JP6481410B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気装置に関し、特に、吸気通路内に設けられた吸気流制御弁と、この吸気流制御弁を収容する収容部とを備えた内燃機関の吸気装置に関する。

従来、吸気通路内に設けられた吸気流制御弁と、この吸気流制御弁を収容する収容部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、平板状の弁体（吸気流制御弁）が吸気管（吸気通路）内に回動可能に設けられた内燃機関の吸気装置が開示されている。この内燃機関の吸気装置では、弁体は、吸気管の内底面に設けられた収容部に収容された状態と、吸気管を閉じる閉じ側に回動されて弁先端部（下流側先端部）が吸気流中に配置された状態との間で姿勢制御される。これにより、燃焼室内の混合気にタンブル流（縦渦）を発生させるとともに、弁体の開度に応じてタンブル流の発生態様が調整されるように構成されている。また、吸気管には、排気ガス（ＥＧＲガス）導入用の導入口が設けられている。この導入口は、弁体（吸気流制御弁）が閉じ側に回動されて弁先端部により吸気流が絞られる絞り領域に対応した吸気管の内壁面に開口している。これにより、吸気流制御時に、絞り領域における流速の増加に伴う圧力降下（ベンチュリ効果）を利用して、この導入口から排気ガスが吸気流中に吸引（排出）されるように構成されている。

特開２０１０−９０７５２号公報

しかしながら、上記特許文献１の内燃機関の吸気装置では、排気ガス導入用の導入口が絞り領域に対応した吸気管の内壁面に開口するため、導入口を設けることによる吸気管の内壁面の凹凸に起因して、絞り領域を通過する吸気流に乱れが生じて余分な圧力損失が発生するという問題点がある。また、吸気流制御時には弁先端部が導入口に接近するため、絞り領域での圧力降下（ベンチュリ効果）により導入口から排気ガスが吸気流中に吸引される反面、弁先端部自体が排気ガス流に対する抵抗となってしまい、排気ガスの導入を効率よく行うことができない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、吸気流の圧力損失の増加を抑制しつつ、排気ガスを吸気流に効率よく導入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、吸気流制御弁の内部を貫通するように設けられ、収容部に対向する吸気流制御弁の下面に開口して排気ガス導入口から導入された排気ガスを吸引する吸引口と、吸気流制御弁における吸気の流れ方向の下流側先端部に開口して吸引口から吸引された排気ガスを排出する排出口とを接続する排気ガス通路孔と、を備え、吸気流制御弁を閉じ側にして吸気流制御が行われる際に、吸気流中に配置された吸気流制御弁の下流側先端部近傍に発生する負圧を利用して、排気ガス導入口から導入された排気ガスが吸引口から吸引されるとともに、排気ガス通路孔の排出口を介して吸気流中に吸引されるように構成され、吸気流制御を全開状態にした際にも、排気ガス導入口は、排気ガス通路孔を介して吸気通路と連通し、排気ガス導入口から導入された排気ガスが吸引口から導入されるとともに、排気ガス通路孔の排出口を介して吸気流中に導入されるように構成されている。

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、排気ガス導入口を吸気流制御弁が収容される収容部に設けることによって、排気ガス導入口が吸気通路の内面を貫通して直接開口する場合と異なり、排気ガス導入口が収容部内に収容される吸気流制御弁により覆われた状態で開口するので、吸気流が流通する吸気通路の内面に凹凸が生じない分、吸気流に無駄な圧力損失が生じるのを抑制することができる。また、収容部に対向する吸気流制御弁の下面に開口して排気ガスを吸引する吸引口と、吸気流制御弁における吸気の流れ方向の下流側先端部に開口して吸引口から吸引された排気ガスを排出する排出口とを接続する排気ガス通路孔を吸気流制御弁の内部を貫通するように設けることによって、吸気流制御弁を回動して吸気流制御を行う際に下流側先端部近傍での吸気流の流速増加に伴う圧力降下を下流側先端部の排出口から排気ガス通路孔内に及ぼして排気ガス通路孔内を負圧状態にすることができる。これにより、収容部に予め導入された排気ガスを排気ガス通路孔に引き込むとともに下流側先端部の排出口から吸気流中に効率よく導入することができる。これらの結果、吸気流の圧力損失の増加を抑制しつつ、排気ガスを吸気流に効率よく導入することができる。
また、これにより、吸気流制御弁により下流側先端部近傍において吸気流が絞られて他の領域（吸気流制御弁における下流側先端部よりも上流の領域や、吸気流制御弁からやや離間した下流の領域など）よりも流速が増加されることに伴う圧力降下を有効に利用して、排気ガスを吸引するための吸引力（負圧状態）を排気ガス通路孔内に効果的に発生させることができる。この結果、吸気流制御時に排気ガス導入口から導入された排気ガスを吸引口を介して排気ガス通路孔内に確実に吸引することができるとともに、排気ガス通路孔の排出口を介してこの排気ガスを吸気流中に確実に導入することができる。

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、排気ガス通路孔の断面積は、排気ガス導入口の断面積以上の大きさを有している。

