(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気ポートおよび排気ポートがそれぞれ形成されるとともに前記吸気ポートを開閉可能な吸気弁と前記排気ポートを開閉可能な排気弁とが設けられた複数の気筒を有する多気筒エンジンの吸排気装置であって、
１つの気筒あるいは排気順序が互いに連続しない複数の気筒の排気ポートにそれぞれ接続される独立排気通路と、
前記各独立排気通路よりも下流側に設けられて、当該各独立排気通路を通過した排気が内側で集合する集合部と、
前記各独立排気通路と前記集合部との間に介在して、前記各独立排気通路から排出された排気がそれぞれ独立して流入する複数のガス通路が内側に形成された絞り部と、
前記絞り部内の各ガス通路の流路面積を変更可能な流路面積変更手段と、
前記各気筒の吸気弁および排気弁を駆動可能なバルブ駆動手段と、
前記流路面積変更手段および前記バルブ駆動手段を制御可能な制御手段とを備え、
前記制御手段は、
エンジンの回転数が予め設定された基準回転数よりも高くエンジンの負荷が予め設定された所定の負荷よりも高い高速高負荷領域を少なくとも含む第１運転領域において、前記流路面積変更手段により前記各ガス通路の流路面積を最大面積にさせる一方、
エンジンの回転数が前記基準回転数よりも低くエンジンの負荷が予め設定された所定の負荷よりも高い低速高負荷領域を少なくとも含む第２運転領域において、前記流路面積変更手段により前記各ガス通路の流路面積を前記最大面積よりも小さい面積にさせるとともに、前記各気筒の吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とが所定のオーバーラップ期間重複し、かつ、排気順序が連続する気筒間において一方の気筒の前記オーバーラップ期間が他方の気筒の排気弁が開弁している時期に重複するように、前記バルブ駆動手段により前記各気筒の吸気弁および排気弁を駆動させ、
前記各ガス通路は、前記集合部の軸線を中心とする円の円周上に等間隔に並設され、かつ、排気順序が連続する気筒に接続された前記独立排気通路に対応するガス通路が互いに近接するように配置されており、
前記流路面積変更手段は、前記各ガス通路の途中部から下流端までの部分である下流側部分の流路面積を少なくとも変更可能であり、
前記各ガス通路は、エンジンが前記第２運転領域で運転されて当該ガス通路の流路面積が前記最大面積よりも小さい面積とされた状態において、前記各気筒の排気ポートから当該各ガス通路を通って前記集合部に排気が排出されるのに伴い、他のガス通路およびこのガス通路と連通する排気ポート内にエゼクタ効果によって負圧が生成されるように、当該各ガス通路の下流端の流路面積が当該ガス通路の流路面積の最小面積となり、かつ、当該各ガス通路の下流側部分の流路面積がこの下流端に向かうに従って流路面積が徐々に小さくなる形状を呈することを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置。
【請求項２】
請求項１に記載の多気筒エンジンの吸排気装置において、
前記各ガス通路は、前記各独立排気通路の下流端から前記集合部まで延びて前記各独立排気通路とそれぞれ個別に連通するとともに前記集合部と連通する第１通路と、当該各第１通路と前記集合部とに連通する第２通路とを含み、
前記流路面積変更手段は、前記第２通路の流路面積を変更することで前記各ガス通路の流路面積を変更し、
前記制御手段は、前記第１運転領域において、前記流路面積変更手段により前記第２通路の流路面積を最大面積にさせる一方、前記第２運転領域において、前記流路面積変更手段により前記第２通路の流路面積を前記最大面積よりも小さくさせることを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置。
【請求項３】
吸気ポートおよび排気ポートがそれぞれ形成されるとともに前記吸気ポートを開閉可能な吸気弁と前記排気ポートを開閉可能な排気弁とが設けられた複数の気筒を有する多気筒エンジンの吸排気装置であって、
１つの気筒あるいは排気順序が互いに連続しない複数の気筒の排気ポートにそれぞれ接続される独立排気通路と、
前記各独立排気通路よりも下流側に設けられて、当該各独立排気通路を通過した排気が内側で集合する集合部と、
前記各独立排気通路と前記集合部との間に介在して、前記各独立排気通路から排出された排気がそれぞれ独立して流入する複数のガス通路が内側に形成された絞り部と、
前記絞り部内の各ガス通路の流路面積を変更可能な流路面積変更手段と、
前記各気筒の吸気弁および排気弁を駆動可能なバルブ駆動手段と、
前記流路面積変更手段および前記バルブ駆動手段を制御可能な制御手段とを備え、
前記各ガス通路は、前記集合部の軸線を中心とする円の円周上に等間隔に並設され、かつ、排気順序が連続する気筒に接続された前記独立排気通路に対応するガス通路が互いに近接するように配置されているとともに、前記各独立排気通路の下流端から前記集合部まで延びて前記各独立排気通路とそれぞれ個別に連通するとともに前記集合部と連通する第１通路と、当該各第１通路と前記集合部とに連通する第２通路とを含み、
前記流路面積変更手段は、前記第２通路の流路面積を変更することで前記各ガス通路の流路面積を変更し、
前記制御手段は、
エンジンの回転数が予め設定された基準回転数よりも高くエンジンの負荷が予め設定された所定の負荷よりも高い高速高負荷領域を少なくとも含む第１運転領域において、前記流路面積変更手段により前記第２通路および前記各ガス通路の流路面積を最大面積にさせる一方、
エンジンの回転数が前記基準回転数よりも低くエンジンの負荷が予め設定された所定の負荷よりも高い低速高負荷領域を少なくとも含む第２運転領域において、前記流路面積変更手段により前記第２通路および前記各ガス通路の流路面積を前記最大面積よりも小さくさせるとともに、前記各気筒の吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とが所定のオーバーラップ期間重複し、かつ、排気順序が連続する気筒間において一方の気筒の前記オーバーラップ期間が他方の気筒の排気弁が開弁している時期に重複するように、前記バルブ駆動手段により前記各気筒の吸気弁および排気弁を駆動させ、
前記各ガス通路の少なくとも下流側の部分は、エンジンが前記第２運転領域で運転されて当該ガス通路の流路面積が前記最大面積よりも小さい面積とされた状態において、前記各気筒の排気ポートから当該各ガス通路を通って前記集合部に排気が排出されるのに伴い他のガス通路およびこのガス通路と連通する排気ポート内にエゼクタ効果によって負圧が生成されるように、下流に向かうに従って流路面積が徐々に小さくなる形状を呈することを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の多気筒エンジンの吸排気装置において、
前記絞り部は、上下流方向に延びて内側に前記各第１通路が形成された内管と、上下流方向に延びて前記内管を内側に収容する外管とを有し、
前記第２通路は、前記外管の内周面と前記内管の外周面との間に区画されており、
前記内管には、前記各第１通路と前記第２通路とをそれぞれ連通する連通口が形成されており、
前記内管の外周面は、その下流側部分に設けられて下流に向かうに従って当該内管の軸に近づく方向に傾斜する内管側傾斜部を有し、
前記外管の内周面は、前記内管側傾斜部と略平行に延びる外管側傾斜部を有し、
前記流路面積変更手段は、前記外管を前記内管に対して上下流方向に移動させて前記外管側傾斜部と前記内管側傾斜部との離間量を変更することで、前記第２通路の流路面積を変更することを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置。
【請求項５】
請求項４に記載の多気筒エンジンの吸排気装置において、
前記連通口は、前記内管側傾斜部に形成されていることを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置。
【請求項６】
請求項１に記載の多気筒エンジンの吸排気装置において、
前記各ガス通路は、前記各独立排気通路の下流端から前記集合部まで延びて前記各独立排気通路とそれぞれ個別に連通するとともに前記集合部と連通する第１通路と、当該各第１通路と前記集合部とに連通する第２通路とを含み、
前記流路面積変更手段は、前記第１通路と第２通路との連通量を変更可能であり、
前記制御手段は、前記第１運転領域において、前記流路面積変更手段により前記第１通路と第２通路との連通量を最大にさせる一方、前記第２運転領域において、前記流路面積変更手段により前記第１通路と第２通路との連通量を前記最大量よりも小さくさせることを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置。
【請求項７】
吸気ポートおよび排気ポートがそれぞれ形成されるとともに前記吸気ポートを開閉可能な吸気弁と前記排気ポートを開閉可能な排気弁とが設けられた複数の気筒を有する多気筒エンジンの吸排気装置であって、
１つの気筒あるいは排気順序が互いに連続しない複数の気筒の排気ポートにそれぞれ接続される独立排気通路と、
前記各独立排気通路よりも下流側に設けられて、当該各独立排気通路を通過した排気が内側で集合する集合部と、
前記各独立排気通路と前記集合部との間に介在して、前記各独立排気通路から排出された排気がそれぞれ独立して流入する複数のガス通路が内側に形成された絞り部と、
前記絞り部内の各ガス通路の流路面積を変更可能な流路面積変更手段と、
前記各気筒の吸気弁および排気弁を駆動可能なバルブ駆動手段と、
前記流路面積変更手段および前記バルブ駆動手段を制御可能な制御手段とを備え、
前記各ガス通路は、前記集合部の軸線を中心とする円の円周上に等間隔に並設され、かつ、排気順序が連続する気筒に接続された前記独立排気通路に対応するガス通路が互いに近接するように配置されているとともに、前記各独立排気通路の下流端から前記集合部まで延びて前記各独立排気通路とそれぞれ個別に連通するとともに前記集合部と連通する第１通路と、当該各第１通路と前記集合部とに連通する第２通路とを含み、
前記流路面積変更手段は、前記第１通路と第２通路との連通量を変更可能であり、
前記制御手段は、
エンジンの回転数が予め設定された基準回転数よりも高くエンジンの負荷が予め設定された所定の負荷よりも高い高速高負荷領域を少なくとも含む第１運転領域において、前記流路面積変更手段により前記第１通路と第２通路との連通量を最大にさせて前記各ガス通路の流路面積を最大面積にさせる一方、
エンジンの回転数が前記基準回転数よりも低くエンジンの負荷が予め設定された所定の負荷よりも高い低速高負荷領域を少なくとも含む第２運転領域において、前記流路面積変更手段により前記第１通路と第２通路との連通量を前記最大量よりも小さくさせて前記各ガス通路の流路面積を前記最大面積よりも小さくさせるとともに、前記各気筒の吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とが所定のオーバーラップ期間重複し、かつ、排気順序が連続する気筒間において一方の気筒の前記オーバーラップ期間が他方の気筒の排気弁が開弁している時期に重複するように、前記バルブ駆動手段により前記各気筒の吸気弁および排気弁を駆動させ、
前記各ガス通路の少なくとも下流側の部分は、エンジンが前記第２運転領域で運転されて当該ガス通路の流路面積が前記最大面積よりも小さい面積とされた状態において、前記各気筒の排気ポートから当該各ガス通路を通って前記集合部に排気が排出されるのに伴い他のガス通路およびこのガス通路と連通する排気ポート内にエゼクタ効果によって負圧が生成されるように、下流に向かうに従って流路面積が徐々に小さくなる形状を呈することを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の多気筒エンジンの吸排気装置において、
