JP2014084757A - Exhaust valve device and engine with turbo-supercharger - Google Patents

Exhaust valve device and engine with turbo-supercharger Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust valve device that can contribute to miniaturization and weight saving of an engine.SOLUTION: An exhaust valve device 20 is interposed between an engine body 1 and a turbo-supercharger 50. The exhaust valve device 20 comprises: a device body 21 on which high-speed passages 24b, 25b, 26b and an EGR intermediate passage 28 are formed and that is made of a metallic casting body; and an exhaust variable valve including valve bodies 30 respectively arranged in the high-speed passages 24b, 25b, 26b and an operation shaft 36 coupled with the valve bodies 30. The respective high-speed passages 24b, 25b, 26b and the EGR intermediate passage 28 are formed on the device body 21 serially and in line in a specific direction so that the EGR intermediate passage 28 is positioned at an end. The operation shaft 36 is supported by the device body 21 to penetrate through the respective high-speed passages 24b, 25b, 26b and the EGR intermediate passage 28 in a direction parallel to the specific direction.

Description

本発明は、排気通路内の排気ガスの流通面積を変更するための排気弁装置およびこの排気弁装置を備えたターボ過給機付エンジンに関するものである。   The present invention relates to an exhaust valve device for changing the flow area of exhaust gas in an exhaust passage, and an engine with a turbocharger including the exhaust valve device.

上記のようなエンジンとして、例えば特許文献１に記載されるものが知られている。この特許文献１に記載されるエンジンは、エンジン本体と、このエンジン本体の各気筒の排気ポートに通じる排気マニホールドと、その下流側に接続されるターボ過給機と、このターボ過給機と前記排気マニホールドとの間に介設されて、排気通路内の排気ガスの流通面積を変更するための排気可変弁とを備えている。このエンジンは、車両の走行状態に応じて排気ガスの前記流通面積を変更することでターボ過給機に導入される排気ガスの流速を制御し、これによりターボ過給機の過給能力を高める構成となっている。また、この特許文献１に記載されるエンジンは、ＥＧＲ通路を備えており、排気ガスの一部を、ＥＧＲ通路を通じて吸気通路に還流させることで、ポンピングロスの低減を通じて燃費の改善を図る構成となっている。   As such an engine, for example, an engine described in Patent Document 1 is known. The engine described in Patent Document 1 includes an engine main body, an exhaust manifold communicating with an exhaust port of each cylinder of the engine main body, a turbocharger connected to the downstream side, the turbocharger, An exhaust variable valve is provided between the exhaust manifold and the exhaust manifold for changing the flow area of the exhaust gas in the exhaust passage. This engine controls the flow rate of the exhaust gas introduced into the turbocharger by changing the flow area of the exhaust gas in accordance with the running state of the vehicle, thereby increasing the supercharging capability of the turbocharger. It has a configuration. In addition, the engine described in Patent Document 1 includes an EGR passage, and a part of exhaust gas is recirculated to the intake passage through the EGR passage, thereby improving fuel consumption through reduction of pumping loss. It has become.

特開２００９−１１４９９１号公報JP 2009-114991 A

近年、自家用車両では、小型エンジンで高出力を確保しつつ車両を小型化、軽量化することにより燃費改善を図る、いわゆるダウンサイジングの要請が高まっており、上記のようなターボ過給機付きエンジンに注目が集まっている。しかし、特許文献に開示されるエンジンは、排気マニホールドの下流側にハウジングが設けられ、このハウジングに前記排気可変弁が組み込まれるとともに、ハウジングにおける排気可変弁の下流側に排気通路の集合部が設けられ、その上で当該ハウジングの下流側にターボ過給機が接続されている。また、排気可変弁を含む上記ハウジング、エンジン本体、排気マニホールドとは別にＥＧＲ通路（配管）が設けられており、従って、エンジンの小型化、軽量化をより高度に達成する上では、未だ改善の余地が残されている。   In recent years, there is a growing demand for so-called downsizing in private vehicles, which aims to improve fuel efficiency by reducing the size and weight of the vehicle while ensuring high output with a small engine. Attention has been gathered. However, in the engine disclosed in the patent document, a housing is provided on the downstream side of the exhaust manifold, the exhaust variable valve is incorporated in the housing, and a collection portion of the exhaust passage is provided on the downstream side of the exhaust variable valve in the housing. The turbocharger is connected to the downstream side of the housing. In addition, the EGR passage (piping) is provided separately from the housing including the exhaust variable valve, the engine body, and the exhaust manifold. Therefore, in order to achieve a more advanced downsizing and weight reduction of the engine, there is still an improvement. There is room for it.

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、エンジンの小型化、軽量化に寄与し得る、排気弁装置等を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an exhaust valve device or the like that can contribute to the reduction in size and weight of an engine.

出願人は、近年、エンジン本体を構成するシリンダヘッド等にＥＧＲ通路を形成することで、エンジン全体の小型化を図ることが行われている点に着目し、排気マニホールド等、排気通路とＥＧＲ通路とを備えた金属鋳造体を構成し、この鋳造体に排気可変弁やこれを駆動する操作軸等の機構を一体に組み込み集約することで、エンジン全体を小型化することを考えている。しかし、排気通路を通る排気ガス（高温）とＥＧＲ通路を通るＥＧＲガス（低温）とには温度差があるため、上記構成では、この温度差により鋳造体に不均一な変形が生じ、当該鋳造体に支持される操作軸が拗れるなどして排気可変弁の作動不良を誘発することが考えられる。このような不都合は、以下のような本発明により解決される。   In recent years, the applicant has focused on reducing the size of the entire engine by forming an EGR passage in a cylinder head or the like that constitutes the engine body, and the exhaust passage and the EGR passage such as an exhaust manifold. Is considered, and a mechanism such as an exhaust variable valve and an operation shaft for driving the valve is integrated and integrated in the cast body, thereby reducing the size of the entire engine. However, since there is a temperature difference between the exhaust gas passing through the exhaust passage (high temperature) and the EGR gas passing through the EGR passage (low temperature), in the above configuration, the temperature difference causes non-uniform deformation of the cast body, and the casting. It is conceivable that an operation failure of the exhaust variable valve is induced by, for example, the operation shaft supported by the body being turned. Such inconvenience is solved by the present invention as follows.

すなわち、本発明の排気弁装置は、エンジン本体と、このエンジン本体から排出される排気ガスのエネルギーにより駆動されるターボ過給機との間に介設される排気弁装置であって、排気通路を構成するための複数の第１独立通路と、ＥＧＲ通路を構成するための第２独立通路とが形成された、金属鋳造体からなる装置本体と、前記複数の第１独立通路内に各々配置される弁体と、前記装置本体に回動可能に支持されかつ前記各弁体を連結する操作軸とを含み、前記各第１独立通路内の排気ガスの流通面積を変更する排気可変弁と、を備え、前記複数の第１独立通路および前記第２独立通路は、当該第２独立通路が最端に位置するように並列にかつ特定方向に一列に並ぶように前記装置本体に形成され、前記操作軸は、前記複数の第１独立通路および前記第２独立通路を前記特定方向と平行な方向に貫通するように前記装置本体に支持されているものである。   That is, the exhaust valve device of the present invention is an exhaust valve device interposed between an engine main body and a turbocharger driven by the energy of exhaust gas discharged from the engine main body. And a plurality of first independent passages for forming the EGR passage, and a second independent passage for forming the EGR passage, each of which is disposed in the plurality of first independent passages. And a variable exhaust valve that changes the flow area of the exhaust gas in each of the first independent passages, and includes an operation shaft that is rotatably supported by the apparatus main body and that connects the valve bodies. The plurality of first independent passages and the second independent passages are formed in the apparatus main body so that the second independent passages are aligned in parallel and in a specific direction so that the second independent passages are located at the end. The operation shaft is configured to have the plurality of first independent passages. And those which are supporting the second independent passages to the apparatus main body so as to penetrate to the specific direction parallel to the direction.

