JP6404207B2 - 車両 - Google Patents

Description

本発明は、車両に関する。より詳しくは、内燃機関と過給機とマスターバック装置とを備えた車両に関する。

マスターバック装置は、負圧を利用することによって運転者によるブレーキペダルの操作力、すなわち車輪の制動力を倍加する。マスターバック装置は、ダイアフラムで分離された２つの負圧室を備えており、運転者がブレーキペダルを踏むと一方の負圧室に大気が導入され、これにより運転者による制動力を増加させる。このようにマスターバック装置を利用するには、ダイアフラムの内部が負圧で維持されている必要があるが、多くの場合、エンジンの吸気によって発生する負圧が利用される。

ところが、過給機を搭載したエンジンでは、インテークマニホールド内の圧力が大気圧よりも低くなる機会が少ないため、例えば特許文献１の発明に示すように、マスターバック装置の負圧を維持するために負圧を発生させる電動ポンプが用いられる。

特開２０１１−１４４６８６号公報

しかしながら負圧を発生させるために電動ポンプを利用するとなると、電動ポンプを駆動するためにエネルギー（エンジン動力やバッテリ等）が必要となったり、また車両全体の重量が増加したりするおそれがある。また電動ポンプを配置するための空間を確保する必要もある。

本発明は、過給機が設けられた車両であって、電動のアクチュエータを用いることなくマスターバック装置の負圧を維持できるものを提供することを目的とする。

（１）車両（例えば、後述の車両Ｖ，Ｖａ）は、内燃機関（例えば、後述のエンジン１）の排気のエネルギーを利用して吸気を加圧する過給機（例えば、後述の過給機８）と、排気バルブの開弁タイミングを可変可能な排気側可変動弁機構（例えば、後述のＥＸ側ＶＴＣ１８ｅ）と、負圧を利用して車輪の制動力を倍加するマスターバック装置（例えば、後述のマスターバック装置９）と、排気通路（例えば、後述の排気管１３）に設けられた負圧取り出し部（例えば、後述の排気側負圧取り出し部１５，１５ａ）と前記マスターバック装置とを接続する排気側負圧ホース（例えば、後述の排気側負圧ホース９２）と、前記排気側負圧ホースに設けられ前記マスターバック装置側から前記排気通路側へのガスの流れのみを許容する排気側逆止弁（例えば、後述の排気側逆止弁９４）と、前記排気側可変動弁機構を用いて前記排気バルブの開弁タイミングを排気上死点から遠くすることによって前記排気通路内に負圧を発生させ、当該排気通路内に発生した負圧を、前記排気側負圧ホースを介して前記マスターバック装置に供給する負圧供給手段（例えば、後述のＥＣＵ５及び排気側遮断弁９６）と、を備える。

（２）この場合、前記車両は、吸気通路に設けられた負圧取り出し部と前記マスターバック装置とを連通する吸気側負圧ホース（例えば、後述の吸気側負圧ホース９１）と、前記吸気側負圧ホースに設けられ前記マスターバック装置側から前記吸気通路側へのガスの流れのみを許容する吸気側逆止弁（例えば、後述の吸気側逆止弁９３）と、をさらに備え、前記負圧供給手段は、前記吸気通路内に負圧が発生する運転領域では、当該吸気通路内に発生した負圧を、前記吸気側負圧ホースを介して前記マスターバック装置に供給することが好ましい。

（３）この場合、前記車両は、前記マスターバック装置の圧力を検出する負圧センサ（例えば、後述の負圧センサ６１）と、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段（例えば、後述のＥＣＵ５、クランク角センサ６４、及びアクセルペダルセンサ６５）と、をさらに備え、前記負圧供給手段は、前記内燃機関の運転状態及び前記負圧センサを用いて検出された前記マスターバック装置の圧力を用いることによって、前記排気通路で発生した負圧を前記マスターバック装置に供給するか又は前記吸気通路で発生した負圧を前記マスターバック装置に供給するかを切り替えることが好ましい。

（４）この場合、前記車両は、負圧を利用して作動する前記マスターバック装置とは別の負圧利用装置（例えば、後述のウエストゲートバルブ８５ａ）をさらに備え、前記負圧利用装置は前記排気通路と負圧ホース（例えば、後述の排気側負圧ホース９２ａ）で接続され、前記負圧供給手段は、前記マスターバック装置における負圧要求及び前記負圧利用装置における負圧要求に応じて前記排気通路内で発生した負圧の供給先を前記マスターバック装置と前記負圧利用装置とで切り替えることが好ましい。

（５）この場合、前記負圧供給手段は、前記負圧要求が大きいほど、排気上死点と前記排気バルブの開弁タイミングとのクランク角度を大きくすることが好ましい。

（６）この場合、前記内燃機関は２以上の複数の気筒を備え、前記負圧取り出し部は、前記排気通路のうち前記気筒の各々から延びる分岐部毎に設けられ、前記排気側負圧ホースは、前記各分岐部の負圧取り出し部と前記マスターバック装置とを接続する複数の配管で構成され、前記各配管には、前記各気筒の負圧取り出し部と前記マスターバック装置との連通を遮断する遮断弁が設けられ、前記負圧供給手段は、前記マスターバック装置における負圧要求を取得し、当該負圧要求が実現されるように前記各遮断弁を開閉し、前記排気通路に生じた負圧を前記マスターバック装置に供給することが好ましい。

