JP2001234743A - 内燃機関の排気制御装置 - Google Patents

内燃機関の排気制御装置

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JP2001234743A
JP2001234743A JP2000046849A JP2000046849A JP2001234743A JP 2001234743 A JP2001234743 A JP 2001234743A JP 2000046849 A JP2000046849 A JP 2000046849A JP 2000046849 A JP2000046849 A JP 2000046849A JP 2001234743 A JP2001234743 A JP 2001234743A
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Tetsuro Muraji
哲 朗 連
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Mikuni Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】吸排気バルブを電磁駆動機構により開閉駆動す
るエンジンにおいて、装置の大型化、コストの増加等を
招くことなく、電磁駆動力による排気バルブの開閉駆動
を所定のタイミングで確実にかつ正確に行なわせる。 【解決手段】シリンダボア１１内において上死点と下死
点との間を往復動するピストン２０と、燃焼室を開閉す
る吸気バルブ４０及び排気バルブ５０を電磁力により開
閉駆動する電磁アクチュエータ６０，７０と、排気通路
９０ａとを備えたエンジンにおいて、ピストン２０の下
死点の領域において、シリンダボア１１と排気通路９０
ａとを連通するバイパス排気管１００を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダボア内の
燃焼ガスの排出を制御する内燃機関の排気制御装置に関
し、特に、燃焼室を開閉するバルブを電磁力により駆動
する電磁駆動機構を備えた内燃機関において、シリンダ
ボア内の燃焼ガスの排出を制御する内燃機関の排気制御
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関（エンジン）の燃焼室に対し
て、吸気を導く吸気ポートの開閉を行なう吸気バルブ及
び燃焼ガスを排出する排気ポートを開閉する排気バルブ
を駆動する機構として、カムシャフト、タイミングベル
ト等からなる機構を用いる代わりに、電磁力によって直
接駆動する電磁駆動機構が開発されている。この電磁駆
動機構を備えた内燃機関として、例えば、特開平１０−
１４１０２８号公報、特開平８−１８９３１５号公報等
に開示されたものが知られている。これらの公報に開示
の電磁駆動機構においては、吸気行程においてシリンダ
ボア内をピストンが下降する際に、所定のタイミングで
電磁力により吸気バルブが開弁方向に駆動されて吸気ポ
ートが開かれ、この吸気ポートからシリンダボア及び燃
焼室内に新気が供給される。
【０００３】また、排気行程においてシリンダボア内を
ピストンが上昇する際に、所定のタイミングで電磁力に
より排気バルブが開弁方向に駆動されて排気ポートが開
かれ、燃焼したガス（排気）が、この排気ポートから排
気マニホールド（排気通路）を通って大気中に排出され
ることになる。この電磁力による駆動においては、吸気
バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを自由に設定で
き、理論的にはエンジンの全回転域で最大の体積効率を
得ることが可能になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジンの
排気行程において、シリンダボア内における燃焼ガスの
残留圧力は、例えば０．６ＭＰａ程度となる。したがっ
て、燃焼ガスを排出する際には、この燃焼ガスの圧力に
打ち勝って、排気バルブを開弁方向に駆動させるべく、
電磁駆動機構は大きな電磁力を発生させる必要がある。
すなわち、この燃焼ガスが閉弁方向に押し付ける力に打
ち勝って、排気バルブを開弁させるには、吸気バルブ側
の電磁駆動機構に比べて、排気バルブ側の電磁駆動機構
を大型化し、あるいは、供給する駆動電流を大きくする
必要があり、装置全体としての大型化を招くことにな
る。また、吸気バルブを駆動する電磁駆動機構との共用
化が図れないため、コストの増加を招くことになる。
【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
成されたものであり、その目的とするところは、装置の
大型化、コストの増加等を招くことなく、電磁駆動力に
よる排気バルブの開閉駆動を、所定のタイミングで確実
にかつ正確に行なわせることのできる内燃機関の排気制
御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る内燃機関の
排気装置は、シリンダボア内において上死点と下死点と
の間を往復動するピストンと、シリンダボアの上方に位
置する燃焼室を開閉する吸気バルブ及び排気バルブと、
少なくとも排気バルブを電磁力により開閉駆動する電磁
駆動機構と、排気バルブの開放により排出される排気を
導く排気通路とを備えた内燃機関の排気装置であって、
上記ピストンの下死点の領域において、シリンダボアと
排気通路とを連通するバイパス排気通路を有する、こと
を特徴としている。上記構成によれば、ピストンが下死
点領域から上死点領域に移動する排気行程において、ピ
ストンが下死点領域に位置しているとき、比較的高圧の
燃焼ガスが、バイパス排気通路を通り排気通路へ向けて
排出されることになる。したがって、排気バルブを閉弁
方向に押し付ける燃焼ガスの圧力はその分だけ低くな
り、その後の電磁駆動により、排気バルブは所定のタイ
ミングで確実に開弁方向に駆動され得る。
【０００７】また、本発明に係る内燃機関の排気装置
は、シリンダボア内において上死点と下死点との間を往
復動するピストンと、シリンダボアの上方に位置する燃
焼室を開閉する吸気バルブ及び排気バルブと、少なくと
も排気バルブを電磁力により開閉駆動する電磁駆動機構
と、排気バルブの開放により排出される排気を導く排気
通路とを備えた内燃機関の排気装置であって、上記ピス
トンの下死点の領域において、シリンダボアと排気通路
とを連通するバイパス排気通路と、このバイパス排気通
路の開閉を制御する制御弁とを有する、ことを特徴とし
ている。上記構成によれば、ピストンが下死点領域から
上死点領域に移動する排気行程において、ピストンが下
死点領域に位置しているとき、比較的高圧の燃焼ガス
が、バイパス排気通路を通って制御弁の上流まで導かれ
る。そして、この制御弁が所定のタイミングで開弁する
ことにより、シリンダボアと排気通路とが連通され、こ
の燃焼ガスは、排気通路に向けて排出されることにな
る。したがって、排気バルブを閉弁方向に押し付ける燃
焼ガスの圧力はその分だけ低くなり、その後の電磁駆動
により、排気バルブは所定のタイミングで確実に開弁方
向に駆動され得る。また、排気行程においてのみ制御弁
を開弁させることにより、吸気行程における新気等の吹
き抜けを防止できる。
【０００８】上記構成において、制御弁は、シリンダボ
アから排気通路に向かう流れのみを許容する逆止弁であ
る、構成を採用することができる。上記構成によれば、
制御弁が逆止弁であることから、シリンダボアから排気
通路に向けて排出された燃焼ガス（排気）が、再びシリ
ンダボアに向けて逆流するのを防止することができる。
