(57)【要約】【課題】エンジンの小型化、軽量化に寄与し得る排気弁装置を提供する。【解決手段】エンジン本体１とターボ過給機５０との間に介設される排気弁装置２０。排気弁装置２０は、高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂおよびＥＧＲ中間通路２８が形成された、金属鋳造体からなる装置本体２１と、各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ内に各々配置される弁体３０及びこれら弁体３０が連結される操作シャフト３６を含む排気可変弁とを備える。各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ及びＥＧＲ中間通路２８は、ＥＧＲ中間通路２８が最端に位置するように並列にかつ特定方向に一列に並ぶように装置本体２１に形成され、操作シャフト３６は、各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ及びＥＧＲ中間通路２８を特定方向と平行な方向に貫通するように装置本体２１に支持されている。【選択図】図３
2014084757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン本体と、このエンジン本体から排出される排気ガスのエネルギーにより駆動されるターボ過給機との間に介設される排気弁装置であって、
排気通路を構成するための複数の第１独立通路と、ＥＧＲ通路を構成するための第２独立通路とが形成された、金属鋳造体からなる装置本体と、
前記複数の第１独立通路内に各々配置される弁体と、前記装置本体に回動可能に支持されかつ前記各弁体を連結する操作軸とを含み、前記各第１独立通路内の排気ガスの流通面積を変更する排気可変弁と、を備え、
前記複数の第１独立通路および前記第２独立通路は、当該第２独立通路が最端に位置するように並列にかつ特定方向に一列に並ぶように前記装置本体に形成され、
前記操作軸は、前記複数の第１独立通路および前記第２独立通路を前記特定方向と平行な方向に貫通するように前記装置本体に支持されている、ことを特徴とする排気弁装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排気弁装置において、
前記第１独立通路および前記第２独立通路は、これらの断面中心が前記特定方向と平行な同一軸線上に位置するように前記装置本体に形成され、
前記操作軸は、前記軸線上に配置されていることを特徴とする排気弁装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の排気弁装置において、
前記第２独立通路は、ＥＧＲガスの流れ方向において、操作軸の位置を含む上流側の領域における通路断面積がそれよりも下流側の領域の通路断面積よりも大きく形成されていることを特徴とする排気弁装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の排気弁装置において、
前記各弁体は、前記操作軸と一体的な回転が可能で、かつ前記操作軸に対する軸方向の相対変位が許容されるように、当該操作軸に連結されていることを特徴とする排気弁装置。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の排気弁装置において、
装置本体には、互いに並列にかつ前記特定方向に一列に並ぶように形成され、車両の低速時に排気ガスを流通させるための複数の低速側独立通路と、互いに並列にかつ前記特定方向に一列に並ぶように形成され、車両の高速時に排気ガスを流通させるための複数の高速側独立通路とが形成されており、
前記第２独立通路は、前記高速側独立通路を前記第１独立通路として、当該複数の高速側独立通路と共に前記特定方向に一列に並ぶように形成され、
前記排気可変弁は、前記各高速側独立通路内の排気ガスの流通面積を変更することを特徴とする排気弁装置。
【請求項６】
エンジン本体と、このエンジン本体から排出される排気ガスのエネルギーにより駆動されるターボ過給機と、前記エンジン本体と前記ターボ過給機との間に介設され、前記エンジン本体から排気通路を通じてターボ過給機に送られる排気ガスの流速を、前記排気通路内の排気ガスの流通面積を変更することにより可変的に設定する排気弁装置とを備え、
