JP2010071190A - 内燃機関のｅｇｒ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関のＥＧＲ制御装置において、ベンチュリ装置のノズルおよびディフューザを簡単な構造で連動して作動させる。
【解決手段】 内燃機関の吸気通路１２に設けられたベンチュリ装置１９は、上流側に配置されて吸気の流れ方向に沿って通路面積が減少するノズル３２と、下流側に配置されて吸気の流れ方向に沿って通路面積が増加するディフューザ３６と、ノズル３２およびディフューザ３６の間に形成されてＥＧＲ通路２１に連通するスリット２８とを備える。通路面積可変機構４１でノズル３２の出口通路面積を増加させると、連結手段４５によりディフューザ３６の入口通路面積が連動して増加するので、共通の通路面積可変機構４１でノズル３２およびディフューザ３６の両方を連動して作動させることが可能になり、部品点数を削減してコストダウンに寄与することができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、内燃機関の吸気通路に設けられたベンチュリ装置と、前記内燃機関の排気通路から前記ベンチュリ装置にＥＧＲガスを還流するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に流れるＥＧＲ量を制御するＥＧＲ制御手段とを備えた内燃機関のＥＧＲ制御装置に関する。

吸気管１の途中にベンチュリ部２を形成し、ベンチュリ部２のスロート部の外周に環状チャンバ３を設け、環状チャンバ３の内部と吸気管１の内部とを連通させる環状スリット６によって縮径部７および拡径部８を区画し、環状チャンバ３から環状スリット６を介して吸気管１の内部にＥＧＲガスを導入するものが、下記特許文献１により公知である。

また吸気チャンネル２にＥＧＲガスを再循環させるための移送チャンネル４が接続する接続部分にベンチュリ９を設け、駆動シャフト１１によってベンチュリ９の壁部分１０をくぼみ１２に対して出没するように駆動することで、吸気チャンネル２のベンチュリ９の通路面積を変化させるものが、下記特許文献２により公知である。
特開２００７−９２５９２号公報 特表２００３−５３４４８７号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたものは、縮径部７および拡径部８間に段差Ｇを設けることで、ベンチュリ部２の最小内径部（縮径部７の下流端）よりも下流側（拡径部８側）に生じる負圧によってＥＧＲガスの吸引作用を高めているが、ベンチュリ部２は鋳造によって一体成形されており、前記段差Ｇの高さはＥＧＲガスの導入量に関わらずに一定になっている。

また上記特許文献２に記載されたものは、縮径部と拡径部とを一体に備える壁部分１０を駆動シャフト１１で駆動するようになっているが、この構成ではノズル出口とディフューザ入口との間の段差を調整することは不可能である。

そこで本出願人は、ノズルの出口通路面積を変更するノズル出口通路面積可変機構と、ディフューザの入口通路面積を変更するディフューザ入口通路面積可変機構とを備え、ノズル出口通路面積可変機構およびディフューザ入口通路面積可変機構を、ディフューザの入口通路面積がノズルの出口通路面積よりもＥＧＲガスの導入量に応じた値だけ大きくなるように制御することで、ＥＧＲ通路から吸気通路に導入されるＥＧＲガスの量に見合ったスリットの段差を形成し、吸気通路にＥＧＲガスをスムーズに導入しながら、吸気通路を流れる吸気に発生する乱流を減少させて圧損を最小限に抑えることができる内燃機関のＥＧＲ制御装置を、特願２００８−１５５３１９号により既に提案している。

