(57)【要約】【課題】タービン駆動力の低下が抑制されたエンジンの排気ガス還流装置を提供する。【解決手段】排気通路３３にターボ過給機のタービン５２が備えられ、タービン５２より上流側の排気通路３３の少なくとも下流部が、排気ガスの流れ方向に沿って延びる隔壁２０ａ，３０ａによって２つの通路に区画され、２つの通路のうちの高速用通路２２ａ，３２に開閉可能な排気可変弁２３が備えられ、排気可変弁２３は、エンジン回転速度が所定回転速度以上のときに高速用通路２２ａ，３２を開き、エンジン回転速度が所定回転速度未満のときに高速用通路２２ａ，３２を閉じるように制御され、ＥＧＲ通路６０の排気通路３３側の導入部６０ａが高速用通路２２ａ，３２において排気可変弁２３の下流に開口している。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路を設け、このＥＧＲ通路を介して排気通路を流れる排気ガスの一部を吸気通路に還流させるエンジンの排気ガス還流装置であって、
前記排気通路にターボ過給機のタービンホイールが備えられ、
前記タービンホイールより上流側の排気通路の少なくとも下流部が、排気ガスの流れ方向に沿って延びる隔壁によって２つの通路に区画され、
前記２つの通路のうちのいずれか一方の通路に開閉可能な排気可変弁が備えられ、
前記排気可変弁は、エンジン回転速度が所定の基準回転速度以上のときに前記一方の通路を開き、エンジン回転速度が前記基準回転速度未満のときに前記一方の通路を閉じるように制御され、
前記ＥＧＲ通路の排気通路側の導入部が前記一方の通路において前記排気可変弁の下流に開口していることを特徴とするエンジンの排気ガス還流装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの排気ガス還流装置において、
前記ＥＧＲ通路の排気通路側の導入部から吸気通路側の導出部までの間にＥＧＲクーラ及びＥＧＲ弁がこの順に備えられ、前記ＥＧＲクーラ及びＥＧＲ弁が前記ＥＧＲ通路の最も高い位置に設けられていることを特徴とするエンジンの排気ガス還流装置。
【請求項３】
請求項２に記載のエンジンの排気ガス還流装置において、
前記タービンホイールより上流側の排気通路は、上流側から、シリンダヘッドを通過する部分と、前記シリンダヘッドに結合された排気マニホルドを通過する部分とを有し、
前記ＥＧＲ通路の導入部は前記排気マニホルドを通過する部分の下流に設けられ、
前記導入部と前記ＥＧＲクーラとの間のＥＧＲ通路の少なくとも一部分が、前記排気マニホルド及び前記シリンダヘッドの内部に設けられていることを特徴とするエンジンの排気ガス還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気ガス還流装置に関し、特に、ターボ過給機を備えたエンジンの排気ガス還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路を設け、このＥＧＲ通路を介して排気通路を流れる排気ガスの一部を吸気通路に還流させる排気再循環（ＥＧＲ）が広く行われている。ＥＧＲを行うと、吸気に対する不活性ガス成分（還流された排気ガス、すなわちＥＧＲガス）の割合が増大するので、燃焼温度を下げることができ、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成・排出を抑制することができる。また、酸素量の増大を抑制しつつ吸気のガス量を増大することができるので、吸気負圧を低減し、ポンピングロスを低減することができる。
【０００３】
また、排気エネルギーを利用してエンジンの高出力化を図るターボ過給機が広く知られている。ターボ過給機は、排気通路に備えられたタービンホイール（以下、「タービン」と略称する場合がある。）と吸気通路に備えられたコンプレッサホイール（以下、「コンプレッサ」と略称する場合がある。）とが連結軸で連結された構造であり、排気ガスの圧力でタービンが回転することによりコンプレッサが駆動して吸気を圧縮し吸気圧を上昇させる。
【０００４】
特許文献１には、シリンダヘッドの内部にＥＧＲ通路を形成し、このＥＧＲ通路の導入部を複数の燃焼室から延びる排気ポートが集合する排気集合部に開口させたエンジンが開示されている。
【０００５】
特許文献２には、ターボ過給機のタービンより上流側の排気通路にＥＧＲ通路の導入部を開口させたエンジンが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１６１１３１号公報（段落００３３〜００３４）
