JP2009114918A - 内燃機関の吸気通路構造 - Google Patents

Abstract

【課題】排気還流通路を通じて吸気通路に還流する排気の量を吸気流制御弁によって制御する場合において、吸気流の偏向度合が小さいときにも、吸気通路に排気を還流させるとともにその還流量を厳密に制御することのできる内燃機関の吸気通路構造を提供する。
【解決手段】内燃機関は、吸気通路１０の吸気管１６に吸気流の偏向度合を制御する吸気流制御弁２０を備えるとともに、機関の排気通路と吸気管１６とを接続して吸気管１６に排気の一部を還流させるＥＧＲ通路１８を備える。吸気通路１０の吸気管１６を臨むＥＧＲ通路１８の開口３０は、第１の開口部と第２の開口部とからなり、吸気流制御弁２０は、吸気流の偏向度合を最大とするときにはＥＧＲ通路１８の開口を全開状態とし、吸気流の偏向度合を最小とするときにはＥＧＲ通路１８の開口のうち第１の開口部のみを閉塞する。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の吸気通路に吸気流の偏向度合を制御する吸気流制御弁が設けられるとともに、同吸気通路が排気通路と排気の一部を還流させる排気還流通路により接続された内燃機関の吸気通路構造に関する。

従来、内燃機関には、例えば特許文献１に記載されるように、吸気通路に吸気流制御弁を設け、これによりシリンダ内において吸気がタンブル流やスワール流を形成するようにしたものがある。

特許文献１の内燃機関では、吸気通路の壁面に排気を還流させる排気還流通路の開口が形成されている。そして、この排気還流通路の開口は、吸気流を偏向する吸気流制御弁によって開閉されるように構成されている。

この内燃機関では、例えば低負荷時においては、吸気流制御弁が吸気流の偏向度合を最大とするとともに、排気還流通路の開口を全開として排気を吸気通路に還流させるようにしている。そしてシリンダ内に形成される吸気の偏向流によって排気の還流による燃焼状態の悪化を抑制し、これにより安定した燃焼状態を確保するようにしている。一方、例えば高負荷時おいては、この吸気流制御弁が吸気流の偏向度合を最小とするとともに、排気還流通路の開口を全閉とし、これにより、排気が吸気通路へ流入することによって生じる吸気脈動効果の阻害を回避し、良好な燃焼状態を確保するようにしている。
特開２００４−３０１００２号公報

ところで、上記特許文献１に記載の内燃機関では、この吸気流制御弁が気流の偏向度合を最小とするときには排気還流通路の開口を全閉としているため、吸気通路に排気を還流させることによって得られるＮＯｘの低減といった効果やポンピングロスの低下による燃費の向上といった効果を発揮させることができない。そこで、吸気流の偏向度合が小さい場合にも、吸気通路に排気を還流させることによってこのような効果を得るようにすることが考えられる。しかしながら、吸気流の偏向度合が小さい場合には、偏向流による燃焼状態の改善が期待できないため、多量の排気を還流させると失火が発生するなど燃焼状態の悪化を招く虞がある。そのため、吸気流の偏向度合が小さい場合には、吸気通路に還流させる排気は少量かつ厳密に制御される必要がある。

ここで、上記特許文献１に記載の内燃機関において、吸気流制御弁を排気還流通路の開口を全閉とする状態と全開とする状態との間における全閉寄りの状態に維持するようにすれば、吸気流の偏向度合が小さい場合に排気の還流量を減少させることはできる。しかしながら、このように単に弁の開度を制御するといった方法では、排気の還流量を厳密に制御することができない。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、排気還流通路を通じて吸気通路に還流する排気の量を吸気流制御弁によって制御する場合において、吸気流の偏向度合が小さいときにも、吸気通路に排気を還流させるとともにその還流量を厳密に制御することのできる内燃機関の吸気通路構造を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関の吸気通路に設けられて吸気流の偏向度合を制御する吸気流制御弁と、前記機関の排気通路と前記吸気通路とを接続して同吸気通路に排気の一部を還流させる排気還流通路とを備え、前記吸気通路に臨む前記排気還流通路の開口の面積を前記吸気流制御弁によって制御することにより前記吸気通路に還流する排気の量を制御する内燃機関の吸気通路構造であって、前記吸気流制御弁は、吸気流の偏向度合を最小とするときにおける前記排気還流通路の開口の面積を、吸気流の偏向度合を最大とするときにおける同排気還流通路の開口の面積よりも小さい所定の面積とすることを要旨とする。

上記の構成によれば、吸気流制御弁が吸気流の偏向度合を最小とするときには、同偏向度合を最大とするときよりも小さい所定の面積の開口から吸気通路に排気が還流する。したがって、吸気通路に還流する排気の量を少量とすることができる。また、排気還流通路の開口の面積を所定の面積といった固定値とすることができるため、還流させる排気の量を厳密に制御することができる。その結果、吸気流制御弁が吸気流の偏向度合を最小とする状態において、排気を還流させることに起因する失火の発生などの燃焼状態の悪化を抑制しつつ、排気を還流させることによって得られるＮＯｘの低減や燃費の向上といった効果を発揮させることができる。

