(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気ポートを開閉可能な吸気バルブ及び排気ポートを開閉可能な排気バルブが設けられた複数の気筒を有する多気筒エンジンの排気装置であって、
各気筒の排気ポートに個別に接続された独立排気通路又は排気順序が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た独立排気通路と、前記各独立排気通路の下流端に接続されて各独立排気通路を通過した排気が流入する混合管とを有する排気マニホールドが備えられ、
前記混合管は、少なくとも、上流側から下流側に向かって流路面積が小さくなる集合部を有し、
前記混合管の軸芯と直交する方向における前記各独立排気通路の下流端の断面形状が互いに同じ略扇形に形成され、
前記各独立排気通路の下流端は、任意の気筒の独立排気通路の下流端と当該気筒と排気順序が連続する他の気筒の独立排気通路の下流端とが前記扇形の径方向の壁部を挟んで隣接し、かつ前記扇形が集合して略円が形成されるように束ねられた状態で前記混合管の集合部の上流端に接続され、
前記各独立排気通路から混合管に流入した排気が混合管の内側面に衝突することが抑制されるように、前記扇形の重心を通る前記独立排気通路の下流部の軸芯が、前記集合部よりも下流側において前記混合管の軸芯と交差するように前記混合管の軸芯に対して傾斜しており、
かつ、所定の運転領域において、前記各気筒の排気バルブの開弁期間と吸気バルブの開弁期間とが所定の期間オーバーラップすると共に、排気順序が連続する気筒間において先行する気筒の前記オーバーラップ期間中に後続の気筒の排気バルブが開弁するように、各気筒の吸気バルブ及び排気バルブを駆動するバルブ駆動手段が備えられていることを特徴とする多気筒エンジンの排気装置。
【請求項２】
請求項１に記載の多気筒エンジンの排気装置において、
前記各独立排気通路の下流部は、下流側ほど流路面積が小さくなることを特徴とする多気筒エンジンの排気装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の多気筒エンジンの排気装置において、
前記混合管は、その軸芯上に、前記集合部の下流側に、前記集合部の下流端の流路面積を維持して下流側に延びるストレート部を有することを特徴とする多気筒エンジンの排気
装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の多気筒エンジンの排気装置において、
前記扇形が集合して形成される前記円の中心が前記混合管の軸芯に一致していることを特徴とする多気筒エンジンの排気装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の多気筒エンジンの排気装置において、
当該エンジンは４気筒以上のエンジンであり、
前記独立排気通路のうち少なくとも１つは、排気順序が連続しない複数の気筒の排気ポートに接続される独立排気通路であることを特徴とする多気筒エンジンの排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等に設けられる多気筒エンジンの排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等のエンジンにおいて、エンジン出力を高めることを目的とした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、排気順序が連続しない気筒の排気通路を束ねて、先細の排気管として集合させ、この絞り部分にエゼクタ効果を持たせて、気筒間の排気干渉を防止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０４−０３６０２３号公報（第４頁、第５頁、第３図）
【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、エンジン出力の向上要求は依然として高く、簡単な構成でエンジン出力をより一層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、簡単な構成で体積効率の向上を図り、もってエンジン出力をより一層高めることのできる多気筒エンジンの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、吸気ポートを開閉可能な吸気バルブ及び排気ポートを開閉可能な排気バルブが設けられた複数の気筒を有する多気筒エンジンの排気装置であって、各気筒の排気ポートに個別に接続された独立排気通路又は排気順序が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た独立排気通路と、前記各独立排気通路の下流端に接続されて各独立排気通路を通過した排気が流入する混合管とを有する排気マニホールドが備えられ、前記混合管は、少なくとも、上流側から下流側に向かって流路面積が小さくなる集合部、換言すれば、下流側ほど流路面積が小さくなる集合部を有し、前記混合管の軸芯と直交する方向における前記各独立排気通路の下流端の断面形状が互いに同じ略扇形に形成され、前記各独立排気通路の下流端は、任意の気筒の独立排気通路の下流端と当該気筒と排気順序が連続する他の気筒の独立排気通路の下流端とが前記扇形の径方向の壁部を挟んで隣接し、かつ前記扇形が集合して略円が形成されるように束ねられた状態で前記混合管の集合部の上流端に接続され、前記各独立排気通路から混合管に流入した排気が混合管の内側面に衝突することが抑制されるように、前記扇形の重心を通る前記独立排気通路の下流部の軸芯が、前記集合部よりも下流側において前記混合管の軸芯と交差するように前記混合管の軸芯に対して傾斜しており、かつ、所定の運転領域において、前記各気筒の排気バルブの開弁期間と吸気バルブの開弁期間とが所定の期間オーバーラップすると共に、排気順序が連続する気筒間において先行する気筒の前記オーバーラップ期間中に後続の気筒の排気バルブが開弁するように、各気筒の吸気バルブ及び排気バルブを駆動するバルブ駆動手段が備えられていることを特徴とする多気筒エンジンの排気装置である（請求項１）。
【０００８】
