JP4499423B2 - シリンダヘッド - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載した内燃機関の燃焼シリンダのためのシリンダヘッドに関する。

ドイツ連邦共和国特許公開第１９８２６０４７号明細書により公知なように、電子液圧式の弁調節装置を備えた内燃機関においては、ガス交換弁を操作するために、電子液圧式の弁調節器に、高圧下にある流体有利には油圧（ハイドロリックオイル）が供給され、それと同時に弁調節器によって低圧下にある流体が導出されて、流体リザーバに戻し案内されるようになっている。弁調節器は、２重作用式の作業シリンダをそれぞれ１つ有しており、該作業シリンダは、この作業シリンダ内で摺動可能で、所属のガス交換弁に接続された調節ピストンを有している。この調節ピストンは作業シリンダを液圧式の２つの作業室に仕切っている。作業室内で流体を、有利には２行程２位置方向制御弁として構成された電気式の制御弁によって、相応に圧力制御することによって、調節ピストンが一方又は他方方向にスライドせしめられ、それによって所属のガス交換弁が所定に開放又は完全に閉鎖されるようになっている。

発明の利点
請求項１の特徴部を備えた本発明によるシリンダヘッドは、ガス交換弁を操作するために弁調節装置を取り付けると同時に、弁調節器の流体供給部を形成することができるという利点を有している。弁調節器を備えたシリンダヘッドは、コンパクトなモジュールを形成しており、このモジュールは、別個の構成部分として機能性が検査され、顧客に提供することができる。顧客は、モジュールをエンジンブロックの燃焼シリンダ上に載せるだけで、付加的な前組み付けコストをかけることなしに、機能性が検査される電子液圧式の弁調節装置を装着した内燃機関が得られる。

従属請求項に記載した手段によって、請求項１に記載したシリンダヘッドの有利な実施態様及び改良が可能である。

本発明の有利な実施例によれば、それぞれ１つの高圧管路及び戻し管路より形成された２つの管路対が設けられていて、これらの管路対が有利には互いに平行に延びている。一方の管路対は、吸気弁の弁調節器のための接続開口を有していて、他方の管路対が排気弁の弁調節器のための接続開口を有している。このような構造的な手段によって、吸気側及び排気側のための流体供給が別個の液圧管路いわゆるレールを介して行われる。

本発明の有利な実施例によれば、高圧管路と戻し管路とが、シリンダヘッド内に組み込まれている。つまり高圧管路及び戻し管路は、シリンダヘッドの鋳造成形時に既に形成されるか、又は別の処理工程例えば穿孔或いは切削によって形成される。

本発明の有利な実施例によれば、高圧管路は別個の構成部分として構成されていて、シリンダヘッドに固定されている。これによって、一般的な形式でアルミニウム鋳型鋳造として構成されたシリンダヘッドよりも高い強度を有する材料を使用することができる。この場合、高圧管路は緊締湾曲部材によってシリンダヘッドに緊締することができ、緊締湾曲部材自体はシリンダヘッドに堅固にねじ結合される。選択的に、高圧管路が鋳型鋳造プロセス時に中子のように鋳型内に入れられ、それによってシリンダヘッドの材料によって包囲されることによって、高圧管路を鋳造することも可能である。

本発明の有利な実施例によれば、固定手段は、複数のセンタリング開口と、外側のシリンダヘッド内に設けられた複数のねじ山付き孔とを有しており、この場合、センタリング開口は、同時にガス交換弁の弁シャフトを貫通ガイドするために用いられる。

本発明の有利な実施例によれば、シリンダヘッド内に、漏れ流体を戻しガイドするための少なくとも１つの漏れ管路が設けられており、該漏れ管路が接続通路を介してセンタリング開口に接続されている。この場合有利には、高圧管路と戻し管路とから成る各管路対に漏れ管路が配属されており、この漏れ管路は、管路対に対して平行に延びていて、シリンダヘッド内に組み込まれている。漏れ管路を介して、漏れ流体が弁調節器内に導出され、この場合、有利には吸気側及び排気側のために別個に行われる。

