(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの複数の気筒のそれぞれに繋がるように設けられかつ、前記気筒から排出される排気ガスが流れるよう構成された複数の独立通路と、
前記複数の独立通路のそれぞれが接続されかつ、所定の循環方向に前記排気ガスが流れるよう構成されたループ状の還流通路と、
前記還流通路に接続されると共に、前記排気ガスを浄化する排気浄化触媒が配設された下流通路とを備え、
前記複数の独立通路の下流端部は、前記還流通路内で、前記循環方向に並んで配置されると共に、前記複数の独立通路の下流端部の開口は、当該開口から前記還流通路内に前記排気ガスを前記循環方向に排出するように、前記循環方向を指向しており、
前記還流通路において、前記下流通路の接続箇所から、前記循環方向に並んだ前記独立通路の接続箇所のうち、前記排気ガスが前記循環方向に沿って循環するときに、前記下流通路の接続箇所を通過した後に最初に通過する独立通路の接続箇所までの間の部分である復路側通路部には、該復路側通路部を流れる前記排気ガスを冷却する冷却装置が配設されているエンジンの排気装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの排気装置において、
前記独立通路の下流端部の開口の面積に相当する真円の径ａと、前記還流通路において前記独立通路の下流端部の開口に沿って延びる横断面に相当する真円の径Ｄとの比ａ／Ｄは、０．４以上０．９以下に設定され、前記独立通路の下流端部の開口から前記排気ガスを噴出することで、前記還流通路内に、エゼクタ効果により負圧が発生する領域が形成されるように構成されているエンジンの排気装置。
【請求項３】
請求項２に記載のエンジンの排気装置において、
前記複数の独立通路の下流端部には、それぞれ、先細り状のノズル部が設けられているエンジンの排気装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のエンジンの排気装置において、
前記復路側通路部には、前記エンジンの運転状態に応じて開閉する制御バルブが設けられているエンジンの排気装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のエンジンの排気装置において、
前記エンジンは、ガソリンを燃料とするガソリンエンジンである、エンジンの排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示する技術は、エンジンの排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジンの排気装置の一例として、環状の排気通路を設ける一方、各気筒の排気ポートに独立して接続された各独立排気通路をそれぞれ環状の排気通路に接続すると共に、この環状の排気通路における各独立排気通路との接続部から最も離れた位置に下流側の排気通路を接続する構成が開示されている。
【０００３】
前記の特許文献１に開示された構成によると、各気筒から排出された排気ガスは、独立排気通路と環状排気通路との接続部で２手に分かれる。そして、２手に分かれた排気ガスは、それぞれ、環状排気通路を異なる経路で通過して、下流側の排気通路に流入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６４−８０７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来より、エンジン始動時には、排気浄化触媒（以下、単に「触媒」とも称する）の早期活性化が要求されている。そうした要求を満足するためには、排気通路において、各気筒から触媒までの流路長を短くする構成が有利である。そのためには、例えば各気筒に接続される独立通路の長さを短くすることが考えられる。この構成を採用した場合、各気筒内から排出された排気ガスが触媒まで到達するときの放熱が抑制されて、高温の排気ガスを触媒に送ることができる。そのことで、触媒を早めに昇温させて、早期に活性化させることが可能になる。
【０００６】
