Secondary air system

本発明は、内燃機関特に自動車エンジンのシリンダヘッドにおける少なくとも１つの排気出口通路内へ二次空気を供給する二次空気供給システムに関し、このシリンダヘッドに形成された少なくとも１つの二次空気通路は、一方で、排気出口通路内へ開口しているとともに、他方で、シリンダヘッドの外側接続面に開口するように、排気出口通路と関連している。

排気ダクト内における二次空気の噴射によって、排気ガス中に存在する燃料成分の後反応が可能となることが知られている。 このような二次空気の噴射は、特に、触媒による後処理との組み合せにおいて利点を有する。 すなわち、触媒コンバータの使用温度に達するまでのウォームアップ時間は、二次空気の噴射を用いて著しく短縮することができる。 できるだけ多くの二次空気の導入を可能にするために、各排気出口通路に、同時に、２つの二次空気通路が関連していることが好ましい。 二次空気の噴射は、従来は、個別のスタブを有し長手方向に延びるパイプを介して行われ、このパイプは、また、これらの個別のスタブによって支持されていた。 二次空気は、従来は、複数のこのようなパイプを介して、あるいは、シリンダヘッド内において分配されていた。

例えば、ＳＵＬＥＶ（極超低公害車）の要件によれば、特にターボチャージャを使用する場合に、二次空気は、必要不可欠である。 この場合、ターボチャージャにおいて大きな温度差が生じ、これによって、触媒コンバータの活性化が難しくなる。 そのため、排気出口通路内に二次空気を導入すべきである場合には、例えば、排気出口通路内に開口する二次空気通路の数が増えるが、その結果、特に二次空気の供給に関連して、問題が生じる可能性がある。

本発明の目的は、最初に挙げた種類の二次空気システムを改善することである。 これに関して、本発明の二次空気システムは、設計が簡単であり、特には、より多くの二次空気通路を介して、複数の排気通路に二次空気を供給することに適する。

本発明によると、この目的は、シリンダヘッドの接続面上に配置することができるベースプレートによって満足され、このベースプレートに二次空気スタブが設けられており、該ベースプレートが所定の位置に置かれたとき，これらの二次空気スタブは、それぞれ二次空気通路内に係合し、さらにこのベースプレートの、シリンダヘッドの接続面から遠い方の外面に、少なくとも１つのフードが設けられており、このフードが、供給された空気を、複数の二次空気スタブに亘って分配する。

この設計によって、とりわけ、排気出口通路への理想的な二次空気の供給が、最小の労力で確保され、二次空気は、シリンダヘッドに形成された少なくとも２つの二次空気通路を介して排気出口通路へ供給される。

これに対応して、本発明による二次空気システムの好ましい実施例は、シリンダヘッドに形成された少なくとも２つの二次空気通路が、少なくとも１つの排気出口通路と関連していること、および、供給された二次空気が、共通のフードを介して、二次空気通路内に係合している二次空気スタブに亘って分配されることと、を特徴とする。

また、特に、シリンダヘッドに形成された、少なくとも１つ好ましくは少なくとも２つの二次空気通路が、少なくとも２つの排気出口通路と関連しているとともに、供給された二次空気が、共通のフードを介して、各二次空気通路内に係合している二次空気スタブに亘って分配されることが有利である。

従って、１つのフードが、シリンダヘッドに形成された少なくとも２つの二次空気通路と関連しており、また、特に、互いに異なる排気出口通路と関連した二次空気通路についての共通のフードとして提供することもできる。 一般に、各フードは、１つの排気出口通路についての二次空気通路とだけ関連するものと考えてもよいが、１つのフードを、複数の排気出口通路へ二次空気を供給するために設けることが好ましい。

好適な実施例によると、複数のフードが設けられ、これらのフードが、供給された二次空気を、二次空気通路内にそれぞれ係合している複数の二次空気スタブに亘って分配する。 少なくとも２つの対応する排気出口通路に、二次空気を一緒に供給することが好ましい。

