特開 2015-124665 直列四気筒のエンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-124665(P2015-124665A)

(43)【公開日】2015年7月6日

(54)【発明の名称】直列四気筒のエンジン

(51)【国際特許分類】

   F02B 27/04 20060101AFI20150609BHJP

   F02D 13/02 20060101ALI20150609BHJP

   F02B 37/00 20060101ALI20150609BHJP

   F02F 1/42 20060101ALI20150609BHJP

【ＦＩ】

   F02B27/04

   F02D13/02 H

   F02D13/02 K

   F02B37/00 302A

   F02F1/42 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-268831(P2013-268831)

(22)【出願日】2013年12月26日

(71)【出願人】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】松永 礼俊

(72)【発明者】

【氏名】村田 真一

(72)【発明者】

【氏名】山口 康夫

【テーマコード（参考）】

3G005

3G024

3G031

3G092

【Ｆターム（参考）】

3G005EA04

3G005EA14

3G005EA15

3G005EA16

3G005FA22

3G005FA35

3G005GB28

3G005HA08

3G005HA09

3G005JA13

3G005JA45

3G024AA11

3G024DA06

3G024DA10

3G024DA18

3G024DA21

3G024DA25

3G031AA17

3G031AB05

3G031AC01

3G031AD01

3G031AD02

3G031FA07

3G031FA16

3G031HA03

3G031HA04

3G092AA11

3G092AA18

3G092DA01

3G092DA02

3G092DA03

3G092DA12

3G092DA14

3G092DB03

3G092FA02

3G092FA16

3G092FA21

3G092HA01Z

3G092HA04Z

(57)【要約】

【課題】排気効率を向上させることができる直列四気筒のエンジンを提供する。
【解決手段】点火が連続する気筒の排気ポートを貨幣する排気弁を備えた直列四気筒のエンジンにおいて、排気ポートから排気集合部に向かう排気流れが対向する１番気筒＃１，３番気筒＃３間で、後に排気する３番気筒＃３の排気弁の開弁速度を先に排気する１番気筒の開弁速度よりも遅く設定したので、後に排気する気筒から排出される排ガスの初期流れが抑制され、先に排気する気筒の排気流れへの影響を小さくできる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

点火が連続する気筒の排気ポートを開閉する排気弁を備えた直列四気筒のエンジンにおいて、
前記排気ポートから排気集合部に向かう排気流れが対向する気筒間で、後に排気する気筒の排気弁の開弁速度を先に排気する気筒の排気弁の開弁速度よりも遅く設定したことを特徴とする直列四気筒のエンジン。

【請求項2】

前記後に排気する気筒の点火に対する排気弁の開放タイミングを前記先に排気する気筒の点火に対する排気弁の開放タイミングよりも早めたことを特徴とする請求項１に記載の直列四気筒のエンジン。

【請求項3】

先に排気する気筒は、点火順が１番となる気筒配列方向１番目の１番気筒であり、前記後に排気する気筒は、点火順が２番となる気筒配列方向３番目の３番気筒であることを特徴とする請求項１又は２に記載の直列四気筒のエンジン。

【請求項4】

先に排気する気筒は、点火順が３番となる気筒配列方向４番目の４番気筒であり、前記後に排気する気筒は、点火順序が４番となる気筒配列方向２番目の２番気筒であることを特徴とする請求項１又は２に記載の直列四気筒のエンジン。

【請求項5】

前記排気集合部がシリンダヘッドに内蔵されたことを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の直列四気筒のエンジン。

【請求項6】

前記排気集合部の下流に排気ターボを備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の直列四気筒のエンジン。

【請求項7】

前記排気弁の開弁速度は上り前記排気弁のリフトする速度であり、前記排気弁が上昇する区間を下降する区間よりも長く設定することで、前記開弁速度を遅くすることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の直列四気筒のエンジン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直列四気筒のエンジンに関するものである。

【背景技術】

【0002】

排気行程にある気筒（１番気筒）の排気弁の開放タイミングを吸気行程にある気筒（２番気筒）の吸気弁の開放タイミングから遅らせた直列四気筒のエンジンが提案されている。このエンジンによれば、排気行程にある気筒（１番気筒）の排気開始タイミングが吸気行程にある気筒（２番気筒）の吸気開始タイミングよりも遅れることになり、排気行程にある気筒（１番気筒）の排気圧が吸気行程にある気筒（２番気筒）に与える影響を小さくできる。これにより、吸気行程にある気筒（２番気筒）の吸気効率が向上して、エンジンの出力トルクを増大させることができる（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

