JP5062083B2 - エンジンの排気装置 - Google Patents

Description

この発明は、触媒で排気浄化を行うエンジン（内燃機関）の排気装置、特にメイン触媒が活性化していない冷間始動直後に、別の触媒を備えたバイパス流路側に排気を案内するようにした形式の排気装置の改良に関する。

特許文献１は、各気筒にそれぞれ接続された気筒毎の上流側メイン通路と、複数の気筒の上流側メイン通路が合流してなる下流側メイン通路と、この下流側メイン通路に介装されたメイン触媒とを備え、上流側メイン通路から分岐するとともにバイパス触媒が介装されたバイパス通路が形成される排気システムを開示している。

そして、冷間時には各気筒から排出された排気が前記バイパス通路へ流れるようにし、メイン触媒の暖機完了後には上流側メイン通路に排気が流れるようにするための流路切換弁を、に各上流側メイン通路に備えている。

ここで、２つの流路切換弁は、共通の弁支持体に取り付けられる。この弁支持体には、少なくとも２の弁体が組み付けられるアーム部が一体的に形成され、各弁体は弁本体部とこの弁本体部から起立する弁軸部とを有し、弁本体部の周縁が弁開口部上流端の弁シート部に当接・離脱することによって弁開口部が開閉される。

また、アーム部には、弁軸部が遊嵌する貫通孔が形成されて、この貫通孔を貫通して弁本体部の反対側へ突出する弁軸部の先端部に、前記貫通孔よりも外径の大きい保持リングが固定され、アーム部に組み付けられる少なくとも２の弁体が上流側メイン通路の上流側に開くように構成されている。
特開２００８−８２８４号公報

ところで、上記特許文献１の流路切換弁には、図９、図１０のパターン２に示したように、ハウジングに並んで形成される複数の弁開口部をそれぞれ開閉する複数の弁体（２４Ａ、２４Ｂ）が弁体毎の独立の弁支持体（２５ｎ、２５ｆ）に取り付けられ、この各弁支持体（２５ｎ、２５ｆ）は、ハウジング側に回転可能に支持される回転軸（２３）と一体的に回転する軸部（２５Ａｎ、２５Ａｆ）に、少なくとも２の弁体（２４Ａ、２４Ｂ）が組み付けられるアーム部（２５Ｂｎ、２５Ｂｆ）が弁体毎に一体的に形成されているものを含んでいると考えられる。すなわち、上記特許文献１の技術では、各アーム部（２５Ｂｎ、２５Ｂｆ）に組み付けられる２つの弁体（２４Ａ、２４Ｂ）を回転軸２３の軸方向に整列し、回転軸（２３）を回転させるための駆動力を回転軸（２３）の左端（一端）のみに作用させ、回転軸（２３）の回転方向について、回転軸（２３）の左端から遠い側の弁体（２４Ｂ）の方が回転軸（２３）の左端に近い側の弁体（２４Ａ）よりも弁開口部に相対的に近づくように、回転軸（２３）の左端から遠い側の弁体（２４Ｂ）の組み付けられるアーム部（２５Ｂｆ）と、回転軸（２３）の左端に近い側の（弁体２４Ａ）の組み付けられるアーム部（２５Ｂｎ）との間に角度差を設け、流路切換弁の閉弁要求があるとき、駆動力により回転軸（２３）を閉弁方向に駆動して、回転軸（２３）の左端から遠い側の弁体（２４Ｂ）を先に弁シート部に着座させ、この状態で回転軸（２３）に対して閉弁方向にさらに一定の駆動力を付加することにより回転軸（２３）の左端から第２の位置ｂまでの部分にクリープによる捻れ方向の変形（このクリープによる捻れ方向の変形を以下単に「捻れ変形」という。）を生じさせ、この回転軸（２３）の左端から第２の位置ｂまでの部分の捻れ変形により、回転軸（２３）の左端に近い側の弁体（２４Ａ）を弁シート部に着座させ、これによって２つの弁体（２４Ａ、２４Ｂ）をともに弁シート部に着座させるようにしている。

ここで、改めて考えてみると、エンジンの冷間始動時には流路切換弁を全閉状態とするため、回転軸（２３）に対し閉方向に一定量の駆動力を付加し続けることにより、回転軸（２３）の左端から第２の位置ｂまでの部分に捻れ変形を生じさせており、メイン触媒が活性化して回転軸（２３）を開方向に駆動し流路切換弁を全開状態にすれば、回転軸（２３）の左端から第２の位置ｂまでの部分は捻れ変形する前の初期状態へと復帰する。こうした捻れ変形と、捻れ変形する前の初期状態への復帰とは回転軸（２３）を構成する材料の有する特性を利用するものであるが、捻れ変形と、捻れ変形する前の初期状態への復帰との回数（頻度）が多くなると問題が生じ得る。すなわち、エンジンを長期にわたって使用することになれば、駆動力の作用する回転軸（２３）の左端から第２の位置ｂまでの部分に繰り返し、捻れ変形と、捻れ変形する前の初期状態への復帰とが生じることとなり、やがて回転軸（２３）の左端から第２の位置ｂまでの部分の材質に疲労が生じ当該部分が破断するおそれがある。

回転軸（２３）の左端から第２の位置ｂまでの部分にこうした破断が生じないように、つまり回転軸（２３）の長期の信頼性を確保するためには、回転軸２３の材質として、耐クリープ特性（クリープしにくい特性のこと）に優れる材質を採用することである。

しかしながら、耐クリープ特性に優れるとは、材料が捻れ変形しにくいことを意味するので、耐クリープ特性に優れる材質の回転軸（２３）では、全閉時に回転軸（２３）の左端から第２の位置ｂまでの部分での捻れ変形量が従来装置の採用している材料の捻れ変形量よりも減少する結果、回転軸（２３）の左端に近い側の弁体（２４Ａ）が不完全にしか着座しない事態が生じ得る。

そこで本発明は、回転軸を耐クリープ特性に優れる材質としても、シール性能を確保し得る装置を提供することを目的とする。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものでない。

本発明は、各気筒にそれぞれ接続された気筒毎の上流側メイン通路（２）と、複数の気筒の上流側メイン通路（２）が合流してなる下流側メイン通路（３）と、前記上流側メイン通路（２）から分岐するバイパス通路（１１、１４）と、各気筒から排出された排気が前記バイパス通路（１１、１４）へ流れるように、前記上流側メイン通路（２）を開閉するとともに、閉時に各上流側メイン通路（２）相互の連通を遮断する流路切換弁（４）とを備え、前記流路切換弁（４）は、ハウジング（２１）に並んで形成される複数の弁開口部（５１）をそれぞれ開閉する複数の弁体（２４）が少なくとも１の共通の弁支持体（２５）に取り付けられ、この１の弁支持体（２５）は、ハウジング（２１）側に回転可能に支持される１の回転軸（２３）と一体的に回転する１の軸部（２５Ａ）に、前記少なくとも２の弁体（２４）が組み付けられる１のアーム部（２５Ｂ）が一体的に形成され、前記各弁体（２４）は、弁本体部（２６）と、この弁本体部（２６）から起立する弁軸部（２８）とを有し、前記弁本体部（２６）の周縁（２６Ａ）が前記弁開口部（５１）上流端の弁シート部（５２）に当接・離脱することによって前記弁開口部（５１）が開閉され、前記１のアーム部（２５Ｂ）に、前記弁軸部（２８）の軸心に直交する方向に所定の第１隙間を有することにより弁軸部（２８）が遊嵌する貫通孔（２７）が形成され、この貫通孔（２７）を貫通して弁本体部（２６）の反対側へ突出する弁軸部（２８）の先端部に、前記貫通孔（２７）よりも外径の大きい保持リング（２９）が、前記１のアーム部（２５Ｂ）と前記弁本体（２６）との間に所定の第２隙間を残して固定され、前記１のアーム部（２５Ｂ）に組み付けられる少なくとも２の弁体（２４）が前記上流側メイン通路（２）の上流側に開くように構成されているエンジンの排気装置において、前記１のアーム部（２５Ｂ）に組み付けられる少なくとも２の弁体（２４）を前記回転軸（２３）の軸方向に整列し、前記回転軸（２３）を回転させるための駆動力を前記回転軸（２３）の一端のみに作用させ、前記回転軸（２３）の回転方向について、前記１のアーム部（２５Ｂ）に組み付けられる少なくとも２の弁体（２４）のうち前記駆動力の作用する回転軸（２３）の一端に近い側の弁体である第１弁体（２４Ａ）の方が前記駆動力の作用する回転軸（２３）の一端から遠い側の弁体である第２弁体（２４Ｂ）よりも前記弁開口部（５１）に相対的に近づくように、前記第１弁体（２４Ａ）の組み付けられるアーム部（２５Ｂ）と、前記第２弁体（２４Ｂ）の組み付けられるアーム部（２５Ｂ）との間に角度差を設け、前記流路切換弁（４）の開弁要求があるとき、前記駆動力により前記回転軸（２３）を開方向に駆動して前記第２弁体（２４Ｂ）をストッパ（５５）に当接させることにより前記流路切換弁（４）を全開状態とするとともに、この流路切換弁（４）の全開状態で前記回転軸（２３）に対して開弁方向にさらに一定の駆動力を付加し続け、その後に前記流路切換弁（４）の閉弁要求があるとき、前記駆動力により前記回転軸（２３）を閉弁方向に駆動する。

