JP6249030B2

JP6249030B2 - ターボ過給機付エンジン

Info

Publication number: JP6249030B2
Application number: JP2016049905A
Authority: JP
Inventors: 丹羽　靖; 靖丹羽; 浩住本; 和也新居田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2016-03-14
Filing date: 2016-03-14
Publication date: 2017-12-20
Anticipated expiration: 2036-03-14
Also published as: CN108779699B; EP3415734A4; EP3415734B1; EP3415734A1; US10436098B2; US20190040787A1; JP2017166342A; CN108779699A; WO2017159357A1

Description

本発明は、エキゾーストマニホールドが連結された多気筒型のエンジン本体に、ターボ過給機が付設されたターボ過給機付エンジンに関する。

エキゾーストマニホールドは、多気筒型のエンジン本体に連結される。エキゾーストマニホールドの入気側はシリンダヘッドの排気ポートに接続され、出気側は触媒装置等を備えた排気経路に接続される。ターボ過給機付エンジンでは、エンジンの排気エネルギーが利用される。この場合、エキゾーストマニホールドの出気側は、ターボ過給機のタービン室に接続される。

エンジンの駆動時、エキゾーストマニホールドは高温になるため、周辺部品に熱的な影響を及ぼし得る。例えば、シリンダヘッドの上方に装着されるシリンダヘッドカバーは、軽量化のため樹脂材料製とされる場合があり、熱的影響を受け易い。従って、遮熱のため、エキゾーストマニホールドの周囲はヒートインシュレータ（マニホールドインシュレータ）で覆われる。特許文献１には、シリンダヘッドとエキゾーストマニホールドとの接続部に介在されるガスケットの上端に延長部を設け、該延長部でエキゾーストマニホールドの上方を覆うようにした遮熱構造が開示されている。

特開２０１３−０７６２５２号公報

マニホールドインシュレータでエキゾーストマニホールドを覆ったとしても、該インシュレータ内に熱気を完全に閉じ込めることはできない。予期せぬ隙間からマニホールドインシュレータ内の熱気が漏れ出し、周辺部品に熱害を与えてしまうことが起こり得る。特許文献１に開示された遮熱構造においても、インシュレータ内の熱気を如何に逃がすべきかについては言及されていない。

本発明の目的は、周辺部品に熱害を与えることなく、インシュレータ内の熱気を逃がすことができるターボ過給機付エンジンを提供することにある。

本発明の一局面に係るターボ過給機付エンジンは、多気筒型のエンジン本体と、前記エンジン本体に連結されるエキゾーストマニホールドと、前記エキゾーストマニホールドから排気が供給されるタービン室と、前記タービン室及び前記排気の供給経路を区画するタービンハウジングと、該タービンハウジングを覆うタービンインシュレータとを含むターボ過給機と、前記エキゾーストマニホールドの少なくとも上面と前記ターボ過給機側の側面とを覆うマニホールドインシュレータと、を備え、前記エキゾーストマニホールドは、前記ターボ過給機に対する排気経路の連通開口を有し前記タービンハウジングに接合されるフランジ部を備え、前記マニホールドインシュレータは、前記フランジ部の接合面を露出させる切り欠き部を備えると共に、前記切り欠き部の切り欠き縁と前記フランジ部の外周縁との間隔が、所定位置において他の位置よりも相対的に広くされることで生じる開口部を有し、前記開口部が、前記タービンハウジングと前記タービンインシュレータとの間の空間に向けて開口していることを特徴とする。

このターボ過給機付エンジンによれば、マニホールドインシュレータ内で生じる熱気は、マニホールドインシュレータの切り欠き部の切り欠き縁とフランジ部の外周縁との間の開口部を通して、ターボ過給機におけるタービンハウジングとタービンインシュレータとの間の空間へ積極的に逃がされる。この空間は、タービンハウジング及びタービンインシュレータという、本来的に優れた耐熱性を有する部材によって区画されている。従って、前記熱気を耐熱性に優れる空間に誘導して該熱気を逃がす構造が実現される。これにより、マニホールドインシュレータと他の部材との隙間等から前記熱気がランダムに逃げ出して、周辺部品に熱害を与えるというような不具合を防止することができる。

上記のターボ過給機付エンジンにおいて、前記所定位置は、前記フランジ部の上方の位置であることが望ましい。

エキゾーストマニホールドにおいてターボ過給機との接続部となる前記フランジ部は、エンジン本体の排気ポートから排出される排気ガスが集中的に通過する部位であるので、最も高温となり易い。このような高温部位に対応して前記開口部を配置することで、マニホールドインシュレータ内の熱気を、自然対流を利用して効果的に逃がすことができる。

上記のターボ過給機付エンジンにおいて、前記フランジ部は、その上方側に、前記外周縁の一部が当該フランジ部の中心方向若しくは下方向に向けて取り除かれた態様の小面積部を備え、前記小面積部の外周縁と前記切り欠き部の切り欠き縁との間に前記開口部が形成されていることが望ましい。

このターボ過給機付エンジンによれば、フランジ部の上方側に小面積部が備えられているので、前記上方側においてフランジ部の外周縁とマニホールドインシュレータの切り欠き部との間に間隔の広い部分（開口部）を形成し易い。しかも、当該開口部はフランジ部の上方の位置に形成されることになるので、マニホールドインシュレータ内の熱気を、自然対流を利用して効果的に逃がすことができる。

上記のターボ過給機付エンジンにおいて、前記マニホールドインシュレータは、前記エキゾーストマニホールドに締結固定されていることが望ましい。

このターボ過給機付エンジンによれば、マニホールドインシュレータについて、エンジン本体に固着されているエキゾーストマニホールドを利用して、強固な固定構造を実現することができる。

