関に新気を供給する新気供給装置は、一般的に、フィルタ分室に設けられたフィルタ要素と、冷却器分室に設けられた給気冷却器とを備えている。前記内燃機関は、新気を供給するために、例えば、圧縮器又は排気ターボチャージャを備えている。この圧縮器又は排気ターボチャージャは、内燃機関の新気システムに連結された過給機と、この過給機に駆動接続されたタービンとを備え、このタービンは、内燃機関の排気システムに組み入れられている。
【０００３】
特許文献１には、フィルタ要素を収容するためのフィルタ分室と、給気冷却器を収容するための冷却器分室とが１つの共通の筐体に設けられた新気供給装置が記載されている。なお、この筐体は、この筐体へ供給される気流が筐体内で２つの流れに分かれるように構成されている。一方の流れは、フィルタ要素を通過し、他方の流れは、給気を冷却するための給気冷却器を通過する。このため、前記一方の流れは、フィルタ要素を通過後、筐体から導出され、排気ターボチャージャの過給機へ供給される。過給された新気すなわち給気は、過給機から筐体へ戻り、給気冷却器を通過する。冷却された給気は、給気冷却器から出て、内燃機関の燃焼室へとさらに供給される。達成可能な冷却能力に関するこのような新気供給装置の効率は、新気供給装置の小型化を追求した場合は比較的低い。
【０００４】
特許文献２には、過給内燃機関用の別の新気供給装置が記載されている。この新気供給装置では、１つの共通の筐体において、フィルタ要素と、このフィルタ要素の下流の給気冷却器とが前記筐体の１つの共通の内空間に設けられている。したがって、この新気供給装置では、過給後に空気が浄化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９６０４７３８Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第２７３８２９３Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記問題に鑑み、本発明の目的は、上記のような新気供給装置のための改善された、特に、コスト効率よく製造可能なことを特徴とする形態を提供することである。さらに、新気供給装置の構造を小型化し、効率を高める。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によると、上記目的は、特に、独立請求項の主題により達成される。有利な形態は、従属請求項の主題である。
【０００８】
本発明は、給気冷却器とフィルタ要素とを収容するために、フィルタ分室及び冷却器分室を一体的に有する一体型筐体を提供するという構想に基づく。言い換えると、フィルタ分室及び冷却器分室が個別の分室として同じ筐体内に一体的に形成されている。このような一体型筐体により、新気供給装置を特に簡単な構造で特にコスト効率よく製造することができる。
【０００９】
本発明は、給気冷却器に、冷却剤入口と、冷却剤出口と、冷却剤入口を冷却剤出口に接続する内部冷却剤通路とを設けることをさらに提案する。なお、この冷却材通路は、給気通路と熱伝達するように連結されている。また、この給気通路は、筐体内に延び、冷却器分室を貫通して延びるものである。一体化された、すなわち内部に設けられた冷却剤通路を介して、給気冷却器は、特に流体の冷却剤により作動し、これにより、小さな構造空間において特に集中的に給気冷却を行うことができる。このような小型に構成された給気冷却器は、提案された共通の一体型筐体に特に簡単に収容される。これにより、一体型部品としての筐体の製造が非常に簡単になる。
【００１０】
好ましい一形態によると、給気冷却器は、冷却器分室に嵌込み可能な、特に挿入可能な部品として形成されていてもよい。これにより、給気冷却器を筐体に簡単に取り付けることができ、管理又は修理のために、給気冷却器を新気供給装置の筐体から同様に簡単にまた取り外すことができる。
【００１１】
有利な一発展形態によると、給気冷却器は、冷却剤入口と冷却剤出口とを有する被覆体を備えていてもよい。この被覆体は、給気冷却器を冷却器分室へ嵌め込むために筐体に設けられた冷却器分室開口部を閉鎖するものである。これにより、給気冷却器の部品、すなわち前記被覆体は、多機能性を有することとなる。被覆体は、一方では、給気冷却器のある種の担持機能を有する構造部品を形成し、他方では、筐体の冷却器分室開口部用の蓋又は閉鎖部を形成する。これにより、給気冷却器の冷却回路への接続も著しく簡単になる。なぜなら、冷却剤入口及び冷却剤出口が被覆体に形成されているからである。その結果、筐体壁に別の孔を設け、それを塞ぐ必要が無くなる。
【００１２】
有利な一形態によると、筐体は、未濾過未圧縮の新気用の新気入口を備えている。新気入口を通して、周囲から空気を筐体に入れることができる。さらに、筐体には、給気出口を設けてもよく、濾過され、過給され、冷却された給気を、この給気出口を介して筐体から出すことができ、内燃機関の燃焼室へ導入することができる。