本発明によれば、各独立排気通路を通過した排気が混合管に流入することにより混合管内に負圧が発生し、この負圧により、他の独立排気通路ないしこれと連通する他の気筒の排気ポート内の排気が下流側に吸い出されるエゼクタ効果が得られる。その際、各独立排気通路の下流端から排気が噴出する混合管の集合部は、下流側ほど流路面積が小さくなるので、排気は相対的に高い速度を維持したまま、混合管を通過し、混合管内に発生する負圧が大きくなる。加えて、所定の運転領域では、排気順序が連続する気筒間において先行する気筒のオーバーラップ期間中に後続の気筒の排気バルブが開弁するので、前記エゼクタ効果がオーバーラップ期間中の先行気筒の吸気ポートにまで及び、これにより、先行気筒の掃気が促進され、体積効率（ηＶ）の向上が図られ、エンジン出力がより一層高められる。
【０００９】
その上で、本発明によれば、発明の実施形態でより詳しく説明されるように、混合管の軸芯と直交する方向において、混合管の軸芯から、前記扇形の重心、換言すれば、各独立排気通路の下流端から噴出する排気の流れの中心までの距離が相対的に小さくなる。これにより、前記扇形の重心を通る各独立排気通路の下流部の軸芯、換言すれば、各独立排気通路の下流端から噴出する排気の流れの方向が混合管の軸芯に対してなす傾斜が小さくなり、混合管に流入した排気が混合管の内側面に衝突することが抑制される。その結果、排気が混合管の内側面に衝突して排気の速度が低下し、混合管内に発生する負圧が小さくなるという不具合が抑制され、エゼクタ効果が十分に発揮されて、簡単な構成でありながら、気筒の掃気促進、体積効率の向上、エンジン出力の向上が確保される。
【００１０】
また、同じく、混合管の軸芯と直交する方向において、混合管の軸芯から前記扇形の重心までの距離が相対的に小さくなることにより、前記扇形の重心から、前記独立排気通路の下流部の軸芯と前記混合管の軸芯との交点までの距離が短くなる。ここで、前記交点は、例えば、混合管の軸芯と直交する方向における混合管内の圧力分布の不均一を回避するため、混合管内に設定される。その結果、排気は相対的に高い速度を維持したまま、混合管を通過することとなり、混合管内に発生する負圧が大きくなり、これによっても、エゼクタ効果が十分に発揮されて、簡単な構成でありながら、気筒の掃気促進、体積効率の向上、エンジン出力の向上が確保される。
【００１１】
さらに、各独立排気通路の下流端の断面形状である略扇形が、前記扇形が集合して形成される略円の中心に対して点対称に集合するから、エゼクタ効果の気筒管バラツキが抑制され、ひいては、気筒の掃気促進、体積効率の向上、エンジン出力の向上についても気筒管バラツキが抑制される。
【００１２】
本発明において、前記各独立排気通路の下流部は、下流側ほど流路面積が小さくなることが好ましい（請求項２）。
【００１３】
この構成によれば、各独立排気通路の下流部は、下流側ほど流路面積が小さくなるので、各独立排気通路を通過した排気は相対的に高い速度で混合管に流入し、混合管内に発生する負圧がさらに大きくなる。その結果、エゼクタ効果がより一層十分に発揮されて、気筒の掃気促進、体積効率の向上、エンジン出力の向上がより一層確保される。
【００１４】
本発明において、前記混合管は、その軸芯上に、前記集合部の下流側に、前記集合部の下流端の流路面積を維持して下流側に延びるストレート部を有することが好ましい（請求項３）。
【００１５】
この構成によれば、排気が混合管の最小流路面積を有するストレート部を通過することにより、このストレート部の分だけ、混合管内で負圧が大きくなる領域が増大し、エゼクタ効果が増大する。
【００１６】
本発明において、前記扇形が集合して形成される前記円の中心が前記混合管の軸芯に一致していることが好ましい（請求項４）。
【００１７】
この構成によれば、各独立排気通路の下流端の断面形状である略扇形が、前記混合管の軸芯に対して点対称に集合するから、エゼクタ効果の気筒管バラツキがより一層抑制され、ひいては、気筒の掃気促進、体積効率の向上、エンジン出力の向上についても気筒管バラツキがより一層抑制される。
【００１８】
本発明において、当該エンジンは４気筒以上のエンジンであり、前記独立排気通路のうち少なくとも１つは、排気順序が連続しない複数の気筒の排気ポートに接続される独立排気通路であることが好ましい（請求項５）。
【００１９】
この構成によれば、例えば、４気筒エンジンの場合に２つ又は３つの独立排気通路が束ねられて混合管に接続され、各独立排気通路の下流端の断面形状は１８０°又は１２０°の略扇形に形成される。また、例えば、５気筒エンジンの場合に３つの独立排気通路が束ねられて混合管に接続され、各独立排気通路の下流端の断面形状は１２０°の略扇形に形成される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、混合管の軸芯と直交する方向において、混合管の軸芯から、独立排気通路の下流端から噴出する排気の流れの中心までの距離が相対的に小さくなることにより、混合管に流入した排気が混合管の内側面に衝突することが抑制され、また、排気は相対的に高い速度を維持したまま、混合管を通過するので、混合管内に発生する負圧が大きくなり、エゼクタ効果が十分に発揮されて、簡単な構成でありながら、気筒の掃気促進、体積効率の向上、エンジン出力の向上が確保される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る多気筒エンジンの排気装置を備えたエンジンシステムの概略構成図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】前記エンジンの排気マニホールド及び触媒装置の概略側面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線矢視断面図である。
【図６】前記排気マニホールドの斜視図である。
【図７】前記排気マニホールドから混合管を取り外した状態の斜視図である。
【図８】図６と比べて、図面上、上下を反対にして見た前記排気マニホールドの斜視図である。
【図９】図７と比べて、図面上、上下を反対にして見た前記排気マニホールドから混合管を取り外した状態の斜視図である。
【図１０】前記エンジンの吸気バルブ及び排気バルブのバルブタイミングの説明図である。
【図１１】前記吸気バルブ及び排気バルブの開弁時期（開弁開始時期）及び閉弁時期の説明図である。
【図１２】複数の独立排気通路を束ねて混合管の集合部の上流端に接続する態様の説明図であって、（ａ）及び（ｂ）は本発明の範囲外のもの、（ｃ）は本発明の範囲内のものである。
【図１３】本発明の実施形態の作用の説明図である。
【図１４】本発明の実施形態の別の作用の説明図である。