前記絞り部は、内側に前記各第１通路が形成された内管と、当該内管を内側に収容する外管とを有し、
前記第２通路は、前記外管の内周面と前記内管の外周面との間に区画されており、
前記内管には、前記各第１通路と前記第２通路とをそれぞれ連通する連通口が形成されており、
前記流路面積変更手段は、前記連通口の開口量を変更可能であり、この連通口の開口量を変更することで前記第１通路と前記第２通路との連通量を変更することを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置。
【請求項９】
請求項８に記載の多気筒エンジンの吸排気装置において、
前記内管のうち前記連通口が形成された部分の外周面は、上下流方向に延びる軸を中心とする略円周面状を呈し、
前記各連通口は、前記内管の外周面において周方向に互いに離間した位置にそれぞれ形成されており、
前記流路面積変更手段は、前記内管の外周面に沿って延びる形状を有し、前記各連通口をそれぞれ塞ぐことが可能であるとともに、前記内管の外周面を周方向に移動することで前記各連通口を塞ぐ位置と当該連通口を開口させる位置との間で変位可能な蓋部を含み、当該各蓋部を前記内管の外周面の周方向に移動させることで前記連通口の開口量を変更することを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の多気筒エンジンの吸排気装置において、
前記制御手段は、前記第２運転領域において、前記流路面積変更手段により、エンジンの回転数が高いほど前記各ガス通路の流路面積を大きくさせることを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置。
【請求項１１】
吸気ポートおよび排気ポートがそれぞれ形成されるとともに前記吸気ポートを開閉可能な吸気弁と前記排気ポートを開閉可能な排気弁とが設けられた複数の気筒を有する多気筒エンジンの吸排気装置であって、
１つの気筒あるいは排気順序が互いに連続しない複数の気筒の排気ポートにそれぞれ接続される独立排気通路と、
前記各独立排気通路よりも下流側に設けられて、当該各独立排気通路を通過した排気が内側で集合する集合部と、
前記各独立排気通路と前記集合部との間に介在して、前記各独立排気通路から排出された排気がそれぞれ独立して流入する複数のガス通路が内側に形成された絞り部と、
前記絞り部内の各ガス通路の流路面積を変更可能な流路面積変更手段と、
前記各気筒の吸気弁および排気弁を駆動可能なバルブ駆動手段と、
前記流路面積変更手段および前記バルブ駆動手段を制御可能な制御手段とを備え、
前記各ガス通路は、前記各独立排気通路の下流端から前記集合部まで延びて前記各独立排気通路とそれぞれ個別に連通するとともに前記集合部と連通する第１通路と、当該各第１通路と前記集合部とに連通する第２通路とを含み、
前記絞り部は、上下流方向に延びて内側に前記各第１通路が形成された内管と、上下流方向に延びて前記内管を内側に収容する外管とを有し、
前記第２通路は、前記外管の内周面と前記内管の外周面との間に区画されており、
前記内管には、前記各第１通路と前記第２通路とをそれぞれ連通する連通口が形成されており、
前記内管の外周面は、その下流側部分に設けられて下流に向かうに従って当該内管の軸に近づく方向に傾斜する内管側傾斜部を有し、
前記外管の内周面は、前記内管側傾斜部と略平行に延びる外管側傾斜部を有し、
前記流路面積変更手段は、前記外管を前記内管に対して上下流方向に移動させて前記外管側傾斜部と前記内管側傾斜部との離間量を変更することで、前記第２通路および前記各ガス通路の流路面積を変更し、
前記制御手段は、
エンジンの回転数が予め設定された基準回転数よりも高くエンジンの負荷が予め設定された所定の負荷よりも高い高速高負荷領域を少なくとも含む第１運転領域において、前記流路面積変更手段により前記第２通路および前記各ガス通路の流路面積を最大面積にさせる一方、
エンジンの回転数が前記基準回転数よりも低くエンジンの負荷が予め設定された所定の負荷よりも高い低速高負荷領域を少なくとも含む第２運転領域において、前記流路面積変更手段により前記第２通路および前記各ガス通路の流路面積を前記最大面積よりも小さい面積にさせるとともに、前記各気筒の吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とが所定のオーバーラップ期間重複し、かつ、排気順序が連続する気筒間において一方の気筒の前記オーバーラップ期間が他方の気筒の排気弁が開弁している時期に重複するように、前記バルブ駆動手段により前記各気筒の吸気弁および排気弁を駆動させ、
前記各ガス通路は、排気順序が連続する気筒に接続された前記独立排気通路に対応するガス通路が互いに近接するように配置されているとともに、エンジンが前記第２運転領域で運転されて当該ガス通路の流路面積が前記最大面積よりも小さい面積とされた状態において、前記各気筒の排気ポートから当該各ガス通路を通って前記集合部に排気が排出されるのに伴い他のガス通路およびこのガス通路と連通する排気ポート内にエゼクタ効果によって負圧が生成されるように、当該各ガス通路の下流側の流路面積の方が当該各ガス通路の上流側の流路面積よりも小さくなる形状を呈することを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の多気筒エンジンの吸排気装置において、
前記連通口は、前記内管側傾斜部に形成されていることを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気ポートおよび排気ポートがそれぞれ形成されるとともに前記吸気ポートを開閉可能な吸気弁と前記排気ポートを開閉可能な排気弁とが設けられた複数の気筒を有する多気筒エンジンの吸排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等のエンジンにおいて、エンジントルクを高めることを目的とした吸排気装置の開発が行なわれている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ターボ過給機を有する装置であって、各気筒の排気ポートに接続されて互いに独立する複数の独立通路と、ターボ過給機の上流に設けられてこれら独立通路が集合する集合部と、この集合部に設けられて各独立通路の流路面積を変更可能なバルブとを備えたものが開示されている。この装置では、前記バルブによって前記独立排気通路の流路面積を縮小することで、排気行程にある気筒の排気を所定の独立通路から前記集合部に比較的高速で流入させ、この高速の排気の周囲に生成された負圧を前記集合部において他の独立通路に作用させるいわゆるエゼクタ効果によってこの他の独立通路内の排気を下流側に吸い出すことで、ターボ過給機に供給されるガス量を増大させてエンジントルクを向上させるよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９７３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
自動車等のエンジンにおいて、エンジントルクの向上要求は依然として高く、簡単な構成でより一層エンジントルクを高めることが求められている。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、簡単な構成で吸気効率を高めてエンジントルクを高めることができる多気筒エンジンの吸排気装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は、吸気ポートおよび排気ポートがそれぞれ形成されるとともに前記吸気ポートを開閉可能な吸気弁と前記排気ポートを開閉可能な排気弁とが設けられた複数の気筒を有する多気筒エンジンの吸排気装置であって、１つの気筒あるいは排気順序が互いに連続しない複数の気筒の排気ポートにそれぞれ接続される独立排気通路と、前記各独立排気通路よりも下流側に設けられて、当該各独立排気通路を通過した排気が内側で集合する集合部と、前記各独立排気通路と前記集合部との間に介在して、前記各独立排気通路から排出された排気がそれぞれ独立して流入する複数のガス通路が内側に形成された絞り部と、前記絞り部内の各ガス通路の流路面積を変更可能な流路面積変更手段と、前記各気筒の吸気弁および排気弁を駆動可能なバルブ駆動手段と、前記流路面積変更手段および前記バルブ駆動手段を制御可能な制御手段とを備え、前記制御手段は、エンジンの回転数が予め設定された基準回転数よりも高くエンジンの負荷が予め設定された所定の負荷よりも高い高速高負荷領域を少なくとも含む第１運転領域において、前記流路面積変更手段により前記各ガス通路の流路面積を最大面積にさせる一方、エンジンの回転数が前記基準回転数よりも低くエンジンの負荷が予め設定された所定の負荷よりも高い低速高負荷領域を少なくとも含む第２運転領域において、前記流路面積変更手段により前記各ガス通路の流路面積を前記最大面積よりも小さい面積にさせるとともに、前記各気筒の吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とが所定のオーバーラップ期間重複し、かつ、排気順序が連続する気筒間において一方の気筒の前記オーバーラップ期間が他方の気筒の排気弁が開弁している時期に重複するように、前記バルブ駆動手段により前記各気筒の吸気弁および排気弁を駆動させ、前記各ガス通路は、前記集合部の軸線を中心とする円の円周上に等間隔に並設され、かつ、排気順序が連続する気筒に接続された前記独立排気通路に対応するガス通路が互いに近接するように配置されており、前記流路面積変更手段は、前記各ガス通路の途中部から下流端までの部分である下流側部分の流路面積を少なくとも変更可能であり、前記各ガス通路の少なくとも下流側の部分は、エンジンが前記第２運転領域で運転されて当該ガス通路の流路面積が前記最大面積よりも小さい面積とされた状態において、前記各気筒の排気ポートから当該各ガス通路を通って前記集合部に排気が排出されるのに伴い、他のガス通路およびこのガス通路と連通する排気ポート内にエゼクタ効果によって負圧が生成されるように、当該各ガス通路の下流端の流路面積が当該ガス通路の流路面積の最小面積となり、かつ、当該各ガス通路の下流側部分の流路面積がこの下流端に向かうに従って流路面積が徐々に小さくなる形状を呈することを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置を提供する（請求項１）。
【０００８】
本発明によれば、低速高負荷領域を含む第２運転領域においてエゼクタ効果を効果的に利用して気筒内の掃気を促進することができ、これにより高いエンジントルクを得ることができるとともに、高速高負荷領域を含む第２運転領域において排気抵抗を小さく抑えることができ、これにより高いエンジントルク、また、高い熱効率を得ることができ、第１運転領域と第２運転領域とを含むより広い運転領域においてエンジントルク、熱効率ひいては燃費性能を高めることができる。特に、独立排気通路と集合部との間に介在する絞り部内のガス通路の流路面積を変更するという簡単な構成で、この効果を実現することができる。
【０００９】
具体的には、この構成では、前記第２運転領域において、所定の気筒のオーバーラップ期間が他の気筒の排気弁が開弁している時期に重複するように制御され、絞り部内の各ガス通路の流路面積が最大面積よりも小さい面積に制御されるとともに、所定の気筒から排気が排出されるのに伴い近接する他のガス通路につながる排気順序が連続する他の気筒の排気ポート（オーバーラップ期間中の排気ポート）内にエゼクタ効果によって負圧が生成されるように、各ガス通路の形状が、その下流側の流路面積の方がその上流側の流路面積よりも小さくなるように構成されている。そのため、前記第２運転領域において、オーバーラップ期間にある気筒の排気ポートに負圧を生成させてこの負圧により気筒内の残留ガスをより多く排気ポート側に吸い出すことができる。すなわち、掃気性能を高めることができ、この掃気性能の向上に伴い、吸気効率の増大、および、残留ガスの低減に伴うノッキングの抑制を実現して、高いエンジントルクを得ることができる。