請求項２に記載の発明は、内燃機関の吸気通路に設けられて吸気流の偏向度合を制御する吸気流制御弁と、前記機関の排気通路と前記吸気通路とを接続して同吸気通路に排気の一部を還流させる排気還流通路とを備え、前記吸気通路に臨む前記排気還流通路の開口の開状態を前記吸気流制御弁によって制御することにより前記吸気通路に還流する排気の量を制御する内燃機関の吸気通路構造であって、前記排気還流通路の開口は、第１の開口部と第２の開口部とからなり、前記吸気流制御弁は、吸気流の偏向度合を最大とするときには前記排気還流通路の開口を全開状態とし、吸気流の偏向度合を最小とするときには前記排気還流通路の開口のうちの第１の開口部のみを閉塞することを要旨としている。

上記の構成によれば、吸気流制御弁が吸気流の偏向度合を最小とするときには、排気還流通路の開口のうちの第１の開口部のみが閉塞されるため、排気が排気還流通路の開口のうちの第２の開口部のみから吸気通路に還流することとなる。したがって、排気還流通路の開口のうちの第１の開口部のみを閉塞するといった簡易な方法で、予め開口面積の設定された第２の開口部のみから排気を還流させることができ、これにより還流する排気の量を少量とすることができるとともに、この排気の還流量を厳密に制御することができる。その結果、吸気流制御弁が吸気流の偏向度合を最小とする状態において、排気を還流させることに起因した失火の発生などの燃焼状態の悪化を抑制しつつ、排気を還流させることによって得られるＮＯｘの低減や燃費の向上といった効果を発揮させることができる。なお、開口を構成する第１の開口部と第２の開口部とは一体の１つの開口として形成されていてもよく、その場合には開口の一部の領域を第１の開口部とするとともに他の領域を第２の開口部とすればよい。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記排気還流通路の開口は、前記吸気通路の壁面又は前記吸気流制御弁の表面に形成され、前記吸気流制御弁は、前記吸気流の偏向度合を最小とするときに前記吸気通路の壁面に当接することにより前記第１の開口部のみを閉塞することを要旨とする。

上記の構成において、吸気通路の壁面に前記排気還流通路の開口が形成される場合には、吸気流制御弁が吸気通路の壁面に当接することにより、同吸気通路に形成される排気還流通路の開口のうちの第１の開口部を吸気流制御弁によって閉塞する。また、吸気流制御弁の表面に前記排気還流通路の開口が形成される場合には、吸気流制御弁が吸気通路の壁面に当接することにより、同吸気流制御弁に形成される排気還流通路の開口のうちの第１の開口部を吸気通路の壁面によって閉塞する。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記排気還流通路の開口は、前記吸気通路の壁面に形成され、前記吸気流制御弁には、前記吸気通路の壁面と当接して前記吸気流の偏向度合を最小とする状態において、前記吸気通路と前記第２の開口部とを連通する貫通路が形成されることを要旨とする。

上記の構成によれば、前記吸気流制御弁が吸気流の偏向度合を最小とするときには、排気還流通路を流れた排気が吸気流制御弁に形成される貫通路を通じて吸気通路に還流する。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記吸気流制御弁は、前記排気還流通路の一部が形成される中空の回動軸を介して吸気通路に回動自在に軸支されるとともに、同弁の表面に前記排気還流通路の開口が形成されることを要旨とする。

上記の構成によれば、排気が吸気流制御弁の中空の回動軸内を流れた後に同吸気流制御弁に形成される開口から吸気通路に還流する。
請求項６に記載の発明は、請求項２〜５の何れかに記載の発明において、前記排気還流通路は分岐し、分岐した一方は第１の開口部を通じて吸気通路に連通し、他方は第２の開口部を通じて吸気通路に連通することを要旨とする。

上記の構成によれば、第１の開口部と第２の開口部とが独立した開口を形成するため、
前記吸気流制御弁が、吸気流の偏向度合を最小とするときに第１の開口部のみを閉塞するにあたり、容易かつより正確に第１の開口部のみを閉塞することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項２〜６の何れかに記載の発明において、前記第２の開口部は、前記第１の開口部よりも小さい面積に設定されることを要旨とする。
上記の構成によれば、前記吸気流制御弁が、排気還流通路の開口の開状態を第１の開口部よりも面積の小さい第２の開口部が開いた状態とすることができるため、吸気流の偏向度合を最小とするときに吸気通路に還流する排気の量を少量とすることができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れかに記載の発明において、前記排気還流通路には、同排気還流通路を流れる排気の流量を調整する流量調整手段が設けられることを要旨とする。

