JP2013044236A - Intake and exhaust device for multi-cylinder engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an intake and exhaust device for a multi-cylinder engine that can improve engine torque and fuel economy performance with a simple configuration.SOLUTION: The intake and exhaust device for the multi-cylinder engine includes a throttle part 53 interposed between independent exhaust passages 52 and a collecting part 58, and switching means 56, 56b, 56c capable of switching the state of the throttle part 53 into an independent flow state of partitioning the throttle part into a plurality of gas passing spaces 57 individually communicating with the respective independent exhaust passages 52, and a communicating state in which the gas passing spaces 57 communicate with one another. The gas passing spaces 57 are shaped to be smaller in passage area downstream than upstream. In a first operating region A1 including a low-speed high-load region, the valve opening period of an intake valve 19 and that of an exhaust valve 20 overlap with each other, exhaust valves 20 of other cylinders are opened during an overlap period, and the spaces in the throttle part 53 are placed in the independent flow state. In a second operating region A2 including a high-speed high-load region, the spaces in the throttle part 53 are placed in the communicating state.

Description

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。   The present invention relates to intake and exhaust of a multi-cylinder engine having a plurality of cylinders each having an intake port and an exhaust port and provided with an intake valve capable of opening and closing the intake port and an exhaust valve capable of opening and closing the exhaust port. Relates to the device.

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。   2. Description of the Related Art Conventionally, an intake / exhaust device has been developed for the purpose of increasing engine torque in an engine such as an automobile.

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。   For example, Patent Document 1 is a device having a turbocharger, which is connected to an exhaust port of each cylinder and independent from each other, and an independent passage provided upstream of the turbocharger. Are provided, and a valve provided in the collecting portion and capable of changing the flow area of each independent passage is disclosed. In this apparatus, the flow area of the independent exhaust passage is reduced by the valve, so that the exhaust of the cylinder in the exhaust stroke flows from the predetermined independent passage into the collecting portion at a relatively high speed. The amount of gas supplied to the turbocharger is reduced by sucking the exhaust gas in the other independent passage downstream by the so-called ejector effect that causes the negative pressure generated in the surrounding area to act on the other independent passage in the collecting portion. The engine torque is increased to increase the engine torque.

特開2009−97335号公報JP 2009-97335 A

自動車等のエンジンにおいて、エンジントルク等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。   In engines such as automobiles, there is still a high demand for improvement of engine torque and the like, and it is required to further increase engine torque with a simple configuration.

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、これによりエンジントルクを高めることの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。   In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide an intake / exhaust device for a multi-cylinder engine that can increase intake efficiency with a simple configuration and thereby increase engine torque.

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て内側を排気が通過する独立排気通路と、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、内側を前記各独立排気通路から排出された排気が通過する絞り部と、前記各独立排気通路から排出された排気が前記絞り部内を互いに独立して通過するように、前記各独立排気通路と個別に連通する複数のガス通過空間に前記絞り部内の空間を区画する独立流通状態と、前記各独立排気通路に対応する前記複数のガス通過空間どうしが互いに連通する連通状態とに、前記絞り部の状態を切替え可能な切替手段と、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、前記切替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、前記各ガス通過空間は、前記独立流通状態において、各気筒の排気ポートから前記独立排気通路および前記ガス通過空間を通って前記集合部に排気が排出されるのに伴い隣接する他のガス通過空間およびこのガス通過空間と連通する独立排気通路に接続された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、その下流側の流路面積がその上流側の流路面積よりも小さくなる形状を有するとともに、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過空間が互いに隣り合うように配置されており、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1運転領域において、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るとともに、前記切替手段により前記絞り部の状態を前記独立流通状態にさせる一方、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2運転領域において、前記切替手段により前記絞り部の状態を前記連通状態にさせ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)。   In order to solve the above problems, the present invention provides a plurality of cylinders each having an intake port and an exhaust port and provided with an intake valve capable of opening and closing the intake port and an exhaust valve capable of opening and closing the exhaust port. And an independent exhaust passage that is connected to exhaust ports of one cylinder or a plurality of cylinders whose exhaust sequences are not continuous with each other and through which the exhaust passes, and each of the independent exhaust passages Provided on the downstream side of the exhaust gas, and the exhaust gas passing through the independent exhaust passages is gathered inside, and is interposed between the independent exhaust passages and the collective portion, and the inner side of the independent exhaust gas. A throttle part through which the exhaust discharged from the passage passes, and each independent exhaust passage so that the exhaust discharged from each independent exhaust passage passes through the throttle part independently of each other. The state of the restrictor is divided into an independent flow state that divides a space in the restrictor into a plurality of gas passage spaces that pass therethrough, and a communication state in which the gas pass spaces corresponding to the independent exhaust passages communicate with each other. Switching means, valve driving means capable of driving the intake valve and exhaust valve of each cylinder, and control means capable of controlling the switching means and the valve driving means, each gas passage space In the independent flow state, the exhaust gas is discharged from the exhaust port of each cylinder through the independent exhaust passage and the gas passage space to the collecting portion, and adjacent to the gas passage space and the gas passage space. The flow area on the downstream side is smaller than the flow area on the upstream side so that a negative pressure is generated by the ejector effect in the exhaust port connected to the communicating independent exhaust passage. The gas passage spaces corresponding to the independent exhaust passages connected to the cylinders in which the exhaust order is continuous are arranged adjacent to each other, and the control means sets the engine speed in advance. In the first operation region including at least a low speed and high load region in which the engine load is lower than the predetermined reference speed and higher than a predetermined load set in advance, the intake valve opening period and the exhaust valve opening of each cylinder are set. The valve period overlaps with a predetermined overlap period, and the overlap period of one cylinder overlaps with the time when the exhaust valve of the other cylinder is opened between the cylinders in which the exhaust order continues. While the valve driving means drives the intake valve and the exhaust valve of each cylinder, the switching means changes the state of the throttle portion to the independent flow state. In the second operation region including at least a high-speed and high-load region where the engine speed is higher than the reference speed and the engine load is higher than a predetermined load set in advance, the state of the throttle unit is changed by the switching means. Provided is an intake / exhaust device for a multi-cylinder engine that is in a communicating state.

本発明によれば、低速高負荷領域を含む第1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、より広い運転領域において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。   According to the present invention, scavenging in the cylinder can be promoted by effectively using the ejector effect in the first operation region including the low speed and high load region, and exhaust is performed in the second operation region including the high speed and high load region. The resistance can be kept small, and the intake torque can be increased and the engine torque can be increased in a wider operating range.

具体的には、この構成では、第1運転領域において、所定の気筒のオーバーラップ期間と他の気筒の排気弁が開弁している時期とが重複するように構成されているとともに、各独立排気通路が個別に絞り部内の各ガス通過空間に連通されるように構成されている。そして、第1運転領域にある状態において、排気行程にある所定の気筒から各ガス通過空間に排気が排出されるのに伴い隣接する他のガス通過空間およびこのガス通過空間につながる排気ポート(前記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、各ガス通過空間の流路面積が、下流側の方が上流側よりも小さくなるように設定されている。そのため、第1運転領域において、エゼクタ効果による負圧をオーバーラップ期間にある気筒の排気ポートに作用させて、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、掃気性能を高めることができる。そして、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。   Specifically, in this configuration, in the first operation region, the overlap period of a predetermined cylinder and the timing when the exhaust valves of other cylinders are opened overlap each other, and each independent The exhaust passage is individually configured to communicate with each gas passage space in the throttle portion. Then, in the state in the first operation region, as the exhaust gas is discharged from the predetermined cylinder in the exhaust stroke to each gas passage space, the other adjacent gas passage space and the exhaust port (described above) connected to this gas passage space The flow passage area of each gas passage space is set to be smaller on the downstream side than on the upstream side so that a negative pressure is generated by the ejector effect in the exhaust port during the overlap period. Therefore, in the first operating region, negative pressure due to the ejector effect can be applied to the exhaust port of the cylinder in the overlap period, so that more residual gas in the cylinder can be sucked out to the exhaust port side, and scavenging performance is improved. Can do. As the scavenging performance is improved, an increase in intake efficiency and a suppression of knocking associated with a reduction in residual gas can be realized, and a high engine torque can be obtained.

ここで、各ガス通過空間は、高いエゼクタ効果が発揮されるよう上流側よりも下流側の方が流路面積が小さくなる形状すなわち絞り形状を有している。そのため、エンジン回転数および負荷が高くなり排気流量が増大すると、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、この構成では、高速高負荷領域を含む第2運転領域において、ガス通過空間が互いに連通されて、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流路面積の大きい空間を通過するように切替えられる。そのため、この第2運転領域において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、吸気効率を高くすることができ、この第2運転領域でも高いエンジントルク、また、高い熱効率すなわち燃費性能を得ることができる。   Here, each gas passage space has a shape in which the flow area is smaller on the downstream side than on the upstream side, that is, a throttle shape so that a high ejector effect is exhibited. For this reason, when the engine speed and load increase and the exhaust flow rate increases, the exhaust resistance increases and the scavenging performance may be deteriorated. On the other hand, in this configuration, in the second operation region including the high-speed and high-load region, the gas passage spaces communicate with each other, and the exhaust gas discharged from the independent exhaust passage has a larger flow area in the throttle portion. It is switched to pass. Therefore, it is possible to suppress the exhaust resistance that increases in the second operation region, reduce the exhaust pumping loss, and increase the intake efficiency. Also in this second operation region, high engine torque and high thermal efficiency, that is, fuel efficiency performance. Can be obtained.

本発明において、前記第2運転領域は、エンジンの回転数が前記基準回転数よりも高い高速領域と、エンジンの回転数が前記基準回転数よりも低い領域のうち前記低速高負荷領域を除く低速低負荷領域とを含むのが好ましい(請求項2)。   In the present invention, the second operating region includes a high speed region in which the engine speed is higher than the reference speed and a low speed excluding the low speed and high load region in a region in which the engine speed is lower than the reference speed. It is preferable to include a low load region (claim 2).

このようにすれば、低速低負荷領域において過剰な掃気を抑制して気筒内の残留ガス量を確保し、これにより、吸気のポンピングロスおよび冷却損失を小さく抑えることができ、高い熱効率ひいては高い燃費性能を得ることができる。具体的には、低速低負荷領域では、吸気圧が低く筒内ガス量が少ないため、エゼクタ効果により高い掃気が行われると、気筒内の残留ガス量が少なくなることに伴って生じる吸気のポンピングロスの増大および燃焼温度の増大による冷却損失の増大の影響が大きくなり、熱効率が悪化するおそれがある。これに対して、本構成のように低速低負荷領域においてガス通過空間を連通して排気の通過する流路面積を大きくすれば、排気の速度を低く抑えて、周囲に生成する負圧を小さくく抑えることができ、これにより、過剰なエゼクタ効果ひいては過剰な掃気を抑制して気筒内の残留ガス量を確保することができる。   In this way, excessive scavenging can be suppressed in the low-speed and low-load region to secure the residual gas amount in the cylinder, thereby reducing the pumping loss and cooling loss of the intake air, and high thermal efficiency and consequently high fuel efficiency. Performance can be obtained. Specifically, in the low-speed and low-load region, the intake pressure is low and the in-cylinder gas amount is small. Therefore, when high scavenging is performed due to the ejector effect, the pumping of intake air that occurs due to the decrease in the residual gas amount in the cylinder The influence of the increase in the loss of cooling and the increase in the cooling loss due to the increase in the combustion temperature is increased, and the thermal efficiency may be deteriorated. On the other hand, if the passage area through which the gas passes is increased by communicating with the gas passage space in the low-speed and low-load region as in this configuration, the exhaust speed is kept low and the negative pressure generated around is reduced. As a result, it is possible to suppress the excessive ejector effect, and thus excessive scavenging, and to secure the residual gas amount in the cylinder.

また、この構成によれば、高速領域全体において、排気抵抗を小さく抑えて高い熱効率を得ることができる。   Further, according to this configuration, it is possible to obtain high thermal efficiency while suppressing exhaust resistance in the entire high speed region.