これにより、燃焼ガスの排出が確実に行なわれることに
なる。
【０００９】上記構成において、制御弁は、予め設定さ
れた所定の付勢力により閉弁方向に付勢されている、構
成を採用することができる。上記構成によれば、シリン
ダボア内の燃焼ガスの圧力が所定レベル以上になると、
制御弁を閉弁する付勢力に抗して、燃焼ガスの圧力によ
り制御弁が開弁方向に移動させられる。これにより、燃
焼ガスの一部が排出され、所定レベル以上の燃焼ガスの
圧力が排気バルブに加わるのを防止でき、排気バルブは
所定のタイミングで確実に開弁方向に駆動され得る。
【００１０】上記構成において、制御弁は、内燃機関の
運転状態に応じた制御信号により開閉駆動される、構成
を採用することができる。上記構成によれば、内燃機関
の運転状態に応じて、制御弁の開閉動作が行なわれるこ
とになる。したがって、排気バルブの開閉タイミングと
バイパス排気通路を通して高圧の燃焼ガスを排出させる
タイミングとを、所望の時期に容易に設定することがで
き、内燃機関の運転状態に応じたきめ細かな排気制御が
行なえる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の一
実施形態に係る排気制御装置を備えた４サイクル内燃機
関（エンジン）の一部断面図であり、図２は吸気バルブ
及び排気バルブを開閉駆動する電磁駆動機構の概略構成
を示す断面図である。
【００１２】この実施形態に係る排気制御装置を備えた
エンジンは、図１に示すように、シリンダボア１１を形
成するシリンダブロック１０、このシリンダボア１１内
を上下方向に往復動するように配置されたピストン２
０、シリンダブロック１０の上端に接合され吸気ポート
３１及び排気ポート３２を形成するシリンダヘッド３
０、吸気ポート３１を開閉する吸気バルブ４０、排気ポ
ート３２を開閉する排気バルブ５０、吸気バルブ４０を
駆動する電磁駆動機構としての電磁アクチュエータ６
０、排気バルブ５０を駆動する電磁駆動機構としての電
磁アクチュエータ７０、シリンダヘッド３０の上方を覆
うシリンダヘッドカバー８０、排気ポート３２に接続さ
れて排気通路を画定する排気マニホールド９０、シリン
ダボア１１と排気マニホールド９０とを連通するバイパ
ス排気通路を画定するバイパス排気管１００等を、その
基本構成として備えている。
【００１３】ここで、ピストン２０は、エンジンの吸
気、圧縮、膨張、排気の各行程において、シリンダボア
１１の下側に位置する下死点（ＢＤＣ）と上側に位置す
る上死点（ＴＤＣ）との間を、往復動するようになって
いる。尚、図１中において、実線で表されたピストン２
０は下死点（ＢＤＣ）の位置に、又、点線で表されたピ
ストン２０´は上死点（ＴＤＣ）の位置に、それぞれ位
置する状態を示したものである。
【００１４】シリンダヘッド３０には、その下面領域に
おいて、吸気を導入する吸気ポート３１及び燃焼ガスを
排出する排気ポート３２に連通しかつシリンダボア１１
の上方に位置する燃焼室ＣＨが形成されており、又、略
中央部から垂直に伸びる領域において、点火プラグ（不
図示）を取り付けるための点火プラグ孔３３が、燃焼室
ＣＨに連通するように形成されている。また、吸気ポー
ト３１の上方領域には、吸気バルブ４０を往復動方向に
案内する吸気バルブガイド３４が嵌着されており、一
方、排気ポート３２の上方領域には、排気バルブ５０を
往復動方向に案内する排気バルブガイド３５が嵌着され
ている。さらに、シリンダヘッド３０の外壁３６で囲ま
れた上方空間には、吸気バルブ４０を電磁力により駆動
する電磁アクチュエータ６０と、排気バルブ５０を電磁
力により駆動する電磁アクチュエータ７０とが配置され
ており、これら電磁アクチュエータ６０，７０を覆うよ
うに、シリンダヘッドカバー８０が取り付けられてい
る。
【００１５】吸気バルブ４０は、図２に示すように、バ
ルブ軸部４１（バルブステム）、このバルブ軸部４１の
先端に位置するバルブヘッド４２等により形成されてお
り、バルブ軸部４１の上端部４３が後述する電磁アクチ
ュエータ６０の可動部材６６の一端部６６ａに対して着
脱自在に連結されるようになっている。また、バルブヘ
ッド４２の上側には、バルブシート面４２ａが形成され
ており、このバルブシート面４２ａが吸気ポート３１の
バルブシート３１ａ（図１参照）に対して着座及び離脱
することにより、吸気ポート３１が開閉される。
【００１６】排気バルブ５０は、図２に示すように、バ
ルブ軸部５１（バルブステム）、このバルブ軸部５１の
先端に位置するバルブヘッド５２等により形成されてお
り、バルブ軸部５１の上端部５３が後述する電磁アクチ
ュエータ７０の可動部材７６の一端部７６ａに対して着
脱自在に連結されるようになっている。また、バルブヘ
ッド５２の上側には、バルブシート面５２ａが形成され
ており、このバルブシート面５２ａが排気ポート３２の
バルブシート３２ａ（図１参照）に対して着座及び離脱
することにより、排気ポート３２が開閉される。すなわ
ち、排気バルブ５０は、吸気バルブ４０と比べて、バル
ブヘッド５２の外径がバルブヘッド４２の外径よりも小
さく形成されている点、材料が異なる点等を除いて、略
同様の構成となっている。
【００１７】吸気バルブ４０を駆動する電磁アクチュエ
ータ６０は、図１及び図２に示すように、磁路を形成す
る断面略Ｃ字形状のヨーク６１、このヨーク６１の内側
に配置された樹脂等の非磁性材料からなるボビン６２、
このボビン６２に対して環状に巻回された励磁用のコイ
ル６３、ボビン６２の中央部に配置されたコア６４、コ
イル６３への通電により磁極が形成される３つの磁極部
６１ａ，６１ｂ，６４ａ、これら磁極部６１ａ，６１
ｂ，６４ａと協働して所定の間隙Ｄを画定するように配
置された磁路を形成するヨーク６５、この間隙Ｄにおい
て往復動自在に配置された可動部材６６、磁気ギャップ
６７，６８等により構成されている。
【００１８】この可動部材６６には、その一端部６６ａ
において、吸気バルブ４０の上端部４３を着脱自在に連
結できるような連結部（不図示）が形成されており、
又、上記間隙Ｄに位置する主領域において、磁極部６１
ａ，６１ｂ，６４ａ、ヨーク６５と対向し得るように永
久磁石片６６ｂ，６６ｃが固着されている。この永久磁
石片６６ｂ，６６ｃは、図２に示すように、それぞれの
着磁面の極性がお互いに逆向きとなるように、すなわ
ち、永久磁石片６６ｂの着磁面がＮ極→Ｓ極の配列に対
して、永久磁石片６６ｃの着磁面がＳ極→Ｎ極の配列と
なるように形成されている。
【００１９】上記構成をなす電磁アクチュエータ６０に
おいては、コイル６３に電流が供給されていない状態
で、磁気ギャップ６７，６８の磁気抵抗が永久磁石片６
６ｂ，６６ｃの磁力に対して大きいため、永久磁石６６
ｂ（Ｎ極）→磁極部６４ａ→コア６４→ヨーク６１→磁
極部６１ｂ→永久磁石６６ｃ（Ｓ極）→永久磁石片６６
ｃ（Ｎ極）→ヨーク６５→永久磁石片６６ｂ（Ｓ極）と
いう経路を辿る磁路が形成され、図２に示すように、可
動部材６６は、上方の休止位置に偏倚して位置付けられ
る。この休止位置に可動部材６６が位置するとき、一端
部６６ａに連結された吸気バルブ４０は、吸気ポート３
１を閉じた状態に位置付けられることになる。
【００２０】一方、コイル６３に対して、所定方向に所
定レベルの電流が供給されると、磁気ギャップ６７，６
８にも磁束が通り、永久磁石片６６ｂ（Ｎ極）→磁気ギ
ャップ６８→磁極部６１ａ→ヨーク６１→磁気ギャップ
６７→ヨーク６１→コア６４→磁極部６４ａ→永久磁石
片６６ｃ（Ｓ極）→永久磁石片６６ｃ（Ｎ極）→ヨーク
６５→永久磁石片６６ｂ（Ｓ極）という経路を辿る磁路
と、永久磁石片６６ｂ（Ｎ極）→磁気ギャップ６８→磁