【特許文献２】特開２００９−１１４９９１号公報（段落００６１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献２に開示されるように、ターボ過給機のタービンより上流側の排気通路にＥＧＲ通路の導入部を開口させると、タービン上流の通路容積が増大するため、排気ガスが膨張し、タービン上流の圧力が低下する。その結果、タービン駆動力が低下するという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、タービン駆動力の低下が抑制されたエンジンの排気ガス還流装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明は、排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路を設け、このＥＧＲ通路を介して排気通路を流れる排気ガスの一部を吸気通路に還流させるエンジンの排気ガス還流装置であって、前記排気通路にターボ過給機のタービンホイールが備えられ、前記タービンホイールより上流側の排気通路の少なくとも下流部が、排気ガスの流れ方向に沿って延びる隔壁によって２つの通路に区画され、前記２つの通路のうちのいずれか一方の通路に開閉可能な排気可変弁が備えられ、前記排気可変弁は、エンジン回転速度が所定の基準回転速度以上のときに前記一方の通路を開き、エンジン回転速度が前記基準回転速度未満のときに前記一方の通路を閉じるように制御され、前記ＥＧＲ通路の排気通路側の導入部が前記一方の通路において前記排気可変弁の下流に開口していることを特徴とするエンジンの排気ガス還流装置である（請求項１）。
【００１０】
本発明によれば、ターボ過給機のタービンホイールより上流側の排気通路の少なくとも下流部が隔壁によって２つの通路に区画され、これらの２つの通路は、いずれか一方の通路に備えられた排気可変弁の開閉制御によって、エンジン回転速度が所定の基準回転速度以上のときにのみ排気ガスが流れる高速用排気通路（一方の通路）と、エンジン回転速度に拘らず常時排気ガスが流れる低速用排気通路（他方の通路）とに区画される。
【００１１】
その上で、ＥＧＲ通路の排気通路側の導入部が前記高速用排気通路において前記排気可変弁の下流に開口しているので、前記排気可変弁が閉じているとき、すなわち低速域では、低速用排気通路のみを流れる排気ガスが高速用排気通路の排気可変弁の下流に開口しているＥＧＲ通路によって膨張することが抑制される。よって、ターボ過給機のタービンより上流側の排気通路にＥＧＲ通路の導入部が開口しているけれども、タービンに供給される排気ガスの量が相対的に少ない低速域において、タービンに供給される排気ガスの圧力の低下が抑制され、タービン駆動力の低下が抑制される。
【００１２】
一方、前記排気可変弁が開いているとき、すなわち高速域では、タービンに供給される排気ガスの量が相対的に多いので、タービン上流の圧力も高くなり、ＥＧＲ通路に排気ガスが流れ込むけれども、タービンに供給される排気ガスの圧力が確保されつつ、ＥＧＲガスの量も十分確保されて、ＥＧＲが満足に行われる。
【００１３】
本発明において、前記ＥＧＲ通路の排気通路側の導入部から吸気通路側の導出部までの間にＥＧＲクーラ及びＥＧＲ弁がこの順に備えられ、前記ＥＧＲクーラ及びＥＧＲ弁が前記ＥＧＲ通路の最も高い位置に設けられていることが好ましい（請求項２）。
【００１４】
この構成によれば、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスが冷えることにより生じる凝縮水がＥＧＲクーラ及びＥＧＲ弁に滞留することが抑制される。そのため、凝縮水と混じり合ったＥＧＲガスに含まれる煤がＥＧＲ通路の壁面に固着することが抑制され、ＥＧＲクーラの冷却効率及びＥＧＲ弁の開閉動作が阻害されることが抑制される。
【００１５】
本発明において、前記タービンホイールより上流側の排気通路は、上流側から、シリンダヘッドを通過する部分と、前記シリンダヘッドに結合された排気マニホルドを通過する部分とを有し、前記ＥＧＲ通路の導入部は前記排気マニホルドを通過する部分の下流に設けられ、前記導入部と前記ＥＧＲクーラとの間のＥＧＲ通路の少なくとも一部分が、前記排気マニホルド及び前記シリンダヘッドの内部に設けられていることが好ましい（請求項３）。
【００１６】
この構成によれば、ＥＧＲ通路の排気通路側の導入部と前記ＥＧＲクーラとの間のＥＧＲ通路の少なくとも一部分が、排気通路が通過する排気マニホルド及びシリンダヘッドの内部に設けられているので、前記部分において、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスが冷えることが抑制される。そのため、凝縮水と混じり合ったＥＧＲガスに含まれる煤がＥＧＲ通路の壁面に固着することが前記部分において抑制され、ＥＧＲ通路のＥＧＲガス流通面積が減少すること（ＥＧＲ通路の抵抗が増えること）が抑制される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、タービン駆動力の低下が抑制されたエンジンの排気ガス還流装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの概略全体構成図である。
【図２】前記エンジンのシリンダヘッド内の独立排気通路、排気マニホルド内の低速用通路、過給機ケーシング内の低速用排気導入通路、及び前記過給機ケーシング内、排気マニホルド内、シリンダヘッド内のＥＧＲ通路を示す断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う排気マニホルドのシリンダヘッド側の端面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿う排気マニホルドの過給機ケーシング側の端面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う排気マニホルド内の高速用通路を示す断面図である。