【００１０】
ここで、エンジン回転数および負荷が高くなり排気流量が増大した場合において、前記各ガス通路の流路面積が小さいと、排気抵抗が増大してかえって掃気性能が悪化するおそれがある。これに対して、本構成では、高速高負荷領域を含む第１運転領域において、ガス通路が最大面積とされて、各独立排気通路から排出された排気が絞り部内においてより抵抗の小さい状態で通過するように制御される。そのため、この第１運転領域において、排気流量の増大に伴い増大する排気抵抗を小さく抑えて、排気のポンピングロスを小さく、また、吸気効率を高くすることができ、これにより、この第１運転領域においても、高いエンジントルク、また、高い熱効率を得ることができる。
【００１１】
本発明において、前記各ガス通路は、前記各独立排気通路の下流端から前記集合部まで延びて前記各独立排気通路とそれぞれ個別に連通するとともに前記集合部と連通する第１通路と、当該各第１通路と前記集合部とに連通する第２通路とを含み、前記流路面積変更手段は、前記第２通路の流路面積を変更することで前記各ガス通路の流路面積を変更し、前記制御手段は、前記第１運転領域において、前記流路面積変更手段により前記第２通路の流路面積を最大面積にさせる一方、前記第２運転領域において、前記流路面積変更手段により前記第２通路の流路面積を前記最大面積よりも小さくさせるのが好ましい（請求項２）。
【００１２】
このようにすれば、前記絞り部内に第１通路と第２通路とを形成し、第２通路の流路面積を変更するという簡単な構成で、前記各ガス通路の流路面積を容易に変更することができる。
また、本発明は、吸気ポートおよび排気ポートがそれぞれ形成されるとともに前記吸気ポートを開閉可能な吸気弁と前記排気ポートを開閉可能な排気弁とが設けられた複数の気筒を有する多気筒エンジンの吸排気装置であって、１つの気筒あるいは排気順序が互いに連続しない複数の気筒の排気ポートにそれぞれ接続される独立排気通路と、前記各独立排気通路よりも下流側に設けられて、当該各独立排気通路を通過した排気が内側で集合する集合部と、前記各独立排気通路と前記集合部との間に介在して、前記各独立排気通路から排出された排気がそれぞれ独立して流入する複数のガス通路が内側に形成された絞り部と、前記絞り部内の各ガス通路の流路面積を変更可能な流路面積変更手段と、前記各気筒の吸気弁および排気弁を駆動可能なバルブ駆動手段と、前記流路面積変更手段および前記バルブ駆動手段を制御可能な制御手段とを備え、前記各ガス通路は、前記集合部の軸線を中心とする円の円周上に等間隔に並設され、かつ、排気順序が連続する気筒に接続された前記独立排気通路に対応するガス通路が互いに近接するように配置されているとともに、前記各独立排気通路の下流端から前記集合部まで延びて前記各独立排気通路とそれぞれ個別に連通するとともに前記集合部と連通する第１通路と、当該各第１通路と前記集合部とに連通する第２通路とを含み、前記流路面積変更手段は、前記第２通路の流路面積を変更することで前記各ガス通路の流路面積を変更し、前記制御手段は、エンジンの回転数が予め設定された基準回転数よりも高くエンジンの負荷が予め設定された所定の負荷よりも高い高速高負荷領域を少なくとも含む第１運転領域において、前記流路面積変更手段により前記第２通路および前記各ガス通路の流路面積を最大面積にさせる一方、エンジンの回転数が前記基準回転数よりも低くエンジンの負荷が予め設定された所定の負荷よりも高い低速高負荷領域を少なくとも含む第２運転領域において、前記流路面積変更手段により前記第２通路および前記各ガス通路の流路面積を前記最大面積よりも小さくさせるとともに、前記各気筒の吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とが所定のオーバーラップ期間重複し、かつ、排気順序が連続する気筒間において一方の気筒の前記オーバーラップ期間が他方の気筒の排気弁が開弁している時期に重複するように、前記バルブ駆動手段により前記各気筒の吸気弁および排気弁を駆動させ、前記各ガス通路の少なくとも下流側の部分は、エンジンが前記第２運転領域で運転されて当該ガス通路の流路面積が前記最大面積よりも小さい面積とされた状態において、前記各気筒の排気ポートから当該各ガス通路を通って前記集合部に排気が排出されるのに伴い他のガス通路およびこのガス通路と連通する排気ポート内にエゼクタ効果によって負圧が生成されるように、下流に向かうに従って流路面積が徐々に小さくなる形状を呈することを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置を提供する（請求項３）。
【００１３】
前記構成において、前記絞り部は、上下流方向に延びて内側に前記各第１通路が形成された内管と、上下流方向に延びて前記内管を内側に収容する外管とを有し、前記第２通路は、前記外管の内周面と前記内管の外周面との間に区画されており、前記内管には、前記各第１通路と前記第２通路とをそれぞれ連通する連通口が形成されており、前記内管の外周面は、その下流側部分に設けられて下流に向かうに従って当該内管の軸に近づく方向に傾斜する内管側傾斜部を有し、前記外管の内周面は、前記内管側傾斜部と略平行に延びる外管側傾斜部を有し、前記流路面積変更手段は、前記外管を前記内管に対して上下流方向に移動させて前記外管側傾斜部と前記内管側傾斜部との離間量を変更することで、前記第２通路の流路面積を変更するのが好ましい（請求項４）。
【００１４】
このようにすれば、絞り部を外管と内管とからなる二重管構造にするという簡単な構成で、絞り部内に第１通路と第２通路とを容易に区画形成することができる。また、内管を内側に収容する外管を上下流方向にスライドさせるという簡単な構成で、第２通路の流路面積を容易に変更することができる。
【００１５】
前記構成において、前記連通口は、前記内管側傾斜部に形成されているのが好ましい（請求項５）。
【００１６】
このようにすれば、排気を、下流向きのままで第１通路から第２通路に流入させることができ、より抵抗の少ない状態で流下させることができる。
【００１７】
また、本発明において、前記各ガス通路は、前記各独立排気通路の下流端から前記集合部まで延びて前記各独立排気通路とそれぞれ個別に連通するとともに前記集合部と連通する第１通路と、当該各第１通路と前記集合部とに連通する第２通路とを含み、前記流路面積変更手段は、前記第１通路と第２通路との連通量を変更可能であり、前記制御手段は、前記第１運転領域において、前記流路面積変更手段により前記第１通路と第２通路との連通量を最大にさせる一方、前記第２運転領域において、前記流路面積変更手段により前記第１通路と第２通路との連通量を前記最大量よりも小さくさせるのが好ましい（請求項６）。
【００１８】
このようにすれば、前記絞り部内に第１通路と第２通路とを形成し、第１通路と第２通路との連通量を変更するという簡単な構成で、前記各ガス通路の流路面積を容易に変更することができる。
また、本発明は、吸気ポートおよび排気ポートがそれぞれ形成されるとともに前記吸気ポートを開閉可能な吸気弁と前記排気ポートを開閉可能な排気弁とが設けられた複数の気筒を有する多気筒エンジンの吸排気装置であって、１つの気筒あるいは排気順序が互いに連続しない複数の気筒の排気ポートにそれぞれ接続される独立排気通路と、前記各独立排気通路よりも下流側に設けられて、当該各独立排気通路を通過した排気が内側で集合する集合部と、前記各独立排気通路と前記集合部との間に介在して、前記各独立排気通路から排出された排気がそれぞれ独立して流入する複数のガス通路が内側に形成された絞り部と、前記絞り部内の各ガス通路の流路面積を変更可能な流路面積変更手段と、前記各気筒の吸気弁および排気弁を駆動可能なバルブ駆動手段と、前記流路面積変更手段および前記バルブ駆動手段を制御可能な制御手段とを備え、前記各ガス通路は、前記集合部の軸線を中心とする円の円周上に等間隔に並設され、かつ、排気順序が連続する気筒に接続された前記独立排気通路に対応するガス通路が互いに近接するように配置されているとともに、前記各独立排気通路の下流端から前記集合部まで延びて前記各独立排気通路とそれぞれ個別に連通するとともに前記集合部と連通する第１通路と、当該各第１通路と前記集合部とに連通する第２通路とを含み、前記流路面積変更手段は、前記第１通路と第２通路との連通量を変更可能であり、前記制御手段は、エンジンの回転数が予め設定された基準回転数よりも高くエンジンの負荷が予め設定された所定の負荷よりも高い高速高負荷領域を少なくとも含む第１運転領域において、前記流路面積変更手段により前記第１通路と第２通路との連通量を最大にさせて前記各ガス通路の流路面積を最大面積にさせる一方、エンジンの回転数が前記基準回転数よりも低くエンジンの負荷が予め設定された所定の負荷よりも高い低速高負荷領域を少なくとも含む第２運転領域において、前記流路面積変更手段により前記第１通路と第２通路との連通量を前記最大量よりも小さくさせて前記各ガス通路の流路面積を前記最大面積よりも小さくさせるとともに、前記各気筒の吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とが所定のオーバーラップ期間重複し、かつ、排気順序が連続する気筒間において一方の気筒の前記オーバーラップ期間が他方の気筒の排気弁が開弁している時期に重複するように、前記バルブ駆動手段により前記各気筒の吸気弁および排気弁を駆動させ、前記各ガス通路の少なくとも下流側の部分は、エンジンが前記第２運転領域で運転されて当該ガス通路の流路面積が前記最大面積よりも小さい面積とされた状態において、前記各気筒の排気ポートから当該各ガス通路を通って前記集合部に排気が排出されるのに伴い他のガス通路およびこのガス通路と連通する排気ポート内にエゼクタ効果によって負圧が生成されるように、下流に向かうに従って流路面積が徐々に小さくなる形状を呈することを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置を提供する（請求項７）。
【００１９】
前記構成において、前記絞り部は、内側に前記各第１通路が形成された内管と、当該内管を内側に収容する外管とを有し、前記第２通路は、前記外管の内周面と前記内管の外周面との間に区画されており、前記内管には、前記各第１通路と前記第２通路とをそれぞれ連通する連通口が形成されており、前記流路面積変更手段は、前記連通口の開口量を変更可能であり、この連通口の開口量を変更することで前記第１通路と前記第２通路との連通量を変更するのが好ましい（請求項８）。
【００２０】
このようにすれば、絞り部を外管と内管とからなる二重管構造にするという簡単な構成で、絞り部内に第１通路と第２通路とを容易に区画形成することができる。また、これら連通口の開口量を変更するという簡単な構成で、各ガス通路の流路面積を変更することができる。ここで、第２通路は、第１通路と連通して当該第１通路内の排気の一部が流入するように構成されている。すなわち、前記連通口が開口して第１通路と第２通路とが連通している状態において、各独立排気通路から排出された排気は、第１通路に流入した後、その一部が連通口を通って第２通路に流入する。そのため、これら第１通路と第２通路とからなる各ガス通路の流路面積すなわち独立排気通路から排出された排気が集合部に到達するまでに通過する領域の面積は、第１通路の流路面積と連通口の開口量とで決定される。そして、ここでいう各ガス通路の流路面積とは、この第１通路の流路面積と連通口の開口量とで決定されて、前記連通口の開口量に応じて変化する面積のことをいう。