しかしながら上記従来のものは、ノズルの出口通路面積を変更するノズル出口通路面積可変機構と、ディフューザの入口通路面積を変更するディフューザ入口通路面積可変機構とを別個に備えているため、その部品点数が増加してコストアップの要因になるだけでなく、ノズル出口通路面積可変機構およびディフューザ入口通路面積可変機構の二つを連携して作動させる制御が複雑になるという問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、内燃機関のＥＧＲ制御装置において、ベンチュリ装置のノズルおよびディフューザを簡単な構造で連動して作動させることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、内燃機関の吸気通路に設けられたベンチュリ装置と、前記内燃機関の排気通路から前記ベンチュリ装置にＥＧＲガスを還流するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に流れるＥＧＲ量を制御するＥＧＲ制御手段とを備えた内燃機関のＥＧＲ制御装置において、前記ベンチュリ装置は、ＥＧＲ導入時において、前記吸気通路の上流側に配置されて吸気の流れ方向に沿って通路面積を減少させるノズルと、前記吸気通路の前記ノズルよりも下流側に配置されて吸気の流れ方向に沿って通路面積を増加させるディフューザと、前記ノズルの下流側端部および前記ディフューザの上流側端部の間に形成されて前記ＥＧＲ通路に連通するスリットと、前記ノズルの出口通路面積および前記ディフューザの入口通路面積を変更する通路面積可変機構とを備え、前記ノズルと前記ディフューザとを連結手段で連結することで、前記通路面積可変機構のアクチュエータによる前記ノズルの出口通路面積の変更に連動して、前記ディフューザの入口通路面積を変更することを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、内燃機関の吸気通路に設けられたベンチュリ装置と、前記内燃機関の排気通路から前記ベンチュリ装置にＥＧＲガスを還流するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に流れるＥＧＲ量を制御するＥＧＲ制御手段とを備えた内燃機関のＥＧＲ制御装置において、前記ベンチュリ装置は、ＥＧＲ導入時において、前記吸気通路の上流側に配置されて吸気の流れ方向に沿って通路面積を減少させるノズルと、前記吸気通路の前記ノズルよりも下流側に配置されて吸気の流れ方向に沿って通路面積を増加させるディフューザと、前記ノズルの下流側端部および前記ディフューザの上流側端部の間に形成されて前記ＥＧＲ通路に連通するスリットと、前記ノズルの出口通路面積および前記ディフューザの入口通路面積を変更する通路面積可変機構とを備え、前記通路面積可変機構のアクチュエータを前記ノズルおよび前記ディフューザにそれぞれ連結することで、前記ノズルの出口通路面積および前記ディフューザの入口通路面積を相互に連動して変更することを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記ベンチュリ装置が設けられる位置において、前記吸気通路は前記ＥＧＲ通路が連通する平坦な壁面を有しており、前記ノズルは上流側端部が前記壁面上に枢支されて下流側に延び、前記ディフューザは下流側端部が前記壁面上に枢支されて上流側に延び、ＥＧＲガスの導入時において、前記通路面積可変機構は、前記ノズルの下流側端部および前記ディフューザの上流側端部を前記壁面から離れる方向に揺動させることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、ＥＧＲガスの導入時において、前記ノズルの下流側端部は、ＥＧＲガスの導入量に応じた値だけ、前記ディフューザの上流側端部より前記壁面から離れる方向に揺動することを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、ＥＧＲガスの非導入時において、前記通路面積可変機構は前記ノズルを前記壁面に沿わせるとともに、前記ディフューザを前記壁面に沿わせることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置が提案される。

また請求項６に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記連結手段は、前記ノズルに設けられた第１係合部と、前記ディフューザに設けられて前記第１係合部が摺動自在に係合する第２係合部とで構成されることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置が提案される。

また請求項７に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記アクチュエータは前記ノズルおよび前記ディフューザの揺動方向に伸縮する出力部材を備え、前記出力部材は第１リンクを介して前記ノズルに連結されるとともに第２リンクを介して前記ディフューザに連結されることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置が提案される。

また請求項８に記載された発明によれば、請求項１〜請求項７の何れか１項の構成に加えて、ＥＧＲ制御手段は前記ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ制御バルブで構成され、前記通路面積可変機構のアクチュエータは前記ＥＧＲ制御バルブの駆動に兼用されることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置が提案される。

また請求項９に記載された発明によれば、請求項１〜請求項８の何れか１項の構成に加えて、前記ノズルおよび前記ディフューザはフラップ状に形成されることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置が提案される。

尚、実施の形態のＥＧＲ制御バルブ２３は本発明の手段ＥＧＲ制御手段に対応し、実施の形態の出力ロッド４２ａは本発明の出力部材に対応する。

請求項１の構成によれば、内燃機関の吸気通路に設けられたベンチュリ装置が、上流側に配置されて吸気の流れ方向に沿って通路面積が減少するノズルと、下流側に配置されて吸気の流れ方向に沿って通路面積が増加するディフューザと、ノズルおよびディフューザの間に形成されてＥＧＲ通路に連通するスリットとを備えており、通路面積可変機構のアクチュエータでノズルの出口通路面積を増加させると、連結手段によりディフューザの入口通路面積が連動して増加するので、共通の通路面積可変機構でノズルおよびディフューザの両方を連動して作動させることが可能になり、部品点数を削減してコストダウンに寄与することができる。

また請求項２の構成によれば、内燃機関の吸気通路に設けられたベンチュリ装置が、上流側に配置されて吸気の流れ方向に沿って通路面積が減少するノズルと、下流側に配置されて吸気の流れ方向に沿って通路面積が増加するディフューザと、ノズルおよびディフューザの間に形成されてＥＧＲ通路に連通するスリットとを備えており、通路面積可変機構のアクチュエータをノズルおよびディフューザにそれぞれ連結し、ノズルの出口通路面積およびディフューザの入口通路面積を相互に連動して変更するので、共通の通路面積可変機構でノズルおよびディフューザの両方を連動して作動させることが可能になり、部品点数を削減してコストダウンに寄与することができる。