本発明において前記独立排気通路および当該独立排気通路に対応する前記ガス通過空間は3つ以上設けられており、前記絞り部は、前記連通状態において、すべての前記ガス通過空間が互いに連通する形状を有しているのが好ましい(請求項3)。   In the present invention, the independent exhaust passage and three or more gas passage spaces corresponding to the independent exhaust passage are provided, and the throttle portion has a shape in which all the gas passage spaces communicate with each other in the communication state. It is preferable to have (claim 3).

このようにすれば、第2運転領域において、絞り部内のうち各独立排気通路から排出された排気が通過する領域の流路面積をより大きくすることができる。そして、これにより、排気抵抗を抑えること、また、エゼクタ効果による過剰な掃気を抑えることができる。   In this way, in the second operation region, it is possible to further increase the flow path area of the region through which the exhaust discharged from each independent exhaust passage passes in the throttle portion. Thus, exhaust resistance can be suppressed, and excessive scavenging due to the ejector effect can be suppressed.

また、本発明において、前記絞り部内には、当該絞り部内の空間を区画可能な隔壁が設けられており、前記切替手段は、前記絞り部内に前記複数のガス通過空間が区画形成される位置に前記隔壁を配置することで前記絞り部内の空間を前記独立流通状態とし、前記隔壁をこの独立流通状態における位置から所定量ずらすことで前記絞り部内の空間を前記連通状態とするのが好ましい(請求項4)。   Further, in the present invention, a partition wall capable of partitioning the space in the throttle unit is provided in the throttle unit, and the switching unit is located at a position where the plurality of gas passage spaces are partitioned in the throttle unit. It is preferable that the space in the throttle portion is placed in the independent circulation state by disposing the partition wall, and the space in the throttle portion is brought into the communication state by shifting the partition wall from the position in the independent circulation state by a predetermined amount. Item 4).

このようにすれば、隔壁の位置を変更するという簡単な構成で、絞り部内の空間の状態を容易に切替えることができる。   If it does in this way, the state of the space in an aperture | diaphragm | squeeze part can be easily switched by the simple structure of changing the position of a partition.

前記構成において、前記各独立排気通路および各ガス通過空間は、略円周上に配列されており、前記隔壁は、前記各ガス通過空間が並ぶ円周の中心を通って上下流方向に延びる中心軸から、径方向外側に延びており、前記切替手段は、前記隔壁を前記中心軸を中心として回動させるのが好ましい(請求項5)。   In the above configuration, the independent exhaust passages and the gas passage spaces are arranged substantially on a circumference, and the partition wall is a center extending in the upstream / downstream direction through the center of the circumference where the gas passage spaces are arranged. It is preferable that the shaft extends radially outward from the shaft, and the switching unit rotates the partition wall around the central axis.

このようにすれば、独立流通状態および連通状態のいずれにおいても、隔壁が上下流方向すなわち排気の流れ方向に沿って延びており、これらいずれの状態においても隔壁が排気の流れを阻害するのを回避することができる。   In this way, the partition wall extends in the upstream / downstream direction, that is, the exhaust flow direction in both the independent flow state and the communication state, and the partition wall prevents the exhaust flow from being inhibited in either state. It can be avoided.

前記構成において、前記第2運転領域は、エンジンの回転数が前記基準回転数よりも高い高速領域と、エンジンの回転数が前記基準回転数よりも低い領域のうち前記低速高負荷領域を除く低速低負荷領域とを含み、前記制御手段は、前記低速高負荷領域よりもエンジンの回転数が高いほど、あるいは、前記低速高負荷領域よりもエンジンの負荷が低いほど、前記切替手段により、前記隔壁の回動量を増大させるのが好ましい(請求項6)。   In the above-described configuration, the second operation region includes a high speed region where the engine speed is higher than the reference speed and a low speed excluding the low speed and high load region among regions where the engine speed is lower than the reference speed. A low load area, and the control means causes the switching means to switch the partition wall as the engine speed is higher than the low speed and high load area or as the engine load is lower than the low speed and high load area. It is preferable to increase the amount of rotation of the above (claim 6).

この構成では、前記連通状態において、独立排気通路から排出された排気のうち隔壁によって他のガス通過空間側に向かうように分けられる排気の量がエンジン回転数が高く、エンジンの負荷が低くなるほど増大される。そのため、エンジン回転数の増大に伴い増大する排気流量に応じて、排気抵抗を適正に抑えることができる。   In this configuration, in the communication state, the amount of the exhaust discharged from the independent exhaust passage so as to be directed to the other gas passage space side by the partition wall increases as the engine speed increases and the engine load decreases. Is done. Therefore, the exhaust resistance can be appropriately suppressed according to the exhaust flow rate that increases as the engine speed increases.

このようにすれば、低速低負荷領域において過剰な掃気を抑制して気筒内の残留ガス量を確保し、これにより、吸気のポンピングロスおよび冷却損失を小さく抑えることができ、高い熱効率ひいては高い燃費性能を得ることができるとともに、高速領域全体において、排気抵抗を小さく抑えて高い熱効率を得ることができる。さらに、この構成では、独立排気通路から排出された排気のうち隔壁によって他のガス通過空間側に向かうように分けられる排気の量が、前記低速高負荷領域よりもエンジンの回転数が高いほど、あるいは、前記低速高負荷領域よりもエンジンの負荷が低いほど、増大される。そのため、エンジン回転数の増大に伴い増大する排気流量に応じて、排気抵抗を適正に抑えることができるとともに、エンジンの負荷が低くなるに伴い熱効率向上の面から増大する残留ガス量の必要量に応じて、過剰な掃気を適正に抑えることができ、運転領域全体において、エンジントルクおよび燃費性能をより高めることができる。   In this way, excessive scavenging can be suppressed in the low-speed and low-load region to secure the residual gas amount in the cylinder, thereby reducing the pumping loss and cooling loss of the intake air, and high thermal efficiency and consequently high fuel efficiency. In addition to being able to obtain performance, it is possible to obtain high thermal efficiency by reducing the exhaust resistance in the entire high-speed region. Further, in this configuration, the amount of exhaust that is divided by the partition toward the other gas passage space side among the exhaust discharged from the independent exhaust passage is higher as the engine speed is higher than the low-speed high-load region, Alternatively, it is increased as the engine load is lower than in the low-speed and high-load region. Therefore, the exhaust resistance can be appropriately suppressed according to the exhaust flow rate that increases as the engine speed increases, and the residual gas amount that increases from the viewpoint of improving thermal efficiency as the engine load decreases. Accordingly, excessive scavenging can be appropriately suppressed, and engine torque and fuel consumption performance can be further improved in the entire operation region.

ここで、前記のように、本発明では、絞り部内の空間の状態を変更することで、独立排気通路から排出された排気が通過する空間の流路面積を変更している。そのため、例えば、この流路面積を変更するために、絞り部と別に流路面積の大きい通路を設ける場合に比べて、エンジン本体から延びる排気系の構造を簡素化し、この排気系の長さを短くすることができる。そのため、本発明において、前記各気筒から排出された排気を浄化可能な触媒装置とを有し、前記触媒装置が、前記集合部の下流端に直接接続されていれば、エンジン本体から触媒装置まで距離を短くして、触媒装置に流入する排気の温度を高温化できる(請求項6)。すなわち、この構成によれば、触媒装置に流入する排気の温度を高めて、触媒装置の掃気活性化あるいは活性維持を促進することができる。   Here, as described above, in the present invention, the flow path area of the space through which the exhaust discharged from the independent exhaust passage passes is changed by changing the state of the space in the throttle portion. Therefore, for example, in order to change the flow path area, the structure of the exhaust system extending from the engine body is simplified compared to the case where a passage having a large flow path area is provided separately from the throttle portion, and the length of the exhaust system is reduced. Can be shortened. Therefore, in the present invention, if it has a catalyst device that can purify the exhaust discharged from each cylinder, and the catalyst device is directly connected to the downstream end of the collecting portion, from the engine body to the catalyst device By shortening the distance, the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst device can be increased (claim 6). That is, according to this configuration, the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst device can be increased, and the scavenging activation or the activity maintenance of the catalyst device can be promoted.

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吸気効率を高めることができる。   As described above, according to the present invention, the intake efficiency can be increased in a wider operating range.

本発明の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。1 is a schematic configuration diagram of an intake / exhaust device for a multi-cylinder engine according to an embodiment of the present invention. 図1の概略側面図である。It is a schematic side view of FIG. 本発明の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。It is a block diagram for demonstrating the control system of the intake / exhaust apparatus of the multicylinder engine which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る多気筒エンジンの吸排気装置における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。It is a figure for demonstrating the valve opening timing and valve closing timing of an intake valve and an exhaust valve in the intake / exhaust apparatus of the multicylinder engine which concerns on embodiment of this invention. 図1のV−V線断面図である。It is the VV sectional view taken on the line of FIG. 独立流通状態における絞り部と集合部付近を拡大して示した断面図である。It is sectional drawing which expanded and showed the narrowing part and gathering part vicinity in an independent distribution state. 図6をVII−VII線で切断した切断面の図である。It is the figure of the cut surface which cut | disconnected FIG. 6 by the VII-VII line. 図6をVIII−VIII線で切断した切断面の図である。It is the figure of the cut surface which cut | disconnected FIG. 6 by the VIII-VIII line. 図6における絞り部の内側の様子を示した図である。It is the figure which showed the mode inside the aperture | diaphragm | squeeze part in FIG. 連通状態における絞り部と集合部付近を拡大して示した断面図である。It is sectional drawing which expanded and showed the aperture | diaphragm | squeeze part and the gathering part vicinity in a communication state. 図10をXI−XI線で切断した切断面の図である。It is the figure of the cut surface which cut | disconnected FIG. 10 by the XI-XI line. 図10をXII−XII線で切断した切断面の図である。It is the figure of the cut surface which cut | disconnected FIG. 10 by the XII-XII line. 図10における絞り部の内側の様子を示した図である。It is the figure which showed the mode inside the aperture | diaphragm | squeeze part in FIG. 図7から隔壁を除いた図であって、絞り部本体の上流端を上流側から見た図である。It is the figure which removed the partition from FIG. 7, Comprising: It is the figure which looked at the upstream end of the aperture | diaphragm | squeeze part main body from the upstream. 図8から隔壁を除いた図であって、絞り部本体の下流端を下流側から見た図である。It is the figure which removed the partition from FIG. 8, Comprising: It is the figure which looked at the downstream end of the aperture | diaphragm | squeeze part main body from the downstream. 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。It is the figure which showed the control map used with the intake / exhaust apparatus of the multicylinder engine which concerns on embodiment of this invention. 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。It is a figure for demonstrating the valve timing of an intake valve and an exhaust valve. 本発明の他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。It is the figure which showed the control map used with the intake / exhaust apparatus of the multicylinder engine which concerns on other embodiment of this invention. 発明の他の実施形態に係る多気筒エンジンの吸排気装置における図7と対応する図である。FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 7 in an intake / exhaust device for a multi-cylinder engine according to another embodiment of the invention. 発明の他の実施形態に係る多気筒エンジンの吸排気装置における図8と対応する図である。FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 8 in an intake / exhaust device for a multi-cylinder engine according to another embodiment of the invention.

(1)装置の全体構成
図1は、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100の概略構成図である。図2は、図1の概略側面図である。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。
(1) Overall Configuration of Device FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an intake / exhaust device 100 for a multi-cylinder engine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic side view of FIG. The apparatus 100 includes an engine body 1 having a cylinder head 9 and a cylinder block 10 (see FIG. 2), an ECU (control means, see FIG. 3) 90, an exhaust manifold 50 connected to the engine body 1, and an exhaust manifold. 50 and a catalytic device 60 connected to 50.

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。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。   A plurality of cylinders 12 into which pistons are respectively inserted are formed in the cylinder head 9 and the cylinder block 10. In the present embodiment, the engine body 1 is an in-line four-cylinder engine, and is formed in a state where four cylinders 12 are arranged in series inside the cylinder head 9 and the cylinder block 10. Specifically, a first cylinder 12a, a second cylinder 12b, a third cylinder 12c, and a fourth cylinder 12d are formed in order from the right in FIG. Each cylinder head 9 is provided with a spark plug 15 so as to face a combustion chamber partitioned above the piston.