１番気筒の排気通路と２番気筒の排気通路とが集合した第１の排気系と、３番気筒の排気通路と４番気筒の排気通路とが集合した第２の排気系とを有する直列四気筒のエンジンにおいて、１番気筒及び４番気筒の排気弁の開閉タイミングを進ませるとともに、２番気筒及び３番気筒の排気弁の開閉タイミングを遅らせることが提案されている。このエンジンによれば、排気量が少ない低速時にも排気脈動を強めることができる（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００−２４８９４８号公報

【特許文献2】特公平７−１０９１７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載された直列四気筒のエンジンでは、先に排気する気筒（１番気筒）の排気が完全に終了する前に、次に排気する気筒（３番気筒）の排気を開始するので、先に排気する気筒（１番気筒）の排気を次に排気する気筒（３番気筒）の排気が阻害することがある（排気干渉）。この場合には、排気効率が損なわれ、エンジンの出力トルクを増大させることができない。
また、特許文献２に記載された直列四気筒のエンジンでは、第１の排気系と第２の排気系との間に隔壁を設ける必要があるので、排気抵抗を低減することができない。これにより、排気効率が損なわれ、エンジンの出力トルクを増大させることができない。
本発明は、上記実情に鑑みて、排気効率を向上させることができる直列四気筒のエンジンを提供することを目的にする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、点火が連続する気筒の排気ポートを開閉する排気弁を備えた直列四気筒のエンジンにおいて、前記排気ポートから排気集合部に向かう排気流れが対向する気筒間で、後に排気する気筒の排気弁の開弁速度を先に排気する気筒の排気弁の開弁速度よりも遅く設定したことを特徴とする。
本発明によれば、後に排気する気筒から排出される排ガスの初期流れが抑制され、先に排気する気筒の排気流れへの影響を小さくできる。これにより、排気効率を向上させることができる。

【0007】

本発明の一態様では、前記後に排気する気筒の点火に対する排気弁の開放タイミングを前記先に排気する気筒の点火に対する排気弁の開放タイミングよりも早めることが好ましい。
このようにすれば、後に排気する気筒から先に排気する気筒に向かう排ガスの流れが抑制され、先に排気する気筒に残留するガスの量を抑制できる。

【0008】

本発明の一態様では、先に排気する気筒は、点火順が１番となる気筒配列方向１番目の１番気筒であり、前記後に排気する気筒は、点火順が２番となる気筒配列方向３番目の３番気筒であることが好ましい。
このようにすれば、３番気筒から１番気筒に向かう排ガスの圧力が抑制され、１番気筒に残留するガスの量を抑制できる。

【0009】

本発明の一態様では、先に排気する気筒は、点火順が３番となる気筒配列方向４番目の４番気筒であり、前記後に排気する気筒は、点火順序が４番となる気筒配列方向２番目の２番気筒であることが好ましい。
このようにすれば、２番気筒から４番気筒に向かう排ガスの圧力が抑制され、４番気筒に残留するガスの量を抑制できる。

【0010】

本発明の一態様では、前記排気集合部がシリンダヘッドに内蔵されることが好ましい。
このようにすれば、排気ポートから排気集合部に向かう排気流れが対向する気筒間において吹き返しを効果的に抑制できる。また、これにより、直列四気筒のエンジンを小型にできる。

【0011】

本発明の一態様では、前記排気集合部の下流に排気ターボを備えることが好ましい。
このようにすれば、排気ポートから排気集合部に向かう排気流れが対向する気筒間において吹き返しを効果的に抑制できる。これにより、内部ＥＧＲを抑制でき、ノック制約による出力低下を免れることができる。

【0012】

本発明の一態様では、前記排気弁の開弁速度は上り前記排気弁のリフトする速度であり、前記排気弁が上昇する区間を下降する区間よりも長く設定することで、前記開弁速度を遅くすることが好ましい。
このようにすれば、後に排気する気筒から先に排気する気筒に向かう排ガスの流れが抑制され、先に排気する気筒に残留するガスの量を抑制できる。