上記のターボ過給機付エンジンにおいて、前記マニホールドインシュレータは、前記多気筒の気筒配列方向に直交する断面において、前記ターボ過給機の側面に沿って上下方向に延びる立ち壁部と、該立ち壁部から前記エキゾーストマニホールドの上方に向けて横方向に延出する上壁部とを備える逆Ｌ字型の形状を備え、前記開口部は、前記立ち壁部に設けられ、前記タービンインシュレータは、前記エンジン本体と対向する側に、上下方向に延びる対向壁部を有し、前記対向壁部が前記立ち壁部の上方に位置するよう両者が上下方向に並び、且つ、前記立ち壁部が前記対向壁部よりも前記タービンハウジングに接近する側に配置されていることが望ましい。

このターボ過給機付エンジンによれば、開口部が形成されているマニホールドインシュレータの立ち壁部が、タービンインシュレータの対向壁部よりもタービンハウジングに接近する側に配置されている。このため、前記開口部は、タービンハウジングとタービンインシュレータとの間において開口することとなり、熱気を確実に前記空間へ放出させることができる。

本発明によれば、周辺部品に熱害を与えることなく、インシュレータ内の熱気を逃がすことができるターボ過給機付エンジンを提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係るターボ過給機付エンジンの斜視図である。図２は、図１に示すエンジンの上面図である。図３は、図１に示すエンジンから、排気ガス浄化装置とヒートインシュレータとを取り外した状態の斜視図である。図４は、上記エンジンの要部を一部破断して示す斜視図である。図５は、図１のＶ−Ｖ線断面図である。図６は、図５の要部拡大断面図である。図７は、マニホールドインシュレータ（ヒートインシュレータ）が付設されたエキゾーストマニホールドの斜視図である。図８は、ターボ過給機側のインシュレータを取り外した状態のエキゾーストマニホールドの斜視図である。図９は、エンジン本体側のインシュレータを取り外した状態のエキゾーストマニホールドの斜視図である。図１０は、マニホールドインシュレータの組立体の斜視図である。図１１は、図１０のマニホールドインシュレータの側面図である。図１２は、上記マニホールドインシュレータとタービンインシュレータとの位置関係を説明するための概略的な断面図である。図１３は、変形実施形態に係るマニホールドインシュレータを示す概略的な側面図である。図１４は、他の変形実施形態に係るマニホールドインシュレータの開口部を示す概略図である。

［エンジンの全体構成］
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係るターボ過給機付エンジンを詳細に説明する。先ずは、当該エンジンの全体構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るターボ過給機付エンジン１の斜視図、図２は、エンジン１の上面図、図３は、エンジン１から、排気ガス浄化装置と各種ヒートインシュレータとを取り外した状態の斜視図である。また、図４は、エンジン１の要部を一部破断して示す斜視図、図５は、図１のＶ−Ｖ線断面図である。なお、図５においては、エンジン本体１０を簡略的に示している。これら図１〜図５、及び他の図面において、前後、左右、上下の方向表示を付している。これは説明の便宜のためであり、実際の方向を必ずしも示すものではない。

ターボ過給機付エンジン１は、多気筒型のエンジン本体１０と、エンジン本体１０の左側面に連結されたエキゾーストマニホールド２と、エンジン本体１０の左方に配置されたターボ過給機３と、エキゾーストマニホールド２の周囲を覆うマニホールドインシュレータ４とを含む。

エンジン本体１０は、直列四気筒のエンジンであり、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上面に取り付けられたシリンダヘッド１２と、シリンダヘッド１２の上方に配置されたシリンダヘッドカバー１３とを備えている。シリンダブロック１１は、気筒毎の燃焼室を形成する４つのシリンダボア１１１（図５にその一つが示されている）を備えている。シリンダボア１１１の配列方向は、前後方向である。すなわち、本実施形態において気筒配列方向は、前後方向となる。

シリンダヘッド１２は、各シリンダボア１１１の上端と吸気弁を介して連通する複数の吸気ポート（図示せず）と、排気弁を介して連通する複数の排気ポート１２１（図５）とを備える。前記吸気ポートの取り付け口にはインテークマニホールド（図には表れていない）が連結されている。一方、排気ポート１２１の取り付け口１２２にはエキゾーストマニホールド２が連結されている。シリンダヘッドカバー１３は、樹脂製のカバーであり、シリンダヘッド１２が備える動弁機構を覆うよう、シリンダヘッド１２の上面に取り付けられている。

エンジン本体１０の左側面であってターボ過給機３に対向する位置には、エンジン本体インシュレータ１４が配置されている。エンジン本体インシュレータ１４は、アルミメッキ鋼鈑若しくは該鋼鈑を含む合板の絞り加工品等からなる遮熱板である（以下で説明する他のインシュレータも同じ）。エンジン本体インシュレータ１４は、シリンダヘッドカバー１３の左側方に隣接し、上下方向に延びる概ね平板状のインシュレータである。エンジン本体インシュレータ１４は、専らエンジン本体１０から排出される高温の排気ガスが流通するエキゾーストマニホールド２及びターボ過給機３から発せられる熱から、シリンダヘッドカバー１３、ハーネス、センサ類を保護する。

エキゾーストマニホールド２は、各気筒の排気ポート１２１から排出される排気ガスを一つの流路に集合させる排気通路２０（図５）を内部に備えている。上述の通り、エキゾーストマニホールド２の入気側はシリンダヘッド１２に連結され、出気側はターボ過給機３に接続されている。本実施形態では、エキゾーストマニホールド２は、気筒配列方向である前後方向が長手方向となる部材である。