上記の構成によれば、流量調整手段によって排気還流通路を流れる排気の流量を調整することができるため、吸気通路に還流させる排気の量を例えば内燃機関の運転状態等に適した量とすることができる。特に、吸気流制御弁が吸気流の偏向度合を最小とするときには、排気還流通路を流れた排気が第２の開口部又は所定の面積に設定された開口といった小さい面積の開口部分を通じて吸気通路に還流するため、流量調整手段によって排気還流通路を流れる排気の量を変化させた場合に、吸気通路に還流する排気の量を微小に変化させることができる。したがって、吸気流制御弁が吸気流の偏向度合を最小とする場合には、排気の還流量を特に厳密に制御することができ、排気を還流させることに起因する失火の発生などの燃焼状態の悪化をより好適に抑制しつつ、排気を還流させることによって得られるＮＯｘの低減や燃費の向上といった効果を発揮させるといったことができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の吸気通路構造を具体化した第１の実施形態について図１〜図４を参照して説明する。図１は、車載内燃機関の吸気通路１０において各シリンダ（図示略）に対応する吸気管１６からなる吸気マニホールド１５をその通路と直交する方向において切断した断面構造を示している。

この図１に示すように、吸気マニホールド１５の各吸気管１６には、吸気流の偏向度合を制御する吸気流制御弁２０が設けられている。内燃機関では、この吸気流制御弁２０によって吸気管１６を流れる吸気の流れを偏向させ、これにより内燃機関のシリンダ内において吸気がタンブル流を形成するように構成されている。

図２は、各吸気管１６の通路方向に沿った断面図である。吸気管１６の内壁面には、同管１６の内壁面の他の部位よりも外側に凹んだ弁座１７が形成されており、本実施形態の吸気流制御弁２０はこの弁座１７に対応して配置されている。吸気流制御弁２０は、図１及び図２に示すように、略矩形の板状に形成されており、吸気の流れ方向における上流側の端部が回動軸２５を介して吸気管１６に対して回動自在に軸支されている。これにより、吸気流制御弁２０は、吸気管１６に対して回動し、図２の（ａ）に示す吸気管１６の弁座１７に当接して吸気流の偏向度合を最小とする状態と、図１及び図２の（ｂ）に示す吸気管１６の弁座１７に対して立設するように同吸気管１６の略半分（図２の紙面における下側）の流路を閉塞して吸気流の偏向度合を最大とする状態とに変位する。なお、吸気流制御弁２０は、内燃機関の電子制御装置（図示略）が、例えば同機関の運転状態に基づいて同吸気流制御弁２０のアクチュエータ（図示略）を制御することにより回動軸２５を介して回動する。

また、図１及び図２に示すように、内燃機関は、同機関の排気通路（図示略）と吸気通路１０の吸気管１６とを接続して同吸気通路１０に排気の一部を還流させる排気還流通路としてのＥＧＲ通路１８を備えている。このＥＧＲ通路１８は、吸気管１６の弁座１７に形成される開口３０を通じて同吸気通路１０に連通している。このＥＧＲ通路１８には、同ＥＧＲ通路１８を流れる排気の流量を調整する流量調整手段として開度調整が自在のＥＧＲ弁１９が設けられており、同ＥＧＲ弁１９は、内燃機関の電子制御装置（図示略）が、例えば同機関の運転状態に基づいてＥＧＲ弁１９のアクチュエータ（図示略）を制御することにより開度調整される。

また、板状の吸気流制御弁２０は、図２（ａ）に示す状態において、吸気通路１０の吸気管１６の弁座１７と当接する面が、吸気管１６の弁座１７に形成されたＥＧＲ通路１８の開口３０よりも大きく形成されている。そして、この吸気流制御弁２０には、弁座１７に当接する状態においてこの弁座１７との当接面から反対側の面に貫通する貫通路２２が形成されている。この貫通路２２は、通路全体に亘って通路断面積が吸気管１６の弁座１７に形成されるＥＧＲ通路１８の開口３０の大きさの半分以下の所定の面積に設定されている。このような構成により、図２（ａ）に示す吸気流制御弁２０が吸気管１６の弁座１７に当接した状態においては、この貫通路２２とＥＧＲ通路１８の開口３０の中央部分とが対応し、この貫通路２２が対応する部分のみが開口したままの状態となり、同開口３０のうちの周縁側の部位は吸気流制御弁２０により閉塞されることとなる。すなわち、本実施形態では、図３に示すように、吸気管１６の弁座１７に形成される開口３０のうち、貫通路に対応する中央部分が所定の面積の第２の開口部３２を構成し、その周囲の部分が第１の開口部３１を構成する。

以上のようにして、吸気流制御弁２０は、図２（ａ）に示すように、吸気流の偏向度合を最小とするときには、吸気管１６の壁面に当接してＥＧＲ通路１８の開口のうちの第１の開口部３１のみを閉塞し、排気がＥＧＲ通路１８の開口３０のうちの第２の開口部３２のみから吸気通路１０に還流する。また、図２（ｂ）に示すように、吸気流制御弁２０が吸気流の偏向度合を最大とするときには、ＥＧＲ通路１８の開口３０の全体から吸気通路１０に排気を還流させることができ、排気の還流量を最大とすることができる。