【００１３】
他の有利な一形態によると、スロットル装置が備えられていてもよい。このスロットル装置のスロットル部材は、スロットル分室に設けられ、スロットル分室は、筐体内に、又は筐体に接するように一体的に形成されている。これにより、筐体の機能性が広がり、それゆえ製造コストが下がる。
【００１４】
有利な一発展形態によると、スロットル装置は、予め組立可能なユニットであってもよい。なお、このユニットは、スロットル部材がスロットル分室へ嵌め込まれるように筐体に取り付けられるように構成されたものである。この構造により、新気供給装置の組立が簡単になる。なぜなら、予め組み立てられたスロットル装置を嵌め込み、すなわち取り付けさえすればよいからである。
【００１５】
他の一発展形態によると、スロットル装置は、閉鎖部を備えていてもよい。なお、この閉鎖部は、スロットル部材をスロットル分室へ嵌め込むために筐体に設けられたスロットル分室開口部を閉鎖するものである。これにより、スロットル装置がより機能的なものになる。同時に、新気供給装置の組立が簡単になる。なぜなら、スロットル装置の取り付けと同時に、スロットル部材の導入のために設けられたスロットル分室開口部を閉じることができるからである。
【００１６】
この場合、スロットル装置の閉鎖部を筐体にクリップ接続できる形態が特に有利である。これにより、別個の更なる固定要素が不要となる。
【００１７】
他の有利な一形態では、空気量センサが設けられていてもよい。空気量センサのセンサシステムは、筐体内又は筐体に接して一体的に設けられたセンサ分室に配置される。この方法により、筐体がより機能的となり、これにより、製造コストが全体として下がる。センサ分室は、フィルタ分室の清浄側と連通していてもよい。つまり、新気通路におけるフィルタ要素の下流に設けられていてもよい。
【００１８】
有利な一発展形態によると、空気量センサは、予め組立可能なユニットであってもよい。なお、このユニットは、センサシステムがセンサ分室へ嵌め込まれるように筐体に取り付けられるように構成されたものである。この場合も、予め組立可能なユニットにより、給気装置の組立が簡単になり、それにより、コスト効率が上がる。空気量センサは、さらに、流れを誘導する機能を有していてもよく、例えば、流れを方向転換させてもよい。このため、空気量センサは、できるだけ低い流動抵抗で流れを誘導すなわち方向転換するために、適切な誘導形状すなわち方向転換輪郭部を備えていてもよい。このような輪郭部は、筐体自体においては形成できないか、又は多大な労力を費やすことでしか形成できないので、この誘導形状すなわち方向転換輪郭部をセンサ内へ移動させることで、簡単化につながる。
【００１９】
他の有利な一発展形態によると、空気量センサは、閉鎖部を備えていてもよい。なお、この閉鎖部は、センサシステムをセンサ分室へ嵌め込むために筐体に設けられたセンサ分室開口部を閉鎖するものである。この場合も、空気量センサがより機能的となると同時に、組立にかかる労力が軽減される。なぜなら、空気量センサの筐体への取り付けと同時に、センサシステムの嵌め込みのために設けられたセンサ分室開口部を閉じることができるからである。
【００２０】
他の有利な一発展形態では、閉鎖部が筐体にクリップ接続されていてもよい。別個の固定要素を省くことにより、組立が簡単になる。
【００２１】
内燃機関は、新気を過給するために、排気ターボチャージャを備えていてもよい。排気ターボチャージャの過給機は、内燃機関の新気システムに組み入れられており、排気ターボチャージャのタービンは、内燃機関の排気システムに組み入れられている。ここに提案される新気供給装置は、新気システムの少なくとも１つの構成部品である。特に、内燃機関の新気システムは、ここに提案される新気供給装置により形成されている。同様に、排気ターボチャージャの過給機も、新気供給装置の構成部品であってもよい。過給機は排気ターボチャージャと一体化しているので、排気ターボチャージャもそのタービンと共に新気供給装置の構成部品であり得る。新気通路は、新気供給装置内において、濾過された新気が過給機へ供給されるように適宜導かれている。その結果、過給機は、新気通路において、フィルタ要素と給気冷却器との間に設けられている。
【００２２】
有利な一形態によると、入口接続部が筐体と一体的に形成されていてもよい。この入口接続部に、過給機の出口側が接続されている、又は接続可能である。さらに又は代替として、出口接続部が筐体と一体的に形成されていてもよい。出口接続部は、過給機の入口側に接続されている、又は接続可能である。この場合、出口接続部は、新気がフィルタ要素の後にまずセンサ分室を流通してから過給機に到達するように、前記センサ分室の入口に直接連通していていもよい。
【００２３】