（７）この場合、前記車両は、前記負圧供給手段は、前記内燃機関への燃料供給が停止される燃料カット中に前記排気バルブの開弁タイミングを排気上死点から遠くすることによって前記排気通路内に負圧を発生させることが好ましい。

（８）この場合、前記車両は、前記内燃機関の燃焼室における燃焼状態の異常の有無を判定する燃焼状態判定手段（例えば、後述のＥＣＵ５、ノックセンサ６２、及び筒内圧センサ６３）をさらに備え、前記負圧供給手段は、前記内燃機関の運転中に燃焼状態の異常が判定された場合に前記排気バルブの開弁タイミングを排気上死点から遠くすることによって前記排気通路内に負圧を発生させることが好ましい。

（１）排気バルブの開弁タイミングを排気上死点から遠くすると、気筒内のガスが膨張し、排気通路内が負圧化する。本発明では、排気通路とマスターバック装置とを排気側逆止弁が設けられた排気側負圧ホースで接続し、排気側可変動弁機構を用いて排気バルブの開弁タイミングを排気上死点から遠くし、これによって発生した負圧をマスターバック装置へ供給する。これにより、吸気通路内の圧力が低下しにくく、負圧を供給しにくい過給機を備えた内燃機関において、マスターバック装置へ負圧を供給する機会を多く確保できる。よって本発明によれば、マスターバック装置の負圧を維持するための負圧発生ポンプ等の電動アクチュエータが不要となる。

また排気バルブの開弁タイミングを排気上死点から遠くすると、相対的に排気バルブの閉弁タイミングも吸気バルブの開弁タイミングから遠くなる。したがって、上述のように排気側可変動弁機構を用いて負圧を発生させると、排気バルブと吸気バルブの両方が開いたオーバーラップが小さくなるため、ポンプロスが大きくなり、吸気通路側から排気通路側へ気筒を通り抜けるガスの量が低下する。このため機関ブレーキを大きくできるので、ブレーキパッドによる車両の減速を弱め、ひいてはブレーキパッドの寿命を長くできる。また排気バルブの開弁タイミングを排気上死点から遠くすると、上述のように気筒を通過するガスの量が減り、気筒内の残留ガスの排出を促進できるので、内燃機関の燃焼状態を短時間で良好にできる。

（２）本発明では、上記のように排気通路とマスターバック装置とを逆止弁が設けられた排気側負圧ホースで接続し、さらに吸気通路とマスターバック装置とを逆止弁が設けられた吸気側負圧ホースで接続する。そして、吸気通路内に負圧が発生する運転領域では、吸気通路内に発生した負圧をマスターバック装置に供給する。これにより、吸気通路と排気通路との両方からマスターバック装置へ負圧を供給できるので、負圧を供給する機会をさらに多く確保できる。

（３）本発明では、マスターバック装置に供給する負圧の供給元を排気通路と吸気通路とで切り替える負圧供給元切替制御を、内燃機関の運転状態及びマスターバック装置における負圧の大きさに応じて行う。これにより、排気通路や吸気通路内の圧力に応じた適切なタイミングでマスターバック装置へ負圧を供給できる。

（４）本発明では、排気通路で発生させた負圧の供給先をマスターバック装置と負圧利用装置とで切り替える供給先切替制御を、これらマスターバック装置における負圧要求及び負圧利用装置における負圧要求に応じて行う。これにより、負圧を必要としている装置に対して適切な大きさの負圧を供給できる。

（５）排気上死点と排気バルブの開弁タイミングとのクランク角度を大きくすると、排気通路で発生する負圧が大きくなる。本発明では、負圧要求が大きいほど、すなわちより大きな負圧が要求されているほど、上記クランク角度を大きくすることにより、排気通路では要求に応じた大きな負圧を発生させることができるので、必要な負圧を速やかに供給できる。

（６）上述のように排気バルブの開弁タイミングを排気上死点から遠くすると、排気通路には気筒毎に周期的に負圧が発生する。本発明では、マスターバック装置と複数の気筒毎に設けられた負圧取り出し部とを複数の配管で接続し、これら配管にマスターバック装置と気筒との連通を遮断する遮断弁を設ける。そして本発明では、これら遮断弁の開閉、すなわちマスターバック装置へ供給する負圧の供給元を複数の気筒から選択する供給元選択制御を、マスターバック装置における負圧要求に応じて、この負圧要求が実現されるように行う。これにより、マスターバック装置において必要とされる大きさの負圧を速やかに供給できる。

（７）本発明では、内燃機関の燃料カット中に排気バルブの開弁タイミングを調整することによって負圧を発生させることにより、車両の操縦性に影響を与えることなく負圧を発生し、マスターバック装置に供給できる。