極部６１ａ→ヨーク６１→磁気ギャップ６７→ヨーク６
１→磁極部６１ｂ→永久磁石片６６ｃ（Ｓ極）→永久磁
石片６６ｃ（Ｎ極）→ヨーク６５→永久磁石片６６ｂ
（Ｓ極）という経路を辿る磁路とが形成され、可動部材
６６は下方の作動位置に向けて移動させられる。
【００２１】さらに、コイル６３へ供給する電流を大き
くすると、永久磁石片６６ｂ（Ｎ極）→磁気ギャップ６
８→磁極部６１ａ→ヨーク６１→磁気ギャップ６７→ヨ
ーク６１→コア６４→磁極部６４ａ→永久磁石片６６ｃ
（Ｓ極）→永久磁石片６６ｃ（Ｎ極）→ヨーク６５→永
久磁石片６６ｂ（Ｓ極）という経路を辿る磁路のみが形
成され、可動部材６６はさらに下方の作動位置に向けて
移動させられる。この可動部材６６の作動位置への移動
により、一端部６６ａに連結された吸気バルブ４０は、
吸気ポート３１を開いた状態（開弁位置）に位置付けら
れることになる。
【００２２】排気バルブ５０を駆動する電磁アクチュエ
ータ７０は、図１及び図２に示すように、磁路を形成す
る断面略Ｃ字形状のヨーク７１、このヨーク７１の内側
に配置された樹脂等の非磁性材料からなるボビン７２、
このボビン７２に対して環状に巻回された励磁用のコイ
ル７３、ボビン７２の中央部に配置されたコア７４、コ
イル７３への通電により磁極が形成される３つの磁極部
７１ａ，７１ｂ，７４ａ、これら磁極部７１ａ，７１
ｂ，７４ａと協働して所定の間隙Ｄを画定するように配
置された磁路を形成するヨーク７５、この間隙Ｄにおい
て往復動自在に配置された可動部材７６、磁気ギャップ
７７，７８等により構成されている。
【００２３】この可動部材７６には、その一端部７６ａ
において、排気バルブ５０の上端部５３を着脱自在に連
結できるような連結部（不図示）が形成されており、
又、上記間隙Ｄに位置する主領域において、磁極部７１
ａ，７１ｂ，７４ａ、ヨーク７５と対向し得るように永
久磁石片７６ｂ，７６ｃが固着されている。この永久磁
石片７６ｂ，７６ｃは、図２に示すように、それぞれの
着磁面の極性がお互いに逆向きとなるように、すなわ
ち、永久磁石片７６ｂの着磁面がＮ極→Ｓ極の配列に対
して、永久磁石片７６ｃの着磁面がＳ極→Ｎ極の配列と
なるように形成されている。
【００２４】上記構成をなす電磁アクチュエータ７０に
おいては、コイル７３に電流が供給されていない状態
で、磁気ギャップ７７，７８の磁気抵抗が永久磁石片７
６ｂ，７６ｃの磁力に対して大きいため、永久磁石７６
ｂ（Ｎ極）→磁極部７４ａ→コア７４→ヨーク７１→磁
極部７１ｂ→永久磁石７６ｃ（Ｓ極）→永久磁石片７６
ｃ（Ｎ極）→ヨーク７５→永久磁石片７６ｂ（Ｓ極）と
いう経路を辿る磁路が形成され、図２に示すように、可
動部材７６は、上方の休止位置に偏倚して位置付けられ
る。この休止位置に可動部材７６が位置するとき、一端
部７６ａに連結された排気バルブ５０は、排気ポート３
２を閉じた状態に位置付けられることになる。
【００２５】一方、コイル７３に対して、所定方向に所
定レベルの電流が供給されると、磁気ギャップ７７，７
８にも磁束が通り、永久磁石片７６ｂ（Ｎ極）→磁気ギ
ャップ７８→磁極部７１ａ→ヨーク７１→磁気ギャップ
７７→ヨーク７１→コア７４→磁極部７４ａ→永久磁石
片７６ｃ（Ｓ極）→永久磁石片７６ｃ（Ｎ極）→ヨーク
７５→永久磁石片７６ｂ（Ｓ極）という経路を辿る磁路
と、永久磁石片７６ｂ（Ｎ極）→磁気ギャップ７８→磁
極部７１ａ→ヨーク７１→磁気ギャップ７７→ヨーク７
１→磁極部７１ｂ→永久磁石片７６ｃ（Ｓ極）→永久磁
石片７６ｃ（Ｎ極）→ヨーク７５→永久磁石片７６ｂ
（Ｓ極）という経路を辿る磁路とが形成され、可動部材
７６は下方の作動位置に向けて移動させられる。
【００２６】さらに、コイル７３へ供給する電流を大き
くすると、永久磁石片７６ｂ（Ｎ極）→磁気ギャップ７
８→磁極部７１ａ→ヨーク７１→磁気ギャップ７７→ヨ
ーク７１→コア７４→磁極部７４ａ→永久磁石片７６ｃ
（Ｓ極）→永久磁石片７６ｃ（Ｎ極）→ヨーク７５→永
久磁石片７６ｂ（Ｓ極）という経路を辿る磁路のみが形
成され、可動部材７６はさらに下方の作動位置に向けて
移動させられる。この可動部材７６の作動位置への移動
により、一端部７６ａに連結された排気バルブ５０は、
排気ポート３２を開いた状態（開弁位置）に位置付けら
れることになる。
【００２７】上記のように、吸気バルブ４０を駆動する
電磁アクチュエータ６０と排気バルブ５０を駆動する電
磁アクチュエータ７０とは、ほぼ同一の構成をなしてお
り、部品の共用化が行なわれている。したがって、この
部品の共用化により、コストの低減を行なうことができ
る。尚、これら電磁アクチュエータ６０，７０の駆動に
おいては、クランクシャフトの回転角度を検出するクラ
ンク角センサ、冷却水の温度を検出する水温センサ、吸
気の圧力を検出する吸気圧センサ、吸気の流量を検出す
るエアフローセンサ、排気マニホールド９０内における
酸素の量を検出する酸素センサ等の種々のセンサにより
検出された情報に基づいて、先ずエンジンの運転状態が
判断され、この判断情報とＲＯＭ等の記憶手段に予め記
憶された駆動マップ等に基づき、制御部（ＣＰＵ）から
所定の制御信号が出力され、この出力された制御信号に
より、所定のタイミングで駆動されることになる。
【００２８】排気マニホールド９０は、その一端部９１
がボルト、ナット等によりシリンダヘッド３０に連結さ
れて、排気ポート３２と排気通路９０ａとが連通させら
れており、排気バルブ５０の開放（開弁）により、排気
（燃焼ガス）が排気ポート３２を通って排気通路９０ａ
に排出される。また、排気マニホールド９０の他端部
（不図示）は、触媒装置等を介してマフラーに接続され
ている。さらに、排気マニホールド９０の途中には、分
岐排気管９２が形成されており、その端部９３がシリン
ダブロック１０に形成されたフランジ部１２に対して、
ボルト、ナット等により連結されて、シリンダボア１１
に連通するバイパス排気ポート１２ａとその分岐通路９
２ａとが連通させられている。
【００２９】上記バイパス排気ポート１２ａは、ピスト
ン２０が下死点（ＢＤＣ）に位置するときに、シリンダ
ボア１１が分岐通路９２ａすなわち排気通路９０ａと連
通させられるような位置に形成されている。ここで、こ
のバイパス排気ポート１２ａを形成する位置は、図１に
示すように、下死点（ＢＤＣ）に位置するピストン２０
の上面２１とバイパス排気ポート１２ａの下側内壁面１
２ａ´とが面一になる位置、あるいは、バイパス排気ポ
ート１２ａの下側内壁面１２ａ´がピストン２０の上面
２１よりも若干上方に偏倚した位置等、ピストン２０の
下死点（ＢＤＣ）の近傍に位置する領域であればよい。
また、バイパス排気ポート１２ａの断面形状としては、
円形形状、あるいは、ピストン２０の往復動方向に対し
て直交する方向に扁平な楕円形状等を採用することがで
きる。
【００３０】これらバイパス排気ポート１２ａ及び分岐
通路９２ａにより、シリンダボア１１と排気通路９０ａ
とを連通するバイパス排気通路が形成されており、この
バイパス排気ポート１２ａを画定するシリンダブロック
１０の一部及び分岐排気管９２により、バイパス排気通
路を画定するバイパス排気管１００が形成されている。
尚、上記分岐排気管９２は、排気マニホールド９０と一
体的に形成されているが、別体として形成し、後で排気
マニホールドに連結する構成であってもよい。
【００３１】次に、本発明の排気制御装置を備えたエン
ジンの動作について説明する。先ず、吸気行程において
は、電磁アクチュエータ６０のコイル６３に所定の電流
が供給されて、その可動部材６６が吸気バルブ４０を開
弁位置に移動させる。すると、吸気ポート３１からシリ
ンダボア１１内に新気及び噴霧燃料が充填され、その後