マニホールドインシュレータ４は、エキゾーストマニホールド２から発せられる熱によって周辺部品が熱害を受けないよう遮熱するインシュレータである。本実施形態ではマニホールドインシュレータ４は、エキゾーストマニホールド２の左右側面と、上面とを覆っている。なお、マニホールドインシュレータ４は、少なくともエキゾーストマニホールド２の上面と、ターボ過給機３側の側面（左側面）とを覆うものであればよい。また、マニホールドインシュレータ４は、当該インシュレータ４内の熱気を積極的に外部へ逃がすための第１開口部Ｇ１及び第２開口部Ｇ２を備えている。これら、エキゾーストマニホールド２及びマニホールドインシュレータ４については、図６以下を参照して後記で詳述する。

ターボ過給機３は、エンジン本体１０から排出される排気エネルギーを利用して、エンジン本体１０の吸気を過給する装置である。ターボ過給機３は、低速域乃至は中速域から高速域において作動して吸気を過給する大型ターボ３Ａと、低速域のみで作動して吸気を過給する小型ターボ３Ｂとを備えている。本実施形態では、大型ターボ３Ａの下方に小型ターボ３Ｂが連設されている。大型ターボ３Ａ及び小型ターボ３Ｂは各々、前方側に配置されるタービン室と、後方側に配置されるコンプレッサ室とを備える。タービン室にはタービン翼車が、コンプレッサ室にはブロワー扇車がそれぞれ配置されている。タービン翼車とブロワー扇車とは軸部材で連結され、両者は軸回りに一体回転する。

図５には、大型ターボ３Ａの大タービン室３１Ａ及び小型ターボ３Ｂの小タービン室３１Ｂが示されている。大タービン室３１Ａは、エキゾーストマニホールド２よりも上方に配置されたタービン室である。一方、小タービン室３１Ｂは、エキゾーストマニホールド２よりもやや下方に配置されている。これら大タービン室３１Ａ及び小タービン室３１Ｂには、エキゾーストマニホールド２から排気ガスが供給される。

ターボ過給機３は、大タービン室３１Ａ及び小タービン室３１と、排気ガスの通路となるガス通路（排気の供給経路）とを区画するタービンハウジング３２を備えている。タービンハウジング３２は、タービンヘッド３２１、大型ターボハウジング３３及び小型ターボハウジング３４を含む。タービンヘッド３２１は、エキゾーストマニホールド２から供給される排気ガスを、大タービン室３１Ａ及び小タービン室３１Ｂに導くガス通路を内部に有している。

大型ターボハウジング３３は、大タービン室３１Ａの空間を区画する部材である。大型ターボハウジング３３の下端には、フランジ形状を有するハウジングベース３３１が取り付けられている。小型ターボハウジング３４は、小タービン室３１Ｂの空間を区画する部材であり、タービンヘッド３２１と一体的に成形されている。タービンヘッド３２１の上端には、支持フランジ３２２が設けられている。支持フランジ３２２の上にハウジングベース３３１が載置され、両者がボルト締結されている。

タービンハウジング３２の周囲は、タービンインシュレータ３７によって覆われている。大型ターボ３Ａが配置されたターボ過給機３の上方部分では、大型ターボハウジング３３がタービンスクロール部の空間及びタービン翼車を収容する空間を区画し、タービンインシュレータ３７は、大型ターボハウジング３３の外周面に対して空間を置いて、当該大型ターボハウジング３３の周囲を覆っている。タービンインシュレータ３７は、エンジン本体１０（シリンダヘッドカバー１３）と対向する側に、上下方向に平板状に延びる対向壁部３７Ａを有する。対向壁部３７Ａの下端は、マニホールドインシュレータ４の上面近傍まで延びている。

タービンインシュレータ３７とシリンダヘッドカバー１３とは、空間を介して左右方向（横方向）に略同じ高さ位置で隣接している。シリンダヘッドカバー１３の、タービンインシュレータ３７の対向壁部３７Ａと対向する側面には、エンジン本体インシュレータ１４が配置されている。このため、共に平板状の対向壁部３７Ａとエンジン本体インシュレータ１４とが、空間を挟んで左右方向において対向している。この空間は、エキゾーストマニホールド２の上方において上下方向（前後方向）に延びる帯状空間であり、本実施形態では該空間をマニホールド上方空間Ｓ１という。

大型ターボハウジング３３は、略円筒型の大タービン室３１Ａの形状に沿って円筒型の外形形状を有している。一方、対向壁部３７Ａは平板状の部材である。対向壁部３７Ａは、大型ターボハウジング３３の最も右方に突出した部分に対して、左右方向に所定間隔を有するように配置されている。大型ターボハウジング３３とタービンインシュレータ３７（対向壁部３７Ａ）との間の空間を、本実施形態では過給機内空間Ｓ２（空間）という。

ターボ過給機３は、タービン側フランジ部３５及び排気装置側フランジ３６（図４）を備えている。タービン側フランジ部３５は、タービンヘッド３２１の入気側に設けられ、エキゾーストマニホールド２の出気側に接続されるフランジ部である。マニホールド上方空間Ｓ１は、タービン側フランジ部３５の配置位置を前後方向の略中心として、上方に延びている。排気装置側フランジ３６は、排気経路の下流側配管に接続されるフランジ部である。

排気経路の下流側配管には、排気ガス浄化装置が取り付けられている。排気ガス浄化装置は、排気ガス中に含まれる有害物質を除去する触媒装置である。排気ガス浄化装置の配置位置は、エンジン本体１０の左側方であって、ターボ過給機３の前方である。図１及び図２では、遮熱のために前記排気ガス浄化装置の上面を覆うＣＡＴＡ上インシュレータ５１と、側面を覆うＣＡＴＡ横インシュレータ５２とを示している。

ＣＡＴＡ上インシュレータ５１の後端部分がタービンインシュレータ３７の前端部分の上方に重なるように、両者が組み付けられている。但し、両インシュレータ３７、５１は、タービンハウジング３２及び排気ガス浄化装置の組立体の上面を完全に覆ってはおらず、エンジン本体１０寄りの位置には上面開口５３が設けられている。