【００２１】
前記構成において、前記内管のうち前記連通口が形成された部分の外周面は、上下流方向に延びる軸を中心とする略円周面状を呈し、前記各連通口は、前記内管の外周面において周方向に互いに離間した位置にそれぞれ形成されており、前記流路面積変更手段は、前記内管の外周面に沿って延びる形状を有し、前記各連通口をそれぞれ塞ぐことが可能であるとともに、前記内管の外周面を周方向に移動することで前記各連通口を塞ぐ位置と当該連通口を開口させる位置との間で変位可能な蓋部を含み、当該各蓋部を前記内管の外周面の周方向に移動させることで前記連通口の開口量を変更するのが好ましい（請求項９）。
【００２２】
このようにすれば、前記蓋部を内管の外周面に沿って周方向に移動させる、すなわち、蓋部を上下流方向に延びる軸周りに回転させるという簡単な構成で、前記連通口の開口量を容易に変更することができる。また、蓋部は、その位置によらず内管の外周面に沿って延びており、当該蓋部によって排気の流れが阻害されるのを抑制することができる。
【００２３】
また、本発明において、前記制御手段は、前記第２運転領域において、前記流路面積変更手段により、エンジンの回転数が高いほど前記各ガス通路の流路面積を大きくさせるのが好ましい（請求項１０）。
【００２４】
このようにすれば、第２運転領域においても、エンジンの回転数が高くなるのに従って増加する排気抵抗を適正に抑制しつつエゼクタ効果による掃気性能を得ることができる。そのため、エンジントルクをより効果的に高めることができる。
また、本発明は、吸気ポートおよび排気ポートがそれぞれ形成されるとともに前記吸気ポートを開閉可能な吸気弁と前記排気ポートを開閉可能な排気弁とが設けられた複数の気筒を有する多気筒エンジンの吸排気装置であって、１つの気筒あるいは排気順序が互いに連続しない複数の気筒の排気ポートにそれぞれ接続される独立排気通路と、前記各独立排気通路よりも下流側に設けられて、当該各独立排気通路を通過した排気が内側で集合する集合部と、前記各独立排気通路と前記集合部との間に介在して、前記各独立排気通路から排出された排気がそれぞれ独立して流入する複数のガス通路が内側に形成された絞り部と、前記絞り部内の各ガス通路の流路面積を変更可能な流路面積変更手段と、前記各気筒の吸気弁および排気弁を駆動可能なバルブ駆動手段と、前記流路面積変更手段および前記バルブ駆動手段を制御可能な制御手段とを備え、前記各ガス通路は、前記各独立排気通路の下流端から前記集合部まで延びて前記各独立排気通路とそれぞれ個別に連通するとともに前記集合部と連通する第１通路と、当該各第１通路と前記集合部とに連通する第２通路とを含み、前記絞り部は、上下流方向に延びて内側に前記各第１通路が形成された内管と、上下流方向に延びて前記内管を内側に収容する外管とを有し、前記第２通路は、前記外管の内周面と前記内管の外周面との間に区画されており、前記内管には、前記各第１通路と前記第２通路とをそれぞれ連通する連通口が形成されており、前記内管の外周面は、その下流側部分に設けられて下流に向かうに従って当該内管の軸に近づく方向に傾斜する内管側傾斜部を有し、前記外管の内周面は、前記内管側傾斜部と略平行に延びる外管側傾斜部を有し、前記流路面積変更手段は、前記外管を前記内管に対して上下流方向に移動させて前記外管側傾斜部と前記内管側傾斜部との離間量を変更することで、前記第２通路および前記各ガス通路の流路面積を変更し、前記制御手段は、エンジンの回転数が予め設定された基準回転数よりも高くエンジンの負荷が予め設定された所定の負荷よりも高い高速高負荷領域を少なくとも含む第１運転領域において、前記流路面積変更手段により前記第２通路および前記各ガス通路の流路面積を最大面積にさせる一方、エンジンの回転数が前記基準回転数よりも低くエンジンの負荷が予め設定された所定の負荷よりも高い低速高負荷領域を少なくとも含む第２運転領域において、前記流路面積変更手段により前記第２通路および前記各ガス通路の流路面積を前記最大面積よりも小さい面積にさせるとともに、前記各気筒の吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とが所定のオーバーラップ期間重複し、かつ、排気順序が連続する気筒間において一方の気筒の前記オーバーラップ期間が他方の気筒の排気弁が開弁している時期に重複するように、前記バルブ駆動手段により前記各気筒の吸気弁および排気弁を駆動させ、前記各ガス通路は、排気順序が連続する気筒に接続された前記独立排気通路に対応するガス通路が互いに近接するように配置されているとともに、エンジンが前記第２運転領域で運転されて当該ガス通路の流路面積が前記最大面積よりも小さい面積とされた状態において、前記各気筒の排気ポートから当該各ガス通路を通って前記集合部に排気が排出されるのに伴い他のガス通路およびこのガス通路と連通する排気ポート内にエゼクタ効果によって負圧が生成されるように、当該各ガス通路の下流側の流路面積の方が当該各ガス通路の上流側の流路面積よりも小さくなる形状を呈することを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置を提供する（請求項１１）。
また、この構成において、前記連通口は、前記内管側傾斜部に形成されているのが好ましい（請求項１２）。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、本発明によれば、より広い運転領域においてエンジントルクおよび熱効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る多気筒エンジンの吸排気装置の概略構成図である。
【図２】図１の概略側面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る多気筒エンジンの吸排気装置の制御系を説明するためのブロック図である。
【図４】吸気弁および排気弁のバルブタイミングを説明するための図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】外管が流路面積最小位置にある状態における絞り部周辺の断面図である。
【図７】（ａ）図６をＶＩＩ−ＶＩＩ線で切断した切断面の図である。（ｂ）（ａ）の図のうち内管のみを示した図である。（ｃ）（ａ）の図のうち外管のみを示した図である。
【図８】（ａ）図６をＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で切断した切断面の図である。（ｂ）（ａ）の図のうち内管のみを示した図である。（ｃ）（ａ）の図のうち外管のみを示した図である。
【図９】をＩＸ−ＩＸ線で切断した切断面の図である。
【図１０】外管が流路面積最小位置よりも下流側にある状態における絞り部周辺の断面図である。
【図１１】図１０をＸＩ−ＸＩ線で切断した切断面の図である。
【図１２】外管の一部を示す概略斜視図である。
【図１３】外管が流路面積最大位置にある状態における絞り部周辺の断面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る多気筒エンジンの吸排気装置で用いられる制御マップを示した図である。
【図１５】ガス通路の流路面積および外管の位置の制御例を示した図である。
【図１６】全負荷におけるガス通路の流路面積および外管の位置の制御例を示した図である。
【図１７】吸気弁および排気弁の開弁時期および閉弁時期を説明するための図である。
【図１８】本発明の第１実施形態に係る多気筒エンジンの吸排気装置の効果を示す図である。
【図１９】本発明の第１実施形態に係る多気筒エンジンの吸排気装置の効果を示す図である。
【図２０】発明の第１実施形態に係る多気筒エンジンの吸排気装置と比較する装置を示した図である。
【図２１】（ａ）発明の第３実施形態に係る多気筒エンジンの吸排気装置の絞り部を上流から見た図である。（ｂ）発明の第３実施形態に係る多気筒エンジンの吸排気装置の絞り部の断面図である。
【図２２】発明の第４実施形態に係る多気筒エンジンの吸排気装置の絞り部を上流から見た図である。
【図２３】（ａ）発明の第４実施形態に係る多気筒エンジンの吸排気装置において蓋部が全閉位置にある状態の内管の概略斜視図である。（ｂ）発明の第４実施形態に係る多気筒エンジンの吸排気装置において蓋部が全開位置にある状態の内管の概略斜視図である。
【図２４】（ａ）図２３の（ａ）に対応する絞り部の断面図である。（ｂ）図２３の（ｂ）に対応する絞り部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（１）装置の全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る多気筒エンジンの吸排気装置１００の概略構成図である。図２は、図１の一部の概略側面図である。図３は、この多気筒エンジンの吸排気装置１００の制御系を示すブロック図である。この装置１００は、シリンダヘッド９およびシリンダブロック１０（図２参照）を有するエンジン本体１と、ＥＣＵ（制御手段、図３参照）９０と、エンジン本体１に接続される排気マニホールド５０と、排気マニホールド５０に接続される触媒装置６０とを備えている。
【００２８】
シリンダヘッド９およびシリンダブロック１０の内部にはピストンがそれぞれ嵌挿された複数の気筒１２が形成されている。本実施形態では、エンジン本体１は、直列４気筒のエンジンであって、シリンダヘッド９およびシリンダブロック１０の内部には４つの気筒１２が直列に並んだ状態で形成されている。具体的には、図１の右から順に第１気筒１２ａ，第２気筒１２ｂ，第３気筒１２ｃ，第４気筒１２ｄが形成されている。シリンダヘッド９には、ピストンの上方に区画された燃焼室内に臨むようにそれぞれ点火プラグ１５が設置されている。
【００２９】
エンジン本体１は４サイクルエンジンであって、図４に示すように、各気筒１２ａ〜１２ｄにおいて、１８０℃Ａずつずれたタイミングで点火プラグ１５による点火が行われて、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程がそれぞれ１８０℃Ａずつずれるように構成
されている。本実施形態では、第１気筒１２ａ→第３気筒１２ｃ→第４気筒１２ｄ→第２気筒１２ｂの順に点火が行われてこの順に排気行程等が実施される。
【００３０】
シリンダヘッド９には、それぞれ燃焼室に向かって開口する２つの吸気ポート１７および２つの排気ポート１８が設けられている。吸気ポート１７は、各気筒１２内に吸気を導入するためのものである。排気ポート１８は、各気筒１２内から排気を排出するためのものである。各吸気ポート１７には、これら吸気ポート１７を開閉して吸気ポート１７と気筒１２内部とを連通あるいは遮断するための吸気弁１９が設けられている。各排気ポート１８には、これら排気ポート１８を開閉してこれら排気ポート１８と気筒１２内部とを連通あるいは遮断するための排気弁２０が設けられている。吸気弁１９は吸気弁駆動機構（バルブ駆動手段）３０により駆動されることで、所定のタイミングで吸気ポート１７を開閉する。また、排気弁２０は、排気弁駆動機構（バルブ駆動手段）４０により駆動されて、所定のタイミングで排気ポート１８を開閉する。
【００３１】
吸気弁駆動機構３０は、吸気弁１９に連結された吸気カムシャフト３１と吸気ＶＶＴ３２とを有している。吸気カムシャフト３１は、周知のチェーン／スプロケット機構等の動力伝達機構を介してクランクシャフトに連結されており、クランクシャフトの回転に伴い回転して、吸気弁１９を開閉駆動する。
【００３２】