先述のように、有利な一形態の給気冷却器は、冷却器分室開口部を閉じる被覆体を備えていてもよい。被覆体は、簡単な場合は、特に固形材料からなる被覆板として形成されていてもよい。一代替形態では、被覆体は、分配収集箱として形成されていてもよい。したがって、被覆体は、中空体すなわち冷却剤誘導用の筐体である。いずれの形態でも、冷却剤入口と冷却剤出口とが被覆体に配置すなわち形成されている。
【００２４】
有利な一実施形態によると、給気冷却器は、多数の板を備えていてもよい。多数の板は、積層方向において間隔を置いて互いに重なるように積層され、積層方向において隣接する板の間に、給気通路の一部を形成する中間空間が生じる。言い換えると、ここで提案された給気冷却器の構造により、給気通路は、複数の板の中間空間を通り、給気冷却器を通って導かれる。これらの板は、冷却剤通路と熱伝導するように連結されているので、板を介して給気との大面積での接触を実現できる。これにより最大限の熱伝導が可能となる。
【００２５】
有利な一発展形態によると、給気冷却器は、複数のＵ型管を備えていてもよい。Ｕ型管の直線部分は、積層方向に互いに並んでいる板の穿孔に挿通され、一方、Ｕ型管の各湾曲部分は、２つの直線部分を互いに接続し、積層体の外側に延びている。これにより、給気冷却器用の特に簡単に実現可能な構造が生じる。特に、上記複数の板からなる積層体を１つだけ製造する必要があり、積層体の互いに並んでいる穿孔にＵ管が挿入される。Ｕ管の開口端は、被覆体の分配室又は被覆体の収集室と連通していてもよい。
【００２６】
有利な一発展形態では、板は、管に密着しないように（緩く）配置されていてもよい。特に、これにより、板に対する管のはんだ付けが省略され、それゆえ、給気冷却器を特にコスト効率よく製造できる。板と各穿孔における管との間に、圧入嵌合部が適宜形成されており、圧入嵌合部は、特にあそびが少なく又はプレス嵌め部を備えていてもよい。
【００２７】
他の有利な一発展形態では、管の直線部分は、保持板の開口部に挿通されていてもよい。保持板は、積層方向において積層に境を接し、エラストマーよって被覆されている。この保持板は、搭載状態において、組立状態において冷却器分室開口部を閉じる被覆体又は被覆体の少なくとも１つの構成部品であり得る。
【００２８】
他の有利な一発展形態では、保持板は、給気冷却器の分配収集箱として形成された被覆体の一部分を筐体に対して封止する筐体封止部を備えていてもよい。なお、被覆体又は被覆体の一部分は、冷却剤入口及び冷却剤出口を備えている。特に、冷却剤入口は、分配収集箱の分配室に連通し、一方、冷却剤出口は、分配収集箱の収集室に連通する。特に、保持板は、筐体の冷却器分室開口部の領域における分配収集箱を閉じる。筐体封止部は、プラスチックで製造されていることが好ましい。筐体封止部は、特に、保持板のエラストマー被覆の一体的な構成部分により形成されていてもよい。
【００２９】
有利な一発展形態では、保持板は、その各開口部用に管封止部を備えていてもよい。なお、この管封止部は、各管の各挿通部分を保持板に対して封止するように構成されたものである。これにより、保持板と管との間にはんだ接続が行われていない場合でも、給気冷却器の内部に冷却剤を十分に密閉して誘導できる。管封止部は、適切なプラスチックで構成されることが好ましい。管封止部は、特に、保持板のエラストマー被覆部の一体的な構成部分により形成されていてもよい。
【００３０】
他の一形態によると、管のうち保持板の領域にある部分だけを機械的に後から拡張することが考えられる。このような機械的な拡張により、保持板に管が固定される。同時に、各開口部における管と保持板との間の径方向の隙間を減らすか、又は無くすことができる。管封止部がさらに設けられている限り、上記後からの拡張により、各管と該管に対応する管封止部との間で予応力のかかった径方向の接触、特に、径方向の押圧を実現できる。
【００３１】
他の有利な一形態では、筐体は、各湾曲部分のために１つずつ個別の収容ポケット部を備え、この収容ポケット部に、各湾曲部分が入り込んでいてもよい。この構造形態により、給気冷却器は、筐体において、冷却器分室開口部の反対側で位置決め又は位置固定される。同時に、組立のための誘導機能が生じ、これにより、筐体への給気冷却器の嵌め込みが簡単になる。
【００３２】
他の有利な一形態では、給気冷却器の被覆体は、筐体にクリップ接続されていてもよい。この方法により、別個の固定要素が省かれ、それにより組立が簡単になる。
【００３３】
他の一形態では、フィルタ要素は、少なくとも１つの位置決め要素を備えていてもよい。この位置決め要素は、筐体に接してフィルタ分室に配置された位置決め輪郭部と協働して、フィルタ要素を、筐体に対して所定の相対位置に配置及び／又は保持する。これにより、誤った組立を回避できる。特に、フィルタ本体が折り畳まれた網状のフィルタ材料からなる環状（円筒状）の複数のフィルタ要素では、折り畳まれたフィルタ材料の端部の折れ目が互いに固定されているフィルタ本体の接続領域を、各位置決め要素に対して常に同じ相対位置に配置することにより、空気量測定の信頼性が高まる。これにより、フィルタ要素の下流側では、流動条件が常に同じになる。通常はフィルタ要素の下流、そして好ましくはその付近に空気量センサが設けられているので、同様に、その場所でも流動条件は変化しない。その結果、空気量センサの測定の性能すなわち品質は、フィルタ要素を交換する際にも実質的に変化しない。特に、この方法によって、フィルタ要素を交換する場合に空気量センサの測定値が交換後も信頼性のあるものであるためには必要であった空気量センサの再調整を省くことができる。