前記排気弁装置は、請求項１乃至５の何れか一項に記載の排気弁装置であることを特徴とするターボ過給機付エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路内の排気ガスの流通面積を変更するための排気弁装置およびこの排気弁装置を備えたターボ過給機付エンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記のようなエンジンとして、例えば特許文献１に記載されるものが知られている。この特許文献１に記載されるエンジンは、エンジン本体と、このエンジン本体の各気筒の排気ポートに通じる排気マニホールドと、その下流側に接続されるターボ過給機と、このターボ過給機と前記排気マニホールドとの間に介設されて、排気通路内の排気ガスの流通面積を変更するための排気可変弁とを備えている。このエンジンは、車両の走行状態に応じて排気ガスの前記流通面積を変更することでターボ過給機に導入される排気ガスの流速を制御し、これによりターボ過給機の過給能力を高める構成となっている。また、この特許文献１に記載されるエンジンは、ＥＧＲ通路を備えており、排気ガスの一部を、ＥＧＲ通路を通じて吸気通路に還流させることで、ポンピングロスの低減を通じて燃費の改善を図る構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１１４９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、自家用車両では、小型エンジンで高出力を確保しつつ車両を小型化、軽量化することにより燃費改善を図る、いわゆるダウンサイジングの要請が高まっており、上記のようなターボ過給機付きエンジンに注目が集まっている。しかし、特許文献に開示されるエンジンは、排気マニホールドの下流側にハウジングが設けられ、このハウジングに前記排気可変弁が組み込まれるとともに、ハウジングにおける排気可変弁の下流側に排気通路の集合部が設けられ、その上で当該ハウジングの下流側にターボ過給機が接続されている。また、排気可変弁を含む上記ハウジング、エンジン本体、排気マニホールドとは別にＥＧＲ通路（配管）が設けられており、従って、エンジンの小型化、軽量化をより高度に達成する上では、未だ改善の余地が残されている。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、エンジンの小型化、軽量化に寄与し得る、排気弁装置等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】
【０００６】
出願人は、近年、エンジン本体を構成するシリンダヘッド等にＥＧＲ通路を形成することで、エンジン全体の小型化を図ることが行われている点に着目し、排気マニホールド等、排気通路とＥＧＲ通路とを備えた金属鋳造体を構成し、この鋳造体に排気可変弁やこれを駆動する操作軸等の機構を一体に組み込み集約することで、エンジン全体を小型化することを考えている。しかし、排気通路を通る排気ガス（高温）とＥＧＲ通路を通るＥＧＲガス（低温）とには温度差があるため、上記構成では、この温度差により鋳造体に不均一な変形が生じ、当該鋳造体に支持される操作軸が拗れるなどして排気可変弁の作動不良を誘発することが考えられる。このような不都合は、以下のような本発明により解決される。
【０００７】
すなわち、本発明の排気弁装置は、エンジン本体と、このエンジン本体から排出される排気ガスのエネルギーにより駆動されるターボ過給機との間に介設される排気弁装置であって、排気通路を構成するための複数の第１独立通路と、ＥＧＲ通路を構成するための第２独立通路とが形成された、金属鋳造体からなる装置本体と、前記複数の第１独立通路内に各々配置される弁体と、前記装置本体に回動可能に支持されかつ前記各弁体を連結する操作軸とを含み、前記各第１独立通路内の排気ガスの流通面積を変更する排気可変弁と、を備え、前記複数の第１独立通路および前記第２独立通路は、当該第２独立通路が最端に位置するように並列にかつ特定方向に一列に並ぶように前記装置本体に形成され、前記操作軸は、前記複数の第１独立通路および前記第２独立通路を前記特定方向と平行な方向に貫通するように前記装置本体に支持されているものである。
【０００８】
