JP2015206321A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気流制御弁の最適制御を行うことが可能で、かつ、吸気流制御弁のいずれの開度においても慣性過給効果の低下を最小限に抑制することが可能な内燃機関の吸気装置を提供する。【解決手段】この吸気装置９０は、エンジン１００の吸気通路２０ａに回動可能に設けられ、吸気の流れを制御するバルブ本体３１と、吸気通路２０ａに設けられバルブ本体３１の主弁部３１ｃが収容される収容部２５と、収容部２５に設けられ再循環される排気ガスが導入されるＥＧＲ導入路２３の開口部２３ａと、主弁部３１ｃの下面３１ｅに設けられ、収容部２５の開口部２３ａに接続されるとともに収容部２５との間の空間により排気ガス通路を構成する溝部３５とを備える。主弁部３１ｃの溝部３５は、排気ガス通路の最小断面積Ｓがバルブ本体３１の開度に応じて変化するような形状に形成され、溝部３５は、排気ガス通路の最小断面積Ｓがバルブ本体３１の開度に応じて変化するように溝部３５の溝深さＤおよび溝幅Ｗの少なくとも一方が変化されている。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の吸気装置に関し、特に、吸気流制御弁と、吸気流制御弁が収容される収容部と、収容部に設けられた排気ガス導入口とを備えた内燃機関の吸気装置に関する。

従来、吸気流制御弁と、吸気流制御弁が収容される収容部と、収容部に設けられた排気ガス導入口とを備えた内燃機関の吸気装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、多気筒型内燃機関の各々の吸気通路に排気還流（ＥＧＲ）通路が接続された内燃機関の吸気通路構造が開示されている。この特許文献１に記載の内燃機関の吸気通路構造では、各々の吸気通路内に吸気流の偏向度合を制御するための吸気流制御弁が回動可能に設けられている。そして、内燃機関の運転状況に応じて吸気流制御弁が全閉状態に開度制御された場合に、シリンダ内において吸気にタンブル流（縦渦（偏向流））が形成される。また、吸気通路は吸気流制御弁が全開時に退避可能な収容部を有しており、排気ガスの一部をシリンダ内に再循環させるための排気還流通路が収容部の底部において吸気通路内に開口している。なお、吸気流制御弁は、弁体が収容部に退避した全開状態と、全閉状態との２段階に開度制御されるとともに、吸気通路に導入される排気ガス導入量は気流制御弁の全開状態および全閉状態に応じて２段階に調整される。すなわち、吸気流制御弁が収容部に退避した全開状態では、排気還流通路は吸気流制御弁を貫通するとともに排気還流通路よりも小さい内径を有する貫通路に連通される。そして、この細い貫通路を介して排気ガスが吸気通路に導入される。一方、吸気流制御弁が全開状態から閉状態に向けて回動された全閉状態では、収容部底部の排気還流通路が完全に開口されて最大量の排気ガスが導入される。

特開２００９−１１４９１８号公報

しかしながら、上記特許文献１の内燃機関の吸気通路構造では、吸気流制御弁が全開および全閉の２段階のみで開度制御されるため、最適なタンブル流（偏向流）を発生させることができないという問題点がある。また、吸気流制御弁の全開時には排気ガス導入量が貫通路を介して最小量に抑制される一方、全開状態から全閉状態に向けて吸気流制御弁が回動された際には排気還流通路の内径が突然拡大されて排気ガス導入量が最大量へと切り替えられてしまう。このため、吸気流制御弁の全開状態以外の開度の全ての開度において最大量の排気ガスが導入されるためのＥＧＲ通路が開口し、ＥＧＲ通路による吸気ポートの連通が必要以上に大きいことで慣性過給効果が著しく低下し、その結果、エンジン（内燃機関）の出力が低下するという問題点もある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、吸気流制御弁の最適制御を行うことが可能で、かつ、吸気流制御弁のいずれの開度においても慣性過給効果の低下を最小限に抑制することが可能な内燃機関の吸気装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面における内燃機関の吸気装置は、内燃機関の吸気通路に回動可能に設けられ、吸気の流れを制御する吸気流制御弁と、吸気通路に設けられ、吸気流制御弁が収容される収容部と、収容部に設けられ、再循環される排気ガスが導入される排気ガス導入口と、収容部に対向する吸気流制御弁の下面に設けられ、収容部の排気ガス導入口に接続されるとともに、収容部との間の空間により排気ガス通路を構成する溝部とを備え、吸気流制御弁の溝部は、排気ガス通路の最小断面積が吸気流制御弁の開度に応じて変化するような形状に形成され、溝部は、排気ガス通路の最小断面積が吸気流制御弁の開度に応じて変化するように、溝部の溝深さおよび溝幅の少なくとも一方が変化されている。

この発明の一の局面による内燃機関の吸気装置では、上記のように、収容部に対向する吸気流制御弁の下面に、収容部の排気ガス導入口に接続されるとともに収容部との間の空間により排気ガス通路を構成する溝部を設ける。そして、吸気流制御弁の溝部を排気ガス通路の最小断面積が吸気流制御弁の開度に応じて変化するような形状に形成するとともに、排気ガス通路の最小断面積が吸気流制御弁の開度に応じて変化するように溝部の溝深さおよび溝幅の少なくとも一方が変化するように溝部を構成する。これにより、吸気流制御弁の開閉状態に応じて排気ガス導入量が２段階でしか調整されない場合と異なり、吸気流制御弁を所望の開度に回動させて吸気流に対する最適制御を行うことができる。そして、この吸気流制御弁の最適制御が行われる際に、吸気流制御弁がどのような開度に姿勢制御されても、排気ガスは常に吸気流制御弁の下面の溝部の最小断面積を有する部分を介して導入量が最小限に抑制される。すなわち、吸気通路と排気ガス導入口との連通に伴う吸気通路の内容積拡大を常に最小限に抑えることができるので、吸気流制御弁のいずれの開度においても慣性過給効果の低下（内燃機関の出力低下）を最小限に抑制することができる。

また、上記一の局面では、溝深さおよび溝幅の少なくとも一方が変化するような溝部を設けることによって、吸気流制御弁の開度に応じて排気ガス通路の最小断面積を変化させる吸気流制御弁を容易に得ることができる。これにより、慣性過給効果の低下を招くことなく吸気流制御弁の最適制御とともに常に必要最小量の排気ガスを再循環させることができる。

上記一の局面による内燃機関の吸気装置において、好ましくは、収容部は凹状の円弧形状を有するとともに、吸気流制御弁の下面は、凹状の円弧形状の収容部に対応する凸状の円弧形状を有し、かつ、収容部よりも上方に位置する回動軸まわりに回動されて吸気流制御弁の開度が全開となった状態で吸気流制御弁の上面が吸気通路の内面と同一面状になるように設けられており、溝部は、吸気流制御弁の凸状の円弧形状の下面に、吸気流制御弁の回動方向に沿って延びるように設けられている。このように構成すれば、収容部の凹状の内底面と吸気流制御弁の凸状の下面との対向領域に、吸気流制御弁の回動姿勢に応じて溝部の最小断面積が変化するような排気ガス通路を容易に形成することができる。すなわち、姿勢制御により吸気通路の断面形状（吸気流の通過断面積）を変化させる吸気流制御弁を使用して、慣性過給効果の低下を最小限に抑制しつつ内燃機関の運転状況に応じた吸気流の最適制御と排気ガス導入量の最適制御とを両立させることができる。

上記一の局面による内燃機関の吸気装置において、好ましくは、吸気流制御弁の開度が全開のときに排気ガス通路の最小断面積が最小になり、かつ、吸気流制御弁の開度が全閉のときに排気ガス通路の最小断面積が最大になるように、溝部の形状が構成されている。このように構成すれば、内燃機関が高出力域におかれた場合に吸気流制御弁の開度を全開にして慣性過給効果の低下（内燃機関の出力低下）を抑制しつつ最小限の排気ガスを再循環させて燃費（燃料消費率）を向上させることができる。また、内燃機関が低出力域におかれた場合に吸気流制御弁の開度を全閉にして排気ガスを最大限に再循環させることによって、ポンピングロス（吸排気損失）を軽減することができる。この結果、低出力域から高出力域にわたって慣性過給効果の低下を最小限に抑制しつつ内燃機関の燃費を常に向上させることができる。