【００３４】
したがって、好ましい一発展形態によると、フィルタ要素は、円筒状のフィルタ本体と前記円筒状のフィルタ本体の軸方向端面に設けられた２つの端板とを備え、各位置決め要素は、前記端板の１つに設けられていてもよい。特に、各端板に、このような位置決め要素が設けられていてもよい。端板に取り付けることにより、製造が特にコスト効率よく行われる。特に、位置決め要素を、端板に一体的に形成してもよい。
【００３５】
本発明のその他の重要な構成及び利点は、従属請求項、図面及び図面を参照した関連する説明から理解される。
【００３６】
上記で説明され、以下でさらに詳細に説明される構成は、記載の各組み合わせだけでなく、他の組み合わせでも、又は個別でも本発明の範囲を逸脱しない限り使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】内燃機関を概略的に示す回路図である。
【図２】新気システムと排気システムとを有する内燃機関を概略的に示す斜視図である。
【図３】新気供給装置を概略的に示す分解図である。
【図４】給気冷却器を概略的に示す分解図である。
【図５】給気冷却器を概略的に示す縦断面図である。
【図６】図５のＶＩ部分を詳細に示す拡大図である。
【図７】図５のＶＩＩ部分を詳細に示す拡大図である。
【図８】給気冷却器の一形態を概略的に示す側面図である。
【図９】給気冷却器の一形態を概略的に示す側面図である。
【図１０】給気冷却器の一形態を概略的に示す側面図である。
【図１１】給気冷却器の一形態を概略的に示す側面図である。
【図１２】組み入れられた状態での図５のＸＩＩ部分を詳細に示す拡大図である。
【図１３】新気供給装置の空気量センサ及びその周辺を概略的に示す斜視図である。
【図１４】空気量センサを概略的に示す斜視図である。
【図１５】新気供給装置の給気冷却器及びその周辺を、筐体を切開し、給気冷却器を切断して概略的に示す斜視図である。
【図１６】新気供給装置のスロットル装置及びその周辺を、新気供給装置から引き離して概略的に示す斜視図である。
【図１７】図１６においてスロットル装置を取り付けた状態を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明の好ましい実施形態を、図に示し、以下でさらに詳しく説明する。なお、同じ又は類似又は機能的に同じ構成要素には同じ符号を付けた。
【００３９】
図１によると、内燃機関１は、好ましくは自動車において使用されるものであり、エンジンブロック２を備えている。このエンジンブロック２は、詳述はしない複数のシリンダ状の燃焼室３を有している。内燃機関１は、燃焼室３へ新気を供給するための新気システム４を備えている。内燃機関１は、燃焼室３から排気を排出するための排気システム５をさらに備えている。内燃機関１は、過給されるように、排気ターボチャージャ６を備えている。この排気ターボチャージャ６は、従来同様、過給機７とタービン８とを有している。過給機７は、新気システム４に組み入れられている。タービン８は、過給機７を駆動する。また、タービン８は、排気システム５に組み入れられている。
【００４０】
新気システム４は、空気濾過装置９を備えている。この空気濾過装置９は、周囲温度を有する濾過された新気が過給機７に到達するように、第１接続部１０を介して過給機７の入口と接続されている。第２接続部１１は、過給機７の出口側を給気冷却器１２に接続している。これにより、高温の給気が給気冷却器１２に到達する。第２接続部１１に、スロットル装置１３が設けられていてもよい。第３接続部１４は、冷却された給気が燃焼室３に到達するように、給気冷却器１２をエンジンブロック２に接続している。
【００４１】
給気冷却器１２は、給気冷却回路１５に組み入れられている。この給気冷却回路１５は、冷却剤ポンプ１６と、気流１８を当てることができる冷却器１７とを備えている。自動車用途では、この気流１８は、走行風又は送風機（図示せず）によって生成することができ、又は増強され得る。図１において、長方形の枠１９は、ガス供給に関して内燃機関１の低温側を意味している。長方形の枠２０は、ガス除去に関して内燃機関１の高温側を意味している。低温側１９には、特に空気濾過装置９、スロットル装置１３及び給気冷却器１２が配置され、高温側２０には、特に過給機７、タービン８及び好ましくは排気システム５の全体が設けられている。
【００４２】