【図７】図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う過給機ケーシングの排気マニホルド側の端面図である。
【図８】ＥＧＲ通路をエンジン側面から見た模式図である。
【図９】同じくＥＧＲ通路を吸気側から見た模式図である。
【図１０】前記エンジンの吸排気弁の開閉タイミングを気筒毎に示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（１）構成
図１は、本発明の一実施形態に係るエンジンを示している。ただし、後に明らかになるように、排気マニホルド２０内では高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄ、過給機ケーシング３０内では高速用排気導入通路３２が示されている。本実施形態において、「上流」、「下流」というときは、そこを通過するガスの流れに関していう。
【００２０】
エンジン１は、走行用の動力源として車両に搭載される直列４気筒型の４サイクル火花点火式エンジンであり、ターボ過給機５０を備えている。ターボ過給機５０は、周知の構造であって、排気通路３３に備えられたタービン５２と吸気通路１０に備えられたコンプレッサ５３とが連結軸５１で連結されている。図１では、図を見易くするために、タービン５２とコンプレッサ５３とを分離して示しているが、実際には１本の連結軸５１の一端にタービン５２が設けられ、他端にコンプレッサ５３が設けられている。ターボ過給機５０の設置位置付近では、実際には吸気通路１０と排気通路３３とが近接しており、その間にターボ過給機５０が介設されている。ターボ過給機５０は、排気ガスＷｅの圧力でタービン５２が回転することによりコンプレッサ５３が駆動して吸気Ｗｉを圧縮し吸気圧を上昇させる（過給圧）。
【００２１】
ここで、図７に示すように、ターボ過給機５０のタービン５２はタービンハウジング５２ａに収容され、コンプレッサ５３はコンプレッサハウジング５３ａに収容され、連結軸５１はセンタハウジング５４に収容されている。これらのタービンハウジング５２ａ、コンプレッサハウジング５３ａ、及びセンタハウジング５４と、後述する排気導入通路３１，３２とが一体に結合されて、過給機ケーシング３０を構成している。そして、ターボ過給機５０は、その軸方向がエンジン１の気筒列方向と一致するように配置されている。
【００２２】
図１に戻り、吸気通路１０において、ターボ過給機５０のコンプレッサ５３の下流に、コンプレッサ５３によって圧縮された吸気を冷却するインタークーラ１１が設けられ、インタークーラ１１の下流に、運転状態に応じて吸気量を調節するスロットル弁１２が設けられ、スロットル弁１２の下流に、吸気を一時的に滞留させるサージタンク１３が設けられ、サージタンク１３の下流に、吸気を各気筒に導く吸気マニホルド１４が設けられている。
【００２３】
吸気マニホルド１４の下流端はシリンダヘッド２に接続されている。シリンダヘッド２とシリンダブロック（図示せず）と排気マニホルド２０とを主要部材とするエンジン本体に、第１〜第４気筒４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ（これらを総称するときは気筒４という）が一直線上に配設されている。気筒４は、周知の構造であって、ピストンで画成される燃焼室（図示せず）の上部に、吸気マニホルド１４から供給される吸気Ｗｉを燃焼室に吸入するための吸気ポート５と、燃焼室で生成した排気ガスを独立排気通路１６ａ，１６ｂｃ，１６ｄに排出するための排気ポート６と、吸気ポート５を開閉する吸気弁７と、排気ポート６を開閉する排気弁８とが設けられている。燃焼室の頂部に点火プラグ９が設けられ、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁（図示せず）が適宜位置に設けられている。
【００２４】
本実施形態では、第１気筒４ａ→第３気筒４ｃ→第４気筒４ｄ→第２気筒４ｂの順に１８０°ＣＡずつずれたタイミングで、吸気、圧縮、膨張、排気の各行程が実施される（図１１参照）。なお、「°ＣＡ」は、エンジンの出力軸であるクランク軸の回転角（クランク角）を表す。
【００２５】
第１気筒４ａの排気ポート６に第１独立排気通路１６ａの上流端部が接続され、第２気筒４ｂの排気ポート６に第１分岐通路１６ｂの上流端部が接続され、第３気筒４ｃの排気ポート６に第２分岐通路１６ｃの上流端部が接続され、第４気筒４ｄの排気ポート６に第３独立排気通路１６ｄの上流端部が接続されている。第１分岐通路１６ｂと第２分岐通路１６ｃとが下流側で合流し、排気順序が連続しない第２気筒４ｂと第３気筒４ｃと共通の第２独立排気通路１６ｂｃを形成している。これらの通路１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｂｃはシリンダヘッド２内に形成されている。
【００２６】