このように構成すれば、排気ガス導入口から収容部内に予め導入された排気ガスを排気ガス導入口の断面積以上の大きさの吸引口を介して顕著な流通抵抗を発生させることなく確実に下流側先端部の排出口へ導くことができる。これにより、たとえば軽負荷状態で内燃機関が運転される際に排気ガスを最大流量で導入したい場合にも、排気ガス導入口を流通する最大流量を排気ガス通路孔内でも維持して吸気流中に導入することができる。

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、吸気流制御弁は、平板状に形成されており、排気ガス通路孔は、吸気流制御弁の幅方向における内寸法が吸気流制御弁の厚み方向における内寸法よりも大きい扁平状の断面形状を有している。

このように構成すれば、排気ガス通路孔の内部断面形状のみならず下流側先端部における排出口の開口形状を吸気流制御弁の平板形状に沿わせて形成することができるので、排気ガスを吸気通路における吸気の流れ方向と直交する幅方向に亘って万遍なく吸気流中に導入することができる。これにより、排気ガスを吸気流中に均一に混合することができる。

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、吸気流制御弁は、収容部内に配置された回動軸を含み、回動軸は、収容部内において、吸気流制御弁における排気ガス通路孔よりも吸気の流れ方向の上流側の部分に配置されている。

このように構成すれば、回動軸が吸気流制御弁の一方側（上流側）に寄せられて配置されるので、吸引口から下流側先端部に向けて貫通する排気ガス通路孔を吸気流制御弁の内部に容易に設けることができる。また、回動軸が排気ガス通路孔の上流側に配置されているので、排気ガス導入口から予め収容部に導入された排気ガスが吸引口から吸引される際の排気ガス流の妨げとならず、排気ガスを容易に吸引することができる。

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、収容部は、吸気流制御弁の吸気の流れ方向の下流側に排気ガス通路孔と連通するように設けられ、吸気の流れ方向の下流側でかつ吸気通路の内側に向かって傾斜する傾斜面を含む。

このように構成すれば、吸気流制御弁が収容部から若干閉じ側に回動されて下流側先端部が吸気流中に僅かに配置された状態においても、下流側先端部から傾斜面に沿って延びる空間を利用して吸気流の流速増加に伴う圧力降下（負圧状態）を下流側先端部の排出口から排気ガス通路孔内に容易に及ぼすことができる。そして、この空間を利用して排気ガスを下流側先端部の排出口から吸気流中に容易に導入することができる。

なお、上記一の局面による内燃機関の吸気装置において、以下の構成も考えられる。

（付記項１）
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、排気ガス導入口と排気ガス通路孔の吸引口とは、吸気流制御弁が収容部に収容される全開状態と、吸気流制御弁を閉じ側にして吸気流制御が行われる状態とにおいて、平面視で互いに重ならないように配置されている。

（付記項２）
また、上記一の局面による内燃機関の吸気装置において、吸気流制御弁が収容部に収容される全開状態においても、排気ガス通路孔の排出口と吸気通路とが連通するように構成されている。

本発明の第１実施形態による吸気装置を備えたエンジンの概略構成を示した図である。 本発明の第１実施形態による吸気装置におけるＴＣＶの構成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ＴＣＶの構成を示した斜視図である。 本発明の第１実施形態による吸気装置にＴＣＶが装着された状態を示した図である。 本発明の第１実施形態による吸気装置においてＴＣＶの動作を説明するための図である。 本発明の第１実施形態による吸気装置においてＴＣＶの動作を説明するための図である。 本発明の第２実施形態による吸気装置におけるＴＣＶの構成を示した斜視図である。 本発明の第３実施形態による吸気装置におけるＴＣＶの構成を示した斜視図である。 本発明の第３実施形態による吸気装置における収容部の構成を示した平面図である。 本発明の第３実施形態による吸気装置にＴＣＶが装着された状態を示した図である。 本発明の第３実施形態による吸気装置においてＴＣＶの動作を説明するための図である。 本発明の第３実施形態による吸気装置においてＴＣＶの動作を説明するための図である。

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］
まず、図１〜図６を参照して、本発明の第１実施形態による吸気装置２０（内燃機関の吸気装置の一例）の構成について説明する。

（エンジンの概略構成）
車両用の直列４気筒型のエンジン１００（内燃機関の一例）は、図１に示すように、エンジン本体１０と、エンジン本体１０に搭載された吸気装置２０および排気装置４０と、ＥＧＲ装置５０と、運転制御機能を担う制御部（ＥＣＵ）９０とを備えている。すなわち、エンジン１００には、排気ガスの一部（外部ＥＧＲガス）を吸気系に再循環させるＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）システムが適用されている。

エンジン本体１０は、ピストン１が往復動可能なシリンダブロック２と、シリンダブロック２に連結されたシリンダヘッド３とを備える。シリンダヘッド３には、カムシャフト４の回転により周期的に開閉される吸気バルブ５および排気バルブ６と、点火プラグ７とが組み込まれている。また、シリンダヘッド３には、燃焼室８と、燃焼室８に吸入空気を送り込む吸気ポート９と、燃焼ガスが排出される排気ポート１１とが形成されている。