この排気弁装置によれば、排気通路を構成するための複数の第１独立通路と、ＥＧＲ通路を構成するための第２独立通路と、排気可変弁とが、金属鋳造体からなる一つの装置本体に組み込まれて集約される。しかも、最端に第２独立通路が位置するように各独立通路が特定方向に並列かつ一列に設けられた上で、これら独立通路を前記特定方向と平行な方向に貫通するように操作軸が装置本体に支持されていることで、各独立通路近傍における装置本体の熱変形、特に、操作軸と直交する方向における変形がより均等なものとなり、操作軸に拗れが生じることが効果的に抑制される。そのため、各独立通路や排気可変弁を装置本体に集約させた構成とする一方で、操作軸の拗れに起因する排気可変弁の作動不良などの発生を回避することが可能となる。   According to this exhaust valve device, one device in which a plurality of first independent passages for constituting an exhaust passage, a second independent passage for constituting an EGR passage, and an exhaust variable valve are made of a metal casting. Integrated into the main body. In addition, each independent passage is provided in parallel and in a row in a specific direction so that the second independent passage is located at the extreme end, and the operation shaft is passed through the independent passage in a direction parallel to the specific direction. By being supported by the apparatus main body, the thermal deformation of the apparatus main body in the vicinity of each independent passage, in particular, the deformation in the direction orthogonal to the operation axis becomes more uniform, and it is effective that the operation axis is twisted. It is suppressed. For this reason, each independent passage and the exhaust variable valve are integrated in the apparatus main body, while it is possible to avoid the occurrence of malfunction of the exhaust variable valve due to the operation shaft turning.

この場合、前記第１独立通路および前記第２独立通路は、これらの断面中心が前記特定方向と平行な同一の軸線上に位置するように前記装置本体に形成され、前記操作軸は、前記軸線上に配置されているのが好適である。   In this case, the first independent passage and the second independent passage are formed in the apparatus main body so that their cross-sectional centers are located on the same axis parallel to the specific direction, and the operation shaft is the shaft It is preferred that they are arranged on a line.

この構成によれば、操作軸に拗れが生じることをより確実に抑制することが可能となる。   According to this configuration, it is possible to more surely prevent the operation shaft from wobbling.

なお、前記第２独立通路は、ＥＧＲガスの流れ方向において、操作軸の位置を含む上流側の領域における通路断面積がそれよりも下流側の領域の通路断面積よりも大きく形成されているのが好適である。   The second independent passage is formed such that, in the EGR gas flow direction, the passage cross-sectional area in the upstream region including the position of the operating shaft is larger than the passage cross-sectional area in the downstream region. Is preferred.

この構成によれば、排気可変弁の前記操作軸がＥＧＲガスの抵抗となることを抑制することが可能となる。   According to this configuration, it is possible to suppress the operation shaft of the exhaust variable valve from becoming the resistance of EGR gas.

また、上記排気弁装置において、前記各弁体は、前記操作軸と一体的な回転が可能で、かつ前記操作軸に対する軸方向の相対変位が許容されるように、当該操作軸に連結されているのが好適である。   Further, in the exhaust valve device, each valve body is connected to the operation shaft so that the valve body can rotate integrally with the operation shaft and an axial relative displacement with respect to the operation shaft is allowed. It is preferable.

この構成によれば、操作軸が軸方向に熱変形（熱伸縮）した場合でも、操作軸に対してその軸方向に弁体が相対的に移動することで、弁体が通路側壁に強く押し当てられることが防止される。そのため、操作軸の熱変形に拘わらず、当該操作軸の回転に伴い弁体を適切に作動させることが可能となる。   According to this configuration, even when the operation shaft is thermally deformed (thermal expansion and contraction) in the axial direction, the valve body is moved against the operation shaft in the axial direction so that the valve body is strongly pressed against the passage side wall. It is prevented from being hit. Therefore, the valve body can be appropriately operated with the rotation of the operation shaft regardless of the thermal deformation of the operation shaft.

なお、上記の排気弁装置において、より具体的には、装置本体には、互いに並列にかつ前記特定方向に一列に並ぶように形成され、車両の低速時に排気ガスを流通させるための複数の低速側独立通路と、互いに並列にかつ前記特定方向に一列に並ぶように形成され、車両の高速時に排気ガスを流通させるための複数の高速側独立通路とが備えられており、前記第２独立通路は、前記高速側独立通路を前記第１独立通路として、当該複数の高速側独立通路と共に前記特定方向に一列に並ぶように形成され、前記排気可変弁は、前記各高速側独立通路内の排気ガスの流通面積を変更するものである。   In the exhaust valve device described above, more specifically, the device main body is formed in parallel with each other and arranged in a line in the specific direction, and a plurality of low speeds for circulating the exhaust gas at a low speed of the vehicle. Side independent passages and a plurality of high-speed side independent passages formed in parallel with each other and in a row in the specific direction for circulating exhaust gas at a high speed of the vehicle. The high-speed independent passage is used as the first independent passage so as to be aligned with the plurality of high-speed independent passages in a row in the specific direction, and the exhaust variable valve is configured to exhaust the exhaust in each high-speed independent passage. The distribution area of gas is changed.

この構成によれば、高速側独立通路について、操作軸の拗れに起因する排気可変弁の作動不良などの発生を回避することが可能となる。   According to this configuration, it is possible to avoid the occurrence of malfunction of the exhaust variable valve due to the operation shaft turning in the high speed side independent passage.

一方、本発明にかかるターボ過給機付エンジンは、エンジン本体と、このエンジン本体から排出される排気ガスのエネルギーにより駆動されるターボ過給機と、前記エンジン本体と前記ターボ過給機との間に介設され、前記エンジン本体から排気通路を通じてターボ過給機に送られる排気ガスの流速を、前記排気通路内の排気ガスの流通面積を変更することにより可変的に設定する排気弁装置とを備え、前記排気弁装置は、上述した何れかの排気弁装置であることを特徴とする。   On the other hand, an engine with a turbocharger according to the present invention includes an engine body, a turbocharger driven by the energy of exhaust gas discharged from the engine body, and the engine body and the turbocharger. An exhaust valve device interposed between the engine body and variably setting a flow rate of exhaust gas sent from the engine body to the turbocharger through the exhaust passage by changing a flow area of the exhaust gas in the exhaust passage; The exhaust valve device is any one of the exhaust valve devices described above.

このターボ過給機付エンジンによれば、上記のような排気弁装置を備えているので、排気通路を構成するための複数の第１独立通路、ＥＧＲ通路を構成するための第２独立通路、および排気可変弁を集約して配置でき、これによりエンジン全体をコンパクトに構成することが可能となる。   According to this turbocharged engine, since the exhaust valve device as described above is provided, a plurality of first independent passages for constituting the exhaust passage, second independent passages for constituting the EGR passage, In addition, the exhaust variable valves can be arranged in an integrated manner, whereby the entire engine can be configured compactly.