図２及び図３にも示すように、排気通路３３において、第１〜第３独立排気通路１６ａ，１６ｂｃ，１６ｄの下流端部に、第１〜第３低速用通路２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄの上流端部及び第１〜第３高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄの上流端部が接続されている。これらの通路２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄ，２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄは排気マニホルド２０内に形成されている。排気マニホルド２０は、後述する第１〜第５スタッドボルト及びナットＶ１〜Ｖ５により、シリンダヘッド２に結合されている。
【００２７】
図４及び図５にも示すように、第１〜第３低速用通路２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄ及び第１〜第３高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄは、排気ガスの流れ方向に沿って延びる隔壁２０ａによって上下２段に区画されている。上段の第１〜第３低速用通路２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄは、下段の第１〜第３高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄに比べて、排気ガス流通面積が小さい値に設定されている。
【００２８】
図２に示すように、第１〜第３低速用通路２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄの下流端部は、排気ガス流通面積が減少するように、絞り形状とされている。一方、図６に示すように、第１〜第３高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄの下流端部は、絞り形状とされていない。
【００２９】
図２に示すように、第１〜第３低速用通路２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄの下流端部は、エンジン本体側の気筒列方向における気筒列長さの中心（エンジン中心）に集合するように相互に近接している。同様に、図６に示すように、第１〜第３高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄの下流端部も、エンジン中心に集合するように相互に近接している。
【００３０】
図３〜図６に示すように、第１〜第３高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄに排気可変弁２３が設けられている。排気可変弁２３は、エンジン回転速度がインターセプト回転速度以上のときに第１〜第３高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄを開き、インターセプト回転速度未満のときに閉じるように駆動される。インターセプト回転速度とは、インターセプトポイントに対応するエンジン回転速度のことであり、インターセプトポイントとは、全負荷ライン上に存在するポイントであって、ターボ過給機５０のコンプレッサ５３による過給圧が予め定められた上限値に達するポイントのことである。過給圧が上限値に達すると、それ以上の上昇を防止するために、ウエストゲート弁５６を開いて排気ガスの一部をウエスト通路５５に流す（タービン５２をバイパスさせる）制御が実行される。なお、この制御は、エンジン回転速度だけでなく、エンジン負荷も考慮して実行しても構わない。例えば、低速域且つ高負荷域で実行することができる。
【００３１】
図２及び図３に示すように、排気通路３３において、第１〜第３低速用通路２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄの下流端部に低速用排気導入通路３１の上流端部が接続され、第１〜第３高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄの下流端部に高速用排気導入通路３２の上流端部が接続されている。これらの通路３１，３２は過給機ケーシング３０内に形成されている。過給機ケーシング３０は、後述する第６〜第１０スタッドボルト及びナットＶ６〜Ｖ１０により、排気マニホルド２０に結合されている。
【００３２】
図３及び図７に示すように、低速用排気導入通路３１及び高速用排気導入通路３２は、排気ガスの流れ方向に沿って延びる隔壁３０ａによって上下２段に区画されている。上段の低速用排気導入通路３１は、下段の高速用排気導入通路３２に比べて、排気ガス流通面積が小さい値に設定されている。
【００３３】
これらの排気導入通路３１，３２は、エンジン本体側からの排気ガスをターボ過給機５０のタービン５２に導入するためのものであり、タービン５２を収容するタービンハウジング５２ａからエンジン本体側に向かって延びている（図７参照）。
【００３４】
低速用排気導入通路３１は、第１〜第３低速用通路２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄの下流端部とそれぞれ連通する共通の通路であり、高速用排気導入通路３２は、第１〜第３高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄの下流端部とそれぞれ連通する共通の通路である。
【００３５】