【図１５】前記エンジンの独立排気通路の下流部及び混合管内の圧力分布の説明図である。
【図１６】前記エンジンの独立排気通路の下流部及び混合管内の排気の速度分布の説明図である。
【図１７】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ本発明の実施形態の変形例の説明図である。
【図１８】（ａ）及び（ｂ）は、図１７（ａ）を実現する構成の具体的一例の説明図である。
【図１９】５気筒エンジンの場合の本発明の実施形態に係る排気マニホールドの説明図である。
【図２０】５気筒エンジンの場合の本発明の実施形態に係る別の排気マニホールドの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。本実施形態においては、本発明は、図１〜３に示すエンジンシステムに適用されている。すなわち、図１は、本発明の実施形態に係る多気筒エンジンの排気装置を備えたエンジンシステム１００の概略構成図、図２は図１の部分拡大図、図３は前記エンジンの排気マニホールド５及び触媒装置６の概略側面図である（なお、図３では独立排気通路５２は１つのみ図示されている）。
【００２３】
このエンジンシステム１００は、シリンダヘッド９及びシリンダブロックを有するエンジン本体１と、エンジン制御用のＥＣＵ２と、エンジン本体１に接続される複数の吸気管３と、エンジン本体１に接続される排気マニホールド５と、排気マニホールド５に接続される触媒装置６とを備えている。
【００２４】
前記シリンダヘッド９及びシリンダブロック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（図２参照）が形成されている。本実施形態では、前記エンジン本体１は、直列４気筒エンジンであって、前記シリンダヘッド９及びシリンダブロックの内部には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２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。前記シリンダヘッド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。
【００２５】
前記エンジン本体１は４サイクルエンジンであって、図１０に示すように、各気筒１２ａ〜１２ｄにおいて、１８０°ＣＡずつずれたタイミングで前記点火プラグ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°ＣＡ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。
【００２６】
各気筒１２の上部には、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及び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内部とを連通又は遮断するための吸気バルブ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を開閉して排気ポート１８と気筒１２内部とを連通又は遮断するための排気バルブ２０が設けられている。前記吸気バルブ１９は吸気バルブ駆動機構（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、前記排気バルブ２０は、排気バルブ駆動機構（バルブ駆動手段）４０により駆動されることで、所定のタイミングで排気ポート１８を開閉する。
【００２７】
前記吸気バルブ駆動機構３０は、吸気バルブ１９に当接された吸気カムシャフト３１と吸気ＶＶＴ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｔｉｍｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ（可変バルブタイミング機構））３２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、吸気バルブ１９を開閉駆動する。
【００２８】
前記吸気ＶＶＴ３２は、吸気バルブ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、吸気バルブ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、ＥＣＵ２で算出された吸気バルブ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。
【００２９】
前記排気バルブ駆動機構４０は、前記吸気バルブ駆動機構３０と同様の構造を有している。すなわち、排気バルブ駆動機構４０は、排気バルブ２０に当接され、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間の位相差を変更することで、排気バルブ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、ＥＣＵ２で算出された排気バルブ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い回転して、排気バルブ２０を前記目標バルブタイミングで開閉駆動する。
【００３０】
なお、本実施形態では、前記吸気ＶＶＴ３２及び排気ＶＶＴ４２は、吸気バルブ１９及び排気バルブ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、吸気バルブ１９及び排気バルブ２０の開弁時期（図１１に示す開弁開始時期）と閉弁時期とをそれぞれ変更する。
【００３１】
前記各気筒１２の吸気ポート１７は、その上流側においてそれぞれ前記吸気管３に接続されている。具体的には、前記吸気管３は気筒数に対応して４本設けられており、各気筒１２に設けられた２つの吸気ポート１７が、１つの吸気管３に接続されている。
【００３２】
前記排気マニホールド５は、上流側から順に、３つの独立排気通路５２と、前記各独立排気通路５２の下流端に接続されて各独立排気通路５２を通過した排気が流入する混合管５０とを有する。前記混合管５０は、その軸芯Ｌ１（図３参照）上に、上流側から順に、下流側ほど流路面積が小さくなる集合部５６と、前記集合部５６の下流端の流路面積（混合管５０の最小流路面積）を維持して下流側に延びるストレート部５７と、下流側ほど流路面積が大きくなるディフューザー部５８とを備えている。