エンジンブロック２を冷却するために、冷却剤ポンプ２２と冷却器２３とを備えるエンジン冷却回路２１がさらに設けられている。この冷却器２３にも、気流２４を当てることができる。気流２４は、走行風によって生成することができ、送風機（図示せず）によって増強され得る。温度調整弁２５により、冷却器２３を迂回する加熱運転と冷却器２３を組み入れた冷却運転とを切り替えることができる。２つの冷却回路１５，２１が分離して設けられていることが分かる。これらは、例えば、双方の冷却器１７，２３に共通の気流１８又は気流２４を当てることができるようにこれら双方の冷却器が直接前後に配置されている限り、互いに組み合わせることができる。これにより、特に、共通の送風機が１つだけ設けられる。冷却回路１５，２１を分離することで、特に双方の冷却回路１５，２１を異なる温度レベルで操作することが可能である。特に、給気冷却回路１５は、エンジン冷却回路２１よりも低い温度レベルで運転される。
【００４３】
図２によると、新気システム４は、給気装置２６を備えている。この給気装置２６には、特に、排気ターボチャージャ６及び吸気分配部２７を追加することができる。吸気分配部２７は、例えば、第３接続部１４である。排気システム５は、タービン８につながる排気収集機２８を備えている。排気システム５は、排気ターボチャージャ６の下流に、例えば、酸化触媒２９、粒子フィルタ３０及びサイレンサ３１を備えていてもよい。給気冷却回路１５の冷却剤ポンプ１６も、給気装置２６に取り付けられていてもよく、給気装置２６の範囲に含まれていてもよい。
【００４４】
図２において、エンジンブロック２は、例としてシリンダを３つしか備えていないが、図１では４つのシリンダが設けられている。図２において、矢印３２は、自動車の走行方向を示し、これにより、内燃機関１の好ましい組み入れ位置が示されている。さらに、図２においては、長方形の枠３３は、以下で詳しく説明する新気供給装置２６のアッセンブリを示す。給気装置２６は、追加の通路及び管を省くことができるように、内燃機関１の低温側と高温側との間の通路が非常に短くなるように構成されていることが分かる。給気冷却器１２は、筐体３４において、高温の給気を既に非常に早い段階で、つまり、高温の給気を非常に短い通路を流通させただけで冷却できるように構成されていることが好ましい。これにより、新気通路の高温側が比較的短くなり、それゆえ、新気供給装置２６の熱負荷、特に、空気流通方向において下流側の部品及び構成要素（例えば、スロットル装置４６等）の熱負荷が低減される。
【００４５】
図３によると、新気供給装置２６は、一体型筐体３４を備えている。一体型筐体３４は、底８９によって互いに分離されたフィルタ分室３５と冷却器分室３６とを有している。底８９は、同様に、筐体３４の一体化された構成部品である。底８９は、ウェブにより補強されていてもよい。新気供給装置２６は、フィルタ分室３５に嵌込み可能なフィルタ要素３７をさらに備えている。さらに、筐体３４のフィルタ分室開口部３９を閉じることのできる蓋３８が設けられている。フィルタ分室開口部３９を介して、フィルタ要素３７をフィルタ分室３５に嵌込み可能である。蓋３８でフィルタ分室開口部３９を閉じることにより、図１において導入された空気濾過装置９が、新気供給装置２６の一体化された構成部品となる。蓋３８は、別個の固定要素を省くことができるように、特に、筐体３４とクリップ接続されていてもよい。クリップ接続することにより、蓋３８はいつでも取り外せるように筐体３４に固定される。
【００４６】
図３に示す好ましい実施形態では、フィルタ要素３７は、円筒状のフィルタ本体９２と２つの端板９３，９４とを備えるように、円筒状のフィルタ要素として形成されている。フィルタ本体９２は、内側空間を取り囲み、プリーツ状すなわちひだ状の網状フィルタ材料からなることが好ましい。フィルタ本体９２の軸方向表面に、端板９３，９４が設けられている。本実施形態では、図３の左側に配置された端板９３は、閉鎖端板９３として形成されており、一方、右側に配置された端板９４は、開口端板９４として形成されている。開口端板９４は、中央開口部９５を備え、この中央開口部９５を通して、フィルタ本体９２により取り囲まれたフィルタ要素３７の内部との連通可能である。開口端板９４には、軸方向に突出する径方向封止部９７がさらに形成されており、この径方向封止部９７は、開口部９５を取り囲み、組み入れられた状態では、開口部９５に入り込んだ筐体３４の接続部に径方向に密接する。基本的に、２つの開口縁部９３，９４を有する実施形態も考えられる。フィルタ要素３７は、さらに、少なくとも１つの位置決め要素９０を備えている。本実施形態では、２つの位置決め要素９０が備えられている。端板９３，９４のそれぞれに各１つの位置決め要素９０が設けられている。各位置決め要素９０は、それぞれの端板９３，９４と一体的に形成されていることが好ましい。フィルタ要素３７をフィルタ分室３５へ嵌め込む際に、位置決め要素９０は、この位置決め要素９０に対して相補的な位置決め輪郭部９１と協働して、フィルタ要素３７を筐体３４に対して所定の相対位置へ配置する。位置決め要素９０は、組立状態では、フィルタ要素３７と筐体３４との相対位置を保持又は固定するためにさらに協働し得る。本実施形態では、各位置決め要素９０は、直線状の棒として形成されており、フィルタ要素３７の長手方向中央軸に対して横切るように且つ偏心的に延び、それぞれ対応する端板９３，９４を超えて両側に突出している。