上記一の局面による内燃機関の吸気装置において、好ましくは、吸気流制御弁の開度が増加するにしたがって排気ガス通路の最小断面積が段階的に減少するように、溝部の形状が構成されている。このように構成すれば、吸気流制御弁の開度を増加させて吸気通路の断面積を増加させるのとともに、排気ガスの吸気通路への導入量（再循環量）を段階的に減少させることができる。すなわち、吸気流制御弁の開度を多段階方式で最適制御するような内燃機関においては、吸気流制御弁の多段階開度制御に対応させた排気ガスの再循環量の制御を容易に行うことができる。

上記一の局面による内燃機関の吸気装置において、好ましくは、吸気流制御弁の開度が増加するにしたがって排気ガス通路の最小断面積が連続的に減少するように、溝部の形状が構成されている。このように構成すれば、吸気流制御弁の開度を増加させて吸気通路の断面積を増加させるのとともに、排気ガスの吸気通路への導入量（再循環量）を無段階かつ連続的に減少させることができる。すなわち、吸気通路の断面積を狭めて吸気の流れを大きく制御する吸気流制御弁の全閉状態と、吸気の流れをほとんど制御しない全開状態との間で、吸気通路への排気ガス導入量（再循環量）をきめ細かく調整することができる。その結果、慣性過給効果の低下を最小限に抑制しつつ、常に最適な燃焼状態のもとで内燃機関を運転することができる。

上記一の局面による内燃機関の吸気装置において、好ましくは、溝部は、吸気流制御弁の下面のうちの上流側端部と下流側端部との間の部分から下流側端部まで延びるように形成されており、吸気流制御弁の開度が全開の状態においても、溝部の下流側端部と吸気通路とが連通するように構成されている。このように構成すれば、吸気流制御弁が全開になり吸気通路の断面積が最も増加された状態においても、最小断面積を有して吸気通路に連通される溝部の下流側端部を介して排気ガスを吸気通路に導入することができる。したがって、内燃機関の高出力域において慣性過給効果の低下（内燃機関の出力低下）を最小限に抑制しつつ、最小限の排気ガスを再循環させて燃費を容易に向上させることができる。

上記一の局面による内燃機関の吸気装置において、好ましくは、溝部は、吸気流制御弁の下面のうちの上流側端部と下流側端部との間の部分から下流側端部の手前まで延びるように形成されており、吸気流制御弁の開度が全開近傍の状態で、溝部の下流側端部と吸気通路とが連通しないように構成されている。このように構成すれば、吸気流制御弁の開度が全開近傍となった状態では、吸気通路と、排気ガス通路（溝部）および排気ガス導入口とが連通されるのを防止することができる。すなわち、吸気通路と排気ガス通路（排気ガス導入口）との連通に伴う吸気通路の内容積拡大が阻止される分、内燃機関の高出力域において慣性過給効果が低下するのを確実に防止することができる。したがって、内燃機関に高出力を確実に発揮させることができる。

上記一の局面による内燃機関の吸気装置において、好ましくは、吸気流制御弁の開度が全閉のときに排気ガス通路の最小断面積となる部分は、排気ガス通路のうちの排気ガス導入口との境界部分である。このように構成すれば、吸気流制御弁が全閉の状態（吸気通路の通過断面積が最も減少された状態）では、吸気流制御弁の下面に設けられた溝部の断面積ではなく排気ガス導入口の出口近傍の断面積によって排気ガス導入量を一義的に決定することができる。これにより、排気ガスの再循環量を最も多く必要とする運転状態においては、排気ガス導入口の出口近傍の断面積によって流量（再循環量）を安定的に制御することができる。したがって、内燃機関の良好な燃費状態を維持することができる。

上記一の局面による内燃機関の吸気装置において、好ましくは、溝部は、排気ガス通路の最小断面積が吸気流制御弁の開度に応じて変化するように、縦横比が１に近い断面形状を有した状態で溝部の溝深さおよび溝幅の両方が変化されている。このように構成すれば、吸気流制御弁の開度制御時に、最小断面積としての縦横比が１に近い正方形の断面形状を有する溝部の部分を介して排気ガスを排気ガス通路に流通させることができる。これにより、たとえば溝深さが大きく溝幅が狭いような長方形状（細溝状）の溝部の場合と異なり、排気ガスに含まれるカーボンの堆積物（カーボンデポジット）が溝部に固着して溝部を閉塞しにくくすることができる。

なお、本出願では、上記一の局面による内燃機関の吸気装置において、以下のような構成も考えられる。

（付記項）
すなわち、上記一の局面による内燃機関の吸気装置において、排気ガス通路および収容部は、吸気通路の下流側に向かって水平または下り勾配になっており、収容部の下流側端部は、収容部の最下点であり、かつ、吸気通路の内面に接続されている。このように構成すれば、排気ガスに含まれる水分（排気凝縮水）を排気ガスとともに排気ガス通路を介して吸気通路側に容易に排出することができる。

本発明によれば、上記のように、吸気流制御弁の最適制御を行うことが可能で、かつ、吸気流制御弁のいずれの開度においても慣性過給効果の低下を最小限に抑制することが可能な内燃機関の吸気装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態による吸気装置がエンジンに取り付けられた状態を示した断面図である。 本発明の第１実施形態による吸気装置の全体構成を示した分解斜視図である。 本発明の第１実施形態による吸気装置に組み込まれた吸気流制御弁を構成するバルブ本体の構造を示した斜視図である。 図３に示したバルブ本体を、溝部の設けられた下面側から見た場合の図である。 本発明の第１実施形態による吸気装置に吸気流制御弁が組み込まれた状態でのバルブ本体まわりの構造を示した断面図である。 本発明の第１実施形態による吸気装置における吸気流制御弁の動作（全開状態）を説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態による吸気装置における吸気流制御弁の動作（中間開度状態）を説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態による吸気装置における吸気流制御弁の動作（全閉状態）を説明するための断面図である。 本発明の第２実施形態による吸気装置がエンジンに取り付けられた状態を示した断面図である。 本発明の第２実施形態による吸気装置に組み込まれた吸気流制御弁の動作（全閉状態）を説明するための断面図である。 本発明の第３実施形態による吸気装置がエンジンに取り付けられた状態を示した断面図である。 本発明の第３実施形態による吸気装置に組み込まれた吸気流制御弁を構成するバルブ本体を、溝部の設けられた下面側から見た場合の図である。 本発明の第４実施形態による吸気装置がエンジンに取り付けられた状態を示した断面図である。 本発明の第４実施形態による吸気装置に組み込まれた吸気流制御弁の動作（全開状態）を説明するための断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜図８を参照して、本発明の第１実施形態による吸気装置９０の構成について説明する。

本発明の第１実施形態による吸気装置９０は、図１に示すように、自動車用の直列４気筒型のエンジン１００に設けられている。また、吸気装置９０は、図２に示すように、サージタンク１０と、サージタンク１０の出口側（吸気の流れ方向における下流側）に接続された吸気ポート２０とを備えている。吸気ポート２０は、サージタンク１０から４本に枝分かれした吸気通路２０ａを有している。また、各々の吸気通路２０ａの出口部近傍には吸気流制御弁３０が組み込まれている。構造的には、共に樹脂製のサージタンク１０と４本の吸気ポート２０とが振動溶着により一体的に形成されている。そして、吸気ポート２０の開口端部２１がエンジン１００のシリンダヘッド２０３に連結されている。なお、エンジン１００は、本発明の「内燃機関」の一例である。