吸気装置２０は、サージタンク（図示せず）と、サージタンクの下流に接続された吸気管部２１とを備える。吸気管部２１は、サージタンクから４本に分岐した吸気通路２２を有しており、各々の吸気通路２２がシリンダヘッド３の吸気ポート９に接続されている。そして、吸気装置２０には、吸気の流れを制御するＴＣＶ（タンブルコントロールバルブ）３０（吸気流制御弁の一例）が吸気通路２２内に姿勢制御可能に設けられている。なお、サージタンクの上流には、吸入空気量を制御するスロットルバルブ２５が配置されている。

また、排気装置４０は、排気管部４１を備える。排気管部４１は、４本に分岐した排気通路４２を有しており、各々の排気通路４２がシリンダヘッド３の排気ポート１１に接続されている。また、各排気通路４２は下流で１本に合流している。そして、排気装置４０の下流には、触媒コンバータ（図示せず）とマフラー（図示せず）とが接続されている。

ＥＧＲ装置５０は、ＥＧＲ配管５１と、ＥＧＲ配管５１の途中に設けられたＥＧＲクーラー５２およびＥＧＲ制御弁５３とを備える。ＥＧＲ配管５１は、一方端部が排気装置４０の排気通路４２に接続されるとともに、他方端部が吸気装置２０の吸気通路２２に接続されている。また、ＥＧＲクーラー５２は、排気ガスを冷却する機能を有し、ＥＧＲ制御弁５３は、制御部９０の指令に基づき排気ガス導入量を調整する機能を有している。

エンジン１００では、ＥＧＲシステムが適用されることによりポンピングロス（吸排気損失）が低減される。なお、排気ガスの吸気への導入量（ＥＧＲ率）は、エンジン１００が低回転数域かつ低負荷域で運転される際に相対的に大きく、高回転数域かつ高負荷域で運転される際に相対的に小さくなるように、ＥＧＲ制御弁５３によって制御されている。

（吸気装置の構成）
吸気装置２０の詳細な構成を説明する。図２に示すように、吸気通路２２には、平坦な内面２２ａに対して凹状に窪む底面２３ａを有する収容部２３が設けられている。底面２３ａには、ＥＧＲ配管５１に接続され、ＥＧＲ配管５１を流通した排気ガスを吸気装置２０に導入するための導入口２４（排気ガス導入口の一例）が設けられている。導入口２４は、底面２３ａにおいて内径ｄを有して円形状に開口する。また、吸気通路２２内には、吸気の流れを制御するＴＣＶ３０が矢印Ｐ１（Ｐ２）方向に回動可能に設けられている。

ＴＣＶ３０は、図２および図３に示すように、平板状の弁体部３１と、弁体部３１のＹ１側の端部に設けられた回動軸３２とを有する。回動軸３２は、吸気装置２０に設けられたアクチュエータ（図示せず）により駆動される。そして、ＴＣＶ３０は、弁体部３１の開度が開度センサ９１により制御部９０（図１参照）側で把握されながら、収容部２３に収容された全開状態（図２では二点鎖線で示す）と、弁体部３１が閉じ側に回動されて収容部２３から斜めに起き上がった状態（実線で示す）との間で回動されて姿勢制御される。

また、図５および図６に示すように、ＴＣＶ３０が吸気通路２２を閉じる閉じ側（矢印Ｐ１方向側）に回動されることにより、弁体部３１の上方の吸気通路２２の断面形状が変形されて下流の吸気流に偏向が生じる。この場合、吸気にタンブル流（縦渦）が生成されるので、燃焼室８内での混合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が改善される。また、弁体部３１の開度は、エンジン１００の運転状態（回転数および負荷状態）に応じて制御部９０により適切（最適）に制御されるように構成されている。

ここで、第１実施形態では、エンジン運転中に、ＴＣＶ３０により吸気流制御を行うとともに、弁体部３１の回動動作を利用して排気ガスを吸気通路２２に導入するように構成されている。具体的には、図２に示すように、ＴＣＶ３０には、弁体部３１の内部を貫通する貫通孔３５（排気ガス通路孔の一例）が設けられており、導入口２４から収容部２３内に導入された排気ガスが貫通孔３５を介して吸気流中に導入されるように構成されている。以下、ＴＣＶ３０を利用して排気ガスを導入する詳細な構成について説明する。

（吸気流制御弁の詳細な構成）
図２および図３に示すように、樹脂製の弁体部３１は、回動軸３２と一体的に形成された第１部材３３と、薄板状の第２部材３４とを有する。ここで、第１部材３３には、貫通孔３５の元となる溝（幅Ｗかつ深さＨ）が予め形成されている。そして、第１部材３３に対して第２部材３４を振動溶着接合することによって、弁体部３１には、下面３１ａ（Ｚ２側）に開口する吸引口３５ａと、先端面３１ｂ（下流側先端部の一例）に開口する排出口３５ｂとが残される。また、弁体部３１には、吸引口３５ａと排出口３５ｂとを接続するとともに、内部を矢印Ｙ２方向に貫通する１本の貫通孔３５が形成される。なお、吸気が流通する側となる第１部材３３の上面３１ｃ（Ｚ１側）は、平坦状を有している。