この排気弁装置によれば、排気通路を構成するための複数の第１独立通路と、ＥＧＲ通路を構成するための第２独立通路と、排気可変弁とが、金属鋳造体からなる一つの装置本体に組み込まれて集約される。しかも、最端に第２独立通路が位置するように各独立通路が特定方向に並列かつ一列に設けられた上で、これら独立通路を前記特定方向と平行な方向に貫通するように操作軸が装置本体に支持されていることで、各独立通路近傍における装置本体の熱変形、特に、操作軸と直交する方向における変形がより均等なものとなり、操作軸に拗れが生じることが効果的に抑制される。そのため、各独立通路や排気可変弁を装置本体に集約させた構成とする一方で、操作軸の拗れに起因する排気可変弁の作動不良などの発生を回避することが可能となる。
【０００９】
この場合、前記第１独立通路および前記第２独立通路は、これらの断面中心が前記特定方向と平行な同一の軸線上に位置するように前記装置本体に形成され、前記操作軸は、前記軸線上に配置されているのが好適である。
【００１０】
この構成によれば、操作軸に拗れが生じることをより確実に抑制することが可能となる。
【００１１】
なお、前記第２独立通路は、ＥＧＲガスの流れ方向において、操作軸の位置を含む上流側の領域における通路断面積がそれよりも下流側の領域の通路断面積よりも大きく形成されているのが好適である。
【００１２】
この構成によれば、排気可変弁の前記操作軸がＥＧＲガスの抵抗となることを抑制することが可能となる。
【００１３】
また、上記排気弁装置において、前記各弁体は、前記操作軸と一体的な回転が可能で、かつ前記操作軸に対する軸方向の相対変位が許容されるように、当該操作軸に連結されているのが好適である。
【００１４】
この構成によれば、操作軸が軸方向に熱変形（熱伸縮）した場合でも、操作軸に対してその軸方向に弁体が相対的に移動することで、弁体が通路側壁に強く押し当てられることが防止される。そのため、操作軸の熱変形に拘わらず、当該操作軸の回転に伴い弁体を適切に作動させることが可能となる。
【００１５】
なお、上記の排気弁装置において、より具体的には、装置本体には、互いに並列にかつ前記特定方向に一列に並ぶように形成され、車両の低速時に排気ガスを流通させるための複数の低速側独立通路と、互いに並列にかつ前記特定方向に一列に並ぶように形成され、車両の高速時に排気ガスを流通させるための複数の高速側独立通路とが備えられており、前記第２独立通路は、前記高速側独立通路を前記第１独立通路として、当該複数の高速側独立通路と共に前記特定方向に一列に並ぶように形成され、前記排気可変弁は、前記各高速側独立通路内の排気ガスの流通面積を変更するものである。
【００１６】
この構成によれば、高速側独立通路について、操作軸の拗れに起因する排気可変弁の作動不良などの発生を回避することが可能となる。
【００１７】
一方、本発明にかかるターボ過給機付エンジンは、エンジン本体と、このエンジン本体から排出される排気ガスのエネルギーにより駆動されるターボ過給機と、前記エンジン本体と前記ターボ過給機との間に介設され、前記エンジン本体から排気通路を通じてターボ過給機に送られる排気ガスの流速を、前記排気通路内の排気ガスの流通面積を変更することにより可変的に設定する排気弁装置とを備え、前記排気弁装置は、上述した何れかの排気弁装置であることを特徴とする。
【００１８】
このターボ過給機付エンジンによれば、上記のような排気弁装置を備えているので、排気通路を構成するための複数の第１独立通路、ＥＧＲ通路を構成するための第２独立通路、および排気可変弁を集約して配置でき、これによりエンジン全体をコンパクトに構成することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明の排気弁装置によれば、排気可変弁の作動不良などの発生を回避しつつ、排気通路を構成するための複数の第１独立通路、ＥＧＲ通路を構成するための第２独立通路、および排気可変弁を集約して配置できるので、エンジンの小型化、軽量化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明にかかるターボ過給機付エンジンを示す一部断面の平面略図である。
【図２】排気通路とＥＧＲ通路との関係を示すエンジンの断面模式図である。
【図３】排気弁装置をターボ過給機側から見た側面図（図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図）である。
【図４】排気弁装置を示す断面図（図３のＩＶ−ＩＶ線断面図）である。
【図５】排気弁装置を示す断面図（図３のＶ−Ｖ線断面図）である。
【図６】弁体および操作軸を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。