しかしながら、例えば高回転時、特に高負荷高回転時には、エンジンから排出される排気ガスが高温になるため、前記のように独立通路を短くすると、触媒の温度を過度に高めてしまう虞がある。排気ガスの温度を低くするために、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにすること（いわゆるエンリッチ制御）が行われるが、この対策は燃費を悪化させてしまう。
【０００７】
またそもそも、各気筒の独立通路を短くする構成は、ある気筒において排気弁が開いて排気ガスの排出が開始された直後に発生する勢いの強い排気ガス（ブローダウンガス）が、他の気筒に接続される独立通路に流れ込んでしまうという、いわゆる排気干渉を招きやすいという、別の不都合もある。
【０００８】
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、各気筒内から排気浄化触媒までの流路長を短くすることにより排気浄化触媒の早期活性化を図るように構成された排気装置において、高温の排気ガスによって排気浄化触媒の温度を過度に高めてしまうことを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ここに開示する技術は、エンジンの複数の気筒のそれぞれに繋がるように設けられかつ、前記気筒から排出される排気ガスが流れるよう構成された複数の独立通路と、前記複数の独立通路のそれぞれが接続されかつ、所定の循環方向に前記排気ガスが流れるよう構成されたループ状の還流通路と、前記還流通路に接続されると共に、前記排気ガスを浄化する排気浄化触媒が配設された下流通路とを備え、前記複数の独立通路の下流端部は、前記還流通路内で、前記循環方向に並んで配置されると共に、前記複数の独立通路の下流端部の開口は、当該開口から前記還流通路内に前記排気ガスを前記循環方向に排出するように、前記循環方向を指向しており、前記還流通路において、前記下流通路の接続箇所から、前記循環方向に並んだ前記独立通路の接続箇所のうち、前記排気ガスが前記循環方向に沿って循環するときに、前記下流通路の接続箇所を通過した後に最初に通過する独立通路の接続箇所までの間の部分である復路側通路部には、該復路側通路部を流れる前記排気ガスを冷却する冷却装置が配設されている。
【００１０】
前記の構成によると、複数の独立通路の下流端部の開口は、循環方向を指向している。各気筒から排出される排気ガスの流れによって、還流通路内には、所定の循環方向に流れる排気ガスの流れが形成される。各独立通路の下流端部の開口は、循環方向を指向しているため、ある気筒から排出された排気ガスが、循環方向に並ぶ他の気筒の独立通路の、循環方向を指向する開口から当該独立通路に流れ込むように回り込むことが抑制される。こうして、排気干渉が抑制される。独立通路の配置、及び、独立通路の下流端部の開口の向きによって、排気干渉が抑制されるため、各気筒の独立通路を短くすることが可能になる。各気筒の独立通路を短くすることにより、各気筒から排気浄化触媒までの排気ガスの経路が短くなるため、各気筒から排出された排気ガスを、高温のまま排気浄化触媒に送ることができるようになる。これによって、排気浄化触媒の未活性時に、排気浄化触媒の早期活性化を実現することが可能になる。
【００１１】
ループ状の還流通路を流れる排気ガスの一部は、下流通路の方に流れて、排気浄化触媒において浄化される。残りの排気ガスは、下流通路の接続箇所から、復路側通路部を通って独立通路の接続箇所の方に戻る。
【００１２】
ここで、前記の構成によると、復路側通路部、つまり、還流通路において、下流通路の接続箇所から、循環方向に並んだ独立通路の接続箇所のうち、排気ガスが循環方向に沿って循環するときに、下流通路の接続箇所を通過した後に最初に通過する独立通路の接続箇所までの間の部分である復路側通路部には、該復路側通路部を流れる排気ガスを冷却する冷却装置が配設されている。そのため、復路側通路部を通過する排気ガスは、冷却装置により冷却された後に、各気筒に接続された独立通路から排出された排気ガスと合流することになる。エンジンが高回転域、特に高負荷高回転域にあって排気ガスの温度が高くなるときには、排気ガスの一部を冷却した上で、排気浄化触媒に送ることが可能になる。これにより、高温の排気ガスによって、排気浄化装置の温度が過度に高まってしまうことが防止される。