また、ＥＧＲ通路１８の開口３０全体は、吸気流制御弁２０が吸気流の偏向度合を最大とするときにおけるＥＧＲ通路１８の開口であり、第２の開口部３２は、吸気流制御弁２０が吸気流の偏向度合を最小とするときにおけるＥＧＲ通路１８の開口であると換言することができる。したがって、上記構成によれば、吸気流制御弁２０は、吸気流の偏向度合を最小とするときにおけるＥＧＲ通路１８の開口の面積を、吸気流の偏向度合を最大とするときにおけるＥＧＲ通路１８の開口の面積よりも小さい所定の面積とすると換言することができる。すなわち、吸気流制御弁２０は、吸気流の偏向度合を最小とするときに、吸気流の偏向度合を最大とするときにおけるＥＧＲ通路１８の開口の面積よりも小さく且つ予め開口面積の設定された所定の面積の第２の開口部から吸気通路１０に排気を還流させることができる。

次に、ＥＧＲ弁１９の開度の変化に対する吸気通路１０への排気の還流量の変化について図４を参照して説明する。この図４において、線Ａは、図２（ａ）に示す吸気流制御弁２０が吸気流の偏向度合が最小とするときの排気の還流量の変化を示し、線Ｂは、図２（ｂ）に示す吸気流制御弁２０が吸気流の偏向度合を最大とするときの排気の還流量の変化を示す。この図４の線Ｂに示すように、吸気流制御弁２０が吸気流の偏向度合を最大とするときには、ＥＧＲ弁１９の開度を、例えば開度Ｖ１から開度Ｖ２に変化させた場合の排気の還流量が量ΔＧ１増加する。一方、線Ａに示すように、吸気流制御弁２０が吸気流の偏向度合を最小とするときには、ＥＧＲ通路の開口３０のうちの第２の開口部３２のみが開口しているため、ＥＧＲ弁１９の開度を開度Ｖ１から開度Ｖ２に変化させた場合の排気の還流量は、量ΔＧ１よりも少ない量ΔＧ２だけ増加することとなる。このように、ＥＧＲ弁１９の開度を同じように変化させた場合でも、吸気流制御弁２０が吸気流の偏向度合を最小とするときの方が、吸気通路１０に還流する排気の量の変化率が小さくなる。したがって、吸気流制御弁２０が吸気流の偏向度合を最小とする場合には、排気の還流量を微量に調整することができ、排気の還流量を厳密に制御することができる。

以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態の内燃機関は、吸気マニホールド１５の各吸気管１６に吸気流制御弁２０が設けられ、機関の排気通路と吸気管１６とを接続して同吸気管１６に排気の一部を還流させるＥＧＲ通路１８とを備えている。そして、吸気管１６に臨むＥＧＲ通路１８の開口は、第１の開口部３１と第２の開口部３２とからなり、吸気流制御弁２０は、吸気流の偏向度合を最大とするときにはＥＧＲ通路１８の開口３０を全開状態とし、吸気流の偏向度合を最小とするときにはＥＧＲ通路１８の開口３０のうちの第１の開口部３１のみを閉塞するようにしている。すなわち、吸気流制御弁２０は、吸気流の偏向度合を最小とするときにおけるＥＧＲ通路１８の開口である第２の開口部３２の面積を、吸気流の偏向度合を最大とするときにおけるＥＧＲ通路１８の開口３０の面積よりも小さい所定の面積としている。これにより、吸気流制御弁２０が吸気流の偏向度合を最小とするときには、ＥＧＲ通路１８の開口３０のうちの第１の開口部３１のみが閉塞されるため、排気がＥＧＲ通路１８の開口のうちの第２の開口部３２のみから吸気通路１０に還流することとなる。したがって、ＥＧＲ通路１８の開口のうちの第１の開口部３１のみを閉塞するといった簡易な方法で、予め開口面積の設定された第２の開口部３２のみから排気を還流させることができ、これにより還流する排気の量を少量とすることができるとともに、この排気の還流量を厳密に制御することができる。その結果、吸気流制御弁２０が吸気流の偏向度合を最小とする状態において、排気を還流させることに起因した失火の発生などの燃焼状態の悪化を抑制しつつ、排気を還流させることによって得られるＮＯｘの低減や燃費の向上といった効果を発揮させることができる。

（２）本実施形態では、吸気通路１０に臨むＥＧＲ通路１８の開口３０が吸気通路１０における吸気管１６の弁座１７（壁面）に形成され、吸気流制御弁２０には吸気管１６の弁座１７と当接して吸気流の偏向度合を最小とする状態において、第２の開口部３２と吸気通路１０とを連通する貫通路２２が形成される。したがって、吸気流制御弁２０が吸気流の偏向度合を最小とするときには、ＥＧＲ通路１８を流れた排気を吸気流制御弁２０に形成される貫通路２２を通じて吸気通路１０に還流させることができる。