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℃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。   The engine body 1 is a four-cycle engine. As shown in FIG. 4, in each of the cylinders 12 a to 12 d, ignition is performed by the spark plug 15 at a timing shifted by 180 ° C., and the intake stroke, the compression stroke, The expansion stroke and the exhaust stroke are each shifted by 180 ° C. In the present embodiment, ignition is performed in the order of the first cylinder 12a → the third cylinder 12c → the fourth cylinder 12d → the second cylinder 12b, and the exhaust stroke and the like are performed in this order.

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。前記吸気弁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、前記排気弁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。   The cylinder head 9 is provided with two intake ports 17 and two exhaust ports 18 each opening toward the combustion chamber. The intake port 17 is for introducing intake air into each cylinder 12. The exhaust port 18 is for exhausting the exhaust from each cylinder 12. Each intake port 17 is provided with an intake valve 19 for opening and closing the intake port 17 to communicate or block the intake port 17 and the inside of the cylinder 12. Each exhaust port 18 is provided with an exhaust valve 20 for opening and closing these exhaust ports 18 to communicate or block these exhaust ports 18 and the inside of the cylinder 12. The intake valve 19 is driven by an intake valve drive mechanism (valve drive means) 30 to open and close the intake port 17 at a predetermined timing. The exhaust valve 20 is driven by an exhaust valve drive mechanism (valve drive means) 40 to open and close the exhaust port 18 at a predetermined timing.

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。   The intake valve drive mechanism 30 has an intake camshaft 31 and an intake VVT 32 connected to the intake valve 19. The intake camshaft 31 is connected to the crankshaft via a known power transmission mechanism such as a chain / sprocket mechanism, and rotates with the rotation of the crankshaft to drive the intake valve 19 to open and close.

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。   The intake VVT 32 is for changing the valve timing of the intake valve 19. The intake VVT 32 is arranged coaxially with the intake camshaft 31 and changes the phase difference between a predetermined driven shaft that is directly driven by the crankshaft and the intake camshaft 31, thereby the crankshaft and the intake air The valve timing of the intake valve 19 is changed by changing the phase difference from the camshaft 31. As a specific configuration of the intake VVT 32, for example, a plurality of liquid chambers arranged in the circumferential direction are provided between the driven shaft and the intake camshaft 31, and a pressure difference is provided between the liquid chambers to thereby change the position. A hydraulic mechanism that changes the phase difference, an electromagnetic mechanism that has an electromagnet provided between the driven shaft and the intake camshaft 31, and changes the phase difference by applying electric power to the electromagnet, etc. Is mentioned. The intake VVT 32 changes the phase difference based on the target valve timing of the intake valve 19 calculated by the ECU 90.

前記排気弁駆動機構40は、前記吸気弁駆動機構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。   The exhaust valve drive mechanism 40 has the same structure as the intake valve drive mechanism 30. That is, the exhaust valve drive mechanism 40 changes the valve timing of the exhaust valve 20 by changing the phase difference between the exhaust camshaft 41 and the crankshaft, and the exhaust camshaft 41 connected to the exhaust valve 20 and the crankshaft. And an exhaust VVT 42 to be used. The exhaust VVT 42 changes the phase difference based on the target valve timing of the exhaust valve 20 calculated by the ECU 90. The exhaust camshaft 41 rotates with the rotation of the crankshaft under this phase difference to drive the exhaust valve 20 to open and close at the target valve timing.

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。   In the present embodiment, the intake VVT 32 and the exhaust VVT 42 open the intake valve 19 and the exhaust valve 20 while keeping the valve opening period and the lift amount, that is, the valve profile, of the intake valve 19 and the exhaust valve 20 constant, respectively. Change the timing and valve closing timing respectively.

(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、絞り部53と、略円筒状の集合部58とを備えている。
(2) Configuration of Exhaust System Details of the exhaust system including the exhaust manifold 50 and the catalyst device 60 will be described next. The exhaust manifold 50 includes, in order from the upstream side, three independent exhaust passages 52, a throttle portion 53, and a substantially cylindrical gathering portion 58.

(2−1)独立排気通路52の構成
図1に示すように、各独立排気通路52は、シリンダヘッド9に形成された各気筒12の排気ポート18に接続されている。具体的には、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,2c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。
(2-1) Configuration of Independent Exhaust Passage 52 As shown in FIG. 1, each independent exhaust passage 52 is connected to the exhaust port 18 of each cylinder 12 formed in the cylinder head 9. Specifically, in the cylinder 12, the exhaust port 18 of the first cylinder 12a and the exhaust port 18 of the fourth cylinder 12d are individually connected to the independent exhaust passages 52 and 52, respectively. On the other hand, the exhaust ports 18 of the second cylinder 12b and the third cylinder 12c, whose exhaust strokes are not adjacent to each other and the exhaust order is not continuous, are not exhausted from these cylinders 12b, 2c at the same time, thus simplifying the structure. From this point of view, it is connected to one independent exhaust passage 52 formed in a bifurcated shape. Specifically, the independent exhaust passage 52 connected to the exhaust ports 18 of the second cylinder 12b and the third cylinder 12c is separated into two passages on the upstream side, and one of the second cylinders 12b is connected to one of them. The exhaust port 18 is connected, and the exhaust port 18 of the third cylinder 12c is connected to the other.

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向かって延びている。   In the present embodiment, the independent exhaust passage 52 corresponding to the exhaust port 18 of the second cylinder 12b and the third cylinder 12c is linearly opposed to the intermediate position between the cylinders 12b and 12c, that is, the substantially central portion of the engine body 1. The independent exhaust passages 52 that extend and correspond to the exhaust ports 18 of the other cylinders 12a and 12d are independent exhaust passages that correspond to the second cylinder 12b and the third cylinder 12c from positions corresponding to the corresponding exhaust ports 18. Curved and extended toward 52. As shown in FIG. 2, each independent exhaust passage 52 extends from the cylinder head 9 in the horizontal direction and then extends obliquely downward and rearward in the vehicle front-rear direction.

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、前記独立排気通路52の下流端52aの断面形状、すなわち、この下流端52aの開口形状は円形であり、これら円形の下流端52aは、後ろ斜め下方に延びる軸線L上の点O1を中心とする円周面上に互いに等間隔に配列されている。   5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. As shown in FIG. 5, the sectional shape of the downstream end 52a of the independent exhaust passage 52, that is, the opening shape of the downstream end 52a is circular, and the circular downstream end 52a has an axis extending obliquely downward rearward. They are arranged at equal intervals on a circumferential surface centered on the point O1 on L.

(2−2)絞り部53の構成
図2等に示すように、絞り部53は、独立排気通路52の下流端部に沿って後ろ斜め下方に延びている。
(2-2) Configuration of Restriction Unit 53 As shown in FIG. 2 and the like, the restriction unit 53 extends rearward and obliquely downward along the downstream end portion of the independent exhaust passage 52.

図6は、後述する独立流通状態における絞り部53と集合部58付近を拡大して示した断面図である。図7は、図6をVII−VII線で切断した切断面の図であり、独立流通状態における絞り部53の上流端を上流側から見た図である。図8は、図6をVIII−VIII線で切断した切断面の図であり、独立流通状態における絞り部53の下流端を下流側から見た図である。図9は、図6に示す独立流通状態における絞り部53の内側の一部を示した斜視図である。   FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the narrowed portion 53 and the gathering portion 58 in an independent distribution state to be described later. FIG. 7 is a view of the cut surface of FIG. 6 cut along the line VII-VII, and is a view of the upstream end of the throttle portion 53 in the independent flow state as viewed from the upstream side. FIG. 8 is a view of the cut surface of FIG. 6 cut along the line VIII-VIII, and is a view of the downstream end of the throttle portion 53 in the independent flow state as viewed from the downstream side. FIG. 9 is a perspective view showing a part of the inside of the throttle portion 53 in the independent circulation state shown in FIG.

図10は、図6と対応する図であり、後述する連通状態における絞り部53と集合部58付近を拡大して示した断面図である。図11は、図10をXI−XI線で切断した切断面の図であり、連通状態における絞り部53の上流端を上流側から見た図である。図12は、図10をXII−XII線で切断した切断面の図であり、連通状態における絞り部53の下流端を下流側から見た図である。図13は、図10に示す連通状態における絞り部53の内側の一部を示した斜視図である。   FIG. 10 is a view corresponding to FIG. 6 and is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the throttle portion 53 and the gathering portion 58 in a communication state to be described later. FIG. 11 is a view of the cut surface of FIG. 10 cut along the line XI-XI, and is a view of the upstream end of the throttle portion 53 in the communication state as viewed from the upstream side. FIG. 12 is a cross-sectional view of FIG. 10 taken along the line XII-XII, and is a view of the downstream end of the throttle portion 53 in the communication state as viewed from the downstream side. FIG. 13 is a perspective view showing a part of the inside of the throttle portion 53 in the communication state shown in FIG.

なお、図7、図8、図11、図12では、絞り部本体54と隔壁55とこれらで区画されて排気が通過可能な空間の位置がより明確になるように、この排気が通過可能な空間を黒く塗りつぶして示している。   7, 8, 11, and 12, the exhaust can pass through so that the position of the throttle body 54, the partition wall 55, and the space through which the exhaust can pass becomes clearer. The space is shown in black.

絞り部53は、本体54と、複数の隔壁56とを備えている。絞り部53の本体54は、軸Lを中心軸とする筒状部材であり、その内側には、各独立排気通路52から排出された排気が通過する空間が形成されている。各隔壁56は、絞り部本体54の内側を複数の空間に区画可能な部材である。   The throttle unit 53 includes a main body 54 and a plurality of partition walls 56. The main body 54 of the throttle portion 53 is a cylindrical member having the axis L as a central axis, and a space through which the exhaust discharged from each independent exhaust passage 52 passes is formed inside thereof. Each partition wall 56 is a member that can partition the inside of the throttle body 54 into a plurality of spaces.

図14は、図7から隔壁56を除いた図であって、絞り部本体54の上流端を上流側から見た図である。図15は、図8から隔壁56を除いた図であって、絞り部本体54の下流端を下流側から見た図である。   FIG. 14 is a view in which the partition wall 56 is removed from FIG. 7 and is a view of the upstream end of the throttle body 54 viewed from the upstream side. FIG. 15 is a view in which the partition wall 56 is removed from FIG. 8, and is a view of the downstream end of the throttle portion main body 54 as viewed from the downstream side.

図14等に示されるように、絞り部本体54の上流端の開口54aは、中心軸L上の点O2を中心とする円周上に互いに等間隔に配列された3つの第1仮想円201(図14に鎖線で示す)と、これら第1仮想円201の間の部分とで構成されている。第1仮想円201の間の部分は、点O2を中心とした3つの第1仮想円201の各中心付近を通る第2仮想円202の一部をなしており、絞り部本体54の上流端の開口54aは、第2仮想円202の円周上の互いに等間隔に並ぶ3つの円弧から径方向外側に膨出する3つ葉形状を有している。第1仮想円201どうしは互いに重複しておらず、第2仮想円202の径は、第1仮想円201の径よりもわずかに大きい寸法となっている。   As shown in FIG. 14 and the like, the opening 54a at the upstream end of the throttle body 54 has three first virtual circles 201 arranged at equal intervals on a circumference centered on a point O2 on the central axis L. (Indicated by a chain line in FIG. 14) and a portion between these first virtual circles 201. The portion between the first virtual circles 201 forms part of the second virtual circle 202 passing through the vicinity of the center of each of the three first virtual circles 201 with the point O2 as the center, and the upstream end of the throttle body 54 The opening 54a has a three-leaf shape that bulges radially outward from three circular arcs arranged at equal intervals on the circumference of the second virtual circle 202. The first virtual circles 201 do not overlap each other, and the diameter of the second virtual circle 202 is slightly larger than the diameter of the first virtual circle 201.

一方、図15等に示されるように、絞り部本体54の下流端の開口54bは、軸線L上の点O3を中心とする円形を有しており、これに対応して絞り部本体54の下流端の開口縁は円形リング状を有している。絞り部本体54の下流端の開口54bの径は、第2仮想円202の径と同じに設定されており、上下流方向から見て、絞り部本体54の下流端の開口54bと第2仮想円202とは一致する。   On the other hand, as shown in FIG. 15 and the like, the opening 54b at the downstream end of the throttle unit main body 54 has a circular shape centered on the point O3 on the axis L, and the throttle unit main body 54 has a corresponding shape. The opening edge at the downstream end has a circular ring shape. The diameter of the opening 54b at the downstream end of the throttle unit main body 54 is set to be the same as the diameter of the second virtual circle 202, and the downstream end opening 54b of the throttle unit main body 54 and the second virtual circle are viewed from the upstream and downstream directions. The circle 202 matches.