また、図３に示すように、吸引口３５ａは、長軸が弁体部３１の幅方向（Ｘ方向）に沿って延びる長孔形状を有する。排出口３５ｂは、弁体部３１の幅方向（Ｘ方向）における内寸法Ｗ２が弁体部３１の厚み方向（Ｚ方向）における内寸法Ｈよりも大きい扁平状の断面形状を有する。また、排出口３５ｂの内寸法Ｗ２は、吸引口３５ａの内寸法Ｗ１よりも大きい。この場合、貫通孔３５は、Ｘ２側の内側面３５ｄがＸ１側の内側面３５ｃに対して離間間隔を徐々に増加させることにより、内寸法Ｗ１から内寸法Ｗ２へと貫通孔３５の内寸法Ｗが徐々に増加させている。また、貫通孔３５は、吸引口３５ａから排出口３５ｂに亘って、弁体部３１の幅方向における内寸法Ｗが弁体部３１の厚み方向における内寸法Ｈよりも大きい扁平状の断面形状を有している。また、貫通孔３５の天井面３５ｅと内側面３５ｃおよび３５ｄとは、滑らかに接続されている。

また、図４に示すように、ＴＣＶ３０が吸気通路２２に組み込まれた状態では、導入口２４は、収容部２３の底面２３ａにおけるＸ２側寄りの位置に開口する一方、弁体部３１における吸引口３５ａは、底面２３ａにおけるＸ１側寄りの位置に配置されている。そして、導入口２４（破線で示す）と吸引口３５ａ（破線で示す）とは、ＴＣＶ３０が収容部２３に収容される全開状態と、ＴＣＶ３０を閉じ側にして吸気流制御が行われる状態（図５および図６参照）とにおいて、平面視で互いに重ならないように構成されている。

回動軸３２は、図２および図４に示すように、収容部２３内において、弁体部３１における貫通孔３５（吸引口３５ａ）よりも吸気の流れ方向（矢印Ｙ２方向）の上流側（Ｙ１側）の部分に配置されている。また、収容部２３は、弁体部３１の吸気の流れ方向の下流側に貫通孔３５と連通するように設けられた傾斜面２３ｂを含む。傾斜面２３ｂは、吸気の流れ方向の下流側（Ｙ２側）でかつ吸気通路２２の内面２２ａに向かって傾斜している。これにより、弁体部３１が収容部２３に収容された状態においても、先端面３１ｂから傾斜面２３ｂに沿って延びる空間Ｕが形成されている。なお、収容部２３の底面２３ａに対する傾斜面２３ｂの傾斜角度は、４５度以下に設定されるのが好ましい。また、底面２３ａ、傾斜面２３ｂおよび内面２２ａの各々は、曲面により滑らかに繋げられている。

吸気装置２０では、弁体部３１に貫通孔３５が設けられることにより、導入口２４から導入された排気ガスが吸引口３５ａから吸引されるとともに貫通孔３５を流通して排出口３５ｂから吸気流中に導入（排出）されるように構成されている。

すなわち、図５および図６に示すように、弁体部３１を閉じ側にして吸気流制御が行われる場合、吸気流中に配置された弁体部３１の先端面３１ｂ近傍では、吸気通路２２の断面積が狭められる分、吸気流の流速が増加される。これにより、先端面３１ｂの若干下流側には、先端面３１ｂよりも上流領域やＴＣＶ３０からやや離間した下流領域よりも圧力が降下した領域Ｖが発生する。また、この先端面３１ｂ近傍に発生した領域Ｖが有する負圧は貫通孔３５にも及ぶ。そして、貫通孔３５内の圧力が他よりも低下される状態を利用して、導入口２４から導入された排気ガスが吸引口３５ａから吸引されるとともに、排出口３５ｂを介して吸気流中に吸引されて排出される。

なお、図４に示すように、導入口２４と吸引口３５ａとはＸ方向に互いにずれて配置されている。また、収容部２３に対して回動する弁体部３１の両側の外側面３１ｆと、収容部２３の内側面２３ｃとの間の隙間は、ごく僅かである。これにより、導入口２４から収容部２３に予め導入された排気ガス（破線で流動の様子を示す）は、外側面３１ｆと内側面２３ｃとの間の隙間からほとんど漏れ出ることなく、貫通孔３５に発生した吸引力によりＸ１側に隣接する吸引口３５ａへと流動して吸引口３５ａに吸い込まれる。

ここで、第１実施形態では、貫通孔３５の断面積Ｓ１は、導入口２４の断面積Ｓ２以上である。より詳細には、吸引口３５ａでの断面積および排出口３５ｂでの断面積のみならず貫通孔３５の内部の断面積のいずれも、導入口２４の断面積Ｓ２以上の大きさを有する。また、導入口２４の内径ｄは、吸引口３５ａの矢印Ｙ２方向の開口幅Ｋ（図４参照）以上とされている。したがって、ＴＣＶ３０の開度に関係なく、ＥＧＲ制御弁５３（図１参照）を最大開度まで開いて排気ガスを最大流量で吸気通路２２に導入したい場合にも、この最大流量を維持して吸気流中に導入することが可能であるように構成されている。

また、図２および図４に示すように、ＴＣＶ３０が収容部２３に完全に収容される全開状態においても、収容部２３内の傾斜面２３ｂによって、貫通孔３５の排出口３５ｂと吸気通路２２とが連通されている。これにより、ＴＣＶ３０が全開状態であっても、ＥＧＲ制御弁５３（図１参照）により流量調整された排気ガスは、主に貫通孔３５を介して吸気流中に導入されるように構成されている。