また本発明は、各気筒にそれぞれ接続された気筒毎の上流側メイン通路（２）と、複数の気筒の上流側メイン通路（２）が合流してなる下流側メイン通路（３）と、前記上流側メイン通路（２）から分岐するバイパス通路（１１、１４）と、各気筒から排出された排気が前記バイパス通路（１１、１４）へ流れるように、前記上流側メイン通路（２）を開閉するとともに、閉時に各上流側メイン通路（２）相互の連通を遮断する流路切換弁（４）とを備え、前記流路切換弁（４）は、ハウジング（２１）に並んで形成される複数の弁開口部（５１）をそれぞれ開閉する複数の弁体（２４Ａ、２４Ｂ）が弁体毎の独立の弁支持体（２５ｎ、２５ｆ）に取り付けられ、この弁体毎の弁支持体（２５ｎ、２５ｆ）は、ハウジング（２１）側に回転可能に支持される回転軸（２３）と一体的に回転する軸部（２５Ａｎ、２５Ａｆ）に、前記少なくとも２の弁体（２４Ａ、２４Ｂ）が組み付けられるアーム部（２５Ｂｎ、２５Ｂｆ）が一体的に形成され、前記各弁体（２４）は、弁本体部（２６）と、この弁本体部（２６）から起立する弁軸部（２８）とを有し、前記弁本体部（２６）の周縁（２６Ａ）が前記弁開口部（５１）上流端の弁シート部（５２）に当接・離脱することによって前記弁開口部（５１）が開閉され、前記弁体毎のアーム部（２５Ｂｎ、２５Ｂｆ）に、前記弁軸部（２８）の軸心に直交する方向に所定の第１隙間を有することにより弁軸部（２８）が遊嵌する貫通孔（２７）が形成され、この貫通孔（２７）を貫通して弁本体部（２６）の反対側へ突出する弁軸部（２８）の先端部に、前記貫通孔（２７）よりも外径の大きい保持リング（２９）が、前記弁体毎のアーム部（２５Ｂｎ、２５Ｂｆ）と前記弁本体（２６）との間に所定の第２隙間を残して固定され、前記弁体毎のアーム部（２５Ｂｎ、２５Ｂｆ）に組み付けられる少なくとも２の弁体（２４Ａ、２４Ｂ）が前記上流側メイン通路（２）の上流側に開くように構成されているエンジンの排気装置において、前記弁体毎のアーム部（２５Ｂｎ、２５Ｂｆ）に組み付けられる少なくとも２の弁体（２４Ａ、２４Ｂ）を前記回転軸（２３）の軸方向に整列し、前記回転軸（２３）を回転させるための駆動力を前記回転軸（２３）の一端のみに作用させ、前記回転軸（２３）の回転方向について、前記弁体毎のアーム部（２５Ｂｎ、２５Ｂｆ）に組み付けられる少なくとも２の弁体（２４Ａ、２４Ｂ）のうち前記駆動力の作用する回転軸（２３）の一端に近い側の弁体である第１弁体（２４Ａ）の方が前記駆動力の作用する回転軸（２３）の一端から遠い側の弁体である第２弁体（２４Ｂ）よりも前記弁開口部（５１）に相対的に近づくように、前記第１弁体（２４Ａ）の組み付けられるアーム部（２５Ｂｎ）と、前記第２弁体（２４Ｂ）の組み付けられるアーム部（２５Ｂｆ）との間に角度差を設け、前記流路切換弁（４）の開弁要求があるとき、前記駆動力により前記回転軸（２３）を開方向に駆動して前記第２弁体（２４Ｂ）をストッパ（５５）に当接させることにより前記流路切換弁（４）を全開状態とするとともに、この流路切換弁（４）の全開状態で前記回転軸（２３）に対して開弁方向にさらに一定の駆動力を付加し続け、その後に前記流路切換弁（４）の閉弁要求があるとき、前記駆動力により前記回転軸（２３）を閉弁方向に駆動する。

また本発明は、エンジンの排気通路が、エンジンの各気筒にそれぞれ接続される気筒毎の上流側メイン通路（２）と、前記気筒毎の上流側メイン通路（２）が合流してなる下流側メイン通路（３）と、前記上流側メイン通路（２）から分岐するバイパス通路（１１、１４）とから構成され、各気筒から排出された排気が前記バイパス通路（１１、１４）へ流れるように、駆動装置の駆動力によって前記各上流側メイン通路（２）が開閉される複数の流路切換弁（４）を備え、この複数の流路切換弁（４）は、少なくとも２つの弁体（２４Ａ、２４Ｂ）を前記駆動装置により開閉するために前記上流側メイン通路（２）に直交し、前記駆動装置から延設される回転軸（２３）と、前記回転軸（２３）に設けられる少なくとも２つの弁支持体（２５ｎ、２５ｆ）とを備え、前記少なくとも２つの弁体（２４Ａ、２４Ｂ）は、前記少なくとも２つの弁支持体（２５ｎ、２５ｆ）に対し前記回転軸（２３）に直交する方向に所定の間隔移動可能に取り付けられるエンジンの排気浄化装置において、前記少なくとも２つの弁支持体（２５ｎ、２５ｆ）のうち前記駆動装置に近い弁支持体（２５ｎ）は前記駆動装置から遠い弁支持体（２５ｆ）よりも、前記上流側メイン通路（２）の流路切換弁の着座位置に相対的に近づくように角度差を設け、前記流路切換弁（４）の開弁要求があるとき、前記駆動力により前記回転軸（２３）を開方向に駆動して前記駆動装置から遠い弁体（２４Ｂ）をストッパ（５５）に当接させることにより前記流路切換弁（４）を全開状態とするとともに、この流路切換弁（４）の全開状態で前記回転軸（２３）に対して開弁方向にさらに一定の駆動力を付加し続ける。

