(57)【要約】【課題】排気の圧力低下による排気エネルギの損失を抑制しつつ、第２スクロール通路を流れる排気の流量を調整する。【解決手段】内燃機関１１に取り付けられたターボ過給機４３では、タービンホイール室５２の周りのスクロール室５３が、隔壁５６によりタービンホイール４５の軸方向に第１スクロール通路５７及び第２スクロール通路５８に仕切られ、各スクロール通路５７，５８のノズル６１，６２から排気がタービンホイール４５に吹き付けられる。内燃機関１１には、機関運転に伴い発生した排気を第１スクロール通路５７に導く第１排気通路２５と、第２スクロール通路５８に導く第２排気通路２６とが設けられている。第２排気通路２６へ流入する排気の流量のみを機関運転状態に応じて調整すべく、内燃機関１１には燃焼室及び第２排気通路２６間の第２排気バルブ２９のバルブ特性を機関運転状態に応じて可変とするバルブ特性可変機構が設けられている。【選択図】図３
2007192127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンホイール室の周りのスクロール室を、隔壁によりタービンホイールの軸方向に第１スクロール通路及び第２スクロール通路に仕切り、各スクロール通路のノズルから排気をタービンホイールに吹き付けるようにしたターボ過給機を備えるターボ過給機付内燃機関であって、
機関運転に伴い燃焼室で発生した排気を前記第１スクロール通路に導く第１排気通路と、同排気を前記第２スクロール通路に導く第２排気通路とを備えるとともに、前記第１排気通路及び前記第２排気通路のうち、前記燃焼室から同第２排気通路へ流入する排気の流量のみを機関運転状態に応じて調整する排気流量調整手段を備えることを特徴とするターボ過給機付内燃機関。
【請求項２】
前記燃焼室での前記第１排気通路の開口部分を開閉する第１排気バルブと、
前記第１排気バルブの作用角及び最大リフト量の少なくとも一方を同第１排気バルブのバルブ特性とし、前記第１排気バルブを機関運転状態に拘わらず所定のバルブ特性にて開閉動作させる動弁機構とをさらに備える請求項１に記載のターボ過給機付内燃機関。
【請求項３】
前記排気流量調整手段は、前記燃焼室での前記第２排気通路の開口部分を開閉する第２排気バルブの作用角及び最大リフト量の少なくとも一方を同第２排気バルブのバルブ特性とし、このバルブ特性を機関運転状態に応じて可変とするバルブ特性可変機構を備える請求項２に記載のターボ過給機付内燃機関。
【請求項４】
前記バルブ特性可変機構は、排気の発生量の少ない所定の機関運転状態では、前記第２排気バルブの開閉動作を休止させる請求項３に記載のターボ過給機付内燃機関。
【請求項５】
前記バルブ特性可変機構は、前記所定の機関運転状態よりも排気の発生量の多い機関運転状態では、その発生量の増大に従い前記第２排気バルブを大きなバルブ特性にて開閉動作させる請求項４に記載のターボ過給機付内燃機関。
【請求項６】
前記第１スクロール通路のノズルは、タービンホイールの動翼のリーディングエッジ部に対向して設けられ、前記第２スクロール通路のノズルは、前記動翼のシュラウド部に対向して設けられている請求項１〜５のいずれか１つに記載のターボ過給機付内燃機関。
【請求項７】
前記第１スクロール通路及び前記第２スクロール通路におけるノズルの少なくとも一方には、複数のノズルベーンが周方向に並べられた状態で配置されている請求項１〜６のいずれか１つに記載に記載のターボ過給機付内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ過給機を備えた内燃機関に関し、より詳しくは、タービンホイール室の周りのスクロール室を、隔壁によりタービンホイールの軸方向に第１スクロール通路及び第２スクロール通路に仕切り、各スクロール通路のノズルから排気をタービンホイールに吹き付けるようにしたターボ過給機を備えるターボ過給機付内燃機関にするものである。
【背景技術】
【０００２】
ターボ過給機の一形式として、機関回転速度等の内燃機関の運転状態に応じてタービンホイール室への排気の流入量を調整可能とした可変容量ターボチャージャが知られている。例えば、特許文献１に記載されたターボ過給機では、タービンホイールを収容するタービンホイール室の周りにスクロール室が設けられている。このスクロール室は、隔壁によりタービンホイールの軸方向に２つのスクロール通路（第１スクロール通路及び第２スクロール通路）に仕切られている。各スクロール通路のタービンホイール室との境界部分は、タービンホイールに排気を吹き付けるためのノズルを構成している。さらに、第２スクロール通路には、内燃機関の運転状態に応じてその第２スクロール通路の入口部を開閉する排気制御バルブが設けられている。
【０００３】
上記ターボ過給機では、排気の発生量の少ない内燃機関の低回転速度時には、排気制御バルブが閉弁されて第２スクロール通路の入口部が閉鎖される。排気は第１スクロール通路のみに流入し、そのノズルからタービンホイールに吹き付けられる。そのため、少ない量の排気でもタービンホイールを効率よく回転させることが可能となる。また、排気の発生量の多い内燃機関の中・高回転速度時には、排気制御バルブが開弁されて上記入口部が開放される。そのため、排気は第１スクロール通路のみならず第２スクロール通路にも流入して、両スクロール通路のノズルからタービンホイールに吹き付けられ、機関性能の向上が図られる。
【特許文献１】特開昭６０−１６６７１８号公報（図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上述したターボ過給機では、排気制御バルブが全閉状態及び全開状態となったときには特に問題にならないが、中間開度となったとき、特に全閉状態から若干開弁した状態となったときに、次のような問題が生ずるおそれがある。それは、こうした中間開度では、排気が排気制御バルブを通過するに通路面積が急激に拡大することによる。このように通路面積が急激に拡大すると、排気の流れに剥離が生ずる。これに伴い排気の圧力が低下して排気エネルギの損失が発生し、タービン効率が低下する。
【０００５】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、排気の圧力低下による排気エネルギの損失を抑制しつつ、第２スクロール通路を流れる排気の流量を調整することのできるターボ過給機付内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明では、タービンホイール室の周りのスクロール室を、隔壁によりタービンホイールの軸方向に第１スクロール通路及び第２スクロール通路に仕切り、各スクロール通路のノズルから排気をタービンホイールに吹き付けるようにしたターボ過給機を備えるターボ過給機付内燃機関であって、機関運転に伴い燃焼室で発生した排気を前記第１スクロール通路に導く第１排気通路と、同排気を前記第２スクロール通路に導く第２排気通路とを備えるとともに、前記第１排気通路及び前記第２排気通路のうち、前記燃焼室から同第２排気通路へ流入する排気の流量のみを機関運転状態に応じて調整する排気流量調整手段を備えている。
【０００７】
上記の構成によれば、内燃機関の運転に伴い燃焼室で発生した排気の少なくとも一部は、機関運転状態に拘わらず常に第１排気通路に流入され、この排気は第１スクロール通路へ導かれ、そのノズルからタービンホイールに吹き付けられる。これに対し、第２排気通路へ流入する排気の量は、内燃機関に設けられた排気流量調整手段によって機関運転状態に応じた量に調整される。これに伴い、第２排気通路を通って第２スクロール通路へ導かれ、そのノズルからタービンホイールに吹き付けられる排気の量が変化する。