【００３３】
前記各独立排気通路５２は、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及び第４気筒１２ｄの排気ポート１８は、それぞれ個別に１つの独立排気通路５２ａ、５２ｄ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の排気ポート１８と第３気筒１２ｃの排気ポート１８とは、これら各気筒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、共通の１つの独立排気通路５２ｂに接続されている。より詳細には、この第２気筒１２ｂの排気ポート１８と第３気筒１２ｃの排気ポート１８とに接続されている独立排気通路５２ｂは、その上流側において２つの通路に分離しており、その一方に前記第２気筒１２ｂの排気ポート１８が接続され、他方に前記第３気筒１２ｃの排気ポート１８が接続されている。
【００３４】
本実施形態では、図６〜９にも示すように、前記第２気筒１２ｂと前記第３気筒１２ｃとに対応する独立排気通路５２ｂは、これら気筒１２ｂ，１２ｃの間すなわちエンジン本体１の略中央部分と対向する位置において前記混合管５０の集合部５６に向かって直線的に延びており、前記第１気筒１２ａ及び前記第４気筒１２ｄにそれぞれ対応する独立排気通路５２ａ、５２ｄは、各気筒１２ａ、１２ｄと対向する位置から湾曲しつつ前記混合管５０の集合部５６に向かって延びている。
【００３５】
これら独立排気通路５２ａ、５２ｂ、５２ｄは、互いに独立しており、第２気筒１２ｂ又は第３気筒１２ｃから排出された排気と、第１気筒１２ａから排出された排気と、第４気筒１２ｄから排出された排気とは、互いに独立して各独立排気通路５２ａ、５２ｂ、５２ｄ内を通って下流側に排出される。各独立排気通路５２ａ、５２ｂ、５２ｄを通過した排気は前記混合管５０の集合部５６に流入する。
【００３６】
前記各独立排気通路５２及び前記集合部５６は、各独立排気通路５２から高速で排気が噴出されてこの排気が高速で前記集合部５６内に流入するのに伴い、この高速の排気の周囲に発生した混合管５０内の負圧作用すなわちエゼクタ効果によって隣接する他の独立排気通路５２及びこの独立排気通路５２と連通する排気ポート１８内に負圧が生成され、この排気ポート１８内の排気が下流側に吸い出されるような形状を有している。
【００３７】
具体的には、前記集合部５６は、前記各独立排気通路５２から排出された排気が高い速度を維持したまま下流側に流れるよう、下流側に向かうほどその流路面積が小さくなる形状を有している。本実施形態では、排気の速度をより高めるべく前記集合部５６の下流端の流路面積は、前記各独立排気通路５２の下流端の流路面積の合計よりも小さく設定されている。本実施形態では、この集合部５６は、下流側に向かうに従って縮径する逆円錐台形状（漏斗形状）を有している。
【００３８】
そして、前記各独立排気通路５２の下流部は、排気が各独立排気通路５２から高速で前記集合部５６内に噴出されるよう、下流に向かうほどその流路面積が小さくなる形状を有している。本実施形態では、図４に示すように、各独立排気通路５２は、略楕円形断面を有する上流側部分（仮想線）から下流に向かうに従ってその断面積が縮小されており、その下流端では上流側部分の楕円形断面積の略１／３の断面積（流路面積）となる扇形となっている。そして、図５に示すように、これら独立排気通路５２は、扇形をなす各下流端が、互いに隣接して全体として略円形断面を形成するように集合して前記集合部５６の上流端に接続されている（図７、図９参照）。
【００３９】
すなわち、前記混合管５０の軸芯Ｌ１と直交する方向における各独立排気通路５２の下流端の断面形状が互いに同じ略扇形に形成され（図４、図５参照）、前記扇形が集合して略円が形成されるように各独立排気通路５２が束ねられた状態で各独立排気通路５２の下流端が前記混合管５０の集合部５６の上流端に接続されている。その際、図１２（ｃ）に示すように、前記円の中心が前記混合管５０の軸芯Ｌ１に一致している。また、前記扇形の重心Ｘ（図４、図１２（ｃ）参照：なお、図１２（ｃ）には「ノズル中心」と記されている）を通る前記独立排気通路５２の下流部の軸芯Ｌ２が、図３に示すように、下流側ほど前記混合管５０の軸芯Ｌ１に近接するように前記混合管５０の軸芯Ｌ１に対して傾斜している。
【００４０】
本実施形態において排気マニホールド５をこのような構成にした理由は概ね次のようである。すなわち、エゼクタ効果の向上のために混合管５０内の負圧を大きくすることを考える。基本的に、独立排気通路５２の流路面積、ノズル（独立排気通路５２の下流端の開口をいう。本実施形態では、図４、図５に示すように、扇形に形成されている。）の流路面積、及び混合管５０の流路面積は、それぞれエンジンの排気量によっておおよそ定まる。混合管５０内に発生する負圧を大きくする方策として、混合管５０に流入した高速の排気流が混合管５０の内側面に衝突することを抑制すること（方策１）、排気が相対的に高い速度を維持したまま混合管５０を通過すること（好ましくは、混合管５０の最小流路面積を有するストレート部５７を通過すること）（方策２）が提案される。方策１により、排気が混合管５０の内側面に衝突して排気の速度が低下し、混合管５０内に発生する負圧が小さくなるという不具合が抑制されるからである。方策２により、排気が混合管５０（好ましくは、ストレート部５７）を相対的に高い速度で通過し、混合管５０内に発生する負圧が増大するからである。そして、いずれの場合も、混合管５０内に発生する負圧が大きくなることによって、エゼクタ効果が十分に発揮されて、簡単な構成でありながら、気筒の掃気促進、体積効率の向上、エンジン出力の向上が確保される。
【００４１】
方策１及び２を達成し得る構成として、混合管５０の軸芯Ｌ１と直交する方向において、混合管５０の中心（軸芯Ｌ１）から、ノズル中心（扇形の重心Ｘ）までの距離Ｒを小さくすることが挙げられる（図１２（ｃ）参照）。
【００４２】