このように、絞り部本体54の下流端の開口54bは、絞り部本体54の上流端の開口54aよりも小さく、絞り部本体54の内側空間は、下流に向かうほど流路面積が縮小している。   Thus, the opening 54b at the downstream end of the throttle unit main body 54 is smaller than the opening 54a at the upstream end of the throttle unit main body 54, and the flow path area of the inner space of the throttle unit main body 54 is reduced toward the downstream. Yes.

具体的には、絞り部本体54の上流端の開口縁のうち第2仮想円202の円周の一部をなす3つの円弧部分からは、下流側に向かってそれぞれ中心軸Lと平行な面(以下、この部分をストレート面という)55aが延びている。前述のように、第2仮想円202と絞り部本体54の下流端の開口54bとは同一の円形であり、各ストレート面55aは、第2仮想円202の円周と絞り部本体54の下流端の開口縁との間で延びる仮想円筒の円筒面の一部を構成する。   Specifically, from the three arc portions forming part of the circumference of the second imaginary circle 202 in the opening edge of the upstream end of the throttle body 54, surfaces parallel to the central axis L respectively toward the downstream side. 55a (hereinafter referred to as a straight surface) extends. As described above, the second virtual circle 202 and the opening 54b at the downstream end of the throttle body 54 have the same circular shape, and each straight surface 55a has the circumference of the second virtual circle 202 and the downstream of the throttle body 54. A part of the cylindrical surface of the virtual cylinder extending between the end opening edges is formed.

一方、絞り部本体54の上流端の開口縁のうち第1仮想円201の円周の一部をなす3つの円弧部分からは、それぞれ下流側に向かうに従って中心軸Lに近づく方向に傾斜する面(以下、この部分を縮径面という)55bが延びている。   On the other hand, from the opening edge at the upstream end of the throttle body 54, the surfaces that incline in the direction approaching the central axis L from the three arc portions forming part of the circumference of the first virtual circle 201 toward the downstream side. 55b (hereinafter, this portion is referred to as a reduced diameter surface) extends.

絞り部本体54の内周面は、これらストレート面55aと縮径面55bとで構成されており、絞り部本体54の各断面すなわち流路面積は、下流に向かうほど縮小している。   The inner peripheral surface of the throttle portion main body 54 is constituted by the straight surface 55a and the diameter-reduced surface 55b, and each cross section of the throttle portion main body 54, that is, the flow path area, is reduced toward the downstream.

各第1仮想円201は、各独立排気通路52の円形の下流端52aの開口と同一形状に設定されている。そして、絞り部本体54は、各第1仮想円201と各独立排気通路52の下流端52aの開口とが一致する位置で、各独立排気通路52の下流端52aに連結されている。   Each first virtual circle 201 is set to have the same shape as the opening of the circular downstream end 52 a of each independent exhaust passage 52. The throttle body 54 is connected to the downstream end 52a of each independent exhaust passage 52 at a position where each first virtual circle 201 matches the opening of the downstream end 52a of each independent exhaust passage 52.

隔壁56は、断面形状一定のまま上下流方向に延びる板状部材である。隔壁56の断面は、絞り部本体54の上流端の開口54aから3つの第1仮想円201を除いた部分と同じ形状を有している。隔壁56は、図7〜図9に示すように、その上流端がこの絞り部本体54の上流端の開口54aのうち3つの第1仮想円201を除いた部分に配置されることで、絞り部本体54内の空間を、これら3つの第1仮想円201から下流側に延びる3つのガス通過空間57に区画する。   The partition wall 56 is a plate-like member extending in the upstream / downstream direction with a constant cross-sectional shape. The cross section of the partition wall 56 has the same shape as the portion excluding the three first virtual circles 201 from the opening 54 a at the upstream end of the throttle body 54. As shown in FIGS. 7 to 9, the partition wall 56 is arranged at the upstream end thereof at a portion excluding the three first virtual circles 201 in the opening 54 a at the upstream end of the throttle body 54. The space in the part main body 54 is partitioned into three gas passage spaces 57 extending downstream from these three first virtual circles 201.

具体的には、隔壁56は、互いに一体に形成された上下流方向に延びる3つの仕切り壁56aからなる。各仕切り壁56aは、それぞれ中心軸Lから各ストレート面55aに向かって放射状に延びている。各仕切り壁56aの径方向の長さは第2仮想円202の半径と一致しており、各仕切り壁56aの径方向先端部分(以下、単に先端部分という)56a_1は、第2仮想円202の円周と絞り部本体54の下流端の開口縁との間で延びる仮想円筒の円筒面の一部を構成する。そのため、各仕切り壁56aが図6〜図9に示す位置(以下、区画位置という)に配置された状態で、各仕切り壁56aの先端部分56a_1は、ストレート面55aとその上下流方向全体にわたって面接触する。   Specifically, the partition wall 56 includes three partition walls 56a formed integrally with each other and extending in the upstream / downstream direction. Each partition wall 56a extends radially from the central axis L toward each straight surface 55a. The radial length of each partition wall 56 a matches the radius of the second virtual circle 202, and the radial front end portion (hereinafter simply referred to as the front end portion) 56 a </ b> _ 1 of each partition wall 56 a is the second virtual circle 202. A part of the cylindrical surface of the virtual cylinder extending between the circumference and the opening edge of the downstream end of the throttle body 54 is configured. Therefore, in a state where each partition wall 56a is disposed at the position shown in FIGS. 6 to 9 (hereinafter referred to as a partition position), the tip portion 56a_1 of each partition wall 56a is a surface over the straight surface 55a and the entire upstream and downstream direction. Contact.

仕切り壁56aの外周面のうち先端部分56a_1間に延びる部分56a_2は、第1仮想円201の円周から中心軸Lと平行に下流側に延びる仮想円筒面の一部を構成する形状を有している。従って、各仕切り壁56aが区画位置に配置されて各仕切り壁56aの先端部分56a_1とストレート面55aとが面接触した状態で、絞り部本体54の上流端の開口54aは、図7に示すように、仕切り壁56aにより第1仮想円201からなる3つの領域に区画され、絞り部本体54の下流端の開口54bは、図8に示すように、仕切り壁56aにより円の略1/3をなす3つの扇形領域に区画される。そして、絞り部本体54内の空間は、上流端の第1仮想円201領域から下流端の扇形領域に向かって、流路面積が縮小する3つのガス通過空間57に区画される。すなわち、絞り部本体54内には、縮径面55bと仕切り壁56aの外周面56a_2とを内周面として互いに連通しない3つの通路が形成される。以下、仕切り壁56aが区画位置にあり、絞り部本体54内に互いに連通しない3つの通路が形成されている状態を独立流通状態という。   Of the outer peripheral surface of the partition wall 56a, a portion 56a_2 extending between the front end portions 56a_1 has a shape constituting a part of a virtual cylindrical surface extending downstream from the circumference of the first virtual circle 201 in parallel with the central axis L. ing. Therefore, the opening 54a at the upstream end of the throttle body 54 is shown in FIG. 7 in a state where the partition walls 56a are arranged at the partition positions and the front end portions 56a_1 of the partition walls 56a are in surface contact with the straight surface 55a. In addition, the partition wall 56a is divided into three regions consisting of the first virtual circle 201, and the opening 54b at the downstream end of the throttle body 54, as shown in FIG. It is divided into three fan-shaped regions. The space in the throttle body 54 is partitioned into three gas passage spaces 57 whose flow area decreases from the first virtual circle 201 region at the upstream end toward the fan-shaped region at the downstream end. That is, three passages that do not communicate with each other are formed in the throttle body 54 with the reduced diameter surface 55b and the outer peripheral surface 56a_2 of the partition wall 56a as the inner peripheral surface. Hereinafter, a state in which the partition wall 56a is in the partition position and three passages that do not communicate with each other are formed in the throttle body 54 is referred to as an independent circulation state.

前述のように、各第1仮想円201と各独立排気通路52の下流端52aの開口とは一致している。そのため、独立流通状態において、各独立排気通路52から排出された排気は、個別に3つのガス通過空間57に流入する。具体的には、第2気筒12bあるいは第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が、それぞれ対応するガス通過空間57に個別に流入する。また、前述のように、各ガス通過空間57は、その流路面積が下流側に向かうに従って縮小する形状を有している。従って、独立流通状態において、各独立排気通路52から排出された排気は各ガス通過空間57を通過することで速度が増大され、高速で集合部58内に流入する。   As described above, each first virtual circle 201 and the opening of the downstream end 52a of each independent exhaust passage 52 coincide with each other. Therefore, in the independent circulation state, the exhaust discharged from each independent exhaust passage 52 individually flows into the three gas passage spaces 57. Specifically, the exhaust gas discharged from the second cylinder 12b or the third cylinder 12c, the exhaust gas discharged from the first cylinder 12a, and the exhaust gas discharged from the fourth cylinder 12d respectively correspond to gas passage spaces. It flows into 57 individually. Further, as described above, each gas passage space 57 has a shape that decreases as the flow path area goes downstream. Therefore, in the independent circulation state, the exhaust gas discharged from each independent exhaust passage 52 is increased in speed by passing through each gas passage space 57 and flows into the collecting portion 58 at a high speed.

隔壁56には、中心軸Lに沿って延びる回動軸56b(図1および図9参照)が連結されている。この回動軸56bは、隔壁56の上流端から上流側に延びており、その先端は、絞り部53および独立排気通路52の外側に露出している。回動軸56bの先端には、この回動軸56bおよび隔壁56すなわち各仕切り壁56aを回動させる回動アクチュエータ56c(図1および図3参照)が取り付けられている。回動アクチュエータ56cは、後述するECU90の指令を受けて、回動軸56bおよび各仕切り壁56aを中心軸L周りに回動させる。各仕切り壁56aが区画位置(独立流通状態に対応する図6〜図9の位置)から回動されると、絞り部本体54内の区画状態は変化し、各仕切り壁56aにより区画されていた各ガス通過空間57は互いに連通する。以下、この各ガス通過空間57どうしが連通している状態を、連通状態という。   A rotation shaft 56b (see FIGS. 1 and 9) extending along the central axis L is connected to the partition wall 56. The rotating shaft 56 b extends from the upstream end of the partition wall 56 to the upstream side, and the tip thereof is exposed outside the throttle portion 53 and the independent exhaust passage 52. A rotation actuator 56c (see FIGS. 1 and 3) for rotating the rotation shaft 56b and the partition wall 56, that is, each partition wall 56a, is attached to the tip of the rotation shaft 56b. The rotation actuator 56c rotates the rotation shaft 56b and the partition walls 56a around the central axis L in response to a command from the ECU 90 described later. When each partition wall 56a is rotated from the partition position (the position in FIGS. 6 to 9 corresponding to the independent circulation state), the partition state in the throttle body 54 changes and is partitioned by each partition wall 56a. Each gas passage space 57 communicates with each other. Hereinafter, the state where the gas passage spaces 57 communicate with each other is referred to as a communication state.