本発明によれば、各気筒にそれぞれ接続された気筒毎の上流側メイン通路（２）と、複数の気筒の上流側メイン通路（２）が合流してなる下流側メイン通路（３）と、前記上流側メイン通路（２）から分岐するバイパス通路（１１、１４）と、各気筒から排出された排気が前記バイパス通路（１１、１４）へ流れるように、前記上流側メイン通路（２）を開閉するとともに、閉時に各上流側メイン通路（２）相互の連通を遮断する流路切換弁（４）とを備え、前記流路切換弁（４）は、ハウジング（２１）に並んで形成される複数の弁開口部（５１）をそれぞれ開閉する複数の弁体（２４）が少なくとも１の共通の弁支持体（２５）に取り付けられ、この１の弁支持体（２５）は、ハウジング（２１）側に回転可能に支持される１の回転軸（２３）と一体的に回転する１の軸部（２５Ａ）に、前記少なくとも２の弁体（２４）がそれぞれ組み付けられる１のアーム部（２５Ｂ）が一体的に形成され、または前記流路切換弁（４）は、ハウジング（２１）に並んで形成される複数の弁開口部（５１）をそれぞれ開閉する複数の弁体（２４Ａ、２４Ｂ）が弁体毎の独立の弁支持体（２５ｎ、２５ｆ）に取り付けられ、この弁体毎の弁支持体（２５ｎ、２５ｆ）は、ハウジング（２１）側に回転可能に支持される回転軸（２３）と一体的に回転する軸部（２５Ａｎ、２５Ａｆ）に、前記少なくとも２の弁体（２４Ａ、２４Ｂ）が組み付けられるアーム部（２５Ｂｎ、２５Ｂｆ）が一体的に形成され、前記各弁体（２４）は、弁本体部（２６）と、この弁本体部（２６）から起立する弁軸部（２８）とを有し、前記弁本体部（２６）の周縁（２６Ａ）が前記弁開口部（５１）上流端の弁シート部（５２）に当接・離脱することによって前記弁開口部（５１）が開閉され、前記１のアーム部（２５Ｂ）または弁体毎のアーム部（２５Ｂｎ、２５Ｂｆ）に、前記弁軸部（２８）の軸心に直交する方向に所定の第１隙間を有することにより弁軸部（２８）が遊嵌する貫通孔（２７）が形成され、この貫通孔（２７）を貫通して弁本体部（２６）の反対側へ突出する弁軸部（２８）の先端部に、前記貫通孔（２７）よりも外径の大きい保持リング（２９）が、前記１のアーム部（２５Ｂ）と前記弁本体（２６）との間にまたは前記弁体毎のアーム部（２５Ｂｎ、２５Ｂｆ）と前記弁本体（２６）との間に所定の第２隙間を残して固定され、前記１のアーム部（２５Ｂ）に組み付けられる少なくとも２の弁体（２４または２４Ａ、２４Ｂ）または前記弁体毎のアーム部（２５Ｂｎ、２５Ｂｆ）に組み付けられる少なくとも２の弁体（２４Ａ、２４Ｂ）が前記上流側メイン通路（２）の上流側に開くように構成されているエンジンの排気装置において、前記１のアーム部（２５Ｂ）に組み付けられる少なくとも２の弁体（２４）または前記弁体毎のアーム部（２５Ｂｎ、２５Ｂｆ）に組み付けられる少なくとも２の弁体（２４Ａ、２４Ｂ）を前記回転軸（２３）の軸方向に整列し、前記回転軸（２３）を回転させるための駆動力を前記回転軸（２３）の一端のみに作用させ、前記回転軸（２３）の回転方向について、前記１のアーム部（２５Ｂ）に組み付けられる複数の弁体（２４）のうちまたは前記弁体毎のアーム部（２５Ｂｎ、２５Ｂｆ）に組み付けられる少なくとも２の弁体（２４Ａ、２４Ｂ）のうちまたは前記弁体毎のアーム部（２５Ｂｎ、２５Ｂｆ）に組み付けられる少なくとも２の弁体（２４Ａ、２４Ｂ）のうち前記駆動力の作用する回転軸（２３）の一端に近い側の弁体である第１弁体（２４Ａ）の方が前記駆動力の作用する回転軸（２３）の一端から遠い側の弁体である第２弁体（２４Ｂ）よりも前記弁開口部（５１）に相対的に近づくように、前記第１弁体（２４Ａ）の組み付けられるアーム部（２５Ｂまたは２５Ｂｎ）と、前記第２弁体（２４Ｂ）の組み付けられるアーム部（２５Ｂまたは２５Ｂｆ）との間に角度差を設け、前記流路切換弁（４）の開弁要求があるとき、前記駆動力により前記回転軸（２３）を開方向に駆動して前記第２弁体（２４Ｂ）をストッパ（５５）に当接させることにより前記流路切換弁（４）を全開状態とするとともに、この流路切換弁（４）の全開状態で前記回転軸（２３）に対して開弁方向にさらに一定の駆動力を付加し続け、その後に前記流路切換弁（４）の閉弁要求があるとき、前記駆動力により前記回転軸（２３）を閉弁方向に駆動するので、回転軸（２３）に耐クリープ特性に優れる材質を採用しても、全開状態おけるガス（排気）で暖められながらの回転軸（２３）の捻れ変形によって、第１弁体（２４Ａ）の組み付けられるアーム部の角度と、第２弁体（２４Ｂ）の組み付けられるアーム部の角度との差が解消され、これによってその後の全閉状態への駆動時に、第１弁体（２４Ａ）、第２弁体（２４Ｂ）とも対応する弁シート部に確実に着座させることができる。

また本発明によれば、エンジンの排気通路が、エンジンの各気筒にそれぞれ接続される気筒毎の上流側メイン通路（２）と、前記気筒毎の上流側メイン通路（２）が合流してなる下流側メイン通路（３）と、前記上流側メイン通路（２）から分岐するバイパス通路（１１、１４）とから構成され、各気筒から排出された排気が前記バイパス通路（１１、１４）へ流れるように、駆動装置の駆動力によって前記各上流側メイン通路（２）が開閉される複数の流路切換弁（４）を備え、この複数の流路切換弁（４）は、少なくとも２つの弁体（２４Ａ、２４Ｂ）を前記駆動装置により開閉するために前記上流側メイン通路（２）に直交し、前記駆動装置から延設される回転軸（２３）と、前記回転軸（２３）に設けられる少なくとも２つの弁支持体（２５ｎ、２５ｆ）とを備え、前記少なくとも２つの弁体（２４Ａ、２４Ｂ）は、前記少なくとも２つの弁支持体（２５ｎ、２５ｆ）に対し前記回転軸（２３）に直交する方向に所定の間隔移動可能に取り付けられるエンジンの排気浄化装置において、前記少なくとも２つの弁支持体（２５ｎ、２５ｆ）のうち前記駆動装置に近い弁支持体（２５ｎ）は前記駆動装置から遠い弁支持体（２５ｆ）よりも、前記上流側メイン通路（２）の流路切換弁の着座位置に相対的に近づくように角度差を設け、前記流路切換弁（４）の開弁要求があるとき、前記駆動力により前記回転軸（２３）を開方向に駆動して前記駆動装置から遠い弁体（２４Ｂ）をストッパ（５５）に当接させることにより前記流路切換弁（４）を全開状態とするとともに、この流路切換弁（４）の全開状態で前記回転軸（２３）に対して開弁方向にさらに一定の駆動力を付加し続けるので、回転軸（２３）に耐クリープ特性に優れる材質を採用しても、全開状態おけるガス（排気）で暖められながらの回転軸（２３）の捻れ変形によって、上記の角度差が解消され、これによってその後の全閉状態への駆動時に、前記少なくとも２つの第１弁体（２４Ａ、２４Ｂ）とも対応する弁シート部に確実に着座させることができる。

以下、この発明を直列４気筒エンジンの排気装置として適用した第１実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は排気装置の配管レイアウトを模式的に示した説明図であり、始めに、この図１に基づいて、排気装置全体の構成を説明する。直列に配置された１番気筒（♯１気筒）、２番気筒（♯２気筒）、３番気筒（♯３気筒）、４番気筒（♯４気筒）からなる各気筒１には、気筒毎に上流側メイン通路２が接続されている。４つの気筒に個々に接続された４本の上流側メイン通路２は、下流側で１本の下流側メイン通路３として合流しており、その合流部、換言すれば、上流側メイン通路２と下流側メイン通路３との境界となる部位には、４本の上流側メイン通路２を一斉に開閉する流路切換弁４が設けられている。この切換弁４は、冷間時に閉じられるものであって、閉時には、上流側メイン通路２と下流側メイン通路３との間の上下の連通を遮断するとともに、４本の上流側メイン通路２の間を互いに非連通状態とする構成となっている。

流路切換弁４から下流に延びる下流側メイン通路３の途中には、メイン触媒８が介装されている。このメイン触媒８は、車両の床下に配置される容量の大きなものであって、その触媒としては、三元触媒とＨＣトラップ触媒とを含んでいる。以上の上流側メイン通路２と下流側メイン通路３とメイン触媒８とによって、通常の運転時に排気が通流するメイン流路が構成される。

一方、バイパス流路として、上流側メイン通路２の各々から、上流側バイパス通路１１が分岐している。この上流側バイパス通路１１は、上流側メイン通路２よりも通路断面積が十分に小さなものであって、その上流端となる分岐点１２は、上流側メイン通路２のできるだけ上流側の位置に設定されている。そして、４本の上流側バイパス通路１１は、下流側の合流点１３で１本の下流側バイパス通路１４として合流している。

なお、各通路を模式的に示した図１では、各上流側バイパス通路１１が比較的長く描かれているが、実際には、可能な限り短くなっている。換言すれば、最短距離でもって下流側バイパス通路１４として合流している。

この下流側バイパス通路１４の下流端は、下流側メイン通路３のメイン触媒８より上流側の合流点１７において、下流側メイン通路３に合流している。そして、上記下流側バイパス通路１４の途中には、三元触媒を用いたバイパス触媒１８が介装されている。このバイパス触媒１８は、バイパス流路の中で、可能な限り上流側に配置されている。上記バイパス触媒１８は、メイン触媒８に比べて容量が小さな小型のものであり、望ましくは、低温活性に優れた触媒が用いられる。

下流側バイパス通路１４の下流側メイン通路３への合流点１７より上流の下流側メイン通路３に排気還流通路１５の一端が接続されている。この排気還流通路の１５の他端は、図示せぬ排気還流制御弁を介してエンジンの吸気系へと延びている。