【００２２】
図１及び図２は、本発明の一実施形態にかかるエンジンを示している。同図に示されるエンジンは、ターボ過給機５０を備えた直列４気筒の４サイクルエンジンでる。このエンジンは、列状に並ぶ４つの気筒２Ａ〜２Ｄ（１番気筒２Ａ、２番気筒２Ｂ、３番気筒２Ｃ、４番気筒２Ｄ）を有する直列４気筒のエンジン本体１と、エンジン本体１に空気を導入するための図外の吸気マニホールドと、エンジン本体１で生成された排気ガスを排出するための後記排気マニホールドと、本発明に係る排気弁装置２０と、上記ターボ過給機５０とを備えており、排気マニホールドを通じて排出される排気ガスによりターボ過給機５０を作動させることで、各気筒２Ａ〜２Ｄへと圧送される吸気を圧縮して吸気圧を上昇させるように構成されている。そして、車両の運転状態に応じ、ターボ過給機５０に導入される排気ガスの流速が、エンジン本体１とターボ過給機５０との間に介設される上記排気弁装置２０によって制御されることで、このターボ過給機５０による吸気圧特性が変更されるように構成されている。
【００２３】
なお、以下の説明では、方向関係を明確にするために、図１を基準として、エンジン本体１における気筒２Ａ〜２Ｄの配列方向を「左右方向」、これに直交する方向（図１の上下方向）を「前後方向」とし、ターボ過給機５０側をエンジンの「前側」とする。
【００２４】
エンジン本体１の上部、すなわちシリンダヘッド１０には、４つの気筒２Ａ〜２Ｄに対して３つの独立排気通路が形成されている。具体的には、１番気筒２Ａの排気に使用される第１上流側排気通路１４と、２番気筒２Ｂおよび３番気筒２Ｃの排気に共通して使用される第２上流側排気通路１５と、４番気筒２Ｄの排気に使用される第３上流側排気通路１６とが形成されている。第２上流側排気通路１５は、２番気筒２Ｂ及び３番気筒２Ｃに対して共通に使用可能なように上流側がＹ字状に分岐した形状とされている。
【００２５】
これら上流側排気通路１４、１５、１６は、その下流側端部がシリンダヘッド１０の左右方向略中央に集約されるように形成され、互いに近接して左右方向に一列に並んだ状態でシリンダヘッド１０の前面に開口している。
【００２６】
また、シリンダヘッド１０には、ＥＧＲ下流側通路１８が形成されている。このＥＧＲ下流側通路１８は、図１に示すように、シリンダヘッド１０のうち、１番気筒２Ａの左側を前後方向に横断するように形成されている。このＥＧＲ下流側通路１８の上流側端部は、シリンダヘッド１０の前面であって前記上流側排気通路１４の左側の位置に開口している。一方、ＥＧＲ下流側通路１８の下流側端部は、シリンダヘッド１０の後面に開口している。なお、図１中の符号１２は、シリンダヘッド１０に形成された、各気筒２Ａ〜２Ｄの吸気ポートであり、これら吸気ポート１２のうち、１番気筒２Ａの吸気ポート１２の左側の位置に上記ＥＧＲ下流側通路１８の下流側端部が開口している。
【００２７】
上記排気弁装置２０は、エンジン本体１から排出される排気ガスの流通面積を変更することにより、ターボ過給機５０に導入される排気ガスの流速を変更させるものであり、エンジン本体１の前面にボルトにより固定されている。
【００２８】
この排気弁装置２０は、シリンダヘッド１０側の前記上流側排気通路１４、１５、１６とそれぞれ連通する３つの独立した下流側排気通路２４、２５、２６（第１下流側排気通路２４、第２下流側排気通路２５、第３下流側排気通路２６）と、シリンダヘッド１０側の前記ＥＧＲ下流側通路１８と連通するＥＧＲ中間通路２８とが形成された装置本体２１と、下流側排気通路２４、２５、２６内の排気ガスの流通面積を変更するための排気可変弁とを備えている。なお、装置本体２１は、金属鋳造体で構成されている。
【００２９】
各下流側排気通路２４、２５、２６はそれぞれ、下流側がＹ字状に分岐した形状とされている。すなわち、図２及び図３に示すように、第１下流側排気通路２４は、シリンダヘッド１０側の第１上流側排気通路１４に連通する共通通路２４ａと、この共通通路２４ａから上下二股状に分岐する高速用通路２４ｂおよび低速用通路２４ｃとを有している。第２下流側排気通路２５および第３下流側排気通路２６も同様に、シリンダヘッド１０側の上流側排気通路１５、１６にそれぞれ連通する共通通路２５ａ、２６ａ（図示省略）と、この共通通路２５ａ、２６ａから二股状に上下に分岐する高速用通路２５ｂ、２６ｂおよび低速用通路２５ｃ、２６ｃとを有している。なお、当実施形態では、各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂが本発明の高速側独立通路および第１独立通路に相当し、各低速用通路２４ｃ、２５ｃ、２６ｃが本発明の低速側独立通路に相当し、ＥＧＲ中間通路２８が本発明の第２独立通路に相当する。