吸気ＶＶＴ３２は、吸気弁１９のバルブタイミングを変更するためのものである。この吸気ＶＶＴ３２は、吸気カムシャフト３１と同軸に配置されてクランクシャフトにより直接駆動される所定の被駆動軸と吸気カムシャフト３１との間の位相差を変更して、これによりクランクシャフトと前記吸気カムシャフト３１との間の位相差を変更することで、吸気弁１９のバルブタイミングを変更する。吸気ＶＶＴ３２の具体的構成としては、例えば、前記被駆動軸と前記吸気カムシャフト３１との間に周方向に並ぶ複数の液室を有し、これら液室間に圧力差を設けることで前記位相差を変更する液圧式機構や、前記被駆動軸と前記吸気カムシャフト３１との間に設けられた電磁石を有し、前記電磁石に電力を付与することで前記位相差を変更する電磁式機構等が挙げられる。この吸気ＶＶＴ３２は、ＥＣＵ９０で算出された吸気弁１９の目標バルブタイミングに基づいて前記位相差を変更する。
【００３３】
排気弁駆動機構４０は、吸気弁駆動機構３０と同様の構造を有している。すなわち、排気弁駆動機構４０は、排気弁２０およびクランクシャフトに連結された排気カムシャフト４１と、この排気カムシャフト４１とクランクシャフトとの位相差を変更することで排気弁２０のバルブタイミングを変更する排気ＶＶＴ４２とを有している。排気ＶＶＴ４２は、ＥＣＵ９０で算出された排気弁２０の目標バルブタイミングに基づいて、前記位相差を変更する。そして、排気カムシャフト４１は、この位相差の下でクランクシャフトの回転に伴って回転して排気弁２０を前記目標バルブタイミングで開閉駆動する。
【００３４】
なお、本実施形態では、吸気ＶＶＴ３２および排気ＶＶＴ４２は、吸気弁１９および排気弁２０の開弁期間及びリフト量つまりバルブ・プロファイルをそれぞれ一定に保ったまま、吸気弁１９および排気弁２０の開弁時期と閉弁時期とをそれぞれ変更する。
【００３５】
（２）排気系の構成
排気マニホールド５０と触媒装置６０とを含む排気系の詳細について次に説明する。排気マニホールド５０は、上流側から順に、３つの独立排気通路５２と、可動部５１とを備えている。
【００３６】
（２−１）独立排気通路５２の構成
図１に示すように、前記各独立排気通路５２は、シリンダヘッド９に形成された前記各
気筒１２の排気ポート１８に接続されている。具体的には、前記気筒１２のうち第１気筒１２ａの排気ポート１８と第４気筒１２ｄの排気ポート１８とは、それぞれ個別に独立排気通路５２，５２に接続されている。一方、排気行程が隣り合わず排気順序が連続しない第２気筒１２ｂと第３気筒１２ｃの排気ポート１８は、これら各気筒１２ｂ，１２ｃから同時に排気が排出されることがないため、構造を簡素化する観点から、二股状に形成された１つの独立排気通路５２に接続されている。詳細には、この第２気筒１２ｂと第３気筒１２ｃの排気ポート１８に接続されている独立排気通路５２は、その上流側において２つの通路に分離しており、その一方に第２気筒１２ｂの排気ポート１８が接続され、他方に第３気筒１２ｃの排気ポート１８が接続されている。
【００３７】
本実施形態では、第２気筒１２ｂおよび第３気筒１２ｃの排気ポート１８に対応する独立排気通路５２は、これら気筒１２ｂ，１２ｃの中間位置すなわちエンジン本体１の略中央部分と対向して直線的に延びており、他の気筒１２ａ，１２ｄの排気ポート１８に対応する独立排気通路５２は、対応する各排気ポート１８と対向する位置から前記第２気筒１２ｂおよび第３気筒１２ｃに対応する独立排気通路５２に向かって湾曲して延びている。また、図２に示すように、各独立排気通路５２は、シリンダヘッド９から水平方向に延びた後、車両前後方向の後ろ斜め下方に延びている。
【００３８】
図５は、図１のＶ−Ｖ線断面図である。この図５に示されるように、各独立排気通路５２の下流端５２ａの断面形状（開口形状）は円形である。これら円形の下流端５２ａは、後ろ斜め下方に延びる軸Ｌ（図２参照）上の点Ｏ１を中心とする円の円周上に、互いに等間隔に配列されている。
【００３９】
（２−２）可動部５１の構成
図１および図２等に示すように、可動部５１は、二重管構造であって、円筒状の収容管５１ａの内側に絞り部５３と合流部５８とが収容された構造を有している。絞り部５３と合流部５８とは、上流側からこの順序で並んでいる。収容管５１ａは、各独立排気通路５２の下流端５２ａが並ぶ円周の中心点Ｏ１を通る軸Ｌを中心軸とする円筒であり、後ろ斜め下方に延びている。
【００４０】
（２−２−１）絞り部５３の構成
図６は、後述する外管５５が最も上流に位置する状態（以下、この最上流位置を流路面積最小位置という）における可動部５１付近を拡大して示した断面図である。図７（ａ）は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図のうち絞り部５３のみを示した図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）のうち後述する内管５４のみを示した図である。図７（ｃ）は、図７（ｂ）のうち外管５５のみを示した図である。図８（ａ）は、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図のうち絞り部５３のみを示した図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のうち内管５４のみを示した図である。図８（ｃ）は、図８（ｂ）のうち外管５５のみを示した図である。図９は、図６のＩＸ−ＩＸ線断面図のうち絞り部５３のみを示した図である。
【００４１】
図１０は、図６に対応する図であって、外管５５が前記流路面積最小位置よりも下流側にスライドした状態における可動部５１付近を拡大して示した断面図である。図１１は、図９に対応する図であって、図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図のうち絞り部５３のみを示した図である。
【００４２】
絞り部５３は、内管５４と外管５５とを有する。
【００４３】
内管５４は、上下流方向に延びる管状部材である。この内管５４の内側には、上下流方向に延びて、各独立排気通路５２にそれぞれ対応する第１通路５４ａが形成されている。本実施形態では、３つの第１通路５４ａが形成されている。内管５４は、上流側部分が前
記収容管５１ａの軸Ｌを中心軸とする円筒形をなし、そ流側部分が軸Ｌを中心として下流に向かうに従って縮径する略円錐台形状をなす外形を有している。すなわち、内管５４の外周面５４ｇは、その上流側部分に設けられて中心軸Ｌと平行に延びる円筒面状の円筒面５４ｇ＿１と、その下流側部分に設けられて下流に向かうに従って中心軸Ｌ側に傾斜する略円錐台面状の内管側傾斜面５４ｇ＿２（内管側傾斜部）とからなる。内管５４の外周面５４ｇの下流端の径は、例えば、内管５４の外周面５４ｇの上流端の径の約半分に設定されている。
【００４４】
前記各第１通路５４ａは、軸Ｌを中心とする円の円周上に互いに等間隔に並んでいる。各第１通路５４ａは、その内周面のうち軸Ｌ側の部分がこの軸Ｌに沿って延びる一方、その内周面のうち軸Ｌから離間した側の部分が、内管５４の外周面５４ｇに沿って延びる形状を有している。この形状に伴い、各第１通路５４ａの流路面積は、下流側の方が上流側よりも小さくなっている。
【００４５】
具体的には、各第１通路５４ａの上流端５４ｂは、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、それぞれ円形を有している。一方、各第１通路５４ａの下流端５４ｃは、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、１つの円を三分割した略扇形であって、その開口面積（流路面積）が各第１通路５４ａの円形の上流端５４ｂの開口面積よりも小さくなるように構成されている。そして、各第１通路５４ａは、その円形の上流端５４ｂから下流側に、同一流路面積で延びた後、この上流端５４ｂよりも流路面積の小さい下流端５４ｃに向かって徐々に流路面積を小さくしつつ、すなわち、縮径しつつ、延びている。本実施形態では、３つの第１通路５４ａの下流端５４ｃで形成される円の直径と、１つの第１通路５４ａの上流端５４ｂの円の直径とはほぼ同じ寸法に設定されている。
【００４６】
内管５４は、各第１通路５４ａの円形の上流端５４ｂが、それぞれ前記各独立排気通路５２の下流端５２ａと一致するように配置されている。そのため、各独立排気通路５２の下流端５２ａから排出された排気は、対応する各第１通路５４ａ内に個別に（独立して）流入する。
【００４７】
内管５４の管壁には、各第１通路５４ａにそれぞれ対応する位置に、各第１通路５４ａと内管５４の外側とをそれぞれ連通する連通口５４ｄが形成されている。各連通口５４ｄは、内管５４の外周面５４ｇのうち前記内管側傾斜面５４ｇ＿２に開口しており、上下流方向すなわち軸Ｌと平行な方向に開口している。本実施形態では、各連通口５４ｄは、略円形である。
【００４８】
また、内管５４の管壁には、各第１通路５４ａ間に対応する位置に、それぞれ内管５４の外周面５４ｇから軸Ｌに向かって延びるとともに上下流方向に延びる溝５４ｅが形成されている。
【００４９】
外管５５は、上下流方向に延びる管状部材である。外管５５の内側には１つの通路が形成されており、この通路内に前記内管５４が収容されている。外管５５の内周面５５ｇは、外管５５が前記流路面積最小位置にある状態において、内管５４の外周面５４ｇに沿って延びている。すなわち、外管５５の内周面５５ｇは、その上流側部分に設けられて前記軸Ｌと平行に延びる円筒面状の円筒面５５ｇ＿１と、その下流側部分に設けられて下流に向かうに従って軸Ｌ側に傾斜する略円錐台面状の外管側傾斜面５５ｇ＿２（外管側傾斜部）とからなる。外管５５の外管側傾斜面５５ｇ＿２は、外管５５が流路面積最小位置にある状態において、内管５４の内管側傾斜面５４ｇ＿２に接触しており、この状態において、前記各連通口５４ｄを塞ぐように構成されている。
【００５０】
図１２に、外管５５の一部の斜視図を示す。この図１２および図７（ａ）等に示すよう
に、外管５５には、前記各溝５４ｅに対応して、その内周面５５ｇから軸Ｌに向かって延びるとともに上下流方向に延びる複数の区画壁５５ｅが形成されている。これら区画壁５５ｅは、前記各溝５４ｅ内に挿入されている。
【００５１】
外管５５は、内管５４に対して上下流方向に相対移動可能である。本実施形態では、内管５４は動かず、外管５５が軸Ｌと平行に上下流方向にスライドする。なお、本実施形態では、外管５５は、前記合流部５８と一体に形成されており、合流部５８とともに上下流方向にスライドする。
【００５２】
具体的には、図１に示すように、外管５５の外周面には、スライドアクチュエータ５５ｆが取り付けられている。スライドアクチュエータ５５ｆは、ＥＣＵ９０の指令を受けて、外管５５を、軸Ｌと平行に、図６に示す位置（流路面積最小位置）と図１３に示す最も下流側の位置（以下、この最下流位置を流路面積最大位置という）との間でスライドさせる。このとき、前記外管５５の各区画壁５５ｅは、内管５４の各溝５４ｅ内をスライドする。スライドアクチュエータ５５ｆは、外管５５の位置を、流路面積最小位置と流路面積最大位置との間で連続的に変更させる。
【００５３】
図６に示す流路面積最小位置において、外管５５は、内管５４の上流端から下流端まで延びる。前述のように、この状態において、外管５５の内周面５５ｇは、内管５４の外周面５４ｇと接触して、連通口５４ｄを塞ぐ。連通口５４ｄが塞がれると、各独立排気通路５２から排出された排気は、絞り部５３のうち第１通路５４ａのみを通過して流下する。このように、外管５５が流路面積最小位置にある状態では、絞り部５３内に形成されて排気が通過可能なガス通路は、第１通路５４ａのみで構成され、ガス通路の流路面積は最小面積となる。
【００５４】
一方、図１０に示すように、外管５５が図６に示す流路面積最小位置から下流側にスライドすると、外管５５の内周面５５ｇは内管５４の外周面５４ｇから下流側および径方向外側（中心軸Ｌから離れる方向）に離間する。この離間に伴い、前記各連通口５４ｄは開口し、外管５５の内周面５５ｇと内管５４の外周面５４ｇとの間には第２通路５５ａが出現する。