（３）本実施形態では、吸気流制御弁２０に形成される貫通路２２の通路断面積が、吸気管１６に形成されるＥＧＲ通路１８の開口３０の大きさの半分以下の所定の面積に形成されており、これにより、第２の開口部３２が第１の開口部３１よりも小さい面積に設定されることとなる。したがって、吸気流制御弁２０が、吸気流の偏向度合を最小とするときに開口する第２の開口部３２の面積をより小さくすることができるため、吸気通路１０に還流する排気の量を少量とすることができる。

（４）本実施形態では、ＥＧＲ通路１８に開度調整が自在のＥＧＲ弁１９が設けられている。これにより、ＥＧＲ弁１９によってＥＧＲ通路１８を流れる排気の流量を調整することができるため、吸気通路１０に還流させる排気の量を例えば機関運転状態等に適した量とすることができる。特に、吸気流制御弁２０が吸気流の偏向度合を最小とするときには、ＥＧＲ通路１８を流れた排気が所定の面積の第２の開口部３２といった小さい面積の開口部分を通じて吸気通路１０に還流するため、ＥＧＲ弁１９によってＥＧＲ通路１８を流れる排気の量を変化させた場合に、吸気通路１０に還流する排気の量を微小に変化させることができる。したがって、吸気流制御弁２０が吸気流の偏向度合を最小とする場合には、排気の還流量を特に厳密に制御することができ、排気を還流させることに起因する失火の発生などの燃焼状態の悪化をより好適に抑制しつつ、排気を還流させることによって得られるＮＯｘの低減や燃費の向上といった効果を発揮させるといったことができる。

（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態について図５及び図６を参照して説明する。
この第２の実施形態では、図５に示すように、吸気流制御弁５０を回動させるため回動軸５１の内部が中空状に形成されている。この回動軸５１の中空の内部は、内燃機関の排気通路にＥＧＲ主通路（図示略）を通じて連通している。また、吸気流制御弁５０と回動軸５１とに亘って、吸気通路とこの回動軸５１の内部とを連通する２つの通路５２，５３が形成されている。図６は、この回動軸５１をその軸線と平行で且つ２つの通路５２，５３を含むように切断した断面構造を示しており、この図６に示すように、２つの通路５２，５３は、互いに通路断面積が異なっている。そして、図５に示すように、通路断面積が大きい方の通路５２は、吸気流制御弁５０の表面に形成される第１の開口部６１を通じて吸気管４６（吸気通路）と連通し、通路断面積が小さい方の通路５３はその通路断面積が所定の面積に設定されて、吸気流制御弁５０の表面に形成される同所定の面積の第２の開口部６２を通じて吸気管４６と連通する。なお、回動軸５１と排気通路とを連通するＥＧＲ主通路には、開度調整が自在のＥＧＲ弁（図示略）が設けられている。

以上のようにして、本実施形態では、中空の回動軸５１の内部にＥＧＲ通路の一部が形成されるとともに、ＥＧＲ通路は吸気流制御弁５０に形成された２つの通路５２，５３に分岐し、同吸気流制御弁５０の表面に形成される第１の開口部６１及び第２の開口部６２を通じて吸気管４６と連通している。

また、本実施形態では、図５（ａ）に示す吸気流制御弁５０が吸気管４６の弁座４７に当接して吸気流の偏向度合を最小とするときには、第１の開口部６１が吸気管４６の壁面により閉塞されて、第２の開口部のみが開口した状態となる。そして、図５（ｂ）に示す吸気流制御弁５０が吸気流の偏向度合を最大とするときには、第１の開口部６１及び第２の開口部６２がともに開口した状態となる。

なお、特に言及しない構成、作用及び効果は上記第１の実施形態と同じである。
以上詳述したように、第２の実施形態では、上記第１の実施形態に記載した（１）及び（４）に準じた効果と以下の（５）〜（７）の効果を奏することができる。

（５）本実施形態では、吸気流制御弁５０がＥＧＲ通路の一部が形成される中空の回動軸５１を介して吸気通路の吸気管４６に対して回動自在に軸支されるとともに、その表面にはＥＧＲ通路の開口としての第１の開口部６１と、この第１の開口部６１よりも面積の小さい所定の面積の第２の開口部６２が形成されている。したがって、排気が吸気流制御弁５０の中空の回動軸５１内を流れた後に、この排気を同吸気流制御弁５０に形成される開口部６１，６２を通じて吸気管４６に還流させることができる。

（６）本実施形態では、第２の開口部６２が第１の開口部６１よりも小さい所定の面積に設定されている。したがって、吸気流制御弁５０が、吸気流の偏向度合を最小とするときに開口する第２の開口部６２の面積をより小さくすることができるため、吸気通路に還流する排気の量を少量とすることができる。

（７）本実施形態では、ＥＧＲ通路が分岐し、分岐した一方は第１の開口部６１を通じて吸気通路に連通し、他方は第２の開口部６２を通じて吸気通路の吸気管４６に連通しており、これにより第１の開口部６１と第２の開口部６２とが独立した開口を形成することとなる。したがって吸気流制御弁５０が、吸気流の偏向度合を最小とするときに第１の開口部６１のみを閉塞するにあたり、容易かつより正確に第１の開口部６１のみを閉塞することができる。