【００１３】
特に、エンジンが高回転域にあるときには、還流通路内における排気ガスの循環が強まり、冷却装置により冷却される排気ガスの割合が大きくなる。このため、排気ガスをより十分に冷却することが可能になる。一方で、前記のように、排気ガスは、高回転時には高温になるため、この構成によれば、排気ガスがより高温になるときに、排気ガスをより十分に冷却することが可能になる。そのことで、特に高回転時において、排気浄化触媒の温度を過度に高めてしまうことを防止することが可能になる。
【００１４】
このように、前記の構成によれば、エンジンが高回転域にあるとき、又は、高負荷高回転域にあるときには、冷却装置によって高温の排気ガスを冷却することが可能になるから、エンリッチ制御を行う必要が無くなり、燃費が向上する。
【００１５】
こうして、前記の構成によると、排気干渉を抑制することで、各気筒内から排気浄化触媒までの流路長を短くすることが可能となり、排気浄化触媒の未活性時には早期活性化を実現する一方、還流通路に冷却装置を配設することで排気ガスの冷却が可能となり、高温の排気ガスによって排気浄化触媒の温度を過度に高めてしまうことを防止することが可能になる。さらに、エンリッチ制御を行う必要が無くなるため、燃費も向上する。
【００１６】
また、独立通路が短くなることで、排気抵抗が低減し、ポンプ損失の低減にも有利になる。
【００１７】
前記独立通路の下流端部の開口の面積に相当する真円の径ａと、前記還流通路において前記独立通路の下流端部の開口に沿って延びる横断面に相当する真円の径Ｄとの比ａ／Ｄは、０．４以上０．９以下に設定され、前記独立通路が前記排気ガスを噴出することで、前記還流通路内に、エゼクタ効果により負圧が発生する領域が形成されるように構成されている、としてもよい。
【００１８】
ここで、「エゼクタ効果」は、排気ガスを噴出することで、噴流の周囲に負圧が発生する領域が形成されることを意味する。
【００１９】
前記の構成によると、ａ／Ｄを０．４以上０．９以下に設定することによって、各独立通路から噴出する排気ガスの流れによって、エゼクタ効果により、負圧領域が形成される。これにより、還流通路内を流れる排気ガスの、循環方向の流れが促進されるから、還流通路から排気行程中の気筒の独立通路へ、排気ガスが流れ込むことが抑制される。排気干渉がより一層抑制されて、各気筒の独立通路を短くする上で有効になる。
【００２０】
本願発明者等の知見から、ａ／Ｄが０．４未満のときには、負圧領域を形成して排気干渉を抑制することができなくなり、ａ／Ｄが１に近付くほど（言い換えると、独立通路の下流端部の開口の断面積ａと、還流通路の断面積Ｄとが近付くほど）、負圧の発生には有利になる。しかしながら、ａ／Ｄが０．９よりも大きくなると、独立通路の下流端部の開口の断面積が、還流通路の断面積付近まで大きくなるため、排気ガスの循環流れが流れる還流通路の実質的な断面積が小さくなり、還流通路における排気ガスの流れを阻害してしまう。したがって、排気干渉を抑制しかつ、排気ガスの循環を阻害しないために、ａ／Ｄは０．４以上０．９以下に設定することが好ましい。
【００２１】
また、前記複数の独立通路の下流端部には、それぞれ、先細り状のノズル部が設けられている、としてもよい。
【００２２】
前記の構成によると、先細り状のノズル部を設けることで、そうしたノズル部を通過する排気ガスの流速を高めることが可能になる。排気ガスの流速を高めることは、エゼクタ効果により負圧領域を形成する上で有効である。
【００２３】
また、前記復路側通路部には、前記エンジンの運転状態に応じて開閉する制御バルブが設けられている、としてもよい。
【００２４】