【００５５】
図１１に示されるように、前記外管５５の各区画壁５５ｅが内管５４の各溝５４ｅ内に挿入されている。そのため、外管５５の内周面５５ｇと内管５４の外周面５４ｇとの間には、区画壁５５ｅによって、３つの第２通路５５ａが区画される。各第２通路５５ａは、各第１通路５４ａの径方向外側にそれぞれ位置して、各連通口５４ｄを介して第１通路５４ａと連通する。
【００５６】
このように外管５５が図６に示す流路面積最小位置から下流側にスライドした状態において、絞り部５３内に形成されるガス通路は、第１通路５４ａと第２通路５５ａとによって構成され、各ガス通路の流路面積は、図６に示す最小面積よりも大きくなる。そして、各独立排気通路５２から排出された排気は、第１通路５４ａに流入した後、その一部が前記連通口５４ｄを介して第２通路５５ａ内にも流入する。
【００５７】
外管５５の内周面５５ｇおよび内管５４の外周面５４ｇは、いずれも、上流側の円筒面５５ｇ＿１，５４ｇ＿１と、下流側に向かうに従って軸Ｌ側に傾斜する円錐台面状の傾斜面と５５ｇ＿２，５４ｇ＿２で構成されている。そのため、これら外管５５の内周面５５ｇと内管５４の外周面５４ｇとで区画される第２通路５５ａの流路面積は、下流側の方が上流側よりも小さくなる。従って、絞り部５４内のガス通路の流路面積は、ガス通路が第１通路５４ａと第２通路５５ａとで構成される場合においても、第１通路５４ａのみで構成される場合と同様に、下流側の方が上流側よりも小さくなる。
【００５８】
本実施形態では、前述のように、各第１通路５４ａは、互いに区画された第２通路５５ａとそれぞれ個別に連通している。そのため、各第１通路５４ａに流入した排気は、他の第２通路５５ａおよび他の第１通路５４ａに流入することなく、流下する。また、本実施形態では、連通口５４ｄは、前記内管側傾斜面５４ｇ＿２に形成されており、上下流方向に開口している。そのため、第１通路５４ａ内の排気は、その向きを変化させることなく第２通路５５ａに流入し、抵抗、速度の低下が小さく抑えられた状態で流下する。
【００５９】
第２通路５５ａの流路面積ひいては絞り部５３内のガス通路の流路面積は、外管５５の下流側へのスライド量が大きくなるほど大きくなる。具体的には、外管５５が下流側へスライドするほど、外管５５の内周面５５ｇと内管５４の外周面５４ｇとの径方向の離間量は大きくなり、それに応じて第２通路５５ａおよびガス通路の流路面積が大きくなる。
【００６０】
前記外管５５が図１３に示す流路面積最大位置まで下流側にスライドした状態において、第２通路５５ａひいてはガス通路の流路面積は最大面積となる。図１３に示す状態では、外管５５の上流端は、内管５４のうち円筒状を有する上流側部分の下流端に位置しており、外管５５は、この位置から下流側に延びている。
【００６１】
（２―２−２）合流部５８の構成
合流部５８は、各独立排気通路５２から排出されて絞り部５３を通過した排気が合流する部分である。外管５５の位置に関わらず、各独立排気通路５２から排出されて絞り部５３の各ガス通路に流入した排気は、この合流部５８内に流入する。
【００６２】
なお、図１０および図１３に示すように、外管５５が流路面積最小位置から下流側にスライドした状態では、外管５５は内管５４よりも下流側に延びており、第１通路５４ａを通過した排気は、外管５５の内側に流入して第２通路５５ａを通過した排気と合流した後、合流部５８内に流入する。
【００６３】
合流部５８は、図６等に示すように、上流側から順に、集合部５８ａ、混合部５８ｂ、ディフューザー部５８ｃを備えている。前記集合部５８ａは、外管５５の下流端から下流に延びている。本実施形態では、前述のように、合流部５８は外管５５と一体にスライド可能に連結されている。
【００６４】
後述するように、本装置では、所定の運転領域（第２運転領域Ａ２）において、所定の気筒１２から排出された排気を、絞り部５３から集合部５８ａ内に高速で排出させて、エゼクタ効果を発揮させ、他の気筒１２の排気ポート１８内に負圧を生じさせて、この気筒１２の掃気性能を高めるよう構成されている。そのため、集合部５８ａは、絞り部５３から排出された排気が、高い速度を維持したまま流下するように、下流側ほどその流路面積が小さくなる形状に設定されている。本実施形態では、集合部５８ａは、下流に向かうに従って縮径する略円錐台形状を有している。また、集合部５８ａの内周面は、絞り部５３から流出した排気がこの内周面に沿って円滑に流下するように、外管５５の下流側部分の内周面すなわち外管側傾斜面５５ｇ＿２に連続して、下流に向かうに従って中心軸Ｌに近づく方向に傾斜している。そして、この集合部５８ａの中心軸Ｌに対する傾斜角度は、前記外管５５の外管側傾斜面５５ｇ＿２の傾斜角度とほぼ同じに設定されている。
【００６５】
混合部５８ｂは、集合部５８ａの下流端から下流側に延びる円筒形状を有しており、集合部５８ａの下流端の流路面積と同じ流路面積のまま下流側に延びている。ディフューザー部５８ｃは、この混合部５８ｂの下流端から下流に向かうに従って流路面積が拡大する略円錐台形状を有している。
【００６６】
このように集合部５８ａおよび混合部５８ｂでは、上流側の流路面積の方が下流側よりも大きい。そのため、排気はこの集合部５８ａと混合部５８ｂとを高速で通過する。この通過時に、排気の圧力・温度は低下する。そのため、この集合部５８ａおよび混合部５８ｂにおいて、排気の外部への放熱量は小さく抑えられる。そして、この混合部５８ｂを通過した排気は、下流に向かうに従って流路面積が拡大するディフューザー部５８ｃに流入することで、その圧力・温度が回復され、高い温度を維持したまま下流側に排出される。
【００６７】
また、前述のように、本実施形態では、合流部５８および絞り部５３は、中空の収容管５１ａ内に挿入されている。そのため、これら合流部５８および絞り部５３の通過時における排気の外部への放熱はより一層抑制され、合流部５８からは高い温度の排気が下流側に排出される。
【００６８】
（２−３）触媒装置６０の構成
図１に示すように、触媒装置６０は、エンジン本体１から排出された排気を浄化するための装置である。この触媒装置６０は、触媒本体（触媒）６４とこの触媒本体６４を収容するケーシング６２とを備えている。ケーシング６２は排気の流れ方向と平行に延びる略円筒状を有している。触媒本体６４は、排気中の有害成分を浄化するためのものである。この触媒本体６４は、例えば、理論空燃比の雰囲気下で三元触媒機能を有し、三元触媒を含有する。
【００６９】
触媒本体６４は、ケーシング６２の上下流方向の中央部分に収容されており、このケーシング６２の上流端６１には所定の空間が形成されている。合流部５８の下流端、詳細には、ディフューザー部５８ｃの下流端はこのケーシング６２の上流端６１に接続されており、ディフューザー部５８ｃから排出された排気は、ケーシング６２の上流端６１に流入した後、触媒本体６４側へ進行する。
【００７０】
前述のように、合流部５８からは、高い温度の排気が下流側に排出される。そのため、このように合流部５８に直接触媒装置６０が接続されていることで、触媒装置６０内には高温の排気が流入し、これにより、触媒本体６４は早期活性化される、また、触媒本体６４の活性状態が確実に維持される。
【００７１】
（３）制御系
図３に示されるＥＣＵ９０は、エンジンの各部を統括的に制御するための装置（制御手段）であり、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されている。
【００７２】
ＥＣＵ９０には、エンジンに設けられた各種センサから種々の情報が入力される。具体的には、ＥＣＵ９０は、エンジンに設けられたクランク角センサＳＷ２、吸気量センサＳＷ４と電気的に接続されており、これら各センサＳＷ２、ＳＷ４からの入力信号に基づいて、エンジン回転数Ｎｅ、吸気量ひいてはエンジン負荷Ｔといった種々の情報を取得する。
【００７３】
ＥＣＵ９０は、その主な機能的要素として、判定手段９１、吸排気制御手段９２、アクチュエータ制御手段９４を有している。
【００７４】
判定手段９１は、エンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷Ｔとに基づいて、エンジンをどのような態様で制御すべきかを都度判定する。図１４は、エンジン回転数Ｎｅおよび負荷Ｔに基づき決定される制御の種類を区分けして示す設定図（制御マップ）である。エンジンの運転中、判定手段９１は、この図１４の制御マップに従うようにエンジンの制御内容を決定する。
【００７５】
図１４の制御マップにおいて、エンジンの回転数Ｎｅが基準回転数Ｎ１以下の低速領域のうちエンジン負荷Ｔが基準負荷Ｔ１以上の低速高負荷領域には第２運転領域Ａ２が設定されており、それ以外の領域には、第１運転領域Ａ１が設定されている。本実施形態では、基準負荷Ｔ１は、エンジン回転数Ｎｅが高くなるほど大きくなるように設定されている。また、基準回転数Ｎ１は、例えば、４０００ｒｐｍ付近に設定されている
判定手段９１は、エンジンの運転中において、エンジンの運転点（負荷Ｔおよび回転数Ｎｅの各値から特定される制御マップ上でのポイント）が第１運転領域Ａ１であるか第２運転領域Ａ２であるかを常に判断する。
【００７６】
再び図３に戻って、吸排気制御手段９３は、吸気ＶＶＴ３２を駆動することにより、吸気弁１９の開閉タイミングを変更する。
【００７７】
アクチュエータ制御手段９４は、スライドアクチュエータ５５ｆを駆動して外管５５の位置を変更し、これにより、絞り部５３内の各ガス通路の流路面積を変更する。
【００７８】
ＥＣＵ９０は、その他、点火プラグ１５等を運転状態に応じて適正に制御する。
【００７９】
（４）制御内容
ＥＣＵ９０により実施される各運転領域（第１運転領域Ａ１，第２運転領域）での制御内容について説明する。
【００８０】
ＥＣＵ９０は、クランク角センサＳＷ２および吸気量センサＳＷ４の各検出値に基づいて、エンジンの運転点（負荷Ｔおよび回転数Ｎｅ）が図１４の制御マップにおけるどの運転領域に該当するかを逐次判定する。そして、判定された運転領域が、図１４中の第１運転領域Ａ１と第２運転領域Ａ２のいずれであるかに応じて、それぞれ以下のような制御を実行する。
【００８１】
（ｉ）第２運転領域Ａ２
低速高負荷領域からなる第２運転領域Ａ２では、図４に示すように、排気弁２０の開弁期間と吸気弁１９の開弁期間とが、吸気上死点（ＴＤＣ）を挟んでオーバーラップし、かつ、排気弁２０が他の気筒１２のオーバーラップ期間Ｔ＿Ｏ／Ｌ中に開弁を開始するように調整される。詳細には、第１気筒１２ａの吸気弁１９と排気弁２０とがオーバーラップしている期間中に第３気筒１２ｃの排気弁２０が開弁し、第３気筒１２ｃの吸気弁１９と排気弁２０とがオーバーラップしている期間中に第４気筒１２ｄの排気弁２０が開弁し、第４気筒１２ｄの吸気弁１９と排気弁２０とがオーバーラップしている期間中に第２気筒１２ｂの排気弁２０が開弁し、第２気筒１２ｂの吸気弁１９と排気弁２０とがオーバーラップしている期間中に第１気筒１２ａの排気弁２０が開弁するよう調整される。
【００８２】
また、この第２運転領域Ａ２では、外管５５の位置が流路面積最大位置よりも上流側とされて、絞り部５３内の各ガス通路の流路面積が最大面積よりも小さい面積とされる。また、各ガス通路の流路面積が最大面積よりも小さいという範囲内で、エンジン回転数Ｎｅに応じて外管５５の位置が変更される。
【００８３】
具体的には、運転領域毎のガス通路の流路面積を示した図１５、および、エンジン回転数に対する流路面積の変化を示した図１６に示すように、エンジン回転数Ｎｅが大きくなるほど外管５５の位置は下流側に変更されて、ガス通路の流路面積が大きくされる。すなわち、第２運転領域Ａ２において、負荷が一定の場合、外管５５の位置は、流路面積最小位置から流路面積最大位置の直前位置まで、エンジン回転数Ｎｅの増大に伴って徐々に下流側に変更される