【発明の効果】

【0013】

以上説明したように、本発明によれば、後に排気する気筒から先に排気する気筒に向かう排ガスの流れが抑制され、先に排気する気筒に残留する排ガスの量を抑制できる。これにより、排気効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施の形態であるエンジンのクランク角とバルブリフト量及び排気流量との関係を示す図である。

【図2】図１に示した特性を有するエンジンにおいて１番気筒から排出された排ガスの流れと３番気筒から排出された排ガスの流れを示す模式図である。

【図3】図１に示した特性を有するエンジンにおいて３番気筒から排出された排ガスの流れと４番気筒から排出された排ガスの流れを示す模式図である。

【図4】本発明の実施の形態であるエンジンの構成を示す模式図である。

【図5】本発明の実施の形態と比較するエンジンのクランク角とバルブリフト量及び排気流量との関係を示す図である。

【図6】図５に示した特性を有するエンジンにおいて１番気筒から排出された排ガスの流れと３番気筒から排出された排ガスの流れを示す模式図である。

【図7】図５に示した特性をエンジンにおいて３番気筒から排出された排ガスの流れと４番気筒から排出された排ガスの流れを示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に添付図面を参照して、本発明に係る直列四気筒のエンジンの好適な実施の形態を詳細に説明する。尚、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0016】

図４は、本発明の実施の形態であるエンジンの構成を示す模式図である。図４に示すように、本発明の実施の形態であるエンジン１は、その周辺機器として、排気ターボ２と可変バルブタイミング機構３とを備えている。排気ターボ２は、排気エネルギーにより駆動される排気ターボ過給器で、吸気系統４に設けられたコンプレッサ２１と排気系統５に設けられたタービン２２とにより構成される。

【0017】

可変バルブタイミング機構３は、通常は固定されているバルブの開閉タイミングやリフト量を可変とするもので、本発明の実施の形態では、吸気側と排気側とに設けられている。吸気側に設けられた可変バルブタイミング機構（吸気側ＶＶＴ３１）は、吸気弁３１１の開閉タイミング、リフト量を任意に設定可能であり、排気側に設けられた可変バルブタイミング機構（排気側ＶＶＴ３２）は、排気弁３２１の開閉タイミング、リフト量を任意に設定可能である。これにより、排気弁３２１の開閉タイミングは、上述したように、２番気筒＃２と３番気筒＃３は、一方の排気弁Ｆと他方の排気弁Ｒの開放タイミングを異ならせることができる。

【0018】

吸気系統４は、気筒＃１〜＃４に空気を供給するためのもので、エアフィルタ４１、吸気ダクト４２，４３、コンプレッサ２１、インタクーラ４４、インテークマニホールド４５を備えている。吸気ダクト４２，４３は、外部から空気を取り入れるためのもので、エアフィルタ４１とコンプレッサ２１とを接続するとともに、コンプレッサ２１とインタクーラ４４とを接続している。また、エアフィルタ４１とコンプレッサ２１とを接続する吸気ダクト４２の内部には、エアフロセンサ４２１、吸気温センサ４２２が設けられ、取り入れた空気の量、取り入れた空気の温度を監視している。コンプレッサ２１は、タービン２２によって駆動される過給器であって、外部から取り入れた空気はコンプレッサ２１で圧縮され、インタクーラ４４に供給される。また、コンプレッサ２１の上流側と下流側とは、通気通路を構成するバイパスダクト４６によって接続されている。バイパスダクト４６には、バイパスバルブ４６１が設けられている。バイパスバルブ４６１は、バイパスダクト４６に回動可能に支持され、バイパスダクト４６の開度が調整される。

【0019】

インタクーラ４４は、空気を冷却するためのもので、コンプレッサ２１で加熱された空気が冷却される。インテークマニホールド４５は、インタクーラ４４で冷却された空気を気筒＃１〜＃４に分配するためのもので、その中程にサージタンク４５１が設けられ、その後、各気筒＃１〜＃４に向けて分岐している。また、サージタンク４５１の上流側には、スロットルバルブ４５２が設けられている。スロットルバルブ４５２は、インテークマニホールド４５に回動可能に支持され、インテークマニホールド４５の開口面積が調整される。