また、導入口２４と吸引口３５ａとがＸ方向に互いにずれるので、弁体部３１が収容部２３に収容される全開状態では、弁体部３１の平坦な下面３１ａ（図３参照）の部分が導入口２４の直上に位置して導入口２４が覆われる。したがって、弁体部３１を全開状態にしてエンジン１００（図１参照）を停止した際にも、排気ガスに含まれる水分（排気凝縮水）が導入口２４に流れ込むのが抑制されている。また、吸気流制御時においても、排気凝縮水が貫通孔３５を逆流して導入口２４に直接的に流れ込むのが抑制されている。

なお、エンジン１００が相対的に低回転数域かつ低負荷域で運転される際には弁体部３１が閉じ側になるように制御される。これにより、排気ガスが混合されタンブル流が強化された吸気が燃焼室８に供給されて、ポンピングロスの軽減と混合気の燃焼効率の改善とが図られる。また、エンジン１００が相対的に高回転数域かつ高負荷域で運転される際には弁体部３１が開状態に制御される。これにより、排気ガスの導入量も抑制されタンブル流が弱められる。エンジン１００における吸気装置２０は、このように構成されている。

（第１実施形態の効果）
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、排気ガスを導入する導入口２４を収容部２３に設けることによって、導入口２４が吸気通路２２の内面２２ａを貫通して直接開口する場合と異なり、導入口２４が収容部２３内に収容される弁体部３１により覆われた状態で開口するので、吸気流が流通する内面２２ａに凹凸が生じない分、吸気流に無駄な圧力損失が生じるのを抑制することができる。また、弁体部３１の下面３１ａに開口して排気ガスを吸引する吸引口３５ａと、先端面３１ｂに開口して吸引口３５ａから吸引された排気ガスを排出する排出口３５ｂとを接続する貫通孔３５を弁体部３１の内部に設けることによって、ＴＣＶ３０を回動させて吸気流制御を行う際に先端面３１ｂ近傍での吸気流の流速増加に伴う圧力降下を先端面３１ｂの排出口３５ｂを介して貫通孔３５にも及ぼして貫通孔３５内を負圧状態にすることができる。これにより、収容部２３に予め導入された排気ガスを貫通孔３５に引き込むとともに先端面３１ｂの排出口３５ｂから吸気流中に効率よく導入することができる。これらの結果、吸気流の圧力損失の増加を抑制しつつ、排気ガスを吸気流に効率よく導入することができる。

また、第１実施形態では、貫通孔３５の断面積Ｓ１が導入口２４の断面積Ｓ２以上であるので、導入口２４から収容部２３内に予め導入された排気ガスを導入口２４の断面積以上の大きさの吸引口３５ａを介して顕著な流通抵抗を発生させることなく確実に排出口３５ｂへ導くことができる。これにより、たとえば軽負荷状態でエンジン１００が運転される際に排気ガス（外部ＥＧＲガス）を最大流量で導入したい場合にも、導入口２４を流通する最大流量を貫通孔３５内でも維持して吸気流中に導入することができる。

また、第１実施形態では、ＴＣＶ３０を閉じ側にして吸気流制御が行われる際に、吸気流中に配置されたＴＣＶ３０の先端面３１ｂ近傍に発生する領域Ｖの負圧を利用して排気ガスを吸引口３５ａから吸引し貫通孔３５の排出口３５ｂを介して吸気流中に吸引することによって、弁体部３１の傾斜により先端面３１ｂ近傍において吸気流が絞られて他の領域（弁体部３１における先端面３１ｂよりも上流の領域や、弁体部３１からやや離間した下流の領域など）よりも流速が増加されることに伴う圧力降下を有効に利用して、排気ガスを吸引するための吸引力（負圧状態）を貫通孔３５内に効果的に発生させることができる。これにより、吸気流制御時に導入口２４から導入された排気ガスを吸引口３５ａを介して貫通孔３５内に確実に吸引することができるとともに、排出口３５ｂを介してこの排気ガスを吸気流中に確実に導入することができる。

また、第１実施形態では、貫通孔３５の幅方向の内寸法Ｗを厚み方向の内寸法Ｈよりも大きく扁平させることによって、貫通孔３５の内部断面形状のみならず排出口３５ｂの開口形状を弁体部３１の平板形状に沿わせて形成することができるので、排気ガスを吸気通路２２における吸気の流れ方向と直交する幅方向に亘って万遍なく吸気流中に導入（排出）することができる。これにより、排気ガスを吸気流中に均一に混合することができる。

また、第１実施形態では、収容部２３内においてＴＣＶ３０における貫通孔３５よりも吸気の流れ方向の上流側の部分に回動軸３２を配置することによって、回動軸３２がＴＣＶ３０の上流側に寄せられて配置されるので、吸引口３５ａから先端面３１ｂに向けて貫通する貫通孔３５を弁体部３１の内部に容易に設けることができる。また、回動軸３２が貫通孔３５の上流側に配置されているので、導入口２４から予め収容部２３に導入された排気ガスが吸引口３５ａから吸引される際の排気ガス流の妨げとならず、排気ガス（外部ＥＧＲガス）を容易に吸引することができる。