図７に示すように、低速用排気導入通路３１及び高速用排気導入通路３２は、それぞれエンジン本体側が気筒列方向に拡幅されている。
【００３６】
図３に示すように、排気可変弁２３が閉じたときは、排気ガスは、第１〜第３低速用通路２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄと低速用排気導入通路３１とを通ってタービン５２に導入され、排気可変弁２３が開いたときは、排気ガスは、第１〜第３低速用通路２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄ及び第１〜第３高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄと低速用排気導入通路３１及び高速用排気導入通路３２とを通ってタービン５２に導入される。つまり、第１〜第３低速用通路２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄ及び低速用排気導入通路３１は、エンジン回転速度に拘らず常時排気ガスが流れる低速用通路であり、第１〜第３高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄ及び高速用排気導入通路３２は、エンジン回転速度がインターセプト回転速度以上のときにのみ排気ガスが流れる高速用通路である。
【００３７】
そのため、エンジン回転速度がインターセプト回転速度未満の低速域では、第１〜第３低速用通路２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄ及び低速用排気導入通路３１の排気ガス流通面積が小さい分、排気弁８の開弁直後に排出される排気ガス（ブローダウンガス）の第１〜第３低速用通路２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄ内及び低速用排気導入通路３１内の流速が速くなり、タービン５２に作用する排気ガスの圧力が上昇する。すなわち、動圧過給効果が強められる。
【００３８】
また、エンジン回転速度がインターセプト回転速度未満の低速域では、第１〜第３低速用通路２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄの排気ガス流通面積が小さい分、ブローダウンガスの第１〜第３低速用通路２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄ内の流速が速くなり、さらに、第１〜第３低速用通路２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄの下流端部が絞り形状とされている分、第１〜第３低速用通路２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄの下流端部から低速用排気導入通路３１に噴出する排気ガスの速度が速くなり、さらに、低速用排気導入通路３１の排気ガス流通面積が小さい分、低速用排気導入通路３１に発生する負圧が増大して、気筒４内の残留ガスの掃気が促進される。すなわちエゼクタ効果が強められる。
【００３９】
図１に戻り、排気通路３３に、ターボ過給機５０のタービン５２をバイパスするウエスト通路５５と、ウエスト通路５５を開閉するウエストゲート弁５６とが設けられている。
【００４０】
また、排気通路３３を流れる排気ガスの一部を吸気通路１０に還流させる排気再循環（ＥＧＲ）を行うために、排気通路３３と吸気通路１０とを連通するＥＧＲ通路６０が設けられている。ＥＧＲ通路６０の排気通路３３側の導入部６０ａ（図２及び図７も参照）は高速用排気導入通路３２において排気可変弁２３の下流に開口している。ＥＧＲ通路６０の吸気通路１０側の導出部６０ｂはスロットル弁１２とサージタンク１３との間に開口している。ＥＧＲ通路６０に、ＥＧＲ通路６０を通過するガスを冷却するＥＧＲクーラ６１と、ＥＧＲ通路６０を開閉するＥＧＲ弁６２とが設けられている。本実施形態では、ＥＧＲ通路６０の上流部は、排気マニホルド２０及びシリンダヘッド２の内部に形成されている。
【００４１】
図８は、ＥＧＲ通路６０をエンジン側面（図１に関して下側）から見た模式図であり、図９は、ＥＧＲ通路６０を吸気側（図１に関して左側）から見た模式図である。
【００４２】
図１、図８及び図９に示すように、排気通路３３にターボ過給機５０のタービン５２が備えられ、タービン５２より上流側の排気通路３３の少なくとも下流部が、排気ガスの流れ方向に沿って延びる隔壁２０ａ，３０ａによって低速用通路２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄ，３１及び高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄ，３２の２つの通路に区画され、２つの通路のうちの高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄ，３２に開閉可能な排気可変弁２３が備えられ、排気可変弁２３は、エンジン回転速度がインターセプト回転速度以上のときに高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄ，３２を開き、エンジン回転速度がインターセプト回転速度未満のときに高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄ，３２を閉じるように制御され、ＥＧＲ通路６０の排気通路３３側の導入部６０ａが高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄ，３２において排気可変弁２３の下流に開口している。