また請求項３の構成によれば、ベンチュリ装置が設けられる位置において吸気通路はＥＧＲ通路が連通する平坦な壁面を有しており、ノズルは上流側端部が壁面上に枢支されて下流側に延び、ディフューザは下流側端部が壁面上に枢支されて上流側に延びるので、壁面との間に隙間を発生させることなくノズルおよびディフューザを枢支することができる。

また請求項４の構成によれば、ＥＧＲガスの導入時に、ノズルの下流側端部は、ＥＧＲガスの導入量に応じた値だけ、ディフューザの上流側端部より壁面から離れる方向に揺動するので、ＥＧＲ通路から吸気通路に導入されるＥＧＲガスの量に見合ったスリットの段差を形成することが可能になり、吸気通路にＥＧＲガスをスムーズに導入しながら、吸気通路を流れる吸気に発生する乱流を減少させて圧損を最小限に抑えることができる。

また請求項５の構成によれば、ＥＧＲガスの非導入時において、通路面積可変機構はノズルを前記壁面に沿わせるとともに、ディフューザを前記壁面に沿わせるので、ＥＧＲガスの非導入時にノズルおよびディフューザ間のスリットを消滅させて、吸気の流通抵抗を最小限に抑えて圧損を低減することができる。

また請求項６の構成によれば、ノズルに設けられた第１係合部と、ディフューザに設けられて第１係合部が摺動自在に係合する第２係合部とで連結手段を構成したので、連結手段の構造が簡単になる。

また請求項７の構成によれば、アクチュエータはノズルおよびディフューザの揺動方向に伸縮する出力部材を備え、出力部材を第１、第２リンクを介してそれぞれノズルおよびディフューザに連結したので、簡単な構造でノズルおよびディフューザを相互に連動して作動させることができる。

また請求項８の構成によれば、通路面積可変機構のアクチュエータをＥＧＲ制御バルブの駆動に兼用したので、通路面積可変機構およびＥＧＲ制御バルブにそれぞれ駆動源を設ける場合に比べて部品点数を削減することができる。

また請求項９の構成によれば、ノズルおよびディフューザをフラップ状に形成したので、その構造を簡素化するとともに軽量化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図５は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１は内燃機関のＥＧＲ制御装置の全体構成図、図２はベンチュリ装置の縦断面図（ＥＧＲガス非導入時）、図３はベンチュリ装置の縦断面図（ＥＧＲガス導入時）、図４はベンチュリ装置の斜視図、図５はベンチュリ装置の圧損を示すグラフである。

図１に示すように、水素を燃料とする内燃機関Ｅは吸気ポート１１…に連なる吸気通路１２と、排気ポート１３…に連なる排気通路１４とを備える。ターボチャージャ１５は排気通路１４に臨むタービン１６と吸気通路１２に臨むコンプレッサ１７とを同軸に結合したものであり、排気通路１４を流れる排気で駆動されるタービン１６の回転をコンプレッサ１７に伝達し、回転するコンプレッサ１７で吸気を圧縮して過給を行うようになっている。

ターボチャージャ１５のコンプレッサ１７と内燃機関Ｅの吸気ポート１１…とを接続する吸気通路１２には、コンプレッサ１７で圧縮されて温度上昇した吸気を冷却するインタークーラ１８が設けられる。コンプレッサ１７の上流の吸気通路１２にベンチュリ装置１９が設けられており、またタービン１６とその下流の排気ガス浄化触媒２０との間の排気通路１４が、ＥＧＲ通路２１を介してベンチュリ装置１９に接続される。ＥＧＲ通路２１には、その上流側にＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２２が配置され、その下流側にＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ制御バルブ２３が配置される。

ベンチュリ装置１９は、上流側の吸気通路１２から供給される吸気を絞るべく末狭まりに配置された１枚のノズル３２と、ノズル３２の下流側端部から末広がりに配置された１枚のディフューザ３６とを備えており、ノズル３２およびディフューザ３６の間のスリット２８にＥＧＲ通路２１の下流端が開口する。ノズル３２およびディフューザ３６はフラップ状に形成されており、これにより構造の簡素化および重量の軽減を図ることができる。