【００４７】
他の実施形態では、好ましい円筒状のフィルタ要素３７の代わりに、他の任意の、例えば、板状又は蹄鉄型のフィルタ本体を備えるフィルタ要素３７を使用することができる。
【００４８】
給気装置２６は、冷却器分室開口部４０を介して冷却器分室３６へ嵌込み可能な給気冷却器１２をさらに備えている。このため、給気冷却器１２を、冷却器分室開口部４０を介して冷却器分室３６へ挿入することができる。給気冷却器１２は、組立状態において冷却器分室開口部４０を閉じる被覆体４１を目的に応じて備えている。
【００４９】
筐体３４は、さらに、未濾過の新気用の新気入口４２と、冷却された給気用の給気出口４３とを一体的に備えている。給気出口４３には、吸気分配部２７を接続可能である。
【００５０】
筐体３４は、スロットル分室４４をさらに有し、このスロットル分室４４に、スロットル装置４６のスロットル部材４５を嵌込み可能である。この場合、スロットル分室４４は、筐体３４と一体的に形成されている。さらに、スロットル分室４４は、給気冷却器１２と給気出口４３との間において筐体３４を貫通する新気通路に関して設けられている。
【００５１】
筐体３４は、センサ分室４７をさらに備え、このセンサ分室４７に、空気量センサ４９のセンサシステム４８を嵌込み可能である。センサ分室４７も筐体４３と一体的に形成されている。センサ分室４７は、フィルタ分室３５と出口接続部５０との間の新気通路に設けられており、出口接続部５０は、同様に、筐体３４と一体的に形成されている。この出口接続部５０には、過給機７の入口５１を接続可能である。これに対し、過給機７の出口５２は、筐体３４と一体的に形成された入口接続部５３と接続可能である。この場合、入口接続部５３は、新気通路に関して、給気冷却器１２の上流に、すなわち、冷却器分室３６の上流に配置されている。
【００５２】
筐体３４を特に簡単に単一の射出成型部品として製造できるように、複数の筐体開口部は互いに平行に配向されている。例えば、冷却器分室開口部４０及び給気出口４３並びに出口接続部５０及び入口接続部５３は互いに平行に配向されている。さらに、本実施形態では、新気入口４２とセンサ分室開口部５７とが互いに平行に配向されている。ここに設けられた３つのグループは、それぞれ互いに平行な複数の筐体開口部を有し、本実施形態では、互いに垂直に配向された３つの空間方向において互いに並べられている。
【００５３】
図３、図１６及び図１７において分かるように、スロットル装置４６は、便宜上、予め組立可能なユニットであってもよく、このユニットは、この場合はスロットル部材４５がスロットル分室４４へ嵌め込まれるように、筐体３４に取り付けることができる。スロットル装置４６は、閉鎖部５４を適宜備えている。筐体３４は、スロットル部材４５を嵌め込むために、スロットル分室開口部５５を備え、スロットル部材４５は、このスロットル分室開口部５５を介して、スロットル分室４４へ嵌込み可能である。閉鎖部５４は、取付状態において、スロットル分室開口部５５を閉じる。筐体３４にスロットル装置４６を固定するために、クリップ接続部５６が適宜設けられていてもよい。本実施形態では、クリップ接続部５６は、閉鎖部５４に後方から係合する筐体側スナップイン要素を有している。閉鎖部５４のスロットル分室開口部５５に対向する側には、図１６のように、軸封止部９８が適宜設けられていてもよい。軸封止部９８は、組立状態では、スロットル分室開口部５５の開口縁部に沿って筐体４３に密接する。更なる封止部９９が枠１００の外側にさらに設けられていてもよい。更なる封止部９９は、組立状態において、筐体３４の内面にスロットル分室４４へ開口するように形成されたガイド溝１０１に嵌る。枠１００は、弁として、特に、蝶番弁として形成されたスロットル部材４５を取り囲むことで、このスロットル部材４５に必要な封止輪郭部をスロットル装置４６自体に設ける。これにより、高効率で且つ相対的に正確に測量可能なスロットルを実現可能である。
【００５４】
図３、図１３及び図１４によると、空気量センサ４９は、予め組立可能なユニットを形成していることが好ましい。このユニットを、センサシステム４８がセンサ分室４７へ嵌め込まれるように筐体３４に取り付けることができる。センサシステム４８をセンサ分室４７へ嵌め込むことができるように、筐体３４には、センサ分室開口部５７が設けられている。空気量センサ４９は、空気量センサ４９の取り付けによりセンサ分室開口部５７が自動的に閉鎖されるように、センサ分室開口部５７に対して相補的に形成された閉鎖部５８を備えている。ここでも、図１３に示すように、空気量センサ４９を筐体３４に簡単に固定できるように、クリップ接続部５９が備えられていてもよい。本実施形態では、クリップ接続部５９は、複数の筐体側スナップインアームを備え、これらのスナップインアームは、取付状態において、閉鎖部５８に重なる。