前記の構成によると、エンジンの運転状態に応じて制御バルブが開閉することによって、排気ガスをより適切に冷却することが可能になる。例えば、高回転域にあるときには制御バルブを開くことによって、前述のように、比較的高温の排気ガスを循環させて冷却することができる。そのことで、排気浄化触媒の温度を過度に高めてしまうことを防止する上で有利になる。一方で、排気浄化触媒の未活性時には、制御バルブを閉じることによって、排気ガスの循環を行わないようにすることができる。そのことで、高温の排気ガスを排気浄化触媒に到達させて、排気浄化触媒の早期活性化を実現する上で有利になる。
【００２５】
また、前記エンジンは、ガソリンを燃料とするガソリンエンジンである、としてもよい。ガソリンエンジンでは、高回転域、又は、高負荷高回転域において排気ガス温度の低減を目的として、空燃比を理論空燃比よりもリッチにする場合がある。前記の構成では、冷却装置を利用して、排気浄化触媒に送られる排気ガスの温度を下げることが可能になるから、エンリッチ制御を行う必要が無くなり、燃費向上に有利になる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、前記のエンジンの排気装置によると、独立通路の配置及び開口の向きを工夫して排気干渉を抑制することで、各気筒内から排気浄化触媒までの流路長を短くすることが可能となり、排気浄化触媒の未活性時には、早期活性化を実現する一方、排気ガスが循環する還流通路に配置した冷却装置によって排気ガスの冷却が可能となり、高回転域において、高温の排気ガスによって排気浄化触媒の温度を過度に高めてしまうことを防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】エンジンの排気装置の構成を示す概念図である。
【図２】ノズル部の開口を含む、図１のＡ-Ａ断面を示す説明図である。
【図３】ノズル径及びポート長と、流速との関係を示す説明図である。
【図４】還流通路及びノズル部の変形例を示す図２対応図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながらエンジンの排気装置を説明する。尚、以下の説明は例示である。図１は、エンジン１及び排気装置２の概略構成と、各々に含まれる要素間の接続関係とを概念的に示す図であり、各要素の配置や形状等を、必ずしも、具体的に表すものではない。
【００２９】
エンジン１は、３つの気筒１１、１２、１３が直列に配置された４サイクル３気筒エンジンであり、気筒１１〜１３の各々に設けた排気ポート１１ａ、１２ａ、１３ａが、気筒１１〜１３の配列方向（以下、「気筒列方向」と称する）に並んで配置されている。尚、３つの気筒１１〜１３を、紙面左側から順に「第１気筒」１１、「第２気筒」１２、「第３気筒」１３と称する場合がある。各排気ポート１１ａ〜１３ａは、上流側で二股に分岐しており、この実施形態では、排気行程において、第１気筒１１の排気ポート１１ａ、第３気筒１３の排気ポート１３ａ、第２気筒１２の排気ポート１２ａの順で開閉する。尚、エンジン１は、ガソリンを燃料とするガソリンエンジンである。
【００３０】
排気装置２は、以下で詳述するように、エンジン１の３つの気筒１１〜１３のそれぞれに繋がるように設けられかつ、気筒１１〜１３から排出される排気ガスが流れるよう構成された３つの独立通路４１〜４３と、３つの独立通路４１〜４３のそれぞれが接続されかつ、所定の循環方向Ｒ（紙面反時計回り方向）に排気ガスが流れるよう構成されたループ状の還流通路５と、還流通路５に接続されると共に、排気を浄化する排気浄化触媒（以下、単に「触媒」とも称する）３が配設された下流通路６とを備えている。
【００３１】
詳しくは、３つの独立通路４１〜４３は、図１に示すように、気筒列方向に並んでおり、それぞれの上流端部は、３つの気筒１１〜１３のそれぞれに繋がるよう、エンジン１の側面に開口する排気ポート１１ａ〜１３ａに接続されている。また、３つの独立通路４１〜４３のそれぞれの下流端部は、還流通路５に接続されている。以下、第１気筒１１に繋がる独立通路４１を「第１独立通路」４１と称したり、第２気筒１２に繋がる独立通路４２を「第２独立通路」４２と称したり、第３気筒１３に繋がる独立通路４３を「第３独立通路」４３と称したりする場合がある。
【００３２】