【００３０】
各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂは、断面形状が略矩形であり、左右方向に一列に並ぶように形成されている。各低速用通路２４ｃ、２５ｃ、２６ｃも同様に、断面形状が略矩形であり、前記各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの上方の位置において、左右方向に一例に並ぶように形成されている。なお、詳しく図示していないが、各低速用通路２４ｃ、２５ｃ、２６ｃは、上流側から下流側に向かって通路断面積が漸減するように形成されるとともに、両側の低速用通路２４ｃ、２６ｃが中央の低速用通路２５ｃに接近するように形成されている。これにより、図３に示すように、装置本体２１の前端面、すなわちターボ過給機５０の取付面２１ａに、互いに近接して左右方向に一列に並んだ状態で高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの下流側端部が開口するとともに、これら高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂのうち、中央の高速用通路２５ｂの上方位置に、互いに近接して左右方向に一列に並んだ状態で低速用通路２４ｃ、２５ｃ、２６ｃの下流側端部が開口している。
【００３１】
一方、前記ＥＧＲ中間通路２８は、図１および図３に示すように、装置本体２１の左端に形成されている。このＥＧＲ中間通路２８は、断面形状が略矩形であり、第１下流側排気通路２４のうち高速用通路２４ｂの左側に位置し、各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂと共に左右方向（本発明の特定方向に相当する）に一列に並ぶように形成されている。なお、ＥＧＲ中間通路２８及び各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂは、これら各通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ、２８の断面中心（上下方向中心）が左右方向に延びる同一軸線上（図３中の符号Ｏで示す軸線上）に位置するようにそれぞれ上記装置本体２１に形成されている。
【００３２】
前記排気可変弁は、前記下流側排気通路２４、２５、２６のうち、各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ内の排気ガスの流通面積を変更するものである。この排気可変弁は、各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ内にそれぞれ配置される合計３つの弁体３０と、各弁体３０を連結する操作シャフト３６（本発明の操作軸に相当する）と、この操作シャフト３６を回転駆動する駆動源（図１ではモータ４２）とを含む。つまり、排気可変弁は、上記モータ４２により操作シャフト３６を介して各弁体３０を回転駆動することにより、各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂを同時に開閉する。
【００３３】
ここで、排気可変弁の構成について具体的に説明すると、図１〜図４に示すように、装置本体２１には、ＥＧＲ中間通路２８および各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂを左右方向に貫通するように上記操作シャフト３６が設けられている。詳しくは、装置本体２１には、これを左右方向に貫通する断面円形の貫通穴２２が形成されており、操作シャフト３６が当該貫通穴２２に挿入されるとともに、その両端の位置で軸受３８を介して装置本体２１に回転自在に支持されている。この操作シャフト３６は、ＥＧＲ中間通路２８及び高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの断面中心（上下方向中心；図３参照）を通るように上記装置本体２１に支持されている。
【００３４】