コイル６３への通電方向が反転されて、可動部材６６は
休止位置に向かい、吸気バルブ４０を閉弁位置に移動さ
せる。そして、圧縮行程において、ピストン２０がシリ
ンダボア１１内を下死点（ＢＤＣ）から上死点（ＴＤ
Ｃ）に向けて移動し、所定のタイミングで点火プラグに
より混合気が点火され、膨張行程へと移行する。膨張行
程においては、ピストン２０がシリンダボア１１内を上
死点（ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）に向けて移動し、
この運動エネルギがクランクシャフトの回転力に変換さ
れる。
【００３２】続いて、排気行程においては、ピストン２
０が下死点（ＢＤＣ）近傍に位置するとき、シリンダボ
ア１１と排気マニホールド９０とはバイパス排気管１０
０を介して連通しているため、先ず、このバイパス排気
管１００を通して、高圧の燃焼ガス（排気）が排気マニ
ホールド９０に向けて排出される。すなわち、排気バル
ブ５０により開閉される排気ポート３２を通ることな
く、シリンダボア１１から排気マニホールド９０へ直接
排出されることになる。
【００３３】そして、ピストン２０が下死点（ＢＤＣ）
から上死点（ＴＤＣ）に向けて上昇するに伴なって、所
定のタイミングで電磁アクチュエータ７０のコイル７３
に所定の電流が供給されて、その可動部材７６が排気バ
ルブ５０を開弁位置に移動させる。この際、ピストン２
０が上昇して、その上面２１がバイパス排気ポート１２
ａの上側内壁面１２ａ´´より上方に移動すると、バイ
パス排気管１００からの燃焼ガスの排出は遮断され、排
気ポート３２から排気マニホールド９０に向けて燃焼ガ
スが排出されることになる。
【０００３４】ところで、電磁アクチュエータ７０によ
り、排気バルブ５０が開弁方向へ駆動される時点では、
バイパス排気管１００を通して、既に燃焼ガスの一部が
排出されているため、排気バルブ５０を閉弁方向に押し
付ける燃焼ガスの残圧は低くなっている。したがって、
電磁アクチュエータ７０に加わる負荷はその分だけ軽減
されており、排気バルブ５０は、この電磁アクチュエー
タ７０により、所定のタイミングで確実に開弁させられ
る。これにより、燃焼ガスは、排気ポート３２を介して
排気マニホールド９０に向け確実に排出されることにな
る。尚、電磁アクチュエータ７０の故障等により、仮に
排気バルブ５０が開弁しなくなった場合でも、バイパス
排気管１００を通して燃焼ガスの一部が確実に排出され
るため、リンプホーム機能を確保することができる。
【００３５】図３は、他の実施形態に係る排気制御装置
を備えたエンジンを示すものであり、図１に示す実施形
態に対して制御弁が設けられた以外は、同様の構成にな
っている。この実施形態に係るエンジンの排気マニホー
ルド１１０は、その一端部１１１がボルト、ナット等に
よりシリンダヘッド３０に連結されて、排気ポート３２
と排気通路１１０ａとが連通させられており、排気バル
ブ５０の開放（開弁）により、排気（燃焼ガス）が排気
ポート３２を通って排気通路１１０ａに排出される。ま
た、排気マニホールド１１０の他端部（不図示）は、触
媒装置等を介してマフラーに接続されている。
【００３６】さらに、排気マニホールド１１０の途中に
は、分岐排気管１１２が形成されており、その端部１１
３がシリンダブロック１０に形成されたフランジ部１２
に対して、ボルト、ナット等により連結されている。ま
た、分岐排気管１１２により画定される分岐通路１１２
ａの途中には仕切り壁１１４が設けられ、この仕切り壁
１１４を境に２つの開口部１１５，１１６が形成されて
いる。
【００３７】また、分岐排気管１１２には、開口部１１
５，１１６の領域において、制御弁１２０を保持するバ
ルブケース１３０がボルト、ナット等を用いて連結され
ている。このバルブケース１３０には、開口部１１５，
１１６に連通するように形成されたＵ字状通路１３１、
開口部１１５に連通する側に形成された弁座部１３２、
制御弁１２０を往復動自在にガイドするバルブガイド１
３３、制御弁１２０の一端部に係合された付勢スプリン
グ１２５を収納するバネ収容部１３４等が形成されてい
る。
【００３８】制御弁１２０は、その一端部１２１に係合
された付勢スプリング１２５により、その弁部１２２が
弁座部１３２に着座してＵ字状通路１３１を常時遮断す
るように付勢されている。すなわち、この制御弁１２０
は、シリンダボア１１からバイパス排気ポート１２ａを
通って排気通路１１０ａに向かう流れのみを許容する逆
止弁として形成されている。また、制御弁１２０は、予
め設定された付勢力をもつ付勢スプリング１２５により
閉弁方向に付勢されているため、この制御弁１２０を境
に、シリンダボア１１側（上流側）の圧力が排気通路１
１０ａ側（下流側）の圧力よりも所定レベル以上大きく
なったとき、その圧力差により、制御弁１２０が開弁す
るようになっている。ここで、付勢スプリング１２５の
付勢力は、例えば、ピストン２０が下死点（ＢＤＣ）の
近傍に位置するときのシリンダボア１１内の残留圧によ
り、制御弁１２０を開弁させるような値に設定するのが
好ましい。
【００３９】上記バイパス排気ポート１２ａ、分岐通路
９２ａ、Ｕ字状通路１３１により、シリンダボア１１と
排気通路１１０ａとを連通するバイパス排気通路が形成
されており、このバイパス排気ポート１２ａを画定する
シリンダブロック１０の一部及び分岐排気管１１２によ
り、バイパス排気通路を画定するバイパス排気管１４０
が形成されている。尚、上記分岐排気管１１２は、排気
マニホールド１１０と一体的に形成されているが、別体
として形成し、後で排気マニホールドに連結する構成で
あってもよい。
【００４０】次に、この実施形態に係る排気制御装置を
備えたエンジンの動作について説明する。先ず、吸気行
程においては、電磁アクチュエータ６０のコイル６３に
所定の電流が供給されて、その可動部材６６が吸気バル
ブ４０を開弁位置に移動させる。すると、吸気ポート３
１からシリンダボア１１内に新気及び噴霧燃料が充填さ
れ、その後コイル６３への通電方向が反転されて、可動
部材６６は休止位置に向かい、吸気バルブ４０を閉弁位
置に移動させる。この吸気行程においては、制御弁１２
０は開弁しないように付勢スプリング１２５により付勢
されている。したがって、シリンダボア１１内に導かれ
た新気及び噴霧燃料は、排気通路１１０ａ側へ吹き抜け
ることなく、確実にシリンダボア１１内に留められる。
【００４１】そして、圧縮行程においては、ピストン２
０がシリンダボア１１内を下死点（ＢＤＣ）から上死点
（ＴＤＣ）に向けて移動し、所定のタイミングで点火プ
ラグにより混合気が点火され、膨張行程へと移行する。
膨張行程においては、ピストン２０がシリンダボア１１
内を上死点（ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）に向けて移
動し、この運動エネルギがクランクシャフトの回転力に
変換される。
【００４２】続いて、排気行程においては、ピストン２
０が下死点（ＢＤＣ）近傍に位置するとき、燃焼ガスの
残圧により、制御弁１２０は付勢スプリング１２５の付
勢力に抗して開弁させられる。これにより、シリンダボ
ア１１と排気マニホールド１１０とはバイパス排気管１
４０を介して連通した状態となり、先ず、このバイパス
排気管１４０を通して、高圧の燃焼ガス（排気）が排気
マニホールド１１０に向けて排出される。すなわち、排
気バルブ５０により開閉される排気ポート３２を通るこ
となく、シリンダボア１１から排気マニホールド１１０
へ直接排出されることになる。そして、シリンダボア１
１内の残圧が所定レベル以下になると、付勢スプリング