【０００８】
このように、内燃機関の排気流量調整手段は第２スクロール通路を流れる排気の流量を調整する機能を発揮する。そのため、特許文献１において用いられたような第２スクロール通路の入口部の開度を調整するための排気制御バルブを用いなくてもすむ。従って、第２スクロール通路を流れる排気の流量を調整するという排気制御バルブと同様の機能を確保しつつ、同排気制御バルブを用いることによる不具合、すなわち、第２スクロール通路の通路面積が急激に拡大し、排気の圧力が低下して排気エネルギの損失が発生してタービン効率が低下する現象を抑制することが可能となる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記燃焼室での前記第１排気通路の開口部分を開閉する第１排気バルブと、前記第１排気バルブの作用角及び最大リフト量の少なくとも一方を同第１排気バルブのバルブ特性とし、前記第１排気バルブを機関運転状態に拘わらず所定のバルブ特性にて開閉動作させる動弁機構とをさらに備えるとする。
【００１０】
上記の構成によれば、内燃機関では、機関運転状態に拘わらず第１排気バルブが動弁機構により所定のバルブ特性（作用角及び最大リフト量の少なくとも一方）にて開閉動作させられる。そして、この第１排気バルブの開弁に伴い、燃焼室で発生した排気が第１排気通路及び第１スクロール通路を流れる。従って、第１スクロール通路のノズルからは、排気が機関運転状態に拘わらずタービンホイールに吹き付けられる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記排気流量調整手段は、前記燃焼室での前記第２排気通路の開口部分を開閉する第２排気バルブの作用角及び最大リフト量の少なくとも一方を同第２排気バルブのバルブ特性とし、このバルブ特性を機関運転状態に応じて可変とするバルブ特性可変機構を備えるとする。
【００１２】
上記の構成によれば、排気流量調整手段を構成するバルブ特性可変機構により、第２排気バルブのバルブ特性（作用角及び最大リフト量の少なくとも一方）が変更されれば、同第２排気バルブの開弁態様が変化し、燃焼室から第２排気通路に流入する排気の量が変化する。例えば、第２排気バルブのバルブ特性が零に調整されれば、第２排気バルブの開閉動作が休止される。第２排気バルブの開弁期間がなくなり、燃焼室から第２排気通路への排気の流入が停止される。そのため、第２スクロール通路のノズルからは排気がタービンホイールに吹き付けられない。
【００１３】
また、バルブ特性可変機構により第２排気バルブのバルブ特性が例えば上記零よりも大きくされると、同第２排気バルブが開閉動作する。第２排気バルブの開弁期間が零よりも大きくなり、燃焼室から第２排気通路へ排気が流入される。この流入量は、バルブ特性の増大に伴い第２排気バルブの開弁期間が長くなるに従い多くなる。そして、第２スクロール通路へ導かれる排気の流量、及び同第２スクロール通路のノズルからタービンホイールに吹き付けられる排気の流量が増大する。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、前記バルブ特性可変機構は、排気の発生量の少ない所定の機関運転状態では、前記第２排気バルブの開閉動作を休止させるものであるとする。
【００１５】
上記の構成によれば、内燃機関が排気の発生量の少ない所定の機関運転状態で運転されると、バルブ特性可変機構によりバルブ特性が零に調整され、第２排気バルブの開閉動作が休止される。燃焼室から第２排気通路への排気の流入が停止され、第２スクロール通路のノズルからタービンホイールへの排気の吹き付けが停止される。この場合には、第１スクロール通路のノズルのみからタービンホイールへ排気が吹き付けられることとなる。従って、少ない量の排気でもタービンホイールを効率よく回転駆動することが可能となる。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の発明において、前記バルブ特性可変機構は、前記所定の機関運転状態よりも排気の発生量の多い機関運転状態では、その発生量の増大に従い前記第２排気バルブを大きなバルブ特性にて開閉動作させるものであるとする。
【００１７】
上記の構成によれば、内燃機関が、上記請求項４に記載の発明における所定の機関運転状態よりも排気の発生量の多い機関運転状態で運転されると、バルブ特性可変機構によりバルブ特性が零よりも大きな値に調整される。この調整により第２排気バルブが開閉動作するようになる。第２排気バルブの開弁期間が零よりも大きくなり、燃焼室から第２排気通路へ排気が流入される。この排気は第２スクロール通路へ導かれ、そのノズルからタービンホイールに吹き付けられる。
【００１８】
さらに、上記機関運転状態のもとでは、排気の発生量の増大に従ってバルブ特性が大きくされる。第２排気バルブの開弁期間が長くなり、燃焼室から第２排気通路へ流入する排気の量、同第２排気通路から第２スクロール通路へ導かれる排気の流量、及び同第２スクロール通路のノズルからタービンホイールに吹き付けられる排気の流量が増大する。従って、より機関運転状態に適した量の排気をタービンホイール室に供給することが可能となる。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれか１つに記載の発明において、前記第１スクロール通路のノズルは、タービンホイールの動翼のリーディングエッジ部に対向して設けられ、前記第２スクロール通路のノズルは、前記動翼のシュラウド部に対向して設けられているとする。
【００２０】
上記の構成によれば、機関運転状態に応じた排気流量調整手段の流量調整により、第２排気通路への排気の流入が例えば停止されると、第２スクロール通路のノズルから動翼のシュラウド部へは排気が吹き付けられない。この際、第１排気通路へは排気が流入し、第１スクロール通路のノズルから動翼のリーディングエッジ部に排気が吹き付けられる。
【００２１】
これに対し、上記機関運転状態に応じた排気流量調整手段の流量調整により、燃焼室から第２排気通路へ排気が流入されると、第２スクロール通路のノズルから動翼のシュラウド部へ排気が吹き付けられる。この際にもまた、第１排気通路へは排気が流入され、第１スクロール通路のノズルから動翼のリーディングエッジ部に排気が吹き付けられる。第２スクロール通路のノズルが加わる分、スクロール通路全体のノズルが大きくなり、より多くの排気がタービンホイールの動翼に吹き付けられることとなる。
【００２２】
従って、機関運転状態に応じて上記のように第２排気通路への排気の流入量を調整することで、タービンホイールに吹き付けられる排気の流量を同運転状態に適した量に調整することができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明では、請求項１〜６のいずれか１つに記載の発明において、前記第１スクロール通路及び前記第２スクロール通路におけるノズルの少なくとも一方には、複数のノズルベーンが周方向に並べられた状態で配置されているとする。
【００２４】
上記の構成によれば、スクロール通路のノズルからタービンホイール室へ向けて排気が導かれる際、上記ノズルベーンにより排気の流速が高められ、しかも方向付けられる。そのため、より多くの排気エネルギを、タービンホイールを介して取り出して、タービン効率のさらなる向上を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を具体化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、車両等に搭載された内燃機関１１の上部の平面構造を示し、図２は図１の２−２線に沿った断面を示している。また、図３は、内燃機関１１と、その排気系に設けられたターボ過給機４３との関係を示している。