また、ピストン２０１を内蔵するシリンダブロック２０２の上端にシリンダヘッド２０３が連結されている。各シリンダヘッド２０３には、燃焼室２０３ａに吸気を行う吸気バルブ２０４と、燃焼ガスを排出する排気バルブ２０５と、燃焼室２０３ａの混合気に点火を行う点火プラグ２０６と、燃焼室２０３ａに燃料を供給するインジェクタ（図示せず）とが設けられている。ピストン２０１の吸気作動時に吸気バルブ２０４が開放され燃焼室２０３ａに吸気が行われるとともに、燃焼室２０３ａにインジェクタから燃料が供給される。圧縮作動に続いて点火プラグ２０６により燃焼室２０３ａの混合気に点火して燃焼が行われ、この燃焼による膨張力がピストン２０１からクランクシャフト（図示せず）に伝達される。エンジン１００では、動力がクランクシャフトから取り出される。

また、エンジン１００は、吸気装置９０を含めてその上流側に配置された吸気系を有している。吸気系は、エアクリーナ（図示せず）とエアダクト（図示せず）とスロットルバルブ（図示せず）とが吸気の流れ方向に沿ってこの順に接続されている。そして、スロットルバルブがサージタンク１０の入口部（図示せず）に接続されている。

また、エンジン１００は、燃焼室２０３ａから外部に排気された排気ガスの一部を吸気系に再循環させるＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）に対応している。具体的には、図１に示すように、吸気ポート２０には、吸気通路２０ａと隔壁（後述する収容部２５）を隔てて１つのＥＧＲチャンバ２２が設けられている。また、ＥＧＲチャンバ２２から各々の吸気通路２０ａに向けて延びるＥＧＲ導入路２３が設けられている。そして、ＥＧＲチャンバ２２の底部には、ＥＧＲ弁４１から延びるＥＧＲ配管４２が接続されている。これにより、ＥＧＲ配管４２を通過した排気ガスは、ＥＧＲチャンバ２２に充満した後、各々のＥＧＲ導入路２３を介して対応する吸気通路２０ａ内に導入されるように構成されている。

エンジン１００にＥＧＲが適用されることにより、ポンピングロス（吸排気損失）が低減されて燃料消費率が改善される。ただし、排気ガスの導入量（ＥＧＲ率）は、エンジン１００の運転状態（回転数および負荷状態）に応じて異なる。ＥＧＲ率は、エンジン１００が低回転数域かつ低負荷状態で運転される際に相対的に多いのがポンピングロス軽減のためにも好ましい。また、ＥＧＲ率は、エンジン１００が高回転数域かつ高負荷状態で運転される際に相対的に少ないのが高出力を得るためにも好ましい。

また、吸気装置９０では、吸気流制御弁３０により吸気通路２０ａを流通する吸気流の偏向度合が制御可能に構成されている。すなわち、吸気流制御弁３０が開閉されることにより吸気通路２０ａの断面形状（流路断面積）が制御されて、燃焼室２０３ａに供給される吸気空気に、所定の気流形状が付与される。エンジン１００では、所定の回転数域（負荷状態）において燃焼室２０３ａに縦渦（タンブル流）が作り出される。また、燃焼室２０３ａ内でのタンブル流が制御されることにより、混合空気の燃焼効率が改善されて窒素酸化物を含む排気ガス成分の改善につながる。したがって、エンジン１００の運転状態（回転数および負荷状態）に応じて吸気流制御弁３０が適切（最適）に制御されるように構成されている。

具体的には、図２に示すように、吸気装置９０には、吸気流制御弁３０を駆動するアクチュエータ５０と、吸気流制御弁３０の開度を検出するセンサ部６０とが設けられている。エンジン１００は図示しないＥＣＵ（制御部）を備えており、センサ部６０により検出される吸気流制御弁３０の開度がＥＣＵ側で把握される。そして、吸気流制御弁３０の開度情報に基づいてアクチュエータ５０が駆動されることにより、エンジン１００の運転状態（負荷状態）に応じた最適な開度になるように吸気流制御弁３０の姿勢制御が行われる。

ここで、吸気流制御弁３０まわりの構造について簡潔に説明する。図２に示すように、４つの吸気ポート２０には、各々をＸ方向に連続的に貫通する貫通孔２４が形成されている。貫通孔２４は、開口端部２１よりも若干上流側（Ｙ２側）に配置されている。また、吸気流制御弁３０は、４つのバルブ本体３１が回動軸３２を介して互いに接続されている。また、各々の回動軸３２には、軸受部材３３が回転可能に嵌め込まれている。そして、軸受部材３３がフレーム部材３４に嵌め込まれた状態で、フレーム部材３４を含む吸気流制御弁３０全体が吸気ポート２０内部に組み込まれる。そして、最もＸ１側の吸気ポート２０の外側面にアクチュエータ５０が取り付けられ、最もＸ２側の吸気ポート２０の外側面にセンサ部６０が取り付けられる。この際、吸気流制御弁３０とアクチュエータ５０とは、軸部材５１を介して連結され、吸気流制御弁３０とセンサ部６０とは、軸部材５２を介して連結される。そして、開口端部２１側から矢印Ｙ２方向に差し込まれたスペーサ９１により回動軸３２が回動可能に保持される。そして、吸気ポート２０は、ガスケット９２を介して、開口端部２１がシリンダヘッド２０３（図１参照）に締結されている。なお、バルブ本体３１は、本発明の「吸気流制御弁」の一例である。

次に、吸気流制御弁３０が吸気ポート２０に組み込まれた状態でのバルブ本体３１まわりの詳細な構造について説明する。

図２、図３および図５に示すように、樹脂製のバルブ本体３１は、吸気の流れ方向（矢印Ｙ１方向）に沿って見た場合、Ｕ字状の断面形状を有している。すなわち、バルブ本体３１は、Ｘ１側およびＸ２側の各々に軸部３１ａを有する一対の支持部３１ｂと、支持部３１ｂの軸部３１ａとは反対側の端部同士を横方向（Ｘ方向）に繋ぐ主弁部３１ｃとを有している。また、図５に示すように、主弁部３１ｃは、平坦な上面３１ｄと、上面３１ｄとは反対側に凸状に突出する下面３１ｅとを有している。なお、図３に示すように、下面３１ｅは、軸部３１ａを中心に所定の曲率半径からなる円弧形状を有している。また、下面３１ｅは、概略Ｙ方向に沿って円弧形状を有して延びている。

また、図５および図６に示すように、バルブ本体３１（図１参照）が配置された位置に対応するように、吸気ポート２０には内底面２５ａを有する収容部２５が設けられている。収容部２５の内底面２５ａは、バルブ本体３１の軸部３１ａを中心に所定の曲率半径からなる凹状の円弧形状を有している。すなわち、主弁部３１ｃの下面３１ｅの凸状の円弧形状が、収容部２５の内底面２５ａの凹状の円弧形状に対応している。また、主弁部３１ｃの断面形状は、収容部２５の空間の断面形状に対応している。これにより、収容部２５には、上方（Ｚ１側）の軸部３１ａを中心として回動された主弁部３１ｃが収容されるように構成されている。なお、吸気通路２０ａは、収容部２５の内底面２５ａ以外の部分として、顕著な凹凸などのない内面２０ｂを有している。

バルブ本体３１は、吸気通路２０ａ内において、軸部３１ａを中心に矢印Ｐ方向または矢印Ｑ方向に回動される。具体的には、アクチュエータ５０（図２参照）が作動することによって、バルブ本体３１は、図６に示す全開状態（開放姿勢）と、図７に示す中間開度状態（姿勢制御状態）と、図８に示す全閉状態（姿勢制御状態）との間の任意の姿勢に無段階で制御される。

バルブ本体３１が後述する図８に示された全閉状態から矢印Ｑ方向に回動されて図６に示される全開状態（開放姿勢）に制御されたとする。この場合、主弁部３１ｃは、収容部２５に完全に収容（退避）される。また、主弁部３１ｃの上面３１ｄが、吸気通路２０ａの内面２０ｂと同一面状になる。すなわち、上流側端部３１ｆおよび下流側端部３１ｇを含む主弁部３１ｃの下面３１ｅの全ての領域が収容部２５内に隠される。したがって、全開状態（図６参照）では吸気通路２０ａの断面形状（吸気流の通過断面積）は最大となる。これにより、吸気はバルブ本体３１によって気流を制御されることなく燃焼室２０３ａ（図１参照）へと引き込まれる。