複数のフードが設けられる場合、これらのフードが、それぞれ同じ数の排気出口通路に、二次空気を一緒に供給することができる。 あるいは代替的に、これらのフードが、互いに異なる数の排気出口通路に、二次空気を少なくとも部分的に一緒に供給することができる。

二次空気スタブは、特には、ベースプレートに形状づけられるか、ベースプレートにはんだ付けされるか、あるいは（特には、プレス加工あるいは引抜き加工された）引抜き加工部として形成され得る。 はんだ付けには、例えば、溶接と比較して、変形が小さいという利点がある。

各フードは、特には、ベースプレートにはんだ付けすることができる。

シリンダヘッドの接続面に排気出口通路が開口しているとともに、ベースプレートに通路開口が適切に形成されており、該ベースプレートが所定の位置に置かれたとき、これらの通路開口は、シリンダヘッドの各排気出口開口と整列する。

ベースプレートは、排気マニホールドと一緒に、シリンダヘッドの接続面に取り付けできることが好ましい。 これに関して、ベースプレートは、組み立てられた状態において、排気マニホールドフランジと接続面との間に配置されることが好ましい。

有利には、ベースプレートは、排気マニホールドと一緒に、シリンダヘッドにねじで締めることができる。 これに関して、ベースプレートに、シリンダヘッドの接続面に形成されたねじ孔と整列するねじ開口が形成されていることが好ましい。 これに関して、シリンダヘッドに締結するためのねじへのアクセスが確保されるように、ねじ開口は、フード領域の外側に配置される。
排気マニホールドは、特に、複数の部品からなる排気マニホールドである場合、ベースプレート上で予備組立てすることができる。 これに関して、排気マニホールドまたは排気マニホールドの一部は、例えば、ターボチャージャの圧縮機ハウジングの一部と一体に形成することができる。 従って、ベースプレートは、また、複数の部品からなる排気マニホールドの予備組立てに用いられる設置補助具として機能し得る。

二次空気供給パイプが、それぞれ、対応するフード内へ適切に開口している。 このようなフードを介して、複数の二次空気通路に二次空気が供給されるので、二次空気通路への供給のためには、単一の二次空気供給パイプがあれば十分である。 例えば、特には、隣接する２つのフードを、中間パイプを介して、互いに接続することが考えられる。

二次空気は、新鮮な空気および／または送り返された排気ガスを含み得る。 一般に、排気ガスのバックウォッシュ（ｂａｃｋｗａｓｈ）も可能である。

また、はんだ付けのみによるベースプレートの組み立てを考えることができ、これは、例えば、特に対費用効果が高い。

シリンダヘッドへの接続は、空気の損失が生じないように、気密に行わなければならない。 空気入口は、内燃機関の点火装置シーケンスと合致するように、組み合わせることができる。 二次空気スタブを介しての密閉された二次空気の供給を確保するために、二次空気スタブとシリンダヘッドとの間に、シールを与えることが好ましい。

既に述べたように、ベースプレートは、排気マニホールドのねじ接続点で受けることができる。 これに関して、ベースプレートは、排気マニホールドによって、シリンダヘッドに向かって、適切に押し付けられる。

ベースプレートの追加的な機能としては、例えば、鋳造マニホールド（の摺動）についての支持体としての機能、および／または、マニホールドモジュール特にフレキシブルな脱着要素を含むマニホールドモジュールに対する輸送の安全性を確保する機能が考えられる。

二次空気通路は、対応する排気弁のすぐ後ろの領域で、対応する排気出口通路内に適切に開口している。

接続面に開口している排気通路を有する、内燃機関のシリンダヘッドの一実施例を概略的に示す斜視図。

図１のシリンダヘッドの接続面上に配置することができるベースプレートの一実施例を概略的に示す図。

図２のベースプレートを下から見た概略図。

複数の部品からなる排気マニホールドが予備形成されたベースプレートのさらなる実施例を概略的に示す図。

図４のベースプレートから排気マニホールドを除いて示すベースプレートの平面図。

図１〜図３は、本発明による二次空気システムの一実施例を示す。 一般に、このような二次空気供給システムは、内燃機関特に自動車エンジンのシリンダヘッド１２における少なくとも１つの排気出口通路１０内に二次空気を供給するために提供することができ、シリンダヘッド１２に形成された少なくとも１つの二次空気通路１４が、一方で、排気出口通路１０内に開口しているとともに、他方で、シリンダヘッド１２の外側接続面１６に開口しているように、排気出口通路１０に関連している。