図２〜図４に示すように、吸気通路１２は少なくともベンチュリ装置１９を設けた部分が矩形状断面を有している。ノズル３２は吸気の流れ方向の上流側端部が吸気通路１２の平坦な上側の壁面１２ａに支軸３１で揺動自在に枢支され、またディフューザ３６は吸気の流れ方向の下流側端部が前記壁面１２ａに支軸３７で揺動自在に枢支される。これらノズル３２およびディフューザ３６は、通路面積可変機構４１により揺動駆動される。

通路面積可変機構４１は、リニアソレノイド等のアクチュエータ４２を備えており、その出力ロッド４２ａによってノズル３２およびディフューザ３６が揺動駆動される。即ち、ノズル３２の下流側端部寄りの位置に左右方向に延びるピン４３が固定されており、その両端の第１係合部４３ａ，４３ａがノズル３２の左右の側縁から外側に突出する。ディフューザ３６の左右の側縁の上流側端部からアーム４４，４４が突出しており、それらのアーム４４，４４の先端に前記第１係合部４３ａ，４３ａが摺動自在に嵌合する長孔状の第２係合部４４ａ，４４ａが形成される。上記ピン４３およびアーム４４は、本発明の連結手段４５を構成する。

従って、図２に示すように、アクチュエータ４２の出力ロッド４２ａを上方に引き上げると、ピン４３が固定されたノズル３２が支軸３１を中心にして上方に揺動し、吸気通路１２の上側の壁面１２ａに沿うように密着する。ノズル３２の上方への揺動に伴い、ピン４３の両端の第１係合部４３ａ，４３ａに長孔状の第２係合部４４ａ，４４ａを係合させたディフューザ３６は、支軸３７を中心にして上方に揺動し、吸気通路１２の上側の壁面１２ａに沿うように密着する。この状態では、ノズル３２によってＥＧＲ通路２１と吸気通路１２との連通が遮断され、ベンチュリ装置１９の部分の通路面積は吸気通路１２の他の部分の通路面積と同じになる。またノズル３２の下流側端部とディフューザ３６の上流側端部とが当接することで前記スリット２８が消滅する。

逆に、図３に示すように、アクチュエータ４２の出力ロッド４２ａを下方に押し下げると、ピン４３が固定されたノズル３２が支軸３１を中心にして下方に揺動し、吸気通路１２の上側の壁面１２ａから離間する。ノズル３２の下方への揺動に伴い、ピン４３の両端の第１係合部４３ａ，４３ａに長孔状の第２係合部４４ａ，４４ａを係合させたディフューザ３６は、支軸３７を中心にして下方に揺動し、吸気通路１２の上側の壁面１２ａから離間する。この状態では、ＥＧＲ通路２１と吸気通路１２とが連通し、ベンチュリ装置１９の部分の吸気通路１２は、吸気の流れ方向に沿ってノズル３２により一旦断面積が縮小した後にディフューザ３６により再び断面積が拡開する。またノズル３２の下流側端部の壁面１２ａからの距離が、ディフューザ３６の上流側端部の壁面１２ａからの距離よりも大きくなることで、両者の間に前記スリット２８が形成される。

次に、上記構成を備えた本発明の第１の実施の形態の作用を説明する。

内燃機関Ｅはスロットルバルブを備えていないタイプであり、吸気系への燃料噴射量を制御することで出力の制御が行なわれる。

内燃機関Ｅの排気ポート１３…から排気通路１４に排出された排気はターボチャージャ１５のタービン１６を駆動した後、排気ガス浄化触媒２０を通過して浄化された状態で排出される。ターボチャージャ１５のタービン１６で駆動されるコンプレッサ１７により圧縮された吸気は、インタークーラ１８で冷却された後に吸気ポート１１…から内燃機関Ｅに吸入されて燃料の燃焼に供される。ターボチャージャ１５のタービン１６の下流の排気通路１４から分岐するＥＧＲ通路２１に導入されたＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ２２で冷却された後にＥＧＲ制御バルブ２３で流量を制御され、ベンチュリ装置１９に発生する負圧で吸気通路１２に還流することで排気中のＮＯｘの低減に寄与する。

吸気通路１２へのＥＧＲガスの導入を行わない場合には、通路面積可変機構４１によりノズル３２を吸気通路１２の壁面１２ａに沿う位置に揺動させるとともに、ディフューザ３６を吸気通路１２の壁面１２ａに沿う位置に揺動させる（図２参照）。その結果、ノズル３２によってＥＧＲ通路２１が閉塞されるため、ＥＧＲ制御バルブ２３を閉弁しなくても、吸気通路１２へのＥＧＲガスの導入を停止することができる。これと同時に、ノズル３２およびディフューザ３６間のスリット２８も消滅し、ベンチュリ装置１９の近傍の吸気通路１２の内面が突起や凹部が存在しない滑らかな形状となり、吸気のスムーズな流通を可能にして圧損の発生を最小限に抑えることができる。

