(57)【要約】【課題】内部にデバイダを備えたタービンハウジングに対して、排気通路出口部に仕切壁を有しない排気マニホールドを組み合わせた場合であっても、高い過給性能を得ることが可能であり、且つ排気ガスの衝突部分に排気ガスの衝突による損傷を生じさせることのない構成を提供する。【解決手段】デバイダ４３を排気通路内に有するタービンハウジング４１と、排気通路出口部に仕切壁を有しない排気マニホールド３１との間に間座部材６を介在させる。この間座部材６に、タービンハウジング４１のデバイダ４３に連続し且つ先端が流線形状とされたデバイダ部６２を形成する。【選択図】      図２
2004225651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機付きエンジンの排気系に配設され、排気ガスを分流する仕切壁を排気通路内に有するタービンハウジングと、排気通路出口部に仕切壁を有しない排気マニホールドとの間に介在される間座部材であって、
上記タービンハウジングの排気通路内の仕切壁に連続する形状であって、且つ排気マニホールドの排気通路出口部に臨む先端部が流線形状に形成されたデバイダ部を備えていることを特徴とするエンジン排気系間座部材。
【請求項２】
請求項１記載のエンジン排気系間座部材において、
少なくともデバイダ部の先端部は高耐熱性材料により形成されていることを特徴とするエンジン排気系間座部材。
【請求項３】
ツインターボ方式の過給機を備え、各過給機それぞれに対応した排気マニホールドの排気通路出口部とタービンハウジングとの間に上記請求項１または２記載のエンジン排気系間座部材がそれぞれ介在されていることを特徴とする過給機付きエンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過給機付きエンジンの排気マニホールドとタービンハウジングとの間に配設される間座部材及びその間座部材を備えた過給機付きエンジンに係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、一般的な過給機付き多気筒エンジンの排気系には、排気マニホールド及びタービンハウジングが備えられている。つまり、各気筒から排出された排気ガスを排気マニホールドで合流させた後、タービンハウジング内を通過させて排気管に排出している。そして、この排気途中の排気ガスによってタービンハウジング内のタービンを高速回転させ、その回転力によって給気を過給するようになっている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００３】
また、各気筒から排出される排気ガス同士が互いの排気脈動の影響を受けて過給効率が低下してしまうことを解消するために、排気マニホールドからタービンハウジングの内部に亘って気筒群毎に分岐した排気通路を形成することが行われている。例えば、１台の過給機を有する６気筒エンジンの場合、エンジンの着火順序を考慮して排気脈動の影響を受けないように排気マニホールドの排気通路集合部を２つの独立した通路部に分けると共に、タービンハウジング内部にデバイダと呼ばれる仕切壁を形成しておく。このような２つの分離した排気通路を用いることにより排気ガスはタービンに噴出するまで他シリンダからの排気脈動の影響を受けることが緩和できる。尚、タービンハウジングの内部に仕切壁を形成した構成は下記の特許文献２に開示されている。
【０００４】
一方、この種の過給機付き多気筒エンジンとして、タービンの慣性マスを小さくして加速性の向上を図るために、複数の過給機を備えたものがある。例えば２台の過給機を備えたツインターボ方式のエンジン等である。例えば、６気筒エンジンをツインターボ方式とする場合には、各過給機（ターボ）に対応して２本の排気マニホールドまたは２つの独立した排気通路を有する１本の排気マニホールド及び２個のタービンハウジングを備えさせることになる。
【０００５】
これにより、各気筒から排出される排気ガス同士の互いの排気脈動の影響を緩和し且つタービンの慣性を小さくすることでエンジン性能の向上を図ることが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−９８９４８号公報
【特許文献２】
特開平５−２７２３４６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の小形過給機は排気脈動の影響を緩和するためタービンハウジングにデバイダを備えているものが大半である。例えば、６気筒エンジンをツインターボ方式とする場合、各々の過給機に連通する排気マニホールドとしては、２つの排気マニホールドを備えさせるか、または２つの独立した排気通路を有する排気マニホールドを備えさせる必要がある。図５は、この２つの独立した排気通路ｂ，ｃが形成された排気マニホールドａを示している。この図に示すように、各々の過給機に連通する各々の排気ガス出口部ｄ，ｅは各々仕切壁のない１口形状となっているのが一般的である。