１２５の付勢力により、制御弁１２０は閉弁位置すなわ
ち休止位置に移動して、バイパス排気通路を遮断する。
【００４３】続いて、ピストン２０が下死点（ＢＤＣ）
から上死点（ＴＤＣ）に向けて上昇するに伴なって、所
定のタイミングで電磁アクチュエータ７０のコイル７３
に所定の電流が供給されて、その可動部材７６が排気バ
ルブ５０を開弁位置に移動させる。そして、開放された
排気ポート３２から排気マニホールド１１０に向けて燃
焼ガス（排気）が排出されることになる。尚、ピストン
２０が上昇する際に、その上面２１がバイパス排気ポー
ト１２ａの上側内壁面１２ａ´´より上方に移動した時
点で、バイパス排気管１４０からの燃焼ガスの排出が遮
断されることになるため、この後に制御弁１２０が閉弁
させられるように、付勢スプリング１２５の付勢力を設
定してもよい。
【０００４４】ところで、電磁アクチュエータ７０によ
り、排気バルブ５０が開弁方向へ駆動される時点では、
バイパス排気管１４０を通して、既に燃焼ガスの一部が
排出されているため、排気バルブ５０を閉弁方向に押し
付ける燃焼ガスの残圧は低くなっている。したがって、
前述の実施形態と同様に、電磁アクチュエータ７０に加
わる負荷はその分だけ軽減されており、排気バルブ５０
は、この電磁駆動アクチュエータ７０により、所定のタ
イミングで確実に開弁させられる。これにより、燃焼ガ
スは、排気ポート３２を介して排気マニホールド１１０
に向け確実に排出されることになる。尚、電磁アクチュ
エータ７０の故障等により、仮に排気バルブ５０が開弁
しなくなった場合でも、バイパス排気管１４０を通して
燃焼ガスの一部が確実に排出されるため、前述の実施形
態と同様に、リンプホーム機能を確保することができ
る。
【００４５】図４は、さらに他の実施形態に係る排気制
御装置を備えたエンジンを示すものであり、図３に示す
実施形態に対して、制御弁をエンジンの運転状態に応じ
た制御信号により開閉駆動するようにした以外は、同様
の構成になっている。この実施形態に係るエンジンの排
気マニホールド２１０は、その一端部２１１がボルト、
ナット等によりシリンダヘッド３０に連結されて、排気
ポート３２と排気通路２１０ａとが連通させられてお
り、排気バルブ５０の開放（開弁）により、排気（燃焼
ガス）が排気ポート３２を通って排気通路２１０ａに排
出される。また、排気マニホールド２１０の他端部（不
図示）は、触媒装置等を介してマフラーに接続されてい
る。
【００４６】さらに、排気マニホールド２１０の途中に
は、分岐排気管２１２が形成されており、その端部２１
３がシリンダブロック１０に形成されたフランジ部１２
に対して、ボルト、ナット等により連結されている。ま
た、分岐排気管２１２により画定される分岐通路２１２
ａの途中には仕切り壁２１４が設けられ、この仕切り壁
２１４を境に２つの開口部２１５，２１６が形成されて
いる。
【００４７】また、分岐排気管２１２には、開口部２１
５，２１６の領域において、ダイアフラム型バルブ２３
０がボルト、ナット等を用いて連結されている。このダ
イアフラム型バルブ２３０は、開口部２１５，２１６に
連通するように形成されたＵ字状通路２３１、開口部２
１５に連通する側に形成された弁座部２３２、弁座部２
３２に対して着座及び離脱してＵ字状通路２３１の開閉
を行なう制御弁２３３、制御弁２３３を往復動自在にガ
イドするバルブガイド２３４、制御弁２３３の一端部に
連結されたダイアフラム２３５及びこのダイアフラム２
３５を挟んで外側から付勢力を及ぼす付勢スプリング２
３６を収納する収容部２３７、収容部２３７を覆うキャ
ップ２３８、このキャップ２３８に設けられてダイアフ
ラム２３５とキャップ２３８とにより画定される空間に
連通するパイプ２３９等により構成されている。
【００４８】制御弁２３３は、予め設定された付勢力を
もつ付勢スプリング２３６により、その弁部２３３ａが
弁座部２３２に着座してＵ字状通路２３１を常時遮断す
るように付勢されている。すなわち、この制御弁２３３
は、シリンダボア１１からバイパス排気ポート１２ａを
通って排気通路２１０ａに向かう流れのみを許容する逆
止弁として形成されている。また、パイプ２３９には、
ゴムホース等の連結パイプを介してバキュームポンプ等
の減圧手段（不図示）が接続されており、この減圧手段
は、制御部から出力されるエンジンの運転状態に応じた
制御信号に基づいて駆動されるようになっている。
【００４９】ここで、付勢スプリング２３６の付勢力
は、例えば、制御弁２３３を境に、シリンダボア１１側
（上流側）の圧力と排気通路２１０ａ側（下流側）の圧
力との圧力差が最大になっても、制御弁２３３が開弁し
ないような値に設定されている。そして、減圧手段を駆
動させてダイアフラム２３５を適宜移動させることによ
り、エンジンの運転状態に応じた所望のタイミングで、
制御弁２３３が開弁させられるようになっている。
【００５０】上記バイパス排気ポート１２ａ、分岐通路
２１２ａ、Ｕ字状通路２３１により、シリンダボア１１
と排気通路２１０ａとを連通するバイパス排気通路が形
成されており、このバイパス排気ポート１２ａを画定す
るシリンダブロック１０の一部及び分岐排気管２１２に
より、バイパス排気通路を画定するバイパス排気管２４
０が形成されている。尚、上記分岐排気管２１２は、排
気マニホールド２１０と一体的に形成されているが、別
体として形成し、後で排気マニホールドに連結する構成
であってもよい。
【００５１】次に、この実施形態に係る排気制御装置を
備えたエンジンの動作について説明する。先ず、吸気行
程においては、電磁アクチュエータ６０のコイル６３に
所定の電流が供給されて、その可動部材６６が吸気バル
ブ４０を開弁位置に移動させる。すると、吸気ポート３
１からシリンダボア１１内に新気及び噴霧燃料が充填さ
れ、その後コイル６３への通電方向が反転されて、可動
部材６６は休止位置に向かい、吸気バルブ４０を閉弁位
置に移動させる。この吸気行程においては、減圧手段は
駆動されず、制御弁２３３は閉弁位置に保持されてい
る。したがって、シリンダボア１１内に導かれた新気及
び噴霧燃料は、排気通路２１０ａ側へ吹き抜けることな
く、確実にシリンダボア１１内に留められる。
【００５２】そして、圧縮行程においては、ピストン２
０がシリンダボア１１内を下死点（ＢＤＣ）から上死点
（ＴＤＣ）に向けて移動し、所定のタイミングで点火プ
ラグにより混合気が点火され、膨張行程へと移行する。
膨張行程においては、ピストン２０がシリンダボア１１
内を上死点（ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）に向けて移
動し、この運動エネルギがクランクシャフトの回転力に
変換される。
【００５３】続いて、排気行程においては、ピストン２
０が下死点（ＢＤＣ）近傍に位置するとき、エンジンの
運転状態に応じた制御信号が制御部から出力されて減圧
手段が駆動され、ダイアフラム２３５が付勢スプリング
２３６の付勢力に抗して作動し、制御弁２３３が開弁す
る。これにより、シリンダボア１１と排気マニホールド
２１０とはバイパス排気管２４０を介して連通した状態
となる。そして、先ず、このバイパス排気管２４０を通
して、高圧の燃焼ガス（排気）が排気マニホールド２１
０に向けて排出される。すなわち、排気バルブ５０によ
り開閉される排気ポート３２を通ることなく、シリンダ
ボア１１から排気マニホールド２１０へ直接排出される
ことになる。そして、シリンダボア１１内の残圧が所定
レベル以下になると、減圧手段の駆動が停止され、付勢
スプリング２３６の付勢力により、制御弁２３３は閉弁
位置すなわち休止位置に移動して、バイパス排気通路を
遮断する。