図１は、例えば、６つの排気出口通路１０が接続面１６に開口している、内燃機関のシリンダヘッド１２の一実施例を示す斜視図である。 しかし、一般に、他の所望の数の排気出口通路１０を形成することができる。

図２は、図１のシリンダヘッド１２の接続面１６上に配置することができるベースプレート１８の一実施例を示す斜視図である。 このベースプレート１８については、下方から見たときの概略を示す図３でも示す。

図３を参照して理解されるように、ベースプレート１８には、複数の二次空気スタブ２０が設けられており、該ベースプレート１８がシリンダヘッド１２の接続面上に配置されたとき、これらの二次空気スタブ２０は、二次空気通路１４内に係合し、各二次空気通路１４と整列する。 また、図２を参照して特に理解されるように、ベースプレート１８には、シリンダヘッド１２の接続面１６から遠い方の外面２２に、少なくとも１つのフード２４を設けることができ、供給された二次空気は、これらのフード２４を介して、複数の二次空気スタブ２０に亘って、それぞれ分配される。

排気出口通路１０に十分な二次空気を供給するために、シリンダヘッド１２に形成された少なくとも２つの二次空気通路１４を、少なくとも１つの排気出口通路１０に関連させることができる。

供給された二次空気は、共通のフード２４を介して、上記の二次空気通路１４内に係合している二次空気スタブ２０に亘って分配することができる。

図１を参照して理解されるように、少なくとも２つの二次空気通路１４を、各排気出口通路１０に関連させ、共通のフード２４を介して、これらに二次空気を供給することができる（図２および図３も参照）。

これに関して、特にまた、少なくとも２つの排気出口通路１０に、共通のフード２４を介して、さらに関連する二次空気通路１４を介して、二次空気を供給することができる。

特に、複数のフード２４を設け、これらのフード２４が、供給された二次空気を、二次空気通路１４内にそれぞれ係合している複数の二次空気スタブ２０に亘って分配することができる。 これに関して、また、フード２４は、少なくとも２つの排気出口通路１０に、二次空気を一緒に供給することができる。 これに関して、複数のフード２４が、それぞれ同じ数の排気通路１０に、二次空気を一緒に供給することができる。 あるいは、一般に、複数のフード２４が、互いに異なる数の排気出口通路１０に、二次空気を少なくとも部分的に一緒に供給することも考えられる。

図１〜図３に示す実施例においては、例えば、シリンダヘッド１２に形成された２つの二次空気通路１４が、１つの排気出口通路１０（この例では、６つある）と関連づけられている。 さらに、この実施例においては、共通のフード２４を介して、これに対応する６つの二次空気通路１４から、対応する３つの排気出口通路１０に、二次空気が供給される。 従って、この実施例においては、このような２つのフード２４が、それぞれ、３つの排気出口通路１０と関連するように設けられている。 従って、この実施例においては、２つのフード２４が、それぞれ同じ数の排気出口通路１２に、二次空気を一緒に供給する。

二次空気スタブ２０は、ベースプレート１８において形状づけられるか、ベースプレート１８にはんだ付けされるか、あるいは引抜き加工部として形成され得る。

各フード２４は、特には、ベースプレート１８にはんだ付けすることができる。

図１を参照して理解されるように、排気通路１０は、シリンダヘッド１２の接続面１６に開口している。 そこで、ベースプレート１８に、通路開口２６を形成し（図２および図３を参照）、該ベースプレート１８が所定の位置に置かれたとき、これらの通路開口２６が、シリンダヘッド１２の排気出口開口１０と整列するようにできる。