【０００８】
しかしながら、上述したように小形のタービンハウジングは、内部に仕切壁が形成された排気マニホールドが接続されることを前提として作製されているものが大半である。この場合、このタービンハウジング内のデバイダ先端は、排気マニホールドとの間に介在されるガスケットを当接させるべく平坦面となっている。
【０００９】
従って、内部にデバイダを備えたタービンハウジングに対して、仕切壁のない（排気出口が１口の）排気マニホールドを組み合わせた場合、各気筒から排出されて排気マニホールドを通過した排気ガスがタービンハウジングのデバイダ先端の平坦面に衝突することになり、この部分で排気ガスの圧力損失が生じてしまって本来の過給性能が得られなくなる可能性がある。また、このデバイダ先端の平坦面には高温度で高速度の排気ガスが衝突するので、このデバイダ先端に亀裂等の損傷を招いてしまう可能性もある。
【００１０】
この不具合を解消するためには、過給機のタービンハウジングを取り付ける排気出口が仕切壁のない１口形状の排気マニホールドに対応するべく、デバイダを備えないタービンハウジングを特別に作製しておく必要があるが、これでは製造コストの高騰に繋がってしまい好ましくない。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内部にデバイダを備えたタービンハウジングに対して、排気出口が仕切壁のない１口形状の排気マニホールドを組み合わせた場合であっても、高い過給性能を得ることが可能であり、且つ排気ガスの衝突部分に、排気ガスの衝突による損傷を生じさせることのない構成を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
−発明の概要−
上記の目的を達成するために、本発明は、排気マニホールドとタービンハウジングとの間に間座部材を配設し、タービンハウジングの排気通路内に形成されているデバイダ（仕切壁）に連続するデバイダ部をこの間座部材に形成すると共に、このデバイダ部の先端を流線形（例えば、先細り状の曲面）とすることで、排気マニホールドの排気出口が仕切壁のない１口形状であっても、排気通路の分岐部分に、排気ガスが衝突する平坦面が存在しないようにした。
【００１３】
−解決手段−
具体的には、過給機付きエンジンの排気系に配設され、排気ガスを分流する仕切壁を排気通路内に有するタービンハウジングと、排気通路出口が仕切壁のない１口形状の排気マニホールドとの間に介在される間座部材を前提とする。そして、この間座部材を、タービンハウジングの排気通路内の仕切壁に連続する形状とし、また、この間座部材に、排気マニホールドの排気通路出口部に臨む先端部が流線形状に形成されたデバイダ部を備えさせている。
【００１４】
この特定事項により、排気マニホールドのタービンハウジング取付部の排気ガス出口が仕切壁のない１口形状である場合であっても、各気筒から排出されて排気マニホールドを通過した排気ガスは間座部材のデバイダ部によって円滑に分流されてタービンハウジング内に導かれることになる。このため、排気ガスが平坦面に衝突することによる圧力損失を回避でき過給性能の低下を抑制できる。また、間座部材のデバイダ部に対する排気ガスの衝撃は小さいため、このデバイダ部に損傷を招くこともない。
【００１５】
また、少なくともデバイダ部の先端部を高耐熱性材料により形成することで、高温の排気ガスによる熱的衝撃によるデバイダ部の損傷を確実に防止することができる。
【００１６】
また、上記解決手段に係る間座部材を使用するのに適したエンジンとして具体的には以下のものが掲げられる。つまり、ツインターボ方式の小形でタービンハウジングにデバイダを有する過給機を備え、各過給機それぞれに対応した排気マニホールドとタービンハウジングとの間に上記解決手段に係るエンジン排気系間座部材をそれぞれ介在させた過給機付きエンジンである。
【００１７】
この種のツインターボエンジンとして、例えば６気筒エンジンを採用した場合、１つの排気マニホールドまたは１つの排気通路部には３つの気筒からの排気が流れることになり、対応して排気出口は１口形状となっている。このような構成の排気マニホールドに対して、仕切壁（デバイダ）を排気通路内に有するタービンハウジングを接続する場合に、上記解決手段に係る間座部材を使用すれば上記作用効果を奏することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本形態は、本発明を６気筒ツインターボエンジンに適用した場合について説明する。
【００１９】