還流通路５は、図１の例では、略三角形状の外形を有している。還流通路５は、エンジン１の側面に沿うように配置され、気筒列方向に沿って第３気筒側（紙面右側）から第１気筒側（紙面左側）まで直線状に延びる第１通路部５１と、第１通路部５１における第１気筒側の一端から連続する第２通路部５２と、第２通路部５２から連続しかつ、第１通路部５１における第３気筒１３側の一端に連通する第３通路部５３とを有しており、循環方向Ｒに沿って、第１通路部５１、第２通路部５２、及び、第３通路部５３の順番でループ状に繋がっている。独立通路４１〜４３、並びに、第１通路部５１、第２通路部５２及び第３通路部５３は、いずれも、この例では、略円形状の横断面を有している。
【００３３】
還流通路５のうち、第２通路部５２と第３通路部５３との連通部付近には、下流通路６の上流端が接続されている。下流通路６は、第２通路部５２に対して、通路軸が交差するように接続されている。また、下流通路６の下流側部分には、排気の浄化機能を有する排気浄化触媒（以下、単に「触媒」と称する）３が配設されている。触媒３は、例えば三元触媒である。以下、還流通路５における下流通路６の接続箇所を、「分岐部」５８と称する。
【００３４】
ここで、独立通路４１〜４３の説明に戻ると、３つの独立通路４１〜４３の下流端部は、還流通路５内で、循環方向Ｒに並んで配置されると共に、独立通路４１〜４３の下流端部の開口は、当該開口から還流通路５内に排気ガスを循環方向Ｒに排出するように、循環方向Ｒを指向している。
【００３５】
詳しくは、独立通路４１〜４３の下流端部は、還流通路５の第１通路部５１内において、上流側から下流側に向かうにつれて、循環方向Ｒに沿うように曲げられており、それによって、下流端部の開口が循環方向Ｒを指向している。３つの独立通路４１〜４３の下流端部には、それぞれ、先細り状のノズル部４１ａ〜４３ａが設けられている。排気ガスの流速は、ノズル部４１ａ〜４３ａを通過する際に高まる。したがって、各気筒から排出された排気ガスは、ノズル部４１ａ〜４３ａにおいて流速が高まった状態で、第１通路部５１内に循環方向Ｒに噴出される（図１の鎖線参照）。また、ノズル部４１ａ〜４３ａの開口４１ｂ〜４３ｂの断面積は、後述するように、所定の断面積Ｓ１に設定されている。
【００３６】
詳細は後述するが、このエンジン１の排気装置２においては、排気干渉が抑制されているため、排気ポート１１ａ〜１３ａと独立通路４１〜４３とからなる通路の長さが短くされている。具体的には、各気筒１１〜１３に接続された排気ポート１１ａ〜１３ａの通路長と、各排気ポート１１ａ〜１３ａに繋げられかつ、第１通路部５１に接続された独立通路４１〜４３の通路長との和、つまり、各気筒１１〜１３より排出されてから還流通路５内に排出されるまでの排気ガスの流路長（以下、「ポート長」と称する）は、各気筒１１〜１３のボア径の２倍以下に設定されている。各排気ポート１１ａ〜１３ａに繋がる独立通路４１〜４３の通路長を、ボア径以下に設定してもよい。以下、第１通路部５１における独立通路４１〜４３の接続箇所を、それぞれ、「第１接続部」５５、「第２接続部」５６、「第３接続部」５７と称する。
【００３７】
第１通路部５１を循環方向Ｒに流れる排気ガスは、第１〜第３接続部５５〜５７を通過する際に、独立通路４１〜４３の各々から排出された排気ガスと合流する。ここで、第１通路部５１を流れる排気ガスが独立通路４１〜４３の各々から排出された排気ガスと合流する際の流路断面積、具体的には、還流通路５においてノズル部４１ａ〜４３ａの開口４１ｂ〜４３ｂに沿って延びる横断面の断面積は、後述するように、所定の断面積Ｓ２となるように構成される。前述したノズル部４１ａ〜４３ａにおいて排気ガスの流速が高まった状態で、第１通路部５１内に排気ガスが噴出する結果、第１通路部５１内に噴出された排気ガスの周囲には、負圧が発生するようになる（つまり、エゼクタ効果）。このエゼクタ効果によって、第１通路部５１内において、循環方向Ｒの排気ガスの流れが促進される。
【００３８】