また、図６に示された状態からアクチュエータ５０（図２参照）の作動とともにバルブ本体３１が矢印Ｐ方向へ回動されたとする。この場合、主弁部３１ｃは、収容部２５から下流側（Ｙ１側）に向かって矢印Ｚ１方向に斜めに立ち上がる。すなわち、主弁部３１ｃは、図７に示された状態を経て図８に示された状態へと、下流側端部３１ｇが収容部２５から徐々に吸気通路２０ａ中に突出される。したがって、図７および図８に示された姿勢制御状態では、吸気通路２０ａの断面形状（吸気流の通過断面積）が主弁部３１ｃの傾斜に応じて低減される。

そして、図８に示すように、バルブ本体３１の下流側端部３１ｇが収容部２５から最大量突出した場合、主弁部３１ｃの上面３１ｄは、吸気通路２０ａの内面２０ｂに対して最大角度を有して傾斜される。すなわち、主弁部３１ｃの下流側端部３１ｇと吸気通路２０ａのＺ１側の内面２０ｃとの間の隙間が最も狭められる。この場合、吸気通路２０ａの断面形状（吸気流の通過断面積）は最小となる。また、吸気通路２０ａの断面積が低減されることにより、吸気は気流制御されてタンブル流（縦渦（偏向流））が作り出される。これにより、エンジン１００では、燃焼室２０３ａ（図１参照）にタンブル流が作り出された状態で混合空気が燃焼される。

なお、上記した吸気流制御弁３０による気流制御を機能させるための制御テーブル（制御マップ）（図示せず）が、予めＥＣＵ内の記憶領域に記憶されている。制御テーブルには、エンジン１００の運転状態（回転数域および負荷状態）に対応した吸気流制御弁３０の開度が設定されている。制御テーブルにおいて参照された開度設定情報に基づいてアクチュエータ５０が駆動されることにより、バルブ本体３１の姿勢が最適制御される。また、センサ部６０により検出されるバルブ本体３１の開度情報が駆動制御にフィードバックされることにより、吸気流制御弁３０の姿勢制御が繰り返し行われる。

なお、エンジン１００が相対的に低回転数域かつ低負荷状態で運転される際にはバルブ本体３１が閉状態へと制御され、タンブル流を有する吸気空気が燃料に混合されて燃焼される。反対に、エンジン１００が相対的に高回転数域かつ高負荷状態で運転される際にはバルブ本体３１が開状態へと制御され、タンブル流の割合が減らされた吸気空気が燃料に混合されて燃焼される。制御テーブルにはこのような制御を行うための開度設定情報が設定されている。

ここで、第１実施形態では、エンジン１００の運転中においては、吸気流制御弁３０による吸気流の気流制御とともに、バルブ本体３１の回動動作を利用して排気ガスを吸気通路２０ａに導入して再循環させるように構成されている。

具体的には、図１および図６に示すように、収容部２５の内底面２５ａには、ＥＧＲ導入路２３が開口する開口部２３ａが設けられている。また、開口部２３ａは、排気ガスの流通する方向に対して直交する断面が、内径Ａ（図６参照）を有して円形状に形成されている。また、開口部２３ａは、収容部２５の下流側端部２５ｂ（図６参照）に配置されており、ＥＧＲ導入路２３は、斜め下方から斜め上方に向かって内底面２５ａを貫通している。そして、図６に示された全開状態からバルブ本体３１（主弁部３１ｃ）が収容部２５に対して矢印Ｐ方向に回動された場合、図７および図８に示すように、開口部２３ａを含む排気ガス通路が吸気通路２０ａに向けて開かれるように構成されている。これにより、吸気装置９０においては、吸気の流れの制御とともに、吸気通路２０ａへの排気ガス導入の有無も同時に制御可能に構成されている。さらには、吸気流制御弁３０の開度に応じて、排気ガスの導入量（ＥＧＲ率）が制御（増減）可能に構成されている。なお、開口部２３ａは、本発明の「排気ガス導入口」の一例である。

より詳細には、図３〜図５に示すように、バルブ本体３１には、排気ガス通路を構成するための溝部３５が設けられている。溝部３５は、収容部２５（図６参照）に対向するバルブ本体３１（主弁部３１ｃ）の下面３１ｅに設けられている。また、溝部３５は、下面３１ｅにおいてバルブ本体３１の回動方向（矢印Ｐ方向）に沿って延びている。すなわち、図３および図４に示すように、溝部３５は、下面３１ｅにおける上流側端部３１ｆと下流側端部３１ｇとの間の部分を起点として矢印Ｐ方向に延びている。そして、溝部３５は、下流側端部３１ｇの手前まで延びて終点を迎える。また、溝部３５は、下面３１ｅが有する凸状の円弧形状に沿って延びている。

また、図６に示すように、溝部３５は、収容部２５のＥＧＲ導入路２３の開口部２３ａに接続されるとともに、溝部３５によって主弁部３１ｃと収容部２５との間に空間（排気ガス通路）が形成されている。したがって、吸気ポート２０は、収容部２５の凹状の内底面２５ａとバルブ本体３１（主弁部３１ｃ）の凸状の下面３１ｅとの対向領域に、内径Ａを有する開口部２３ａを通過した排気ガスを流通させて吸気通路２０ａへと排出する排気ガス通路が形成されるように構成されている。この際、主弁部３１ｃの開度に応じて、排気ガス通路の最小断面積Ｓ（図７参照）が変化されるように溝部３５の形状が形成されている。

すなわち、図４に示すように、溝部３５は、上流側端部３１ｆ側に形成された入口部３５ａと、下流側端部３１ｇ側に形成された出口部３５ｂとを有している。入口部３５ａは、溝深さＤ１および溝幅Ｗ１を有している。また、出口部３５ｂは、入口部３５ａよりも小さい溝深さＤ２および溝幅Ｗ２を有している。そして、溝部３５の溝深さＤ（図５参照）および溝幅Ｗ（図５参照）の両方が変化することにより、溝部３５は、排気ガス通路の最小断面積Ｓがバルブ本体３１の開度に応じて変化するように構成されている。

また、図５に示すように、溝部３５は、縦横比（Ｄ対Ｗ）が１に近い正方形の断面形状を有した状態で溝深さＤおよび溝幅Ｗの両方を変化させている。図４においては、入口部３５ａにおいて溝深さＤ１：溝幅Ｗ１＝１：１である。また、出口部３５ｂにおいても溝深さＤ２：溝幅Ｗ２＝１：１である。また、入口部３５ａと出口部３５ｂとの間の中間部３５ｃにおいても、縦横比は１が保たれている。なお、図４では、円弧形状を有する下面３１ｅを平面的に見ているので、溝部３５の縦横比が、見かけ上、１でないように図示されている。また、図５に示すように、溝部３５の内側面３５ｄの両端部（Ｘ方向）はアールを有しており、溝部３５の内側面３５ｄは、Ｙ方向に見て逆さＵ字状の断面形状を有している。

また、第１実施形態では、バルブ本体３１（主弁部３１ｃ）の開度と、溝部３５の大きさ（断面積）とは、以下の関係を有している。言い換えると、主弁部３１ｃが所定位置に回動された際に開口部２３ａが対向する位置での溝部３５の流路断面積（排気ガスの流通する方向に対して直交する断面の最小断面積Ｓ）は、以下のようにして定められている。

具体的には、まず、図６に示すように、バルブ本体３１の開度が全開状態のときに排気ガス通路の最小断面積Ｓが最小（この場合、ゼロ）になるように溝部３５の形状は形成されている。すなわち、バルブ本体３１（主弁部３１ｃ）の開度が全開およびその近傍の状態では、溝部３５の下流側端部３１ｇと吸気通路２０ａとは連通せずに閉塞される。これにより、バルブ本体３１の開度が全開近傍となった状態では、排気ガスが吸気通路２０ａに導入されないように構成されている。