また排気通路１４から吸気通路１２にＥＧＲ通路２１を介してＥＧＲガスを導入する場合には、通路面積可変機構４１によりノズル３２を壁面１２ａから離間する方向に揺動させることで通路面積を吸気の流れ方向に沿って減少させ、かつディフューザ３６を壁面１２ａから離間する方向に揺動させることで通路面積を吸気の流れ方向に沿って増加させる（図３参照）。

このとき、ノズル３２の下流側端部の出口通路面積に対し、ディフューザ３６の上流側端部の入口通路面積を、ＥＧＲガスの導入量に応じた値だけ大きくすることで、所定の段差Ｇ（図３参照）を有するスリット２８をノズル３２およびディフューザ３６間に形成する。ノズル３２の部分を流れる流体の量に対して、ディフューザ３６の部分を流れる流体の量は、スリット２８から導入されたＥＧＲガスの量だけ多くなるが、ディフューザ３６の上流側端部の入口通路面積をノズル３２の下流側端部の出口通路面積よりもＥＧＲガスの導入量に応じた値だけ大きくすることで、ＥＧＲガスが流入するスリット２８の近傍の吸気通路１２における乱流の発生を防止し、ベンチュリ装置１９における圧損を低減しながら、ＥＧＲガスの吸気通路１２へのスムーズな導入を可能にすることができる。

しかもＥＧＲ通路２１が吸気通路１２に連通する位置は、ノズル３２とディフューザ３６との間に開口するスリット２８よりも吸気の流れ方向上流側にあるので、ＥＧＲ通路２１から流出したＥＧＲガスはノズル３２の背面に沿って吸気の流れ方向と略平行に案内され、スリット２８を通過して吸気通路１２を流れる吸気に一層スムーズに合流することができる。

図５から明らかなように、ＥＧＲガスを導入しないときには、ノズル３２の出口通路面積とディフューザ３６の入口通路面積とを等しくした場合の方が、ノズル３２の出口通路面積よりもディフューザ３６の入口通路面積を大きくした場合よりもベンチュリ装置１９での圧損が減少していることが分かる。その理由は、ＥＧＲガスを導入しないときには、ノズル３２における吸気の流量とディフューザ３６における吸気の流量とが等しいため、出口通路面積に対して入口通路面積を増加させることで、かえって吸気の乱れが増加するからである。

一方、ＥＧＲガスを導入するときには、ノズル３２の出口通路面積とディフューザ３６の入口通路面積とを等しくした場合の方が、ノズル３２の出口通路面積よりもディフューザ３６の入口通路面積を大きくした場合よりもベンチュリ装置１９での圧損が増加していることが分かる。その理由は、ＥＧＲガスを導入するときには、ノズル３２における吸気流量よりもディフューザ３６における吸気の流量が導入されたＥＧＲガスの分だけ増加するため、出口通路面積に対して入口通路面積を増加させないと吸気の乱れが増加するからである。

このように、本実施の形態によれば、ＥＧＲガスの導入時の圧損の低減と、ＥＧＲガスの非導入時の圧損の低減とを両立させることができる。

またノズル３２およびディフューザ３６を対応する二つの通路面積可変機構でそれぞれ作動させるのでなく、共通の通路面積可変機構４１で連動して作動させるので、部品点数およびコストの削減が可能になるだけでなく、二つの通路面積可変機構を関連して制御することなく、ノズル３２およびディフューザ３６の作動を確実に連動させることができる。

また吸気通路１２の平坦な壁面１２ａにノズル３２の上流側端部およびディフューザ３６の下流側端部をそれぞれ支軸３１，３７で枢支したので、壁面１２ａとの間に隙間を発生させることなくノズル３２およびディフューザ３６を枢支することができる。

しかも、ノズル３２の側面に設けられた突起よりなる第１係合部４３ａ，４３ａと、ディフューザ３６の側面に設けられて第１係合部４３ａ，４３ａが摺動自在に係合する長孔よりなる第２係合部４４ａ，４４ａとで連結手段２５を構成したので、連結手段４５の構造が簡単になる。

図６〜図９は本発明の第２の実施の形態を示すもので、図６はベンチュリ装置の縦断面図（ＥＧＲガス非導入時）、図７はベンチュリ装置の縦断面図（ＥＧＲガス導入時）、図８はベンチュリ装置の斜視図、図９はアクチュエータのリフト量とスリットの総開口面積との関係を示すグラフである。