以上説明したように、本発明の排気弁装置によれば、排気可変弁の作動不良などの発生を回避しつつ、排気通路を構成するための複数の第１独立通路、ＥＧＲ通路を構成するための第２独立通路、および排気可変弁を集約して配置できるので、エンジンの小型化、軽量化に寄与する。   As described above, according to the exhaust valve device of the present invention, a plurality of first independent passages and EGR passages for constituting the exhaust passage are formed while avoiding the occurrence of malfunction of the exhaust variable valve. Since the second independent passage and the exhaust variable valve can be arranged in an integrated manner, it contributes to a reduction in size and weight of the engine.

本発明にかかるターボ過給機付エンジンを示す一部断面の平面略図である。1 is a schematic plan view of a partial cross section showing an engine with a turbocharger according to the present invention. 排気通路とＥＧＲ通路との関係を示すエンジンの断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of an engine showing the relationship between an exhaust passage and an EGR passage. 排気弁装置をターボ過給機側から見た側面図（図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図）である。It is the side view which looked at the exhaust valve device from the turbocharger side (III-III line sectional view of Drawing 1). 排気弁装置を示す断面図（図３のＩＶ−ＩＶ線断面図）である。It is sectional drawing (IV-IV sectional view taken on the line of FIG. 3) which shows an exhaust valve apparatus. 排気弁装置を示す断面図（図３のＶ−Ｖ線断面図）である。It is sectional drawing (VV sectional view taken on the line of FIG. 3) which shows an exhaust valve apparatus. 弁体および操作軸を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a valve body and an operating shaft.

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１及び図２は、本発明の一実施形態にかかるエンジンを示している。同図に示されるエンジンは、ターボ過給機５０を備えた直列４気筒の４サイクルエンジンでる。このエンジンは、列状に並ぶ４つの気筒２Ａ〜２Ｄ（１番気筒２Ａ、２番気筒２Ｂ、３番気筒２Ｃ、４番気筒２Ｄ）を有する直列４気筒のエンジン本体１と、エンジン本体１に空気を導入するための図外の吸気マニホールドと、エンジン本体１で生成された排気ガスを排出するための後記排気マニホールドと、本発明に係る排気弁装置２０と、上記ターボ過給機５０とを備えており、排気マニホールドを通じて排出される排気ガスによりターボ過給機５０を作動させることで、各気筒２Ａ〜２Ｄへと圧送される吸気を圧縮して吸気圧を上昇させるように構成されている。そして、車両の運転状態に応じ、ターボ過給機５０に導入される排気ガスの流速が、エンジン本体１とターボ過給機５０との間に介設される上記排気弁装置２０によって制御されることで、このターボ過給機５０による吸気圧特性が変更されるように構成されている。   1 and 2 show an engine according to an embodiment of the present invention. The engine shown in the figure is an in-line four-cylinder four-cycle engine equipped with a turbocharger 50. This engine includes an in-line four-cylinder engine main body 1 having four cylinders 2A to 2D (first cylinder 2A, second cylinder 2B, third cylinder 2C, fourth cylinder 2D) arranged in a row, An unillustrated intake manifold for introducing air, an after-mentioned exhaust manifold for discharging exhaust gas generated by the engine body 1, an exhaust valve device 20 according to the present invention, and the turbocharger 50 are provided. The turbocharger 50 is operated by the exhaust gas discharged through the exhaust manifold, and the intake air pumped to each of the cylinders 2A to 2D is compressed to increase the intake pressure. . And according to the driving | running state of a vehicle, the flow rate of the exhaust gas introduce | transduced into the turbocharger 50 is controlled by the said exhaust valve apparatus 20 interposed between the engine main body 1 and the turbocharger 50. FIG. Thus, the intake pressure characteristic by the turbocharger 50 is changed.

なお、以下の説明では、方向関係を明確にするために、図１を基準として、エンジン本体１における気筒２Ａ〜２Ｄの配列方向を「左右方向」、これに直交する方向（図１の上下方向）を「前後方向」とし、ターボ過給機５０側をエンジンの「前側」とする。   In the following description, in order to clarify the directional relationship, the arrangement direction of the cylinders 2A to 2D in the engine body 1 is referred to as “left-right direction” with reference to FIG. ) Is the “front-rear direction”, and the turbocharger 50 side is the “front side” of the engine.

エンジン本体１の上部、すなわちシリンダヘッド１０には、４つの気筒２Ａ〜２Ｄに対して３つの独立排気通路が形成されている。具体的には、１番気筒２Ａの排気に使用される第１上流側排気通路１４と、２番気筒２Ｂおよび３番気筒２Ｃの排気に共通して使用される第２上流側排気通路１５と、４番気筒２Ｄの排気に使用される第３上流側排気通路１６とが形成されている。第２上流側排気通路１５は、２番気筒２Ｂ及び３番気筒２Ｃに対して共通に使用可能なように上流側がＹ字状に分岐した形状とされている。   Three independent exhaust passages are formed in the upper part of the engine body 1, that is, in the cylinder head 10, for the four cylinders 2A to 2D. Specifically, a first upstream exhaust passage 14 used for exhausting the first cylinder 2A, and a second upstream exhaust passage 15 commonly used for exhausting the second cylinder 2B and the third cylinder 2C, A third upstream exhaust passage 16 used for exhausting the fourth cylinder 2D is formed. The second upstream exhaust passage 15 has a shape in which the upstream side branches in a Y shape so that it can be used in common for the second cylinder 2B and the third cylinder 2C.

これら上流側排気通路１４、１５、１６は、その下流側端部がシリンダヘッド１０の左右方向略中央に集約されるように形成され、互いに近接して左右方向に一列に並んだ状態でシリンダヘッド１０の前面に開口している。   These upstream exhaust passages 14, 15, 16 are formed such that their downstream end portions are concentrated at the substantially center in the left-right direction of the cylinder head 10, and are arranged in a row in the left-right direction close to each other. 10 is open to the front.

また、シリンダヘッド１０には、ＥＧＲ下流側通路１８が形成されている。このＥＧＲ下流側通路１８は、図１に示すように、シリンダヘッド１０のうち、１番気筒２Ａの左側を前後方向に横断するように形成されている。このＥＧＲ下流側通路１８の上流側端部は、シリンダヘッド１０の前面であって前記上流側排気通路１４の左側の位置に開口している。一方、ＥＧＲ下流側通路１８の下流側端部は、シリンダヘッド１０の後面に開口している。なお、図１中の符号１２は、シリンダヘッド１０に形成された、各気筒２Ａ〜２Ｄの吸気ポートであり、これら吸気ポート１２のうち、１番気筒２Ａの吸気ポート１２の左側の位置に上記ＥＧＲ下流側通路１８の下流側端部が開口している。   Further, an EGR downstream passage 18 is formed in the cylinder head 10. As shown in FIG. 1, the EGR downstream passage 18 is formed so as to cross the left side of the first cylinder 2 </ b> A in the cylinder head 10 in the front-rear direction. The upstream end of the EGR downstream passage 18 is open to the front surface of the cylinder head 10 and on the left side of the upstream exhaust passage 14. On the other hand, the downstream end of the EGR downstream passage 18 is open to the rear surface of the cylinder head 10. Reference numeral 12 in FIG. 1 denotes an intake port of each of the cylinders 2A to 2D formed in the cylinder head 10. Among these intake ports 12, the above-described position is located on the left side of the intake port 12 of the first cylinder 2A. The downstream end of the EGR downstream passage 18 is open.