【0020】

排気系統５は、各気筒＃１〜＃４から外部に排ガスを排出するもので、後述する排気集合部ＥＭと排気通路Ｗと排気口Ｖを含むエキゾーストマニホールド５１、タービン２２、排気管５２，５３、触媒（ＴＷＣ）５４を備えている。エキゾーストマニホールド５１は、排ガスをタービン２２に供給するためのもので、本発明の実施の形態であるエンジン１は、シリンダヘッドに形成され、後述する各気筒のポートＰから排気集合部ＥＭを経て排気口Ｖへ繋がる。

【0021】

排気口Ｖの下流にはタービン２２が設けられている。タービン２２は、上述したコンプレッサ２１を駆動するためのもので、エキゾーストマニホールド５１の出口となる排気口Ｖに設けられている。排気管５２は、一端がタービンに接続され、他端が触媒５４に接続されている。触媒５４の入口側には、ＬＡＦＳ５４１が設けられ、出口側には、Ｏ_２センサ５４２が設けられている。これにより、触媒５４を通過する前の排ガスの空燃比、触媒５４を通過した後の空燃比が監視される。

【0022】

また、タービン２２の上流側と下流側とは、ウェイストゲート５５によって接続されている。ウェイストゲート５５は、タービン２２をバイパスする通路であって、ウェイストゲートバルブ５５１が設けられている。ウェイストゲートバルブ５５１は、ウェイストゲート５５に回動可能に支持され、ウェイストゲート５５の開口面積が調整される。

【0023】

このように、排気口Ｖとタービン２２と触媒５４を排気ポートＰと接近させることで、排気系の熱容量を低減することができる。すなわち、エンジン１を冷態状態から始動させると、触媒５４が活性化するまで吸入空気量を増やし点火リタード等を行う触媒昇温制御を行い、排気系統に送る熱量を増やして触媒を早期に活性化させる必要がある。この際に排気系統の熱容量によって奪われる熱量が多くなると、触媒暖機に必要な熱量が排気系統により奪われ、結果として触媒昇温制御の時間が長くなる。このように暖機時間が長くなると燃料が多く使われ燃費が悪くなる。排気口Ｖとタービン２２と触媒５４を排気ポートＰと接近させることでこれを防止することができる。

【0024】

一方、排気口Ｖが排気ポートＰに近接することにより、残留ガスによる排気効率が悪化するという課題がある。これについてより詳しく説明する。

【0025】

図５は、本発明の実施の形態と比較する直列四気筒のエンジンのクランク角とバルブリフト量及び排気量との関係を示す図である。また、図６は、図５に示した特性を有するエンジンにおいて１番気筒から排出された排ガスの流れと３番気筒から排出された排ガスの流れを示す模式図であり、図７は、図５に示した特性を有するエンジンにおいて３番気筒から排出された排ガスの流れと４番気筒から排出された排ガスの流れを示す模式図である。

【0026】

図６及び図７に示すように、直列四気筒のエンジンは、気筒（シリンダ）が車両前後方向に一列に設けられている。直列四気筒のエンジンの気筒は、車両前方側から後方側に向けて、それぞれ、１番気筒＃１、２番気筒＃２、３番気筒＃３、４番気筒＃４と称される。また、図５に示すように、ここで説明する直列四気筒のエンジンは、点火順序が１番気筒＃１、３番気筒＃３、４番気筒＃４、２番気筒＃２の順であり、排気順序も１番気筒＃１、３番気筒＃３、４番気筒＃４、２番気筒＃２の順である。

【0027】

また、図６及び図７に示すように、ここで説明する直列四気筒のエンジンは、気筒ごとに二つの排気ポートＰが設けられ、これらは、車両前後方向に一列に整列している。また、排気ポートＰには、それぞれ、排気弁Ｆ，Ｒが設けられている。また、直列四気筒のエンジンは、気筒ごとに排気弁Ｆ，Ｒが開放され、同じ気筒に設けられた二つの排気弁Ｆ，Ｒは同じタイミングで開閉される。