ここで、ノズル部４１ａ〜４３ａの開口の大きさは、以下で説明するように、還流通路５の断面積の大きさや、ポート長の長さに応じて設定される。具体的に、図２に示すように、ノズル部４１ａ〜４３ａの開口４１ｂ〜４３ｂの断面積Ｓ１は、その断面積に相当する真円の径（以下、「ノズル径」とも称する）をａとしたときに、Ｓ１＝π（ａ／２）２で表され、還流通路５においてノズル部４１ａ〜４３ａの開口４１ｂ〜４３ｂに沿って延びる横断面の断面積Ｓ２は、その断面積に相当する真円の径をＤとしたときに、Ｓ２＝π（Ｄ／２）２で表される。そして、この第１通路部５１では、ノズル径ａと径Ｄとの関係が、０．４≦ａ／Ｄ≦０．７となるように構成されている。これは、ａ／Ｄが小さくなるほど、第１通路部５１内に負圧領域が発生し難くなり、ａ／Ｄが０．４未満のときには、エゼクタ効果が十分に発揮されなくなるためである。一方、ａ／Ｄが１に近付くほど、負圧の発生には有利になるが、ａ／Ｄが０．７よりも大きくなると、ノズル部４１ａ〜４３ａの開口４１ｂ〜４３ｂの断面積Ｓ１が、還流通路５の断面積Ｓ２付近まで大きくなるため、還流通路５における排気ガスの流れを阻害してしまう。したがって、負圧領域の発生に支障を来すことなく、還流通路５における排気ガスの流れを阻害しないようにするには、ａ／Ｄは、０．４以上０．７以下に設定することが好ましい。
【００３９】
また、ノズル部４１ａ〜４３ａから噴出される排気ガスの流速は、図３に示すように、ポート長が短くなるにつれて、ブローダウンガスの膨張が抑止されて速くなると共に、ノズル径ａが小さくなるにつれて、排気ガスがより絞られて速くなる。よって、図３の矢印に示すように、ポート長を短くすることで、所定の流速（具体的には、エゼクタ効果が十分に発揮される程度の流速）を保ちつつ、ノズル径ａを大きくすることが可能になる。ノズル径ａを大きくすることで、特に高速域における圧力損失を低減することが可能になる。
【００４０】
このように、ノズル径ａの大きさは、ａ／Ｄに係る制限と、排気ガスの流速と、排気干渉との兼ね合いで設定される。
【００４１】
前述の通り、ノズル部４１ａ〜４３ａから噴出された排気ガスによって、第１通路部５１においては循環方向Ｒの排気ガスの流れが発生し、排気ガスは、第１通路部５１から第２通路部５２に流入するように流れる。第２通路部５２に流入した排気ガスは、この第２通路部５２を通過する際に、前述の分岐部５８で２手に分かれ、２手に分かれたうちの一方は、還流通路５内を循環するように、第３通路部５３に流入する一方、２手に分かれたうちの他方は、還流通路５内を循環せずに、下流通路６内に流入し、触媒３に到達することになる。第２通路部５２の通路軸が、下流通路６の通路軸に対して傾いているため、触媒３に対し排気ガスが分散して流入するという利点がある。
【００４２】
ここで、還流通路５において、下流通路６の分岐部５８から、循環方向Ｒに並んだ独立通路４１〜４３の第１〜第３接続部５５〜５７のうち、排気ガスが循環方向Ｒに沿って循環するときに、下流通路６の分岐部５８を通過した後に最初に通過する独立通路の接続箇所（この実施形態では、第３独立通路４３の第３接続部５７）までの間の部分である復路側通路部５９には、該復路側通路部５９を流れる排気ガスを冷却する冷却装置７と、エンジン１の運転状態に応じて開閉する制御バルブ８とが配設されている。
【００４３】
詳しくは、復路側通路部５９は、分岐部５８と、第３通路部５３と、第１通路部５１のうち第３接続部５７よりも上流側部分とを含んでおり、冷却装置７及び制御バルブ８は、第３通路部５３に配設されている。
【００４４】
冷却装置７は、この実施形態では、エンジン１の冷却水を利用した水冷式であり、復路側通路部５９を通過する排気ガスを冷却する。冷却装置７は、例えばＥＧＲクーラを流用してもよい。冷却装置７の構成は、これに限らず、例えば空冷式であってもよい。
【００４５】
制御バルブ８は、第３通路部５３において冷却装置７の直下流側に配設されている。制御バルブ８は、エンジン１の運転状態に応じて開閉することにより、復路側通路部５９を通過する排気ガスの流量を制御する。詳細は後述するが、エンジン１の制御装置（不図示）は、エンジン回転数が所定の設定値以上の高回転域にあるときには、制御バルブ８を開く。また、触媒３が未活性時には、制御バルブ８を閉じる。