【００２６】
図１〜図３に示すように、内燃機関１１は、列をなして配置された複数の気筒（シリンダ）１２を有するシリンダブロック１３と、その上に取付けられたシリンダヘッド１４とを備えている。各気筒１２にはピストン１５が往復動可能に収容されている。各ピストン１５は、コネクティングロッド（図示略）を介し、出力軸であるクランクシャフト１６（図１参照）に連結されている。
【００２７】
各気筒１２においてピストン１５よりも上側の空間は燃焼室１７となっている。シリンダヘッド１４には、吸気ポート２０及び排気ポート２１，２２が気筒１２毎に、気筒配列方向（図１及び図３では左右方向、図２では紙面と直交する方向）に一対ずつ設けられている。気筒１２毎の吸気ポート２０は、内燃機関１１の外部の空気を燃焼室１７に導く吸気通路の一部を構成している。気筒１２毎の吸・排気ポート２０〜２２は、シリンダヘッド１４の下面において、同気筒１２の燃焼室１７に面して開口している。
【００２８】
ここで、気筒１２毎の排気ポート２１，２２を互いに区別するために、一方（図３の左方）を「第１排気ポート２１」といい、他方（図３の右方）を「第２排気ポート２２」というものとする。気筒１２毎の両排気ポート２１，２２は互いに独立（離間）した状態で設けられており、それらの排気下流端は、シリンダヘッド１４の排気側の側面１４Ａにおいて互いに離間した状態で開口している。
【００２９】
上記側面１４Ａには、気筒１２毎の第１排気ポート２１から排出された排気を集合させる第１排気マニホルド２３と、気筒１２毎の第２排気ポート２２から排出された排気を集合させる第２排気マニホルド２４とがそれぞれ取り付けられている。そして、少なくとも上記第１排気ポート２１及び第１排気マニホルド２３により第１排気通路２５が構成され、少なくとも上記第２排気ポート２２及び第２排気マニホルド２４により第２排気通路２６が構成されている。
【００３０】
シリンダヘッド１４には、各吸気ポート２０の燃焼室１７での開口部分を開閉する吸気バルブ２７が気筒１２毎に設けられている。また、シリンダヘッド１４には、第１排気ポート２１の燃焼室１７での開口部分を開閉する第１排気バルブ２８と、第２排気ポート２２の燃焼室１７での開口部分を開閉する第２排気バルブ２９とが、気筒１２毎に設けられている。これら吸・排気バルブ２７〜２９は、バルブスプリング３１によって、吸・排気ポート２０〜２２を閉鎖する方向（閉弁方向、図２の略上方）へ付勢されている。
【００３１】
シリンダヘッド１４には、バルブスプリング３１等に抗して、吸・排気ポート２０〜２２を開放させる方向（開弁方向、図２の略下方）へ吸・排気バルブ２７〜２９を移動（リフト）させるための動弁機構がそれぞれ設けられている。各動弁機構について説明すると、シリンダヘッド１４における吸気バルブ２７の略上方には、吸気カム３２を有する吸気カムシャフト３３が回転可能に支持されている。同様に、シリンダヘッド１４における両排気バルブ２８，２９の略上方には、排気カム３４を有する排気カムシャフト３５が、同シリンダヘッド１４に設けられた支持壁部３６（図１参照）において回転可能に支持されている。
【００３２】
吸・排気カムシャフト３３，３５は、タイミングチェーン３７、スプロケット（図示略）等によりクランクシャフト１６に駆動連結されている。そして、クランクシャフト１６の回転がタイミングチェーン３７等を介して吸・排気カムシャフト３３，３５に伝達される。
【００３３】
各吸・排気カム３２，３４と、対応する吸・排気バルブ２７〜２９の上端部との間には、ローラ３８を有するロッカーアーム３９が揺動可能に配置されている。さらに、シリンダヘッド１４において、吸・排気バルブ２７〜２９の上端部近傍にはラッシュアジャスタ４１が配置されている。ロッカーアーム３９には、バルブスプリング３１の圧縮反力とラッシュアジャスタ４１の押上げ力とが伝達され、これらの伝達によりローラ３８が略上方へ付勢されている。この付勢されたローラ３８は吸気カム３２に対しては直接接触し、排気カム３４に対しては後述するバルブ特性可変機構６５を介して間接的に接触している。
【００３４】
そして、吸・排気カム３２，３４の回転に伴い、ラッシュアジャスタ４１を支点としてロッカーアーム３９が下方へ揺動させられると、吸・排気バルブ２７〜２９が押下げられて、吸・排気ポート２０〜２２が開放された状態（開弁状態）になる。また、ロッカーアーム３９が上方へ揺動させられると、吸・排気バルブ２７〜２９が押し戻されて、吸・排気ポート２０〜２２が閉鎖された状態（閉弁状態）になる。
【００３５】
吸気通路には、吸気ポート２０へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁（図示略）が各気筒１２に対応して取付けられている。噴射された燃料は、吸気ポート２０を通って燃焼室１７内に導入される吸入空気と混ざり合って混合気となる。なお、吸気ポート２０を介さずに燃料噴射弁から燃料を燃焼室１７に直接噴射する構成を採ってもよい。
【００３６】
シリンダヘッド１４には、点火プラグ４２が各気筒１２に対応して取付けられている。そして、前記混合気は点火プラグ４２の電気火花によって着火され、燃焼する。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン１５が往復動され、その往復運動がコネクティングロッドを介してクランクシャフト１６に伝達される。この伝達によりクランクシャフト１６が回転されて、内燃機関１１の駆動力（出力トルク）が得られる。燃焼ガスは、排気として、第１排気ポート２１を通じて第１排気マニホルド２３へ排出されるとともに、第２排気ポート２２を通じて第２排気マニホルド２４へ排出される。
【００３７】
図３に示すように、内燃機関１１に設けられたターボ過給機４３は、シャフト４４の両端部にそれぞれ一体回転可能に連結されたタービンホイール４５及びコンプレッサホイール（図示略）を備えている。ターボ過給機４３では、排気のエネルギ（排気エネルギ）によってタービンホイール４５が駆動され、その回転がシャフト４４を介してコンプレッサホイールに伝達される。この伝達によりコンプレッサホイールが回転し、吸気通路を流れる空気（吸入空気）が圧縮されて圧力（過給圧）が高められ、強制的に燃焼室１７に送り込まれる。
【００３８】
ターボ過給機４３は、機能の点では、上記のように排気により回転駆動されるタービンホイール４５側（タービン側）と、回転して吸入空気の圧力を高めるコンプレッサホイール側（コンプレッサ側）とに分けられる。本実施形態のターボ過給機４３は、このタービン側に特徴を有している。そのため、主としてタービン側の各部について説明して、他の箇所については説明を割愛する。
【００３９】
タービンホイール４５は、図３及び図４に示すように、シャフト４４上に設けられたハブ４６と、ハブ４６の周りに配置された複数の動翼（ブレード）４７とを備えている。各動翼４７は、タービンホイール４５の軸方向、すなわちシャフト４４の軸線Ｌに沿う方向についての中間部分が、同シャフト４４の回転方向Ｒの前方へ膨らむように湾曲形成されている。こうした曲面形状を有する動翼４７は一般に反動型と呼ばれており、排気エネルギを受けることにより、その反動で回転する。
【００４０】