上記のように構成されたエンジンの排気装置においては、流路切換弁４の閉弁要求がある冷間始動後のエンジン温度ないしは排気温度が低い段階では、適宜なモータ（アクチュエータ）を介して流路切換弁４が閉じられ、メイン流路が遮断される。そのため、各気筒１から吐出された排気は、その全量が、分岐点１２から上流側バイパス通路１１および下流側バイパス通路１４を通してバイパス触媒１８へと流れる。バイパス触媒１８は、排気系の上流側つまり気筒１に近い位置にあり、かつ小型のものであるので、速やかに活性化し、早期に排気浄化が開始される。また、このとき、流路切換弁４が閉じることで、各気筒１の上流側メイン通路２が互いに非連通状態となる。そのため、ある気筒から吐出された排気が他の気筒の上流側メイン通路２へと回り込む現象が防止され、この回り込みに伴う排気温度の低下が確実に回避される。

一方、流路切換弁４の開弁要求があるとき、つまりメイン触媒８の暖機が進行して活性化状態になったら、流路切換弁４が開放される。これにより、各気筒１から吐出された排気は、主に、上流側メイン通路２から下流側メイン通路３を通り、メイン触媒８を通過する。このときバイパス流路側は特に遮断されていないが、バイパス流路側の方がメイン流路側よりも通路断面積が小さく、かつバイパス触媒１８が介在しているので、両者の通気抵抗の差により、排気流の大部分はメイン流路側を通り、バイパス流路側には殆ど流れない。従って、バイパス触媒１８の熱劣化は十分に抑制される。またバイパス流路側が完全に遮断されないことから、排気流量が大となる高回転速度高負荷時には、排気流の一部がバイパス流路側を流れることで、背圧による充填効率低下を回避することができる。

次に、上記流路切換弁４の構成を説明する。ただし、流路切換弁４の基本的な構成そのものは公知であるので（特開２００８−８２８４号公報参照）、流路切換弁４の基本的な構成を参考例の図２〜図４に基づいて先に概説する。ここで、図２は流路切換弁４の一部断面平面図、図３は全閉状態にあるときのハウジング２１の一部縦断面図、図４はハウジング２１と弁支持体２５とカバー４０とを示す斜視図である。

４気筒分の流路切換弁４が一つのバルブユニットとして一体化されており、流れと直交する面に沿った略矩形状をなすハウジング２１に、４個の円柱状の弁開口部５１が、２列に並んで、つまり正方形の頂点となる位置に、それぞれ開口形成されている。すなわち、図３にも示したように、ハウジング２１にはハウジング上面２１Ａに対して直交する４つの円柱状の弁開口部５１が形成され、弁開口部５１の上流端に後述する弁本体部２６が着座するテーパー状の弁シート部５２が形成されている。弁開口部５１は下流側メイン通路２の一部である。

ハウジング２１の両側部には、一対の回転軸２３が互いに平行に配置されている。そして、隣接する一対の弁開口部５１をそれぞれ開閉する一対の円盤状の弁体２４が、共通の弁支持体２５を介して回転軸２３に取り付けられている。

弁支持体２５は、回転軸２３の外周に設けられる軸部２５Ａと、この軸部２５Ａの軸方向両端の外周より径方向外方へ突出し、一対の弁体２４がそれぞれ組み付けられる一対のアーム部２５Ｂと、により構成されている。特に弁支持体２５の軸部２５Ａと回転軸２３とが一体的に形成されており、つまり、回転軸２３を含めて弁支持体２５の軸部２５Ａとアーム部２５Ｂとが一体的に成形されている。アーム部２５Ｂは、略長方形の板状をなし、基端部が軸部２５Ａに一体的に接続しているとともに、図３に示すように、先端部に断面円形の貫通孔（取付孔）２７を有している。

上記の弁体２４は、円盤状をなす弁本体部２６と、この弁本体部２６の中央部から垂直に起立する弁軸部２８と、を有し、円盤状の弁本体部２６は周縁２６Ａと、平面である下面２６Ｂと、同じく平面である上面２６Ｃとから構成されている。そして、弁本体部２６の周縁２６Ａが弁開口部上流端の弁シート部５２に当接・離脱することによって弁開口部５１が開閉される。

弁軸部２８は貫通孔２７を所定の隙間（この隙間を「第１隙間」という。）を介してアーム部２５Ｂに対し弁軸部２８の軸方向に直交する方向（図３、図７で左右方向）に緩く嵌合、すなわち遊嵌する構成となっている。そして、この貫通孔２７を貫通して弁本体部２６の反対側（図３の上側）へ突出する弁軸部２８の先端部に、上記貫通孔２７よりも外径の大きい、いわゆるワッシャとしての円盤状の保持リング２９が固定されている。この保持リング２９によって弁体２４が弁支持体２５に対して抜け止めされている。また、弁軸部２８の付け根部分には、図７に示すように貫通孔２７よりも一回り径の大きな基部２８Ａが設けられ、この基部２８Ａの上面２８Ｂとアーム部２５Ｂの下面２５Ｃとの間に弁軸部２７の軸方向の所定の隙間（この隙間を「第２隙間」という。）が生じるように、保持リング２９の弁軸部２８の軸方向における位置決めがされ、これによってアーム部２５Ｂに対し弁軸部２８の軸方向（回転軸２３を中心とする周方向）にも弁軸部２８が緩く嵌合されている。なお、基部１８Ａは設けなくてもかまわない。

ここで、上記の第１隙間及び第２隙間を「クリアランス」で総称するとすれば、弁体２４とアーム部２５Ｂとの間のクリアランスによって、弁体２４は、アーム部２５Ｂに対して弁軸部２８の軸方向にも、また弁軸部２８の軸方向に直交する方向（回転軸２３を中心とする周方向）にも完全には固定されておらず、弁本体部２６の周縁２６Ａが弁開口部５１上流端の弁シート部５２に良好に密接し得るように、アーム部２５Ｂに対し僅かな揺動（いわゆる首振り）が可能となっている。

なお、圧力差によるシール性確保の点から、弁体２４が弁開口部５１を上流側から開閉するように、つまり図３、図７に示したようにメイン上流側通路２の上流側（気筒１の燃焼室側）に開くように構成している。この場合、上述した上流側メイン通路２となる各気筒の排気管の端部（図示せず）が、揺動する弁体２４を収容するように断面略Ｕ字形に構成され、各弁開口部５１を囲むハウジング２１の隔壁部３０に沿ってそれぞれ溶接される。従って、ハウジング２１より上流側では各気筒の上流側メイン通路２は完全に分離独立している。

各回転軸２３は、カバー４０とハウジング２１の間に挟持され、３箇所の軸受部３１，３２，３３でもって、ハウジング２１側へ回転可能に支持されている。各カバー４０は、回転軸２３を挟み込んだ状態で、複数の固定ボルト４１（図４参照）によって軸受部３１，３２，３３の位置でハウジング２１に締結・固定される。カバー４０には固定ボルト４１が挿通する複数のボルト貫通孔４２が形成され、ハウジング２１には固定ボルト４１が螺合する雌ネジが形成されたボルト孔４３が形成されている。

回転軸２３のハウジング２１から突出した一端にはリンクプレート３４が取り付けられていて、このリンクプレート３４を介して回転軸２３が回転方向に駆動される。ここで、２本の回転軸２３のリンクプレート３４は、適宜なリンク機構等の図示しない連動機構を介して互いに連動しており、図示せぬ１つのモータ（アクチュエータ）でもって同時に対称的に開閉動作する。つまり、４つの弁体２４が一斉に開閉する。

両側の軸受部３１，３３でハウジング２１とカバー４０とにより回転可能に挟持される回転軸２３の２箇所のジャーナル部２３Ａには、円筒状をなすシール用のブッシュ４４，４５が予め取り付けられている。また、弁支持体２５の軸部２５Ａには、隣り合う２つのアーム部２５Ｂの間の軸受部３２に、ハウジング２１及びカバー４０側との隙間を埋めるように、略環状のスペーサ４６が取り付けられている。図５に示すように、スペーサ４６は、弁支持体２５の２つのアーム部２５Ｂを接続するように、軸部２５Ａの外周部から張り出した連結片部２５Ｃに嵌合する開口部４６Ａが形成された略Ｃ字状をなしている。