上記操作シャフト３６は、図６に示すように、一端側（同図の左端）から一定の領域が断面円形（円形部３６ａという）で、これより他端側の領域が断面半円形（半円形部３６ｂという）に形成されており、図５に示すように、装置本体２１に支持された状態では、ＥＧＲ中間通路２８と高速用通路２４ｂとの隔壁を境にして、この隔壁から左側の領域に円形部３６ａが位置し、右側、つまり高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂに対応する領域に半円形部３６ｂが位置するようになっている。
【００３５】
弁体３０は、図４〜図６に示すように、プレート状の弁本体３２と、半円弧状の一対のブリッジ部３４ａを備え、弁本体３２の裏側に固定される装着部材３４とから構成されており、ブリッジ部３４ａの内側に操作シャフト３６の半円形部３６ｂが挿入されることで当該操作シャフト３６に装着されている。つまり、操作シャフト３６（半円形部３６ｂ）と各弁体３０とは、ボルトなどによる固定は行われておらず、弁本体３２の裏面と半円形部３６ｂの平坦面３７とが互いに当接する状態でブリッジ部３４ａの内側に操作シャフト３６が挿入されることで、操作シャフト３６に対する弁本体３２の相対回転が阻止され、これにより各弁体３０と操作シャフト３６とが一体的に回転するようになっている。従って、各弁体３０は、操作シャフト３６に対してその軸方向への相対変位が許容される状態で当該操作シャフト３６に装着されている。
【００３６】
各弁体３０の弁本体３２は、各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの断面形状に対応した矩形とされている。各弁体３０は、弁本体３２が上流側（エンジン本体１側）に指向するように各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ内に配置された上で、それぞれ操作シャフト３６よりも上流側に弁本体３２が位置する状態で当該操作シャフト３６に装着されている。なお、各弁体３０の弁本体３２は、その左右方向両端部（すなわち操作シャフト３６の軸方向に沿った方向の両端部）に、高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの上流側に向かって反り返るように形成された折曲部３２ａを備えている。各折曲部３２ａは、図４及び図５に示すように、少なくともその先端が、各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの隔壁に形成された上記貫通穴２２の径方向外側に位置するように形成されている。すなわち、このような折曲部３２ａが弁本体３２の両端部に形成されていることで、各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ内の排気ガスが貫通穴２２を通じて隣接する高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂに漏出、逆流することを防止可能となっている。
【００３７】
上記ターボ過給機５０は、図１及び図２に示すように、排気弁装置２０の装置本体２１にボルトにより固定されている。ターボ過給機５０は、装置本体２１の取付面２１ａに固定されるタービンハウジング５２と、このタービンハウジング５２内に配設されるタービン５６と、連結軸５７を介して前記タービン５６に連結され、図外の吸気通路内に配設されるコンプレッサとを含む。前記タービンハウジング５２には、排気弁装置２０の各下流側排気通路２４、２５、２６（高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ及び低速用通路２４ｃ、２５ｃ、２６ｃ）が連通する集合部５４を備えており、各下流側排気通路２４、２５、２６からの排気ガスがこの集合部５４で合流してタービン５６に送られる。つまり、このエンジンには、上記排気マニホールドとして独立した部品は備えられておらず、エンジン本体１（シリンダヘッド１０）の上流側排気通路１４、１５、１６、排気弁装置２０の下流側排気通路２４、２５、２６およびターボ過給機５０の集合部５４が協働して上記排気マニホールドを構成している。
【００３８】
また、タービンハウジング５２の上流側の左側部には、集合部５４から分岐して排気弁装置２０の上記ＥＧＲ中間通路２８に連通するＥＧＲ上流側通路５８が形成されており、ターボ過給機５０に流入する排気ガスの一部が、ＥＧＲガスとしてこのＥＧＲ上流側通路５８、上記ＥＧＲ中間通路２８及びＥＧＲ下流側通路１８を通じて吸気通路に導入されるようになっている。つまり、このエンジンでは、ＥＧＲ下流側通路１８、ＥＧＲ中間通路２８およびＥＧＲ上流側通路５８によりＥＧＲ通路が構成されている。