上記排気弁装置２０は、エンジン本体１から排出される排気ガスの流通面積を変更することにより、ターボ過給機５０に導入される排気ガスの流速を変更させるものであり、エンジン本体１の前面にボルトにより固定されている。   The exhaust valve device 20 changes the flow area of the exhaust gas discharged from the engine body 1 to change the flow rate of the exhaust gas introduced into the turbocharger 50. It is fixed with bolts.

この排気弁装置２０は、シリンダヘッド１０側の前記上流側排気通路１４、１５、１６とそれぞれ連通する３つの独立した下流側排気通路２４、２５、２６（第１下流側排気通路２４、第２下流側排気通路２５、第３下流側排気通路２６）と、シリンダヘッド１０側の前記ＥＧＲ下流側通路１８と連通するＥＧＲ中間通路２８とが形成された装置本体２１と、下流側排気通路２４、２５、２６内の排気ガスの流通面積を変更するための排気可変弁とを備えている。なお、装置本体２１は、金属鋳造体で構成されている。   The exhaust valve device 20 includes three independent downstream exhaust passages 24, 25, and 26 (first downstream exhaust passage 24, second passage) that communicate with the upstream exhaust passages 14, 15, 16 on the cylinder head 10 side. An apparatus main body 21 formed with a downstream exhaust passage 25, a third downstream exhaust passage 26), and an EGR intermediate passage 28 communicating with the EGR downstream passage 18 on the cylinder head 10 side; a downstream exhaust passage 24; And an exhaust variable valve for changing the flow area of the exhaust gas in the interiors of 25 and 26. In addition, the apparatus main body 21 is comprised with the metal casting.

各下流側排気通路２４、２５、２６はそれぞれ、下流側がＹ字状に分岐した形状とされている。すなわち、図２及び図３に示すように、第１下流側排気通路２４は、シリンダヘッド１０側の第１上流側排気通路１４に連通する共通通路２４ａと、この共通通路２４ａから上下二股状に分岐する高速用通路２４ｂおよび低速用通路２４ｃとを有している。第２下流側排気通路２５および第３下流側排気通路２６も同様に、シリンダヘッド１０側の上流側排気通路１５、１６にそれぞれ連通する共通通路２５ａ、２６ａ（図示省略）と、この共通通路２５ａ、２６ａから二股状に上下に分岐する高速用通路２５ｂ、２６ｂおよび低速用通路２５ｃ、２６ｃとを有している。なお、当実施形態では、各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂが本発明の高速側独立通路および第１独立通路に相当し、各低速用通路２４ｃ、２５ｃ、２６ｃが本発明の低速側独立通路に相当し、ＥＧＲ中間通路２８が本発明の第２独立通路に相当する。   Each of the downstream exhaust passages 24, 25, and 26 has a downstream side branched in a Y shape. That is, as shown in FIGS. 2 and 3, the first downstream exhaust passage 24 has a common passage 24a communicating with the first upstream exhaust passage 14 on the cylinder head 10 side, and a bifurcated shape from the common passage 24a. A high-speed passage 24b and a low-speed passage 24c branch off. Similarly, the second downstream exhaust passage 25 and the third downstream exhaust passage 26 have common passages 25a and 26a (not shown) respectively communicating with the upstream exhaust passages 15 and 16 on the cylinder head 10 side, and the common passage 25a. , 26a, and high-speed passages 25b, 26b and low-speed passages 25c, 26c that bifurcate up and down. In this embodiment, the high-speed passages 24b, 25b, and 26b correspond to the high-speed independent passage and the first independent passage of the present invention, and the low-speed passages 24c, 25c, and 26c are the low-speed independent passage of the present invention. The EGR intermediate passage 28 corresponds to the second independent passage of the present invention.

各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂは、断面形状が略矩形であり、左右方向に一列に並ぶように形成されている。各低速用通路２４ｃ、２５ｃ、２６ｃも同様に、断面形状が略矩形であり、前記各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの上方の位置において、左右方向に一例に並ぶように形成されている。なお、詳しく図示していないが、各低速用通路２４ｃ、２５ｃ、２６ｃは、上流側から下流側に向かって通路断面積が漸減するように形成されるとともに、両側の低速用通路２４ｃ、２６ｃが中央の低速用通路２５ｃに接近するように形成されている。これにより、図３に示すように、装置本体２１の前端面、すなわちターボ過給機５０の取付面２１ａに、互いに近接して左右方向に一列に並んだ状態で高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの下流側端部が開口するとともに、これら高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂのうち、中央の高速用通路２５ｂの上方位置に、互いに近接して左右方向に一列に並んだ状態で低速用通路２４ｃ、２５ｃ、２６ｃの下流側端部が開口している。   Each of the high-speed passages 24b, 25b, and 26b has a substantially rectangular cross-sectional shape and is formed so as to be aligned in a line in the left-right direction. Similarly, each of the low speed passages 24c, 25c, and 26c has a substantially rectangular cross-sectional shape, and is formed so as to be aligned in one example in the left-right direction at a position above each of the high speed passages 24b, 25b, and 26b. Although not shown in detail, the low-speed passages 24c, 25c, and 26c are formed so that the cross-sectional area of the passage gradually decreases from the upstream side to the downstream side, and the low-speed passages 24c and 26c on both sides are formed. It is formed so as to approach the central low-speed passage 25c. As a result, as shown in FIG. 3, the high-speed passages 24b, 25b, 26b are arranged in a line in the left-right direction close to each other on the front end surface of the apparatus main body 21, that is, the mounting surface 21a of the turbocharger 50. Of the high-speed passages 24b, 25b, and 26b, the low-speed passage 24c is arranged in a line in the left-right direction close to each other at a position above the central high-speed passage 25b. 25c, 26c are open at the downstream end.

一方、前記ＥＧＲ中間通路２８は、図１および図３に示すように、装置本体２１の左端に形成されている。このＥＧＲ中間通路２８は、断面形状が略矩形であり、第１下流側排気通路２４のうち高速用通路２４ｂの左側に位置し、各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂと共に左右方向（本発明の特定方向に相当する）に一列に並ぶように形成されている。なお、ＥＧＲ中間通路２８及び各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂは、これら各通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ、２８の断面中心（上下方向中心）が左右方向に延びる同一軸線上（図３中の符号Ｏで示す軸線上）に位置するようにそれぞれ上記装置本体２１に形成されている。   On the other hand, the EGR intermediate passage 28 is formed at the left end of the apparatus main body 21 as shown in FIGS. The EGR intermediate passage 28 has a substantially rectangular cross-sectional shape, and is located on the left side of the high speed passage 24b in the first downstream exhaust passage 24, along with the high speed passages 24b, 25b, and 26b in the left-right direction (of the present invention). (Corresponding to a specific direction). Note that the EGR intermediate passage 28 and the high-speed passages 24b, 25b, and 26b are on the same axis (the reference numeral in FIG. 3) where the cross-sectional centers (vertical center) of these passages 24b, 25b, 26b, and 28 extend in the left-right direction. The device main body 21 is formed so as to be located on the axis indicated by O.

前記排気可変弁は、前記下流側排気通路２４、２５、２６のうち、各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ内の排気ガスの流通面積を変更するものである。この排気可変弁は、各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ内にそれぞれ配置される合計３つの弁体３０と、各弁体３０を連結する操作シャフト３６（本発明の操作軸に相当する）と、この操作シャフト３６を回転駆動する駆動源（図１ではモータ４２）とを含む。つまり、排気可変弁は、上記モータ４２により操作シャフト３６を介して各弁体３０を回転駆動することにより、各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂを同時に開閉する。   The exhaust variable valve changes the flow area of the exhaust gas in the high-speed passages 24b, 25b, 26b among the downstream exhaust passages 24, 25, 26. The exhaust variable valve includes a total of three valve bodies 30 disposed in the high-speed passages 24b, 25b, and 26b, and an operation shaft 36 (corresponding to an operation shaft of the present invention) that connects the valve bodies 30. And a drive source (motor 42 in FIG. 1) for rotationally driving the operation shaft 36. That is, the exhaust variable valve opens and closes the high-speed passages 24b, 25b, and 26b simultaneously by rotationally driving the valve bodies 30 through the operation shaft 36 by the motor 42.