また、第１実施形態では、貫通孔３５と連通し、かつ、吸気通路２２の内面２２ａに向かって傾斜する傾斜面２３ｂを収容部２３に設けることによって、ＴＣＶ３０が収容部２３から若干閉じ側に回動されて先端面３１ｂが吸気流中に僅かに配置された状態においても、先端面３１ｂから傾斜面２３ｂに沿って延びる空間Ｕを利用して吸気流の流速増加に伴う圧力降下（負圧状態）を先端面３１ｂの排出口３５ｂから貫通孔３５内に容易に及ぼすことができる。そして、この空間Ｕを利用して排気ガスを先端面３１ｂの排出口３５ｂから吸気流中に容易に導入することができる。

また、第１実施形態では、ＴＣＶ３０が収容部２３に収容される全開状態と、ＴＣＶ３０を閉じ側にして吸気流制御が行われる状態とにおいて、導入口２４と吸引口３５ａとを平面視で互いに重ならないように配置することによって、弁体部３１を全開状態にしてエンジン１００を停止した際にも、排気ガスに含まれる水分（排気凝縮水）が導入口２４に流れ込むのを抑制することができる。また、吸気流制御時においても、排気凝縮水が貫通孔３５を逆流して導入口２４に直接的に流れ込むのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、ＴＣＶ３０が収容部２３に収容される全開状態においても貫通孔３５の排出口３５ｂと吸気通路２２とが空間Ｕを介して連通されるので、エンジン１００が高出力（高回転数）域で運転される状態においても、最小限の流量の排気ガス（外部ＥＧＲガス）を再循環させて燃費を向上させることができる。

［第２実施形態］
図４および図７を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、ＴＣＶ６０（吸気流制御弁の一例）の製造方法を、上記第１実施形態と異ならせている。

第２実施形態における吸気装置においては、弁体部６１と回動軸６２とを有するＴＣＶ６０が、吸気通路２２（図４参照）内に回動可能に設けられている。また、図７に示すように、樹脂製の弁体部６１は、回動軸６２と一体成形された第１部材６３と、第２部材６４とを有する。

ここで、第１部材６３には貫通孔６５の元となる溝が予め形成され、第２部材６４には貫通孔６５の元となる溝および開口が予め形成されている。そして、第１部材６３および第２部材６４の溝側同士を対向させて接合することによって、弁体部６１の内部にＬ字状に貫通する貫通孔６５（排気ガス通路孔の一例）が形成される。また、第２部材６４の開口が下面６１ａに開口する吸引口６５ａとなり、第１部材６３および第２部材６４の溝の出口が合わさって先端面６１ｂ（下流側先端部の一例）に開口する排出口６５ｂになる。

なお、弁体部６１においても、吸引口６５ａはＸ１側寄りの位置に配置されている。したがって、導入口２４（図４参照）と吸引口６５ａとが幅方向（Ｘ方向）に沿って互いにずらされている。ＴＣＶ６０では、吸引口６５ａおよび排出口６５ｂを有する貫通孔６５が上記した製造方法により弁体部６１の内部に形成されている。なお、第２実施形態によるＴＣＶ６０を備えた吸気装置のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、第１部材６３と第２部材６４と用いても貫通孔６５を有する弁体部６１を得ることができる。すなわち、ＴＣＶ６０を用いても吸気流の圧力損失の増加を抑制しつつ排気ガスを吸気流に効率よく導入することが可能な吸気装置を得ることができる。

［第３実施形態］
次に、図８〜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、収容部２５よりも上方に位置する回動軸７２まわりに弁体部７１が回動されるように構成されたＴＣＶ７０（吸気流制御弁の一例）に、本発明を適用した例について説明する。

第３実施形態における吸気装置においては、弁体部７１と回動軸７２とを有するＴＣＶ７０が吸気通路２２（図１１参照）内に回動可能に設けられている。また、図８に示すように、ＴＣＶ７０は、Ｘ１側およびＸ２側の各々に回動軸７２を有する扇形の一対の支持部７２ａと、支持部７２ａの回動軸７２とは反対側（半径方向外側）の端部同士をＸ方向に繋ぐ弁体部７１とを有する。また、弁体部７１は、平坦な上面７１ｃと、上面７１ｃとは反対側（半径方向外側）に円弧状に突出する下面７１ａとを有する。なお、下面７１ａは、回動軸７２を中心に所定の曲率半径を有して円弧状に延びている。

また、樹脂製の弁体部７１は、第１部材７３と、第１部材７３に接合される第２部材７４とを有する。ここで、第１部材７３に対して第２部材７４を対向させて接合することによって、弁体部７１には、下面７１ａ（Ｚ２側）に開口する長孔形状の吸引口７５ａと、下面７１ａの一部となる先端面７１ｂ（下流側先端部の一例）に開口する長孔形状の排出口７５ｂとが形成される。これにより、弁体部７１には、吸引口７５ａと排出口７５ｂとを接続し、内部をＬ字状に貫通する貫通孔７５（排気ガス通路孔の一例）が形成される。