［熱気逃がし構造の詳細］
上述の通り、マニホールドインシュレータ４は、周辺部品への熱害防止のためにエキゾーストマニホールド２の周囲を覆っている。しかし、エキゾーストマニホールド２を覆ったとしても、マニホールドインシュレータ４内に熱気を完全に閉じ込めることはできず、予期せぬ隙間から前記熱気が漏れ出し、周辺部品に熱害を与えることが想定される。そこで、本実施形態のマニホールドインシュレータ４は、熱気逃がし用の開口として、第１開口部Ｇ１及び第２開口部Ｇ２を備えている。第１開口部Ｇ１は、マニホールド上方空間Ｓ１に向けて開口し、第２開口部Ｇ２は過給機内空間Ｓ２に向けて開口しており、これら空間Ｓ１、Ｓ２へマニホールドインシュレータ４内の熱気を積極的に逃がす構造が備えられている。以下、当該熱気逃がし構造について、図６〜図１１を参照して詳述する。

図６は、図５の要部拡大断面図である。図７は、マニホールドインシュレータ４が付設されたエキゾーストマニホールド２の斜視図である。本実施形態では、マニホールドインシュレータ４が、２つの分割片の組合せによって構成される例を示す。マニホールドインシュレータ４は、エンジン本体１０側に配置される第１インシュレータ片４１と、ターボ過給機３側に配置される第２インシュレータ片４２との組合せからなる。

図８は、第２インシュレータ片４２が取り外された状態のエキゾーストマニホールド２の斜視図、図９は、第１インシュレータ片４１が取り外された状態のエキゾーストマニホールド２の斜視図である。図１０は、第１インシュレータ片４１と第２インシュレータ片４２との組合体（マニホールドインシュレータ４）の斜視図、図１１は、図１０に示した組立体の側面図である。

＜エキゾーストマニホールド＞
エキゾーストマニホールド２は、マニホールド型の排気通路２０が形成された本体部のエンジン本体１０側に入気側フランジ部２１を（図９参照）、ターボ過給機３側に出気側フランジ部２２を（図８参照）、それぞれ備えている。入気側フランジ部２１はシリンダヘッド１２に接続され、出気側フランジ部２２はタービンヘッド３２１に接続される。このエキゾーストマニホールド２により、排気ポート１２１から排出される排気ガスが、ターボ過給機３の大タービン室３１Ａ及び小タービン室３１Ｂに導かれる。

入気側フランジ部２１には、排気通路２０のマニホールド開口端となる４つの入気開口２３１、２３２、２３３、２３４が、前後方向に並んで設けられている。このため入気側フランジ部２１は、前後方向に長尺の形状を有している。これら入気開口２３１〜２３４は、各気筒の排気ポート１２１の取り付け口１２２に対応して配列されている。入気側フランジ部２１の外周縁には、複数の膨出部２１１が突設されている。これら膨出部２１１には、それぞれ貫通孔２１２が穿孔されている。なお、入気側フランジ部２１の前後方向中央付近に配置されている２つの膨出部２１１は、とりわけ上方へ大きく突出しており、これによりエキゾーストマニホールド２の上面の高さが前記中央付近において他の部分よりも高い高上面部２５となっている。

出気側フランジ部２２（フランジ部）には、ターボ過給機３に対する排気経路の連通開口となる１つの出気開口２４が設けられている。出気側フランジ部２２は、左方からの側面視で略直角三角形の形状を有しており、その上面には前端から後端に向けて下る斜辺部２２１が備えられている。換言すると、出気側フランジ部２２が矩形に形成されることを前提とした場合に、その上方側に、外周縁の一部が当該フランジ部２２の下方向に向けて三角形状に取り除かれた態様の小面積部ＳＡを有している。出気側フランジ部２２の前記直角三角形の３つの角部付近には、それぞれフランジスタッド２２２が左方に向けて突設されている。なお、上述の高上面部２５と出気側フランジ部２２とは、左右方向において対峙する位置関係にある。つまり、高上面部２５は、ターボ過給機３に対する接続部位の近傍に位置している。

入気側フランジ部２１は、各排気ポート１２１の取り付け口１２２と入気開口２３１〜２３４とが位置合わせされた状態で、シリンダヘッド１２に突き合わせ接続される。この接続の際、締結ボルト２６が、それぞれ貫通孔２１２を通してシリンダヘッド１２のネジ孔に螺合されることにより、エキゾーストマニホールド２がシリンダヘッド１２に締結固定される。

入気側フランジ部２１の端面（右面）とシリンダヘッド１２における取り付け口１２２の配列面との間には、入気側ガスケット２１Ｇが介在される。入気側ガスケット２１Ｇは、積層型のメタルガスケットであり、当該接続部において排気ガスのシールを行う。図９には、入気側ガスケット２１Ｇの右面が表出している。

なお、本実施形態では、マニホールドインシュレータ４の第１インシュレータ片４１が、入気側ガスケット２１Ｇと一体化されている例を示している。第１インシュレータ片４１は、積層型メタルガスケットからなる入気側ガスケット２１Ｇの、最も右側の層（勿論、最も右側でなくとも良い）を構成しており、図９は入気側ガスケット２１Ｇの第１インシュレータ片４１が取り除かれた面が露呈している状態を示している。

出気側フランジ部２２は、タービンヘッド３２１の入口側に設けられているタービン側フランジ部３５と突き合わせ接続される。この接続の際、フランジスタッド２２２がタービン側フランジ部３５に穿孔されている貫通孔を貫通し、ボルト締めによって両フランジ部２２、３５が固定される（図４参照）。出気側フランジ部２２の接合面２２Ｓ（左面）とタービン側フランジ部３５との間には、出気側ガスケット２２Ｇが介在される。この出気側ガスケット２２Ｇも、積層型メタルガスケットである。なお、第２インシュレータ片４２は、両フランジ部２２、３５には挟み込まれておらず、出気側フランジ部２２の接合面２２Ｓは露呈している（図７参照）。