ここで、排気可変弁の構成について具体的に説明すると、図１〜図４に示すように、装置本体２１には、ＥＧＲ中間通路２８および各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂを左右方向に貫通するように上記操作シャフト３６が設けられている。詳しくは、装置本体２１には、これを左右方向に貫通する断面円形の貫通穴２２が形成されており、操作シャフト３６が当該貫通穴２２に挿入されるとともに、その両端の位置で軸受３８を介して装置本体２１に回転自在に支持されている。この操作シャフト３６は、ＥＧＲ中間通路２８及び高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの断面中心（上下方向中心；図３参照）を通るように上記装置本体２１に支持されている。   Here, the configuration of the exhaust variable valve will be specifically described. As shown in FIGS. 1 to 4, the apparatus main body 21 penetrates the EGR intermediate passage 28 and the high-speed passages 24b, 25b, and 26b in the left-right direction. Thus, the operation shaft 36 is provided. Specifically, the apparatus main body 21 is formed with a through-hole 22 having a circular cross section that passes through the apparatus main body 21 in the left-right direction, and the operation shaft 36 is inserted into the through-hole 22 and the bearings 38 are mounted at positions at both ends thereof. And is rotatably supported by the apparatus main body 21. The operation shaft 36 is supported by the apparatus main body 21 so as to pass through the cross-sectional centers (vertical center; see FIG. 3) of the EGR intermediate passage 28 and the high-speed passages 24b, 25b, and 26b.

上記操作シャフト３６は、図６に示すように、一端側（同図の左端）から一定の領域が断面円形（円形部３６ａという）で、これより他端側の領域が断面半円形（半円形部３６ｂという）に形成されており、図５に示すように、装置本体２１に支持された状態では、ＥＧＲ中間通路２８と高速用通路２４ｂとの隔壁を境にして、この隔壁から左側の領域に円形部３６ａが位置し、右側、つまり高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂに対応する領域に半円形部３６ｂが位置するようになっている。   As shown in FIG. 6, the operating shaft 36 has a circular cross section (referred to as a circular portion 36a) in a certain region from one end side (the left end in the figure), and a semicircular cross section (semicircular) in the region on the other end side. As shown in FIG. 5, in the state supported by the apparatus main body 21, the region on the left side of this partition is defined by the partition between the EGR intermediate passage 28 and the high-speed passage 24b. The circular portion 36a is located on the right side, that is, the semicircular portion 36b is located on the right side, that is, the region corresponding to the high-speed passages 24b, 25b, and 26b.

弁体３０は、図４〜図６に示すように、プレート状の弁本体３２と、半円弧状の一対のブリッジ部３４ａを備え、弁本体３２の裏側に固定される装着部材３４とから構成されており、ブリッジ部３４ａの内側に操作シャフト３６の半円形部３６ｂが挿入されることで当該操作シャフト３６に装着されている。つまり、操作シャフト３６（半円形部３６ｂ）と各弁体３０とは、ボルトなどによる固定は行われておらず、弁本体３２の裏面と半円形部３６ｂの平坦面３７とが互いに当接する状態でブリッジ部３４ａの内側に操作シャフト３６が挿入されることで、操作シャフト３６に対する弁本体３２の相対回転が阻止され、これにより各弁体３０と操作シャフト３６とが一体的に回転するようになっている。従って、各弁体３０は、操作シャフト３６に対してその軸方向への相対変位が許容される状態で当該操作シャフト３６に装着されている。   4 to 6, the valve body 30 includes a plate-shaped valve body 32 and a mounting member 34 that includes a pair of semicircular arc-shaped bridge portions 34 a and is fixed to the back side of the valve body 32. The semicircular portion 36b of the operation shaft 36 is inserted into the bridge portion 34a and is attached to the operation shaft 36. That is, the operation shaft 36 (semi-circular portion 36b) and each valve body 30 are not fixed with bolts or the like, and the back surface of the valve body 32 and the flat surface 37 of the semi-circular portion 36b are in contact with each other. Thus, by inserting the operation shaft 36 inside the bridge portion 34a, the relative rotation of the valve body 32 with respect to the operation shaft 36 is prevented, so that each valve body 30 and the operation shaft 36 rotate integrally. It has become. Therefore, each valve body 30 is attached to the operation shaft 36 in a state where relative displacement in the axial direction is allowed with respect to the operation shaft 36.

各弁体３０の弁本体３２は、各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの断面形状に対応した矩形とされている。各弁体３０は、弁本体３２が上流側（エンジン本体１側）に指向するように各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ内に配置された上で、それぞれ操作シャフト３６よりも上流側に弁本体３２が位置する状態で当該操作シャフト３６に装着されている。なお、各弁体３０の弁本体３２は、その左右方向両端部（すなわち操作シャフト３６の軸方向に沿った方向の両端部）に、高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの上流側に向かって反り返るように形成された折曲部３２ａを備えている。各折曲部３２ａは、図４及び図５に示すように、少なくともその先端が、各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの隔壁に形成された上記貫通穴２２の径方向外側に位置するように形成されている。すなわち、このような折曲部３２ａが弁本体３２の両端部に形成されていることで、各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ内の排気ガスが貫通穴２２を通じて隣接する高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂに漏出、逆流することを防止可能となっている。   The valve body 32 of each valve body 30 is a rectangle corresponding to the cross-sectional shape of each of the high-speed passages 24b, 25b, and 26b. Each valve body 30 is arranged in each high speed passage 24b, 25b, 26b so that the valve main body 32 is directed upstream (engine main body 1 side), and further upstream of the operation shaft 36. The main body 32 is mounted on the operation shaft 36 in a position. The valve body 32 of each valve body 30 warps toward the upstream side of the high-speed passages 24b, 25b, and 26b at both ends in the left-right direction (that is, both ends in the direction along the axial direction of the operation shaft 36). A bent portion 32a formed as described above is provided. As shown in FIGS. 4 and 5, each bent portion 32a is positioned so that at least its tip is located radially outside the through hole 22 formed in the partition wall of each high-speed passage 24b, 25b, 26b. Is formed. That is, such bent portions 32 a are formed at both ends of the valve body 32, so that the exhaust gas in each of the high speed passages 24 b, 25 b, 26 b is adjacent to the high speed passages 24 b, 25 b through the through holes 22. , 26b can be prevented from leaking and flowing backward.