後述するように、第２運転領域Ａ２よりも高回転側の第１運転領域Ａ１では、外管５５
の位置は流路面積最大位置に設定されている。そのため、前記のように外管５５の位置が変更されることで、第２運転領域Ａ２と第１運転領域Ａ１の境界において外管５５の位置は円滑に切り替わる。なお、図１６は、全負荷Ｔｍａｘ（図１４参照）でのエンジン回転数Ｎｅと外管５５の位置とを示したものである。
【００８４】
このようにして、第２運転領域Ａ２では、絞り部５３内のガス通路の流路面積は最大面積よりも小さい面積に制御される。その結果、第２運転領域Ａ２では、各独立排気通路５２から排出された排気は、高速で絞り部５３を通過して集合部５８ａ内に流入する。特に、エンジン回転数Ｎｅが高く排気流量が大きくなるほどガス通路の流路面積が大きくされており、排気流量の増大に伴う背圧の増大が抑制されるため、排気の速度が適正に高められる。そして、このように絞り部５３内のガス通路から合流部５８に排気が高速で排出されることで、隣接する他のガス通路にはエゼクタ効果により負圧が生成される。
【００８５】
ここで、第２運転領域Ａ２では、前述のように、排気弁２０の開弁期間と吸気弁１９の開弁期間とが、吸気上死点（ＴＤＣ）を挟んでオーバーラップし、かつ、排気弁２０が他の気筒１２のオーバーラップ期間Ｔ＿Ｏ／Ｌ中に開弁を開始するように調整されている。そのため、所定の気筒（排気行程気筒）１２の排気弁２０が開弁してこの排気行程気筒１２から所定のガス通路を通って前記合流部５８に排気が高速で排出されると、排気順序がこの排気行程気筒１２の１つ前に設定された他の気筒（吸気行程気筒）に対応するガス通路およびこの吸気行程気筒１２に接続される排気ポート１８内にエゼクタ効果により負圧が生成される。そして、排気行程気筒１２の排気弁２０開弁時に、前記吸気行程気筒がオーバーラップ期間中にあることから、この吸気行程気筒１２内の残留ガスが排気ポート１８側に吸い出され、吸気行程気筒１２内の掃気が促進される。特に、排気弁２０の開弁開始直後は気筒１２から非常に高速で排気（いわゆるブローダウンガス）が排出されるため、このブローダウンガスが排出された直後は、吸気行程気筒１２内の残留ガスの多くが排気ポート１８側に吸い出される。掃気が促進されると、吸気効率が増大するため、高いエンジントルクを得ることが可能となる。また、気筒１２内の残留ガス量が少なくなりノッキングが抑制されるのに伴って点火時期の進角化が可能となることによっても、高いエンジントルクを得ることが可能となる。
【００８６】
なお、本装置において、吸気弁１９および排気弁２０の開弁時期、閉弁時期とは、それぞれ、図１７に示すように、各弁１９，２０のリフトカーブにおいてリフトが急峻に立ち上がるあるいは立ち下がる時期（ランプ部の終わり、または、開始の時期）であり、例えば０．４ｍｍリフトの時期をいう。
【００８７】
（ｉｉ）第１運転領域Ａ１の高速領域Ａ１＿１
第１運転領域Ａ１のうちエンジン回転数Ｎｅが基準回転数Ｎ１以上の高速領域Ａ１＿１では、排気流量が大きい。そのため、この高速領域Ａ１＿１において、前記第２運転領域Ａ２と同様に、各ガス通路の流路面積を小さくしたのでは、エゼクタ効果による掃気性能向上効果よりも背圧が高くなることによる掃気性能の悪化が大きくなる。そこで、この高速領域Ａ１＿１では、次のような制御を実施する。
【００８８】
高速領域Ａ１＿１では、排気弁２０の開弁期間と吸気弁１９の開弁期間とが、オーバーラップしないように調整される。そして、高速領域Ａ１＿１では、外管５５の位置が流路面積最大位置とされて、絞り部５３内の各ガス通路の流路面積が最大面積とされる。
【００８９】
このように制御されることで、第１運転領域Ａ２のうちの高速領域Ａ１＿１では、各独立排気通路５２から排出された排気は、抵抗を小さく抑えられた状態で絞り部５３を通過する。そのため、この高速領域Ａ１＿１では、排気抵抗が小さく抑えられ、排気のポンピングロスが小さく抑えられるとともに吸気効率が高められ、これにより高いエンジントル
ク、高い熱効率が実現される。
【００９０】
（ｉｉｉ）第１運転領域Ａ１の低速低負荷領域Ａ１＿２
第１運転領域Ａ１のうちエンジン回転数Ｎｅが基準回転数Ｎ１よりも低く、かつ、エンジン負荷Ｔが基準負荷Ｔ１よりも低い低速低負荷領域Ａ１＿２では、吸気圧が低く筒内ガス量が少ない。そのため、エゼクタ効果により高い掃気が行われて、これに伴い、気筒１２内の残留ガス量が少なくなると、吸気のポンピングロスが増大する、また、燃焼温度が増大して冷却損失が増大する、という熱効率に対して好ましくない作用が生じる。また、そもそも、低速低負荷領域Ａ１＿２では、要求新気量が少なく、エゼクタ効果に伴う高い吸気効率を得る必要が小さい。
【００９１】
そこで、低速低負荷領域Ａ１＿２では、高速領域Ａ１＿１と同様に、エゼクタ効果が小さく抑えられるよう、すなわち、排気が絞り部５３から合流部５８に流入する速度が小さく抑えられよう、外管５５の位置を最大流路面積位置として絞り部５３内の各ガス通路の流路面積が最大面積とされる。
【００９２】
ただし、低速低負荷領域Ａ１＿２では、前述のように残留ガスが多い方が望ましいことから、残留ガスがより多く得られるように、排気弁２０の開弁期間と吸気弁１９の開弁期間とは、オーバーラップするように調整される。
【００９３】
このように制御されることで、第１運転領域Ａ１の低速低負荷領域Ａ１＿２では、各独立排気通路５２から排出された排気は、絞り部５３において、流路面積のより大きい空間を通過し、エゼクタ効果ひいては掃気が抑制される。掃気が抑制されることで、気筒１２内にはより多くの残留ガスが残存する。そのため、吸気のポンピングロスおよび冷却損失は低減し、高い熱効率すなわち燃費性能が実現される。
【００９４】
（５）作用効果
以上のように、本実施形態に係る装置では、各独立排気通路５２からの排気がそれぞれ独立して流入する絞り部５３内の各ガス通路の流路面積を変更するという簡単な構成で、第２運転領域Ａ２において、エゼクタ効果を利用して高いエンジントルクを得つつ、第１運転領域Ａ１の高速領域Ａ１＿１において排気抵抗を抑制して高いエンジントルクおよび燃費性能を得ることができるともに、第１運転領域Ａ１の低速低負荷領域Ａ１＿２において掃気を抑制して残留ガスを確保し、高い燃費性能を得ることができる。
【００９５】
特に、本実施形態では、第２運転領域Ａ２においてエンジン回転数Ｎｅが増大するほど各ガス通路の流路面積が増大されている。そのため、第２運転領域Ａ２において、エンジン回転数ひいては排気流量の増大に伴って増大する排気抵抗すなわちポンプロスを適正に抑制して効果的にエゼクタ効果を得ることができる。
【００９６】
前記の効果について調べた結果を図１８および図１９に示す。図１８は、外管５５の位置すなわち絞り部５３内の各ガス通路の流路面積に対する、エンジン回転数Ｎｅと体積効率ηｖとの関係を調べた結果である。図１９は、外管５５の位置すなわち絞り部５３内の各ガス通路の流路面積に対する、エンジン回転数Ｎｅとポンプロスとの関係を調べた結果である。これらの図において、ラインＹ１は、本実施形態における結果、すなわち、第２運転領域Ａ２においてガス通路の流路面積を最大面積よりも小さく、かつ、エンジン回転数の増大に伴って増大させる一方、第１運転領域Ａ１において前記流路面積を最大位置とした場合の結果である。これに対して、ラインＸ１〜Ｘ４は、外管５５の位置すなわちガス通路の流路面積を一定とした際の結果である。具体的には、ラインＸ１は、外管５５を流路面積最小位置としてガス通路の流路面積を最小面積とした際の結果である。ラインＸ４は、外管５５を流路面積最大位置としてガス通路の流路面積を最大面積とした際の結果
である。ラインＸ２，Ｘ３は、外管５５を流路面積最小位置と流路面積最大位置との間の位置としてガス通路の流路面積を最小面積と最大面積との間の面積とした際の結果である。ラインＸ２の方がラインＸ３よりも、外管５５の位置が上流側であって、ガス通路の流路面積は小さい。より詳細には、ラインＸ１〜Ｘ４は、図１０の長さｄ１すなわち第１通路５４ａの上流端の径を３０ｍｍとした絞り部５３に対して、それぞれ図１０の長さｄ２すなわち第１通路５４ａの下流端におけるガス通路の径を、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍｍとしたときの結果である。なお、各図は、全負荷での結果である。
【００９７】
図１８のＸ１〜Ｘ４に示されるように、外管５５の位置を固定してガス通路の流路面積を一定とした場合では、特定の速度領域において体積効率ηｖが高い値を示す一方、その他の速度領域では体積効率ηｖが低い値となっている。また、この図１８に示されるように、ガス通路の流路面積が大きくなるほど、エンジン回転数Ｎｅの高い領域で高い体積効率ηｖが得られるようになっている。また、図１９に示されるように、外管５５の位置を固定してガス通路の流路面積を一定とした場合では、エンジン回転数が増大して排気流量が増大するほどポンプロスは増大し、この増大量すなわち悪化量は、ガス通路の流路面積が大きいほど大きくなっている。
【００９８】
このように、外管５５の位置を固定してガス通路の流路面積を一定とした場合では、全速度領域において高い体積効率とポンプロスの低減とを実現することが困難となる。例えば、ガス通路の流路面積を最小面積に固定した場合、すなわち、ラインＸ１の場合では、比較的低い回転数Ｎ２（例えば１５００ｒｐｍ付近）において非常に高い体積効率が得られる一方、それ以上の高速領域では高い体積効率を実現することが不可能であるとともにポンプロスが非常に大きくなる。一方、ガス通路の流路面積を最大面積に固定した場合、ラインＸ４の場合では、比較的高い回転数Ｎ１（例えば４０００ｒｐｍ付近）以上の高速領域において高い体積効率の実現およびポンプロスの抑制を実現できる一方、それ以下の低速領域において高い体積効率を得ることができない。
【００９９】
これに対して、図１８のＹ１および図１９のＹ１に示すように、本実施形態では、エンジン回転数Ｎｅに応じて外管５５の位置を変更してガス通路の流路面積を増大させることで、各速度領域においてポンプロスの抑制と高い体積効率とが両立されている。
【０１００】
ここで、エゼクタ効果とポンプロスとの調整を行うために、排気が通過する空間の流路面積を変更する構成として、例えば、図２０に示すようなバイパス構造を採用することが考えられる。しかしながら、本実施形態のように、独立排気通路５２と合流部５８との間に介在する絞り部５３内に形成された各ガス通路の流路面積を変更することで、前記流路面積の変更を実現すれば、バイパス構造よりも安定した性能を得ることができる。
【０１０１】
具体的には、バイパス構造では、各独立排気通路５２の下流端５５２ａが下流ほど流路面積が小さくなる形状とされる。また、この構造では、各下流端５５２ａに下流ほど流路面積が小さくなる集合部５５８ａが接続される。また、この構造では、各独立排気通路の下流端５５２ａよりも上流の部分と前記集合部５５８ａよりも下流の部分とを接続して、排気の一部を、下流ほど流路面積が小さくなる部分（独立排気通路５２の下流端５５２ａと集合部５５８ａ）をバイパスさせるバイパス通路５１０と、このバイパス通路５１０の開口量を変更可能な制御弁５１２とが設けられる。
【０１０２】
ここで、バイパス構造における制御弁５１２や、本実施形態に係る外管５５は、これらを確実に駆動できるように、所定のクリアランスを有するように構成される。すなわち、制御弁５１２は、全閉に制御された状態で、バイパス通路５１０との間に所定の隙間が生じるように構成される。また、外管５５は、流路面積最小位置に制御された状態で、内管５４との間に所定の隙間が生じるように構成される。そのため、高いエゼクタ効果ひいて