具体的には、前述のように、各仕切り壁56aの先端部分56a_1は、第2仮想円202の円周と絞り部本体54の下流端の開口縁との間で延びる仮想円筒の円筒面の一部を構成している。そのため、各仕切り壁56aの先端部分56a_1は、回動アクチュエータ56cにより駆動されることで、この仮想円筒の円筒面に沿って移動する。従って、各仕切り壁56aの先端部分56a_1がストレート面55aと面接触する前記区画位置からずれた場合、絞り部本体54の下流端において、各仕切り壁56aの先端部分56a_1と絞り部本体54の内周面(絞り部本体54の下流端の開口縁)との接触は維持される。一方、この場合において、絞り部本体54の下流端よりも上流側の部分では、図11に示すように、各仕切り壁56aの先端部分56a_1は、絞り部本体54の内周面(縮径面55b)から離間し、先端部分56a_1と絞り部本体54の内周面55bとの接触は解除される。3つのガス通過空間57は、この先端部分56a_1と絞り部本体54の内周面55bとが接触することにより互いに連通しない空間に区画されており、この接触が解除されるのに伴い3つのガス通過空間57は互いに連通する。   Specifically, as described above, the front end portion 56a_1 of each partition wall 56a is a cylindrical surface of a virtual cylinder extending between the circumference of the second virtual circle 202 and the opening edge of the downstream end of the throttle body 54. Part of it. Therefore, the tip end portion 56a_1 of each partition wall 56a is driven along the cylindrical surface of the virtual cylinder by being driven by the rotation actuator 56c. Therefore, when the front end portion 56a_1 of each partition wall 56a deviates from the partition position in surface contact with the straight surface 55a, the inner end of the front end portion 56a_1 of each partition wall 56a and the throttle portion main body 54 at the downstream end of the throttle portion main body 54. Contact with the peripheral surface (opening edge at the downstream end of the throttle body 54) is maintained. On the other hand, in this case, at the portion upstream of the downstream end of the throttle body 54, as shown in FIG. 11, the tip 56a_1 of each partition wall 56a is the inner peripheral surface (reduced diameter surface) of the throttle body 54. 55b), the contact between the tip 56a_1 and the inner peripheral surface 55b of the throttle body 54 is released. The three gas passage spaces 57 are partitioned into spaces that do not communicate with each other when the tip portion 56a_1 and the inner peripheral surface 55b of the throttle body 54 are in contact with each other. The passage spaces 57 communicate with each other.

本実施形態では、回動アクチュエータ56cは、回動軸56bおよび隔壁56すなわち各仕切り壁56aを60度回動可能であって、各仕切り壁56aを区画位置と、図11に示すように、各仕切り壁56aが中心軸Lから各ガス通過空間57の中心に向かって延びて3つのガス通過空間57が互いに連通する位置(以下、この位置を連通位置という)との間で回動させる。   In the present embodiment, the rotation actuator 56c can rotate the rotation shaft 56b and the partition wall 56, that is, each partition wall 56a, by 60 degrees, and each partition wall 56a is defined as a partition position, as shown in FIG. The partition wall 56a extends from the central axis L toward the center of each gas passage space 57 and is rotated between positions where the three gas passage spaces 57 communicate with each other (hereinafter, this position is referred to as a communication position).

このように、各仕切り壁56aが区画位置から連通位置に回動されて各ガス通過空間57が連通し、絞り部53内の状態が連通状態とされると、各独立排気通路52から排出された排気は、対応するガス通過空間(独立排気通路52の下流端と一致する上流端を有するガス通過空間)57に流入した後、このガス通過空間に加えて他のガス通過空間57内にも流入していく。そのため、絞り部本体54の内側空間のうち各独立排気通路52から排出された排気が通過する空間の容積、流路面積は、独立流通状態よりも増大する。これに伴い、排気は、独立流通状態よりも抵抗の小さい状態で絞り部53を通過する。   As described above, when each partition wall 56a is rotated from the partition position to the communication position so that the gas passage spaces 57 communicate with each other and the state in the throttle portion 53 is brought into the communication state, the gas is discharged from each independent exhaust passage 52. After the exhaust gas flows into the corresponding gas passage space (gas passage space having an upstream end coinciding with the downstream end of the independent exhaust passage 52) 57, the exhaust gas also enters the other gas passage space 57 in addition to this gas passage space. Inflow. Therefore, the volume and flow path area of the space through which the exhaust discharged from each independent exhaust passage 52 passes in the inner space of the throttle body 54 is larger than in the independent circulation state. Accordingly, the exhaust gas passes through the throttle portion 53 in a state where the resistance is smaller than that in the independent circulation state.

特に、本実施形態では、各仕切り壁56aが連通位置にある状態において、各仕切り壁56aは中心軸Lから各ガス通過空間57の中心軸に向かって延びており、各仕切り壁56aと各ガス通過空間57の内周面(縮径面55b)との距離が十分に確保されている。そのため、各独立排気通路52から排出された排気は、他の独立排気通路52と対応するガス通過空間57側により多く流入することができ、排気は、確実に抵抗の小さい状態で絞り部53を通過する。   In particular, in the present embodiment, in a state where each partition wall 56a is in the communicating position, each partition wall 56a extends from the central axis L toward the central axis of each gas passage space 57, and each partition wall 56a and each gas A sufficient distance from the inner peripheral surface (the reduced diameter surface 55b) of the passage space 57 is secured. Therefore, a large amount of exhaust gas discharged from each independent exhaust passage 52 can flow into the gas passage space 57 side corresponding to the other independent exhaust passages 52, and the exhaust gas reliably passes through the throttle portion 53 in a state of low resistance. pass.

ここで、各仕切り壁56aは、区画位置および連通位置のいずれの位置にある場合でも、上下流方向すなわち排気の流れ方向に延びている。そのため、仕切り壁56aが排気の流れを阻害することはなく、排気は抵抗の小さい状態で絞り部本体54を通過する。また、各仕切り壁56aは後ろ斜め下方に延びる中心軸Lに沿って延びている。そのため、排気に含まれる水分が仕切り壁56aに付着した場合であっても、水分は下流側に流下し、水分による仕切り壁56aの腐食は抑制される。   Here, each partition wall 56a extends in the upstream / downstream direction, that is, in the exhaust flow direction, regardless of whether the partition wall 56a is located at the partition position or the communication position. Therefore, the partition wall 56a does not hinder the flow of exhaust gas, and the exhaust gas passes through the throttle body 54 with low resistance. Each partition wall 56a extends along a central axis L extending obliquely downward and rearward. For this reason, even when moisture contained in the exhaust gas adheres to the partition wall 56a, the moisture flows downstream, and corrosion of the partition wall 56a due to moisture is suppressed.

以上のように、本実施形態では、前記隔壁56と、回動軸56bと、回動アクチュエータ56cとが、各独立排気通路52から排出された排気が絞り部53内を互いに独立して通過するように、各独立排気通路52と個別に連通する複数のガス通過空間57に絞り部53内の空間を区画する独立流通状態と、各独立排気通路52に対応する複数のガス通過空間57どうしが互いに連通する連通状態とに、絞り部53の状態を切替え可能な切替手段として機能する。   As described above, in the present embodiment, the partition wall 56, the rotation shaft 56b, and the rotation actuator 56c allow the exhaust discharged from each independent exhaust passage 52 to pass through the throttle portion 53 independently of each other. As described above, there are independent flow states in which the space in the throttle portion 53 is divided into a plurality of gas passage spaces 57 individually communicating with the individual exhaust passages 52, and a plurality of gas passage spaces 57 corresponding to the individual exhaust passages 52. It functions as a switching means capable of switching the state of the throttle portion 53 to a communication state communicating with each other.

(2−3)集合部58の構成
集合部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。集合部58は、図1、図6、図10に示すように、上流側から順に、ノズル部58a、ストレート部58b、ディフューザー部58cを備えている。
(2-3) Configuration of Aggregation Portion 58 The aggregation portion 58 is a portion where exhaust exhausted from each independent exhaust passage 52 and passing through the throttle portion 53 joins. As shown in FIGS. 1, 6, and 10, the collecting portion 58 includes a nozzle portion 58 a, a straight portion 58 b, and a diffuser portion 58 c in order from the upstream side.

前述のように、独立流通状態において、各独立排気通路52から排出された排気は、前記ガス通過空間57を個別に、かつ、高速で通過して、集合部58内に流入する。そのため、独立流通状態において、排気が高速で排出されたガス通過空間57に隣接する他のガス通過空間57内には、エゼクタ効果によって負圧が生成する。   As described above, in the independent circulation state, the exhaust discharged from each independent exhaust passage 52 individually flows at a high speed through the gas passage space 57 and flows into the collecting portion 58. Therefore, in the independent flow state, a negative pressure is generated in the other gas passage space 57 adjacent to the gas passage space 57 from which the exhaust gas is discharged at a high speed due to the ejector effect.

ノズル部58aは、エゼクタ効果がより効果的に得られ、所定の独立排気通路52およびガス通過空間57から排出された排気によって他のガス通過空間57ひいてはこのガス通過空間57と連通する他の独立排気通路52が接続された排気ポート18内に高い負圧が生成されるような形状を有している。   The nozzle portion 58a can obtain the ejector effect more effectively, and can be communicated with the other gas passage space 57 and the gas passage space 57 by the exhaust gas discharged from the predetermined independent exhaust passage 52 and the gas passage space 57. It has such a shape that a high negative pressure is generated in the exhaust port 18 to which the exhaust passage 52 is connected.

具体的には、ノズル部58aは、各ガス通過空間57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、ノズル部58aの下流端の流路面積は、各独立排気通路52の下流端52aの流路面積の合計よりも小さく設定されている。   Specifically, the nozzle portion 58a has a shape in which the flow passage area decreases toward the downstream side so that the exhaust discharged from each gas passage space 57 flows downstream while maintaining a high speed. In the present embodiment, the flow path area at the downstream end of the nozzle portion 58 a is set smaller than the total flow path area at the downstream end 52 a of each independent exhaust passage 52.

ここで、1つのガス通過空間57の下流端の流路面積であって絞り部本体54の下流端の開口面積の約1/3の面積と同じ面積を有する真円の直径をa(図6参照)とし、ノズル部58aの下流端の流路面積と同じ面積を有する真円の直径をD(図6参照)とした場合、a/Dがa/D≧0.5の範囲に設定されていればノズル部58aを排気が十分に高い速度で通過して高いエゼクタ効果が得られることが分かっている。そこで、本実施形態では、ノズル部58aの下流端の流路面積を、a/D≧0.5を満足するように構成している。   Here, the diameter of a perfect circle having the same area as the flow path area at the downstream end of one gas passage space 57 and about 1/3 of the opening area at the downstream end of the throttle body 54 is represented by a (FIG. 6). And the diameter of a perfect circle having the same area as the flow path area at the downstream end of the nozzle portion 58a is D (see FIG. 6), a / D is set in a range of a / D ≧ 0.5. In this case, it has been found that the exhaust passes through the nozzle portion 58a at a sufficiently high speed to obtain a high ejector effect. Therefore, in the present embodiment, the flow path area at the downstream end of the nozzle portion 58a is configured to satisfy a / D ≧ 0.5.

また、本実施形態では、ノズル部58aや下流側のストレート部58bにおいて圧力の不均一が生じ、これにより下流側への排気の吸出し力が低下するのを抑制するべく、ノズル部58aの上流側部分58a_1の内側面を独立排気通路52の下流端に対して、ガスの流れ方向と直交する方向に膨出させている。具体的には、ノズル部58aの上流側部分58a_1は、絞り部本体54の下流端の内径よりも大きな内径を有する円筒で構成されており、ノズル部58aの下流側部分58a_2は、下流に向かうに従って流路面積が縮小する形状で構成されている。   Further, in the present embodiment, in order to prevent pressure non-uniformity from occurring in the nozzle portion 58a and the downstream straight portion 58b, thereby reducing the exhaust suction force to the downstream side, the upstream side of the nozzle portion 58a. The inner surface of the portion 58a_1 bulges in the direction perpendicular to the gas flow direction with respect to the downstream end of the independent exhaust passage 52. Specifically, the upstream portion 58a_1 of the nozzle portion 58a is formed of a cylinder having an inner diameter larger than the inner diameter of the downstream end of the throttle portion main body 54, and the downstream portion 58a_2 of the nozzle portion 58a is directed downstream. Accordingly, the channel area is reduced.

ストレート部58bは、ノズル部58aの下流端から下流側に延びる円筒であり、ノズル部58aの下流端の流路面積と同じ流路面積一定で上下流方向に延びている。ディフューザー部58cは、このストレート部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の筒状部材である。   The straight part 58b is a cylinder extending downstream from the downstream end of the nozzle part 58a, and extends in the upstream / downstream direction with the same flow area as the flow area at the downstream end of the nozzle part 58a. The diffuser portion 58c is a substantially frustoconical cylindrical member whose flow path area increases from the downstream end of the straight portion 58b toward the downstream side.