第１の実施の形態のディフューザ３６の第２係合部４４ａ，４４ａは直線状の長孔で構成されているが、第２の実施の形態のディフューザ３６の第２係合部４４ａ，４４ａは縦方向の短辺ａおよび横方向の長辺ｂを有するＬ字状の長孔で構成されている。ディフューザ３６は、壁面１２ａに設けたスプリング４６によって上向き（壁面１２ａに沿う方向）に付勢される。

図６に示すように、ＥＧＲガスの非導入時には、ノズル３２の第１係合部４３ａ，４３ａがディフューザ３６の第２係合部４４ａ，４４ａの短辺ａの上端にあるが、スプリング４６によって上向きに付勢されたディフューザ３６は、下降することなく短辺ａの上端に保持される。

この状態から、図７に示すように、通路面積可変機構４１のアクチュエータ４２の出力ロッド４２ａを伸長駆動すると、ピン４３を押圧されたノズル３２は直ちに開方向に揺動を開始するが、ディフューザ３６はノズル３２の第１係合部４３ａ，４３ａが第２係合部４４ａ，４４ａの短辺ａに沿って移動する間は閉位置に保持され、第１係合部４３ａ，４３ａが第２係合部４４ａ，４４ａの短辺ａの下端に達した後に開方向への揺動を開始する。その後は、第１係合部４３ａ，４３ａが第２係合部４４ａ，４４ａの長辺ｂに沿って摺動することで、ノズル３２およびディフューザ３６は更に開方向に揺動する。

図９に示すように、第１の実施の形態ではノズル３２およびディフューザ３６が同時に揺動を開始するので、アクチュエータ４２のリフト量の増加に対してスリット２８の総開口面積がゆっくりと立ち上がるのに対し、第２の実施の形態でアクチュエータ４２のリフト量の増加に対して、先ずノズル３２が開き始め、続いてディフューザ３６が開き始めることで、スリット２８の総開口面積を素早く立ち上げることができる。

図１０〜図１２は本発明の第３の実施の形態を示すもので、図１０はベンチュリ装置の縦断面図（ＥＧＲガス非導入時）、図１１はベンチュリ装置の縦断面図（ＥＧＲガス導入時）、図１２はベンチュリ装置の斜視図である。

第３の実施の形態は第２の実施の形態の変形であって、ＥＧＲ通路２１の吸気通路１２に接続される下流端にＥＧＲ制御バルブ２３が設けられており、このＥＧＲ制御バルブ２３は、ノズル３２およびディフューザ３６の通路面積可変機構４１により駆動される。

即ち、ＥＧＲ制御バルブ２３は、アクチュエータ４２の出力ロッド４２ａの下端に設けた弁体４７と、吸気通路１２の内壁面に設けられて前記弁体４７が着座可能な弁座４８とで構成されており、出力ロッド４２の下端がリンク４２ｂでノズル３２のピン４３に連結される。

この第３の実施の形態によれば、図１０に示すように、アクチュエータ４２の出力ロッド４２ａが収縮すると、ＥＧＲ制御バルブ２３は弁体４７が弁座４８に着座して閉弁し、同時にノズル３２およびディフューザ３６も壁面１２ａに沿う位置に閉じられる。この状態から、図１１に示すように、アクチュエータ４２の出力ロッド４２ａが伸長すると、ＥＧＲ制御バルブ２３は弁体４７が弁座４８から離間して閉弁し、同時にノズル３２およびディフューザ３６も壁面１２ａから離間するように揺動する。このときのノズル３２およびディフューザ３６の作動は、第２の実施の形態と同様である。

この第３の実施の形態によれば、通路面積可変機構４１のアクチュエータ４２をノズル３２のアクチュエータに兼用することで、部品点数およびコストの更なる削減に寄与することができる。

図１３〜図１５は本発明の第４の実施の形態を示すもので、図１３はベンチュリ装置の縦断面図（ＥＧＲガス非導入時）、図１４はベンチュリ装置の縦断面図（ＥＧＲガス導入時）、図１５はベンチュリ装置の斜視図である。

第４の実施の形態は、連結手段４５の構造が第１、第２の実施の形態と異なっている。即ち、第１、第２実施の形態ではノズル３２に設けた第１係合部４３ａ，４３ａと、ディフューザ３６に設けた第２係合部４４ａ，４４ａとで連結手段４５を構成しているが、第４の実施の形態では、アクチュエータ４２の出力ロッド４２ａの下端とノズル３２とを接続する第１リンク４９と、アクチュエータ４２の出力ロッド４２ａの中間部とディフューザ３６とを接続する第２リンク５０とで連結手段４５を構成している。