【００３９】
上記のように構成されたエンジンにおいて、エンジン本体１で生成された排気ガスは、上流側排気通路１４、１５、１６から排気弁装置２０の下流側排気通路２４、２５、２６を介してターボ過給機５０に導入される。その際、排気弁装置２０の各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂを流通する排気ガスの流通面積が、車両の運転状態において変更される。具体的には、車両の低速運転域では、高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂを閉じるように排気弁装置２０が制御される。つまり、少ない排気ガスを低速用通路２４ｃ、２５ｃ、２６ｃに集中させることで排気ガスの流速を高め、これによりターボ過給機５０のタービン５６の駆動力をアップさせて吸気圧を高めるようになっている。一方、車両の高速運転域では、高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂを開くように排気弁装置２０が制御される。つまり、高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂおよび低速用通路２４ｃ、２５ｃ、２６ｃの両方を通じて排気ガスをターボ過給機５０に導入することで、排気可変弁が排気抵抗となるのを防止しつつターボ過給機５０を駆動させて吸気圧を高めるようになっている。
【００４０】
この実施形態にかかるエンジンによれば、下流側排気通路２４、２５、２６、およびＥＧＲ中間通路２８を備えた金属鋳造体からなる装置本体２１に排気可変弁が組み込まれた排気弁装置２０が設けられ、この排気弁装置２０がエンジン本体１とターボ過給機５０との間に介設されることで、排気弁装置２０の下流側排気通路２４、２５、２６とエンジン本体１（シリンダヘッド１０）に形成される上流側排気通路１４、１５、１６とターボ過給機５０（タービンハウジング５２）に形成される集合部５４とが協働して排気マニホールドを構成する。さらに、排気弁装置２０の前記装置本体２１に、ＥＧＲ中間通路２８が形成されており、このＥＧＲ中間通路２８とエンジン本体１（シリンダヘッド１０）に形成されるＥＧＲ下流側通路１８とターボ過給機５０（タービンハウジング５２）に形成されるＥＧＲ上流側通路５８とが協働してＥＧＲ通路を構成する。このような構成によれば、独立した部品としての排気マニホールドが無く、また、ＥＧＲ通路を構成する配管の大部分を省略することが可能となる。しかも、排気マニホールドを形成するための前記下流側排気通路２４、２５、２６（下流側排気通路２４、２５、２６）、これら通路２４、２５、２６内の排気ガスの流通面積を変更するための排気可変弁、およびＥＧＲ通路を構成するためのＥＧＲ中間通路２８が排気弁装置２０一つに集約される。従って、従来のエンジン（背景技術で説明した従来エンジン）、すなわち、排気マニホールドやＥＧＲ通路（配管）が各々独立した部品としてエンジンに組み込まれた上で、これら排気マニホールド等とは別にさらに専用の排気弁装置がエンジンに組み込まれる従来エンジンと比較すると、エンジンをより小型化、軽量化することが可能となる。
【００４１】
しかも、排気弁装置２０については、ＥＧＲ中間通路２８が最端に位置するように、当該ＥＧＲ中間通路２８および高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂが並列にかつ左右方向に一列に並ぶように装置本体２１が形成された上で、これらの通路２４〜２８を左右方向に貫通するように、排気可変弁の操作シャフト３６が当該装置本体２１に支持されている。このような構成によれば、ＥＧＲ中間通路２８内のＥＧＲガスと高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６内の排気ガスとの間に温度差がある場合でも、装置本体２１は各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの位置で上下方向に均等に熱収縮することなる。従って、上記温度差に起因して、装置本体２１のうち高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの上側だけ、又は下側だけが熱収縮することによって操作シャフト３６に拗れが生じ、その結果、排気可変弁の作動に支障が生じるといった不都合を未然に回避することができるという利点がある。