このようにノズル部58aからストレート部58bまでの部分は、上流側の流路面積の方が下流側よりも大きく設定されている。そのため、絞り部本体54から排出された排気はノズル部58aとストレート部58bとを高速で通過する。このとき、排気の圧力・温度は低下するため、ノズル部58aおよびストレート部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、ストレート部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。   As described above, in the portion from the nozzle part 58a to the straight part 58b, the flow area on the upstream side is set larger than that on the downstream side. Therefore, the exhaust discharged from the throttle body 54 passes through the nozzle portion 58a and the straight portion 58b at high speed. At this time, since the pressure and temperature of the exhaust gas are reduced, the amount of heat released to the outside of the exhaust gas can be kept small in the nozzle portion 58a and the straight portion 58b. And the exhaust which passed the straight part 58b flows in into the diffuser part 58c which a flow-path area expands as it goes downstream, the pressure and temperature are recovered | restored, and it is discharged | emitted downstream, maintaining a high temperature. .

本実施形態では、ノズル部58aとストレート部58bとディフューザー部58cとは、中空の外側管58d内に挿入されており、ノズル部58aからディフューザー部58cまでの部分は二重管構造となっている。そのため、これらノズル部58a等からなる集合部58の通過時に、排気の外部への放熱はより一層抑制され、集合部58からは高い温度の排気が下流側に排出される。   In this embodiment, the nozzle part 58a, the straight part 58b, and the diffuser part 58c are inserted into the hollow outer pipe 58d, and the part from the nozzle part 58a to the diffuser part 58c has a double pipe structure. . For this reason, when passing through the collecting portion 58 composed of these nozzle portions 58a and the like, heat radiation to the outside of the exhaust gas is further suppressed, and exhaust gas at a high temperature is discharged from the collecting portion 58 to the downstream side.

(2−4)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。触媒装置60は、触媒本体(触媒)64と触媒本体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。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。
(2-4) Configuration of the Catalyst Device 60 As shown in FIG. 1, the catalyst device 60 is a device for purifying the exhaust discharged from the engine body 1. The catalyst device 60 includes a catalyst body (catalyst) 64 and a casing 62 that houses the catalyst body 64. The casing 62 has a substantially cylindrical shape extending in parallel with the exhaust flow direction. The catalyst body 64 is for purifying harmful components in the exhaust. The catalyst main body 64 has, for example, a three-way catalyst function in an atmosphere having a theoretical air-fuel ratio, and contains a three-way catalyst.

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、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。集合部58の下流端、詳細には、ディフューザー部58cの下流端はケーシング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。   The catalyst main body 64 is accommodated in a central portion in the upstream / downstream direction of the casing 62, and a predetermined space is formed at the upstream end 61 of the casing 62. The downstream end of the collecting portion 58, specifically, the downstream end of the diffuser portion 58c is connected to the upstream end 61 of the casing 62, and the exhaust discharged from the diffuser portion 58c flows into the upstream end 61 of the casing 62. Progress toward the catalyst body 64 side.

前述のように、集合部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、このように集合部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。   As described above, the exhaust gas having a high temperature is discharged from the collecting portion 58 to the downstream side. Therefore, the catalyst device 60 is directly connected to the gathering portion 58 in this manner, so that high-temperature exhaust gas flows into the catalyst device 60, whereby the catalyst body 64 is activated early. The active state of the main body 64 is reliably maintained.

(3)制御系
図3は、エンジンの制御系を示すブロック図である。この図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。
(3) Control System FIG. 3 is a block diagram showing an engine control system. The ECU 90 shown in FIG. 3 is a device (control means) for comprehensively controlling each part of the engine, and includes a known CPU, ROM, RAM, and the like.

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。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。   Various information is input to the ECU 90 from various sensors provided in the engine. The ECU 90 is electrically connected to a crank angle sensor SW2 and an intake air amount sensor SW4 provided in the engine, and based on input signals from these sensors SW2 and SW4, the engine speed Ne, the intake air amount, and thus the engine load. Various information such as T is acquired.

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、回動アクチュエータ制御手段94を有している。   The ECU 90 includes a determination unit 91, an intake / exhaust control unit 92, and a rotation actuator control unit 94 as main functional elements.

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ものである。図16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、前記判定手段91は、この図16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。   The determination means 91 determines in what manner the engine should be controlled on the basis of the engine speed Ne and the engine load T. FIG. 16 is a setting diagram (control map) showing separately the types of control determined based on the engine speed Ne and the load T. During operation of the engine, the determination unit 91 determines the control content of the engine so as to follow the control map of FIG.

図16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1運転領域A1が設定されており、それ以外の領域には、第2運転領域A2が設定されている。第2運転領域A2は、エンジン回転数Neが基準回転数N1以上の高速領域A2_1と、エンジンの回転数Neが基準回転数N1未満の低速領域のうちエンジン負荷Tが基準負荷T1以下の低速低負荷領域A2_2とからなる。本実施形態では、基準負荷T1は、エンジン回転数Neが高くなるほど高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、2500rpm付近に設定されている。   In the control map of FIG. 16, the first operation region A1 is set in the low speed and high load region where the engine load T is the reference load T1 or more out of the low speed region where the engine speed Ne is the reference rotation number N1 or less. The second operation area A2 is set in the other area. The second operation region A2 includes a high speed region A2_1 where the engine speed Ne is equal to or higher than the reference speed N1, and a low speed low where the engine load T is equal to or lower than the reference load T1 in a low speed region where the engine speed Ne is less than the reference speed N1. The load area A2_2. In the present embodiment, the reference load T1 is set so as to increase as the engine speed Ne increases. Further, the reference rotation speed N1 is set, for example, in the vicinity of 2500 rpm.

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。   The determination means 91 determines whether the engine operating point (the point on the control map specified from each value of the load T and the rotational speed Ne) is the first operating area A1 or the second operating area A2 during engine operation. Always determine whether it is.

再び図3に戻って、吸排気制御手段92は、吸気VVT32および排気VVT42を駆動することにより、吸気弁19および排気弁20の開閉タイミングを変更する。   Returning again to FIG. 3, the intake / exhaust control means 92 changes the opening / closing timing of the intake valve 19 and the exhaust valve 20 by driving the intake VVT 32 and the exhaust VVT 42.

回動アクチュエータ制御手段94は、回動アクチュエータ56cを駆動することにより、回動軸56bおよび隔壁56ひいては各仕切り壁56aを回動させて、各仕切り壁56aの位置を区画位置と連通位置とで切替え、絞り部本体54の状態を独立流通状態と連通状態とで切替える。   The rotation actuator control means 94 drives the rotation actuator 56c to rotate the rotation shaft 56b and the partition wall 56, and thus each partition wall 56a, so that the position of each partition wall 56a is divided between the partition position and the communication position. Switching, the state of the throttle body 54 is switched between the independent distribution state and the communication state.

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。   In addition, the ECU 90 appropriately controls the spark plug 15 and the like according to the operating state.

(4)各運転領域での制御内容
次に、以上のような機能を有するECU90の制御に基づき、図16に示した各運転領域(A1,A2)で、それぞれどのような制御が実施されるのかを説明する。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16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16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。
(4) Control contents in each operation region Next, based on the control of the ECU 90 having the above functions, what kind of control is performed in each operation region (A1, A2) shown in FIG. I will explain. The ECU 90 sequentially determines which operating region the engine operating point (load T and rotation speed Ne) corresponds to in the control map of FIG. 16 based on the detected values of the crank angle sensor SW2 and the intake air amount sensor SW4. . Then, the following control is executed depending on whether the determined operation region is the first operation region A1 or the second operation region A2 in FIG.

(i)第1運転領域A1
第1運転領域A1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。
(I) 1st operation area A1
In the first operation region A1, as shown in FIG. 4, the valve opening period of the exhaust valve 20 and the valve opening period of the intake valve 19 overlap with each other with the intake top dead center (TDC) interposed therebetween, and the exhaust valve 20 is adjusted to start valve opening during the overlap period T_O / L of the other cylinders 12. Specifically, the exhaust valve 20 of the third cylinder 12c is opened during the period in which the intake valve 19 and the exhaust valve 20 of the first cylinder 12a overlap, and the intake valve 19 and the exhaust valve of the third cylinder 12c are opened. The exhaust valve 20 of the fourth cylinder 12d is opened during the period in which the second cylinder 12d overlaps with the exhaust valve 20, and the second cylinder 12b during the period in which the intake valve 19 and the exhaust valve 20 of the fourth cylinder 12d overlap. The exhaust valve 20 of the first cylinder 12a is opened, and the exhaust valve 20 of the first cylinder 12a is adjusted to open during the period in which the intake valve 19 and the exhaust valve 20 of the second cylinder 12b overlap.

また、第1運転領域A1では、各仕切り壁56aの位置が区画位置とされて、絞り部53内の状態が独立流通状態とされる。すなわち、各独立排気通路52から排出された排気が、各独立排気通路52に対応する各ガス通過空間57であって、下流側ほど流路面積が小さく設定された空間57、をそれぞれ個別に通過して集合部58に流入するように制御される。   Further, in the first operation region A1, the position of each partition wall 56a is set as the partition position, and the state in the throttle portion 53 is set to the independent circulation state. That is, the exhaust gas discharged from each independent exhaust passage 52 individually passes through each gas passage space 57 corresponding to each independent exhaust passage 52 and has a channel area set smaller toward the downstream side. Then, it is controlled so as to flow into the collecting portion 58.

このように制御されることで、第1運転領域A1では、所定の気筒(排気行程気筒)12の排気弁20が開弁して排気行程気筒12から所定のガス通過空間57を通って集合部58に排気が高速で排出されると、排気順序が排気行程気筒12の1つ前に設定された他の気筒(吸気行程気筒)に対応するガス通過空間およびこの気筒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開弁時に吸気行程気筒がオーバーラップ期間中にあることから、前記負圧によって、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、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。従って、この第1運転領域A1では、高いエンジントルクが実現される。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が実現される。   By controlling in this way, in the first operation region A1, the exhaust valve 20 of the predetermined cylinder (exhaust stroke cylinder) 12 is opened, and the collecting portion passes from the exhaust stroke cylinder 12 through the predetermined gas passage space 57. When the exhaust gas is discharged to 58 at a high speed, a gas passage space corresponding to another cylinder (intake stroke cylinder) whose exhaust sequence is set immediately before the exhaust stroke cylinder 12 and an exhaust port connected to the cylinder 12 A negative pressure is generated in 18 by the ejector effect. Since the intake stroke cylinder is in the overlap period when the exhaust valve 20 of the exhaust stroke cylinder 12 is opened, most of the residual gas in the intake stroke cylinder 12 is sucked out to the exhaust port 18 side by the negative pressure. The scavenging of the intake stroke cylinder 12 is promoted. In particular, immediately after the exhaust valve 20 starts to open, exhaust (so-called blowdown gas) is discharged from the cylinder 12 at a very high speed. Therefore, immediately after the blowdown gas is discharged, the residual gas in the intake stroke cylinder 12 is exhausted. Most of the air is sucked out to the exhaust port 18 side. When scavenging is promoted, the intake efficiency increases. Accordingly, a high engine torque is realized in the first operation region A1. Moreover, high engine torque is also realized by enabling the ignition timing to be advanced as the amount of residual gas in the cylinder 12 decreases and knocking is suppressed.

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。   In this device, the opening timing and closing timing of the intake valve 19 and the exhaust valve 20 are respectively shown in FIG. 17 where the lift rises or falls steeply in the lift curves of the valves 19 and 20, respectively. This is the time (the end of the ramp part or the start time), for example, the time of 0.4 mm lift.

(ii)第2運転領域A2の高速領域A2_1
第2運転領域A2のうちエンジンの回転数Neが高い高速領域A2_1では、排気流量が大きい。そのため、高速領域A2_1において、第1運転領域A1と同様に、各独立排気通路52から排出された排気を、下流に向かうに従って流路面積が縮小するガス通過空間57内に排出したのでは、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の方が大きくなる。そこで、この高速領域A2_1では、次のような制御を実施する。
(Ii) High speed area A2_1 of the second operation area A2
In the second operating region A2, the exhaust flow rate is large in the high speed region A2_1 where the engine speed Ne is high. Therefore, in the high speed region A2_1, as in the first operation region A1, the exhaust discharged from each independent exhaust passage 52 is discharged into the gas passage space 57 whose flow area decreases as it goes downstream. The deterioration of the scavenging performance due to the increased back pressure is greater than the scavenging performance improvement effect due to the effect. Therefore, the following control is performed in the high speed region A2_1.