【0028】

図６及び図７に示すように、直列四気筒のエンジンにおいて、シリンダヘッドに排気集合部ＥＭを形成すると、排気通路Ｗが短くなり、排気通路Ｗは気筒列方向になり、＃１、＃２からＥＭまでの区間と＃３、＃４からＥＭまでの区間の排気通路Ｗは概ね対向した形状になる。したがって、図６に示すように、３番気筒＃３から排出された排ガスは、排気口Ｖから排出されずに、排気を終了する前の１番気筒＃１に向かう。これにより、３番気筒＃３から排出された排ガスＥ３は、１番気筒＃１の排ガスＥ１の排出を阻害し、図５に示すように、１番気筒＃１の排気流量を減少させる。このように、１番気筒＃１の排気流量が減少すると、１番気筒＃１に排ガスＥ１が残留し、１番気筒＃１の排気効率が損なわれることになる。同様に、２番気筒＃２から排出された排ガス（図示せず）は、排気口Ｖから排出されずに、排気を終了する前の４番気筒＃４に向かう。これにより、２番気筒＃２から排出された排ガス（図示せず）は、４番気筒＃４の排ガス（図示せず）の排出を阻害し、図５に示すように、４番気筒＃４の排気流量を減少させる。このように、４番気筒＃４の排気流量が減少すると、４番気筒＃４に排ガスが残留し、４番気筒＃４の排気効率が損なわれることになる。

【0029】

一方、図７に示すように、４番気筒＃４は、３番気筒＃３が排気を終了する前に排気を開始するが、４番気筒＃４から排出された排ガスＥ４は、３番気筒＃３から排出された排ガスＥ３と同様、排気口Ｖに向かって流れる。これにより、４番気筒＃４から排出された排ガスＥ４は、３番気筒＃３の排気効率を大きく損なうことはない。同様に、１番気筒＃１は、２番気筒＃２が排気を終了する前に排気を開始するが、１番気筒＃１から排出された排ガス（図示せず）は、２番気筒＃２から排出された排ガス（図示せず）と同様、排気口Ｖに向かって流れる。これにより、１番気筒＃１から排出された排ガスは、２番気筒＃２の排気効率を大きく損なうことはない。

【0030】

以上説明したように、本発明の実施の形態と比較する直列四気筒のエンジンは、シリンダヘッドに排気集合部ＥＭを形成すると、排気通路Ｗが短くなり、排気通路Ｗは気筒列方向になり、＃１、＃２からＥＭまでの区間と＃３、＃４からＥＭまでの区間の排気通路Ｗは概ね対向した形状になる。これにより、３番気筒＃３から排出された排ガスＥ３が１番気筒＃１の排ガスの排出を阻害し、１番気筒＃１の排気効率が損なわれる。同様に、２番気筒＃２から排出された排ガスが４番気筒＃４の排ガスの排出を阻害し、４番気筒＃４の排気効率が損なわれる。排気効率が損なわれると内部ＥＧＲが増大し，筒内温度上昇によるノックで点火時期に制約が生じ、熱効率低下により出力や燃費性能が悪化する。

【0031】

しかしながら、以下に説明する本発明の実施の形態であれば、１番気筒＃１及び４番気筒＃４の排気効率が損なわれるという問題を解決できる。

【0032】

図１は、本発明の実施の形態である直列四気筒のエンジンのクランク角とバルブリフト量及び排気量との関係を示す図である。また、図２は、図１に示した特性を有するエンジンにおいて３番気筒から排出された排ガスの流れと４番気筒から排出された排ガスの流れを示す模式図であり、図３は、３番気筒か排出された排ガスの流れと４番気筒から排出された排ガスの流れを示す模式図である。

【0033】

図２及び図３に示すように、本発明の実施の形態である直列四気筒のエンジンは、気筒が車両前後方向に一列に設けられている。直列四気筒のエンジンの気筒は、車両前方側から後方側に向けて、それぞれ、１番気筒＃１、２番気筒＃２、３番気筒＃３、４番気筒＃４と称される。また、図１に示すように、ここで説明する直列四気筒のエンジンは、点火順序が１番気筒＃１、３番気筒＃３、４番気筒＃４、２番気筒＃２の順であり、排気順序も１番気筒＃１、３番気筒＃３、４番気筒＃４、２番気筒＃２の順である。