次に、上記とは反対に、図８に示すように、バルブ本体３１の開度が全閉状態のときに排気ガス通路の最小断面積Ｓが最大になるように、溝部３５の形状は形成されている。また、バルブ本体３１の開度が全閉状態では、排気ガス通路のうちのＥＧＲ導入路２３との境界部分において排気ガス通路が最小断面積Ｓ（最大値）になるように構成されている。つまり、内径Ａを有する開口部２３ａの断面積は、バルブ本体３１が全閉状態となった場合の溝部３５の断面積よりも小さい。すなわち、バルブ本体３１が全閉状態のときの排気ガス導入量は、溝部３５の入口部３５ａ近傍の断面積ではなく内径Ａを有する開口部２３ａの断面積によって律則されている。これにより、バルブ本体３１の開度が全閉状態の場合には、内径Ａを有する開口部２３ａを通過した排気ガスは、溝部３５によりその流量を抑制されることなく吸気通路２０ａへと導かれる。

また、第１実施形態では、図８の状態から図７の状態を経て図６の状態へとバルブ本体３１（主弁部３１ｃ）の開度が増加するにしたがって、排気ガス通路の最小断面積Ｓが最大値から最小値へと連続的に減少するように溝部３５の形状が構成されている。すなわち、溝部３５は、図３および図４に示すように、最大断面積を有する入口部３５ａから最小断面積を有する出口部３５ｂに向かってＵ字状（正方形状）の内側面３５ｄが連続的に減少するような形状に形成されている。これにより、図８の状態からバルブ本体３１の開度を増加させて吸気通路２０ａの断面積を増加させるのとともに、排気ガスの吸気通路２０ａへの導入量（排気ガスの再循環量）が連続的に減少される。たとえば、図７に示すように、バルブ本体３１の開度が中間開度状態の場合には、開口部２３ａを通過した排気ガスは、その回動位置での溝部３５が有する排気ガス通路の最小断面積Ｓによって流量が抑制された状態で吸気通路２０ａへと導かれる。また、反対に、図６の状態からバルブ本体３１の開度を減少させて吸気通路２０ａの断面積を減少させるのとともに、排気ガスの吸気通路２０ａへの導入量（排気ガスの再循環量）が連続的に増加される。なお、図４においては、バルブ本体３１が回動された際の開口部２３ａの相対的な移動軌跡を１点鎖線で示す。

このように、エンジン１００が相対的に低回転数域かつ低負荷状態で運転される際にはバルブ本体３１が閉状態になるように吸気流制御弁３０が制御され、排気ガスとともにタンブル流を有する吸気空気が燃料に混合される。したがって、ポンピングロスの軽減と混合空気の燃焼効率の改善とが共に図られる。また、エンジン１００が相対的に高回転数域かつ高負荷状態で運転される際にはバルブ本体３１が開状態に制御され、排気ガスが導入されることなくタンブル流の割合も減らされた吸気空気が燃料に混合される。したがって、エンジン１００は、慣性過給効果の低下（エンジン１００の出力低下）が抑制されるとともに高出力を得ることが最優先となった状態で運転される。

また、上記に加えて、エンジン１００が中速回転域（中負荷状態）で運転されるのに応じてバルブ本体３１が中間的ないずれかの姿勢に回動にされた場合には、バルブ本体３１の開度に応じた量の排気ガスが導入され、かつ、タンブル流を有する吸気空気が燃料に混合される。この際も、バルブ本体３１がどのような開度に制御されても排気ガスは常に溝部３５の最小断面積Ｓを有する部分（たとえば図７を参照）を介して導入量（再循環量）が最小限に抑制される。すなわち、吸気通路２０ａとＥＧＲ導入路２３（開口部２３ａ）との連通に伴う吸気通路２０ａの内容積拡大が常に最小限に抑えられている。したがって、中速回転域で運転されるエンジン１００は、慣性過給効果の低下（エンジン１００の出力低下）が最小限に抑制されるように構成されている。

なお、ＥＣＵ内の制御テーブル（図示せず）においては、エンジン１００の運転状態に応じて最適なタンブル流（縦渦）が形成されるように吸気流制御弁３０（バルブ本体３１）の開度が定義される。そして、吸気流制御弁３０の各開度に応じて最適なＥＧＲ率（排気ガス導入量）が得られるように溝部３５の形状（溝深さＤおよび溝幅Ｗ）が決定される。これにより、吸気流制御弁３０を用いた吸気流の最適制御に妥協することなく、慣性過給効果の低下を最小限に抑制しながら必要最小限の排気ガスを吸気ポート２０内に供給することが可能に構成されている。

また、図１に示すように、排気ガス通路および収容部２５は、吸気通路２０ａの下流側（燃焼室２０３ａにより近い側）に向かって、下り勾配になっている。そして、収容部２５の下流側端部２５ｂ（図６参照）は、収容部２５の垂直方向における最下点であり、かつ、吸気通路２０ａの内面２０ｂに接続されている。これにより、排気ガスに含まれる水分（排気凝縮水）を排気ガスとともに排気ガス通路（ＥＧＲ導入路２３および溝部３５）を介して吸気通路２０ａ側に排出しやすいように構成されている。このようにして、エンジン１００における吸気装置９０は構成されている。

第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、収容部２５に対向する主弁部３１ｃの下面３１ｅに、収容部２５の開口部２３ａと接続するとともに収容部２５との間の空間により排気ガス通路を構成する溝部３５を設ける。そして、主弁部３１ｃの溝部３５を排気ガス通路の最小断面積Ｓがバルブ本体３１の開度に応じて変化するような形状に形成するとともに、排気ガス通路の最小断面積Ｓがバルブ本体３１の開度に応じて変化するように溝部３５の溝深さおよび溝幅の少なくとも一方が変化するように溝部３５を構成する。これにより、吸気流制御弁３０の開閉状態に応じて排気ガス導入量が２段階でしか調整されないような場合と異なり、吸気流制御弁３０を所望の開度に回動させて吸気流に対する最適制御を行うことができる。そして、この吸気流制御弁３０の最適制御が行われる際に、バルブ本体３１がどのような開度に姿勢制御されても、排気ガスは常にバルブ本体３１の下面３１ｅの溝部３５の最小断面積Ｓを有する部分を介して導入量が最小限に抑制される。すなわち、吸気通路２０ａとＥＧＲ導入路２３（開口部２３ａ）との連通に伴う吸気通路２０ａの内容積拡大を常に最小限に抑えることができるので、吸気流制御弁３０のいずれの開度においても慣性過給効果の低下（エンジン１００の出力低下）を最小限に抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、溝深さＤおよび溝幅Ｗの両方が変化するような溝部３５をバルブ本体３１に設けることによって、バルブ本体３１の開度に応じて排気ガス通路の最小断面積Ｓを変化させる吸気流制御弁３０を容易に得ることができる。これにより、慣性過給効果の低下を招くことなく吸気流制御弁３０の最適制御とともに常に必要最小量の排気ガスを再循環させることができる。

また、第１実施形態では、凹状の円弧形状を有するように収容部２５を構成し、凹状の円弧形状の収容部２５に対応する凸状の円弧形状を有するように主弁部３１ｃの下面３１ｅを構成する。また、収容部２５よりも上方に位置する回動軸３２（軸部３１ａ）まわりに回動されてバルブ本体３１の開度が全開となった状態で主弁部３１ｃの上面３１ｄが吸気通路２０ａの内面２０ｂと同一面状になるようにバルブ本体３１を設ける。そして、主弁部３１ｃの凸状の円弧形状の下面３１ｅに、バルブ本体３１の回動方向に沿って延びるように溝部３５を設ける。これにより、収容部２５の凹状の内底面２５ａと主弁部３１ｃの凸状の下面３１ｅとの対向領域に、バルブ本体３１の回動姿勢に応じて溝部３５の最小断面積Ｓが変化するような排気ガス通路を容易に形成することができる。すなわち、姿勢制御により吸気通路２０ａの断面形状（吸気流の通過断面積）を変化させる吸気流制御３０を使用して、慣性過給効果の低下を最小限に抑制しつつエンジン１００の運転状況に応じた吸気流の最適制御と排気ガス導入量の最適制御とを両立させることができる。