図１は、本形態に係る６気筒ツインターボエンジン１の排気系の一部を示す側面図である。図２は、排気マニホールド３１，３２とタービンハウジング４１，４２との接続部分の断面図である。図３は、後述する間座部材６を排気マニホールド３１側から見た斜視図である。
【００２０】
これらの図に示すように、本エンジン１の排気系は、シリンダヘッド２に接続された２つの排気マニホールド３１，３２、各排気マニホールド３１，３２に接続されたタービンハウジング４１，４２を備えている。つまり、各気筒のうち図中左側に位置する第１、第２、第３気筒から排出された排気ガスは、第１排気マニホールド３１、第１タービンハウジング４１を通過し、この第１タービンハウジング４１内のタービンを高速回転させる。一方、図中右側に位置する第４、第５、第６気筒から排出された排気ガスは、第２排気マニホールド３２、第２タービンハウジング４２を通過し、この第２タービンハウジング４２内のタービンを高速回転させる。そして、これらタービンの回転力によって給気を過給するようになっている。また、各タービンハウジング４１，４２を通過した排気ガスは排気出口ベンド５を経て合流し、図示しない排気管に排出される。
【００２１】
上記各タービンハウジング４１，４２の排気導入口周辺部の構成について説明する。この各タービンハウジング４１，４２の形状は互いに同一であるため、ここでは、一方のタービンハウジング４１についてのみ説明する。
【００２２】
図２に示すように、タービンハウジング４１は、内部に２つの排気通路を分岐形成するためのデバイダと呼ばれる仕切壁４３が形成されている。つまり、このデバイダ４３によって仕切られた各排気通路４Ａ，４Ｂがそれぞれ独立した排気通路として使用される構成となっている。これは、本タービンハウジング４１を所謂シングルターボとして別の形態のエンジンに搭載した場合に、エンジンの各気筒から排出される排気ガス同士が互いの排気脈動の影響を受けて排気効率が低下してしまうことを解消するための構成である。
【００２３】
次に、各排気マニホールド３１，３２の排気導出口周辺部の構成について説明する。この各排気マニホールド３１，３２の形状も互いに類似しているため、ここでは、一方の排気マニホールド３１についてのみ説明する。
【００２４】
この排気マニホールド３１は、単一の排気通路３Ａが形成されている。従って、本エンジン１では、各気筒から排出された排気ガスは、排気マニホールド３１で一旦合流した後、タービンハウジング４１内部において、デバイダ４３によって仕切られた各排気通路４Ａ，４Ｂに分流され、タービンハウジング４１内のタービンを回転させて再び合流し、排気出口ベンド５を経て、他方のタービンハウジング４２から排出された排気ガスと合流して排気管に排出されることになる。
【００２５】
本形態の特徴とするところは、上記排気マニホールド３１，３２とタービンハウジング４１，４２との間にそれぞれ介在されている間座部材６にある。以下、この間座部材６について説明する。
【００２６】
図２及び図３に示すように、この間座部材６は、外縁形状が、排気マニホールド３１の下流側端面の外縁形状及びタービンハウジング４１の上流側端面の外縁形状に略一致している。また、その内部に形成されている開口６１の内縁形状は、排気マニホールド３１の排気通路形状及びタービンハウジング４１の排気通路形状に略一致している。また、この間座部材６の４箇所の隅角部の周辺には、排気マニホールド３１及びタービンハウジング４１と共にボルト締結されるためのボルト孔６４，６４，…が形成されている。
【００２７】
そして、この間座部材６の特徴とするところは、その開口６１の中央部に形成されているデバイダ部６２にある。このデバイダ部６２は、タービンハウジング４１の排気通路に形成されたデバイダ４３に連続する形状であって、且つ排気マニホールド３１の排気通路に臨む先端部６３が流線形状に形成されている。具体的には、排気マニホールド３１側に向かって先細り状となる曲面で形成されている。つまり、このデバイダ部６２は、タービンハウジング４１側の端面が平坦面で形成されている一方、排気マニホールド３１側の端面が流線形状の湾曲面で形成されている。
【００２８】
また、この間座部材６の構成材料としては耐熱性に優れた材料（高耐熱性材料）が採用され、例えばＦＣＤ材（球状黒鉛鋳鉄）が採用可能である。この間座部材６の構成材料はこれに限るものではない。また、この高耐熱性材料は間座部材６の少なくともデバイダ部６２の先端部に設ければよく、これによって高温の排気ガスによる熱的衝撃によるデバイダ部６２の損傷を確実に防止することができる。
【００２９】