これにより、方策１については、前記ノズル中心（扇形の重心Ｘ）を通る各独立排気通路５２の下流部の軸芯Ｌ２（換言すれば、各独立排気通路５２の下流端から噴出する排気の流れの方向）が混合管５０の軸芯Ｌ１に対してなす傾斜が小さくなり、混合管５０に流入した排気が混合管５０の内側面に衝突することが抑制される。例えば、図１３に示すように、混合管５０の軸芯Ｌ１と直交する方向（図面上、横方向）において、軸芯Ｌ１からの距離Ｒが相対的に小さいノズル中心Ｘａと、相対的に大きいノズル中心Ｘｂとを比較すると、ノズル中心Ｘａを通る独立排気通路５２の下流部の軸芯Ｌ２ａが混合管５０の軸芯Ｌ１に対してなす傾斜が相対的に小さくなり、ノズル中心Ｘｂを通る独立排気通路５２の下流部の軸芯Ｌ２ｂが混合管５０の軸芯Ｌ１に対してなす傾斜が相対的に大きくなる。なお、混合管５０の軸芯Ｌ１と直交する方向におけるストレート部５７内の圧力分布の不均一を回避するため、独立排気通路５２の下流部の軸芯Ｌ２と混合管５０の軸芯Ｌ１とはストレート部５７内で交差させている（例えば排気がストレート部５７に均一に流入せず、混合管５０の軸芯Ｌ１の近傍を流れない場合は、軸芯Ｌ１と直交する方向におけるストレート部５７内の圧力分布が不均一となり、圧力が相対的に低い領域で下流側から上流側に向かう排気の逆流が生じ、その結果、混合管５０内の負圧が減少して、エゼクタ効果が低下するという問題が起きる）。その結果、軸芯Ｌ１からノズル中心Ｘｂまでの距離Ｒが相対的に大きい場合は、混合管５０に流入した排気が混合管５０の内側面に衝突して排気の速度が低下し、混合管５０内に発生する負圧が小さくなってしまうのに対し、軸芯Ｌ１からノズル中心Ｘａまでの距離Ｒが相対的に小さい場合は、混合管５０に流入した排気が混合管５０の内側面に衝突することなく混合管５０を通過するので、排気が混合管５０の内側面に衝突して排気の速度が低下し、混合管５０内に発生する負圧が小さくなるという不具合が抑制されるのである。
【００４３】
また、方策２については、軸芯Ｌ１からノズル中心Ｘまでの距離Ｒを小さくすることにより、前記ノズル中心Ｘから、独立排気通路５２の下流部の軸芯Ｌ２と混合管５０の軸芯Ｌ１との交点までの距離が短くなる。例えば、図１４に示すように、混合管５０の軸芯Ｌ１と直交する方向（図面上、横方向）において、軸芯Ｌ１からの距離Ｒが相対的に小さいノズル中心Ｘａと、相対的に大きいノズル中心Ｘｃとを比較すると、ノズル中心Ｘａを通る独立排気通路５２の下流部の軸芯Ｌ２ａが混合管５０の軸芯Ｌ１と交差する交点Ｙは、前記ノズル中心Ｘａから相対的に近くにあり、ノズル中心Ｘｃを通る独立排気通路５２の下流部の軸芯Ｌ２ｃが混合管５０の軸芯Ｌ１と交差する交点Ｚは、前記ノズル中心Ｘｃから相対的に遠くにある（軸芯Ｌ１に対する軸芯Ｌ２ａの傾斜と軸芯Ｌ２ｃの傾斜とが同じ場合を考える）。交点Ｙはストレート部５７内にあるので、混合管５０の軸芯Ｌ１と直交する方向におけるストレート部５７内の圧力分布の不均一が回避され、前述したような下流側から上流側への排気の逆流は抑制される。一方、交点Ｚはストレート部５７よりも下流側にあるので、混合管５０の軸芯Ｌ１と直交する方向におけるストレート部５７内の圧力分布の不均一が回避されず、前述したような下流側から上流側への排気の逆流が生じてしまう。その結果、軸芯Ｌ１からノズル中心Ｘｃまでの距離Ｒが相対的に大きい場合は、前記ノズル中心Ｘｃから、前記軸芯Ｌ２ｃ、Ｌ１同士の交点Ｚまでの距離が相対的に長くなって、排気の逆流が生じ、混合管５０内の負圧が減少して、エゼクタ効果が低下してしまうのに対し、軸芯Ｌ１からノズル中心Ｘａまでの距離Ｒが相対的に小さい場合は、前記ノズル中心Ｘａから、前記軸芯Ｌ２ａ、Ｌ１同士の交点Ｙまでの距離が相対的に短くなって、排気の逆流が生じず、混合管５０内の負圧の減少、エゼクタ効果の低下は抑制されるのである。
【００４４】
図１２に、複数（図例は３つ）の独立排気通路５２を束ねて混合管５０の集合部５６の上流端に接続する態様のいくつかを示す。
【００４５】
図１２（ａ）は、独立排気通路５２の下流端のノズル形状が円形の場合である。独立排気通路５２の下流端の３つのノズルの配置は、混合管５０の軸芯Ｌ１に対して点対称性に優れるが、軸芯Ｌ１からノズル中心Ｘまでの距離Ｒが相対的に大きくなる。そのため、前記方策１及び２が達成され難く、エゼクタ効果の向上のために混合管５０内の負圧を大きくすることが困難となる。
【００４６】
図１２（ｂ）は、独立排気通路５２の下流端の３つのノズルを略円が形成されるように並列させた場合である。混合管５０の軸芯Ｌ１からノズル中心Ｘまでの距離Ｒは相対的に小さくなるが、独立排気通路５２の下流端の３つのノズルの配置は、軸芯Ｌ１に対して点対称性に劣る。そのため、エゼクタ効果の気筒管バラツキが大きくなり、ひいては、気筒の掃気促進、体積効率の向上、エンジン出力の向上についても気筒管バラツキが大きくなる。
【００４７】
これらに対して、図１２（ｃ）に示すように、独立排気通路５２の下流端の３つのノズル形状を互いに同じ１２０°の扇形とし、これらの扇形を集合させて略円が形成されるように３つの独立排気通路５２が束ねられた場合は、混合管５０の軸芯Ｌ１からノズル中心Ｘまでの距離Ｒが相対的に小さくなり、かつ、３つのノズルの配置が混合管５０の軸芯Ｌ１に対して点対称性に優れるため、前記方策１及び２が達成され、エゼクタ効果の向上のために混合管５０内の負圧を大きくすることができると共に、エゼクタ効果の気筒管バラツキが抑制され、ひいては、気筒の掃気促進、体積効率の向上、エンジン出力の向上についても気筒管バラツキが抑制される。
【００４８】
独立排気通路５２と混合管５０との接続態様が前記図１２（ｃ）の場合に、独立排気通路５２の下流部及び混合管５０内の圧力分布を調べた結果を図１５に、排気の速度分布を調べた結果を図１６に示す。
【００４９】
図１５は、所定の気筒１２の排気バルブ２０の開弁開始後であって所定の気筒１２から高圧、高速のガス（いわゆるブローダウンガス）が独立排気通路５２を通って混合管５０に排出された状態における圧力分布を示している。この図１５に示されるように、独立排気通路５２の上流側から混合管５０の上流端（集合部５６）付近に向かって圧力は徐々に低下しており、混合管５０内に十分大きな負圧が発生している。その結果、他の独立排気通路５２の下流端の圧力は十分に低下し、エゼクタ効果の十分な発揮が期待される。また、混合管５０のうち前記集合部５６から下流側に向かって圧力は徐々に上昇しており、排気の圧力はストレート部５７及びディフューザー部５８を通過するのに伴い回復している。
【００５０】
図１６においては、矢印の長さが各部の排気の速度を表しており、矢印が長い領域は排気の速度が高い領域である。独立排気通路５２の下流端から噴出する排気（排気噴流）は、図１６において塗りつぶされた部分で表されている。この図１６に示されるように、軸芯Ｌ２で表される排気噴流の方向はストレート部５７において混合管５０の軸芯Ｌ１周りに相対的に均一に流れ込んでおり、混合管５０に流入した排気が混合管５０の内側面に衝突することが抑制されて高速で流下していると共に、下流側から上流側への排気の逆流も抑制されている。