【００５４】続いて、ピストン２０が下死点（ＢＤＣ）
から上死点（ＴＤＣ）に向けて上昇するに伴なって、所
定のタイミングで電磁アクチュエータ７０のコイル７３
に所定の電流が供給されて、その可動部材７６が排気バ
ルブ５０を開弁位置に移動させる。そして、開放された
排気ポート３２から排気マニホールド２１０に向けて燃
焼ガス（排気）が排出されることになる。尚、ピストン
２０が上昇する際に、その上面２１がバイパス排気ポー
ト１２ａの上側内壁面１２ａ´´より上方に移動した時
点で、バイパス排気管２４０からの燃焼ガスの排出が遮
断されることになるため、この後に減圧手段の駆動が停
止されて制御弁２３３が閉弁させられるように設定して
もよい。
【０００５５】ところで、電磁アクチュエータ７０によ
り、排気バルブ５０が開弁方向へ駆動される時点では、
バイパス排気管２４０を通して、既に燃焼ガスの一部が
排出されているため、排気バルブ５０を閉弁方向に押し
付ける燃焼ガスの残圧は低くなっている。したがって、
前述の実施形態と同様に、電磁アクチュエータ７０に加
わる負荷はその分だけ軽減されており、排気バルブ５０
は、この電磁アクチュエータ７０により、所定のタイミ
ングで確実に開弁させられる。これにより、燃焼ガス
は、排気ポート３２を介して排気マニホールド２１０に
向け確実に排出されることになる。尚、前述の実施形態
と同様に、電磁アクチュエータ７０の故障等により、仮
に排気バルブ５０が開弁しなくなった場合でも、バイパ
ス排気管２４０を通して燃焼ガスの一部が確実に排出さ
れるため、リンプホーム機能を確保することができる。
【００５６】図５は、さらに他の実施形態に係る排気制
御装置を備えたエンジンを示すものであり、図４に示す
実施形態に対して、制御弁の駆動源として電磁力を採用
した以外は、同様の構成になっている。この実施形態に
係るエンジンでは、図４に示す実施形態と同様の排気マ
ニホールド２１０及び分岐排気管２１２が設けられてい
る。そして、分岐排気管２１２には、開口部２１５，２
１６の領域において、電磁駆動型バルブ３３０がボル
ト、ナット等を用いて連結されている。
【００５７】この電磁駆動型バルブ３３０は、図５に示
すように、開口部２１５，２１６に連通するように形成
されたＵ字状通路３３１、開口部２１５に連通する側に
形成された弁座部３３２、弁座部３３２に対して着座及
び離脱してＵ字状通路３３１の開閉を行なう制御弁３３
３、制御弁３３３を往復動自在にガイドするバルブガイ
ド３３４、制御弁３３３の一端部に係合するように配置
された付勢スプリング３３５、制御弁３３３の一端部の
周りに配置された電磁アクチュエータ３３６等により構
成されている。
【００５８】制御弁３３３は、予め設定された付勢力を
もつ付勢スプリング３３５により、その弁部３３３ａが
弁座部３３２に着座してＵ字状通路３３１を常時遮断す
るように付勢されている。すなわち、この制御弁３３３
は、シリンダボア１１からバイパス排気ポート１２ａを
通って排気通路２１０ａに向かう流れのみを許容する逆
止弁として形成されている。ここで、付勢スプリング３
３５の付勢力は、例えば、制御弁３３３を境に、シリン
ダボア１１側（上流側）の圧力と排気通路２１０ａ側
（下流側）の圧力との圧力差が最大になっても、制御弁
３３３が開弁しないような値に設定され、かつ、ピスト
ン２０が排気行程の下死点（ＢＤＣ）近傍に位置すると
きに、シリンダボア１１内の残圧による押し開け力と相
俟って、電磁アクチュエータ３３６に比較的小さい電流
を流すだけで制御弁３３３を開弁させることができるよ
うな値に設定されている。そして、電磁アクチュエータ
３３６を適宜駆動させることにより、エンジンの運転状
態に応じた所望のタイミングで、制御弁３３３が開弁さ
せられるようになっている。
【００５９】また、制御弁３３３には、図６に示すよう
に、電磁アクチュエータ３３６に囲まれる領域におい
て、永久磁石片３３３ｂ，３３３ｃが固着されており、
この永久磁石片３３３ｂ，３３３ｃは、図６に示すよう
に、それぞれの着磁面の極性がお互いに逆向きとなるよ
うに、すなわち、永久磁石片３３３ｂの着磁面がＮ極→
Ｓ極の配列に対して、永久磁石片３３３ｃの着磁面がＳ
極→Ｎ極の配列となるように形成されている。
【００６０】電磁アクチュエータ３３６は、磁路を形成
する断面略Ｃ字形状のヨーク３３６ａ、このヨーク３３
６ａの内側に配置された樹脂等の非磁性材料からなるボ
ビン３３６ｂ、このボビン３３６ｂに対して環状に巻回
された励磁用のコイル３３６ｃ、ボビン３３６ｂの中央
部に配置されたコア３３６ｄ、コイル３３６ｃへの通電
により磁極が形成される３つの磁極部３３６ｅ，３３６
ｆ，３３６ｇ、これら磁極部３３６ｅ，３３６ｆ，３３
６ｇと協働して所定の間隙Ｄを画定するように配置され
た磁路を形成するヨーク３３６ｈ、磁気ギャップ３３６
ｊ，３３６ｋ等により構成されている。
【００６１】上記構成をなす電磁アクチュエータ３３６
においては、コイル３３６ｃに電流が供給されていない
状態で、磁気ギャップ３３６ｊ，３３６ｋの磁気抵抗が
永久磁石片３３３ｂ，３３３ｃの磁力に対して大きいた
め、永久磁石３３３ｂ（Ｎ極）→磁極部３３６ｇ→コア
３３６ｄ→ヨーク３３６ａ→磁極部３３６ｆ→永久磁石
３３３ｃ（Ｓ極）→永久磁石片３３３ｃ（Ｎ極）→ヨー
ク３３６ｈ→永久磁石片３３３ｂ（Ｓ極）という経路を
辿る磁路が形成され、図６に示すように、制御弁３３３
は、上方の休止位置に偏倚して位置付けられる。この休
止位置に制御弁３３３が位置するとき、その弁部３３３
ａが弁座部３３２に着座して、制御弁３３３はＵ字状通
路３３１を遮断した状態となっている。
【００６２】一方、コイル３３６ｃに対して、所定方向
に所定レベルの電流が供給されると、磁気ギャップ３３
６ｊ，３３６ｋにも磁束が通り、永久磁石片３３３ｂ
（Ｎ極）→磁気ギャップ３３６ｋ→磁極部３３６ｅ→ヨ
ーク３３６ａ→磁気ギャップ３３６ｊ→ヨーク３３６ａ
→コア３３６ｄ→磁極部３３６ｇ→永久磁石片３３３ｃ
（Ｓ極）→永久磁石片３３３ｃ（Ｎ極）→ヨーク３３６
ｈ→永久磁石片３３３ｂ（Ｓ極）という経路を辿る磁路
と、永久磁石片３３３ｂ（Ｎ極）→磁気ギャップ３３６
ｋ→磁極部３３６ｅ→ヨーク３３６ａ→磁気ギャップ３
３６ｊ→ヨーク３３６ａ→磁極部３３６ｆ→永久磁石片
３３３ｃ（Ｓ極）→永久磁石片３３３ｃ（Ｎ極）→ヨー
ク３３６ｈ→永久磁石片３３３ｂ（Ｓ極）という経路を
辿る磁路とが形成され、制御弁３３３は開弁方向（図６
中下向き）に移動させられる。
【００６３】さらに、コイル３３６ｃへ供給する電流を
大きくすると、永久磁石片３３３ｂ（Ｎ極）→磁気ギャ
ップ３３６ｋ→磁極部３３６ｅ→ヨーク３３６ａ→磁気
ギャップ３３６ｊ→ヨーク３３６ａ→コア３３６ｄ→磁
極部３３６ｇ→永久磁石片３３３ｃ（Ｓ極）→永久磁石
片３３３ｃ（Ｎ極）→ヨーク３３６ｈ→永久磁石片３３
３ｂ（Ｓ極）という経路を辿る磁路のみが形成され、制
御弁３３３はさらに開弁方向に移動させられる。
【００６４】この実施形態においては、上記バイパス排
気ポート１２ａ、分岐通路２１２ａ、Ｕ字状通路３３１
により、シリンダボア１１と排気通路２１０ａとを連通
するバイパス排気通路が形成されており、このバイパス
排気ポート１２ａを画定するシリンダブロック１０の一
部及び分岐排気管２１２により、バイパス排気通路を画
定するバイパス排気管３４０が形成されている。
【００６５】次に、この実施形態に係る排気制御装置を
備えたエンジンの動作について説明する。先ず、吸気行
程においては、電磁アクチュエータ６０のコイル６３に
所定の電流が供給されて、その可動部材６６が吸気バル
ブ４０を開弁位置に移動させる。すると、吸気ポート３