【0034】

また、図２及び図３に示すように、ここで説明する直列四気筒のエンジンは、気筒ごとに二つの排気ポートＰが設けられ、これらは、車両前後方向に一列に整列している。また、排気ポートＰには、それぞれ、排気弁Ｆ，Ｒが設けられている。また、直列四気筒のエンジンは、気筒ごとに排気弁Ｆ，Ｒが開放され、同じ気筒に設けられた二つの排気弁Ｆ，Ｒは同じタイミングで開閉される

【0035】

また、本発明の実施の形態である直列四気筒のエンジンは、排気ポートＰから排気集合部ＥＭに向かう排気流れが対向する気筒間で、後に排気する気筒の点火に対する排気弁Ｆ，Ｒの開放タイミングを先に排気する気筒の点火に対する開放タイミングよりも早めるとともに、後に排気する気筒の排気弁Ｆ，Ｒの開弁速度を先に排気する気筒の排気弁Ｆ，Ｒの開弁速度よりも遅く設定してある。

【0036】

具体的には、図１に示すように、３番気筒＃３の排気弁Ｆ，Ｒの排気タイミングを図１において二点鎖線で示す従来のものよりも５°〜１０°早めるとともに、３番気筒＃３の開弁速度を従来のものよりも遅くする。このようにすれば、３番気筒＃３の点火に対する排気弁Ｆ，Ｒの排気タイミングは、１番気筒＃１の点火に対する排気弁Ｆ，Ｒの排気タイミングよりも早くなり、３番気筒＃３の開弁速度は、１番気筒＃１の開弁速度よりも遅くなる。

【0037】

例えば、１番気筒＃１で点火から２００°で排気弁Ｆ，Ｒの開放を開始するとすれば、３番気筒＃３は点火から１９０°〜１９５°で排気弁Ｆ，Ｒの開放を開始することになる。これにより、３番気筒＃３の排気弁Ｆ，Ｒは、１番気筒＃１の排気弁Ｆ，Ｒよりもゆっくり開くことができる。

【0038】

この結果、３番気筒＃３の排気流量のピーク（最大値）が１番気筒＃１や４番気筒＃４のピークよりも下がり、図２に示すように、３番気筒＃３から排出された排ガスＥ３が１番気筒＃１の排ガスの排出を阻害する事態が緩和される。また、３番気筒＃３の排気弁Ｆ，Ｒの排気タイミングは、従来のものよりも早めてあるので、３番気筒＃３に排ガスが残留することもない。

【0039】

同様に、図１に示すように、例えば、カムプロフィールのバルブリフト特性を上り区間（バルブが上昇する区間）を下り区間（バルブが下降する区間）よりも長くなるように、２番気筒＃２の排気弁Ｆ，Ｒの排気タイミングを図１において二点鎖線で示す従来のものよりも５°〜１０°早めるとともに、２番気筒＃２の開弁速度を従来のものよりも遅くなるように排気弁Ｆ，Ｒを駆動するカムのプロフィールを調整する。このようにすれば、２番気筒＃２の点火に対する排気弁Ｆ，Ｒの排気タイミングは、４番気筒＃４の点火に対する排気弁Ｆ，Ｒの排気タイミングよりも早くなり、２番気筒＃２の開弁速度は、４番気筒＃４の開弁速度よりも遅くなる。

【0040】

例えば、４番気筒＃４で点火から２００°で排気弁Ｆ，Ｒの開放を開始するとすれば、２番気筒＃２は点火から１９０°〜１９５°で排気弁Ｆ，Ｒの開放を開始することになる。これにより、２番気筒＃２の排気弁Ｆ，Ｒは、４番気筒＃４の排気弁Ｆ，Ｒよりもゆっくり開くことができる。

【0041】

この結果、２番気筒＃２の排気流量のピーク（最大値）が１番気筒＃１や４番気筒＃４のピークよりも下がり、２番気筒から排出された排ガスが４番気筒＃４の排ガスの排出を阻害する事態が緩和される。また、２番気筒＃２の排気弁Ｆ，Ｒの排気タイミングは、従来のものよりも早めてあるので、２番気筒＃２に排ガスが残留することもない。