回転軸２３に対する各弁体２４の取付角度、より具体的には、弁支持体２５の軸部２５Ａに対する２つのアーム部２５Ｂの角度は、例えば次のようになっている。これを図６及び図８に示す参考例を参照して説明すると、弁支持体２５の軸部２５Ａに対する２つのアーム部２５Ｂの角度は図６及び図８に示すように互いに異なっている。すなわち、回転軸２３の回転方向について、被駆動点となるリンクプレート３４に近い側の弁体（この弁体を以下「第１弁体」という。）２４Ａ（図８参照）よりもリンクプレート３４から遠い側の弁体（この弁体を以下「第２弁体」という。）２４Ｂ（図８参照）の方が弁開口部５１に相対的に近づくように、第１弁体２４Ａの組み付けられるアーム部２５Ｂと、第２弁体２４Ｂの組み付けられるアーム部２５Ｂとの間、つまり両アーム部２５Ｂの間に僅かな角度差θを設けてある。従って、回転軸２３が閉方向に駆動されたときに、第２弁体２４Ｂが先に対応する弁シート部５２に着座し、その後、回転軸２３の捻れ変形に伴って、第１弁体２４Ａが対応する弁シート部５２に着座する。そのため、第２弁体２４Ｂのシール面圧が高められ、第１弁体２４Ａと略等しいシール面圧が得られる。なお、図８は開弁状態（全開状態）での第１、第２の２つの弁体２４Ａ、２４Ｂの様子を示している。

このように良好なシール性能を確保するためには、両弁体２４Ａ，２４Ｂの取付角度、つまりは２つのアーム部２５Ｂの角度（角度差θ）に高い寸法精度が要求される。しかしながら、仮に２つのアーム部が別体とされ、それぞれが別々に回転軸２３に組み付けられる構成となっていると、製造・組付時の誤差・寸法交差によって、アーム部の角度に高い精度を確保することが困難で、良好なシール性能を確保することが難しい。

これに対して本実施形態では、１の弁支持体２５を、ハウジング２１側に回転可能に支持される１の回転軸２３と一体的に回転する１の軸部２５Ａに、２つの弁体２４がそれぞれ組み付けられる１のアーム部２５Ｂが一体的に形成されたものとしている。このため、部品点数の削減による構造の簡素化・小型化や組立作業の簡素化が図られることに加え、上述したように複数のアーム部をそれぞれ別々に回転軸に取り付ける場合に比して、製造・組付時の誤差や交差による複数の弁体の組付ばらつきを低減でき、弁体２４の組付寸法精度を著しく向上することができ、ひいてはシール性能及びその信頼性を著しく向上することができる。

また、ハウジング２１とともに回転軸２３を回転可能に挟持するカバー４０が回転軸２３を挟んでハウジング２１に複数の固定ボルト４１によって固定される構造となっており、例えば溶接等により接合・固定する場合に比して、組立作業が簡素化される。

さらに、ハウジング２１とカバー４０との軸受部３１，３３で回転可能に挟持される回転軸２３のジャーナル部２３Ａにブッシュ４４，４５が予め取り付けられているため、組立作業が簡素化されるとともに、これらのブッシュ４４，４５によって外部へのガス漏れを確実に防止することができ、シール性能を更に向上することができる。

加えて、弁支持体２５の軸部２５Ａには、隣り合う２つのアーム部２５Ｂの間であって、軸受部３２によって回転可能に支持される部分に、ハウジング２１及びカバー４０側との隙間を埋めるようにスペーサ４６が取り付けられている。従って、弁支持体２５を一体化した形状としつつ、スペーサ４６によりこの部分に生じる隙間を最小限に抑制することができ、昇温性の向上とシール信頼性の向上とを図ることができる。

さらに本実施形態では、回転軸２３と弁支持体２５の軸部２５Ａとが一体的に形成されているために、より一層の部品点数削減化や寸法精度の向上等を図ることができる。

これで、参考例の流路切換弁４の基本的構成の概説を終了する。

さて、前述のように一対のリンクプレート３４を、適宜なリンク機構等の図示しない連動機構を介して互いに連動し、図示しない１つのモータ（アクチュエータあるいは駆動装置）でもって４つの弁体２４を同時に対称的に開閉動作する。具体的には図６及び図８に示す参考例で説明したように、回転軸２３の回転方向について、第２弁体２４Ｂ（図８参照）の方が第１弁体２４Ａ（図８参照）よりも弁開口部５１に相対的に近づくように、両アーム部２５Ｂの間に僅かな角度差θを設けてある。従って、回転軸２３が閉方向に駆動されたときに、第２弁体２４Ｂが先に対応する弁シート部５２に着座し、その後、回転軸２３の捻れ変形に伴って、第１弁体２４Ａが対応する弁シート部５２に着座するようにしている。

これを図９、図１０を参照してさらに説明する。ここで、上記の参考例では、１の弁支持体２５を、ハウジング２１側に回転可能に支持される１の回転軸２３と一体的に回転する１の軸部２５Ａに、２つの弁体２４Ａ、２４Ｂがそれぞれ組み付けられる１のアーム部２５Ｂが一体的に形成されているのに対して、図９、図１０では参考例と相違して、弁支持体２５を弁体２４Ａ、２４Ｂ毎に別体で形成している。以下、第１弁体２４Ａ側の弁支持体を「２５ｎ」、第２弁体２４Ｂ側の弁支持体を「２５ｆ」、第１弁体２４Ａ側の弁支持体２５ｎを構成する軸部とアーム部をそれぞれ「２５Ａｎ」、「２５Ｂｎ」とし、第２弁体２４Ｂ側の弁支持体２５ｆを構成する軸部とアーム部をそれぞれ「２５Ａｆ」、「２５Ｂｆ」として区別する。ただし、弁支持体を弁体毎に別体としたのは考察のためであり、上記の参考例と同様に、１の弁支持体２５を、ハウジング２１側に回転可能に支持される１の回転軸２３と一体的に回転する１の軸部２５Ａに、２つの弁体２４Ａ、２４Ｂがそれぞれ組み付けられる１のアーム部２５Ｂが一体的に形成されたものとしてもかわまわない。

さて、１本の回転軸２３、２つの弁体２４Ａ、２５Ｂ及び弁体毎の弁支持体２５ｎ、２５ｆを一体とした部品の集合を「バルブアセンブリー」というものとすると、図９はバルブアセンブリーの平面図、図１０は当該バルブアセンブリーの立面図である。ただし、図１０には弁体毎の２つのアーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆの角度を相違させた３つのパターン（パターン１、パターン２、パターン３）を示している。

図１０において、回転軸２３のうち被駆動点となるリンクプレート３４に近い位置を第１の位置ａ、被駆動点となるリンクプレート３４から遠い位置を第３の位置ｃ、第１の位置ａと第３の位置ｃの中央の位置を第２の位置ｂとする。このように回転軸２３の軸方向に３つの位置ａ、ｂ、ｃを定めたのは、捻れ変形が生じる部分を特定するためである。

上記の参考例では回転軸２３及び２つの弁体２４Ａ、２４Ｂが図１０のパターン２で示した初期位置にあり、全閉時に第２弁体２４Ｂを先に対応する弁シート部５２に着座させ、その後さらに閉弁方向に回転軸２３に対する駆動力をモータで付加し続けることでモータ駆動力が作用する回転軸２３の左端（一端）から第２の位置ｂまでの部分を捻り、第１弁体２４Ａを対応する弁シート部５２に着座させ、これにより回転軸２３を両アーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆの間に角度差がゼロの状態、つまり図１０のパターン１の状態とすることを目的としている。これは、次のような考え方に基づくものである。すなわち、流路切換弁４のシール性能を満足するためには両アーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆの間の角度差（位相差）をなくしたい。よって、回転軸２３及び２つの弁体２４Ａ、２４Ｂの初期状態は両アーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆの間の角度差のない図１０のパターン１が理想であるが、流路切換弁４の量産時には公差範囲内で両アーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆの間の角度差にバラツキが発生する。そこで、回転軸２３及び２つの弁体２４Ａ、２４Ｂの初期状態を予め図１０のパターン２としてこの初期状態で回転軸２３を閉方向に駆動し、第２弁体２４Ｂが対応する弁シート部５２に着座した後には第２段階として回転軸２３に捻れ変形を生じさせることにより、両アーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆの間の角度差に生じるバラツキを吸収させるようにしたものである。

ここで、改めて再考すると、全閉時には、回転軸２３に対し閉方向に一定量のモータ駆動力を付加し続けることにより、モータ駆動力の作用する回転軸２３の左端（一端）から第２の位置ｂまでに捻れ変形を生じさせており、回転軸２４を開方向に駆動して全開状態にすれば、回転軸２３の左端から第２の位置ｂまでの部分は捻れ変形する前の初期状態へと復帰する。こうした捻れ変形と、捻れ変形する前の初期状態への復帰とは回転軸２３を構成する材料の有するクリープ特性を利用するものであるが、捻れ変形と、捻れ変形する前の初期状態への復帰との回数（頻度）が多くなると問題が生じ得る。すなわち、エンジンを長期にわたって使用することになれば、モータ駆動力の作用する回転軸２３の左端から第２の位置ｂまでの部分に繰り返し、捻れ変形と、捻れ変形する前の初期状態への復帰とが生じることとなり、やがて回転軸２３の左端から第２の位置ｂまでの部分の材質に疲労が生じ当該部分が破断するおそれがある。