各動翼４７の外端縁のうち、上記軸方向について、コンプレッサホイールに近づく側（図４の左側）の部分はリーディングエッジ部４８を構成している。また、各動翼４７の外端縁のうちコンプレッサホイールから遠ざかる側（図４の右側）の部分はシュラウド部４９を構成している。各動翼４７においては、軸線Ｌからリーディングエッジ部４８までの距離が、同軸線Ｌから大部分のシュラウド部４９までの距離よりも大きく設定されている。
【００４１】
図３に示すように、ターボ過給機４３のタービンハウジング５１は、タービンホイール室５２、スクロール室５３及び出口部５４を備えている。タービンホイール室５２はタービンホイール４５を収容するための略円筒状の空間からなり、タービンハウジング５１の略中心部分に設けられている。スクロール室５３は、タービンホイール室５２の周りに渦巻き状に形成されている。スクロール室５３のタービンホイール室５２との境界部分はノズル５５を構成しており、スクロール室５３を流れた排気は、このノズル５５からタービンホイール室５２へ導かれ、タービンホイール４５の隣り合う動翼４７間に吹き付けられる。出口部５４はタービンハウジング５１においてタービンホイール室５２よりも排気下流側に設けられており、タービンホイール４５に吹き付けられた後の排気を排気下流側へ導く。
【００４２】
スクロール室５３の内部空間は、隔壁５６によりタービンホイール４５の軸方向に２つのスクロール通路に仕切られている。これらのスクロール通路は、隔壁５６を挟んでコンプレッサホイール側の第１スクロール通路５７と、コンプレッサホイールとは反対側の第２スクロール通路５８とからなる。
【００４３】
第１スクロール通路５７は、その上流端において第１排気マニホルド２３に接続されている。また、第１スクロール通路５７のタービンホイール室５２との境界部分は、略円環状の第１ノズル６１を構成している。第１ノズル６１は、動翼４７の上記リーディングエッジ部４８に対向する箇所で開口している。また、第２スクロール通路５８は、その上流端において上記第２排気マニホルド２４に接続されている。第２スクロール通路５８のタービンホイール室５２との境界部分は略円環状の第２ノズル６２を構成している。第２ノズル６２は、動翼４７の上記シュラウド部４９に対向する箇所で開口している。
【００４４】
このように、本実施形態では、ノズル５５は、隔壁５６によって第１ノズル６１及び第２ノズル６２の２つに仕切られている。表現を変えると、第１ノズル６１のコンプレッサホイールから遠ざかる側に隔壁５６を挟んで第２ノズル６２が並んで配置されている。
【００４５】
第１ノズル６１及び第２ノズル６２の各々には、その全周にわたって複数のノズルベーン６３，６４が等角度毎に配列された状態で設けられている。図５に示すように、各ノズルベーン６３は薄板状をなし、タービンホイール室５２の略接線方向に延びるように配置されている。なお、図示はしないが、各ノズルベーン６４もまた薄板状をなし、上記ノズルベーン６３と同様、タービンホイール室５２の略接線方向に延びるように配置されている。
【００４６】
これらのノズルベーン６３，６４は、排気を方向付けてタービンホイール室５２に導くとともに、タービンホイール４５の動翼４７に吹き付けられる排気の流速を高めることを目的として設けられている。排気の流速は、隣り合うノズルベーン６３，６３（又は６４，６４）の間隙に応じて異なる。間隙が小さいと排気の流速が大となり、同間隙が大きいと排気の流速が小となる。そして、タービンホイール４５に吹き付けられる排気の流速の調整により、同タービンホイール４５、シャフト４４及びコンプレッサホイールの回転速度、ひいては過給圧が調整される。
【００４７】
内燃機関１１には、上記ノズル５５からタービンホイール室５２に導かれる排気の流量を調整すべく、燃焼室１７から第２排気通路２６へ流入する排気の流量を機関運転状態に応じて調整する排気流量調整手段が設けられている。この排気流量調整手段は、本実施形態では、第２排気バルブ２９のバルブ特性を機関運転状態に応じて可変とするバルブ特性可変機構６５によって構成されている。ここでのバルブ特性とは、第２排気バルブ２９の作用角及び最大リフト量の少なくとも一方をいう。作用角は、図６及び図７に示すように、排気バルブ（第１排気バルブ２８、第２排気バルブ２９）の開弁時期ＥＶＯから閉弁時期ＥＶＣまでの開弁期間を角度（クランク角）で表現したものである。また、最大リフト量は、各排気バルブ２８，２９が開弁時においてバルブシートから最大量移動したときのその移動量である。
【００４８】
本実施形態のバルブ特性可変機構６５は、気筒１２毎の第１排気バルブ２８の作用角及び最大リフト量を一定としつつ（図７参照）、第２排気バルブ２９の作用角を連続的に変更する（図６参照）。すなわち、バルブ特性可変機構６５は、第２排気バルブ２９のバルブ特性を可変とする機能を有するだけでなく、第１排気バルブ２８を所定のバルブ特性にて開閉動作させる動弁機構としても機能する。また、本実施形態のバルブ特性可変機構６５は、上記作用角に加え第２排気バルブ２９の最大リフト量も連続的に変更する。これらの第２排気バルブ２９についての作用角及び最大リフト量は、バルブ特性可変機構６５によって互いに同期して変化させられ、例えば、作用角が小さくなるほど最大リフト量も小さくなる。作用角が小さくなるに従い、第２排気バルブ２９の開弁時期ＥＶＯと閉弁時期ＥＶＣとが互いに近寄り、開弁期間が短くなり、燃焼室１７から第２排気ポート２２及び第２排気マニホルド２４へ排出される排気の量が少なくなる。バルブ特性可変機構６５によって実現し得る第２排気バルブ２９の作用角（最大リフト量）の最小値は零である。この状態では第２排気バルブ２９が開弁せず、従って燃焼室１７から第２排気ポート２２及び第２排気マニホルド２４へ排出される排気は零となる。
【００４９】
これに対し、吸気バルブ２７の動弁機構については、上述したバルブ特性可変機構６５に相当するものは設けられていない。そのため、吸気バルブ２７は、常に上記第１排気バルブ２８と同様、所定のバルブ特性（作用角及び最大リフト量）にて開弁動作する。
【００５０】
図１に示すように、バルブ特性可変機構６５は、気筒１２毎の仲介駆動機構６６を備えるほか、すべての仲介駆動機構６６にそれぞれ共通のロッカーシャフト６７、コントロールシャフト６８及びアクチュエータ６９を備えている。
【００５１】
ロッカーシャフト６７は気筒配列方向へ延び、前述した支持壁部３６に固定されている。そのため、ロッカーシャフト６７は気筒配列方向への移動が不能であり、しかも回転不能である。なお、この気筒配列方向について、区別する必要のある場合には矢印Ｘ方向又は矢印Ｙ方向というものとする。矢印Ｘ方向は、前述したタイミングチェーン３７に近づく方向であり、排気カム３４の作用角を小さくする方向である。また、矢印Ｙ方向はタイミングチェーン３７から遠ざかる方向であり、上記作用角を大きくする方向である。
【００５２】
アクチュエータ６９は電動モータと、この電動モータの回転を直線運動に変換してコントロールシャフト６８に伝達する変換機構とを備えている。そして、この直線運動の伝達により、コントロールシャフト６８が気筒配列方向へ往復駆動される。
【００５３】
気筒１２毎の各仲介駆動機構６６は互いに同一構成を採っており、図８〜図１１に示すように、入力アーム７１と、その入力アーム７１の気筒配列方向についての両側に配置された一対の出力アーム７２，７３とを備えている。入力アーム７１は、排気カムシャフト３５の回転が伝達（入力）されて作動する部材であり、両端を開放した略円筒状をなしている。一方（タイミングチェーン３７側、図８〜図１１では左側）の出力アーム７２は、ロッカーアーム３９を介して第１排気バルブ２８を開閉駆動するための部材であり、また、他方（タイミングチェーン３７とは反対側、図８〜図１１では右側）の出力アーム７３は、ロッカーアーム３９を介して第２排気バルブ２９を開閉駆動するための部材である。入力アーム７１はその開放端において、各出力アーム７２，７３の対向する開放端に連結されている。仲介駆動機構６６毎の入力アーム７１及び両出力アーム７２，７３は支持壁部３６，３６間に配置されており、気筒配列方向への変位が両支持壁部３６，３６等によって規制されている（図１０参照）。