高速領域A2_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。また、第2運転領域A2では、各仕切り壁56aの位置が連通位置とされて、絞り部53内の状態が連通状態とされる。すなわち、3つのガス通過空間57が互いに連通して、各独立排気通路52から排出された排気が、各独立排気通路52にそれぞれ対応するガス通過空間57に流入した後、このガス通過空間57に加えて他の独立排気通路52と対応するガス通過空間にも流入するように制御される。   In the high speed region A2_1, the valve opening period of the exhaust valve 20 and the valve opening period of the intake valve 19 are adjusted so as not to overlap. Moreover, in 2nd driving | operation area | region A2, the position of each partition wall 56a is made into a communication position, and the state in the aperture | diaphragm | squeeze part 53 is made into a communication state. That is, the three gas passage spaces 57 communicate with each other, and the exhaust discharged from each independent exhaust passage 52 flows into the gas passage spaces 57 respectively corresponding to the individual exhaust passages 52, and then enters the gas passage spaces 57. In addition, it is controlled to flow into the gas passage space corresponding to the other independent exhaust passage 52.

このように制御されることで、第2運転領域A2のうちの高速領域A2_1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、3つのガス通過空間57により構成された第1運転領域A1よりも流路面積の大きい空間を通過する。そのため、絞り部53において生じる排気抵抗は小さく抑えられる。このように、排気抵抗が小さく抑えられることで、高速領域A2_1では、排気のポンピングロスは小さく抑えられ、また、吸気効率は高くされ、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。   By being controlled in this way, in the high speed region A2_1 of the second operation region A2, the exhaust exhausted from each independent exhaust passage 52 is formed in the throttling portion 53 by the three gas passage spaces 57. It passes through a space having a larger flow path area than one operation region A1. Therefore, the exhaust resistance generated in the throttle portion 53 is suppressed to a small level. Thus, by suppressing the exhaust resistance to a small value, in the high-speed region A2_1, the pumping loss of the exhaust is suppressed to a small level, and the intake efficiency is increased, thereby realizing a high engine torque and a high thermal efficiency.

(iii)第2運転領域A2の低速低負荷領域A2_2
第2運転領域A2のうちエンジンの回転数Neが低くエンジン負荷Tが低い低速低負荷領域A2_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A2_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。
(Iii) Low speed and low load region A2_2 of the second operation region A2
In the second operating region A2, in the low speed and low load region A2_2 where the engine speed Ne is low and the engine load T is low, the intake pressure is low and the in-cylinder gas amount is small. Therefore, high scavenging is performed by the ejector effect, and accordingly, when the residual gas amount in the cylinder 12 decreases, the pumping loss of the intake air increases, and the combustion temperature increases and the cooling loss increases. An undesirable effect on thermal efficiency occurs. In the first place, in the low-speed and low-load region A2_2, the required fresh air amount is small, and there is little need to obtain high intake efficiency associated with the ejector effect.

そこで、低速低負荷領域A2_2では、高速領域A2_1と同様に、エゼクタ効果が発揮されないよう、各仕切り壁56aの位置が連通位置とされて、絞り部53内の状態が連通状態とされる。   Therefore, in the low-speed and low-load region A2_2, as in the high-speed region A2_1, the position of each partition wall 56a is set to the communication position so that the ejector effect is not exhibited, and the state in the throttle portion 53 is set to the communication state.

ただし、低速低負荷領域A2_2では、前述のように残留ガスが多い方が望ましい。そのため、低速低負荷領域A2_2では、高速領域A2_1と異なり、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制御される。   However, in the low speed and low load region A2_2, it is desirable that the residual gas is large as described above. Therefore, in the low-speed and low-load region A2_2, unlike the high-speed region A2_1, the valve opening period of the exhaust valve 20 and the valve opening period of the intake valve 19 are controlled to overlap so that more residual gas can be obtained. The

このように制御されることで、第2運転領域A2のうちの低速低負荷領域A2_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、これにより、エゼクタ効果ひいては掃気が抑制される。掃気が抑制されると気筒12内にはより多くの残留ガスが残存する。そのため、低速低負荷領域A2_2では、吸気のポンピングロスおよび冷却損失が低減し、高い熱効率すなわち高い燃費性能が実現される。   By being controlled in this way, in the low speed and low load region A2_2 in the second operation region A2, the exhaust discharged from each independent exhaust passage 52 passes through a space having a larger flow path area in the throttle portion 53. Thus, the ejector effect and thus scavenging is suppressed. When the scavenging is suppressed, more residual gas remains in the cylinder 12. Therefore, in the low-speed and low-load region A2_2, the intake pumping loss and the cooling loss are reduced, and high thermal efficiency, that is, high fuel efficiency performance is realized.

(5)作用効果
以上のように、本装置では、絞り部53内の状態を独立流通状態と連通状態とに切替えるという簡単な構成で、第1運転領域A1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2運転領域A2のうちの高速領域A2_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2運転領域A2のうちの低速低負荷領域A2_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。
(5) Operational Effect As described above, the present device has a simple configuration in which the state in the throttle unit 53 is switched between the independent flow state and the communication state, and is high using the ejector effect in the first operation region A1. While obtaining the engine torque, the exhaust resistance can be suppressed in the high speed region A2_1 in the second operation region A2 to obtain high engine torque and fuel efficiency, and the low speed and low load region A2_2 in the second operation region A2. The remaining gas can be secured by suppressing scavenging and high fuel efficiency can be obtained.

特に、本実施形態では、絞り部53内の状態が連通状態とされた場合に3つのガス通過空間57が全て連通しており、排気が通過する絞り部53内の空間の容積、流路面積をより大きく確保されている。そのため、第2運転領域A2の高速領域A2_1において、排気抵抗をより確実に小さく抑えることができるとともに、第2運転領域A2の低速低負荷領域A2_2において、掃気をより確実に抑制して残留ガスをより多く確保することができる。   In particular, in the present embodiment, when the state in the throttle part 53 is in the communication state, all three gas passage spaces 57 are in communication, and the volume of the space in the throttle part 53 through which the exhaust passes and the flow path area Is secured larger. Therefore, the exhaust resistance can be more reliably suppressed in the high speed region A2_1 of the second operation region A2, and the scavenging is more reliably suppressed in the low speed and low load region A2_2 of the second operation region A2. More can be secured.

また、本実施形態では、隔壁56を回動させて、絞り部53の内側空間の区画状態を変更ることで、絞り部53内の状態を独立流通状態と連通状態とに切替えており、この切替えが簡単な構成で実現されている。   In the present embodiment, the partition 56 is rotated to change the partition state of the inner space of the throttle portion 53, thereby switching the state in the throttle portion 53 between the independent flow state and the communication state. Switching is realized with a simple configuration.

また、このように絞り部53の内側空間の区画状態を変更して各独立排気通路52から排出された排気が通過する空間の流路面積を変更するという構成をとっており、独立排気通路52と集合部58との間に、エゼクタ効果を得るべく流路面積が下流側ほど小さくなるように構成された通路と、高速領域での排気抵抗および低速低負荷領域での過剰な掃気を抑えるべくこのエゼクタ用の通路をバイパスする通路とを個別に設ける場合に比べて、独立排気通路52から集合部58までの距離を短くすることができ、集合部58に直接連結された触媒装置60に流入する排気の温度を高く維持することができる。そのため、触媒本体64の掃気活性化あるいは触媒本体64の活性維持を促進することができる。   Further, the configuration is such that the flow passage area of the space through which the exhaust exhausted from each independent exhaust passage 52 passes is changed by changing the partition state of the inner space of the throttle portion 53 in this way. In order to suppress the exhaust resistance in the high speed region and excessive scavenging in the low speed and low load region, the passage is configured so that the flow path area becomes smaller toward the downstream side to obtain the ejector effect. The distance from the independent exhaust passage 52 to the collecting portion 58 can be shortened as compared with the case where the passage for bypassing the ejector passage is provided separately, and flows into the catalyst device 60 directly connected to the collecting portion 58. It is possible to keep the exhaust temperature high. Therefore, scavenging activation of the catalyst body 64 or activity maintenance of the catalyst body 64 can be promoted.

(6)他の実施形態
前記第1実施形態では、各仕切り壁56aを区画位置と、この区画位置から60度ずれて各仕切り壁56aが中心軸Lから第1仮想円201の中心に向かって延びるようになる連通位置とのいずれか一方に切替える場合について示したが、各仕切り壁56aすなわち隔壁56の位置を運転条件に応じてより細かく変更させてもよい。例えば、図18の矢印に示すように、低速高負荷領域(第1運転領域)A1よりもエンジン回転数Neが増大する、また、エンジン負荷Tが低下するほど、区画位置からのずれ量すなわち隔壁56の回動量を増大させるようにしてもよい。具体的には、第2運転領域A2のうち、基準負荷T1とほぼ平行な第2基準負荷T2よりもエンジン回転数が低く、エンジ負荷が高い領域A2_2bにおいて、各仕切り壁56aを区画位置から30度ずらすようにしてもよい。また、領域A2_2bにおいて、各仕切り壁56aを、図18の矢印に示すようにエンジン回転数が高くなるほど、また、エンジン負荷が高くなるほど、区画位置からの連続的にずらしてもよい。例えば、隔壁56の回動量を、0〜60度の間で連続的に変化させてもよい。
(6) Other Embodiments In the first embodiment, each partition wall 56a is separated from the partition position by 60 degrees from the partition position, and each partition wall 56a is directed from the central axis L toward the center of the first virtual circle 201. Although the case of switching to any one of the communication positions that extend is shown, the position of each partition wall 56a, that is, the partition wall 56 may be changed more finely according to the operating conditions. For example, as shown by the arrow in FIG. 18, the amount of deviation from the partition position, that is, the partition wall, increases as the engine speed Ne increases more than the low speed and high load region (first operation region) A1 and the engine load T decreases. The amount of rotation 56 may be increased. Specifically, in the second operation region A2, in the region A2_2b where the engine speed is lower and the engine load is higher than the second reference load T2 substantially parallel to the reference load T1, each partition wall 56a is separated from the partition position by 30. You may make it deviate. In the region A2_2b, each partition wall 56a may be continuously shifted from the partition position as the engine speed increases and the engine load increases as indicated by the arrows in FIG. For example, the rotation amount of the partition wall 56 may be continuously changed between 0 to 60 degrees.

ここで、隔壁56の回動量が小さく、隔壁56の区画位置からのずれ量が小さい場合は、各独立排気通路52から排出された排気の多くが対応するガス通過空間57に他の独立排気通路52に対応するガス通過空間57側に向かう量が小さく抑えられる。そして、より多くの排気が、対応する1つのガス通過空間57すなわちエゼクタ効果が得られるよう構成された空間を通過する。そのため、この場合には、排気抵抗を適度に抑えつつ、比較的高いエゼクタ効果すなわち掃気性能を得ることができる。   Here, when the amount of rotation of the partition wall 56 is small and the amount of deviation from the partition position of the partition wall 56 is small, most of the exhaust exhausted from each independent exhaust passage 52 corresponds to the gas passage space 57 corresponding to the other independent exhaust passage. The amount toward the gas passage space 57 side corresponding to 52 is reduced. Then, more exhaust gas passes through one corresponding gas passage space 57, that is, a space configured to obtain the ejector effect. Therefore, in this case, it is possible to obtain a relatively high ejector effect, that is, a scavenging performance, while appropriately suppressing the exhaust resistance.

これより、前記のように、低速高負荷領域A1からエンジン回転数Neが増加するに従って、隔壁56の回動量を増大させれば、エゼクタ効果を得つつエンジン回転数Neの増大に伴う排気流量の増加に合わせて適正に排気抵抗を抑制することができ、掃気性能をより高めることができる。また、低速高負荷領域A1よりもエンジン負荷Tが低下して、要求新気量が小さくなり必要とされる残留ガス量が増大するのに従って、隔壁56の回動量を増大させてエゼクタ効果を低減させれば、エンジン負荷に応じて残留ガス量を適正に調整して高い燃費性能を得ることができる。   Thus, as described above, if the rotation amount of the partition wall 56 is increased as the engine speed Ne increases from the low speed and high load region A1, the exhaust flow rate associated with the increase in the engine speed Ne can be obtained while obtaining the ejector effect. The exhaust resistance can be appropriately suppressed according to the increase, and the scavenging performance can be further enhanced. In addition, as the engine load T is lower than the low speed and high load region A1, the required fresh air amount is reduced and the required residual gas amount is increased, the amount of rotation of the partition wall 56 is increased to reduce the ejector effect. By doing so, it is possible to appropriately adjust the residual gas amount according to the engine load and obtain high fuel efficiency.