特に、エンジンの冷間始動時（流路切換弁の閉弁要求がある運転条件）だけでなく、冷間始動後にメイン触媒８が再び非活性状態となった場合（同じく流路切換弁の閉弁要求がある運転条件）にも、回転軸２４を閉方向に駆動して流路切換弁４を全開状態から全閉状態へと切換えるものでは、捻れ変形と、捻れ変形する前の初期状態への復帰との生じる回数が一段と増えるので、破断するおそれが大きくなると考えられる。

回転軸２３にこうした破断が生じないように、つまり回転軸２３の長期の信頼性確保のためには、回転軸２３の材質として、耐クリープ特性（クリープしにくい特性のこと）に優れる材質を採用することである。

しかしながら、耐クリープ特性に優れるとは、材料が捻れ変形しにくいことを意味するので、耐クリープ特性に優れる材質の回転軸２３としたとき、全閉時に回転軸２３の左端から第２の位置ｂまでの部分での捻れ変形量が、上記参考例の採用している材料の捻れ変形量よりも減少する結果、第１弁体２４Ａが不完全にしか着座せずシール性能が不十分となる事態が生じ得ることが考えられる。

そこで本発明の第１実施形態は、発想を転換し、回転軸２３及び２つの弁体２４Ａ、２４Ｂの初期状態を図１０のパターン３で示した状態、つまり回転軸２３の回転方向について、第１弁体２４Ａの方が第２弁体２４Ｂよりも弁開口部５１に相対的に近づくように、両アーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆの間に僅かな角度差θを設ける。これは、市場での作動時間は、流路切換弁４が全開状態にある時間のほうが全閉状態にある時間より圧倒的に長いことと、回転軸２３に生じる捻れ変形時の温度が全開時と全閉時とで大きく相違することとに着目するものである。

具体的に説明すると、回転軸２３が開方向に駆動されたとき（流路切換弁４の開弁要求があるとき）に、モータ駆動力により回転軸２３を開方向に駆動して第２弁体２４Ｂを先に、図１１に示したように全開位置を定めるストッパ５５に当接させることにより流路切換弁４を全開状態とするともに、この全開状態で回転軸２３に対して開弁方向にさらに一定のモータ駆動力を付加し続ける。この場合に、流路切換弁４が全開状態となるのは、メイン触媒８の暖機完了後であり、従ってガス（排気）が高温となっている。この高温の雰囲気では、モータ駆動力の作用する回転軸２３の左端から第２の位置ｂまでの部分の捻れ変形量が、エンジンの冷間始動直後の状態（低温状態）でモータ駆動力の作用する回転軸２３の左端から第２の位置ｂまでの部分の捻れ変形量よりも温度差の分だけ大きくなるため、回転軸２３に上記参考例の採用している材料より耐クリープ特性に優れる材質を採用しても、全開時に回転軸２３に対して開弁方向に一定のモータ駆動力を付加し続けると、モータ駆動力の作用する回転軸２３の左端から第２の位置ｂまでの部分を、エンジンの冷間始動直後の状態（低温状態）と相違して、要求通り捻れ変形させることが可能となり、回転軸２３及び２つの弁体２４Ａ、２４Ｂを、両アーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆの間に角度差がゼロの状態、つまり図１０のパターン１の状態とすることができる。なお、図１１においては、図４に示した参考例におけるカバー４０を示していないが、本実施形態でも、参考例と同様に、カバー４０を設けることができる。

そして、メイン触媒８の活性化後に運転条件の変化によりメイン触媒８が再び非活性状態となった場合には、回転軸２３が閉方向に駆動され流路切換弁４が全開状態から全閉状態へと切換えられる。このとき、回転軸２３及び２つの弁体２４Ａ、２４Ｂは図１０のパターン１の状態にあるので、２つの弁体２４Ａ、２４Ｂはほぼ同時に対応する各弁シート部５２に着座する。このように、本実施形態では、メイン触媒８の活性化後でガスが高温となっている全開時にモータ駆動力の作用する回転軸２３の左端から第２の位置ｂまでの部分に捻れ変形を生じさせて図１０のパターン１の状態とするのであり、冷間始動直後でメイン触媒８がまだ活性化していない全閉時にモータ駆動力の作用する回転軸２３の左端から第２の位置ｂまでの部分に捻れ変形を生じさせることはないのである。

これに対して、上記の参考例では、回転軸２３を開方向に駆動して流路切換弁４を全開状態としたとき、回転軸２３から捻れ変形が除かれ図１０のパターン２で示す初期状態に復帰するが、この初期状態において本実施形態のように回転軸２３に対して開弁方向にさらにモータ駆動力を付加し続けても、第２の位置ｂから第３の位置ｃまでの部分はフリーの状態にあるため、モータ駆動力の作用する回転軸２３の左端から第１の位置ａまでの部分のみが捻れるだけであり、両アーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆの間の角度差が解消されることはない。

一方、本実施形態において、耐クリープ特性に優れる材質を採用した回転軸２３及び２つの弁体２４Ａ、２４Ｂが図１０のパターン３に示す初期状態にあると、エンジンの冷間始動時には、モータ駆動力の作用する回転軸２３の左端から第２の位置ｂまでの部分の捻れ変形が不足して第２弁体２４Ｂが対応する弁シート部５２に不完全にしか着座しない。言い替えると、全開時における回転軸２３の捻れ変形終了後には両アーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆの間の角度差（位相差）が解消するものの、エンジン冷間始動直後の全閉時においては、両アーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆの間の角度差によって非駆動点となるリンクプレート３４から遠い側の弁体２４Ｂのシール性能が不十分となるのである。

また、回転軸２３及び２つの弁体２４Ａ、２４Ｂが図１０のパターン１の状態となって２つの弁体２４Ａ、２４Ｂとも対応する弁シート部５２に着座していても、時間が経過すれば、回転軸２３が捻れ変形する前の初期状態（図１０のパターン３）に復帰することが考えられ、初期状態に復帰した後には、両アーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆの間の角度差（位相差）によって非駆動点となるリンクプレート３４から遠い側の弁体２４Ｂのシール性能が不十分となることとなる。

これに対処するため、本実施形態では、弁体２４についての上記クリアランス（弁体２４とアーム部２５Ｂの間のクリアランス）を利用して、２つの弁体２４Ａ、２４Ｂをともに対応する弁シート部５２に確実に着座させることとする。その際さらに、第１弁体２４Ａと、この第１弁体が組み付けられるアーム部２５Ｂｎとの間のクリアランスを、第２弁体２４Ｂと、この第２弁体が組み付けられるアーム部２５Ｂｆとの間のクリアランスよりも小さくする。

ここで、弁体とアーム部との間のクリアランスを、第１弁体２４Ａのほうが第２弁体２４Ｂよりも小さくなるようにした理由は次の通りである。すなわち、第１実施形態において図１０のパターン３に示す初期状態での両アーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆの間の角度差を考慮した上で、２つの弁体２４Ａ、２４Ｂに対し対応する弁シート部５２に着座し得るクリアランスを等しく与えることによっても流路切換弁４のシール性能を確保できる。

しかしながら、全開状態での回転軸２３の捻れ変形により両アーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆの間の角度差が解消するまでは、全開時にストッパ５５で保持されるのは第２弁体２４Ｂのみで、第１弁体２４Ａは保持されないため、第１弁体２４Ａにバタツキ（揺動・振動）が発生し、第１弁体２４Ａの耐久性が問題となる。これは、全開状態での回転軸２３の捻れ変形により両アーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆの間の角度差（位相差）が解消するまでは、第１弁体２４Ａは対応するストッパ（図示しない）に当接することがなく、ストッパとの間に隙間が設けられたフリー状態で第１弁体２４Ａが高温・高圧の排気中に晒されるために、アーム部２５Ｂｎに対して第１弁体２４Ａがバタツク（揺動・振動する）ためである。

この場合に、２つの弁体２４Ａ、２４Ｂに対し対応する弁シート部５２に着座し得るクリアランスを等しく与えたのでは、第１弁体２４Ａとアーム部２５Ｂｎとの間のクリアランスが大きく第１弁体２４に生じるバタツキも大きくなる。

そこで、第１弁体２４Ａについて必要以上のクリアランスを与えないために、第１弁体２４Ａとアーム部２５Ｂｎとの間のクリアランスを第２弁体２４Ｂとアーム部２５Ｂｆとの間のクリアランスよりも小さくする。つまり、第１弁体２４Ａのほうが第２弁体２４Ｂよりもクリアランスが小さくなるようにし、これによって第１弁体２４Ａのバタツキ（揺動・振動）を極力防止し、第１弁体２４Ａの耐久性を向上させるようにしたのである。