【００５４】
入力アーム７１の外周面から突出する一対の支持片７４，７４間には、ローラ７５が軸支されている。一方、各出力アーム７２，７３の外周面には、凹状に湾曲するカム面７６Ａを有するノーズ７６が突設されている。
【００５５】
ロッカーシャフト６７と入・出力アーム７１〜７３との間には、動力伝達用のスライダギヤ７７が配置されている。スライダギヤ７７は、ロッカーシャフト６７上に回動可能かつ気筒配列方向への変位可能に支持されている。ロッカーシャフト６７の外側のスライダギヤ７７を同ロッカーシャフト６７内のコントロールシャフト６８に動力伝達可能に連結するために、同スライダギヤ７７の内壁には、周方向に延びる周溝７８が形成されている。また、ロッカーシャフト６７において、隣り合う支持壁部３６，３６によって挟まれた箇所には、気筒配列方向へ延びる長孔７９が形成されている。これらの周溝７８及び長孔７９の交わる箇所には係止ピン８１が配置され、その内端部（図１０の下端部）がコントロールシャフト６８に圧入され、外端部（図１０の上端部）が周溝７８内に係合されている。
【００５６】
従って、前述したようにロッカーシャフト６７がシリンダヘッド１４（支持壁部３６）に固定されているが、コントロールシャフト６８の気筒配列方向への移動に伴い、係止ピン８１がロッカーシャフト６７の長孔７９内を移動することで、係止ピン８１を介してスライダギヤ７７を気筒配列方向へ変位させることが可能である。さらに、スライダギヤ７７自体は、周方向へ延びる周溝７８にて係止ピン８１の外端部に係合されていることから、その係止ピン８１にて気筒配列方向の位置は決定されるが、軸周りについては回動可能である。
【００５７】
入力アーム７１及びスライダギヤ７７間で動力を伝達するために、入力アーム７１の内周面には、出力アーム７２側ほど時計回り方向へねじれたヘリカルスプライン７１Ａが形成されている。これに対応して図９に示すように、スライダギヤ７７の外周面の気筒配列方向における中間部分には、同方向へねじれたヘリカルスプライン７７Ａが形成され、これが上記ヘリカルスプライン７１Ａに噛合されている。
【００５８】
また、出力アーム７２及びスライダギヤ７７間で動力を伝達するために、同出力アーム７２の内周面には、コントロールシャフト６８に平行にスプライン７２Ｂが形成されている。これに対応して、スライダギヤ７７の外周面の気筒配列方向における一方の端部にはコントロールシャフト６８に平行にスプライン７７Ｂが形成されており、これが上記スプライン７２Ｂに噛合されている。
【００５９】
さらに、他方の出力アーム７３及びスライダギヤ７７間で動力を伝達するために、同出力アーム７３の内周面には、前記入力アーム７１のヘリカルスプライン７１Ａとは逆方向、すなわち入力アーム７１から出力アーム７２側へ離れるほど反時計回り方向へねじれたヘリカルスプライン７３Ｃが形成されている。これに対応して、スライダギヤ７７の外周面の気筒配列方向における他方の端部には同方向へねじれたヘリカルスプライン７７Ｃが形成され、これが上記ヘリカルスプライン７３Ｃに噛合されている。
【００６０】
このように、ヘリカルスプライン７１Ａ，７７Ａと、ヘリカルスプライン７３Ｃ，７７Ｃとは逆方向へねじれている。そのため、コントロールシャフト６８の気筒配列方向の移動に連動してスライダギヤ７７が同方向へ変位しながら回転することにより、入力アーム７１と出力アーム７３とに対し互いに逆方向のねじり力が付与され、両アーム７１，７３の回動方向についての相対位相差が変化する。また、前記ヘリカルスプライン（７１Ａ，７３Ｃ），（７７Ａ，７７Ｃ）のねじれ方向の設定により、入・出力アーム７１，７３の相対位相差は、スライダギヤ７７が矢印Ｘ方向（作用角を小さくする方向）へ変位するに従い小さくなる。
【００６１】
これに対し、出力アーム７２とスライダギヤ７７とはスプライン７２Ｂ，７７Ｂにおいて噛合されている。そのため、コントロールシャフト６８の気筒配列方向の移動に連動してスライダギヤ７７が同方向へ変位しながら回転しても、入力アーム７１と出力アーム７２とに対しては上述したようなねじり力は付与されない。従って、入・出力アーム７１，７２の回動方向についての相対位相差は上記コントロールシャフト６８の移動に拘わらず変化しない。
【００６２】
図１２（Ａ）に示すように、各仲介駆動機構６６のローラ７５は上記排気カム３４に接触しており、排気カムシャフト３５の回転に伴い排気カム３４による略下向きの力がローラ７５に加えられる。
【００６３】
一方、上述したロッカーアーム３９のローラ３８は、出力アーム７２，７３の下方に位置している（図１１参照）。そして、ロッカーアーム３９は、その一方（図１２（Ａ）の左方）の端部において各排気バルブ２８，２９の上端部に接触し、他方（図１２（Ａ）の右方）の端部においてラッシュアジャスタ４１に接触している。これらの接触により、バルブスプリング３１の圧縮反力が排気バルブ２８，２９を介してロッカーアーム３９の一方の端部に伝達されるとともに、ラッシュアジャスタ４１の押上げ力がロッカーアーム３９の他方の端部に伝達される。両伝達によりロッカーアーム３９が押上げられ、ローラ３８が出力アーム７２，７３のベース円部分又はノーズ７６に接触している。
【００６４】
なお、図１２（Ａ）中の８３は、入力アーム７１の外周面に設けられた突片である。また、同図中の８４は、上記突片８３を通じて、排気カム３４の押下げによる入力アーム７１の揺動方向とは逆方向（図１２（Ａ）の時計回り方向）へ同入力アーム７１を付勢するロストモーションスプリングである。ロストモーションスプリング８４は、ローラ３８が出力アーム７２，７３のベース円部分に接触して、バルブスプリング３１の圧縮反力等による回転付勢力（支持片７４を図１２（Ａ）の時計回り方向へ回転させようとする力）が非常に小さくなった場合にも、ローラ７５を排気カム３４に確実に押し付ける。
【００６５】
従って、上記の構成を有する内燃機関１１では、図２において吸気カムシャフト３３が回転すると、その回転が対応するロッカーアーム３９を介して吸気バルブ２７に伝達される。この伝達により、吸気バルブ２７がバルブスプリング３１に抗して押下げられて開弁する。
【００６６】
また、排気カムシャフト３５が回転すると、その回転がバルブ特性可変機構６５を通じて気筒１２毎の各排気バルブ２８，２９に伝達される。この際、バルブ特性可変機構６５では、アクチュエータ６９によってコントロールシャフト６８が駆動されなければ、排気カムシャフト３５の排気カム３４の回転に伴い入力アーム７１が、コントロールシャフト６８を支点として揺動する。この揺動はスライダギヤ７７を介して出力アーム７２，７３に伝達される。この伝達に応じて揺動する出力アーム７２，７３によって、対応するロッカーアーム３９が揺動させられ、各排気バルブ２８，２９がバルブスプリング３１に抗して押下げられて開弁する。
【００６７】
例えば、図１２（Ａ），（Ｂ）は、アクチュエータ６９によってコントロールシャフト６８を図１の矢印Ｙ方向へ最大量移動させ、スライダギヤ７７を可動範囲における矢印Ｙ方向の端に位置させたときの仲介駆動機構６６の状態を示している。このときには、入力アーム７１と各出力アーム７２，７３との相対位相差が最大となり、第２排気バルブ２９の作用角が最大となっている。