また、排気マニホールド３１と間座部材６との間、タービンハウジング４１と間座部材６との間にはそれぞれの端面形状に略合致した形状のガスケット７１，７２が介在されて、これら各部材３１，６，４１同士の間から排気ガスが漏れ出さないようになっている。つまり、タービンハウジング４１と間座部材６との間に介在されるガスケット７２はデバイダ部６２に対応するシール部（排気通路同士の間での排気ガスの流通を阻止するシール部）を備えている一方、排気マニホールド３１と間座部材６との間に介在されるガスケット７１は、このデバイダ部６２に対応するシール部は備えていない。
【００３０】
尚、図２における３３は、排気マニホールド３１の外周部に形成された冷却水通路である。
【００３１】
以上の構成により、本形態では、排気マニホールド３１，３２において各気筒から排出された排気ガスは間座部材６のデバイダ部６２によって円滑に分流されてタービンハウジング４１，４２内に導かれることになる。このため、排気ガスが平坦面に衝突することによる圧力損失を回避できて過給性能の低下を抑制できる。また、間座部材６のデバイダ部６２に対する排気ガスの熱的衝撃は小さいため、このデバイダ部６２に損傷を招くことがなく、エンジン排気系の耐久性の向上を図ることができる。
【００３２】
また、本形態の如く、デバイダを備えているタービンハウジング４１，４２を採用する場合には、この排気マニホールド３１，３２とタービンハウジング４１，４２との間に間座部材６を介在させる一方、デバイダを備えていないタービンハウジングを採用する場合には、間座部材６を介在させることなく、排気マニホールド３１，３２とタービンハウジング４１，４２とを直接的に接続すればよい。このため、同一の排気マニホールド３１，３２を複数種類のタービンハウジング４１，４２に対して適用することが可能であり、排気マニホールド３１，３２の汎用性を拡大することもできる。
【００３３】
−その他の実施形態−
上記実施形態では、本発明を６気筒ツインターボエンジンに適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、１個の過給機のみを備えた多気筒シングルターボエンジンや１２気筒４ターボエンジン、また、他の複数個の過給機を備えた多気筒エンジンに対して適用することも可能である。
【００３４】
また、図４に示すように、各々のタービンハウジング４１，４２に連通する２つの独立した排気通路が形成された１個の排気マニホールド３を備えたツインターボエンジンに適用することも可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、排気マニホールドとタービンハウジングとの間に間座部材を配設し、タービンハウジングの排気通路内に形成されているデバイダ（仕切壁）に連続するデバイダ部をこの間座部材に形成すると共に、このデバイダ部の先端を流線形とすることで、排気マニホールドのタービンハウジング取付部の排気ガス出口が仕切壁のない１口形状の場合であっても、排気通路の分岐部分に、排気ガスが衝突する平坦面が存在しないようにした。このため、排気マニホールドの排気ガス出口が１口形状の場合であっても、各気筒から排出された排気ガスは間座部材のデバイダ部によって円滑に分流されてタービンハウジング内に導かれることになり、排気ガスが平坦面に衝突することによる圧力損失を低減でき過給性能の低下を抑制できる。また、間座部材のデバイダ部に対する排気ガスの熱的衝撃は小さいため、このデバイダ部に損傷を招くこともない。
【００３６】
また、互いに仕切壁を有しない排気マニホールドとタービンハウジングとを組み合わせる場合には間座部材を介在させる必要がない。つまり、仕切壁を有しない排気ガス出口が１口形状の排気マニホールドに対して組み合わされるタービンハウジング内にデバイダを備えているか否かによって間座部材を介在させたり介在させなかったりすることで、同一の排気マニホールドを複数種類のタービンハウジングに対して適用することが可能であり、排気マニホールドの汎用性を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る６気筒ツインターボエンジンの排気系の一部を示す側面図である。
【図２】排気マニホールドとタービンハウジングとの接続部分の断面図である。
【図３】間座部材の斜視図である。
【図４】他の実施形態に係る６気筒ツインターボエンジンの排気系の一部を示す側面図である。
【図５】２つの独立した排気通路が形成された排気マニホールドを示す図である。
【符号の説明】
１          ６気筒ツインターボエンジン
３１，３２  排気マニホールド
４１，４２  タービンハウジング
６          間座部材
【図１】
2004225651.tif 000003
【図２】
2004225651.tif 000004
【図３】
2004225651.tif 000005
【図４】
2004225651.tif 000006
【図５】
2004225651.tif 000007