図面
以下に図面を用いて、本発明を具体的に説明する。

図１は、内燃機関の燃焼シリンダのためのシリンダヘッドの平面図、
図２は、図１のII−II線に沿った断面図、
図３は、弁調節器を載せることによって、機能検査可能な完全モジュールに予組立された、図１に示したシリンダヘッドの斜視図、
図４は、図３に示した弁調節器の調節ケーシングの斜視図、
図５は、図４の矢印Ｖ方向で見た調節器ケーシングの側面図、
図６は、図５のVI−VI線に沿って断面した部分図、
図７は、弁調節器のブロック回路図である。

実施例の説明
図１に平面図で示し、図２に断面図で示した、内燃機関の燃焼シリンダのためのシリンダヘッド１０は、全部で４つのガス交換弁１１を備えており、これらのガス交換弁１１のうちの、図１及び図２には、弁シャフト１４１だけが示されている。

図７には、ガス交換弁１１の領域内のシリンダヘッド１０の断面図が示されている。公知の形式で、ガス交換弁１１は、シリンダヘッド１０に形成された開口１２を閉鎖する。シリンダヘッド１０自体は、燃焼シリンダ上に載せられていて、燃焼シリンダに形成された燃焼室をガス密に閉鎖する。ガス交換弁１１は、シリンダヘッド１０の開口１２を取り囲んでいる弁座１３と、軸方向に摺動可能にガイドされた弁シャフト１４１に取り付けられた弁閉鎖体１４２を備えた弁部材１４とを有しており、この弁部材１４は弁座１３と協働して開口１２を開閉する。弁シャフト１４１が一方又は他方の軸方向に摺動することによって、弁閉鎖体１４２は弁座１３から持ち上がるか、又は弁座１３上に載る。

図１及び図２に示されているように、４つのガス交換弁１１のうちのそれぞれ２つが互いに並んで配置されていて、ガス交換弁１１の２つの対がシリンダヘッド１０の中央を基準にして対称的に配置されている。この場合、一方の対のガス交換弁１１が吸気弁１１１を形成し、これに対して中央を基準にして対称的に配置されたガス交換弁１１の対が、燃焼シリンダの燃焼室のための排気弁１１２を形成している。各吸気弁１１１はその弁部材１４２で吸気弁１２を制御し、各排気弁１１２がその弁部材１４２で排気開口１２を制御する。

各ガス交換弁１１は、電子液圧式の調節器１５によって操作される。電子液圧式の調節器１５の構造及び機能形式は公知であり（ドイツ連邦共和国特許公開第１９８２６０４７号明細書参照）、図７にブロック回路図が示されている。弁調節器１５は調節器ケーシング１６を有しており、該調節ケーシング１６内に、２重作用を行う１つの液圧式の作業シリンダ１７と、例えば２／２（２方向２位置）方向制御磁石弁として構成された２つの電気制御弁１８，１９とが収容されている。作業シリンダ１７内には、ガス交換弁１１の弁シャフト１４１に結合された調節ピストン２０が軸方向で摺動可能にガイドされており、この調節ピストン２０は、作業シリンダ１７を、下側の作業室２１と上側の作業室２２とに仕切っている。下側の作業室２１は直接的に、また上側の作業室２２は第１の制御弁１８を介して調節ケーシング１６内の流体流入開口２３に接続されている。上側の作業室２２は、付加的にさらに第２の制御弁１９を介して調節器ケーシング１６内の流体流出開口２４に接続されている。上側の作業室２２を制限する、調節ピストン２０のピストン面は、下側の作業室２１を制限する、調節ピストン２０のピストン面よりも大きい。制御弁１８，１９は電気的に制御され、このために、調節器ケーシング１６に電気的な接続接点２５，２６が設けられている。