（第３の実施形態）
次に本発明の第３の実施形態について図７（ａ）を参照して説明する。第３の実施形態は、上記第１の実施形態と吸気流制御弁７０に設けられる貫通路７２の構成が異なっている。

すなわち、上記第１の実施形態では、貫通路２２の通路断面積が、全体に亘って吸気管１６に形成されるＥＧＲ通路１８の開口３０の半分よりも小さい所定の面積に形成されていた。しかしながら、本実施形態では、図７（ａ）に示すように、吸気流制御弁７０が吸気流の偏向度合を最小とするときに弁座１７と当接する面においては、貫通路７２の通路断面積がＥＧＲ通路１８の開口３０と同一面積かつ同一形状に形成されている。そして、この貫通路７２の通路断面積は、弁座１７との当接面からその反対側の面に向けて漸次小さくなるように構成されており、この反対側の面における貫通路７２の開口７３、すなわち貫通路７２が吸気管１６に直接的に通じる開口７３が弁座１７に形成される開口３０の面積の半分よりも小さい所定の面積に設定されている。このように本実施形態は、吸気流制御弁７０が吸気流の偏向度合を最小とするときに、２つの開口部からなる開口のうち第１の開口部のみを閉塞するといった上記各実施形態の態様とは異なる態様により、ＥＧＲ通路１８の開口７３の面積を、吸気流の偏向度合を最大とするときにおけるＥＧＲ通路１８の開口３０の面積よりも小さい所定の面積とする。

なおこの第３の実施形態では、図７（ｂ）に示す構成としてもよい。すなわち、図７（ｂ）に示す例では、吸気流制御弁７４が吸気流の偏向度合を最小とするときに弁座１７と当接する面においては、貫通路７５の通路断面積が開口３０と同一面積かつ同一形状に形成されている。そしてこの貫通路７５は、弁座１７との当接面から反対側の面に向けて、通路断面積が漸次小さくなって同貫通路７５の中間部７８で所定の面積となり、再び漸次大きくなって吸気管１６に通じている。ここで、この貫通路７５において、通路断面積が所定面積の中間部７８よりも当接面側の部位をＥＧＲ通路１８の一部とし、貫通路７５の中間部７８よりも吸気管１６側（当接面と反対側）の部位を吸気通路１０の一部とし、この中間部７８を吸気流の偏向度合を最小とするときにおけるＥＧＲ通路１８の開口とする。そうすると、この場合においても、吸気流制御弁７４は、吸気流の偏向度合を最小とするときにおけるＥＧＲ通路１８の開口（貫通路７５の中間部７８）の面積を、吸気流の偏向度合を最大とするときにおけるＥＧＲ通路１８の開口３０の面積よりも小さい所定の面積とするものとなる。

なお、このように吸気流制御弁に形成する貫通路の形状は特に限定されない。したがって、貫通路の通路断面積が部位によって異なる場合には、例えば通路断面積が最小となる部位を例えば吸気流の偏向度合を最小とするときにおけるＥＧＲ通路１８の開口とする。

なお、特に言及しない構成、作用及び効果は上記第１の実施形態と同じである。
以上詳述したように、第３の実施形態では、上記第１の実施形態に記載した（２）〜（４）に準じた効果と以下の（８）の効果を奏することができる。

（８）本実施形態の内燃機関は、吸気管１６に吸気流制御弁７０，７４が設けられるとともに、この吸気管１６の弁座１７にはＥＧＲ通路１８の開口３０が形成されている。そして、吸気流制御弁７０，７４は、吸気流の偏向度合を最小とするときにおけるＥＧＲ通路１８の開口７３（貫通路７５の中間部７８）の面積を、吸気流の偏向度合を最大とするときにおけるＥＧＲ通路１８の開口３０の面積よりも小さい所定の面積としている。したがって、吸気流制御弁７０，７４が吸気流の偏向度合を最小とするときには、同偏向度合を最大とするときよりも小さい所定の面積の開口７３（貫通路７５の中間部７８）から吸気管１６に排気が還流することとなる。これにより、排気の量を少量とすることができ、ＥＧＲ通路１８の開口の面積を所定の面積といった固定値とすることができるため、還流する排気の量を厳密に制御することができる。その結果、吸気流制御弁７０，７４が吸気流の偏向度合を最小とする状態において、排気を還流させることに起因した失火の発生などの燃焼状態の悪化を抑制しつつ、排気を還流させることによって得られるＮＯｘの低減や燃費の向上といった効果を発揮させることができる。

（第４の実施形態）
次に本実施形態の第４の実施形態について図８を参照して説明する。
本実施形態では、図８に示すように、吸気管１６の弁座１７におけるＥＧＲ通路１８の開口３０のうち、吸気流れ方向の上流寄りの部位を第１の開口部３５とし、吸気流れ方向の下流寄りの部位を第２の開口部３６とするようにしたものである。また、本実施形態においても、第１の開口部３５よりも第２の開口部３６の面積が小さく設定されている。