上記ターボ過給機５０は、図１及び図２に示すように、排気弁装置２０の装置本体２１にボルトにより固定されている。ターボ過給機５０は、装置本体２１の取付面２１ａに固定されるタービンハウジング５２と、このタービンハウジング５２内に配設されるタービン５６と、連結軸５７を介して前記タービン５６に連結され、図外の吸気通路内に配設されるコンプレッサとを含む。前記タービンハウジング５２には、排気弁装置２０の各下流側排気通路２４、２５、２６（高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ及び低速用通路２４ｃ、２５ｃ、２６ｃ）が連通する集合部５４を備えており、各下流側排気通路２４、２５、２６からの排気ガスがこの集合部５４で合流してタービン５６に送られる。つまり、このエンジンには、上記排気マニホールドとして独立した部品は備えられておらず、エンジン本体１（シリンダヘッド１０）の上流側排気通路１４、１５、１６、排気弁装置２０の下流側排気通路２４、２５、２６およびターボ過給機５０の集合部５４が協働して上記排気マニホールドを構成している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the turbocharger 50 is fixed to the device body 21 of the exhaust valve device 20 with bolts. The turbocharger 50 is connected to the turbine 56 via a turbine housing 52 fixed to the mounting surface 21a of the apparatus main body 21, a turbine 56 disposed in the turbine housing 52, and a connecting shaft 57, And a compressor disposed in an intake passage (not shown). The turbine housing 52 includes a collecting portion 54 through which the downstream exhaust passages 24, 25, and 26 (the high-speed passages 24b, 25b, and 26b and the low-speed passages 24c, 25c, and 26c) communicate with the exhaust valve device 20. The exhaust gas from the downstream exhaust passages 24, 25, 26 joins at the collecting portion 54 and is sent to the turbine 56. In other words, this engine is not provided with an independent part as the exhaust manifold, but the upstream exhaust passages 14, 15, 16 of the engine body 1 (cylinder head 10) and the downstream exhaust passage 24 of the exhaust valve device 20. , 25 and 26 and the collecting portion 54 of the turbocharger 50 cooperate to constitute the exhaust manifold.

また、タービンハウジング５２の上流側の左側部には、集合部５４から分岐して排気弁装置２０の上記ＥＧＲ中間通路２８に連通するＥＧＲ上流側通路５８が形成されており、ターボ過給機５０に流入する排気ガスの一部が、ＥＧＲガスとしてこのＥＧＲ上流側通路５８、上記ＥＧＲ中間通路２８及びＥＧＲ下流側通路１８を通じて吸気通路に導入されるようになっている。つまり、このエンジンでは、ＥＧＲ下流側通路１８、ＥＧＲ中間通路２８およびＥＧＲ上流側通路５８によりＥＧＲ通路が構成されている。   Further, an EGR upstream side passage 58 that branches from the collecting portion 54 and communicates with the EGR intermediate passage 28 of the exhaust valve device 20 is formed on the left side of the upstream side of the turbine housing 52. A part of the exhaust gas flowing into the exhaust gas is introduced into the intake passage through the EGR upstream passage 58, the EGR intermediate passage 28, and the EGR downstream passage 18 as EGR gas. That is, in this engine, the EGR passage is constituted by the EGR downstream side passage 18, the EGR intermediate passage 28, and the EGR upstream side passage 58.

上記のように構成されたエンジンにおいて、エンジン本体１で生成された排気ガスは、上流側排気通路１４、１５、１６から排気弁装置２０の下流側排気通路２４、２５、２６を介してターボ過給機５０に導入される。その際、排気弁装置２０の各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂを流通する排気ガスの流通面積が、車両の運転状態において変更される。具体的には、車両の低速運転域では、高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂを閉じるように排気弁装置２０が制御される。つまり、少ない排気ガスを低速用通路２４ｃ、２５ｃ、２６ｃに集中させることで排気ガスの流速を高め、これによりターボ過給機５０のタービン５６の駆動力をアップさせて吸気圧を高めるようになっている。一方、車両の高速運転域では、高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂを開くように排気弁装置２０が制御される。つまり、高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂおよび低速用通路２４ｃ、２５ｃ、２６ｃの両方を通じて排気ガスをターボ過給機５０に導入することで、排気可変弁が排気抵抗となるのを防止しつつターボ過給機５０を駆動させて吸気圧を高めるようになっている。   In the engine configured as described above, the exhaust gas generated in the engine body 1 is turbocharged from the upstream exhaust passages 14, 15, 16 through the downstream exhaust passages 24, 25, 26 of the exhaust valve device 20. Introduced into the feeder 50. At that time, the flow area of the exhaust gas flowing through each of the high speed passages 24b, 25b, 26b of the exhaust valve device 20 is changed in the driving state of the vehicle. Specifically, the exhaust valve device 20 is controlled so as to close the high-speed passages 24b, 25b, and 26b in the low-speed driving region of the vehicle. That is, by concentrating a small amount of exhaust gas in the low-speed passages 24c, 25c, and 26c, the flow rate of the exhaust gas is increased, thereby increasing the driving force of the turbine 56 of the turbocharger 50 and increasing the intake pressure. ing. On the other hand, the exhaust valve device 20 is controlled to open the high-speed passages 24b, 25b, and 26b in the high-speed driving region of the vehicle. In other words, the exhaust gas is introduced into the turbocharger 50 through both the high speed passages 24b, 25b, 26b and the low speed passages 24c, 25c, 26c, thereby preventing the variable exhaust valve from becoming exhaust resistance. The supercharger 50 is driven to increase the intake pressure.

この実施形態にかかるエンジンによれば、下流側排気通路２４、２５、２６、およびＥＧＲ中間通路２８を備えた金属鋳造体からなる装置本体２１に排気可変弁が組み込まれた排気弁装置２０が設けられ、この排気弁装置２０がエンジン本体１とターボ過給機５０との間に介設されることで、排気弁装置２０の下流側排気通路２４、２５、２６とエンジン本体１（シリンダヘッド１０）に形成される上流側排気通路１４、１５、１６とターボ過給機５０（タービンハウジング５２）に形成される集合部５４とが協働して排気マニホールドを構成する。さらに、排気弁装置２０の前記装置本体２１に、ＥＧＲ中間通路２８が形成されており、このＥＧＲ中間通路２８とエンジン本体１（シリンダヘッド１０）に形成されるＥＧＲ下流側通路１８とターボ過給機５０（タービンハウジング５２）に形成されるＥＧＲ上流側通路５８とが協働してＥＧＲ通路を構成する。このような構成によれば、独立した部品としての排気マニホールドが無く、また、ＥＧＲ通路を構成する配管の大部分を省略することが可能となる。しかも、排気マニホールドを形成するための前記下流側排気通路２４、２５、２６（下流側排気通路２４、２５、２６）、これら通路２４、２５、２６内の排気ガスの流通面積を変更するための排気可変弁、およびＥＧＲ通路を構成するためのＥＧＲ中間通路２８が排気弁装置２０一つに集約される。従って、従来のエンジン（背景技術で説明した従来エンジン）、すなわち、排気マニホールドやＥＧＲ通路（配管）が各々独立した部品としてエンジンに組み込まれた上で、これら排気マニホールド等とは別にさらに専用の排気弁装置がエンジンに組み込まれる従来エンジンと比較すると、エンジンをより小型化、軽量化することが可能となる。   According to the engine according to this embodiment, the exhaust valve device 20 in which the exhaust variable valve is incorporated in the device main body 21 made of a metal cast body including the downstream exhaust passages 24, 25, and 26 and the EGR intermediate passage 28 is provided. Since the exhaust valve device 20 is interposed between the engine body 1 and the turbocharger 50, the downstream exhaust passages 24, 25, and 26 of the exhaust valve device 20 and the engine body 1 (the cylinder head 10). The upstream exhaust passages 14, 15, 16 formed in () and the collective portion 54 formed in the turbocharger 50 (turbine housing 52) form an exhaust manifold. Further, an EGR intermediate passage 28 is formed in the apparatus main body 21 of the exhaust valve device 20, and the EGR intermediate passage 28, the EGR downstream side passage 18 formed in the engine main body 1 (cylinder head 10), and the turbocharging. The EGR upstream passage 58 formed in the machine 50 (turbine housing 52) cooperates to form an EGR passage. According to such a configuration, there is no exhaust manifold as an independent part, and most of the piping constituting the EGR passage can be omitted. In addition, the downstream exhaust passages 24, 25, and 26 (downstream exhaust passages 24, 25, and 26) for forming an exhaust manifold and the exhaust gas flow area in these passages 24, 25, and 26 are changed. The exhaust variable valve and the EGR intermediate passage 28 for constituting the EGR passage are integrated into one exhaust valve device 20. Therefore, a conventional engine (conventional engine described in the background art), that is, an exhaust manifold and an EGR passage (piping) are incorporated into the engine as independent parts, and a dedicated exhaust gas is provided separately from these exhaust manifolds. Compared to a conventional engine in which the valve device is incorporated in the engine, the engine can be made smaller and lighter.