は高い吸気効率を得るべく制御弁５１２を全閉、あるいは、外管５５を流路面積最小位置に制御した場合であっても、制御弁５１２とバイパス通路５１０との間の隙間、あるいは、外管５５と内管５４との隙間から少量の排気が漏洩することがある。
【０１０３】
このように、本実施形態とバイパス構造のいずれにおいても排気の漏洩が生じるおそれはある。しかしながら、本実施形態では、外管５５と内管５４との隙間に漏洩した排気は、下流ほど流路面積が縮小された第２通路５５ａに流入して、下流ほど流路面積が縮小された集合部５８ａに流入する。そのため、この漏洩した排気が第１通路５４ａのみを通過して集合部５８ａに流入する場合に対して、集合部５８ａ内の排気流速の差ひいてはエゼクタ効果および吸気効率の差を小さく抑えることができる。これに対して、バイパス構造では、漏洩した排気は、下流ほど流路面積が縮小された独立排気通路５２の下流端５５２ａおよび集合部５５８ａを通らずに流下する。そのため、排気がこれら下流端５５２ａおよび集合部５５８ａのみを通過した場合に対する、集合部５５８ａ内の排気流速の差ひいてはエゼクタ効果および吸気効率の差は大きくなる。
【０１０４】
以上のように、本実施形態では、流路面積を変更するための手段（外管５５あるいは制御弁５１２）のクリアランスに対して、排気流速ひいては吸気効率のロバスト性を高くすることができ、安定した吸気性能を得ることができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、絞り部５３を、内側に第１通路５４ａが形成された内管５４とこの内管５４を収容する外管５５とで構成し、これら外管５５と内管５４との間に第２通路５５ａを区画するとともに、この第２通路５５ａの流路面積を変更するという簡単な構成で、絞り部５３内の各ガス通路の流路面積を変更しており、絞り部５３の構造ひいては装置全体の構造を簡素化することができる。特に、外管５５を上下流方向にスライドさせるだけでよく、外管５５の駆動構造を簡素化することができる。
【０１０６】
また、本実施形態では、外管５５と内管５４との連通口５４ｄが内管側傾斜面５４ｇ＿２に形成されている。そして、各連通口５４ｄが、上下流方向に開口している。そのため、第２運転領域Ａ２において、内管５４と外管５５とを連通させてガス通路の流路面積を大きくしつつ、連通口５４ｄの通過時の排気抵抗を小さく抑えて排気の流速を高く維持することができ、高いエゼクタ効果ひいては高い吸気効率を得ることができる。
【０１０７】
（６）他の実施形態
（６−１）第２実施形態
前記第１実施形態では、第２運転領域Ａ２においてエンジン回転数Ｎｅが大きくなるほどガス通路の流路面積を増大させる場合について示したが、第２運転領域Ａ２においてガス通路の流路面積を、第１運転領域Ａ１における流路面積（最大面積）よりも小さい面積（例えば、最小面積）に固定するよう制御してもよい。具体的には、スライドアクチュエータ５５ｆを、外管５５の位置を２つの流路面積最小位置と流路面積最大位置とで切替えるよう構成し、第２運転領域Ａ２において外管５５を流路面積最小位置にして第１通路５４ａと第２通路５５ａとを連通させない状態とする一方、第１運転領域Ａ１において外管５５を流路面積最大位置として第１通路５４ａと第２通路５５ａとを連通させる状態としてもよい。この場合であっても、第２運転領域Ａ２においてガス通路の流路面積を小さい面積としてエゼクタ効果を発揮させ、これにより吸気効率およびエンジントルクを高めつつ、第１運転領域Ａ１においてガス通路の流路面積を大きくして排気抵抗、ポンプロスを抑制し、これによりエンジントルクを高めることができる。
【０１０８】
ただし、前述のように、第２運転領域Ａ２において、エンジン回転数Ｎｅの増大に伴いガス通路の流路面積を増大させるよう構成すれば、エンジン回転数Ｎｅの増大に伴うポンプロスの増大を適正に抑制して、より効果的にエンジントルクを高めることができる。
【０１０９】
（６−２）第３実施形態
前記第１実施形態では、外管５５に複数の第２通路５５ａを区画するための区画壁５５ｅを設けるとともに、内管５４にこれら区画壁５５ｅがスライド移動可能な溝５４ｅを設けたが、これら区画壁５５ｅおよび溝５４ｅは省略してもよい。
【０１１０】
これら区画壁５５ｅ等を省略した第３実施形態に係る絞り部５３の構成を、図２１（ａ）および図２１（ｂ）に示す。図２１（ａ）は、第１実施形態の図７（ａ）に対応する図である。図２１（ｂ）は、第１実施形態の図１１に対応する図である。図２１（ａ）、（ｂ）に示すように、この第３実施形態では、区画壁５５ｅが省略されることに伴い、外管５５と内管５４との間に複数の第１通路５４ａと連通する１つの第２通路５５ａが形成される。第３実施形態の他の構成、すなわち、区画壁５５ｅおよび溝５４ｅに関する構成以外の構成は、第１実施形態と同様であり、各第１通路５４ａと第２通路５５ａとを連通する連通口５４ｄは、内管５４の内管側傾斜面５４ｇ＿２に形成されている。
【０１１１】
この第３実施形態によれば、区画壁５５ｅ等が省略されるため、絞り部５３ひいては装置全体の構造をより一層簡素化することができる。
【０１１２】
ここで、第２運転領域Ａ２において第１通路５４ａと第２通路５５ａとを連通させつつ高いエゼクタ効果を得るためには、第２通路５５ａに流入した排気が膨張して排気の速度が低下するのを回避するのが好ましい。これに対して、この第３実施形態では、前記区画壁５５ｅが省略されて、第２通路５５ａが複数の第１通路５４ａにわたって延びており、その流路面積が比較的大きくなる。しかしながら、この第３実施形態においても、前述のように、第１通路５４ａと第２通路５５ａとを連通する連通口５４ｄが内管側傾斜面５４ｇ＿２に形成されている。そして、各連通口５４ｄが、上下流方向に開口している。そのため、第２通路５５ａ内での排気の膨張は抑制され、高いエゼクタ効果を得ることができる。すなわち、所定の第１通路５４ａから第２通路５５ａに流入した排気は、その向きを下流向きに維持し、他の第１通路５４ａ側に向かうことなく第２通路５５ａを流下する。そのため、第２通路５５ａ内での排気の膨張は抑制され、高いエゼクタ効果が発揮される。
【０１１３】
（６−３）第４実施形態
前記第１実施形態では、絞り部５３内のガス通路の流路面積を変更するための構成として、第２通路５５ａの流路面積を変更するものを挙げたが、第１通路５４ａと第２通路５５ａとの連通量を変更することでガス通路の流路面積を変更するようにしてもよい。例えば、図２２、図２３（ａ）（ｂ）、図２４（ａ）（ｂ）に示すような構成としてもよい。図２２（ａ）は、第１実施形態の図７（ａ）に対応する図である。図２３（ａ）、（ｂ）は、外管１５５を省略した状態の絞り部１５３の斜視図であり、（ａ）が連通口１５４ｄを全閉とした状態、（ｂ）が連通口１５４ｄを全開とした状態である。図２４（ａ）、（ｂ）は、絞り部１５３の断面図であり、（ａ）が図２３（ａ）と対応する図、（ｂ）が図２３（ｂ）と対応する図である。
【０１１４】
図２２〜図２４に示す第４実施形態は、第１実施形態と同様に、内管１５４と外管１５５とを有する絞り部１５３を有している。内管１５４の外周面１５４ｇは、第１実施形態と同様に、その上流側部分に設けられて中心軸Ｌと平行に延びる円筒面１５４ｇ＿１と、その下流側部分に設けられて下流に向かうに従って中心軸Ｌ側に傾斜する内管側傾斜面１５４ｇ＿２とで構成されている。内管１５４の内側には、第１実施形態と同様に、下流側ほど流路面積が縮小する複数の第１通路１５４ａが形成されている。
【０１１５】
一方、この第４実施形態に係る外管１５５は、内管１５４に対して相対移動不能に固定
されている。外管１５５は、その内周面１５５ｇが、内管１５４の外周面１５４ｇから径方向外側に離間して、これら内周面１５５ｇと外周面１５４ｇとの間に第２通路１５５ａが区画された状態で固定されている。外管１５５の内周面１５５ｇは、内管１５４の外周面１５４ｇと平行に延びている。内管１５４の外周面１５４ｇのうち第１通路１５５ａ間に対応する位置には、径方向外側に向かって突出して外管１５５の内周面１５５ｇと当接する位置まで延びる区画壁１５４ｅが設けられている。これら区画壁１５４ｅにより、外管１５５の内周面１５５ｇと内管１５４の外周面１５４ｇとの間には、第１通路１５５ａと対応する位置にそれぞれ第２通路１５５ａが区画されている。この実施形態では、３つの第１通路１５５ａに対応して３つの第２通路１５５ａが形成されている。内管１５４の管壁には、第１通路１５４ａと第２通路１５５ａとをそれぞれ連通する連通口１５４ｄが形成されている。各連通口１５４ｄは、内管１５４の外周面１５４ｇのうち円筒面１５４ｇ＿１に開口している。
【０１１６】
この第４実施形態に係る絞り部１５３には、各連通口１５４ｄをそれぞれ開閉可能な蓋部１５９と、これら蓋部１５９を駆動可能な回動アクチュエータ１５５ｆ（図示省略）が設けられている。
【０１１７】
各蓋部１５９は、内管１５４の外周面１５４ｇに沿って延びている。前記回動アクチュエータ１５５ｆは、各蓋部１５９を、内管１５４の外周面１５４ｇに沿って周方向に移動させる。すなわち、回動アクチュエータ１５５ｆは、各蓋部１５９を、絞り部１５３の中心軸Ｌを中心として回動させる。そして、この回動アクチュエータ１５５ｆは、図２３（ａ）および図２４（ａ）に示す各連通口１５４ｄを全閉にする位置と、図２３（ｂ）および図２４（ｂ）に示す各連通口１５４ｄを全開にする位置との間で移動させる。この移動により連通口１５４ｄの開口量は変化し、この開口量の変化に伴って、第１通路１５４ａと第２通路１５５ａとの連通量は変化する。そして、絞り部１５３のうち排気が通過するガス通路の流路面積は変化する。ここで、第１通路１５４ａに流入した排気は、この連通量に応じた量だけ第２通路１５５ａ内に流入する。そのため、絞り部１５３のうち排気が通過するガス通路の流路面積は、この連通量と第１通路１５４ａの流路面積により規定される。すなわち、ここでは、第１通路１５４ａの流路面積と前記連通口１５４ｄの開口面積との合計面積をガス通路の流路面積という。
【０１１８】
このようにして、第４実施形態では、第１通路１５４ａと第２通路１５５ａとの連通量が変更されることで、絞り部１５３内のガス通路の流路面積が変更される。そして、この第４実施形態では、第２運転領域Ａ２において、蓋部１５９の位置が、連通口１５４ｄを全閉にする位置と連通口１５４ｄを全開にする位置との間の位置に、かつ、エンジン回転数Ｎｅが増大するほど連通口１５４ｄの開口量すなわち第１通路１５４ａと第２通路１５５ａとの連通量であってガス通路の流路面積が増大するように制御される。また、第１運転領域Ａ１において、蓋部１５９の位置が、連通口１５４ｄを全開にする位置に制御されて、第１通路１５４ａと第２通路１５５ａとの連通量すなわちガス通路の流路面積が最大とされる。このようにして、この第４実施形態においても、各運転領域において、ガス通路の流路面積が適正に調整されて、吸気効率とポンプロスとが適正に調整される。
【０１１９】
ここで、この第４実施形態では、連通口１５４ｄの開口量の変更を、各蓋部１５９を中心軸Ｌを中心として回動させるという構成で実現しており、蓋部１５９の駆動構造を簡素化することができる。
【０１２０】
なお、この第４実施形態においても、第１運転領域において、蓋部１５９を、エンジン回転数Ｎｅによらず、連通口１５４ｄを全閉にする位置で固定してもよい。
【符号の説明】
【０１２１】
１２  気筒
１８排気ポート
１９  吸気弁
２０  排気弁
５２  独立排気通路
５３  絞り部
５４  内管
５４ａ  第１通路
５５  外管
５５ａ  第２通路
５５ｆ  スライドアクチュエータ（流路面積変更手段）
９０  ＥＣＵ（制御手段）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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