また、絞り部53の詳細構造は前記に限らない。例えば、図19に示すように、絞り部253の絞り部本体254上流端の開口254aが円形であり、絞り部本体254内の空間が、この上流端の開口254aよりも面積の小さい下流端の円形の開口254bに向かって流路面積が徐々に縮小する略円錐台形状であってもよい。そして、絞り部本体254の中心軸から径方向外側に延びる複数の仕切り壁256aを有する隔壁256が、絞り部本体254内の空間を、上下流方向全体にわたって扇形の断面を有するガス通過空間257に区画するようにしてもよい。   Further, the detailed structure of the diaphragm 53 is not limited to the above. For example, as shown in FIG. 19, the opening 254a at the upstream end of the throttle unit body 254 of the throttle unit 253 is circular, and the space in the throttle unit main body 254 has a downstream end with a smaller area than the opening 254a at the upstream end. A substantially frustoconical shape in which the flow path area gradually decreases toward the circular opening 254b may be used. A partition wall 256 having a plurality of partition walls 256a extending radially outward from the central axis of the throttle body 254 is used as a gas passage space 257 having a fan-shaped cross section in the entire upstream and downstream direction. You may make it partition.

この実施形態において、隔壁256ひいては各仕切り壁256aは、第1実施形態と同様に絞り部本体254の中心軸を中心として回動される。そして、各仕切り壁256aは、図19に示すように絞り部本体254内の空間を各独立排気通路52とそれぞれ個別に連通する3つのガス通過空間257に区画して、絞り部253内の状態を各独立排気通路52から排出された排気が独立して対応するガス通過空間257に流入する独立流通状態とする区画位置と、図20に示すようにこの区画位置からずれて、絞り部253内の状態を複数のガス通過空間が互いに連通する連通状態とさせる連通位置との間で移動する。ここで、図19は、図7と対応する図である。図20は、図8と対応する図である。   In this embodiment, the partition walls 256 and thus the partition walls 256a are rotated around the central axis of the throttle body 254 as in the first embodiment. Each partition wall 256a divides the space in the throttle body 254 into three gas passage spaces 257 that individually communicate with the independent exhaust passages 52 as shown in FIG. Are separated from each of the compartment positions as shown in FIG. 20 in the independent circulation state where the exhaust discharged from each independent exhaust passage 52 independently flows into the corresponding gas passage space 257. The state moves to a communication position where a plurality of gas passage spaces communicate with each other. Here, FIG. 19 corresponds to FIG. FIG. 20 corresponds to FIG.

この実施形態では、各仕切り壁256aの先端部分256a_1は、回動位置によらず常に絞り部本体254の内周面254dと接触している。そのため、各仕切り壁256aが図20に示す連通位置に回動された状態において、隣接する2つのガス通過空間257が連通し、各独立排気通路52から排出された排気は、2つのガス通過空間257に流入する。   In this embodiment, the leading end portion 256a_1 of each partition wall 256a is always in contact with the inner peripheral surface 254d of the throttle portion main body 254 regardless of the rotational position. Therefore, in a state where each partition wall 256a is rotated to the communication position shown in FIG. 20, the two adjacent gas passage spaces 257 communicate with each other, and the exhaust discharged from each independent exhaust passage 52 becomes two gas passage spaces. 257.

このようにして、連通状態において、3つのガス通過空間257のうち2つのガス通過空間257のみが連通するように構成してもよい。ただし、3つのガス通過空間257の全てが連通すれば、連通状態において、絞り部253内の排気が通過する空間の容積、流路面積をより大きくすることができ、排気抵抗をより少なく抑えることができる。   In this way, only two gas passage spaces 257 of the three gas passage spaces 257 may communicate with each other in the communication state. However, if all of the three gas passage spaces 257 are in communication, the volume of the space through which the exhaust gas in the throttle portion 253 passes and the flow path area can be increased in the communication state, and the exhaust resistance can be suppressed to a lower level. Can do.

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 隔壁(切替手段)
56c 回動アクチュエータ(切替手段)
60 触媒装置
90 ECU(制御手段)
12 cylinder 18 exhaust port 19 intake valve 20 exhaust valve 52 independent exhaust passage 53 throttle part 54 partition (switching means)
56c Rotating actuator (switching means)
60 catalytic device 90 ECU (control means)

Claims (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て内側を排気が通過する独立排気通路と、
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、内側を前記各独立排気通路から排出された排気が通過する絞り部と、
前記各独立排気通路から排出された排気が前記絞り部内を互いに独立して通過するように、前記各独立排気通路と個別に連通する複数のガス通過空間に前記絞り部内の空間を区画する独立流通状態と、前記各独立排気通路に対応する前記複数のガス通過空間どうしが互いに連通する連通状態とに、前記絞り部の状態を切替え可能な切替手段と、
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、
前記切替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、
前記各ガス通過空間は、前記独立流通状態において、各気筒の排気ポートから前記独立排気通路および前記ガス通過空間を通って前記集合部に排気が排出されるのに伴い隣接する他のガス通過空間およびこのガス通過空間と連通する独立排気通路に接続された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、その下流側の流路面積がその上流側の流路面積よりも小さくなる形状を有するとともに、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過空間が互いに隣り合うように配置されており、
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1運転領域において、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るとともに、前記切替手段により前記絞り部の状態を前記独立流通状態にさせる一方、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2運転領域において、前記切替手段により前記絞り部の状態を前記連通状態にさせることを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置。
An intake / exhaust device for a multi-cylinder engine having a plurality of cylinders each having an intake port and an exhaust port, and provided with an intake valve capable of opening and closing the intake port and an exhaust valve capable of opening and closing the exhaust port. ,
An independent exhaust passage which is connected to exhaust ports of one cylinder or a plurality of cylinders whose exhaust sequences are not continuous with each other and through which exhaust passes,
A collecting portion that is provided on the downstream side of each independent exhaust passage and the exhaust that has passed through each independent exhaust passage gathers inside;
A throttle part interposed between each of the independent exhaust passages and the collecting part, through which the exhaust discharged from the independent exhaust passages passes;
Independent flow that divides the space in the restricting portion into a plurality of gas passage spaces individually communicating with the independent exhaust passages so that the exhaust discharged from the independent exhaust passages passes through the restricting portions independently of each other. Switching means capable of switching the state of the throttle portion between a state and a communication state in which the gas passage spaces corresponding to the independent exhaust passages communicate with each other;
Valve driving means capable of driving the intake valve and the exhaust valve of each cylinder;
Control means capable of controlling the switching means and the valve driving means,
Each gas passage space is adjacent to another gas passage space as exhaust gas is discharged from the exhaust port of each cylinder through the independent exhaust passage and the gas passage space to the collecting portion in the independent flow state. The flow area on the downstream side is smaller than the flow area on the upstream side so that a negative pressure is generated in the exhaust port connected to the independent exhaust passage communicating with the gas passage space by the ejector effect. The gas passage spaces corresponding to the independent exhaust passages connected to the cylinders having the shape and the exhaust order are arranged adjacent to each other,
In the first operation region including at least a low speed and high load region in which the engine speed is lower than a preset reference speed and the engine load is higher than a preset predetermined load, the control means Between the cylinders in which the intake valve opening period and the exhaust valve opening period overlap with each other by a predetermined overlap period and the exhaust sequence is continued, the overlap period of one cylinder is the same as the exhaust valve of the other cylinder. While the valve driving means drives the intake valve and the exhaust valve of each cylinder so as to overlap with the valve opening time, the switching means makes the throttle portion in the independent flow state, while the engine In the second operation region including at least a high speed and high load region in which the engine speed is higher than the reference engine speed and the engine load is higher than a predetermined load set in advance. Serial intake and exhaust system for a multi-cylinder engine, characterized in that to the state of the throttle portion to said communicating state by the switching means.
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、
前記第2運転領域は、エンジンの回転数が前記基準回転数よりも高い高速領域と、エンジンの回転数が前記基準回転数よりも低い領域のうち前記低速高負荷領域を除く低速低負荷領域とを含むことを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置。
The intake / exhaust device for a multi-cylinder engine according to claim 1,
The second operating region includes a high speed region where the engine speed is higher than the reference speed, and a low speed and low load region excluding the low speed and high load region among regions where the engine speed is lower than the reference speed. An intake / exhaust device for a multi-cylinder engine.
請求項1または2に記載の多気筒エンジンの吸排気装置において、
前記独立排気通路および当該独立排気通路に対応する前記ガス通過空間は3つ以上設けられており、
前記絞り部は、前記連通状態において、すべての前記ガス通過空間が互いに連通する形状を有していることを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置。
The multi-cylinder engine intake / exhaust device according to claim 1 or 2,
Three or more gas passage spaces corresponding to the independent exhaust passage and the independent exhaust passage are provided,
The throttle unit has a shape in which all the gas passage spaces communicate with each other in the communication state, and an intake / exhaust device for a multi-cylinder engine.
請求項1〜3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、
前記絞り部内には、当該絞り部内の空間を区画可能な隔壁が設けられており、
前記切替手段は、前記絞り部内に前記複数のガス通過空間が区画形成される位置に前記隔壁を配置することで前記絞り部内の空間を前記独立流通状態とし、前記隔壁をこの独立流通状態における位置から所定量ずらすことで前記絞り部内の空間を前記連通状態とすることを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置。
The multi-cylinder engine intake / exhaust device according to any one of claims 1 to 3,
A partition wall capable of partitioning the space in the throttle part is provided in the throttle part,
The switching means places the partition in a position where the plurality of gas passage spaces are defined in the throttle, thereby setting the space in the throttle to the independent flow state, and the partition in the independent flow state. An intake / exhaust device for a multi-cylinder engine, wherein the space in the throttle portion is brought into the communication state by shifting a predetermined amount from
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、
前記各独立排気通路および各ガス通過空間は、略円周上に配列されており、
前記隔壁は、前記各ガス通過空間が並ぶ円周の中心を通って上下流方向に延びる中心軸から、径方向外側に延びており、
前記切替手段は、前記隔壁を前記中心軸を中心として回動させることを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置。
The intake / exhaust device for a multi-cylinder engine according to claim 4,
Each independent exhaust passage and each gas passage space are arranged on a substantially circumference,
The partition wall extends radially outward from a central axis extending in the upstream / downstream direction through the center of the circumference where the gas passage spaces are arranged,
The multi-cylinder engine intake / exhaust device, wherein the switching means rotates the partition wall about the central axis.
請求項5に記載の多気筒エンジンの吸排気装置において、
前記第2運転領域は、エンジンの回転数が前記基準回転数よりも高い高速領域と、エンジンの回転数が前記基準回転数よりも低い領域のうち前記低速高負荷領域を除く低速低負荷領域とを含み、
前記制御手段は、前記低速高負荷領域よりもエンジンの回転数が高いほど、あるいは、前記低速高負荷領域よりもエンジンの負荷が低いほど、前記切替手段により、前記隔壁の回動量を増大させることを特徴とする多気筒エンジンの吸排気装置。
The intake / exhaust device for a multi-cylinder engine according to claim 5,
The second operating region includes a high speed region where the engine speed is higher than the reference speed, and a low speed and low load region excluding the low speed and high load region among regions where the engine speed is lower than the reference speed. Including
The control means increases the rotation amount of the partition wall by the switching means as the engine speed is higher than the low speed and high load area or as the engine load is lower than the low speed and high load area. A multi-cylinder engine intake and exhaust system characterized by
請求項1〜6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、
前記各気筒から排出された排気を浄化可能な触媒装置を有し、
前記触媒装置は、前記集合部の下流端に直接接続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。
The multi-cylinder engine intake / exhaust device according to any one of claims 1 to 6,
A catalyst device capable of purifying exhaust discharged from each cylinder;
The intake / exhaust device for a multi-cylinder engine, wherein the catalyst device is directly connected to a downstream end of the collecting portion.
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