しかも、排気弁装置２０については、ＥＧＲ中間通路２８が最端に位置するように、当該ＥＧＲ中間通路２８および高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂが並列にかつ左右方向に一列に並ぶように装置本体２１が形成された上で、これらの通路２４〜２８を左右方向に貫通するように、排気可変弁の操作シャフト３６が当該装置本体２１に支持されている。このような構成によれば、ＥＧＲ中間通路２８内のＥＧＲガスと高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６内の排気ガスとの間に温度差がある場合でも、装置本体２１は各高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの位置で上下方向に均等に熱収縮することなる。従って、上記温度差に起因して、装置本体２１のうち高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの上側だけ、又は下側だけが熱収縮することによって操作シャフト３６に拗れが生じ、その結果、排気可変弁の作動に支障が生じるといった不都合を未然に回避することができるという利点がある。   Moreover, the exhaust valve device 20 is such that the EGR intermediate passage 28 and the high speed passages 24b, 25b, 26b are arranged in parallel and in a line in the left-right direction so that the EGR intermediate passage 28 is located at the end. 21 is formed, and the operation shaft 36 of the exhaust variable valve is supported by the apparatus main body 21 so as to penetrate the passages 24 to 28 in the left-right direction. According to such a configuration, even when there is a temperature difference between the EGR gas in the EGR intermediate passage 28 and the exhaust gas in the high-speed passages 24b, 25b, 26, the apparatus main body 21 has the high-speed passages 24b, The heat shrinks evenly in the vertical direction at the positions 25b and 26b. Therefore, due to the temperature difference, only the upper side or only the lower side of the high-speed passages 24b, 25b, and 26b in the apparatus main body 21 is thermally contracted to cause the operation shaft 36 to be bent, and as a result, the exhaust There is an advantage that it is possible to avoid inconvenience that the operation of the variable valve is hindered.

また、上記の通り、操作シャフト３６と弁体３０とは、ボルトなどによる固定は行われておらず、各弁体３０は、操作シャフト３６に対してその軸方向への相対変位が可能である。このような構成によれば、操作シャフト３６がその軸方向に熱伸縮（熱変形）した場合でも、高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの側壁に弁体３０が押し当てられてその作動に支障が生じるといった不都合が生じることを未然に回避することができる。従って、排気弁装置２０による排気ガスの流通面積の可変制御を長期的に適切に行うことができる。   Further, as described above, the operation shaft 36 and the valve body 30 are not fixed with bolts or the like, and each valve body 30 can be relatively displaced in the axial direction with respect to the operation shaft 36. . According to such a configuration, even when the operation shaft 36 is thermally expanded and contracted (thermally deformed) in the axial direction, the valve element 30 is pressed against the side walls of the high-speed passages 24b, 25b, and 26b, thereby hindering the operation thereof. It is possible to avoid the occurrence of inconvenience. Therefore, variable control of the exhaust gas flow area by the exhaust valve device 20 can be appropriately performed in the long term.

なお、上記の説明では言及していないが、当実施形態では、排気弁装置２０（装置本体２１）に形成される上記ＥＧＲ下流側通路１８は、操作シャフト３６を含む上流側領域における通路断面線がそれよりも下流側の領域の通路断面積よりも大きくなるように形成されている。このような構成によれば、上記のように、操作シャフト３６がＥＧＲ中間通路２８および高速用通路２４ｂ、２５ｂ、２６ｂを左右方向に貫通する構成を採用しながらも、当該操作シャフト３６がＥＧＲガスの流動抵抗となることを抑制できるという利点がある。   Although not mentioned in the above description, in this embodiment, the EGR downstream passage 18 formed in the exhaust valve device 20 (device main body 21) is a passage sectional line in an upstream region including the operation shaft 36. Is larger than the passage cross-sectional area of the downstream region. According to such a configuration, as described above, the operation shaft 36 adopts a configuration in which the operation shaft 36 penetrates the EGR intermediate passage 28 and the high-speed passages 24b, 25b, and 26b in the left-right direction. There is an advantage that the flow resistance can be suppressed.

ところで、以上説明した上記実施形態のエンジンは、本発明に係るターボ過給機付多気筒エンジンの好ましい実施形態の例示であって、当該エンジンやこれに組み込まれる排気弁装置２０の具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   By the way, the engine of the said embodiment demonstrated above is an illustration of preferable embodiment of the multicylinder engine with a turbocharger which concerns on this invention, Comprising: The specific structure of the said engine and the exhaust valve apparatus 20 integrated in this Can be appropriately changed without departing from the scope of the present invention.

例えば、上記実施形態では、エンジン本体１（シリンダヘッド１０）に上流側排気通路１４、１５、１６が、排気弁装置２０に下流側排気通路２４、２５、２６が、ターボ過給機５０に集合部５４が各々設けられることで、これら上流側排気通路１４、１５、１６、下流側排気通路２４、２５、２６および集合部５４が協働して排気マニホールドを構成しているが、シリンダヘッド１０には各気筒２Ａ〜２Ｄの排気ポートのみが形成されていて、排気弁装置２０（装置本体２１）側に上流側排気通路１４、１５、１６に相当する通路が形成された構成としてもよい。また、ターボ過給機５０の集合部５４に相当する部分が排気弁装置２０（装置本体２１）側に形成された構成としてもよい。   For example, in the above embodiment, the upstream exhaust passages 14, 15, and 16 are gathered in the engine body 1 (cylinder head 10), the downstream exhaust passages 24, 25, and 26 are gathered in the turbocharger 50. By providing each of the portions 54, the upstream exhaust passages 14, 15, 16, the downstream exhaust passages 24, 25, 26 and the collecting portion 54 cooperate to constitute an exhaust manifold. Only the exhaust ports of the respective cylinders 2A to 2D may be formed, and passages corresponding to the upstream exhaust passages 14, 15, 16 may be formed on the exhaust valve device 20 (device main body 21) side. Moreover, it is good also as a structure by which the part corresponded to the gathering part 54 of the turbocharger 50 was formed in the exhaust valve apparatus 20 (apparatus main body 21) side.

また、上記実施形態の排気可変弁では、操作シャフト３６に半円形部３６ｂが形成され、この半円形部３６ｂが弁体３０のブリッジ部３４ａに挿入されることで、各弁体３０が、操作シャフト３６に対してその軸方向に変位可能な状態で連結されているが、例えば断面円形の操作シャフト３６の外周面に、その軸方向に延びるキー溝を形成する一方、弁体３０側にキーを形成し、操作シャフト３６に対して弁体３０が軸方向に変位可能となるように、弁体３０を操作シャフト３６に外嵌させる構成を採用してもよい。   In the exhaust variable valve of the above embodiment, the semicircular portion 36b is formed on the operation shaft 36, and the semicircular portion 36b is inserted into the bridge portion 34a of the valve body 30 so that each valve body 30 is operated. For example, a key groove extending in the axial direction is formed on the outer peripheral surface of the operation shaft 36 having a circular cross section, while a key groove is formed on the valve body 30 side. The valve body 30 may be externally fitted to the operation shaft 36 so that the valve body 30 can be displaced in the axial direction with respect to the operation shaft 36.