【００４６】
前記排気装置２の構成によると、排気干渉が抑制されて、各気筒１１〜１３の独立通路４１〜４３を短くすることができるようになる。つまり、３つのノズル部４１ａ〜４３ａの開口４１ｂ〜４３ｂは、循環方向Ｒを指向しているため、開口４１ｂ〜４３ｂから還流通路５内に排出される排気ガスは、循環方向Ｒに流れる。各独立通路４１〜４３の下流端部は、循環方向Ｒに沿うように曲げられて、その開口が循環方向Ｒを指向しているため、循環方向Ｒに沿って流れる排気ガスが、当該開口を通じて独立通路４１〜４３内に回り込むように流れることが抑制される。こうして、排気干渉が抑制される。よって、排気干渉が抑制された分だけ、各気筒１１〜１３の独立通路４１〜４３を短くすることが可能になる。各気筒１１〜１３の独立通路４１〜４３を短くすることにより、高温の排気ガスを触媒３に送ることができるようになるため、触媒３の未活性時には、触媒３の早期活性化を実現することが可能になる。
【００４７】
さらに、前記の構成によると、還流通路５内に噴出された排気ガスは、前述の如く、下流通路６の接続箇所である分岐部５８で２手に分かれ、２手に分かれたうちの一方は、第３通路部５３に流入して還流通路５内を循環する一方、２手に分かれたうちの他方は、下流通路６内に流入して触媒３に到達する。
【００４８】
ここで、前記の構成によると、還流通路５の復路側通路部５９には冷却装置７が配設されているため、還流通路５内を循環する排気ガスは、復路側通路部５９において冷却装置７により冷却された後に、各独立通路４１〜４３から排出された排気ガスと合流することになる。
【００４９】
これにより、排気ガスの温度が高くなるときには、冷却装置７によって冷却した排気ガスを触媒３に送ることが可能になり、触媒３の温度を過度に高めてしまうことを防止することが可能になる。
【００５０】
例えば、エンジン１が高回転になるにつれて、排気ガスの還流の勢いが高まって、分岐部５８で２手に分かれる排気ガスのうち、還流通路５内を循環する排気ガスの割合が大きくなる。そうすると、冷却装置７により冷却される排気ガスの割合が大きくなるため、排気ガスをより十分に冷却することが可能になる。一方で、排気ガスは、高回転時には高温になるため、この構成によれば、排気ガスがより高温になるときに、そうした排気ガスをより十分に冷却することが可能になる。そのことで、特に高回転時において、触媒３の温度を過度に高めてしまうことを防止することが可能になる。
【００５１】
このように、前記の構成によれば、高温の排気ガスをより十分に冷却することが可能になるから、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにすることにより排気ガスの温度を低下させる所謂、エンリッチ制御を行う必要が無くなり、燃費が向上する。
【００５２】
こうして、前記の構成によると、排気干渉を抑制することで、各気筒１１〜１３内から触媒３までの流路長を短くすることが可能となり、触媒３の早期活性化を実現する一方、各気筒１１〜１３内から触媒３までの流路長を短くすることは、エンジン１の高回転域においては、温度の高すぎる排気ガスが触媒３に送られてしまう不都合がある。これに対し、前記の構成は、排気ガスが循環する経路上に冷却装置７を介設することで、触媒３に送られる排気ガスの温度を低下させることが可能になる。その結果、高温の排気ガスによって触媒３の温度を過度に高めてしまうことを防止することが可能になる。これは、高回転域のトルク向上に有利になる。さらに、エンリッチ制御を行う必要が無くなるため、燃費も向上する。
【００５３】
また、ノズル部４１ａ〜４３ａの開口４１ｂ〜４３ｂの断面積Ｓ１に相当する真円の径ａと、還流通路５においてノズル部４１ａ〜４３ａの開口４１ｂ〜４３ｂに沿って延びる横断面の断面積Ｓ２に相当する真円の径Ｄとの比をａ／Ｄを０．４以上０．７以下に設定すると共に、還流通路５内にエゼクタ効果により負圧が発生する領域を形成することで、このエゼクタ効果によって、第１通路部５１内において循環方向Ｒの排気ガスの流れが促進される。そのため、排気干渉がより一層抑制されて、各気筒１１〜１３に繋がる独立通路４１〜４３を短くする上で有効になる。