【００５１】
前記ストレート部５７に流入した排気は、前記ディフューザー５８部に流入する。
【００５２】
前記ディフューザー部５８は下流側に向かうほど流路面積が拡大する形状を有しており、前記集合部５６から排出された高速の排気は、前記ストレート部５７及びこのディフューザー部５８を通過することで圧力が回復する。本実施形態では、このディフューザー部５８は、下流側に向かうに従って拡径する円錐台形状を有している。
【００５３】
前記ディフューザー部５８の下流側には触媒装置６が接続されており、前記ディフューザー部５８を通過した排気は、触媒装置６のケーシング６２に流入する。
【００５４】
前記触媒装置６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６は、三元触媒等の触媒本体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。前記触媒本体６４は、前記ケーシング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の上流端には所定の空間が形成されている。前記ディフューザー部５８の下流端はこのケーシング６２の上流端に接続されており、ディフューザー部５８から排出された排気はこのケーシング６２の上流端に流入した後、触媒本体６４側へ進行する。
【００５５】
前述のように、本実施形態では、前記排気の噴流は前記混合管５０の軸線Ｌ１周りに流入しており、排気はこのストレート部５７さらには前記ディフューザー部５８及び触媒本体６４に均一に流入し、排気は触媒本体６４で効果的に浄化される。
【００５６】
ＥＣＵ２には、運転条件に応じて予め設定された吸気バルブ１９、排気バルブ２０の目標バルブタイミングの目標開度が記憶されており、ＥＣＵ２は、各種センサからの信号に基づき現在の運転条件を演算すると共に、この運転条件に対応した目標値を抽出し、吸気バルブ１９、排気バルブ２０のバルブタイミングがこの目標値になるように、前記吸気ＶＶＴ３２、排気ＶＶＴ４２を駆動する。
【００５７】
次に、前記吸気バルブ１９及び排気バルブ２０の目標バルブタイミングについて説明する。
【００５８】
前記吸気バルブ１９及び排気バルブ２０の目標バルブタイミングは、所定の運転領域（例えば全運転領域又は所定の基準回転数以下等の一部の領域、低速・高負荷域等）において、前記各気筒１２の排気バルブ２０の開弁期間と吸気バルブ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、排気順序が連続する気筒１２，１２間において、一方の気筒（先行する気筒）１２のオーバーラップ期間Ｔ＿Ｏ／Ｌ中に、他方の気筒（後続の気筒）１２の排気バルブ２０が開弁を開始するように設定されている。具体的には、図１０に示すように、第１気筒１２ａの排気バルブ２０と吸気バルブ１９とがオーバーラップしている期間中に第３気筒１２ｃの排気バルブ２０が開弁し、第３気筒１２ｃの排気バルブ２０と吸気バルブ１９とがオーバーラップしている期間中に第４気筒１２ｄの排気バルブ２０が開弁し、第４気筒１２ｄの排気バルブ２０と吸気バルブ１９とがオーバーラップしている期間中に第２気筒１２ｂの排気バルブ２０が開弁し、第２気筒１２ｂの排気バルブ２０と吸気バルブ１９とがオーバーラップしている期間中に第１気筒１２ａの排気バルブ２０が開弁するように設定されている。
【００５９】
なお、本エンジンシステム１００において、前記吸気バルブ１９及び排気バルブ２０の開弁時期（開弁開始時期）及び閉弁時期とは、それぞれ、図１１に示すように、各バルブのリフトカーブにおいてバルブのリフトが急峻に立ち上がる又は立ち下がる時期であり、例えば０．４ｍｍリフトの時期をいう。
【００６０】
以上のように構成された本エンジンシステム１００における吸気性能について次に説明する。
【００６１】
所定の気筒１２の排気バルブ２０が開弁すると、この気筒１２から対応する排気ポート１８及び前記独立排気通路５２には排気が高速で排出される。特に、排気バルブ２０の開弁開始直後は前記気筒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。
【００６２】
ここで、本エンジンシステム１００では、前述のように、前記独立排気通路５２及び混合管５０の集合部５６は、所定の独立排気通路５２から集合部５６に排気が高速で噴出され、これに伴いエゼクタ効果によって他の独立排気通路５２内に負圧が生成されてこの他の独立排気通路５２ひいてはこの他の独立排気通路５２に連通する排気ポート１８内のガスが下流側へ吸い出されるように構成されている。そして、所定の気筒（先行気筒）１２のオーバーラップ期間中に、排気順序がこの先行気筒１２の１つ後に設定された他の気筒１２（後続気筒）の排気バルブ２０が開弁するように設定されている。
【００６３】
したがって、排気行程気筒１２の排気バルブ２０が開弁して前記ブローダウンガスがこの排気行程気筒１２から独立排気通路５２を通って集合部５６に高速で噴出されるのに伴い、前記エゼクタ効果によりオーバーラップ期間中の吸気行程気筒１２の排気ポート１８内に負圧が生成され、これにより、前記エゼクタ効果がオーバーラップ期間中の吸気行程気筒１２の吸気ポート１７にまで及び、このオーバーラップ期間中の吸気行程気筒１２内の掃気が促進される。
【００６４】
本実施形態の特徴を以下にまとめる。
【００６５】