このようにして、本実施形態では、エンジンの冷間始動時にあって両アーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆの間に角度差を生じさせていたり、回転軸２３が図１０のパターン１の状態となって２つの弁体２４Ａ、２４Ｂとも対応する弁シート部５２に着座した後に時間が経過したことにより回転軸２３が捻れ変形する前の初期状態（図１０のパターン３）に復帰し両アーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆの間に角度差を生じさせることになっても、この角度差を、弁体毎に弁体２４Ａ、２４Ｂとアーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆの間のクリアランスで吸収可能となり、図１０のパターン３に示す初期状態でも、あるいは図１０のパターン３に示す初期状態に復帰したときにも、２つの弁体２４Ａ、２４Ｂを対応する弁シート部５２にともに着座させることができると共に、その後の開弁状態では第１弁体２４Ａがバタツクことを極力防止することができる。

このように本実施形態（請求項２に記載の発明）によれば、各気筒にそれぞれ接続された気筒毎の上流側メイン通路２と、複数の気筒の上流側メイン通路２が合流してなる下流側メイン通路３と、前記上流側メイン通路２から分岐するバイパス通路１１、１４と、各気筒から排出された排気がバイパス通路１１、１４へ流れるように、上流側メイン通路２を開閉するとともに、閉時に各上流側メイン通路２相互の連通を遮断する流路切換弁４と、を備え、流路切換弁４は、ハウジング２１に並んで形成される複数の弁開口部５１をそれぞれ開閉する４つ（複数）の弁体が弁体毎の独立の弁支持体２５ｎ、２５ｆに取り付けられ、この弁体毎の弁支持体２５ｎ、２５ｆは、ハウジング２１側に回転可能に支持される回転軸２３と一体的に回転する軸部２５Ａｎ、２５Ａｆに、２つ（少なくとも２）の弁体２４Ａ、２４Ｂがそれぞれ組み付けられるアーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆが一体的に形成され、各弁体２４は、弁本体部２６と、この弁本体部２６から起立する弁軸部２８と、を有し、弁本体部２６の周縁２６Ａが弁開口部５１上流端の弁シート部５２に当接・離脱することによって弁開口部５１が開閉され、弁体毎のアーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆに、弁軸部２８の軸心に直交する方向に所定の第１隙間を有することにより弁軸部２８が遊嵌する貫通孔２７が形成され、この貫通孔２７を貫通して弁本体部２６の反対側へ突出する弁軸部２８の先端部に、前記貫通孔２７よりも外径の大きい保持リング２９が、弁体毎のアーム部２５Ｂと弁本体２６との間に所定の第２隙間を残して固定され、弁体毎のアーム部（２５Ｂｎ、２５Ｂｆ）に組み付けられる２つ（少なくとも２）の弁体２４Ａ、２４Ｂが上流側メイン通路２の上流側に開くように構成されているエンジンの排気装置において、弁体毎のアーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆに組み付けられる２つ（少なくとも２）の弁体２４Ａ、２４Ｂを回転軸２３の軸方向に整列し、回転軸２３を回転させるための駆動力を回転軸２３の一端のみに作用させ、回転軸２３の回転方向について、弁体毎のアーム部２５Ｂｎ、２５Ｂｆに組み付けられる２つ（少なくとも２）の弁体２４Ａ、２４Ｂのうち駆動力の作用する回転軸２３の一端に近い側の弁体である第１弁体２４Ａの方が駆動力の作用する回転軸２３の一端から遠い側の弁体である第２弁体２４Ｂよりも弁開口部５１に相対的に近づくように、第１弁体２４Ａの組み付けられるアーム部２５Ｂｎと、第２弁体２４Ｂの組み付けられるアーム部２５Ｂｆとの間に角度差を設け、流路切換弁４の開弁要求があるとき、駆動力により回転軸２３を開方向に駆動して第２弁体２４Ｂをストッパ５５に当接させることにより流路切換弁４を全開状態とするとともに、この流路切換弁４の全開状態で回転軸２３に対して開弁方向にさらに一定の駆動力を付加し続け、その後に流路切換弁４の閉弁要求があるとき、駆動力により回転軸２３を閉弁方向に駆動するので、回転軸２３に耐クリープ特性に優れる材質を採用しても、全開状態におけるガス（排気）で暖められながらの回転軸２３の捻れ変形によって、第１弁体２４Ａの組み付けられるアーム部２５Ｂｎの角度と、第２弁体２４Ｂの組み付けられるアーム部２５Ｂｆの角度との差が解消され、これによってその後の全閉状態への駆動時に、第１弁体２４Ａ、第２弁体２４Ｂをとも対応する弁シート部に確実に着座させることができる。

本実施形態（請求項３に記載の発明）によれば、回転軸２３の材質は耐クリープ特性に優れる材質であるので、回転軸２３に作用する捻れ変形と、捻れ変形する前の初期状態への復帰とが繰り返し生じても、回転軸２３の耐久性を高めることができる。

本実施形態（請求項７に記載の発明）によれば、第１弁体２４Ａの方が第２弁体２４Ｂよりも第１隙間及び第２隙間が小さくなるようにするので、流路切換弁４が全閉状態から全開状態となった直後に第１弁体２４Ａと、この第１弁体２４Ａが当接するストッパとの間に隙間が設けられたフリー状態で第１弁体２４Ａが高温・高圧の排気中に晒されても、第１弁体２４Ａに発生するバタツキ（揺動・振動）を抑制でき、第１弁体２４の耐久性を向上させることができる。

また、本実施形態（請求項８に記載の発明）本発明によれば、エンジンの排気通路が、エンジンの各気筒にそれぞれ接続される気筒毎の上流側メイン通路２と、気筒毎の上流側メイン通路２が合流してなる下流側メイン通路３と、上流側メイン通路２から分岐するバイパス通路（１１、１４）とから構成され、各気筒から排出された排気がバイパス通路（１１、１４）へ流れるように、駆動装置の駆動力によって各上流側メイン通路２が開閉される複数の流路切換弁４を備え、この複数の流路切換弁４は、少なくとも２つの弁体２４Ａ、２４Ｂを前記駆動装置により開閉するために上流側メイン通路２に直交し、前記駆動装置から延設される回転軸２３と、回転軸２３に設けられる少なくとも２つの弁支持体２５ｎ、２５ｆとを備え、少なくとも２つの弁体２４Ａ、２４Ｂは、少なくとも２つの弁支持体２５ｎ、２５ｆに対し回転軸２３に直交する方向（図９において上下方向）に所定の間隔移動可能に取り付けられるエンジンの排気浄化装置において、少なくとも２つの弁支持体２５ｎ、２５ｆのうち前記駆動装置に近い弁支持体２５ｎは前記駆動装置から遠い弁支持体２５ｆよりも、上流側メイン通路２の流路切換弁４の着座位置に相対的に近づくように角度差を設けて構成されるので、回転軸２３に耐クリープ特性に優れる材質を採用しても、全開状態おけるガス（排気）で暖められながらの回転軸２３の捻れ変形によって、上記の角度差が解消され、これによってその後の全閉状態への駆動時に、少なくとも２つの弁体２４Ａ、２４Ｂとも対応する弁シート部に確実に着座させることができる。

以上のように本発明を具体的な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施形態のような４気筒エンジン、あるいは２つの弁体２４が１本の回転軸２３を共用する構成に限定されず、３つ以上の弁体が回転軸を共用するような構成にも本発明を適用可能である。また、上記の弁軸部２８では、保持リング２９が圧入・固定される部分がアーム部２５Ｂの貫通孔２７を遊嵌する部分よりも小径化されているが、このような具体的な形状は任意のものである。エンジンはガソリンエンジン、ディーゼルエンジンのいずれでもかまわない。

実施形態では、第１弁体２４Ａの方が第２弁体２４Ｂよりも第１隙間及び第２隙間が小さくなるようにする場合で説明したが、第１弁体２４Ａの方が第２弁体２４Ｂよりも第１隙間または第２隙間が小さくなるようにしてもかまわない（請求項５に記載の発明）。

排気装置の配管レイアウトの模式図。 参考例の流路切換弁の一部断面平面図。 参考例の流路切換弁が全閉状態にあるときのハウジングの一部縦断面図。 参考例のハウジングと弁支持体とカバーとを示す斜視図。 参考例の弁支持体の軸部に組み付けられるスペーサを示す説明図。 参考例の２つのアーム部に角度差を設けた場合の説明図。 参考例の流路切換弁の開弁駆動時のハウジングの一部縦断面図。 参考例の流路切換弁の開弁状態での２つの弁体の様子を示す説明図。 第１実施形態のバルブアセンブリーの平面図。 ３つのパターンについて示すバルブアセンブリーの初期状態における立面図。 第１実施形態の流路切換弁の開弁状態での第２弁体の様子を示す説明図。