また、第１実施形態では、バルブ本体３１（主弁部３１ｃ）の開度が全開のときに排気ガス通路の最小断面積Ｓが最小になり、かつ、バルブ本体３１（主弁部３１ｃ）の開度が全閉のときに排気ガス通路の最小断面積Ｓが最大になるように溝部３５の形状を構成する。これにより、エンジン１００が高出力域におかれた場合にバルブ本体３１（吸気流制御弁３０）の開度を全開にして慣性過給効果の低下（エンジン１００の出力低下）を抑制しつつ最小限の排気ガスを再循環させて燃費を向上させることができる。また、エンジン１００が低出力域におかれた場合にバルブ本体３１の開度を全閉にして排気ガスを最大限に再循環させることによって、ポンピングロス（吸排気損失）を軽減することができる。この結果、低出力域から高出力域にわたって慣性過給効果の低下を最小限に抑制しつつエンジン１００の燃費を常に向上させることができる。

また、第１実施形態では、バルブ本体３１（主弁部３１ｃ）の開度が増加するにしたがって排気ガス通路の最小断面積Ｓが連続的に減少するように溝部３５の形状を構成する。これにより、バルブ本体３１の開度を増加させて吸気通路２０ａの断面積を増加させるのとともに、排気ガスの吸気通路２０ａへの導入量（再循環量）を無段階かつ連続的に減少させることができる。すなわち、吸気通路２０ａの断面積を狭めて吸気の流れを大きく制御するバルブ本体３１の全閉状態と、吸気の流れをほとんど制御しない全開状態との間で、吸気通路２０ａへの排気ガス導入量（再循環量）をきめ細かく調整することができる。その結果、慣性過給効果の低下を最小限に抑制しつつ、常に最適な燃焼状態のもとでエンジン１００を運転することができる。

また、第１実施形態では、主弁部３１ｃの下面３１ｅのうちの上流側端部３１ｆと下流側端部３１ｇとの間の部分から下流側端部３１ｇの手前まで延びるように溝部３５を形成する。そして、バルブ本体３１の開度が全開近傍の状態においては、溝部３５の下流側端部３１ｇと吸気通路２０ａとが連通しないように構成する。これにより、バルブ本体３１の開度が全開近傍となった状態では、吸気通路２０ａと、排気ガス通路（溝部３５）およびＥＧＲ導入路２３とが連通されるのを防止することができる。すなわち、吸気通路２０ａと排気ガス通路（ＥＧＲ導入路２３）との連通に伴う吸気通路２０ａの内容積拡大が阻止される分、エンジン１００の高出力域において慣性過給効果が低下するのを確実に防止することができる。したがって、エンジン１００に高出力を確実に発揮させることができる。

また、第１実施形態では、バルブ本体３１の開度が全閉のときに排気ガス通路の最小断面積となる部分は、排気ガス通路のうちのＥＧＲ導入路２３との境界部分である。すなわち、バルブ本体３１の開度が全閉のときの排気ガス導入量は、開口部２３ａにより一義的に決定される。これにより、バルブ本体３１が全閉の状態（吸気通路２０ａの通過断面積が最も減少された状態）では、バルブ本体３１の下面３１ｅに設けられた溝部３５の断面積ではなくＥＧＲ導入路２３の開口部２３ａ近傍の断面積によって排気ガス導入量を一義的に決定することができる。これにより、排気ガスの再循環量を最も多く必要とする運転状態においては、ＥＧＲ導入路２３の開口部２３ａ近傍の断面積によって流量（再循環量）を安定的に制御することができる。したがって、エンジン１００の良好な燃費状態を維持することができる。

また、第１実施形態では、排気ガス通路の最小断面積Ｓがバルブ本体３１（主弁部３１ｃ）の開度に応じて変化するように、縦横比が１に近い断面形状を有した状態で溝部３５の溝深さＤおよび溝幅Ｗの両方を変化させる。これにより、バルブ本体３１の開度制御時に、最小断面積としての縦横比（溝深さＤ：溝幅Ｗ）が１：１に近い正方形の断面形状を有する溝部３５の部分を介して排気ガスを排気ガス通路に流通させることができる。これにより、たとえば溝深さＤが大きく溝幅Ｗが狭いような長方形状（細溝状）の溝部の場合と異なり、排気ガスに含まれるカーボンの堆積物（カーボンデポジット）が溝部３５に固着して溝部３５を閉塞しにくくすることができる。

また、第１実施形態では、溝部３５を構成する排気ガス通路および収容部２５は、吸気通路２０ａの下流側に向かって下り勾配になっており、収容部２５の下流側端部３１ｇは、収容部２５の最下点であり、かつ、吸気通路２０ａの内面２０ｂに接続されるように吸気装置９０を構成する。これにより、排気ガスに含まれる水分（排気凝縮水）を排気ガスとともに排気ガス通路を介して吸気通路２０ａ側に容易に排出することができる。

（第２実施形態）
図６、図９および図１０を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、バルブ本体３１（図６参照）の開度が全開近傍の状態で排気ガス通路が閉塞するように構成した上記第１実施形態とは異なる。すなわち、バルブ本体２３１（主弁部２３１ｃ）の開度が全開近傍の状態（図１０参照）でも排気ガス通路が吸気通路２０ａと連通されるように吸気流制御弁２３０を構成した例について説明する。なお、バルブ本体２３１は、本発明の「吸気流制御弁」の一例である。また、図中において、上記第１実施形態と同様の構成には、第１実施形態と同じ符号を付して図示している。

本発明の第２実施形態によるエンジン２００は、吸気装置２９０を備えている。また、図９に示すように、吸気装置２９０においては、吸気ポート２０内に吸気流制御弁２３０が組み込まれている。また、吸気流制御弁２３０は、４つのバルブ本体２３１を備えている。なお、エンジン２００は、本発明の「内燃機関」の一例である。

ここで、第２実施形態では、図１０に示すように、各々のバルブ本体２３１には、排気ガス通路を構成する溝部２３５が下面２３１ｅに設けられている。また、溝部２３５は、下面２３１ｅにおける上流側端部２３１ｆと下流側端部２３１ｇとの間の部分から下流側端部２３１ｇまで延びている。したがって、バルブ本体２３１の開度が全開の状態においても、溝部２３５の下流側端部２３１ｇと吸気通路２０ａとが連通するように構成されている。

これにより、エンジン２００では、高回転数域かつ高負荷状態で運転される際にはバルブ本体２３１が開状態に制御されるのとともに、溝部２３５を介して排気ガスが吸気通路２０ａに最小量だけ導入される。したがって、エンジン２００では、慣性過給効果の低下が抑制されて高出力を得るような運転状態においても、ポンピングロス（吸排気損失）が軽減される分、燃費（燃料消費率）が改善されるように構成されている。なお、第２実施形態による吸気装置２９０のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、主弁部２３１ｃの下面２３１ｅのうちの上流側端部２３１ｆと下流側端部２３１ｇとの間の部分から下流側端部２３１ｇまで延びるように溝部２３５を形成する。そして、バルブ本体２３１（主弁部２３１ｃ）の開度が全開の状態においても、溝部２３５の下流側端部２３１ｇと吸気通路２０ａとが連通するように構成する。これにより、主弁部２３１ｃが全開になり吸気通路２０ａの断面積が最も増加された状態においても、最小断面積Ｓを有して吸気通路２０ａに連通される溝部２３５の下流側端部２３１ｇを介して排気ガスを吸気通路２０ａに導入することができる。したがって、エンジン２００の高出力域において慣性過給効果の低下（エンジン２００の出力低下）を最小限に抑制しつつ、最小限の排気ガスを再循環させて燃費を容易に向上させることができる。