【００６８】
特に、図１２（Ａ）は、排気カム３４がそのベース円部３４Ａにおいて、仲介駆動機構６６のローラ７５に接触した状態を示している。この状態では、両出力アーム７２，７３においてノーズ７６に近い部分がロッカーアーム３９のローラ３８に接触している。このため、両排気バルブ２８，２９は閉弁状態（リフト量が「０」）となる。
【００６９】
排気カムシャフト３５が矢印で示す方向へ回転すると、仲介駆動機構６６では、排気カム３４のノーズ３４Ｂによってローラ７５が押下げられて、入力アーム７１が下方へ揺動する。この揺動がスライダギヤ７７を介して各出力アーム７２，７３に伝達される。同出力アーム７２，７３が下方へ揺動し、ノーズ７６のカム面７６Ａが直ちにロッカーアーム３９のローラ３８に接触して、図１２（Ｂ）に示すように、カム面７６Ａの略全範囲を使用してローラ３８を押下げる。この押下げにより、ロッカーアーム３９がラッシュアジャスタ４１を支点として下方へ揺動し、各排気バルブ２８，２９を大きく押下げて開弁させる。各排気バルブ２８，２９は最大リフト量にて開弁し、燃焼室１７から第２排気ポート２２へ排出される排気の量が最大となる。
【００７０】
バルブ特性の変更に際し、アクチュエータ６９によってコントロールシャフト６８を図１の矢印Ｘ方向へ移動させると、その動きがロッカーシャフト６７の外のスライダギヤ７７に伝達されて、同スライダギヤ７７が回転しながら同方向へ変位する。スライダギヤ７７の回転により入力アーム７１及び出力アーム７３に対し互いに逆方向のねじり力が付与され、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示すように、入力アーム７１及び出力アーム７３の相対位相差が変化する。この相対位相差は、スライダギヤ７７の矢印Ｘ方向への変位量が大きくなるほど小さくなる。
【００７１】
図１３（Ａ）に示すように排気カム３４のベース円部３４Ａが、仲介駆動機構６６のローラ７５に接触するときに、出力アーム７３についてロッカーアーム３９のローラ３８との接触箇所がノーズ７６から遠ざかる。このため、出力アーム７２，７３が揺動しても、しばらくはロッカーアーム３９のローラ３８はノーズ７６のカム面７６Ａに接触することなく出力アーム７３に接触し続ける。
【００７２】
その後、図１３（Ｂ）に示すようにカム面７６Ａがローラ３８を押下げて、ラッシュアジャスタ４１を支点としてロッカーアーム３９を下方へ揺動させるが、ローラ３８が当初、ノーズ７６から離れている分、カム面７６Ａの使用範囲が少なくなる。その結果、ロッカーアーム３９の揺動角度が小さくなり、作用角が小さくなる。こうして、第２排気バルブ２９は最大時よりも小さな作用角にて第２排気ポート２２を開放状態にする。第２排気バルブ２９の開弁に伴い燃焼室１７から第２排気ポート２２へ排出される排気の量は、スライダギヤ７７の矢印Ｘ方向への変位量に応じて少なくなる。
【００７３】
アクチュエータ６９によってコントロールシャフト６８を図１の矢印Ｘ方向へ最大量移動させて、スライダギヤ７７を可動範囲における矢印Ｘ方向の端に位置させると、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示すように、入力アーム７１と出力アーム７３との相対位相差が最小となる。出力アーム７３の揺動の全期間、ロッカーアーム３９のローラ３８はノーズ７６のカム面７６Ａに接触することなくベース円部分に接触した状態を継続する。すなわち、図１４（Ｂ）に示すように、排気カム３４のノーズ３４Ｂが入力アーム７１のローラ７５を最大に押し下げても、カム面７６Ａはロッカーアーム３９のローラ３８を押し下げるために使用されることはない。ロッカーアーム３９は揺動することがなくなり、同ロッカーアーム３９による第２排気バルブ２９の押し下げ量、すなわちリフト量は零となる。こうして第２排気バルブ２９は第２排気ポート２２の閉鎖状態を維持する。
【００７４】
このように、アクチュエータ６９によってコントロールシャフト６８を通じてスライダギヤ７７の位置を調整することにより、上述した図６に示すように、第２排気バルブ２９の作用角及び最大リフト量を連続的に調整することが可能である。
【００７５】
なお、上記のようにスライダギヤ７７の位置を調整しても入力アーム７１と出力アーム７３との相対位相差は変わらない。従って、スライダギヤ７７の位置に拘わらず第１排気バルブ２８は常に図７に示す所定のバルブ特性にて開閉動作する。
【００７６】
さらに、図１に示すように、内燃機関１１等の運転状態を検出するために各種センサが設けられている。各種センサとしては、例えばクランク角センサ８５、エアフロメータ８６、スロットルセンサ８７、アクセルセンサ８８等が用いられている。クランク角センサ８５は、クランクシャフト１６が一定角度回転する毎にパルス状の信号を発生する。この信号は、クランクシャフト１６の回転角度であるクランク角や、単位時間当たりのクランクシャフト１６の回転数であるエンジン回転速度の算出等に用いられる。エアフロメータ８６は、吸気通路を流れる空気の量（吸入空気量）を検出し、スロットルセンサ８７は、吸気通路に設けられた吸入空気量調整用のスロットルバルブの開度（スロットル開度）を検出し、アクセルセンサ８８は運転者によるアクセルペダルの踏込み量を検出する。上記吸入空気量、又はそれに関係するパラメータ（例えば、スロットル開度、アクセル踏み込み量等）は機関負荷の算出に用いられる。
【００７７】
上記各種センサ８５〜８８の検出信号等に基づいて上記アクチュエータ６９の作動等を制御するために電子制御装置８９が設けられている。電子制御装置８９はマイクロコンピュータを中心として構成されており、中央処理装置（ＣＰＵ）が、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶されている制御プログラム、初期データ、制御マップ等に従って演算処理を行い、その演算結果に基づいて各種制御を実行する。ＣＰＵによる演算結果は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）において一時的に記憶される。
【００７８】
電子制御装置８９は、アクチュエータ６９の制御に際し、上記各種センサ８５〜８８の検出信号等に基づき内燃機関１１の運転状態（機関運転状態）を判断し、その判断結果に基づきアクチュエータ６９に対する通電を制御し、バルブ特性可変機構６５の作動を通じて第２排気バルブ２９のバルブ特性（作用角及び最大リフト量）を制御する。
【００７９】
電子制御装置８９は、例えば、内燃機関１１が排気流量の少ない機関運転領域、例えば低負荷域で運転されていると判断したときには、アクチュエータ６９の通電制御を通じてコントロールシャフト６８を図１の矢印Ｘ方向へ最大量移動させ、スライダギヤ７７を可動範囲における矢印Ｘ方向の端に位置させる。スライダギヤ７７がこの位置にあるときには、上記図１４（Ａ），（Ｂ）を用いて説明したように、入力アーム７１と出力アーム７３との相対位相差が最小となり、気筒１２毎の第２排気バルブ２９の作用角及び最大リフト量が零となる。そのため、燃焼室１７で発生した排気は第２排気通路２６へ流入しない。同排気は、第２スクロール通路５８の第２ノズル６２からタービンホイール室５２へ導かれず、隣り合う動翼４７のシュラウド部４９間に吹き付けられない。
【００８０】