【００５５】
図１４によると、閉鎖要素５８によるセンサ分室開口部５７の気密な閉鎖が簡単になるように、筐体３４に対向する閉鎖部５８の内側に、封止部６０が設けられていてもよい。対応する封止部を、筐体３４に対向するスロットル装置４６の閉鎖部５４の内側にも設けてもよい。図１４において、さらに、空気量センサ４９に形成されたガイド輪郭部９６を認識可能である。ガイド輪郭部９６は、空気量測定センサ４９を取り付ける際にセンサ分室４７に入り込み、センサ分室４７において、所望の流れ方向転換すなわち流れの誘導が行われるように位置決めされる。本実施形態では、流れがガイド輪郭部９６によって、センサ分室４７において比較的小さい流動抵抗で約９０°方向転換される。
【００５６】
以下では図４〜図１２及び図１５を参照して、給気冷却器１２の好ましい実施形態を変形例と共に詳しく説明する。
【００５７】
給気冷却器１２は、取付状態において冷却器分室開口部４０を密閉する被覆体４１を備えている。被覆体４１は、この場合、冷却剤入口６１と冷却剤出口６２とを備えている。したがって、冷却剤入口６１及び冷却剤出口６２は筐体３４の外側に位置している。冷却剤入口６１及び冷却剤出口６２は、給気冷却器１２の内側において、冷却剤通路によって互いに接続されている。給気冷却器１２は、接続部６１，６２を介して給気冷却回路１５に組み入れ可能である。
【００５８】
基本的に、被覆体４１は、一実施形態（図示せず）では、内部において流れを導く機能を有さない簡単な被覆板として形成されていてもよい。しかしながら、被覆体４１が分配収集箱６３を有する、又は分配収集箱６３として形成された、ここに示す実施形態が好ましい。したがって、図５及び図８によると、分配収集箱６３は、特に、冷却剤入口６１に連通されている分配室６４と、冷却剤出口６２に連通されている収集室６５とを備えていてもよい。
【００５９】
図４〜図７によると、給気冷却器１２は、積層方向６７において互いに重なり合って積層された多数の板６６を備えている。図７によると、積層方向６７に互いに隣接する個々の板６６同士の間に、中間空間６８が形成されている。これらの中間空間６８は、筐体３４の内側において給気冷却器１２を貫通する給気通路の一部を形成している。
【００６０】
給気冷却器１２は、複数のＵ形状の管６９をさらに備える。各管６９は、２つの直線部分７０と、１つの湾曲部分７１とを有している。各湾曲部分７１は、それぞれの２つの直線部分７０を互いに連通している。さらに、直線部分７０は、湾曲部分７１が１８０°の円弧を形成するように、適宜、互いに平行に延びている。直線部分７０は、板６６に形成された穿孔７２に挿通されている。隣接する板６６では、直線部分７０は、積層方向６７において穿孔７２によって互いに１列に並べられている。互いに積層された板６６は、板積層体７３を形成している。したがって、管６９の直線部分７０は、大部分が板積層体７３の内部に延びている一方で、湾曲部分７１は、積層体７３の外側に突出している。図６及び図７によると、穿孔７２は、それぞれ１つの屈曲部７４を有する。積層方向６７において測定される屈曲部７４の高さは、積層方向６７において測定される隣接する板６６同士の間隔を規定する。同時に、これらの屈曲部７４により給気冷却器１２の組立が簡単になる。
【００６１】
図４において、単なる例示として、板積層体７３の付近に１枚の板６６と、管６９の構造の付近に１本の管６９を示す。
【００６２】
管６９に板６６が密着しないように配置されている、つまり、板６６と管６９との間に特にはんだ付けが行われていない実施形態が非常に有利である。この目的のために、各屈曲部７４をプレス嵌め部又は圧入部とすることができる。
【００６３】
ここに示す実施形態では、被覆体４１は、保持板７５を有している。保持板７５は、分配収集箱６３を積層７３に対して封止し、多数の開口部７６を有している。管６９の直線部分７０の自由端又は端部８０が開口部７６を挿通している。保持板７５は、目的に応じてエラストマー７７によって被覆されている。このエラストマー被覆（以下では同様に符号７７で示す）は、保持板７５のうち分配収集箱６３の室６４，６５に対向する側が完全に被覆されるように、適宜形成されている。特に、本実施形態のエラストマー被覆７７は、さらに、図６のように開口部７６に入り込み後方で係合するように形成されている。最終的に、図１２によると、保持板７５のエラストマー被覆７７が周囲を取り囲む筐体封止部７８を形成するということが考えられる。封止部７８は、保持板７５の周囲を取り囲む外縁部７９の全体を周方向において取り囲み、これにより、外縁部７９を両側から挟み込む。保持板７５の積層７３に対向する側は、実施形態ではほぼ露出している。