また、第２実施形態では、主弁部２３１ｃの下面２３１ｅのうちの上流側端部２３１ｆと下流側端部２３１ｇとの間の部分から下流側端部２３１ｇまで延びるように溝部２３５を形成する。これにより、主弁部２３１ｃが全開状態になった際にも微量（最小量）の排気ガスを吸気通路２０ａに導入するための排気ガス通路をバルブ本体２３１（主弁部２３１ｃ）側に容易に設けることができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
図４、図１１および図１２を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、排気ガス通路の最小断面積Ｓが連続的に減少するように溝部３５（図４参照）の形状を構成した上記第１実施形態と異なる。すなわち、排気ガス通路の最小断面積Ｓが段階的に減少する溝部３３５（図１２参照）をバルブ本体３３１に形成した例について説明する。なお、バルブ本体３３１は、本発明の「吸気流制御弁」の一例である。また、図中において、上記第１実施形態と同様の構成には、第１実施形態と同じ符号を付して図示している。

本発明の第３実施形態によるエンジン３００は、吸気装置３９０を備えている。また、図１１に示すように、吸気装置３９０は、吸気ポート２０内に吸気流制御弁３３０が組み込まれている。また、吸気流制御弁３３０は、４つのバルブ本体３３１を備えている。なお、エンジン３００は、本発明の「内燃機関」の一例である。

また、図１２に示すように、各々のバルブ本体３３１（主弁部３３１ｃ）には、排気ガス通路を構成する溝部３３５が下面３３１ｅに設けられている。溝部３３５は、上流側端部３３１ｆ側に形成された入口部３３５ａと、下流側端部３３１ｇ側に形成された出口部３３５ｂとを有している。入口部３３５ａは、溝深さＤ１および溝幅Ｗ１を有している。また、出口部３３５ｂは、入口部３３５ａよりも小さい溝深さＤ２および溝幅Ｗ２を有している。また、溝部３３５は、下面３３１ｅにおける上流側端部３３１ｆと下流側端部３３１ｇとの間の部分から下流側端部３３１ｇまで延びている。なお、主弁部３３１ｃは、本発明の「吸気流制御弁」の一例である。

ここで、第３実施形態では、バルブ本体３３１の開度が増加するにしたがって排気ガス通路の最小断面積Ｓが段階的に減少するように、溝部３３５の形状が構成されている。すなわち、溝部３３５は、溝深さＤ１および溝幅Ｗ１を有する入口部３３５ａおよび溝深さＤ２および溝幅Ｗ２を有する出口部３３５ｂに加えて、入口部３３５ａと出口部３３５ｂとの間に中間的な溝深さＤ３および溝幅Ｗ３を有する中間部３３５ｃを有している。また、入口部３３５ａ近傍においては溝深さＤ１および溝幅Ｗ１が矢印Ｙ１方向に一定距離だけ維持される。そして、中間部３３５ｃ近傍においては溝深さＤ３および溝幅Ｗ３が矢印Ｙ１方向に一定距離だけ維持される。最後に、出口部３３５ｂ近傍においては溝深さＤ２および溝幅Ｗ２が矢印Ｙ１方向に一定距離だけ維持される。なお、下面３３１ｅにおける入口部３３５ａ、中間部３３５ｃおよび出口部３３５ｂの各々の延びる距離の割合は、エンジン３００の特性によって適宜変更されうる。

また、溝部３３５は、下面３３１ｅにおける上流側端部３３１ｆと下流側端部３３１ｇとの間の部分から下流側端部３３１ｇまで延びている。したがって、バルブ本体３３１の開度が全開の状態においても、溝部３３５の下流側端部３３１ｇと吸気通路２０ａとが連通するように構成されている。

これにより、エンジン３００（図１１参照）では、図１２に示すように、バルブ本体３３１の開度が全開状態の場合と全開状態から第１の角度範囲の間で傾斜された状態までは、開口部２３ａ（１点鎖線で示す）は、溝深さＤ２および溝幅Ｗ２に対応する溝部３３５の部分（出口部３３５ｂ近傍領域）に対向する。そして、排気ガス通路の最小断面積Ｓは、最小値が維持される。また、バルブ本体３３１の開度がさらに第１の角度範囲よりも大きい第２の角度範囲内において傾斜された状態では、開口部２３ａは、溝深さＤ３および溝幅Ｗ３に対応する溝部３３５の部分（中間部３３５ｃ近傍領域）に対向する。そして、排気ガス通路の最小断面積Ｓは、最小値よりも大きい中間的な大きさに維持される。また、バルブ本体３３１の開度が第２の角度範囲よりも大きい第３の角度範囲までとその最大値を迎える全閉状態では、開口部２３ａは、溝深さＤ１および溝幅Ｗ１に対応する溝部３３５の部分（入口部３３５ａ近傍領域）に対向する。そして、排気ガス通路の最小断面積Ｓは、最大値（この場合は開口部２３ａの断面積である）が維持される。

このように、バルブ本体３３１の開度に応じた吸気通路２０ａへの排気ガスの導入量（ＥＧＲ率）が段階的（３段階）に増減されるように構成されている。なお、図１２においては、バルブ本体３３１が回動された際の開口部２３ａの相対的な移動軌跡を１点鎖線で示す。なお、第３実施形態による吸気装置３９０のその他の構成は、上記第２実施形態と同様である。

第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第３実施形態では、上記のように、バルブ本体３３１（主弁部３３１ｃ）の開度が増加するにしたがって排気ガス通路の最小断面積が段階的（３段階）に減少するように溝部３３５の形状を構成する。これにより、バルブ本体３３１の開度を増加させて吸気通路２０ａの断面積を増加させるのとともに、排気ガスの吸気通路２０ａへの導入量（排気ガスの再循環量）を段階的に減少させることができる。すなわち、吸気流制御弁３３０の開度を多段階（３段階）方式で最適制御するようなエンジン３００においては、吸気流制御弁３３０の多段階開度制御に対応させた排気ガスの再循環量の制御を容易に行うことができる。なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第２実施形態と同様である。

（第４実施形態）
図４、図１０、図１３および図１４を参照して、第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、収容部４２５の側にも溝部４３６を形成した例について説明する。なお、図中において、上記第１および第２実施形態と同様の構成には、第１および第２実施形態と同じ符号を付して図示している。

本発明の第４実施形態によるエンジン４００は、吸気装置４９０を備えている。また、図１３に示すように、吸気装置４９０は、吸気ポート２０内に吸気流制御弁３０が組み込まれている。なお、エンジン４００は、本発明の「内燃機関」の一例である。

ここで、第４実施形態では、図１４に示すように、収容部４２５の側にも溝部４３６が形成されている。溝部４３６は、収容部４２５の最も下流側に位置する端部領域４２５ｂが、主弁部３１ｃの下流側端部３１ｇから下方に所定の間隔を隔てて窪まされた細長い流路である。また、溝部４３６によって開口部２３ａを通過した排気ガスを吸気通路２０ａへと排出する排気ガス通路が形成されるように構成されている。

これにより、バルブ本体３１（主弁部３１ｃ）の開度が全開の状態においても、ＥＧＲ導入路２３の開口部２３ａと、溝部３５の一部と、溝部４３６と、吸気通路２０ａとが連通するように構成されている。なお、溝部４３６も、溝部３５と同様に、縦横比が１に近い正方形の断面形状を有した状態の溝深さおよび溝幅を有している。また、溝部４３６の溝深さおよび溝幅は、溝部３５の出口部３５における溝深さＤ２および溝幅Ｗ２（図４参照）を引き継ぐようにして吸気通路２０ａまで直線的に延びている。

これにより、エンジン４００では、上記第２実施形態におけるエンジン２００（図１０参照）の場合と同様に、高回転数域かつ高負荷状態で運転される際にはバルブ本体２３１が開状態に制御されるのとともに、溝部４３６を介して排気ガスが吸気通路２０ａに最小量だけ導入される。したがって、エンジン２００では、慣性過給効果の低下が最小限に抑制された高出力の運転状態においてもポンピングロスが軽減される分、燃費が改善されるように構成されている。なお、第４実施形態による吸気装置４９０のその他の構成は、上記第２実施形態と同様である。