この第４の実施の形態によれば、図１３に示すように、アクチュエータ４２の出力ロッド４２ａが収縮すると、第１リンク４９を介してノズル３２が壁面１２ａに沿う位置に収納され、第２リンク５０を介してディフューザ３６が壁面１２ａに沿う位置に収納される。この状態から、図１４に示すように、アクチュエータ４２の出力ロッド４２ａが伸長すると、第１リンク４９を介してノズル３２が壁面１２ａから離反する位置に揺動し、第２リンク５０を介してディフューザ３６が壁面１２ａから離反する位置に揺動する。

このとき、第１リンク４９を出力ロッド４２ａおよびノズル３２に連結する位置と、第２リンク５０を出力ロッド４２ａおよびディフューザ３６に連結する位置とを調整することで、ノズル３２およびディフューザ３６間に形成されるスリット２８の開口面積や、スリット２８の段差Ｇを任意に設定することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では水素を燃料とする内燃機関Ｅを例示したが、本発明はガソリンや軽油を燃料とする内燃機関Ｅに対しても、またターボチャージャ１５を持たない内燃機関Ｅに対しても適用することができる。

また実施の形態ではベンチュリ装置１９の近傍で吸気通路１２を矩形状断面としているが、ノズル３２およびディフューザ３６が枢支される壁面１２ａを平坦にし、その反対側の壁面の角を丸めれば、吸気の流通抵抗を低減することができる。

また本発明のＥＧＲ制御手段は、実施の形態のＥＧＲ制御バルブ２３に限定されず、排気管内に設けた排圧制御弁や、本発明の通路面積可変機構４１等によって排圧と吸気圧との差圧をコントロールしてＥＧＲ流量を制御するものが含まれる。

また実施の形態では、ＥＧＲガスの非導入時にノズル３２の下流側端部とディフューザ３６の上流側端部とを突き合わせてスリット２８を消滅させているが、ノズル３２の下流側端部とディフューザ３６の上流側端部とを一部重ね合わせてスリット２８を消滅させても良い。

また第２係合部４４ａの形状は直線状の長孔やＬ字状の長孔に限定されず、円弧状のその他の長孔であっても良く、更に、第１係合部４３ａおよび第２係合部４４ａの関係は突起と長孔である必要はなく、相互に摺動自在に係合するものであれば良い。

また実施の形態ではノズル３２およびディフューザ３６をフラップ状に形成しているが、それらをブロック状等の他の形状とすることができる。

第１の実施の形態に係る内燃機関のＥＧＲ制御装置の全体構成図 ベンチュリ装置の縦断面図（ＥＧＲガス非導入時） ベンチュリ装置の縦断面図（ＥＧＲガス導入時） ベンチュリ装置の斜視図 ベンチュリ装置の圧損を示すグラフ 第２の実施の形態に係るベンチュリ装置の縦断面図（ＥＧＲガス非導入時） ベンチュリ装置の縦断面図（ＥＧＲガス導入時） ベンチュリ装置の斜視図 アクチュエータのリフト量とスリット２８の総開口面積との関係を示すグラフ 第３の実施の形態に係るベンチュリ装置の縦断面図（ＥＧＲガス非導入時） ベンチュリ装置の縦断面図（ＥＧＲガス導入時） ベンチュリ装置の斜視図 第４の実施の形態に係るベンチュリ装置の縦断面図（ＥＧＲガス非導入時） ベンチュリ装置の縦断面図（ＥＧＲガス導入時） ベンチュリ装置の斜視図

符号の説明

１２ 吸気通路
１２ａ 壁面
１４ 排気通路
１９ ベンチュリ装置
２１ ＥＧＲ通路
２３ ＥＧＲ制御バルブ（ＥＧＲ制御手段）
２８ スリット
３２ ノズル
３６ ディフューザ
４１ 通路面積可変機構
４２ アクチュエータ
４２ａ 出力ロッド（出力部材）
４３ａ 第１係合部
４４ａ 第２係合部
４５ 連結手段
４９ 第１リンク
５０ 第２リンク
Ｅ 内燃機関

Claims (9)