１からシリンダボア１１内に新気及び噴霧燃料が充填さ
れ、その後コイル６３への通電方向が反転されて、可動
部材６６は休止位置に向かい、吸気バルブ４０を閉弁位
置に移動させる。この吸気行程においては、電磁アクチ
ュエータ３３６は駆動されず、制御弁３３３は閉弁位置
に保持されている。したがって、シリンダボア１１内に
導かれた新気及び噴霧燃料は、排気通路２１０ａ側へ吹
き抜けることなく、確実にシリンダボア１１内に留めら
れる。
【００６６】そして、圧縮行程においては、ピストン２
０がシリンダボア１１内を下死点（ＢＤＣ）から上死点
（ＴＤＣ）に向けて移動し、所定のタイミングで点火プ
ラグにより混合気が点火され、膨張行程へと移行する。
膨張行程においては、ピストン２０がシリンダボア１１
内を上死点（ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）に向けて移
動し、この運動エネルギがクランクシャフトの回転力に
変換される。
【００６７】続いて、排気行程においては、ピストン２
０が下死点（ＢＤＣ）近傍に位置するとき、エンジンの
運転状態に応じた制御信号が制御部から出力されて電磁
アクチュエータ３３６が駆動され、付勢スプリング３３
５の付勢力に抗して制御弁３３３が開弁する。これによ
り、シリンダボア１１と排気マニホールド２１０とはバ
イパス排気管３４０を介して連通した状態となる。そし
て、先ず、このバイパス排気管３４０を通して、高圧の
燃焼ガス（排気）が排気マニホールド２１０に向けて排
出される。すなわち、排気バルブ５０により開閉される
排気ポート３２を通ることなく、シリンダボア１１から
排気マニホールド２１０へ直接排出されることになる。
そして、シリンダボア１１内の残圧が所定レベル以下に
なると、電磁アクチュエータ３３６への通電が断たれ、
付勢スプリング３３５の付勢力により、制御弁３３３は
閉弁位置すなわち休止位置に移動して、バイパス排気通
路を遮断する。
【００６８】続いて、ピストン２０が下死点（ＢＤＣ）
領域から上死点（ＴＤＣ）に向けて上昇するに伴なっ
て、所定のタイミングで電磁アクチュエータ７０のコイ
ル７３に所定の電流が供給されて、その可動部材７６が
排気バルブ５０を開弁位置に移動させる。そして、開放
された排気ポート３２から排気マニホールド２１０に向
けて燃焼ガス（排気）が排出されることになる。尚、ピ
ストン２０が上昇する際に、その上面２１がバイパス排
気ポート１２ａの上側内壁面１２ａ´´より上方に移動
した時点で、バイパス排気管３４０からの燃焼ガスの排
出が遮断されることになるため、この後に電磁アクチュ
エータ３３６への通電を止めて制御弁３３３が閉弁させ
られるように設定してもよい。
【０００６９】ところで、電磁アクチュエータ７０によ
り、排気バルブ５０が開弁方向へ駆動される時点では、
バイパス排気管３４０を通して、既に燃焼ガスの一部が
排出されているため、排気バルブ５０を閉弁方向に押し
付ける燃焼ガスの残圧は低くなっている。したがって、
前述の実施形態と同様に、電磁アクチュエータ７０に加
わる負荷はその分だけ軽減されており、排気バルブ５０
は、この電磁アクチュエータ７０により、所定のタイミ
ングで確実に開弁させられる。これにより、燃焼ガス
は、排気ポート３２を介して排気マニホールド２１０に
向け確実に排出されることになる。尚、前述の実施形態
と同様に、電磁アクチュエータ７０の故障等により、仮
に排気バルブ５０が開弁しなくなった場合でも、バイパ
ス排気管３４０を通して燃焼ガスの一部が確実に排出さ
れるため、リンプホーム機能を確保することができる。
【００７０】図７は、さらに他の実施形態に係る排気制
御装置を備えたエンジンを示すものであり、図１に示す
実施形態に対して、エンジンの運転状態に応じて開閉駆
動される制御弁が設けられた以外は、同様の構成になっ
ている。この実施形態に係るエンジンの排気マニホール
ド９０の途中には、図１に示す実施形態と同様に、分岐
排気管９２が形成されており、その端部９３がシリンダ
ブロック１０に形成されたフランジ部１２に対して、ボ
ルト、ナット等により連結されている。そして、シリン
ダボア１１に連通するバイパス排気ポート１２ａとその
分岐通路９２ａとが連通させられて、バイパス排気通路
が形成されている。
【００７１】この分岐排気管９２の途中には、バイパス
排気通路（バイパス排気ポート１２ａ及び分岐通路９２
ａ）を開閉制御する制御弁としてのバタフライバルブ４
３０が、開閉自在に配置されている。このバタフライバ
ルブ４３０は、分岐管９２の外壁（あるいは別個に設け
られたスペーサ壁）に回動自在に支持されたシャフト４
３１と、このシャフト４３１に固着されて輪郭が略楕円
形状をなす弁体４３２と、この弁体４３２が分岐通路９
２ａを閉塞する方向に常時付勢力を及ぼす捩りスプリン
グ（不図示）と、シャフト４３１に直結されたトルクモ
ータ（不図示）等により構成されている。
【００７２】次に、この実施形態に係る排気制御装置を
備えたエンジンの動作について説明する。先ず、吸気行
程においては、電磁アクチュエータ６０のコイル６３に
所定の電流が供給されて、その可動部材６６が吸気バル
ブ４０を開弁位置に移動させる。すると、吸気ポート３
１からシリンダボア１１内に新気及び噴霧燃料が充填さ
れ、その後コイル６３への通電方向が反転されて、可動
部材６６は休止位置に向かい、吸気バルブ４０を閉弁位
置に移動させる。この吸気行程においては、トルクモー
タは駆動されず、弁体４３２は閉弁位置に保持されてい
る。したがって、シリンダボア１１内に導かれた新気及
び噴霧燃料は、排気通路９０ａ側へ吹き抜けることな
く、確実にシリンダボア１１内に留められる。
【００７３】そして、圧縮行程においては、ピストン２
０がシリンダボア１１内を下死点（ＢＤＣ）から上死点
（ＴＤＣ）に向けて移動し、所定のタイミングで点火プ
ラグにより混合気が点火され、膨張行程へと移行する。
膨張行程においては、ピストン２０がシリンダボア１１
内を上死点（ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）に向けて移
動し、この運動エネルギがクランクシャフトの回転力に
変換される。
【００７４】続いて、排気行程においては、ピストン２
０が下死点（ＢＤＣ）近傍に位置するとき、エンジンの
運転状態に応じた制御信号が制御部から出力されてトル
クモータが駆動され、捩りスプリングの付勢力に抗して
弁体４３２が開弁する。これにより、シリンダボア１１
と排気マニホールド９０とはバイパス排気管１００を介
して連通した状態となる。そして、先ず、このバイパス
排気管１００を通して、高圧の燃焼ガス（排気）が排気
マニホールド９０に向けて排出される。すなわち、排気
バルブ５０により開閉される排気ポート３２を通ること
なく、シリンダボア１１から排気マニホールド９０へ直
接排出されることになる。そして、シリンダボア１１内
の残圧が所定レベル以下になると、トルクモータの駆動
が停止され、捩りスプリングの付勢力により、弁体４３
２は閉弁位置すなわち休止位置に移動して、バイパス排
気通路を遮断する。
【００７５】続いて、ピストン２０が下死点（ＢＤＣ）
領域から上死点（ＴＤＣ）に向けて上昇するに伴なっ
て、所定のタイミングで電磁アクチュエータ７０のコイ
ル７３に所定の電流が供給されて、その可動部材７６が
排気バルブ５０を開弁位置に移動させる。そして、開放
された排気ポート３２から排気マニホールド９０に向け
て燃焼ガス（排気）が排出されることになる。尚、ピス
トン２０が上昇する際に、その上面２１がバイパス排気
ポート１２ａの上側内壁面１２ａ´´より上方に移動し
た時点で、バイパス排気管１００からの燃焼ガスの排出