図４及び図５には、異なる方向で見た、調節器ケーシング１６（液圧式の作業シリンダ及び電気的な制御弁なしの状態で）の構造が示されている。流体流入開口２３及び流体流出開口２４は、平らなケーシング面１６１に配置されている。流体流入開口２３及び流体流出開口２４に対して同心的にそれぞれ１つの環状溝３１若しくは３２が、ケーシング面１６１に形成されており、この環状面３１，３２は、図示していないシールリングを受容するために用いられる。同じケーシング面１６１に、ケーシング１６１から突出する中空ピン２７によって同心的に包囲された貫通開口２８（図６）が形成されている。貫通開口２８若しくは中空ピン２７に対して同軸的に、調節器ケーシング１６内に、作業シリンダ１７を受容するための中空室４７が配置されている。さらに、調節器ケーシング１６内には２つの盲孔状の受容室２９，３０が形成されており、これらの受容室２９，３０は、ケーシング面１６１とは反対側のケーシング面１６２に開口している（図５）。受容室２９，３０は、制御弁１８，１９を取り付けるために用いられる。この制御弁１８，１９は、ケーシング面１６２から受容室２９，３０内に挿入される。図６に断面図で受容室２９が示されているように、受容室２９の底部から、中空ピン２７の内部に向かって接続通路３３が延びており、この接続通路３３を介して、電気的な制御弁１８において発生する液漏れが貫通開口２８まで導出される。図示されていないが、同じ接続通路が受容室３０に通じている。図４及び図５に示されているように、調節器ケーシング１６には、互いに反対向きの狭い側に、耳状の突起部が一体成形されており、この突起部内に、固定手段有利にはねじ３６（図３）を差し込むための貫通孔３５がそれぞれ１つ形成されている。貫通孔３５は、中空ピン２７の軸線に対して平行にのびている。

図３には、作業シリンダ１７及び制御弁１８，１９を備えた調節器ケーシング１６の完成された構造が示されている。それぞれ１つの弁調節器１５は、ガス交換弁１１を操作するために用いられる。従って、図１に示された、４つのガス交換弁１１を備えたシリンダヘッド１０において、４つの弁調節器１５をシリンダヘッド１０に固定する必要がある。この場合、それぞれ同時に、所属のガス交換弁１１の弁シャフト１４１を、作業シリンダ１７内の調節ピストン２０に連結する必要がある。

シリンダヘッド１０は、弁調節器１５を載せて弁調節器１５をシリンダヘッド１０に固定することによって同時に、弁調節器１５の流体供給が保証されるように、構成されている。図１及び図２に示されているように、このためにシリンダヘッド１０に、高圧下にある流体を調節器１５に供給するための２つの高圧管路３７いわゆる高圧レールと、低圧下にある流体を弁調節器１５から導出して流体リザーバへ戻し案内するための２つの戻し管路３８いわゆる戻し案内リレーとが設けられている。高圧管路３７と戻し管路３８とは、互いに平行に延びており、この場合、高圧管路３７と戻し管路３８とから成るそれぞれ１つの対が、吸気弁１１１と排気弁１１２とに配属されている。高圧管路３７と戻し管路３８とは、弁調節器１５に液圧式に接続するための接続開口３９若しくは４０を備えている。高圧管路３７内の接続開口３９の数と、戻し管路３８内の接続開口４０の数とは、同じであって、吸気弁１１１若しくは排気弁１１２の数に相当する。図１及び図２の実施例では、高圧管路３７が別個の構成部分として構成されている。この構成部分は、シリンダヘッド１０にねじ固定されている緊締湾曲部材４１によって、シリンダヘッド１０に緊締されている。戻し管路３８は、シリンダヘッド１０内に組み込まれていて、シリンダヘッド１０の鋳造時に形成されるか、又は付加的な処理プロセスによってシリンダヘッド１０に穿孔される。さらに、シリンダヘッド１０には漏れ管路４２いわゆる漏れレールが組み込まれている。この漏れ管路４２は、戻し管路３８と同様に構成されている。高圧管路３７と戻し管路３８とから成る各対には、高圧管路３７及び戻し管路３８に対して平行に延びる漏れ管路４２が配属されている。