【００４３】
ＥＧＲ通路６０の排気通路３３側の導入部６０ａから吸気通路１０側の導出部６０ｂまでの間にＥＧＲクーラ６１及びＥＧＲ弁６２がこの順に備えられ、図９に示すように、ＥＧＲクーラ６１及びＥＧＲ弁６２がＥＧＲ通路６０の最も高い位置に設けられている。なお、図９において、符号２ａはヘッドカバーであり、符号３はシリンダブロック３である。
【００４４】
また、タービン５２より上流側の排気通路３３は、上流側から、シリンダヘッド２を通過する部分１６ａ，１６ｂｃ，１６ｄと、シリンダヘッド２に結合された排気マニホルド２０を通過する部分２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄ，２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄとを有し、ＥＧＲ通路６０の導入部６０ａは排気マニホルド２０を通過する部分２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄ，２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄの下流に設けられ、導入部６０ａとＥＧＲクーラ６１との間のＥＧＲ通路６０の少なくとも一部分が、排気マニホルド２０及びシリンダヘッド２の内部に設けられている。
【００４５】
また、エンジン本体に、吸気側の可変バルブタイミング機構１５ｉ及び排気側の可変バルブタイミング機構１５ｅが設けられている。これらの可変バルブタイミング機構１５ｉ，１５ｅは、吸気弁７及び排気弁８の開弁期間を維持したまま、吸気弁７及び排気弁８の開弁開始時期及び閉弁時期を平行移動させる。
【００４６】
本実施形態では、エンジン回転速度がインターセプト回転速度未満のとき、すなわち排気可変弁２３が閉じる低速域では、各気筒４の吸気弁７の開弁期間と排気弁８の開弁期間とが所定のオーバーラップ期間重複し、排気順序が１つ前の他の気筒４のオーバーラップ期間中に各気筒４の排気弁８の開弁が開始される。
【００４７】
具体的に、図１０に示すように、第１気筒４ａの吸気弁７と排気弁８とのオーバーラップ期間（Ｔ＿Ｏ／Ｌ）中に第３気筒４ｃの排気弁８が開弁し、第３気筒４ｃの吸気弁７と排気弁８とのオーバーラップ期間（Ｔ＿Ｏ／Ｌ）中に第４気筒４ｄの排気弁８が開弁し、第４気筒４ｄの吸気弁７と排気弁８とのオーバーラップ期間（Ｔ＿Ｏ／Ｌ）中に第２気筒４ｂの排気弁８が開弁し、第２気筒４ｂの吸気弁７と排気弁８とのオーバーラップ期間（Ｔ＿Ｏ／Ｌ）中に第１気筒４ａの排気弁８が開弁する。
【００４８】
図３、図４及び図６に示すように、排気マニホルド２０のシリンダヘッド２側の端部に、シリンダヘッド２への組付フランジ２０ｇが設けられている。排気マニホルド２０は、前記組付フランジ２０ｇを介してシリンダヘッド２に組み付けられている。具体的に、図４に示すように、組付フランジ２０ｇに第１〜第５ボルト挿通孔Ｖ１〜Ｖ５を設け、これらのボルト挿通孔Ｖ１〜Ｖ５にシリンダヘッド２に取り付けられたスタッドボルトを挿通してナットで締め付けることにより、排気マニホルド２０がシリンダヘッド２に組み付けられている。なお、本実施形態では、符号Ｖ１〜Ｖ５は、第１〜第５ボルト挿通孔にも、また、第１〜第５ボルト挿通孔に挿通される第１〜第５スタッドボルト及びナットにも用いられる。
【００４９】
図３、図５及び図６に示すように、排気マニホルド２０の過給機ケーシング３０側の端部に、過給機ケーシング３０への組付フランジ２０ｆが設けられている。また、図３及び図７に示すように、過給機ケーシング３０の排気マニホルド２０側の端部に、排気マニホルド２０への組付フランジ３０ｆが設けられている。過給機ケーシング３０は、前記組付フランジ３０ｆを介して排気マニホルド２０に組み付けられている。具体的に、図７に示すように、組付フランジ３０ｆに第６〜第１０ボルト挿通孔Ｖ６〜Ｖ１０を設け、これらのボルト挿通孔Ｖ６〜Ｖ１０に排気マニホルド２０の組付フランジ２０ｆに取り付けられたスタッドボルト（図５参照）を挿通してナットで締め付けることにより、過給機ケーシング３０が排気マニホルド２０に組み付けられている。なお、本実施形態では、符号Ｖ６〜Ｖ１０は、第６〜第１０ボルト挿通孔にも、また、第６〜第１０ボルト挿通孔に挿通される第６〜第１０スタッドボルト及びナットにも用いられる。
【００５０】
ここで、前記組付フランジ３０ｆは、排気導入通路３１，３２のエンジン本体側の端部に設けられ、ターボ過給機５０をエンジン本体側に組み付けるための組付部であり、前記第６〜第１０スタッドボルト及びナットＶ６〜Ｖ１０は、ターボ過給機５０をエンジン本体側に組み付けるための締結部材であり、前記第６〜第１０ボルト挿通孔Ｖ６〜Ｖ１０は、組付フランジ３０ｆに設けられ、前記第６〜第１０スタッドボルト及びナットＶ６〜Ｖ１０が配置される被取付部である。
【００５１】
（２）作用等