これに対し、上記のようにスライダギヤ７７が上記位置へ移動させられても、入力アーム７１及び出力アーム７２の相対位相差は変化しない（常に一定である）。そのため、出力アーム７２の揺動に伴い、ノーズ７６のカム面７６Ａの略全範囲が使用されてローラ３８が押下げられる。この押下げにより、ロッカーアーム３９がラッシュアジャスタ４１を支点として下方へ揺動し、第１排気バルブ２８を大きく押下げる（大きく開弁させる）。このように第１排気バルブ２８は、予め設定された作用角及び最大リフト量にて開弁動作する。燃焼室１７で発生した排気は、第１排気バルブ２８の開弁に伴い第１排気ポート２１を通じて第１排気通路２５へ排出される。この排気は、第１スクロール通路５７の第１ノズル６１のみからタービンホイール室５２に導かれ、リーディングエッジ部４８から隣り合う動翼４７間に流入する。
【００８１】
燃焼室１７からタービンホイール室５２に至る排気通路の実質的な容積は、排気が第１排気通路２５及び第１スクロール通路５７に加え第２排気通路２６及び第２スクロール通路５８をも流れる場合の容積に対し半減する。その結果、内燃機関１１から排出される排気の量が少ないものの十分高い速度でその排気をタービンホイール４５に吹き付けて回転させ、過給圧を高めることが可能となる。
【００８２】
また、電子制御装置８９は、内燃機関１１が上記低負荷域よりも排気流量の多い中負荷域で運転されていると判断したときには、アクチュエータ６９の通電制御を通じてコントロールシャフト６８を図１の矢印Ｙ方向へ若干移動させ、スライダギヤ７７を可動範囲における中間の箇所に位置させる。
【００８３】
スライダギヤ７７が上記中間位置にあるときには、上記図１３（Ａ），（Ｂ）を用いて説明したように、入力アーム７１と出力アーム７３との相対位相差が採り得る範囲の中間の大きさとなり、第２排気バルブ２９は、作用角及び最大リフト量について採り得る範囲の中間の値で開閉動作する。そのため、燃焼室１７で発生した排気の一部は、第２排気バルブ２９の開弁に伴い第２排気ポート２２を通じて第２排気通路２６へ排出される。この排気は、第２スクロール通路５８の第２ノズル６２からタービンホイール室５２に導かれ、シュラウド部４９から隣り合う動翼４７間に流入する。
【００８４】
なお、電子制御装置８９は、機関負荷の大きさに応じてコントロールシャフト６８の移動量を変える。機関負荷が大きくなるに従い、コントロールシャフト６８を矢印Ｙ方向へ多く移動させる。これに伴いスライダギヤ７７の同方向への移動量も増大し、上記相対位相差が拡大する。そのため、ノーズ７６のカム面７６Ａにおいてローラ３８の押し下げに用いられる領域が拡大し、ロッカーアーム３９の揺動角度が大きくなって、第２排気バルブ２９のリフト量が多くなる。第２排気バルブ２９の作用角及び最大リフト量が機関負荷の増大に伴い大きくなって、同第２排気バルブ２９の開弁に伴い第２排気ポート２２を通じて第２排気通路２６に排出される排気の量が多くなる。
【００８５】
一方、このときには、上述した低速・低負荷域と同様に、第１排気バルブ２８が、予め設定された作用角及び最大リフト量にて開弁動作する。燃焼室１７で発生した排気の一部は、第１排気バルブ２８の開弁に伴い第１排気ポート２１を通じて第１排気通路２５へ排出され、第１スクロール通路５７の第１ノズル６１からタービンホイール室５２に導かれる。排気は、リーディングエッジ部４８から隣り合う動翼４７間に流入する。
【００８６】
従って、こうした排気流量の多い場合には、流量の少ない場合よりもノズル５５が、動翼４７のシュラウド部４９に対向する第２ノズル６２の分だけ大きくなる。排気流量が多くても、排気エネルギを無駄にすることなく、排気が適切にタービンホイール室５２へ導かれて、タービンホイール４５の動翼４７に到達する。排気エネルギの回収効率が高く、タービン効率が向上し、スクロール室５３の入口部分の圧力（エンジン背圧）が低減する。
【００８７】
そして、電子制御装置８９は、内燃機関１１が上記中負荷域よりも排気流量の多い高負荷域で運転されていると判断すると、アクチュエータ６９の通電制御を通じてコントロールシャフト６８を図１の矢印Ｙ方向へ最大量移動させ、スライダギヤ７７を可動範囲における矢印Ｙ方向の端に位置させる。スライダギヤ７７がこの位置にあるときには、上記図１２（Ａ），（Ｂ）を用いて説明したように、入力アーム７１と出力アーム７３との相対位相差が最大となり、第２排気バルブ２９が作用角及び最大リフト量について採り得る最大値で開閉動作する。第２排気バルブ２９の開弁に伴い第２排気ポート２２を通じて第２排気通路２６に排出される排気の量が最も多くなる。
【００８８】
このときには、上述した低・中負荷域と同様に、第１排気バルブ２８が、予め設定された作用角及び最大リフト量にて開弁動作する。従って、こうした排気流量の最も多い場合には、第１ノズル６１及び第２ノズル６２からタービンホイール４５に吹き付けられる排気の量も最大となる。
【００８９】
以上詳述した本実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）内燃機関１１の運転に伴い燃焼室１７で発生した排気を第１スクロール通路５７に導く第１排気通路２５（第１排気ポート２１、第１排気マニホルド２３）と、同排気を第２スクロール通路５８に導く第２排気通路２６（第２排気ポート２２、第２排気マニホルド２４）とを設ける。また、第１排気通路２５及び第２排気通路２６のうち、同第２排気通路２６へ流入する排気の流量のみを機関運転状態に応じて調整する排気流量調整手段を設けている。
【００９０】
そのため、特許文献１において用いられたような第２スクロール通路の入口部の開度を調整するための排気制御バルブを用いなくてもすむ。従って、第２スクロール通路５８を流れる排気の流量を調整するという排気制御バルブと同様の機能を確保しつつ、排気制御バルブを用いることによる不具合、すなわち、第２スクロール通路５８の通路面積が急激に拡大し、排気の圧力が低下して排気エネルギの損失が発生してタービン効率が低下する現象を抑制することができる。
【００９１】
（２）排気バルブ２８，２９のうち第１排気バルブ２８については、機関運転状態に拘わらず予め定められた図７のバルブ特性（作用角及び最大リフト量）にて開閉動作させるようにしている。そのため、燃焼室１７で発生した排気を、機関運転状態に拘わらず、第１排気バルブ２８の開弁に伴い第１スクロール通路５７の第１ノズル６１からタービンホイール４５に吹き付けることができる。
【００９２】
（３）排気流量調整手段として、第２排気バルブ２９の作用角及び最大リフト量を機関運転状態に応じて可変とするバルブ特性可変機構６５を用いている。そのため、このバルブ特性可変機構６５によって第２排気バルブ２９のバルブ特性を調整することで、第２排気通路２６及び第２スクロール通路５８を流れる排気の流量を機関運転状態に応じた量に調整することができる。
【００９３】
（４）内燃機関１１が排気の発生量の少ない低負荷域で運転されているときには、バルブ特性可変機構６５により第２排気バルブ２９のバルブ特性（作用角及び最大リフト量）を零にし、同第２排気バルブ２９の開閉動作を休止させるようにしている。燃焼室１７から第２排気通路２６への排気の流入を停止し、第２ノズル６２からタービンホイール４５への排気の吹き付けを停止し、第１ノズル６１のみから排気をタービンホイール４５に吹き付けるようにしている。
【００９４】
そのため、燃焼室１７からタービンホイール室５２に至る排気の通路の容積が小さくなり（高負荷時に対しおよそ半減し）、少ない量の排気でありながら高い流速でタービンホイール４５に吹き付け、これを効率よく回転駆動することができる。また、燃焼室１７から排出された排気がタービンホイール室５２に至るまでの時間を短くすることができ、機関運転状態が変化する過渡時において、その変化に素早く応答させてタービンホイール４５を回転させることができ、内燃機関１１の過渡時における出力特性等の性能を向上させることができる。