弁調節器１５をシリンダヘッド１０に連結するために、固定手段が設けられており、この固定手段は、センタリング開口４３とねじ山付き孔４４とを有している。各センタリング開口４３は、弁調節器１５の調節器ケーシング１６に突出して設けられている中空ピン２７を形状結合的（形状による束縛）に受容しており、これに対して、ねじ山付き孔４４は、各調節器ケーシング１６に設けられた２つの貫通孔３５と同軸的に配置されている。センタリング開口４３は同時に、ガス交換弁１１の弁シャフト１４１を貫通ガイドするために用いられる。さらに接続開口３９が設けられており、この接続開口３９は、センタリング開口４３内に挿入される中空ピン２７を有する調節器ケーシング１６を載せる際に、流体流入開口２３が中空管路３７内の接続開口３９上に同心的に載り、流体開口２４が戻し管路３８内の接続開口４０上に同心的に載るように、配置されている。環状溝３１，３２内にはめ込まれたシールリングは、調節器ケーシング１６における貫通孔３５を通って貫通ガイドされたねじ３６をねじ込むことによって、調節器ケーシング１６がシリンダヘッド１０に押し付けられる時に、調節器ケーシング１６の流体流入開口及び流体流出開口２３，２４と接続開口３０，４０との間の液密な接続を保証する。中空ピン２７をセンタリング開口４３内に挿入することによって同時に、センタリング開口４３から突き出る、ガス交換弁１１の弁シャフト１４１が作業シリンダ１７の調節ピストン２０に連結される。

図２の断面図に示されているように、センタリング開口４３は、接続通路４５を介して漏れ管路４２に接続されている。つまり吸気弁１１１に配属されたセンタリング開口４３は一方の漏れ管路４２に接続されていて、排気弁１１２に配属されたセンタリング開口４３は他方の漏れ管路４２に接続されている。これらの接続通路４５によって、弁調節器１５内に（つまり一方側では作業シリンダ１７に、他方側では制御弁１８，１９内に）発生する流体漏れが漏れ管路４２内にガイドされ、ここから流体リザーバに戻し案内される。

図３には、４つの弁調節器１５を備えたシリンダヘッド１０の斜視図が示されている。シリンダヘッド１０は、機能検査可能な、電子液圧式の調節制御装置を備えたコンパクトな完全なモジュールで示されている。この完全なモジュールは、内燃機関のエンジンブロック内で燃焼シリンダ上に気密に載せて、流体供給装置に接続するだけでよい。図面には単独シリンダの１実施例が示されているだけである。図３に示したこのようなモジュールを複数互いに並列接続することによって、任意の数のシリンダを備えたＶ型エンジン及び直列型エンジンが実現される。このために高圧管路３７と戻し管路３８と漏れ管路４２とは、同じモジュールを隣に配置した場合に前記管路３７，３８，４２の互いに当接し合う端部が液密に互いに嵌り込んで接合されるか又は液密に互いに当接するように構成されている。この場合、図３に示されているように、高圧管路３７は相応に構成された突起部３７１，３７２で以て互いに差し込まれるようになっていて、一方、高圧管路３７と漏れ管路４２とは、シールを介在させて互いに当接しかつ互いにねじ結合されるフランジ４６内に開口している。選択的に、多気筒型の変化実施例を一体的に、つまりすべてのシリンダヘッドを１つ部材に鋳造成形することも可能である。次いですべての管路又はレール３７，３８，４２がすべてのシリンダヘッドを通って穿孔され、このレールによってすべてのシリンダに供給されるようになっている。