【００５４】
また、独立通路４１〜４３の下流端部に先細り状のノズル部４１ａ〜４３ａを設けることで、独立通路４１〜４３から噴出される排気ガスの流速を高めることが可能になる。排気ガスの流速を高めることは、エゼクタ効果により負圧領域を形成する上で有効である。
【００５５】
また、図３に示すように、排気ポート１１ａ〜１３ａから独立通路４１〜４３までの長さを短くすれば、ノズル径ａを大きく設定することができるようになる（低回転域においてもエゼクタ効果が得られる）。そのことで、排気抵抗が小さくなり、特に高速域におけるポンプ損失を低減することが可能になる。
【００５６】
また、エンジン１の運転状態に応じて制御バルブ８が開閉することによって、排気ガスをより適切に冷却することが可能になる。前述のように、高回転域にあるときには制御バルブ８を開くことによって、比較的高温の排気ガスを循環させて冷却することができる。そのことで、触媒３の温度を過度に高めてしまうことを防止する上で有利になる。一方で、触媒３の未活性時には、制御バルブ８を閉じることによって、循環による冷却を行わないようにすることができる。これにより、高温の排気ガスを触媒３に到達させて、触媒３の早期活性化を実現する上で有利になる。
【００５７】
さらに、冷却装置７をエンジンの冷却水を用いた水冷式とした場合、触媒３の活性後の、エンジン１の暖機時には、制御バルブ８を開けるようにしてもよい。こうすることで、冷却装置７において、エンジン冷却水の昇温が可能になる。これは、エンジン１の早期暖機と共に、暖房性能の早期確保に有利になる。
【００５８】
＜その他の実施形態＞
前記の実施形態では、エンジン１を３気筒エンジンとして構成しているが、２気筒、又は、４気筒以上のエンジンで構成してもよい。その場合、気筒間の排気干渉を抑制するように、排気の開弁時期が重ならない気筒ごとに還流通路を設けるようにしてもよい。例えば、６気筒エンジンとして構成する場合、還流通路を２つ用意して、４サイクル３気筒単位で還流通路に接続してもよい。
【００５９】
また、前記の実施形態では、独立通路４１〜４３及び第１〜第３通路部５１〜５３は、いずれも、略円形状の横断面を有していたが、この構成には限られない。例えば、図４に示すように、略矩形状の横断面であってもよい。その場合、本願発明者等の知見から、ノズル部４１ａ’〜４３ａ’の開口４１ｂ’〜４３ｂ’の断面積Ｓ１’に相当する真円の径ａと、第１通路部５１’においてノズル部４１ａ’〜４３ａ’の開口４１ｂ’〜４３ｂ’に沿って延びる横断面の断面積Ｓ２’に相当する真円の径をＤ’との比ａ／Ｄは、０．５以上０．９以下に設定することが好ましい。
【００６０】
さらに、触媒３が配設される下流通路６は、還流通路５から分岐するように、この還流通路５に接続されてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１      エンジン
１１    第１気筒（気筒）
１１ａ  第１気筒の排気ポート（排気ポート）
１２    第２気筒（気筒）
１２ａ  第２気筒の排気ポート（排気ポート）
１３    第３気筒（気筒）
１３ａ  第３気筒の排気ポート（排気ポート）
２      排気装置
３      排気浄化触媒
４１    第１独立通路（独立通路）
４１ａ  ノズル部
４２    第２独立通路（独立通路）
４２ａ  ノズル部
４３    第３独立通路（独立通路）
４３ａ  ノズル部
５      還流通路
５５    第１独立通路の接続箇所（独立通路の接続箇所）
５６    第２独立通路の接続箇所（独立通路の接続箇所）
５７    第３独立通路の接続箇所（独立通路の接続箇所）
５８    分岐部（下流通路の接続箇所）
５９    復路側通路部
６      下流通路
７      冷却装置
８      制御バルブ
Ｒ      循環方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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