本実施形態では、吸気ポート１７を開閉可能な吸気バルブ１９及び排気ポート１８を開閉可能な排気バルブ２０が設けられた複数の気筒１２を有する多気筒エンジンの排気装置が提供される。排気マニホールド５は、１つの気筒１２又は排気順序が連続しない複数の気筒１２の排気ポート１８にそれぞれ接続される複数の独立排気通路５２と、前記各独立排気通路５２の下流端に接続されて各独立排気通路５２を通過した排気が流入する混合管５０とを有する。前記混合管５０は、少なくとも、上流側から下流側に向かって流路面積が小さくなる集合部５６、換言すれば、下流側ほど流路面積が小さくなる集合部５６を有する。前記混合管５０は、その軸芯Ｌ１上に、前記集合部５６の下流側に、前記集合部５６の下流端の流路面積を維持して下流側に延びるストレート部５７をさらに有する。前記混合管５０の軸芯Ｌ１と直交する方向における前記各独立排気通路５２の下流端の断面形状が互いに同じ略扇形に形成され、前記扇形が集合して略円が形成されるように前記各独立排気通路５２が束ねられた状態で前記各独立排気通路５２の下流端が前記混合管５０の集合部５６の上流端に接続されている。その際、前記円の中心が前記混合管５０の軸芯Ｌ１に一致している。また、前記扇形の重心Ｘを通る前記独立排気通路５２の下流部の軸芯Ｌ２が下流側ほど前記混合管５０の軸芯Ｌ１に近接するように前記混合管５０の軸芯Ｌ１に対して傾斜している。また、所定の運転領域において、前記各気筒１２の排気バルブ２０の開弁期間と吸気バルブ１９の開弁期間とが所定の期間オーバーラップすると共に、排気順序が連続する気筒１２，１２間において先行する気筒１２の前記オーバーラップ期間中に後続の気筒１２の排気バルブ２０が開弁するように、各気筒１２の吸気バルブ１９及び排気バルブ２０を駆動するバルブ駆動手段３０，４０が備えられている。
【００６６】
本実施形態では、各独立排気通路５２を通過した排気が混合管５０に流入することにより混合管５０内に負圧が発生し、この負圧により、他の独立排気通路５２ないしこれと連通する他の気筒１２の排気ポート１８内の排気が下流側に吸い出されるエゼクタ効果が得られる。その際、各独立排気通路５２の下流端から排気が噴出する混合管５０の集合部５６は、下流側ほど流路面積が小さくなるので、排気は相対的に高い速度を維持したまま、混合管５０、特に本実施形態では、混合管５０の最小流路面積を有するストレート部５７を通過し、混合管５０内に発生する負圧が大きくなる。加えて、所定の運転領域では、排気順序が連続する気筒１２，１２間において先行する気筒１２のオーバーラップ期間中に後続の気筒１２の排気バルブ２０が開弁するので、前記エゼクタ効果がオーバーラップ期間中の先行気筒１２の吸気ポート１７にまで及び、これにより、先行気筒１２の掃気が促進され、体積効率（ηＶ）の向上が図られ、エンジン出力がより一層高められる。
【００６７】
その上で、本実施形態では、混合管５０の軸芯Ｌ１と直交する方向において、混合管５０の軸芯Ｌ１（特に本実施形態では、各独立排気通路５２の下流端の断面形状である略扇形が集合して形成される略円の中心）から、前記扇形の重心Ｘ、換言すれば、各独立排気通路５２の下流端から噴出する排気の流れの中心までの距離Ｒが相対的に小さくなる。これにより、前記扇形の重心Ｘを通る各独立排気通路５２の下流部の軸芯Ｌ２、換言すれば、各独立排気通路５２の下流端から噴出する排気の流れの方向が混合管５０の軸芯Ｌ１に対してなす傾斜が小さくなり、混合管５０に流入した排気が混合管５０の内側面に衝突することが抑制される。その結果、排気が混合管５０の内側面に衝突して排気の速度が低下し、混合管５０内に発生する負圧が小さくなるという不具合が抑制され、エゼクタ効果が十分に発揮されて、簡単な構成でありながら、気筒１２の掃気促進、体積効率の向上、エンジン出力の向上が確保される。
【００６８】
また、同じく、混合管５０の軸芯Ｌ１と直交する方向において、混合管５０の軸芯Ｌ１から前記扇形の重心Ｘまでの距離Ｒが相対的に小さくなることにより、前記扇形の重心Ｘから、前記独立排気通路５２の下流部の軸芯Ｌ２と前記混合管５０の軸芯Ｌ１との交点Ｙまでの距離が短くなる。ここで、前記交点Ｙは、例えば、混合管５０の軸芯Ｌ１と直交する方向におけるストレート部５７内の圧力分布（より一般的には、混合管５０内の圧力分布）の不均一を回避するため、ストレート部５７内（より一般的には、混合管５０内）に設定される。その結果、排気は相対的に高い速度を維持したまま、混合管５０、特に本実施形態では、混合管５０の最小流路面積を有するストレート部５７を通過することとなり、混合管５０内に発生する負圧が大きくなり、これによっても、エゼクタ効果が十分に発揮されて、簡単な構成でありながら、気筒１２の掃気促進、体積効率の向上、エンジン出力の向上が確保される。
【００６９】
さらに、各独立排気通路５２の下流端の断面形状である略扇形が、前記扇形が集合して形成される略円の中心（特に本実施形態では、混合管５０の軸芯Ｌ１）に対して点対称に集合するから、エゼクタ効果の気筒管バラツキが抑制され、ひいては、気筒１２の掃気促進、体積効率の向上、エンジン出力の向上についても気筒管バラツキが抑制される。
【００７０】
本実施形態では、前記各独立排気通路５２の下流部は、下流側ほど流路面積が小さくなっている。これにより、各独立排気通路５２を通過した排気は相対的に高い速度で混合管５０に流入し、混合管５０内に発生する負圧がさらに大きくなる。その結果、エゼクタ効果がより一層十分に発揮されて、気筒１２の掃気促進、体積効率の向上、エンジン出力の向上がより一層確保される。
【００７１】
本実施形態では、前記混合管５０は、その軸芯Ｌ１上に、前記集合部５６の下流側に、前記集合部５６の下流端の流路面積を維持して下流側に延びるストレート部５７を有している。これにより、排気が混合管５０の最小流路面積を有するストレート部５７を通過することにより、このストレート部５７の分だけ、混合管５０内で負圧が大きくなる領域が増大し、エゼクタ効果が増大する。
【００７２】
本実施形態では、前記扇形が集合して形成される前記円の中心が前記混合管５０の軸芯Ｌ１に一致している。これにより、各独立排気通路５２の下流端の断面形状である略扇形が、前記混合管５０の軸芯Ｌ１に対して点対称に集合するから、エゼクタ効果の気筒管バラツキがより一層抑制され、ひいては、気筒の掃気促進、体積効率の向上、エンジン出力の向上についても気筒管バラツキがより一層抑制される。
【００７３】
本実施形態の変形例を以下にまとめる。
【００７４】
独立排気通路５２の下流端の開口であるノズルの形状は、図１７（ａ）に示すように、１８０°の扇形であってもよい。また、図１７（ｂ）に示すように、９０°の扇形であってもよい。１８０°の扇形の場合は、４気筒エンジンにおいて、２つの独立排気通路５２が束ねられて混合管５０に接続される。そのため、各独立排気通路５２は、それぞれ、排気順序が連続しない２つの気筒１２，１２の排気ポート１８，１８に接続される。９０°の扇形の場合は、４気筒エンジンにおいて、４つの独立排気通路５２が束ねられて混合管５０に接続される。そのため、各独立排気通路５２は、それぞれ、１つの気筒１２の排気ポート１８に接続される。
【００７５】