第４実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第４実施形態では、上記のように、バルブ本体３１（主弁部３１ｃ）の開度が全開の状態においても、溝部４３６を介してＥＧＲ導入路２３の開口部２３ａと、溝部３５の一部（出口部３５ｂ近傍）と、溝部４３６と、吸気通路２０ａとが連通するように構成する。これにより、主弁部３１ｃが全開になり吸気通路２０ａの断面積が最も増加された状態においても、最小断面積Ｓを有して吸気通路２０ａに連通される溝部４３６を介して、排気ガスを吸気通路２０ａに導入することができる。したがって、エンジン４００の高出力域において慣性過給効果の低下（エンジン４００の出力低下）を最小限に抑制しつつ、最小限の排気ガスを再循環させて燃費を容易に向上させることができる。

また、第４実施形態では、収容部４２５の側に溝部４３６を設ける。これにより、主弁部３１ｃが全開状態になった際に排気ガスを吸気通路２０ａに導入するための排気ガス通路を収容部４２５の側に容易に設けることができる。また、排気ガス通路および収容部２５が吸気通路２０ａの下流側（燃焼室２０３ａに近い側）に向かって下り勾配になるように吸気装置４９０が配置された状況下では、エンジン４００における吸気系の垂直方向におけるより最下部に溝部４３６を配置することができる。これにより、排気ガスに含まれる排気凝縮水を排気ガスとともに排気ガス通路を介して吸気通路２０ａ側に確実に排出することができる。なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第２実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１〜第４実施形態では、吸気装置９０〜４９０を、自動車用の直列４気筒型のエンジン１００〜４００に適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明の内燃機関の吸気装置を、直列４気筒型以外の多気筒型エンジンやＶ型多気筒型エンジンなどに適用してもよい。また、自動車用のエンジンのみならず自動車用以外のエンジンに適用してもよい。たとえば、設備機器などに搭載された内燃機関（エンジン）の吸気装置に対して本発明を適用してもよい。また、内燃機関としては、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンおよびガスエンジンなどのいずれにも適用可能である。

また、上記第１〜第４実施形態では、溝部３５〜３３５に関して、縦横比が１に近い断面形状を有した状態で溝深さＤおよび溝幅Ｗの両方を変化させた例について示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、溝深さＤを一定としたまま溝幅Ｗのみを変化させて、排気ガス通路の最小断面積Ｓがバルブ本体３１の開度に応じて変化するように構成してもよい。また、溝幅Ｗを一定としたまま溝深さＤのみを変化させて、排気ガス通路の最小断面積Ｓがバルブ本体３１の開度に応じて変化するように構成してもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、斜め下方から斜め上方に向かって収容部２５の内底面２５ａを貫通するようにＥＧＲ導入路２３を形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、収容部２５の内底面２５ａに対して直交する方向に貫通するようにＥＧＲ導入路２３を形成してもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、排気ガス通路および収容部２５が吸気通路２０ａの下流側に向かって下り勾配になるように吸気装置９０〜４９０を配置した例について示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、エンジン（内燃機関）が縦置きや水平置きで車両に搭載された状態であっても、本発明の吸気流制御弁が組み込まれた吸気装置をエンジンに搭載することが可能である。したがって、吸気ポート２０のシリンダヘッド２０３に対する取付角度は、水平方向であってもよいし、垂直方向であってもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、燃焼室２０３ａに縦渦（タンブル流）が作り出されるように吸気流制御弁３０を構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、吸気流の偏向度合が制御可能な吸気流制御弁３０であるならば、燃焼室２０３ａに横渦（スワール流）が作り出されるように吸気流制御弁３０を構成してもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、樹脂製のバルブ本体３１（２３１、３３１）を用いて吸気流制御弁３０〜３３０を構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。金属製のバルブ本体３１を用いて吸気流制御弁３０を構成してもよい。すなわち、金属加工を施すことによって主弁部３１ｃの下面３１ｅに溝部３５を形成してもよい。

１０ サージタンク
２０ 吸気ポート
２０ａ 吸気通路
２０ｂ 内面
２３ ＥＧＲ導入路
２３ａ 開口部（排気ガス導入口）
２５、４２５ 収容部
２５ａ 内底面
２５ｂ 下流側端部
３０、２３０、３３０ 吸気流制御弁
３１、２３１、３３１ バルブ本体
３１ａ 軸部
３１ｂ 支持部
３１ｃ、２３１ｃ、３３１ｃ 主弁部（吸気流制御弁）
３１ｄ 上面
３１ｅ、２３１ｅ、３３１ｅ 下面
３１ｆ、２３１ｆ、３３１ｆ 上流側端部
３１ｇ、２３１ｇ、３３１ｇ 下流側端部
３２ 回動軸
３５、２３５、３３５、４３６ 溝部
３５ａ、３３５ａ 入口部
３５ｂ、３３５ｂ 出口部
３５ｃ、３３５ｃ 中間部
４２ ＥＧＲ配管
５０ アクチュエータ
６０ センサ部
９０、２９０、３９０、４９０ 吸気装置
１００、２００、３００、４００ エンジン（内燃機関）

Claims (9)

1. 内燃機関の吸気通路に回動可能に設けられ、吸気の流れを制御する吸気流制御弁と、
   前記吸気通路に設けられ、前記吸気流制御弁が収容される収容部と、
   前記収容部に設けられ、再循環される排気ガスが導入される排気ガス導入口と、
   前記収容部に対向する前記吸気流制御弁の下面に設けられ、前記収容部の前記排気ガス導入口に接続されるとともに、前記収容部との間の空間により排気ガス通路を構成する溝部とを備え、
   前記吸気流制御弁の前記溝部は、前記排気ガス通路の最小断面積が前記吸気流制御弁の開度に応じて変化するような形状に形成され、
   前記溝部は、前記排気ガス通路の最小断面積が前記吸気流制御弁の開度に応じて変化するように、前記溝部の溝深さおよび溝幅の少なくとも一方が変化されている、内燃機関の吸気装置。
2. 前記収容部は凹状の円弧形状を有するとともに、前記吸気流制御弁の下面は、前記凹状の円弧形状の前記収容部に対応する凸状の円弧形状を有し、かつ、前記収容部よりも上方に位置する回動軸まわりに回動されて前記吸気流制御弁の開度が全開となった状態で前記吸気流制御弁の上面が前記吸気通路の内面と同一面状になるように設けられており、
   前記溝部は、前記吸気流制御弁の前記凸状の円弧形状の下面に、前記吸気流制御弁の回動方向に沿って延びるように設けられている、請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
3. 前記吸気流制御弁の開度が全開のときに前記排気ガス通路の最小断面積が最小になり、かつ、前記吸気流制御弁の開度が全閉のときに前記排気ガス通路の最小断面積が最大になるように、前記溝部の形状が構成されている、請求項１または２に記載の内燃機関の吸気装置。
4. 前記吸気流制御弁の開度が増加するにしたがって前記排気ガス通路の最小断面積が段階的に減少するように、前記溝部の形状が構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気装置。
5. 前記吸気流制御弁の開度が増加するにしたがって前記排気ガス通路の最小断面積が連続的に減少するように、前記溝部の形状が構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気装置。
6. 前記溝部は、前記吸気流制御弁の下面のうちの上流側端部と下流側端部との間の部分から前記下流側端部まで延びるように形成されており、
   前記吸気流制御弁の開度が全開の状態においても、前記溝部の下流側端部と前記吸気通路とが連通するように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気装置。
7. 前記溝部は、前記吸気流制御弁の下面のうちの上流側端部と下流側端部との間の部分から前記下流側端部の手前まで延びるように形成されており、
   前記吸気流制御弁の開度が全開近傍の状態で、前記溝部の下流側端部と前記吸気通路とが連通しないように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気装置。
8. 前記吸気流制御弁の開度が全閉のときに前記排気ガス通路の最小断面積となる部分は、前記排気ガス通路のうちの前記排気ガス導入口との境界部分である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気装置。
9. 前記溝部は、前記排気ガス通路の最小断面積が前記吸気流制御弁の開度に応じて変化するように、縦横比が１に近い断面形状を有した状態で前記溝部の溝深さおよび溝幅の両方が変化されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気装置。

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