本発明は図示の実施例だけに限定されるものではない。従って戻し管路３８を別個の構成部分としてシリンダヘッド１０に一体鋳造してもよい。このために、高圧管路３７は、鋳型プロセスにおける中子のように鋳型内に入れられて、シリンダヘッド１０の材料によって鋳包まれ、それによってシリンダヘッド１０との接続が形成される。

しかしながら、高圧管路３７は、シリンダヘッド１０の鋳造時に前もって形成されるか又は別の処理プロセス中に穿孔されることによって、戻し管路３８及び漏れ管路４２と同様に、シリンダヘッド内に組み込むことができる。別個の構成部分として製造された高圧管路３７の利点は、シリンダヘッド１０のアルミニウム鋳型鋳造よりも高い強度を有する材料を使用することができるという点にある。

内燃機関の燃焼シリンダのためのシリンダヘッドの平面図である。 図１のII−II線に沿った断面図である。 弁調節器を載せることによって、機能検査可能な完全モジュールに予組立された、図１に示したシリンダヘッドの斜視図である。 図３に示した弁調節器の調節ケーシングの斜視図である。 図４の矢印Ｖ方向で見た調節器ケーシングの側面図である。 図５のVI−VI線に沿って断面した部分図である。 弁調節器のブロック回路図である。

Claims (16)