また、図９および図１１に示すように、吸気通路２２には、弁体部７１が配置された位置に対応するように凹状に窪む底面２５ａを有する収容部２５が設けられている。底面２５ａは、所定の曲率半径からなる円弧形状を有しており、弁体部７１の下面７１ａの凸状の円弧形状が、収容部２５の底面２５ａの凹状の円弧形状に対応する。また、弁体部７１の半月状の断面形状は、収容部２５の窪み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）の回動軸７２を中心として矢印Ｐ１方向または矢印Ｐ２方向に回動される弁体部７１が収容される。

また、図９に示すように、底面２５ａには、排気ガスを吸気通路２２に導入するための導入口２６（排気ガス導入口の一例）が設けられている。また、導入口２６は、底面２５ａを矢印Ｙ２方向に沿って直線的に延びる長孔形状を有する。なお、導入口２６の最も上流側（Ｙ１側）の部分においてＥＧＲ配管５１が接続されている。また、導入口２６は、図１１に示すように、導入口２６の部分から底面２５ａに沿って円弧状に延びている。なお、吸引口７５ａは、導入口２６以上の断面積を有している。

そして、第３実施形態では、図９に示すように、収容部２５に弁体部７１が収容された状態から、弁体部７１を矢印Ｐ１方向に徐々に回動させた場合、図１０に示すように、弁体部７１の下面７１ａ側の吸引口７５ａが収容部２５の導入口２６と部分的に重なる領域Ｔが生じるように構成されている。また、領域Ｔは、弁体部７１の矢印Ｐ１方向への回動とともに矢印Ｐ１方向に移動するように構成されている。なお、回動中、導入口２６のうち領域Ｔ以外の部分は、弁体部７１の下面７１ａによって塞がれている。これにより、ＥＧＲ配管５１から供給されて導入口２６を流通する排気ガスは、導入口２６のうちの領域Ｔを介して貫通孔７５内に拡がり排出口７５ｂへ導かれる。

たとえば、図１１に示すように、弁体部７１を僅かに閉じ側（矢印Ｐ１方向側）にして吸気流制御が行われる場合、吸気流中に配置された先端面７１ｂ近傍に圧力が降下した領域Ｖが発生する。また、負圧は、貫通孔７５内にも及ぶ。そして、領域Ｖが有する負圧を利用して、導入口２６から導入された排気ガスが吸引口７５ａから吸引されるとともに排出口７５ｂを介して吸気流中に吸引されて排出される。また、図１２に示すように、弁体部７１を図１１に示した状態からさらに閉じ側（矢印Ｐ１方向側）に回動させて吸気流制御が行われる場合においても、領域Ｖの負圧を利用して、導入口２６から導入された排気ガスが吸引口７５ａから吸引されるとともに排出口７５ｂを介して吸気流中に排出される。

なお、弁体部７１を図１１に示した状態から反対に全開状態に戻した場合、図９に示すように、吸引口７５ａが導入口２６よりも上流側（Ｙ１側）にスライド移動することにより、吸引口７５ａは、底面２５ａによって締め切られて、領域Ｔ（図１０参照）は消滅する。また、これと同時に排出口７５ｂも収容部２５内に完全に退避してしまい、吸気通路２２の内面２２ａと弁体部７１の上面７１ｃとが吸気流れ方向に沿って連続して接続される。したがって、導入口２６は弁体部７１により完全に閉じられるように構成されている。なお、第３実施形態による吸気装置のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、弁体部７１の回動範囲に対応するように延びる導入口２６を収容部２５の底面２５ａに設けることによって、収容部２５よりも上方に位置する回動軸７２まわりに弁体部７１が回動されるＴＣＶ７０を用いても、上記第１および第２実施形態と同様に、吸気流の圧力損失の増加を抑制しつつ、排気ガスを吸気流に効率よく導入することが可能な吸気装置を得ることができる。

また、第３実施形態では、弁体部７１が収容部２５に収容される全開状態において、貫通孔７５の排出口７５ｂと吸気通路２２とが連通されないので、排気ガスに含まれる水分（排気凝縮水）が貫通孔７５および導入口２６を逆流してＥＧＲ配管５１（ＥＧＲ制御弁５３）に戻されるのを確実に防止することができる。なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり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全ての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、導入口２４と弁体部３１（６１）の吸引口３５ａ（６５ａ）とを平面視で単に互いに重ならないように構成したが、本発明はこれに限られない。たとえば、導入口２４の上方に対応する下面３１ａの部分に、導入口２４に向かって突出する凸部（蓋部）を追加してもよい。これにより、弁体部３１が全開状態では、凸部（蓋部）が導入口２４をより確実に塞ぐことができるので、排気凝縮水（排気ガスに含まれる水分）の逆流をより確実に行うことができる。

また、上記第１および第２実施形態では、弁体部３１（６１）の上面３１ｃ（６１ｃ）を平坦状に形成したが、本発明はこれに限られない。たとえば、弁体部３１の上面３１ｃを先端面３１ｂ近傍において吸気流中に向けて若干上方向に反らせるように形成してもよい。これにより、吸気流制御時に先端面３１ｂ近傍での流速をより増加させて先端面３１ｂ近傍に、より強力に負圧領域（圧力が降下した領域Ｖ）を発生させることができる。