【0042】

以上説明したように、本発明の実施の形態である直列四気筒のエンジンは、３番気筒＃３から１番気筒＃１に向かう排ガスの流れが抑制され、１番気筒＃１に残留する排ガスの量を抑制できる。また、２番気筒＃２から４番気筒＃４に向かう排ガスの流れも抑制され、４番気筒＃４に残留する排ガスの量も抑制できる。

【0043】

また、本発明の実施の形態である直列四気筒のエンジンは、３番気筒＃３及び２番気筒＃２の排気弁Ｆ，Ｒは１番気筒＃１及び４番気筒＃４の排気弁Ｆ，Ｒよりもゆっくり開くので、３番気筒＃３及び２番気筒＃２の筒内から排出される排ガスの初期流れが抑制され、先に排気する１番気筒＃１及び４番気筒＃４の排気流れへの影響を小さくできる。これにより、内部ＥＧＲを抑制できるため、ノック抑制ができ、より最適な点火時期を設定することで熱効率が高められ、出力や燃費を高めることができる。

【0044】

さらに、本発明の実施の形態である直列四気筒のエンジンは、触媒の早期暖機を実現するためシリンダヘッドに排気集合部ＥＭを形成しつつ、排気ポートＰから排気集合部ＥＭに向かう排気流れが対向する気筒間（１番気筒＃１と３番気筒＃３、４番気筒＃４と２番気筒＃２）において吹き返しを効果的に抑制できる。すなわち、排気集合部ＥＭをシリンダヘッドに設けることで、排気管から触媒までの距離を短くし触媒の早期暖機を行えるというメリットの反面で、排気干渉による吹き返しが多くなるデメリットがあったが、排気弁Ｆ，Ｒのタイミングを変更することによって、このデメリットを抑制できる。また、排気管が短く出来る結果、直列四気筒のエンジンを小型にできる。

【0045】

上述した本発明の実施の形態である直列四気筒のエンジン１は、排気集合部ＥＭの下流に排気ターボ２を備え、さらにその下流に触媒５４を備えることで、タービンと排気集合部ＥＭが近接することでタービン２２に入る排気エネルギー効率を高めるとともに、その下流の触媒５４を早期に活性化でき、さらに排気集合部ＥＭをシリンダヘッドに備えることによってより顕著に発生する排気ポートＰから排気集合部ＥＭに向かう排気流の吹き返しを効果的に抑制できる。これにより、内部ＥＧＲを抑制でき、触媒の早期活性化、過給レスポンスの向上およびノック制約による出力低下を免れることができる。

【0046】

尚、上述した本発明の実施の形態では、後に排気する気筒の点火に対する排気弁の開放タイミングを先に排気する気筒の点火に対する排気弁の開放タイミングを早めるものとして説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができる。例えば、後に排気する気筒の上死点（ＴＤＣ（Ｔｏｐ Ｄｅａｄ Ｃｅｎｔｅｒ））あるいは下死点（ＢＤＣ（Ｂｏｔｔｏｍ Ｄｅａｄ Ｃｅｎｔｅｒ）に対する排気弁の開放タイミングを先に排気する気筒の上死点（ＴＤＣ）あるいは下死点（ＢＤＣ）に対する排気弁の開放タイミングを早めるものとしてもよい。

【符号の説明】

【0047】

１ エンジン
２ 排気ターボ
２１ コンプレッサ
２２ タービン
３ 可変バルブタイミング機構
３１ 吸気側ＶＶＴ
３１１ 吸気弁
３２ 排気側ＶＶＴ
３２１ 排気弁
４ 吸気系統
４１ エアフィルタ
４２，４３ 吸気ダクト
４２１ エアフロセンサ
４２２ 吸気温センサ
４４ インタクーラ
４５ インテークマニホールド
４５１ サージタンク
４５２ スロットルバルブ
４６ バイパスダクト
４６１ バイパスバルブ
５ 排気系統
５１ エキゾーストマニホールド
５２，５３ 排気管
５４ 触媒
５４１ ＬＡＦＳ
５４２ Ｏ_２センサ
５５ ウェイストゲート
５５１ ウェイストゲートバルブ
＃１ １番気筒
＃２ ２番気筒
＃３ ３番気筒
＃４ ４番気筒
Ｐ 排気ポート
Ｆ，Ｒ 排気弁
Ｗ 排気通路
ＥＭ 排気集合部
Ｖ 排気口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】