【００６４】
図６によると、管６９すなわち管６９の直線部分７０は、開口部７６においてエラストマー被覆７７と接触し、これにより、十分に封止できる。さらに、封止の向上のため及び保持板７５の積層体７３への固定のために、保持板７５に挿入された管６９の端部８０の断面を、両矢印８１で示すように機械的に広げることが考えられる。これにより、保持板７５に管６９を固定でき、積層体７３全体が保持板７５に対して安定する。この場合、注目すべきは、積層体７３の安定化のためにはんだ付けが必要ないことである。同時に、保持板７５の開口部７６へ管端部８０を圧入することで、エラストマー層７７の封止が向上する。
【００６５】
したがって、エラストマー層７７は、保持板７５において、各開口部７６のために管封止部８２を形成している。管封止部８２は、管６９のそれぞれ挿通端部８０を保持板７５に対して封止している。さらに、エラストマー層７７は、筐体封止部７８を形成している。この筐体封止部７８は、取付状態において、分配収集箱６３又は被覆体４１全体を、筐体３４に対して封止する。この場合、筐体封止部７８は、軸方向において、筐体側溝８４及びボックス側溝８５の各々に係合する。さらに、図５によると、エラストマー７７は、分配収集箱６３の分離壁８７と接続して、分配収集箱６３の入口側分配室６４を、分配収集箱６３の出口側収集室６５に対して封止している。
【００６６】
図１２によると、被覆体４１は、クリップ接続部８３によって筐体３４に固定されていてもよい。ここに示す実施形態では、複数の筐体側クリップ要素が設けられており、クリップ要素は、ここでは分配収集箱６３に形成された被覆体４１の周囲縁部に後方から係合する。
【００６７】
図１５によると、筐体３４は、冷却器分室開口部４０の反対側に、各湾曲部分７１のために１つずつ個別の収容ポケット部８６を備えていてもよい。この収容ポケット部８６は、筐体３４の内側に開口し、収容ポケット部８６に各湾曲部分７１が入り込む。これにより、給気冷却器１２は、管６９によって筐体３４に効果的に位置固定される。
【００６８】
図８〜図１１を参照して、給気冷却器１２についての４つの変形例を以下に詳しく説明する。特に、分配収集箱６３における冷却剤誘導について主に説明する。
【００６９】
図８は、ここに詳しく説明される簡単な実施形態をより詳しく示す。この実施形態では、分配収集箱６３に１つの分配室６４と１つの収集室６５とが形成されている。図５によると、分配室６４と収集室６５とは、ボックス６３と一体的に形成された分離壁８７によって互いに分離されている。分離壁８７は、組立状態において、エラストマー層７７の正面に接することとなる。
【００７０】
次に、図９〜１１は、図８に示す実施形態の３つの異なる変形例を示す。理解しやすいように、分配収集箱６３を透明で示す。図９に示す一変形例では、ボックス６３に分離壁８８がさらに設けられ、これにより、図８に示す実施形態の２つの室６４，６５が、合計で４つの室に、すなわち、室６４が、冷却剤入口６１及び６１’にそれぞれに連通された第１入口室６４及び第２入口室６４’に細分され、これに応じて、室６５が、冷却剤出口６２，６２’にそれぞれに接続された２つの出口室６５，６５’に細分される。これにより、特にダブルフロー低温冷却器が実現される。
【００７１】
図１０に示す変形例では、ボックス６３において、入口室６４は、異なる管６９を様々な部分を介して互いに接続するためにジグザグの輪郭を有している。したがって、入口室６５は、入口室６４に対して相補的に残りの管部分同士を互いに接続している。この構造により、給気冷却器１２の内部で温度分布が比較的均一になる。
【００７２】
図１１に示す変形例では、ボックス６３には同様に４つの室が設けられているが、図９とは異なるように接続されている。これにより、給気冷却器１２において例えば左半分を低温回路にし、例えば右半分を高温回路にすることができる。
【図１】
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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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【図６】
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【図７】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
2015523495.tif 000020
2015523495.tif 000021
2015523495.tif 000022
2015523495.tif 000023
2015523495.tif 000024
2015523495.tif 000025