＜マニホールドインシュレータ＞
マニホールドインシュレータ４は、エキゾーストマニホールド２の形状に合わせて、前後方向に長い形状を有している。また、エキゾーストマニホールド２が前後方向中央付近に高上面部２５を有していることから、マニホールドインシュレータ４もまた、その前後方向中央付近に、高上面部２５を覆うように上方へ突出した凸状部４３を有している。なお、本実施形態では、マニホールドインシュレータ４の底面にはインシュレータ機能を果たす壁部が存在しない例を示しているが、前記底面にも壁部を設けるようにしても良い。

既述の通り、マニホールドインシュレータ４は、第１インシュレータ片４１と第２インシュレータ片４２との組合体からなる。エンジン本体１０側に配置される第１インシュレータ片４１は、第１立ち壁部４１１と第１上壁部４１２とを含み、前記気筒配列方向に直交する断面（図５及び図６）において、逆Ｌ字型の形状を備えている。第１立ち壁部４１１は、エンジン本体１０（シリンダヘッド１２）の左側面に沿って上下方向に延びる壁部である。第１上壁部４１２は、第１立ち壁部４１１の上端からエキゾーストマニホールド２の上方に向けて左横方向に延出する壁部である。

ターボ過給機３側に配置される第２インシュレータ片４２は、第２立ち壁部４２１（立ち壁部）と第２上壁部４２２（上壁部）とを含み、第１インシュレータ片４１と同様に、気筒配列方向に直交する断面において、逆Ｌ字型の形状を備えている。第２立ち壁部４２１は、ターボ過給機３の側面に沿って上下方向に延びる壁部である。第２上壁部４２２は、第２立ち壁部４２１の上端からエキゾーストマニホールド２の上方に向けて右横方向に延出する壁部である。すなわち、第２インシュレータ片４２は、エキゾーストマニホールド２の上面と、ターボ過給機３側の側面とを覆っている。

第１インシュレータ片４１と第２インシュレータ片４２とは、第１立ち壁部４１１と第２立ち壁部４２１とが互いに対向し、第１上壁部４１２と第２上壁部４２２とが上下方向において一部が重なり合うように組み合わされている。本実施形態では、第１上壁部４１２の一部が第２上壁部４２２の上方に覆い被さる態様で、両者が組み合わされている。

第１インシュレータ片４１の第１立ち壁部４１１には、複数の窓部４１３及び複数のボルト孔４１４が穿孔されている。窓部４１３は、排気ガスの通過口となる開口であり、エキゾーストマニホールド２の入気開口２３１〜２３４に位置合わせされた開口である。ボルト孔４１４は、締結ボルト２６が挿通される貫通孔２１２に位置合わせされた孔である。第１立ち壁部４１１（第１インシュレータ片４１）は、締結ボルト２６によって、シリンダヘッド１２に締結固定される。

なお、第１立ち壁部４１１は、入気側ガスケット２１Ｇの最も右側の層を構成する部材でもあり、図９に示す入気側ガスケット２１Ｇの右面に取り付けられる。換言すると、第１インシュレータ片４１は、入気側ガスケット２１Ｇの積層金属板のうちの一つの金属板の上端に、横方向に延び出す延長部（上壁部）を連設した部材である。従って、第１インシュレータ片４１は、入気側ガスケット２１Ｇと一体となって、入気側フランジ部２１とシリンダヘッド１２の排気ポート１２１のフランジ部との間に挟まれた状態で、シリンダヘッド１２に締結固定される。

第２インシュレータ片４２の第２立ち壁部４２１には、複数のボルト挿通孔４２３が穿孔されている（図１０）。ボルト挿通孔４２３は、エキゾーストマニホールド２の左面側に設けられた、ネジ孔を有するボス部に対応して穿孔されている。第２立ち壁部４２１（第２インシュレータ片４２）は、ボルト挿通孔４２３を通して前記ボス部に螺合される締結ボルト２７によって、エキゾーストマニホールド２に締結固定されている。なお、締結ボルト２７による固定部は、第２インシュレータ片４２の振動抑制のためにフローティング構造を採用することが望ましい。

第１インシュレータ片４１と第２インシュレータ片４２とを組み合わせるに際し、両者が接触する状態とすると、車両運転時の振動によって異音が発生し得る。このため、上下方向に重なり合う第１上壁部４１２と第２上壁部４２２との間には、所定間隔の間隙Ｇが確保されている（図１０参照）。本実施形態では、前記間隙Ｇが、マニホールドインシュレータ４の前後方向中央付近に存在する凸状部４３の位置において、他の位置よりも広くされている。この間隙Ｇが広くされた部分が、マニホールドインシュレータ４内の熱気を逃がす第１開口部Ｇ１である。

詳しくは、第１上壁部４１２は、前後方向中央付近において上方に膨出した中央部分４１２Ｃを有し、同様に第２上壁部４２２も上方に膨出した中央部分４２２Ｃを有する。これら中央部分４１２Ｃ、４２２Ｃが重なり合う部分において、両者間の間隙Ｇが他の部分の間隙Ｇよりも相対的に広くされることによって、熱気を積極的に逃がすことが可能な第１開口部Ｇ１が形成されている。第１開口部Ｇ１は、エキゾーストマニホールド２とターボ過給機３との接続部位となる出気側フランジ部２２の上方に位置している。