1. 内燃機関の燃焼シリンダのためのシリンダヘッドであって、少なくとも１つの吸気開口と少なくとも１つの排気開口と、電子液圧式の弁調節器（１５）によって操作されるガス交換弁（１１）とを備えており、該ガス交換弁（１１）が、吸気弁（１１１）として少なくとも１つの吸気開口を制御し、かつ排気弁（１１２）として少なくとも１つの排気開口を制御するようになっており、高圧下にある流体を弁調節器（１５）に供給するための少なくとも１つの高圧管路（３７）と、前記弁調節器（１５）から流体を戻し案内するための少なくとも１つの戻し管路（３８）と、弁調節器（１５）をシリンダヘッドに固定するための固定手段とが設けられており、前記戻し管路（３８）が、弁調節器（１５）を液圧式に接続するための接続開口（３９，４０）を有している形式のものにおいて、
   前記固定手段が、複数のセンタリング開口（４３）と複数のねじ山付き孔（４４）とを有しており、前記ガス交換弁（１１）はその弁シャフト（１４１）が前記センタリング開口（４３）内に貫通ガイドされており、前記弁調節器（１５）内に発生する漏れ流体を戻しガイドするための少なくとも１つの漏れ管路（４２）が前記シリンダヘッドに組み込まれており、該漏れ管路（４２）が接続通路（４５）を介して前記センタリング開口（４３）に接続されていることを特徴とする、シリンダヘッド。
2. それぞれ１つの高圧管路及び戻し管路（３７，３８）より形成された２つの管路対が設けられていて、これらの管路対が互いに平行に延びており、一方の管路対が吸気弁（１１１）の弁調節器（１５）のための接続開口（３９，４０）を有していて、他方の管路対が排気弁（１１２）の弁調節器（１５）のための接続開口（３９，４０）を有している、請求項１記載のシリンダヘッド。
3. １つの管路対の各管路（３７，３８）内の接続開口（３９，４０）の数が、吸気弁（１１１）若しくは排気弁（１１２）の数に相当する、請求項２記載のシリンダヘッド。
4. 高圧管路及び戻し管路（３７，３８）がシリンダヘッド（１０）内に組み込まれている、請求項１から３までのいずれか１項記載のシリンダヘッド。
5. 高圧管路（３７）が独立した構成部分として構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のシリンダヘッド。
6. 高圧管路（３７）がシリンダヘッド（１０）に機械的に固定されている、請求項５記載のシリンダヘッド。
7. 高圧管路（３７）が緊締湾曲部材（４１）によって緊締されており、該緊締湾曲部材がシリンダヘッド（１０）にねじによって固定されている、請求項６記載のシリンダヘッド。
8. 高圧管路（３７）がシリンダヘッド（１０）の材料によって包囲されている、請求項５記載のシリンダヘッド。
9. 各管路対に１つの平行な漏れ管路（４２）が配属されており、一方の漏れ管路（４２）が接続通路（４５）を介して、吸気弁（１１１）用の弁調節器（１５）をセンタリングするためのすべてのセンタリング開口（４３）に接続されていて、他方の漏れ管路（４２）が接続通路（４５）を介して、排気弁（１１２）用の弁調節器（１５）をセンタリングするためのすべてのセンタリング開口（４３）に接続されている、請求項１記載のシリンダヘッド。
10. 高圧管路（３７）と戻し管路（３８）と漏れ管路（４２）とが、端部側で、別のシリンダヘッド（１０）に設けられている高圧管路と戻し管路と漏れ管路と接続するように構成されている、請求項１又は９記載のシリンダヘッド。
11. 内燃機関の少なくとも１つの燃焼シリンダのためのモジュールであって、請求項１から１０までのいずれか１項記載の少なくとも１つのシリンダヘッド（１０）と、該シリンダヘッド（１０）に解除可能に固定された電子液圧式の弁調節器（１５）とを有している形式のものにおいて、
    該弁調節器（１５）の数が、シリンダヘッド（１０）内に設けられたガス交換弁（１１）の数に相当することを特徴とする、内燃機関の少なくとも１つの燃焼シリンダのためのモジュール。
12. 各弁調節器（１５）が１つの調節器ケーシング（１６）を有しており、該調節器ケーシング（１６）が平らなケーシング面（１６１）内で流体流入開口（２３）と、流体流出開口（２４）と、ガス交換弁（１１）の弁シャフト（１４１）を貫通させるための、突き出した中空ピン（２７）によって包囲された貫通開口（２８）とを有しており、これらの流体流入開口（２３）と流体流出開口（２４）と貫通開口（２８）とは、弁調節器（１５）がシリンダヘッド（１０）に固定されている状態で、流体流入開口（２３）が高圧管路（３７）の接続開口（３９）上に同心的に載り、流体流出開口（２４）が戻し管路（３８）の接続開口（４０）上に同心的に載り、中空ピン（２７）がセンタリング開口（４３）内に形状結合的に係合するように、配置されている、請求項１１記載のモジュール。
13. 調節器ケーシング（１６）内に、各１つの電気的な制御弁（１８，１９）を受容する２つの盲孔状の受容室（２９，３０）が設けられており、これらの受容室（２９，３０）が、平らなケーシング面（１６１）とは反対側のケーシング面（１６２）内に開口しており、各受容室（２９，３０）の底部から中空ピン（２７）の内部に向かって接続通路（３３）が延在している、請求項１２記載のモジュール。
14. 平らなケーシング面（１６１）内に、流体流入開口（２３）及び流体流出開口（２４）を包囲する、シールリングを受容するための環状溝（３１，３２）が形成されている、請求項１２又は１３記載のモジュール。
15. 調節器ケーシング（１６）内に、中空ピン（２７）と同軸的な中空室（４７）が形成されており、該中空室（４７）内に、流体流入開口（２３）及び流体流出開口（２４）に接続された、液圧式の作業シリンダ（１７）が挿入されており、作業シリンダ（１７）内に調節ピストン（２０）が軸方向で摺動可能にガイドされていて、該調節ピストン（２０）が、中空ピン（２７）内に挿入されたガス交換弁（１１）の弁シャフト（１４１）に接続されている、請求項１２から１４までのいずれか１項記載のモジュール。
16. 調節器ケーシング（１６）に、固定ねじ（３６）を貫通ガイドするための貫通開口（３５）が設けられており、該固定ねじ（３６）が、シリンダヘッド（１０）内に形成されたねじ山付き孔（４４）内にねじ込み可能である、請求項１２から１５までのいずれか１項記載のモジュール。

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