そして、本実施形態では、吸気流制御弁８０に貫通路が形成されておらず、吸気流制御弁８０が吸気流の偏向度合を最小とすべく吸気管１６の弁座１７に当接する際には、同吸気流制御弁８０の弁座１７との当接面が、ＥＧＲ通路１８の開口３０の吸気流れ方向の上流寄りの部位のみを閉塞するように構成されている。これにより、吸気流制御弁８０が吸気流の偏向度合を最小とするときに、ＥＧＲ通路１８の開口３０のうちの第２の開口部３６のみが開口したままの状態となる。

なお、特に言及しない構成、作用及び効果は上記第１の実施形態と同じである。
以上詳述したように、第４の実施形態では、上記第１の実施形態に記載した（１）、（３）及び（４）に準じた効果と、以下の（９）の効果を奏することができる。

（９）本実施形態では、吸気流制御弁８０は吸気管１６の壁面と当接して吸気流の偏向度合を最小とする状態において、吸気管１６の弁座１７に形成されるＥＧＲ通路１８の開口３０の上流寄りの第１の開口部３５を閉塞するように構成されている。このような構成によって、吸気流の偏向度合を最小とするときに、所定の面積の第２の開口部３６から吸気通路に排気を還流させることができるため、吸気流制御弁８０に貫通路２２を形成する必要がなく、同吸気流制御弁８０を簡素な構成とすることができる。

（第５の実施形態）
次に本実施形態の第５の実施形態について図９を参照して説明する。
本実施形態は、吸気管９４の弁座９３に第１の開口部３１，３５と第２の開口部３２，３６とからなる一体の開口３０が形成されていた上記第１及び第４の実施形態と異なり、吸気管９４の弁座９３に第１の開口部９５と第２の開口部９６とが独立した開口として形成されている。具体的には、本実施形態のＥＧＲ通路９７は分岐しており、分岐した一方は吸気管９４の弁座９３に形成される第１の開口部９５を通じて吸気管９４（吸気通路）に連通し、他方は吸気管９４の弁座９３に形成される第２の開口部９６を通じて吸気管９４に連通する。また、第２の開口部９６は第１の開口部９５よりも小さい所定の面積に設定されている。そして、本実施形態では、吸気流制御弁９０には貫通路が形成されておらず、同吸気流制御弁９０が吸気流の偏向度合を最小とすべく吸気管９４の弁座９３に当接する際には、同吸気流制御弁９０が第１の開口部９５のみを閉塞する。

なお、特に言及しない構成、作用及び効果は上記第１の実施形態と同じである。
以上詳述したように、第４の実施形態では、上記第１の実施形態に記載した（１）、（３）及び（４）に準じた効果を奏することができるとともに、ＥＧＲ通路９７が分岐して第１の開口部９５と第２の開口部９６とが独立していることから、上記第２の実施形態に記載した（７）に準じた効果を奏することができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・上記第２の実施形態では、ＥＧＲ通路が分岐して吸気流制御弁５０に形成される第１の開口部と第２の開口部とが独立していたが、回動軸にＥＧＲ通路の一部が形成される場合であっても第１の開口部と第２の開口部とは一体の１つの開口として形成されていてもよい。そして、その場合には、吸気流制御弁が吸気流の偏向度合を最小とするときには、吸気流制御弁に形成される１つの開口のうちの第１の開口部となる領域のみが閉塞される構成とすればよい。

・上記第１，２，４，５の各実施形態においては、第２の開口部は第１の開口部よりも小さい面積に設定されていたが、第１の開口部と第２の開口部との大小関係は特に限定されない。すなわち、第２の開口部が第１の開口部よりも大きい場合でも、吸気流制御弁が吸気流の偏向度合を最小とするときには、排気還流通路の開口の全体ではなく、同開口のうちの第２の開口部のみから吸気通路に還流することとなるため、吸気流制御弁によって吸気流の偏向度合を最大とするときよりも、還流される排気の量を少量とすることができる。

・上記各実施形態では、吸気流制御弁が、シリンダ内において吸気がタンブル流を形成するためのものであったが、内燃機関のシリンダに対する吸気通路の形状や接続角度を変更することにより、吸気流制御弁は、吸気がシリンダ内においてスワール流を形成するためのものとしてもよい。

・上記各実施形態では、ＥＧＲ通路に開度調整が自在なＥＧＲ弁が設けられていた。しかしながら、ＥＧＲ通路にはＥＧＲ通路の連通・遮断のみを切り替えるＥＧＲ弁を設けるようにしてもよいし、ＥＧＲ通路にＥＧＲ弁が設けられていない構成であってもよい。このような場合であっても、吸気流制御弁が吸気流の偏向度合を小さくするときに、その還流量を少量かつ厳密に制御することができる。