1. 内燃機関（Ｅ）の吸気通路（１２）に設けられたベンチュリ装置（１９）と、
   前記内燃機関（Ｅ）の排気通路（１４）から前記ベンチュリ装置（１９）にＥＧＲガスを還流するＥＧＲ通路（２１）と、
   前記ＥＧＲ通路（２１）に流れるＥＧＲ量を制御するＥＧＲ制御手段（２３）とを備えた内燃機関のＥＧＲ制御装置において、
   前記ベンチュリ装置（１９）は、ＥＧＲ導入時において、
   前記吸気通路（１２）の上流側に配置されて吸気の流れ方向に沿って通路面積を減少させるノズル（３２）と、
   前記吸気通路（１２）の前記ノズル（３２）よりも下流側に配置されて吸気の流れ方向に沿って通路面積を増加させるディフューザ（３６）と、
   前記ノズル（３２）の下流側端部および前記ディフューザ（３６）の上流側端部の間に形成されて前記ＥＧＲ通路（２１）に連通するスリット（２８）と、
   前記ノズル（３２）の出口通路面積および前記ディフューザ（３６）の入口通路面積を変更する通路面積可変機構（４１）とを備え、
   前記ノズル（３２）と前記ディフューザ（３６）とを連結手段（４５）で連結することで、前記通路面積可変機構（４１）のアクチュエータ（４２）による前記ノズル（３２）の出口通路面積の変更に連動して、前記ディフューザ（３６）の入口通路面積を変更することを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
2. 内燃機関（Ｅ）の吸気通路（１２）に設けられたベンチュリ装置（１９）と、
   前記内燃機関（Ｅ）の排気通路（１４）から前記ベンチュリ装置（１９）にＥＧＲガスを還流するＥＧＲ通路（２１）と、
   前記ＥＧＲ通路（２１）に流れるＥＧＲ量を制御するＥＧＲ制御手段（２３）とを備えた内燃機関のＥＧＲ制御装置において、
   前記ベンチュリ装置（１９）は、ＥＧＲ導入時において、
   前記吸気通路（１２）の上流側に配置されて吸気の流れ方向に沿って通路面積を減少させるノズル（３２）と、
   前記吸気通路（１２）の前記ノズル（３２）よりも下流側に配置されて吸気の流れ方向に沿って通路面積を増加させるディフューザ（３６）と、
   前記ノズル（３２）の下流側端部および前記ディフューザ（３６）の上流側端部の間に形成されて前記ＥＧＲ通路（２１）に連通するスリット（２８）と、
   前記ノズル（３２）の出口通路面積および前記ディフューザ（３６）の入口通路面積を変更する通路面積可変機構（４１）とを備え、
   前記通路面積可変機構（４１）のアクチュエータ（４２）を前記ノズル（３２）および前記ディフューザ（３６）にそれぞれ連結することで、前記ノズル（３２）の出口通路面積および前記ディフューザ（３６）の入口通路面積を相互に連動して変更することを特徴とする内燃機関のＥＧＲ制御装置。
3. 前記ベンチュリ装置（１９）が設けられる位置において、前記吸気通路（１２）は前記ＥＧＲ通路（２１）が連通する平坦な壁面（１２ａ）を有しており、前記ノズル（３２）は上流側端部が前記壁面（１２ａ）上に枢支されて下流側に延び、前記ディフューザ（３６）は下流側端部が前記壁面（１２ａ）上に枢支されて上流側に延び、
   ＥＧＲガスの導入時において、前記通路面積可変機構（４１）は、前記ノズル（３２）の下流側端部および前記ディフューザ（３６）の上流側端部を前記壁面（１２ａ）から離れる方向に揺動させることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
4. ＥＧＲガスの導入時において、前記ノズル（３２）の下流側端部は、ＥＧＲガスの導入量に応じた値だけ、前記ディフューザ（３６）の上流側端部より前記壁面（１２ａ）から離れる方向に揺動することを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
5. ＥＧＲガスの非導入時において、前記通路面積可変機構（４１）は前記ノズル（３２）を前記壁面（１２ａ）に沿わせるとともに、前記ディフューザ（３６）を前記壁面（１２ａ）に沿わせることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
6. 前記連結手段（４５）は、前記ノズル（３２）に設けられた第１係合部（４３ａ）と、前記ディフューザ（３６）に設けられて前記第１係合部（４３ａ）が摺動自在に係合する第２係合部（４４ａ）とで構成されることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
7. 前記アクチュエータ（４２）は前記ノズル（３２）および前記ディフューザ（３６）の揺動方向に伸縮する出力部材（４２ａ）を備え、前記出力部材（４２ａ）は第１リンク（４９）を介して前記ノズル（３２）に連結されるとともに第２リンク（５０）を介して前記ディフューザ（３６）に連結されることを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
8. ＥＧＲ制御手段は前記ＥＧＲ通路（２１）を開閉するＥＧＲ制御バルブ（２３）で構成され、前記通路面積可変機構（４１）のアクチュエータ（４２）は前記ＥＧＲ制御バルブ（２３）の駆動に兼用されることを特徴とする、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。
9. 前記ノズル（３２）および前記ディフューザ（３６）はフラップ状に形成されることを特徴とする、請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の内燃機関のＥＧＲ制御装置。

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