JP6327270B2 - ターボ過給機付エンジン - Google Patents

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を備え、該タービン室が前記エキゾーストマニホールドよりも上方に配置されたターボ過給機と、前記エキゾーストマニホールドの周囲を覆うマニホールドインシュレータと、を備え、前記ターボ過給機は、前記タービン室の周囲を覆うタービンケースを有し、前記エンジン本体の前記タービンケースと対向する位置にエンジン本体インシュレータが配置され、前記タービンケースとエンジン本体インシュレータとの間であって、前記マニホールドインシュレータの上方にはマニホールド上方空間が設けられ、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と前記ターボ過給機との接続部位の上方位置に、前記マニホールド上方空間に向けて開口する熱気逃がし用の開口部を備え、前記マニホールドインシュレータは、前記気筒配列方向に直交する断面において、上下方向に延びる立ち壁部と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、前記立ち壁部は、前記エンジン本体インシュレータの下方に連なるように配置され、前記開口部は、前記上壁部によって一部が区画され、前記タービンケースに向かう方向を指向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、熱気逃がし用の開口部を通して、マニホールドインシュレータの上方のマニホールド上方空間へ積極的に逃がされる。このマニホールド上方空間は、タービンケースとエンジン本体インシュレータとの間の空間であって、当該空間を区画する部材は本来的に優れた耐熱性を有する部材である。つまり、ターボ過給機付エンジンでは、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ので、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、前記エキゾーストマニホールドは、前記ターボ過給機との接続部位の近傍に、前記多気筒の気筒配列方向において上面の高さが他の部分よりも高い高上面部を備え、前記マニホールドインシュレータは、前記高上面部を覆う凸状部を備え、前記開口部は、前記凸状部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、熱気逃がし用の開口部が、マニホールドインシュレータにおいて高い位置に存在する凸状部に配置される。このため、マニホールドインシュレータ内の熱気を、自然対流の作用によってスムースに前記開口部から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、前記上壁部は、前記立ち壁部に連なる基端部と、延出方向の先端である端縁部とを備え、前記端縁部は、前記開口部の一部を区画するものであり、前記上壁部は、前記端縁部が前記基端部よりも高くなるよう、上方に傾斜し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、前記開口部の一部を区画する端縁部を有する上壁部の上方傾斜に沿って、マニホールドインシュレータ内の熱気が前記開口部に導かれる。すなわち、前記上壁部によって、前記熱気を前記開口部へ向けて誘導し、該熱気を前記開口部から集中的に放出させることができる。

この場合、前記立ち壁部は、前記上壁部が延出する方向は、前記タービンケースに向かう方向であることが望ましい。

このターボ過給機付エンジンによれば、エンジン本体インシュレータが遮熱している対象物（シリンダヘッドカバー、ハーネス、センサ類等）から遠ざかる方向に、前記熱気を前記開口部から放出させることができる。従って、前記対象物に対する熱害を確実に抑制することができる。

上記のターボ過給機付エンジンにおいて、前記エンジン本体は、排気ポートが形成されたシリンダヘッドと、該シリンダヘッドの上方に配置されたシリンダヘッドカバーとを備え、前記エンジン本体インシュレータは、前記シリンダヘッドカバーの側方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、マニホールドインシュレータ内の熱気がシリンダヘッドカバーに向かうことはない。従って、シリンダヘッドカバーとして、耐熱グレードが低い部材、例えば樹脂にて形成された部材を用いることができる。

本発明の他の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を備え、該タービン室が前記エキゾーストマニホールドよりも上方に配置されたターボ過給機と、前記エキゾーストマニホールドの周囲を覆うマニホールドインシュレータと、を備え、前記ターボ過給機は、前記タービン室の周囲を覆うタービンケースを有し、前記エンジン本体の前記タービンケースと対向する位置にエンジン本体インシュレータが配置され、前記タービンケースとエンジン本体インシュレータとの間であって、前記マニホールドインシュレータの上方にはマニホールド上方空間が設けられ、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と前記ターボ過給機との接続部位の上方位置に、前記マニホールド上方空間に向けて開口する熱気逃がし用の開口部を備え、前記タービンケースは、前記タービン室及びガス通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み、前記マニホールド上方空間は、前記エンジン本体インシュレータと前記タービンインシュレータとの間の空間であ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、前記開口部から放出された熱気は、２つのヒートインシュレータで区画された空間に逃がされる。すなわち、ヒートインシュレータ間という耐熱性に優れる空間に前記熱気が導かれるので、周辺部品に対する熱的影響を良好に抑制することができる。

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、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断面図である。 図１３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を示す概略的な断面図である。 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を示す概略的な側面図である。

［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（タービンケース）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。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。本実施形態においては、タービン室の周囲を覆うタービンケースとして、タービンハウジング３２とタービンインシュレータ３７とを含む。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。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（立ち壁部）と第１上壁部４１２（上壁部）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と第２上壁部４２２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。