また、上記第１および第２実施形態では、導入口２４と弁体部３１（６１）の吸引口３５ａ（６５ａ）とを平面視で互いに重ならないように構成したが、本発明はこれに限られない。すなわち、導入口２４と吸引口３５ａとが平面視で部分的に重なっていてもよいし、完全に重なっていてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、吸引口３５ａ（６５ａ、７５ａ）から排出口３５ｂ（６５ｂ、７５ｂ）までが単一の流路の貫通孔３５（６５、７５）を弁体部３１（６１、７１）に設けたが、本発明はこれに限られない。たとえば、貫通孔３５の全体の断面積が導入口２４の断面積以上を満たすならば、貫通孔３５の内部で流路を複数に枝分かれさせて各々の排出口に接続されるように貫通孔３５を構成してもよい。

また、上記第３実施形態では、弁体部７１が収容部２５に収容される全開状態において排出口７５ｂと吸気通路２２とが連通されない例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、弁体部７１が全開状態（図９参照）でも導入口２６の先端部と吸気通路２２とが細い連通路（細溝）によって直接的に接続されていてもよい。これにより、高負荷状態でエンジン１００が運転される際には、この連通路を介して最小限の排気ガス（ＥＧＲガス）を導入することができる。なお、このような連通路は、貫通孔７５よりも小さい断面積を有する。これにより、貫通孔７５の流路抵抗が連通路の流路抵抗よりも小さくなるので、弁体部７１が閉じ側に回動された場合には、導入口２６からの排気ガスを連通路ではなく流路抵抗の小さい貫通孔７５を介して確実に吸気流中に吸引することができる。

また、上記第３実施形態では、下面７１ａの一部の先端面７１ｂに排出口７５ｂを形成したが、本発明はこれに限られない。たとえば、吸気の流れ方向の下流側において、平坦な上面７１ｃと円弧状の下面７１ａとを接続する先端部を有するように弁体部７１を形成するとともに、この弁体部７１の先端部（先端面）に排出口７５ｂを形成してもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、車両用のエンジン１００に本発明を適用したが、本発明はこれに限られない。すなわち、設備機器用や発電用の内燃機関であって負荷変動に応じて吸気流制御が可能に構成された内燃機関に対して本発明を適用してもよい。

２０ 吸気装置（内燃機関の吸気装置）
２２ 吸気通路
２２ａ 内面
２３、２５ 収容部
２３ａ、２５ａ 底面
２３ｂ 傾斜面
２４、２６ 導入口（排気ガス導入口）
３０、６０、７０ ＴＣＶ（吸気流制御弁）
３１、６１、７１ 弁体部
３１ａ、６１ａ、７１ａ 下面
３１ｂ、６１ｂ、７１ｂ 先端面（下流側先端部）
３２、６２、７２ 回動軸
３５、６５、７５ 貫通孔（排気ガス通路孔）
３５ａ、６５ａ、７５ａ 吸引口
３５ｂ、６５ｂ、７５ｂ 排出口
５１ ＥＧＲ配管
５３ ＥＧＲ制御弁
１００ エンジン（内燃機関）

Claims (5)

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、
   前記吸気流制御弁の内部を貫通するように設けられ、前記収容部に対向する前記吸気流制御弁の下面に開口して前記排気ガス導入口から導入された排気ガスを吸引する吸引口と、前記吸気流制御弁における吸気の流れ方向の下流側先端部に開口して前記吸引口から吸引された排気ガスを排出する排出口とを接続する排気ガス通路孔と、を備え、
   前記吸気流制御弁を閉じ側にして吸気流制御が行われる際に、吸気流中に配置された前記吸気流制御弁の下流側先端部近傍に発生する負圧を利用して、前記排気ガス導入口から導入された排気ガスが前記吸引口から吸引されるとともに、前記排気ガス通路孔の前記排出口を介して前記吸気流中に吸引されるように構成され、
   前記吸気流制御を全開状態にした際にも、前記排気ガス導入口は、前記排気ガス通路孔を介して前記吸気通路と連通し、前記排気ガス導入口から導入された排気ガスが前記吸引口から導入されるとともに、前記排気ガス通路孔の前記排出口を介して前記吸気流中に導入されるように構成されている、内燃機関の吸気装置。
2. 前記排気ガス通路孔の断面積は、前記排気ガス導入口の断面積以上の大きさを有している、請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
3. 前記吸気流制御弁は、平板状に形成されており、
   前記排気ガス通路孔は、前記吸気流制御弁の幅方向における内寸法が前記吸気流制御弁の厚み方向における内寸法よりも大きい扁平状の断面形状を有している、請求項１または２に記載の内燃機関の吸気装置。
4. 前記吸気流制御弁は、前記収容部内に配置された回動軸を含み、
   前記回動軸は、前記収容部内において、前記吸気流制御弁における前記排気ガス通路孔よりも吸気の流れ方向の上流側の部分に配置されている、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. 前記収容部は、前記吸気流制御弁の吸気の流れ方向の下流側に前記排気ガス通路孔と連通するように設けられ、吸気の流れ方向の下流側でかつ前記吸気通路の内側に向かって傾斜する傾斜面を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気装置。

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