以上のように、本実施形態では、排気通路３３と吸気通路１０とを連通するＥＧＲ通路６０を設け、このＥＧＲ通路６０を介して排気通路３３を流れる排気ガスの一部を吸気通路１０に還流させるエンジンの排気ガス還流装置において、次のような特徴的構成を採用した。
【００５２】
すなわち、排気通路３３にターボ過給機５０のタービン５２が備えられ、タービン５２より上流側の排気通路３３の少なくとも下流部が、排気ガスの流れ方向に沿って延びる隔壁２０ａ，３０ａによって低速用通路２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄ，３１及び高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄ，３２の２つの通路に区画され、２つの通路のうちの高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄ，３２に開閉可能な排気可変弁２３が備えられ、排気可変弁２３は、エンジン回転速度がインターセプト回転速度以上のときに高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄ，３２を開き、エンジン回転速度がインターセプト回転速度未満のときに高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄ，３２を閉じるように制御され、ＥＧＲ通路６０の排気通路３３側の導入部６０ａが高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄ，３２において排気可変弁２３の下流に開口している。
【００５３】
この構成によれば、ターボ過給機５０のタービン５２より上流側の排気通路３３の少なくとも下流部が隔壁２０ａ，３０ａによって２つの通路に区画され、これらの２つの通路は、高速用通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄ，３２に備えられた排気可変弁２３の開閉制御によって、エンジン回転速度がインターセプト回転速度以上のときにのみ排気ガスが流れる高速用排気通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄ，３２と、エンジン回転速度に拘らず常時排気ガスが流れる低速用排気通路２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄ，３１とに区画される。
【００５４】
その上で、ＥＧＲ通路６０の排気通路３３側の導入部６０ａが高速用排気通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄ，３２において排気可変弁２３の下流に開口しているので、排気可変弁２３が閉じているとき、すなわち低速域では、低速用排気通路２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄ，３１のみを流れる排気ガスが高速用排気通路２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄ，３２の排気可変弁２３の下流に開口しているＥＧＲ通路６０によって膨張することが抑制される。よって、ターボ過給機５０のタービン５２より上流側の排気通路３３にＥＧＲ通路６０の導入部６０ａが開口しているけれども、タービン５２に供給される排気ガスの量が相対的に少ない低速域において、タービン５２に供給される排気ガスの圧力の低下が抑制され、タービン駆動力の低下が抑制される。
【００５５】
一方、排気可変弁２３が開いているとき、すなわち高速域では、タービン５２に供給される排気ガスの量が相対的に多いので、タービン５２上流の圧力も高くなり、ＥＧＲ通路６０に排気ガスが流れ込むけれども、タービン５２に供給される排気ガスの圧力が確保されつつ、ＥＧＲガスの量も十分確保されて、ＥＧＲが満足に行われる。
【００５６】
本実施形態では、ＥＧＲ通路６０の排気通路３３側の導入部６０ａから吸気通路１０側の導出部６０ｂまでの間にＥＧＲクーラ６１及びＥＧＲ弁６２がこの順に備えられ、ＥＧＲクーラ６１及びＥＧＲ弁６２がＥＧＲ通路６０の最も高い位置に設けられている。
【００５７】
この構成によれば、ＥＧＲ通路６０を流れるＥＧＲガスが冷えることにより生じる凝縮水がＥＧＲクーラ６１及びＥＧＲ弁６２に滞留することが抑制される。そのため、凝縮水と混じり合ったＥＧＲガスに含まれる煤がＥＧＲ通路６０の壁面に固着することが抑制され、ＥＧＲクーラ６１の冷却効率及びＥＧＲ弁６２の開閉動作が阻害されることが抑制される。
【００５８】
本実施形態では、タービン５２より上流側の排気通路３３は、上流側から、シリンダヘッド２を通過する部分１６ａ，１６ｂｃ，１６ｄと、シリンダヘッド２に結合された排気マニホルド２０を通過する部分２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄ，２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄとを有し、ＥＧＲ通路６０の導入部６０ａは排気マニホルド２０を通過する部分２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄ，２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄの下流に設けられ、導入部６０ａとＥＧＲクーラ６１との間のＥＧＲ通路６０の少なくとも一部分が、排気マニホルド２０及びシリンダヘッド２の内部に設けられている。