さらに、ベースプレート１８に、ねじ開口２８（再び図２および図３を参照）を形成し、該ベースプレート１８が接続面１６上に配置されたとき、これらのねじ開口２８が、シリンダヘッド１２の接続面１６に開口しているねじ孔３０と整列するようにできる。 これに関して、図２を参照して特に理解されるように、ねじ開口２８は、フード領域の外側に配置され、シリンダヘッド１２とのねじ接続部へのアクセスが確保されるように、フード２４が設計されている。

図２および図３を参照して特に理解されるように、二次空気供給パイプ３２を、各フード２４内へ開口させることができる。

さらに、二次空気としては、新鮮な空気および／または送り返された排気ガスを含み得る。

従って、この実施例においては、二次空気の供給は、各々が６つの二次空気通路１４を有する２つのグループで行われる。 従って、この実施例のベースプレート１８には、例えば、１２個の二次空気スタブ２０が形成されている（図３を参照）。

ベースプレート１８は、ねじ開口２８を介して排気マニホールドのねじ接続点に受けられ、この排気マニホールドによって、シリンダヘッド２０へ向かって押し付けられる。

図１を参照すると、シリンダヘッド１２のねじボア３０内に、調節スリーブ３４が挿入されていることが分かる。

ベースプレート１８は、また、例えば、鋳造マニホールド（の摺動）を支持する機能、および／または、フレキシブルな電子式燃料噴射装置を含むマニホールドモジュールについての輸送の安全性を確保する機能、を満足することができる。

図４は、ベースプレート１８の他の実施例を示す斜視図であり、複数の部品からなる排気マニホールド３６が、ベースプレート１８上に予備組立てされている。 これに関して、この排気マニホールド３６あるいはその一部は、例えば、ターボチャージャの圧縮機ハウジング３８の一部と一体に形成することができる。

図５は、図４のベースプレート１８から排気マニホールドを除いて示す平面図である。

図４および図５に示す実施例においては、複数のフード２４が、互いに異なる数の排気出口通路１０に対して、二次空気を少なくとも部分的に一緒に供給する。 これに関して、この実施例では、３つのフード２４，２４'，２４”が設けられ、例えば、これらのフードのうちの１つ（２４）は、この例でもまた、６つの二次空気スタブ２０と、これに対応する３つの出口通路１０とに、二次空気を分配する（図３も参照）一方で、他の２つのフード２４'，２４”は、それぞれ３つの二次空気スタブ２０に亘って、二次空気を分配する。 これに関して、図５を参照して理解されるように、後者の２つのフード２４'，２４”は、排気出口通路１０に関連する２つの二次空気スタブ２０と、別の排気出口通路１０'に関連する二次空気スタブ２０の１つとに、二次空気を供給する。従って、排気出口通路１０'は、一方のフード２４'と他方のフード２４”の両方を介して二次空気が供給される。 すなわち、この排気出口通路１０'は、第１の二次空気通路１４を介して一方のフード２４'と連通しているとともに（図１も参照）、第２の二次空気通路１４を介して他方のフード２４”と連通している。

それぞれ３つの二次空気通路１４のみと関連している２つのフード２４'，２４”は、中間パイプ４０を介して、互いに接続することができる。従って、これら２つのフード２４のうちの１つに、二次空気供給パイプ３２が二次空気を供給すれば十分である。

例えば、このような実施例では、ターボチャージャの圧縮機ハウジングと、ねじ接続アクセスとの間の、制限された通路４２を考慮することができる。

他の点に関しては、本実施例は、先に説明した実施例と、少なくとも基本的に同様に設計することができる。 互いに対応する部品には、関連する同様の参照番号を付している。

１０…排気出口通路 １０…排気出口通路 １２…シリンダヘッド １４…二次空気通路 １６…接続面 １８…ベースプレート ２０…二次空気スタブ ２２…外面 ２４…フード ２４'…フード ２４”…フード ２６…通路開口 ２８…ねじ開口 ３０…ねじボア ３２…二次供給パイプ ３４…調節パイプ ３６…排気マニホールド ３８…圧縮機ハウジングの一部 ４０…中間パイプ ４２…制限通路