また、上記実施形態では、本発明の排気弁装置を直列４気筒の４サイクルエンジンに適用した例について説明したが、本発明の排気弁装置は、勿論、上記実施形態以外のエンジンについても適用可能である。   In the above embodiment, the exhaust valve device of the present invention is applied to an in-line four-cylinder four-cycle engine. However, the exhaust valve device of the present invention can of course be applied to engines other than the above embodiment. It is.

１ エンジン本体
１０ シリンダヘッド
１４ 第１上流側排気通路
１５ 第２上流側排気通路
１６ 第３上流側排気通路
１８ ＥＧＲ下流側通路
２０ 排気弁装置
２１ 装置本体
２４ 第１下流側排気通路
２４ａ、２５ａ、２６ａ 共通通路
２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ 高速用通路
２４ｃ、２５ｃ、２６ｃ 低速用通路
２５ 第２下流側排気通路
２６ 第３下流側排気通路
２８ ＥＧＲ中間通路
３０ 弁体
３６ 操作シャフト
５０ ターボ過給機
５８ ＥＧＲ上流側通路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body 10 Cylinder head 14 1st upstream exhaust passage 15 2nd upstream exhaust passage 16 3rd upstream exhaust passage 18 EGR downstream passage 20 Exhaust valve device 21 Device main body 24 1st downstream exhaust passage 24a, 25a, 26a Common passage 24b, 25b, 26b High speed passage 24c, 25c, 26c Low speed passage 25 Second downstream exhaust passage 26 Third downstream exhaust passage 28 EGR intermediate passage 30 Valve element 36 Operation shaft 50 Turbocharger 58 EGR Upstream passage

Claims (6)

エンジン本体と、このエンジン本体から排出される排気ガスのエネルギーにより駆動されるターボ過給機との間に介設される排気弁装置であって、
排気通路を構成するための複数の第１独立通路と、ＥＧＲ通路を構成するための第２独立通路とが形成された、金属鋳造体からなる装置本体と、
前記複数の第１独立通路内に各々配置される弁体と、前記装置本体に回動可能に支持されかつ前記各弁体を連結する操作軸とを含み、前記各第１独立通路内の排気ガスの流通面積を変更する排気可変弁と、を備え、
前記複数の第１独立通路および前記第２独立通路は、当該第２独立通路が最端に位置するように並列にかつ特定方向に一列に並ぶように前記装置本体に形成され、
前記操作軸は、前記複数の第１独立通路および前記第２独立通路を前記特定方向と平行な方向に貫通するように前記装置本体に支持されている、ことを特徴とする排気弁装置。 An exhaust valve device interposed between an engine body and a turbocharger driven by energy of exhaust gas discharged from the engine body,
An apparatus main body made of a metal casting, in which a plurality of first independent passages for constituting an exhaust passage and a second independent passage for constituting an EGR passage are formed;
An exhaust in each of the first independent passages including a valve body disposed in each of the plurality of first independent passages, and an operating shaft rotatably supported by the apparatus main body and connecting the valve bodies. An exhaust variable valve that changes a gas flow area,
The plurality of first independent passages and the second independent passages are formed in the apparatus main body so that the second independent passages are aligned in parallel and in a specific direction so that the second independent passages are located at the end.
The exhaust valve device, wherein the operating shaft is supported by the device main body so as to penetrate the plurality of first independent passages and the second independent passages in a direction parallel to the specific direction. 請求項１に記載の排気弁装置において、
前記第１独立通路および前記第２独立通路は、これらの断面中心が前記特定方向と平行な同一軸線上に位置するように前記装置本体に形成され、
前記操作軸は、前記軸線上に配置されていることを特徴とする排気弁装置。 The exhaust valve device according to claim 1,
The first independent passage and the second independent passage are formed in the apparatus main body so that their cross-sectional centers are located on the same axis parallel to the specific direction,
The exhaust valve device, wherein the operating shaft is disposed on the axis. 請求項１又は２に記載の排気弁装置において、
前記第２独立通路は、ＥＧＲガスの流れ方向において、操作軸の位置を含む上流側の領域における通路断面積がそれよりも下流側の領域の通路断面積よりも大きく形成されていることを特徴とする排気弁装置。 The exhaust valve device according to claim 1 or 2,
The second independent passage is formed such that, in the EGR gas flow direction, the passage cross-sectional area in the upstream region including the position of the operation shaft is larger than the passage cross-sectional area in the downstream region. Exhaust valve device. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の排気弁装置において、
前記各弁体は、前記操作軸と一体的な回転が可能で、かつ前記操作軸に対する軸方向の相対変位が許容されるように、当該操作軸に連結されていることを特徴とする排気弁装置。 The exhaust valve device according to any one of claims 1 to 3,
Each of the valve bodies is connected to the operation shaft so as to be able to rotate integrally with the operation shaft and to allow relative displacement in the axial direction with respect to the operation shaft. apparatus. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の排気弁装置において、
装置本体には、互いに並列にかつ前記特定方向に一列に並ぶように形成され、車両の低速時に排気ガスを流通させるための複数の低速側独立通路と、互いに並列にかつ前記特定方向に一列に並ぶように形成され、車両の高速時に排気ガスを流通させるための複数の高速側独立通路とが形成されており、
前記第２独立通路は、前記高速側独立通路を前記第１独立通路として、当該複数の高速側独立通路と共に前記特定方向に一列に並ぶように形成され、
前記排気可変弁は、前記各高速側独立通路内の排気ガスの流通面積を変更することを特徴とする排気弁装置。 The exhaust valve device according to any one of claims 1 to 3,
The apparatus body is formed in parallel with each other in a row in the specific direction, and a plurality of low-speed side independent passages for circulating exhaust gas at a low speed of the vehicle, in parallel with each other and in a row in the specific direction. A plurality of high-speed side independent passages are formed to circulate exhaust gas when the vehicle is at high speed.
The second independent passage is formed so as to line up in the specific direction together with the plurality of high-speed independent passages, with the high-speed independent passage as the first independent passage,
The exhaust variable valve is configured to change a flow area of exhaust gas in each of the high-speed independent passages. エンジン本体と、このエンジン本体から排出される排気ガスのエネルギーにより駆動されるターボ過給機と、前記エンジン本体と前記ターボ過給機との間に介設され、前記エンジン本体から排気通路を通じてターボ過給機に送られる排気ガスの流速を、前記排気通路内の排気ガスの流通面積を変更することにより可変的に設定する排気弁装置とを備え、
前記排気弁装置は、請求項１乃至５の何れか一項に記載の排気弁装置であることを特徴とするターボ過給機付エンジン。 An engine body, a turbocharger driven by the energy of exhaust gas discharged from the engine body, and interposed between the engine body and the turbocharger, and turbocharged from the engine body through an exhaust passage An exhaust valve device that variably sets the flow rate of the exhaust gas sent to the supercharger by changing the flow area of the exhaust gas in the exhaust passage,
The engine with a turbocharger, wherein the exhaust valve device is the exhaust valve device according to any one of claims 1 to 5.
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