本発明の第１の実施形態に係る内燃機関の吸気通路構造を示す図であり、吸気管の吸気流制御弁が設けられる部位における通路と直交方向の断面図。 （ａ）及び（ｂ）は、同吸気管の吸気流制御弁が設けられる部位における通路方向の断面構造を示す模式図。 同吸気管の弁座に形成される開口の正面図であり、第１の開口部と第２の開口部となる領域を示す図。 ＥＧＲ弁の開度に対する排気の還流量の変化を示すグラフ。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る吸気通路構造において吸気管の吸気流制御弁が設けられる部位における通路方向の断面構造を示す模式図。 同吸気流制御弁の回動軸を軸線方向に切断した断面図。 （ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る吸気通路構造において吸気管の吸気流制御弁が設けられる部位における通路方向の断面構造を示す模式図であり、（ｂ）はその変形例を示す模式図。 （ａ）は、本発明の第４の実施形態に係る吸気通路構造において、吸気管の弁座に形成される開口の正面図であり、第１の開口部と第２の開口部となる領域を示す図であり、（ｂ）は同吸気管の吸気流制御弁が設けられる部位における通路方向の断面構造を示す模式図。 本発明の第５の実施形態に係る吸気通路構造において吸気管の吸気流制御弁が設けられる部位における通路方向の断面構造を示す模式図。

符号の説明

１０…吸気通路、１５…吸気マニホールド、１６，４６，９４…吸気管、１７，４７，９３…弁座、１８，９７…ＥＧＲ通路、１９…ＥＧＲ弁、２０，５０，７０，７４，８０，９０…吸気流制御弁、２２，７２，７５…貫通路、２５…回動軸、３０，７３…開口、３１，３５，６１，９５…第１の開口部、３２，３６，６２，９６…第２の開口部、５１…回動軸、５２，５３…通路、７８…中間部。

Claims (8)

1. 内燃機関の吸気通路に設けられて吸気流の偏向度合を制御する吸気流制御弁と、前記機関の排気通路と前記吸気通路とを接続して同吸気通路に排気の一部を還流させる排気還流通路とを備え、前記吸気通路に臨む前記排気還流通路の開口の面積を前記吸気流制御弁によって制御することにより前記吸気通路に還流する排気の量を制御する内燃機関の吸気通路構造であって、
   前記吸気流制御弁は、吸気流の偏向度合を最小とするときにおける前記排気還流通路の開口の面積を、吸気流の偏向度合を最大とするときにおける同排気還流通路の開口の面積よりも小さい所定の面積とする
   ことを特徴とする内燃機関の吸気通路構造。
2. 内燃機関の吸気通路に設けられて吸気流の偏向度合を制御する吸気流制御弁と、前記機関の排気通路と前記吸気通路とを接続して同吸気通路に排気の一部を還流させる排気還流通路とを備え、前記吸気通路に臨む前記排気還流通路の開口の開状態を前記吸気流制御弁によって制御することにより前記吸気通路に還流する排気の量を制御する内燃機関の吸気通路構造であって、
   前記排気還流通路の開口は、第１の開口部と第２の開口部とからなり、
   前記吸気流制御弁は、吸気流の偏向度合を最大とするときには前記排気還流通路の開口を全開状態とし、吸気流の偏向度合を最小とするときには前記排気還流通路の開口のうちの第１の開口部のみを閉塞する
   ことを特徴とする内燃機関の吸気通路構造。
3. 請求項２において、
   前記排気還流通路の開口は、前記吸気通路の壁面又は前記吸気流制御弁の表面に形成され、
   前記吸気流制御弁は、前記吸気流の偏向度合を最小とするときに前記吸気通路の壁面に当接することにより前記第１の開口部のみを閉塞する
   ことを特徴とする内燃機関の吸気通路構造。
4. 請求項３において、
   前記排気還流通路の開口は、前記吸気通路の壁面に形成され、
   前記吸気流制御弁には、前記吸気通路の壁面と当接して前記吸気流の偏向度合を最小とする状態において、前記吸気通路と前記第２の開口部とを連通する貫通路が形成される
   ことを特徴とする内燃機関の吸気通路構造。
5. 請求項３において、
   前記吸気流制御弁は、前記排気還流通路の一部が形成される中空の回動軸を介して吸気通路に回動自在に軸支されるとともに、同弁の表面に前記排気還流通路の開口が形成される
   ことを特徴とする内燃機関の吸気通路構造。
6. 請求項２〜５の何れかにおいて、
   前記排気還流通路は分岐し、分岐した一方は第１の開口部を通じて吸気通路に連通し、他方は第２の開口部を通じて吸気通路に連通する
   ことを特徴とする内燃機関の吸気通路構造。
7. 請求項２〜６の何れかにおいて、
   前記第２の開口部は、前記第１の開口部よりも小さい面積に設定される
   ことを特徴とする内燃機関の吸気通路構造。
8. 請求項１〜７の何れか１項において、
   前記排気還流通路には、同排気還流通路を流れる排気の流量を調整する流量調整手段が設けられる
   ことを特徴とする内燃機関の吸気通路構造。

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