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、タービンケース（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と対向する傾斜縁４４２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、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。

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。つまり、対向壁部３７Ａが第２立ち壁部４２１の上方に位置するよう両者が上下方向に並び、且つ、第２立ち壁部４２１が対向壁部３７Ａよりも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。

＜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。過給機内空間Ｓ２もまた、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、タービンインシュレータ３７（タービンケース）とエンジン本体インシュレータ１４との間であって、マニホールドインシュレータ４の上方にマニホールド上方空間Ｓ１を備える。そして、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とターボ過給機３との接続部位（出気側フランジ部２２とタービン側フランジ部３５との接続部）の上方位置に、マニホールド上方空間Ｓ１に向けて開口する熱気逃がし用の第１開口部Ｇ１を備える。

従って、マニホールドインシュレータ４内で生じる熱気は、第１開口部Ｇ１を通して、マニホールドインシュレータ４の上方のマニホールド上方空間Ｓ１へ積極的に逃がされる。このマニホールド上方空間Ｓ１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との間の空間であって、当該上方空間Ｓ１を区画する部材は本来的に優れた耐熱性を有する部材である。つまり、エンジン１では、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、過給機内空間Ｓ２に向けて開口する第２開口部Ｇ２を備える。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とによって区画された、耐熱性に優れる空間である。第１開口部Ｇ１に加え、上記のような第２開口部Ｇ２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。

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の高上面部２５を覆う凸状部４３を備え、第１開口部Ｇ１は、凸状部４３に配置されている。このように、熱気逃がし用の第１開口部Ｇ１を、マニホールドインシュレータ４において高い位置に存在する凸状部４３に配置することで、マニホールドインシュレータ４内の熱気を、自然対流の作用によってスムースに第１開口部Ｇ１から逃がすことができる。

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は、気筒配列方向に直交する断面において、上下方向に延びる第１立ち壁部４１１と横方向に延出する第１上壁部４１２とを備える逆Ｌ字型の形状を有する。そして、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。このため、第１上壁部４１２の上方傾斜に沿って、マニホールドインシュレータ４内の熱気が第１開口部Ｇ１に導かれる。すなわち、第１上壁部４１２によって、前記熱気を第１開口部Ｇ１へ向けて誘導し、該熱気を第１開口部Ｇ１から集中的に放出させることができる。

また、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、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。このため、エンジン本体インシュレータ１４が遮熱している対象物（シリンダヘッドカバー１３、及びハーネス、センサ類等）から遠ざかる方向に、前記熱気を第１開口部Ｇ１から放出させることができる。従って、前記対象物に対する熱害を確実に抑制することができる。さらに、エンジン本体インシュレータ１４がシリンダヘッドカバー１３の側方に配置されていることから、シリンダヘッドカバー１３として、耐熱グレードが低い部材、例えば樹脂にて形成された部材を用いることができる。

［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１２は、変形実施形態に係るマニホールドインシュレータ４Ａを示す概略的な断面図である。上記実施形態では、マニホールドインシュレータ４が、第１、第２インシュレータ片４１、４２の組合せからなる態様を例示した。これに対し、図１２では、エンジン本体１０側に配置された一つのインシュレータ片からなるマニホールドインシュレータ４Ａを例示している。

マニホールドインシュレータ４Ａは、エンジン本体インシュレータ１４の下方に連なる立ち壁部４５１と、立ち壁部４５１の上端からターボ過給機３に向けて斜め上方向に延びる上壁部４５２とを含む。立ち壁部４５１は、エキゾーストマニホールド２の熱がエンジン本体１０側に向かわないよう遮熱している。上壁部４５２は、エキゾーストマニホールド２の上面を概ね覆っている。上壁部４５２の端縁部４５３とタービンインシュレータ３７との間には、開口部Ｇ１１が形成されている。マニホールドインシュレータ４Ａ内の熱気Ｆ１１は、この開口部Ｇ１１からマニホールド上方空間Ｓ１へ放出される。この変形実施形態によっても、熱気Ｆ１１をシリンダヘッドカバー１３から遠ざかる方向に放出させることができる。

図１３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４Ｂを示す概略的な断面図である。図１３では、ターボ過給機３側に配置された一つのインシュレータ片からなるマニホールドインシュレータ４Ｂを例示している。マニホールドインシュレータ４Ｂは、タービンインシュレータ３７の下方に連なる立ち壁部４６１と、立ち壁部４６１の上端からエンジン本体１０に向けて斜め上方向に延びる上壁部４６２とを含む。立ち壁部４６１には、第２開口部Ｇ２に相当する開口部が設けられていても良い。