図６を参照して、第１立ち壁部４１１は、エンジン本体インシュレータ１４の下方に連なるように配置されている。本実施形態では、エンジン本体インシュレータ１４の下端からやや右方にシフトした位置から、第１立ち壁部４１１は下方に延びている。第１上壁部４１２は、第１立ち壁部４１１に連なる基端部Ｔ１と、延出方向の先端（左端）である端縁部Ｔ２とを備えている。端縁部Ｔ２は、第１開口部Ｇ１の一部を区画している。第１上壁部４１２が延出する方向は、タービンインシュレータ３７に向かう方向である。第１上壁部４１２は、端縁部Ｔ２が基端部Ｔ１よりも高くなるよう、上方に傾斜している、これにより、第１上壁部４１２と第２上壁部４２２との間隔が拡げられている。第１開口部Ｇ１は、タービンインシュレータ３７とエンジン本体インシュレータ１４との間の空間を指向するように、つまり、マニホールド上方空間Ｓ１に向けて開口している。

図７に示すように、第２開口部Ｇ２は、第２インシュレータ片４２の第２立ち壁部４２１に設けられている。第２立ち壁部４２１には、出気側フランジ部２２の接合面２２Ｓを露出させる切り欠き部４４が設けられている。切り欠き部４４は、左面視で直角三角形の形状を有する出気側フランジ部２２の前側辺２２３と対向する垂直縁４４１と、上側の斜辺部２２１（小面積部ＳＡの外周縁）と対向する傾斜縁４４２（切り欠き縁）とを備える。なお、ここで例示している切り欠き部４４は、出気側フランジ部２２の底辺と対向する縁部を持たない解放型の切り欠きであるが、前記底辺を対向する縁部を具備する窓型の切り欠きとしても良い。

切り欠き部４４は、本来的には出気側フランジ部２２の接合面２２Ｓを露出させ、タービン側フランジ部３５との接合を実現させる役目を果たす。このため、切り欠き部４４の切り欠き縁と出気側フランジ部２２の外周縁との間隔、具体的には前側辺２２３と垂直縁４４１との間隔並びに斜辺部２２１と傾斜縁４４２との間隔は、走行振動の発生時に接触が生じない程度の間隔が設定されていれば良い。しかし、本実施形態では、斜辺部２２１と傾斜縁４４２との間隔が、他の位置の間隔（前側辺２２３と垂直縁４４１との間隔）よりも相対的に広くされている。すなわち、傾斜縁４４２の大部分が、斜辺部２２１から離間するように上方へ凸状に窪んでいる。これにより、出気側フランジ部２２の上方であって斜辺部２２１と傾斜縁４４２との間には、前記間隔が相対的に広くされることによって生じる、当該斜辺部２２１に沿った開口部が形成されている。かかる開口部が、第２開口部Ｇ２である。第２開口部Ｇ２は、出気側フランジ部２２の上方の位置に存在している。

図６に示されているように、第２開口部Ｇ２は、タービンハウジング３２（大型ターボハウジング３３）とタービンインシュレータ３７との間の過給機内空間Ｓ２に向けて開口している。切り欠き部４４は、タービンインシュレータ３７の対向壁部３７Ａよりも左方に位置している。換言すると、第２開口部Ｇ２は、タービンインシュレータ３７の内部に入り込んだ位置において開口している。

図１２を参照して、上記の位置関係について説明を加える。図１２は、マニホールドインシュレータ４とタービンインシュレータ３７との位置関係を説明するための概略的な断面図である。タービンインシュレータ３７の対向壁部３７Ａは、上下方向に延びている。第２インシュレータ片４２の第２立ち壁部４２１の上方に対向壁部３７Ａが位置するよう、両者が上下方向に並んでいる。但し、第２立ち壁部４２１は、対向壁部３７Ａよりも距離ｄだけ左方に、つまり、距離ｄだけタービンハウジング３２に接近する側に配置されている。第２上壁部４２２は、第２立ち壁部４２１の上端から対向壁部３７Ａの下方を抜けて、右方に延び出している。このような第２立ち壁部４２１に、切り欠き部４４が設けられている。これにより、第２開口部Ｇ２も、対向壁部３７Ａよりも距離ｄだけ左方の位置において、過給機内空間Ｓ２に対して開口している。

＜熱気の流れ＞
図６を参照して、エンジン本体１０における高温燃焼で生じた排気ガスがエキゾーストマニホールド２を通過すると、当該エキゾーストマニホールド２の外周面から熱気が発生する。エキゾーストマニホールド２の上方は、第１インシュレータ片４１と第２インシュレータ片４２との組合体によって覆われているので、前記熱気は周辺に無秩序には放散されない。前記熱気は、エキゾーストマニホールド２内において対流によって上昇するが、エキゾーストマニホールド２の上部には第１開口部Ｇ１及び第２開口部Ｇ２が設けられているので、これら開口部から前記熱気は外部に逃げ出すことになる。

第１開口部Ｇ１からは、熱気Ｆ１がマニホールド上方空間Ｓ１に向けて放出される。第１上壁部４１２の一部が第２上壁部４２２の上方に覆い被さっており、第１上壁部４１２は端縁部Ｔ２が上向きとなるよう傾斜している。このため、熱気Ｆ１は、タービンインシュレータ３７の下端付近に向かい、その後、耐熱性に優れた空間であるマニホールド上方空間Ｓ１を上方に向かうことになる。つまり、第１上壁部４１２が樹脂製のシリンダヘッドカバー１３に決して熱気Ｆ１が漏れ出すことがないよう熱気Ｆ１をガイドしていると言うことができる。なお、熱気Ｆ１は、マニホールド上方空間Ｓ１を抜けた後、ボンネットフード（図示せず）内において四散する。