【００９５】
（５）内燃機関１１が中負荷域で運転されているときには、機関負荷の増大、すなわち排気の発生量の増大に従い、第２排気バルブ２９のバルブ特性（作用角及び最大リフト量）を大きくしている。機関負荷の増大に伴い第２排気バルブ２９の開弁期間を長くして、燃焼室１７から第２排気通路２６、第２スクロール通路５８を流れて第２ノズル６２からタービンホイール４５に吹き付けられる排気の流量を増大させることができる。従って、より機関運転状態に適した量の排気をタービンホイール室５２に供給することが可能となる。
【００９６】
（６）第１スクロール通路５７の第１ノズル６１をタービンホイール４５の動翼４７のリーディングエッジ部４８に対向させて設け、第２スクロール通路５８の第２ノズル６２を動翼４７のシュラウド部４９に対向させて設けている。そのため、機関運転状態に応じて上記のように第２排気通路２６への排気の流入量を調整することで、タービンホイール４５に吹き付けられる排気の流量を同運転状態に適した量に調整することができる。
【００９７】
（７）第１ノズル６１及び第２ノズル６２に、それぞれ複数のノズルベーン６３，６４を周方向に並べられた状態で配置している。そのため、各ノズル６１，６２からタービンホイール室５２へ向けて排気が導かれる際、ノズルベーン６３，６４により排気の流速を高め、しかも方向付けることができる。より多くの排気エネルギを取り出して、タービン効率のさらなる向上を図ることができる。
【００９８】
なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・内燃機関の複数の気筒１２を、２つのグループ（第１グループＧ１、第２グループＧ２）に分ける。第１グループＧ１の気筒１２では、全ての排気バルブを、上記実施形態での第１排気バルブ２８と同様のバルブ特性にて、すなわち、予め設定された特定のバルブ特性（図７参照）にて開閉動作させる。第２グループＧ２の気筒１２では、全ての排気バルブを、上記実施形態での第２排気バルブ２９と同様のバルブ特性にて、すなわち、バルブ特性可変機構６５によって調整されたバルブ特性（図６参照）にて開閉動作（休止を含む）させる。
【００９９】
この場合、バルブ特性可変機構６５の仲介駆動機構６６として上記実施形態で用いたものの構成を若干変更して利用することができる。例えば、１気筒当たりに２本の排気バルブが用いられている場合には、第２グループＧ２の排気バルブについては、仲介駆動機構６６の出力アーム７２の内周面、及びスライダギヤ７７の外周面に、前記スプライン７２Ｂ，７７Ｂに代えて、出力アーム７３及びスライダギヤ７７のヘリカルスプライン７３Ｃ，７７Ｃと同様のヘリカルスプラインを設ける。また、第１グループＧ１の排気バルブについては、仲介駆動機構６６の入・出力アーム７１〜７３の内周面、及びスライダギヤ７７の外周面に、コントロールシャフト６８に平行にスプラインを設ける。
【０１００】
このように変更した場合でも、上記実施形態と同様の作用及び効果が得られる。
・本発明は、排気バルブ（第１排気バルブ２８及び第２排気バルブ２９）を１気筒当りに３本以上有する内燃機関にも適用することができる。この場合、出力アームの数を排気バルブの本数に合わせる変更を行う。
【０１０１】
・排気流量調整手段として上記バルブ特性可変機構６５とは異なるものを用いてもよい。例えば、吸・排気バルブ２７〜２９のうち少なくとも第２排気バルブ２９として、ソレノイドの通電に応じて開閉される電磁駆動バルブによって構成してもよい。このタイプの電磁駆動バルブでは、ソレノイドに対する通電態様を変更することで作用角及び最大リフト量を調整可能である。そのため、各ソレノイドに対する通電態様を機関運転状態に応じて変更することで、前記実施形態と同様の作用及び効果が得られる。例えば、内燃機関が低負荷域で運転されているときには電磁駆動バルブの開弁動作を休止させる。同内燃機関が高負荷域で運転されているときには電磁駆動バルブを、採り得る最大の作用角及び最大リフト量にて開閉動作させる。中間負荷域で運転されているときには、上記低負荷域と高負荷域との間の作用角及び最大リフト量にて電磁駆動バルブを開閉動作させる。
【０１０２】
・上記実施形態では、反動型の形状を有する動翼４７を採用したが、これに代えていわゆる衝撃型の形状を有する動翼４７を採用してもよい。
・バルブ特性可変機構６５の作動を、前記実施形態とは異なる機関運転状態に基づいて制御してもよい。こうした機関運転状態としては、排気通路の圧力、機関回転速度、吸入空気量、スロットル開度、アクセル踏み込み量の各々であってもよく、そのほかにも適宜に組み合わせたものであってもよい。例えば、バルブ特性可変機構６５を、内燃機関１１の低回転速度域では、第２排気バルブ２９の開閉動作を休止させる態様にし、高回転速度域では、第２排気バルブ２９を最大の作用角にて開閉動作させる態様にする。また、中回転速度域では、バルブ特性可変機構６５を、第２排気バルブ２９を上記高回転速度域よりも小さな（零を除く）作用角にて開閉動作させるための態様にする。
【０１０３】
・バルブ特性可変機構６５は、第２排気バルブ２９の作用角及び最大リフト量の少なくとも一方を機関運転状態に応じて変更できるものであればよい。
・ノズルベーン６３，６４を第１ノズル６１にのみ、又は第２ノズル６２にのみ設けてもよい。また、第１ノズル６１のノズルベーン６３、及び第２ノズル６２のノズルベーン６４をともに割愛してもよい。
【０１０４】
・ノズルベーン６３，６４として上記実施形態で用いた固定式に代え、可動式のノズルベーンを用い、機関運転状態に応じてそれらのノズルベーンの角度を制御するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明を具体化した一実施形態における内燃機関上部の構造を示す平面図。
【図２】図１の２−２線断面図。
【図３】ターボ過給機付内燃機関の構成を示す略図。
【図４】タービンホイールの正面図。
【図５】ノズルベーンの配置状態を示す概略側面図。
【図６】バルブ特性可変機構による第２排気バルブのバルブ特性（作用角及び最大リフト量）の変化態様を示す特性図。
【図７】第１排気バルブのバルブ特性（作用角及び最大リフト量）を示す特性図。
【図８】気筒毎の仲介駆動機構を示す斜視図。
【図９】各仲介駆動機構におけるスライダギヤ等を示す正面図。
【図１０】各仲介駆動機構等の内部構造を示す部分断面図。
【図１１】気筒毎の入・出力アームとロッカーアームとの位置関係を説明する概略正面図。
【図１２】（Ａ），（Ｂ）はバルブ特性可変機構による第２排気バルブの開閉動作を示す部分断面図。
【図１３】（Ａ），（Ｂ）はバルブ特性可変機構による第２排気バルブの開閉動作を示す部分断面図。
【図１４】（Ａ），（Ｂ）はバルブ特性可変機構による第２排気バルブの開閉動作を示す部分断面図。
【符号の説明】
【０１０６】
１１…内燃機関、１７…燃焼室、２５…第１排気通路、２６…第２排気通路、２８…第１排気バルブ、２９…第２排気バルブ、４３…ターボ過給機、４５…タービンホイール、４７…動翼、４８…リーディングエッジ部、４９…シュラウド部、５２…タービンホイール室、５３…スクロール室、５５…ノズル、５６…隔壁、５７…第１スクロール通路、５８…第２スクロール通路、６１…第１ノズル、６２…第２ノズル、６３，６４…ノズルベーン、６５…バルブ特性可変機構（排気流量調整手段）。
【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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