【００５９】
この構成によれば、ＥＧＲ通路６０の排気通路３３側の導入部６０ａとＥＧＲクーラ６１との間のＥＧＲ通路６０の少なくとも一部分が、排気通路３３が通過する排気マニホルド２０及びシリンダヘッド２の内部に設けられているので、前記部分において、ＥＧＲ通路６０を流れるＥＧＲガスが冷えることが抑制される。そのため、凝縮水と混じり合ったＥＧＲガスに含まれる煤がＥＧＲ通路６０の壁面に固着することが前記部分において抑制され、ＥＧＲ通路６０のＥＧＲガス流通面積が減少すること（ＥＧＲ通路６０の抵抗が増えること）が抑制される。
【００６０】
なお、被取付部（ボルト挿通孔）又は締結部材（スタッドボルト及びナット）の数は限定されない。
【００６１】
また、締結部材はボルト・ナットに限られず、他の締結部材でもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１                          エンジン
２                          シリンダヘッド
２ａ                        ヘッドカバー
３                          シリンダブロック
４ａ〜４ｄ                  第１〜第４気筒
５                          吸気ポート
６                          排気ポート
７                          吸気弁
８                          排気弁
９                          点火プラグ
１０                        吸気通路
１１                        インタークーラ
１２                        スロットル弁
１３                        サージタンク
１４                        吸気マニホルド
１５ｉ，１５ｅ              可変バルブタイミング機構
１６ａ，１６ｂｃ，１６ｄ    第１〜第３独立排気通路（シリンダヘッドを通過する部分）
１６ｂ，１６ｃ              第１、第２分岐通路
２０                        排気マニホルド
２０ａ                      隔壁
２０ｆ                      過給機ケーシングへの組付フランジ
２０ｇ                      シリンダヘッドへの組付フランジ
２１ａ，２１ｂｃ，２１ｄ    第１〜第３低速用通路（他方の通路、排気マニホルドを通過する部分）
２２ａ，２２ｂｃ，２２ｄ    第１〜第３高速用通路（一方の通路、排気マニホルドを通過する部分）
２３                        排気可変弁
３０                        過給機ケーシング
３０ａ                      隔壁
３０ｆ                      排気マニホルドへの組付フランジ
３１                        低速用排気導入通路（低速用通路、他方の通路）
３２                        高速用排気導入通路（高速用通路、一方の通路）
３３                        排気通路
５０                        ターボ過給機
５１                        連結軸
５２                        タービンホイール
５２ａ                      タービンハウジング
５３                        コンプレッサホイール
５３ａ                      コンプレッサハウジング
５４                        センタハウジング
５５                        ウエスト通路
５６                        ウエストゲート弁
６０                        ＥＧＲ通路
６０ａ                      ＥＧＲ通路導入部
６０ｂ                      ＥＧＲ通路導出部
６１                        ＥＧＲクーラ
６２                        ＥＧＲ弁
Ｖ１〜Ｖ１０                ボルト挿通孔（又はスタッドボルト及びナット）
【図１】
2014084756.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014084756.tif 000009
【図８】
2014084756.tif 000010
【図９】
2014084756.tif 000011
【図１０】
2014084756.tif 000012