符号の説明

２…上流側メイン通路
３…下流側メイン通路
４…流路切換弁
８…メイン触媒
１１、１４…バイパス通路
１８…バイパス触媒
２１…ハウジング
２３…回転軸
２４…弁体
２４Ａ…第１弁体
２４Ｂ…第２弁体
２５…弁支持体
２５Ａ…軸部
２５Ｂ…アーム部
２５Ｂｎ…第１弁体の組み付けられるアーム部
２５Ｂｆ…第２弁体の組み付けられるアーム部
２６…弁本体部
２６Ａ…周縁
２８…弁軸部
５１…弁開口部
５２ 弁シート部
５５…ストッパ

Claims (8)

1. 各気筒にそれぞれ接続された気筒毎の上流側メイン通路と、
   複数の気筒の上流側メイン通路が合流してなる下流側メイン通路と、
   前記上流側メイン通路から分岐するバイパス通路と、
   各気筒から排出された排気が前記バイパス通路へ流れるように、前記上流側メイン通路を開閉するとともに、閉時に各上流側メイン通路相互の連通を遮断する流路切換弁と
   を備え、
   前記流路切換弁は、ハウジングに並んで形成される複数の弁開口部をそれぞれ開閉する複数の弁体が少なくとも１の共通の弁支持体に取り付けられ、この１の弁支持体は、ハウジング側に回転可能に支持される１の回転軸と一体的に回転する１の軸部に、前記少なくとも２の弁体が組み付けられる１のアーム部が一体的に形成され、
   前記各弁体は、弁本体部と、この弁本体部から起立する弁軸部と
   を有し、
   前記弁本体部の周縁が前記弁開口部上流端の弁シート部に当接・離脱することによって前記弁開口部が開閉され、
   前記１のアーム部に、前記弁軸部の軸心に直交する方向に所定の第１隙間を有することにより弁軸部が遊嵌する貫通孔が形成され、この貫通孔を貫通して弁本体部の反対側へ突出する弁軸部の先端部に、前記貫通孔よりも外径の大きい保持リングが、前記１のアーム部と前記弁本体との間に所定の第２隙間を残して固定され、
   前記１のアーム部に組み付けられる少なくとも２の弁体が前記上流側メイン通路の上流側に開くように構成されているエンジンの排気装置において、
   前記１のアーム部に組み付けられる少なくとも２の弁体を前記回転軸の軸方向に整列し、
   前記回転軸を回転させるための駆動力を前記回転軸の一端のみに作用させ、
   前記回転軸の回転方向について、前記１のアーム部に組み付けられる少なくとも２の弁体のうち前記駆動力の作用する回転軸の一端に近い側の弁体である第１弁体の方が前記駆動力の作用する回転軸の一端から遠い側の弁体である第２弁体よりも前記弁開口部に相対的に近づくように、前記第１弁体の組み付けられるアーム部と、前記第２弁体の組み付けられるアーム部との間に角度差を設け、
   前記流路切換弁の開弁要求があるとき、前記駆動力により前記回転軸を開方向に駆動して前記第２弁体をストッパに当接させることにより前記流路切換弁を全開状態とするとともに、この流路切換弁の全開状態で前記回転軸に対して開弁方向にさらに一定の駆動力を付加し続け、
   その後に前記流路切換弁の閉弁要求があるとき、前記駆動力により前記回転軸を閉弁方向に駆動することを特徴とするエンジンの排気装置。
2. 各気筒にそれぞれ接続された気筒毎の上流側メイン通路と、
   複数の気筒の上流側メイン通路が合流してなる下流側メイン通路と、
   前記上流側メイン通路から分岐するバイパス通路と、
   各気筒から排出された排気が前記バイパス通路へ流れるように、前記上流側メイン通路を開閉するとともに、閉時に各上流側メイン通路相互の連通を遮断する流路切換弁と
   を備え、
   前記流路切換弁は、ハウジングに並んで形成される複数の弁開口部をそれぞれ開閉する複数の弁体が弁体毎の独立の弁支持体に取り付けられ、この弁体毎の弁支持体は、ハウジング側に回転可能に支持される回転軸と一体的に回転する軸部に、前記少なくとも２の弁体が組み付けられるアーム部が一体的に形成され、
   前記各弁体は、弁本体部と、この弁本体部から起立する弁軸部と
   を有し、
   前記弁本体部の周縁が前記弁開口部上流端の弁シート部に当接・離脱することによって前記弁開口部が開閉され、
   前記弁体毎のアーム部に、前記弁軸部の軸心に直交する方向に所定の第１隙間を有することにより弁軸部が遊嵌する貫通孔が形成され、この貫通孔を貫通して弁本体部の反対側へ突出する弁軸部の先端部に、前記貫通孔よりも外径の大きい保持リングが、前記弁体毎のアーム部と前記弁本体との間に所定の第２隙間を残して固定され、
   前記弁体毎のアーム部に組み付けられる少なくとも２の弁体が前記上流側メイン通路の上流側に開くように構成されているエンジンの排気装置において、
   前記弁体毎のアーム部に組み付けられる少なくとも２の弁体を前記回転軸の軸方向に整列し、
   前記回転軸を回転させるための駆動力を前記回転軸の一端のみに作用させ、
   前記回転軸の回転方向について、前記弁体毎のアーム部に組み付けられる少なくとも２の弁体のうち前記駆動力の作用する回転軸の一端に近い側の弁体である第１弁体の方が前記駆動力の作用する回転軸の一端から遠い側の弁体である第２弁体よりも前記弁開口部に相対的に近づくように、前記第１弁体の組み付けられるアーム部と、前記第２弁体の組み付けられるアーム部との間に角度差を設け、
   前記流路切換弁の開弁要求があるとき、前記駆動力により前記回転軸を開方向に駆動して前記第２弁体をストッパに当接させることにより前記流路切換弁を全開状態とするとともに、この流路切換弁の全開状態で前記回転軸に対して開弁方向にさらに一定の駆動力を付加し続け、
   その後に前記流路切換弁の閉弁要求があるとき、前記駆動力により前記回転軸を閉弁方向に駆動することを特徴とするエンジンの排気装置。
3. 前記回転軸の材質は耐クリープ特性に優れる材質であることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの排気装置。
4. 前記下流側メイン通路に介装されるメイン触媒を備え、
   前記流路切換弁の開弁要求がある運転条件はこのメイン触媒が活性状態となったときであることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの排気装置。
5. 前記流路切換弁の閉弁要求がある運転条件はメイン触媒が非活性状態となったときであることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの排気装置。
6. 前記第１弁体の方が前記第２弁体よりも前記第１隙間または前記第２隙間が小さくなるようにすることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの排気装置。
7. 前記第１弁体の方が前記第２弁体よりも前記第１隙間及び前記第２隙間が小さくなるようにすることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの排気装置。
8. エンジンの排気通路が、
   エンジンの各気筒にそれぞれ接続される気筒毎の上流側メイン通路と、
   前記気筒毎の上流側メイン通路が合流してなる下流側メイン通路と、
   前記上流側メイン通路から分岐するバイパス通路と
   から構成され、
   各気筒から排出された排気が前記バイパス通路へ流れるように、駆動装置の駆動力によって前記各上流側メイン通路が開閉される複数の流路切換弁を備え、
   この複数の流路切換弁は、
   少なくとも２つの弁体を前記駆動装置により開閉するために前記上流側メイン通路に直交し、前記駆動装置から延設される回転軸と、
   前記回転軸に設けられる少なくとも２つの弁支持体と
   を備え、
   前記少なくとも２つの弁体は、前記少なくとも２つの弁支持体に対し前記回転軸に直交する方向に所定の間隔移動可能に取り付けられるエンジンの排気浄化装置において、
   前記少なくとも２つの弁支持体のうち前記駆動装置に近い弁支持体は前記駆動装置から遠い弁支持体よりも、前記上流側メイン通路の流路切換弁の着座位置に相対的に近づくように角度差を設け、
   前記流路切換弁の開弁要求があるとき、前記駆動力により前記回転軸を開方向に駆動して前記駆動装置から遠い弁体をストッパに当接させることにより前記流路切換弁を全開状態とするとともに、この流路切換弁の全開状態で前記回転軸に対して開弁方向にさらに一定の駆動力を付加し続けることを特徴とするエンジンの排気装置。

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