上壁部４６２は、エキゾーストマニホールド２の上面を概ね覆っている。上壁部４６２の端縁部４６３とエンジン本体インシュレータ１４との間には、開口部Ｇ１２が形成されている。マニホールドインシュレータ４Ｂ内の熱気Ｆ１２は、この開口部Ｇ１２からマニホールド上方空間Ｓ１へ放出される。この変形実施形態では、熱気Ｆ１２がエンジン本体１０側に向かうことになるが、例えばエンジン本体インシュレータ１４が十分にエンジン本体１０の遮熱をしている場合、或いはシリンダヘッドカバー１３が金属製の場合等には、当該変形実施形態を採用することができる。

図１４は、さらに他の変形実施形態に係るマニホールドインシュレータ４Ｃ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が形成される例を示した。図１４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４Ｃを例示している。

マニホールドインシュレータ４Ｃ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、エキゾーストマニホールド２の出気側フランジ部２２の配置位置で大きくなるよう、第２インシュレータ片４２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、マニホールドインシュレータ４Ｃ内の熱気Ｆ１３を外部に逃がす開口部Ｇ１３とされている。

以上、各種の開口部Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３を示した通り、エキゾーストマニホールド２とターボ過給機３との接続部位の上方位置であって、マニホールド上方空間Ｓ１に向けて開口する限りにおいて、熱気逃がし用の開口部は種々の態様を取ることができる。また、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２開口部Ｇ２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が比較的広く、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を比較的広くする一方で、第２開口部Ｇ２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
１２ シリンダヘッド
１３ シリンダヘッドカバー
１４ エンジン本体インシュレータ
２ エキゾーストマニホールド
２５ 高上面部
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（タービンケース）
３７ タービンインシュレータ（タービンケース）
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
４１１ 第１立ち壁部（立ち壁部）
４１２ 第１上壁部（上壁部）
Ｓ１ マニホールド上方空間
Ｇ１ 第１開口部（開口部）
Ｇ２ 第２開口部
Ｔ１ 基端部
Ｔ２ 端縁部

Claims (6)

1. 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を備え、該タービン室が前記エキゾーストマニホールドよりも上方に配置されたターボ過給機と、
   前記エキゾーストマニホールドの周囲を覆うマニホールドインシュレータと、を備え、
   前記ターボ過給機は、前記タービン室の周囲を覆うタービンケースを有し、
   前記エンジン本体の前記タービンケースと対向する位置にエンジン本体インシュレータが配置され、
   前記タービンケースとエンジン本体インシュレータとの間であって、前記マニホールドインシュレータの上方にはマニホールド上方空間が設けられ、
   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と前記ターボ過給機との接続部位の上方位置に、前記マニホールド上方空間に向けて開口する熱気逃がし用の開口部を備え、
   前記マニホールドインシュレータは、前記気筒配列方向に直交する断面において、上下方向に延びる立ち壁部と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、
   前記立ち壁部は、前記エンジン本体インシュレータの下方に連なるように配置され、
   前記開口部は、前記上壁部によって一部が区画され、前記タービンケースに向かう方向を指向していることを特徴とするターボ過給機付エンジン。
2. 請求項１に記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
   前記エキゾーストマニホールドは、前記ターボ過給機との接続部位の近傍に、前記多気筒の気筒配列方向において上面の高さが他の部分よりも高い高上面部を備え、
   前記マニホールドインシュレータは、前記高上面部を覆う凸状部を備え、
   前記開口部は、前記凸状部に配置されている、ターボ過給機付エンジン。
3. 請求項２に記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
   前記上壁部は、前記立ち壁部に連なる基端部と、延出方向の先端である端縁部とを備え、前記端縁部は、前記開口部の一部を区画するものであり、
   前記上壁部は、前記端縁部が前記基端部よりも高くなるよう、上方に傾斜している、ターボ過給機付エンジン。
4. 請求項３に記載のターボ過給機付エンジンにおいて、
   前記上壁部が延出する方向は、前記タービンケースに向かう方向である、ターボ過給機付エンジン。
5. 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、
   前記エンジン本体は、排気ポートが形成されたシリンダヘッドと、該シリンダヘッドの上方に配置されたシリンダヘッドカバーとを備え、
   前記エンジン本体インシュレータは、前記シリンダヘッドカバーの側方に配置されている、ターボ過給機付エンジン。
6. 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を備え、該タービン室が前記エキゾーストマニホールドよりも上方に配置されたターボ過給機と、
   前記エキゾーストマニホールドの周囲を覆うマニホールドインシュレータと、を備え、
   前記ターボ過給機は、前記タービン室の周囲を覆うタービンケースを有し、
   前記エンジン本体の前記タービンケースと対向する位置にエンジン本体インシュレータが配置され、
   前記タービンケースとエンジン本体インシュレータとの間であって、前記マニホールドインシュレータの上方にはマニホールド上方空間が設けられ、
   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と前記ターボ過給機との接続部位の上方位置に、前記マニホールド上方空間に向けて開口する熱気逃がし用の開口部を備え、
   前記タービンケースは、前記タービン室及びガス通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み、
   前記マニホールド上方空間は、前記エンジン本体インシュレータと前記タービンインシュレータとの間の空間である、ターボ過給機付エンジン。

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