が遮断されることになるため、この後にトルクモータの
駆動を停止して弁体４３２が閉弁させられるように設定
してもよい。
【０００７６】ところで、電磁アクチュエータ７０によ
り、排気バルブ５０が開弁方向へ駆動される時点では、
バイパス排気管１００を通して、既に燃焼ガスの一部が
排出されているため、排気バルブ５０を閉弁方向に押し
付ける燃焼ガスの残圧は低くなっている。したがって、
前述の実施形態と同様に、電磁アクチュエータ７０に加
わる負荷はその分だけ軽減されており、排気バルブ５０
は、この電磁アクチュエータ７０により、所定のタイミ
ングで確実に開弁させられる。これにより、燃焼ガス
は、排気ポート３２を介して排気マニホールド９０に向
け確実に排出されることになる。尚、前述の実施形態と
同様に、電磁アクチュエータ７０の故障等により、仮に
排気バルブ５０が開弁しなくなった場合でも、バイパス
排気管１００を通して燃焼ガスの一部が確実に排出され
るため、リンプホーム機能を確保することができる。以
上述べた実施形態においては、吸気バルブ４０も電磁ア
クチュエータ６０により駆動される構成としたが、吸気
バルブ４０を他の駆動手段により駆動する構成において
も、本発明を適用することができる。
【００７７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の内燃機関の
排気制御装置によれば、少なくとも排気バルブを電磁駆
動機構により開閉駆動するようにした内燃機関におい
て、排気行程の際に、バイパス排気通路から予め比較的
高圧の燃焼ガスが排気通路へ向けて排出されるため、排
気バルブを閉弁方向に押し付ける燃焼ガスの残圧はその
分だけ低くなる。したがって、電磁駆動機構に加わる負
荷はその分だけ軽減され、電磁駆動機構の小型化が行な
える。また、吸気バルブの駆動にも電磁駆動機構が用い
られる場合は、部品の共用化を行なうことができる。ま
た、電磁駆動機構に加わる負荷が軽減されるため、排気
バルブを所定のタイミングで確実に開閉させることがで
きる。また、バイパス排気通路を開閉する制御弁を設け
た場合は、例えば吸気行程の際に、新気及び混合気等が
排気通路に向かって吹き抜けるのを防止することがで
き、さらに、制御弁を逆止弁とした場合は、排気通路か
らの逆流を確実に防止することができる。さらに、制御
弁を内燃機関の運転状態に応じて開閉するようにした場
合は、内燃機関の運転状態に応じてきめ細かな排気の制
御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気制御装置を備えた内燃機関の概略
構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す内燃機関における電磁アクチュエー
タの概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明に係る排気制御装置の他の実施形態を示
す断面図である。
【図４】本発明に係る排気制御装置の他の実施形態を示
す断面図である。
【図５】本発明に係る排気制御装置の他の実施形態を示
す断面図である。
【図６】図５に示す実施形態における制御弁を駆動する
電磁アクチュエータの概略構成を示す断面図である。
【図７】本発明に係る排気制御装置の他の実施形態を示
す断面図である。
【符号の説明】
１０ シリンダブロック １１ シリンダボア １２ａ バイパス排気ポート（バイパス排気通路） ２０ ピストン ２１ 上面 ３１ 吸気ポート ３２ 排気ポート ４０ 吸気バルブ ５０ 排気バルブ ６０、７０ 電磁アクチュエータ（電磁駆動機構） ９０ 排気マニホールド ９０ａ 排気通路 ９２ 分岐排気管 ９２ａ 分岐通路（バイパス排気通路） １００ バイパス排気管 １１０ 排気マニホールド １１０ａ 排気通路 １１２ 分岐排気管 １１２ａ 分岐通路（バイパス排気通路） １２０ 制御弁 １２１ 付勢スプリング ２１０ 排気マニホールド ２１０ａ 排気通路 ２１２ 分岐排気管 ２１２ａ 分岐通路（バイパス排気通路） ２３３ 制御弁 ２３６ 付勢スプリング ２４０ バイパス排気管 ３３４ 制御弁 ３３５ 付勢スプリング ３４０ バイパス排気管 ４３０ バタフライバルブ（制御弁） ４３１ シャフト ４３２ 弁体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 9/04 Ｆ０２Ｄ 9/04 Ｚ ３Ｇ０９２ 13/02 13/02 Ｌ ３Ｇ３０１ 41/04 ３１０ 41/04 ３１０Ｃ Ｆ０２Ｆ 1/42 Ｆ０２Ｆ 1/42 Ｂ Ｆターム(参考） 3G004 BA03 DA05 DA12 DA24 EA01 EA02 3G018 AB09 BA38 CA12 DA41 DA43 EA26 GA02 GA14 3G023 AA11 AB01 AD04 AD12 3G024 AA14 AA15 AA33 AA37 BA29 DA01 DA03 DA08 3G065 AA09 CA00 DA05 DA06 GA01 GA05 GA09 HA06 HA12 3G092 DA07 DC12 DG06 DG07 EA28 EA29 FA06 FA50 HA01Z HA05Z HE03Z HE08Z 3G301 HA01 HA19 JA03 JA19 LA03 LA07 LB02 LC03 MA01 PA01Z PA07Z PE03Z PE08Z

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリンダボア内において上死点と下死点
    との間を往復動するピストンと、シリンダボアの上方に
    位置する燃焼室を開閉する吸気バルブ及び排気バルブ
    と、少なくとも排気バルブを電磁力により開閉駆動する
    電磁駆動機構と、排気バルブの開放により排出される排
    気を導く排気通路と、を備えた内燃機関の排気制御装置
    であって、 前記ピストンの下死点の領域において、前記シリンダボ
    アと前記排気通路とを連通するバイパス排気通路を有す
    る、ことを特徴とする内燃機関の排気制御装置。
  2. 【請求項２】 シリンダボア内において上死点と下死点
    との間を往復動するピストンと、シリンダボアの上方に
    位置する燃焼室を開閉する吸気バルブ及び排気バルブ
    と、少なくとも排気バルブを電磁力により開閉駆動する
    電磁駆動機構と、排気バルブの開放により排出される排
    気を導く排気通路と、を備えた内燃機関の排気制御装置
    であって、 前記ピストンの下死点の領域において、前記シリンダボ
    アと前記排気通路とを連通するバイパス排気通路と、 前記バイパス排気通路の開閉を制御する制御弁と、を有
    する、ことを特徴とする内燃機関の排気制御装置。
  3. 【請求項３】 前記制御弁は、前記シリンダボアから前
    記排気通路に向かう流れのみを許容する逆止弁である、
    ことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の排気制御装
    置。
  4. 【請求項４】 前記制御弁は、予め設定された所定の付
    勢力により閉弁方向に付勢されている、ことを特徴とす
    る請求項２又は３記載の内燃機関の排気制御装置。
  5. 【請求項５】 前記制御弁は、内燃機関の運転状態に応
    じた制御信号により開閉駆動される、ことを特徴とする
    請求項２ないし４いずれかに記載の内燃機関の排気制御
    装置。
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