【００４２】
また、上記の通り、操作シャフト３６と弁体３０とは、ボルトなどによる固定は行われておらず、各弁体３０は、操作シャフト３６に対してその軸方向への相対変位が可能である。このような構成によれば、操作シャフト３６がその軸方向に熱伸縮（熱変形）した場合でも、高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの側壁に弁体３０が押し当てられてその作動に支障が生じるといった不都合が生じることを未然に回避することができる。従って、排気弁装置２０による排気ガスの流通面積の可変制御を長期的に適切に行うことができる。
【００４３】
なお、上記の説明では言及していないが、当実施形態では、排気弁装置２０（装置本体２１）に形成される上記ＥＧＲ下流側通路１８は、操作シャフト３６を含む上流側領域における通路断面線がそれよりも下流側の領域の通路断面積よりも大きくなるように形成されている。このような構成によれば、上記のように、操作シャフト３６がＥＧＲ中間通路２８および高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂを左右方向に貫通する構成を採用しながらも、当該操作シャフト３６がＥＧＲガスの流動抵抗となることを抑制できるという利点がある。
【００４４】
ところで、以上説明した上記実施形態のエンジンは、本発明に係るターボ過給機付多気筒エンジンの好ましい実施形態の例示であって、当該エンジンやこれに組み込まれる排気弁装置２０の具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００４５】
例えば、上記実施形態では、エンジン本体１（シリンダヘッド１０）に上流側排気通路１４、１５、１６が、排気弁装置２０に下流側排気通路２４、２５、２６が、ターボ過給機５０に集合部５４が各々設けられることで、これら上流側排気通路１４、１５、１６、下流側排気通路２４、２５、２６および集合部５４が協働して排気マニホールドを構成しているが、シリンダヘッド１０には各気筒２Ａ〜２Ｄの排気ポートのみが形成されていて、排気弁装置２０（装置本体２１）側に上流側排気通路１４、１５、１６に相当する通路が形成された構成としてもよい。また、ターボ過給機５０の集合部５４に相当する部分が排気弁装置２０（装置本体２１）側に形成された構成としてもよい。
【００４６】
また、上記実施形態の排気可変弁では、操作シャフト３６に半円形部３６ｂが形成され、この半円形部３６ｂが弁体３０のブリッジ部３４ａに挿入されることで、各弁体３０が、操作シャフト３６に対してその軸方向に変位可能な状態で連結されているが、例えば断面円形の操作シャフト３６の外周面に、その軸方向に延びるキー溝を形成する一方、弁体３０側にキーを形成し、操作シャフト３６に対して弁体３０が軸方向に変位可能となるように、弁体３０を操作シャフト３６に外嵌させる構成を採用してもよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、本発明の排気弁装置を直列４気筒の４サイクルエンジンに適用した例について説明したが、本発明の排気弁装置は、勿論、上記実施形態以外のエンジンについても適用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１  エンジン本体
１０  シリンダヘッド
１４  第１上流側排気通路
１５  第２上流側排気通路
１６  第３上流側排気通路
１８  ＥＧＲ下流側通路
２０  排気弁装置
２１  装置本体
２４  第１下流側排気通路
２４ａ、２５ａ、２６ａ  共通通路
２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ  高速用通路
２４ｃ、２５ｃ、２６ｃ  低速用通路
２５  第２下流側排気通路
２６  第３下流側排気通路
２８  ＥＧＲ中間通路
３０  弁体
３６  操作シャフト
５０  ターボ過給機
５８  ＥＧＲ上流側通路
【図１】
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【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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