ノズル形状の扇形は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、図１７（ｃ）に示すように、集合したときに、真円を形成しなくてもよい。図例のように、円弧部分が外方に膨張するもの、又は内方に縮退するものでもよい。したがって、ノズル形状は、例えば公差の範囲内、個体差の範囲内において略扇形でよく、集合したときに形成される円は真円に限らず略円でよい。また、ノズル形状の扇形の角部も鋭角に限らず丸みを帯びていてもよい（図７、図９参照）。
【００７６】
ノズル形状が１８０°の扇形である図１７（ａ）を実現する構成の具体的一例を図１８（ａ）及び（ｂ）に示す（なお、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のｂ−ｂ線矢視断面図である）。４気筒エンジンにおいて、第１気筒１２ａ及び第４気筒１２ｄの排気ポート１８，１８に接続される独立排気通路５２と、第２気筒１２ｂ及び第３気筒１２ｃの排気ポート１８，１８に接続される独立排気通路５２とが束ねられて混合管５０に接続される。混合管５０をエンジン本体１の略中央部分に配置することによって、各独立排気通路５２が左右対称形となり、左右で排気通路の容積が同じとなって、エゼクタ効果の点で有利な結果が得られる。
【００７７】
図１９、図２０に、エンジンが５気筒エンジンである場合の本実施形態に係る排気マニホールド５の構成を示す。
【００７８】
５気筒エンジンの場合も、独立排気通路５２…５２のうち少なくとも１つは、排気順序が連続しない複数の気筒１２の排気ポート１８に接続される独立排気通路５２であることが好ましい。図例は、独立排気通路５２が３つの場合である。３つの独立排気通路５２のうち２つの独立排気通路５２が、排気順序が連続しない複数の気筒１２の排気ポート１８に接続されている。図１９では、図面上、右側から、第１気筒及び第４気筒の排気ポート１８に接続された独立排気通路５２と、第２気筒及び第５気筒の排気ポート１８に接続された独立排気通路５２と、第３気筒の排気ポート１８に接続された独立排気通路５２とが束ねられて混合管５０に接続されている。図２０では、図面上、右側から、第１気筒及び第５気筒の排気ポート１８に接続された独立排気通路５２と、第３気筒及び第４気筒の排気ポート１８に接続された独立排気通路５２と、第２気筒の排気ポート１８に接続された独立排気通路５２とが束ねられて混合管５０に接続されている。５気筒エンジンの場合に、３つの独立排気通路５２を束ねる態様としては、他に、図１９、図２０に準じて、図面上、右側から、第２気筒及び第５気筒の排気ポート１８に接続された独立排気通路５２と、第３気筒及び第４気筒の排気ポート１８に接続された独立排気通路５２と、第１気筒の排気ポート１８に接続された独立排気通路５２とを束ねる態様がある。これらのうち、各独立排気通路５２が左右対称形となり、左右で排気通路の容積が同じとなって、エゼクタ効果の点で有利な結果が得られるという観点からは、図１９の態様がより好ましい。
【００７９】
本実施形態では、例えば、４気筒エンジンの場合に２つ又は３つの独立排気通路５２が束ねられて混合管５０に接続され、各独立排気通路５２の下流端の断面形状は１８０°又は１２０°の略扇形に形成される。また、例えば、５気筒エンジンの場合に３つの独立排気通路５２が束ねられて混合管５０に接続され、各独立排気通路５２の下流端の断面形状は１２０°の略扇形に形成される。
【００８０】
独立排気通路５２の下流端の開口であるノズルの形状（扇形形状）は、独立排気通路５２の下流端のみで形成されていてもよく、又は、下流端から所定長さ上流側に亘って形成されていてもよい。また、扇形が集合して形成される円形も、独立排気通路５２の下流端のみで形成されていてもよく（各独立排気通路１２が混合管５０との接続部分のみで集合する場合）、又は、下流端から所定長さ上流側に亘って形成されていてもよい（各独立排気通路１２が下流端から所定長さ上流側で集合し、その状態で下流側に延びて混合管５０に接続する場合）。
【００８１】
ノズルの扇形の重心（ノズル中心）Ｘは、図１２（ｃ）では、扇形の面積重心としたが、扇形の重心Ｘが、独立排気通路５２の下流端から噴出する排気の流れの中心を表すものと考えられる限り、また、扇形の重心Ｘを通る独立排気通路５２の下流部の軸芯Ｌ２が、独立排気通路５２の下流端から噴出する排気の流れの方向を表すものと考えられる限り、扇形の重心Ｘは、扇形の面積重心に限定されない。例えば、扇形の開き角度を２分する線分上で、扇形の半径の２分の１の位置とすることもできる。
【００８２】
混合管５０は、流路面積が縮小する集合部５６だけを含むもの（ストレート部５７及びディフューザー部５８がないもの）でもよく、集合部５６と流路面積が拡大するディフューザー部５８とだけを含むもの（ストレート部５７がないもの）でもよい。このような構成の混合管を用いてもエゼクタ効果は得られる。例えば、量産設計時にレイアウト上の制約等から混合管５０を短くする場合に、集合部５６だけを含む混合管や、ストレート部を省略して集合部５６とディフューザー部５８とを直接滑らかに曲面でつなぐような形状の混合管とすることができる。
【００８３】
前記扇形が集合して形成される前記円の中心が、必ずしも、前記混合管５０の軸芯Ｌ１に一致していなくてもよい。例えば、前記円の中心が、混合管５０の軸芯Ｌ１と多少ずれていてもよい。これにより、混合管５０より上流の独立排気通路５２の曲がりの影響を受けて、独立排気通路５２の下流端の開口であるノズルでの排気の流速分布が偏った場合等においても、エゼクタ効果を高めることができる。
【符号の説明】
【００８４】
１  エンジン本体
５  排気マニホールド
１２  気筒
１７  吸気ポート
１８  排気ポート
１９  吸気バルブ
２０  排気バルブ
３０  吸気バルブ駆動機構（バルブ駆動手段）
４０  排気バルブ駆動機構（バルブ駆動手段）
５０  混合管
５２  独立排気通路
５６  集合部
５７  ストレート部
Ｌ１  混合管の軸芯
Ｌ２  独立排気通路の下流部の軸芯
Ｘ  扇形の重心
Ｙ、Ｚ  交点
【図１】
0005978584.tif 000002
【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１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図１５】
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【図１６】
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