第２開口部Ｇ２からは、熱気Ｆ２が過給機内空間Ｓ２に向けて放出される。切り欠き部４４は、タービンハウジング３２と対峙する第２立ち壁部４２１に設けられている。このため、熱気Ｆ２はタービンハウジング３２側に向けて放出され、その後、過給機内空間Ｓ２を上方に向かう。図１２に基づいて説明した通り、第２開口部Ｇ２はタービンインシュレータ３７の内側に入り込んで位置で開口しているので、熱気Ｆ２は確実に過給機内空間Ｓ２へ放出される。

過給機内空間Ｓ２もまた、タービンハウジング３２とタービンインシュレータ３７とで囲まれた耐熱性に優れた空間であるので、熱気Ｆ２の流通によって熱害が発生しない。しかる後、熱気Ｆ２は、タービンインシュレータ３７の上面に突き当たり、このタービンインシュレータ３７とＣＡＴＡ上インシュレータ５１との間の上面開口５３（図２参照）から上方へ放散される。

［作用効果］
以上説明した本実施形態に係るターボ過給機付エンジン１によれば、次のような作用効果を奏する。エンジン１は、過給機内空間Ｓ２を有するターボ過給機３を備える。マニホールドインシュレータ４は、切り欠き部４４の切り欠き縁とエキゾーストマニホールド２の出気側フランジ部２２の外周縁との間に形成される第２開口部Ｇ２を有する。マニホールドインシュレータ４内で生じる熱気は、第２開口部Ｇ２を通して過給機内空間Ｓ２へ積極的に逃がされる。この過給機内空間Ｓ２は、タービンハウジング３２及びタービンインシュレータ３７という、本来的に優れた耐熱性を有する部材によって区画されている。従って、前記熱気を耐熱性に優れる空間に誘導して該熱気を逃がす構造が実現される。このため、熱害発生の不具合、例えばマニホールドインシュレータ４と他の部材との隙間等から前記熱気がランダムに逃げ出して、周辺部品に熱害を与えるというような不具合、を防止することができる。

さらに、マニホールドインシュレータ４は、マニホールド上方空間Ｓ１に向けて開口する第１開口部Ｇ１を備える。マニホールド上方空間Ｓ１もまた、エンジン本体インシュレータ１４とタービンインシュレータ３７とによって区画された、耐熱性に優れる空間である。第２開口部Ｇ２に加え、上記のような第１開口部Ｇ１からも積極的に熱気を逃がすことで、周辺部品への熱害の発生を一層効果的に抑制することができる。

第２開口部Ｇ２は、出気側フランジ部２２の上方の位置に配置されている。エキゾーストマニホールド２においてターボ過給機３との接続部となる出気側フランジ部２２は、エンジン本体１０の排気ポート１２１から排出される排気ガスが集中的に通過する部位であるので、最も高温となり易い。このような高温部位に対応して第２開口部Ｇ２を配置することで、マニホールドインシュレータ４内の熱気を、自然対流を利用して効果的に逃がすことができる。

また、出気側フランジ部２２は、その上方側に小面積部ＳＡ（斜辺部２２１）を備え、この小面積部ＳＡの外周縁と、第２インシュレータ片４２の切り欠き部４４の切り欠き縁との間に第２開口部Ｇ２が形成されている。出気側フランジ部２２の上方側に小面積部ＳＡが備えられているので、前記上方側において出気側フランジ部２２の外周縁とマニホールドインシュレータ４の切り欠き部４４との間に間隔の広い部分を形成し易い。しかも、第２開口部Ｇ２は出気側フランジ部２２の上方の位置に自ずと形成されることになるので、マニホールドインシュレータ４の熱気を逃がし易くなる。

マニホールドインシュレータ４の第２インシュレータ片４２は、エキゾーストマニホールド２の左面に、締結ボルト２７によって締結固定されている。これにより、エンジン本体１０に固着されているエキゾーストマニホールド２を利用して、マニホールドインシュレータ４の強固な固定構造を実現することができる。

さらに、図１２に示したように、第２開口部Ｇ２が形成されている第２インシュレータ片４２の第２立ち壁部４２１が、タービンインシュレータ３７の対向壁部３７Ａよりも距離ｄだけタービンハウジング３２に接近する側に配置されている。このため、第２開口部Ｇ２は、タービンハウジング３２とタービンインシュレータ３７との間の過給機内空間Ｓ２において開口することとなり、マニホールドインシュレータ４内の熱気を確実に過給機内空間Ｓ２へ放出させることができる。

［変形実施形態の説明］
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、次のような変形実施形態を取ることができる。

図１３は、変形実施形態に係るマニホールドインシュレータ４Ａを示す概略的な側面図（ターボ過給機３側から見た側面図）である。上記実施形態では、マニホールドインシュレータ４が凸状部４３を有し、該凸状部４３に第１開口部Ｇ１が形成され、凸状部４３の下方付近に第２開口部Ｇ２が形成される例を示した。図１３では、上面に凸状部４３のような隆起した部分が存在しないマニホールドインシュレータ４Ａを例示している。また、上記実施形態では、小面積部ＳＡを有する出気側フランジ部２２を備えるエキゾーストマニホールド２例示したが、ここでは小面積部ＳＡを具備しない矩形の出気側フランジ部２２Ａを例示している。出気側フランジ部２２Ａの四隅には、フランジスタッド２２２Ａが立設されている。

マニホールドインシュレータ４Ａは、第１インシュレータ片４１Ａと第２インシュレータ片４２との組合せからなる。両インシュレータ片４１Ａ、４２Ａは、側面視で矩形形状を有し、両者間に僅かな隙間が存在する状態で組み合わされている。この隙間が、第１上壁部４１２Ａと第２上壁部４２２Ａとの間において、出気側フランジ部２２Ａの配置位置で大きくなるよう、第２上壁部４２２Ａの上面には凹部４２４が設けられている。この凹部４２４の形成部分が第１開口部Ｇ１とされている。また、第２インシュレータ片４２Ａの第２立ち壁部４２１Ａには、矩形の切り欠き部４４Ａが設けられている。矩形の出気側フランジ部２２Ａの上周縁と切り欠き部４４Ａの上縁との間隔が側縁に比べて広くされ、水平方向に帯状に延びる第２開口部Ｇ２が形成されている。このように、第１開口部Ｇ１、第２開口部Ｇ２は、各々マニホールド上方空間Ｓ１、過給機内空間Ｓ２の開口している限りにおいて、種々の態様を取ることができる。

図１４（Ａ）及び（Ｂ）は、第２開口部Ｇ２の他の変形実施形態を示す概略図である。図１４（Ａ）に示すエキゾーストマニホールド２の出気側フランジ部２２Ｂは、その上方側に小面積部ＳＡを備えている。小面積部ＳＡは、矩形の出気側フランジ部２２Ｂの上縁部分を下方向に向けて取り除いた態様の凹部２２４を設けることによって形成されている。凹部２２４の両側には、上方に突出する膨出部２２５が存在している。フランジスタッド２２２Ｂは、膨出部２２５を含む出気側フランジ部２２Ｂの四隅に立設されている。切り欠き部４４Ａの上縁と凹部２２４との間の空間が、第２開口部Ｇ２とされている。

図１４（Ｂ）に示す出気側フランジ部２２Ｃも、その上方側に小面積部ＳＡを備えている。ここでの小面積部ＳＡは、出気側フランジ部２２Ｃの上方部分を山型の凸部２２６とすることによって形成されている。すなわち、小面積部ＳＡは、矩形の出気側フランジ部２２Ｃの２つの上側角部を、当該フランジ部２２Ｃの中心方向に向けて三角形に取り除くことによって形成されている。フランジスタッド２２２Ｃは、凸部２２６の頂点付近を含む出気側フランジ部２２Ｃの三箇所に立設されている。第２開口部Ｇ２は、凸部２２６の両側に存在する三角形の開口部分である。これらの変形例の通り、出気側フランジ部２２の小面積部ＳＡ並びに第２開口部Ｇ２については、様々の形成態様と取ることができる。

この他、上記実施形態では、マニホールドインシュレータ４に第１開口部Ｇ１及び第２開口部Ｇ２を設ける例を示したが、第１開口部Ｇ１を省略するようにしても良い。例えば、マニホールド上方空間Ｓ１を形成する空間的余裕が無い一方で、過給機内空間Ｓ２がマニホールドインシュレータ４内の熱気の逃がし経路として十分な容積を具備している場合は、第１開口部Ｇ１を実質的に設けない態様とすることができる。

１ターボ過給機付エンジン
１０エンジン本体
２エキゾーストマニホールド
２２１斜辺部
２２出気側フランジ部（フランジ部）
２４出気開口（連通開口）
３ターボ過給機
３Ａ大型ターボ
３Ｂ小型ターボ
３１Ａ大タービン室（タービン室）
３１Ｂ小タービン室
３２タービンハウジング
３７タービンインシュレータ
３７Ａ対向壁部
４マニホールドインシュレータ
４１第１インシュレータ片
４２第２インシュレータ片
４２１第２立ち壁部（立ち壁部）
４２２第２上壁部（上壁部）
４４切り欠き部
Ｓ１マニホールド上方空間
Ｇ１第１開口部
Ｇ２第２開口部（開口部）
ＳＡ小面積部

Claims

多気筒型のエンジン本体と、
前記エンジン本体に連結されるエキゾーストマニホールドと、
前記エキゾーストマニホールドから排気が供給されるタービン室と、前記タービン室及び前記排気の供給経路を区画するタービンハウジングと、該タービンハウジングを覆うタービンインシュレータとを含むターボ過給機と、
前記エキゾーストマニホールドの少なくとも上面と前記ターボ過給機側の側面とを覆うマニホールドインシュレータと、を備え、
前記エキゾーストマニホールドは、前記ターボ過給機に対する排気経路の連通開口を有し前記タービンハウジングに接合されるフランジ部を備え、
前記マニホールドインシュレータは、前記フランジ部の接合面を露出させる切り欠き部を備えると共に、前記切り欠き部の切り欠き縁と前記フランジ部の外周縁との間隔が、所定位置において他の位置よりも相対的に広くされることで生じる開口部を有し、
前記開口部が、前記タービンハウジングと前記タービンインシュレータとの間の空間に向けて開口していることを特徴とするターボ過給機付エンジン。
請求項１に記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
前記所定位置は、前記フランジ部の上方の位置である、ターボ過給機付エンジン。
請求項１に記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
前記フランジ部は、その上方側に、前記外周縁の一部が当該フランジ部の中心方向若しくは下方向に向けて取り除かれた態様の小面積部を備え、
前記小面積部の外周縁と前記切り欠き部の切り欠き縁との間に前記開口部が形成されている、ターボ過給機付エンジン。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
前記マニホールドインシュレータは、前記エキゾーストマニホールドに締結固定されている、ターボ過給機付エンジン。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
前記マニホールドインシュレータは、前記多気筒の気筒配列方向に直交する断面において、前記ターボ過給機の側面に沿って上下方向に延びる立ち壁部と、該立ち壁部から前記エキゾーストマニホールドの上方に向けて横方向に延出する上壁部とを備える逆Ｌ字型の形状を備え、前記開口部は、前記立ち壁部に設けられ、
前記タービンインシュレータは、前記エンジン本体と対向する側に、上下方向に延びる対向壁部を有し、
前記対向壁部が前記立ち壁部の上方に位置するよう両者が上下方向に並び、且つ、前記立ち壁部が前記対向壁部よりも前記タービンハウジングに接近する側に配置されている、ターボ過給機付エンジン。