（８）本発明では、内燃機関の燃焼状態が異常であると判定された場合に、排気バルブの開弁タイミングを排気上死点から遠くして排気通路内に負圧を発生させる。このようなタイミングで負圧を発生させることにより、気筒内の残留ガスの排出を促進し、ひいては燃焼状態を速やかに良好な状態に復帰させることができ、また発生した負圧をマスターバック装置に供給できる。

本発明の第１実施形態に係る車両の構成を示す図である。 通常走行中における筒内圧、吸気管内の圧力、及び排気管内の圧力の変化を示す図である。 減速燃料カット中であって排気バルブの開閉タイミングを遅角化した場合における筒内圧、吸気管内の圧力、及び排気管内の圧力の変化を示す図である。 排気バルブの開閉タイミングの遅角量と排気管内の圧力との関係を示す図である。 車両の走行中に排気管内で負圧を発生させ、これをマスターバック装置へ供給する負圧供給制御の具体的な手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る負圧供給制御の具体的な手順を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る負圧供給制御の具体的な手順を示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態に係る車両の構成を示す図である。 上記実施形態に係る負圧供給制御の具体的な手順を示すフローチャートである。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る車両Ｖの構成を示す図である。図１には、車両Ｖのうちその動力発生源である内燃機関（以下、単に「エンジン」という）１と、エンジン１に付帯して設けられる各種装置の構成を特に示す。

エンジン１には、吸気をエンジン１の吸気ポートへ導く吸気管１２と、エンジン１の排気ポートから排出される排気が流れる排気管１３と、エンジン１の燃焼室に供給される空気の量を制御するスロットル弁１９と、排気の運動エネルギーを利用して吸気を加圧する過給機８と、図示しない車輪の制動力を倍加するマスターバック装置９と、これらを制御する電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」との略称を用いる）５と、が設けられている。

エンジン１は、２以上の複数の気筒を備え、ガソリンを燃料とした多気筒のガソリンエンジンである。またエンジン１には、クランクシャフトとタイミングベルトを介して連結され、クランクシャフトの回転に従って回転する吸気カムシャフト１６ｉ及び排気カムシャフト１６ｅが設けられている。より具体的には、クランクシャフトが２回転すると、カムシャフト１６ｉ，１６ｅは１回転するようになっている。吸気カムシャフト１６ｉには、気筒毎に設けられた吸気バルブを開閉駆動する吸気カムが設けられ、排気カムシャフト１６ｅには、気筒毎に設けられた排気バルブを開閉駆動する排気カムが設けられている。これにより、カムシャフト１６ｉ，１６ｅが回転すると、吸気バルブ及び排気バルブは、カムシャフト１６ｉ，１６ｅに設けられたカムのプロファイルに応じた態様で進退（開閉）する。

吸気カムシャフト１６ｉの一端部には、クランクシャフトに対する吸気カムのカム位相を変更する吸気側のカム位相可変機構（以下、「ＩＮ側ＶＴＣ」という）１８ｉが設けられている。また排気カムシャフト１６ｅの一端部には、クランクシャフトに対する排気カムのカム位相を変更する排気側のカム位相可変機構（以下、「ＥＸ側ＶＴＣ」という）１８ｅが設けられている。

ＩＮ側ＶＴＣ１８ｉは、ＥＣＵ５からの制御信号に応じて吸気カムシャフト１８ｉのカム位相を無段階に進角又は遅角させることにより、吸気バルブの開閉タイミング（すなわち、開弁タイミング（ＩＶＯ）及び閉弁タイミング（ＩＶＣ））を早めたり遅らせたりする。ＥＸ側ＶＴＣ１８ｅは、ＥＣＵ５からの制御信号に応じて排気カムシャフト１８ｅのカム位相を無段階に進角又は遅角させることにより、排気バルブの開閉タイミング（すなわち、開弁タイミング（ＥＶＯ）及び閉弁タイミング（ＥＶＣ））を早めたり遅らせたりする。

スロットル弁１９は、吸気管１２のうち過給機８より下流側に設けられる。スロットル弁１９は、図示しないドライバを介してＥＣＵ５と接続されている。すなわち、このスロットル弁１９は、運転者が操作するアクセルペダル（図示せず）と機械的な接続が絶たれた所謂ＤＢＷ（Drive By Wire）スロットルと呼称されるものである。スロットル弁１９は、ＥＣＵ５において実行される図示しない吸気量制御によって適切な開度に制御される。

過給機８は、排気管１３に設けられたタービンホイール８１と、吸気管１２に設けられたコンプレッサホイール８２と、これらタービンホイール８１とコンプレッサホイール８２とを連結するタービンシャフト８３と、を備える。タービンホイール８１は、エンジン１から排出された排気が吹き付けられることで回転駆動する。コンプレッサホイール８２は、タービンホイール８１により回転駆動され、エンジン１の吸気を加圧し吸気管１２内へ圧送する。

また排気管１３には、タービンホイール８１の上流側と下流側とを連通するバイパス通路８６が設けられ、さらにこのバイパス通路８６には開閉可能でありタービンホイール８１に吹き付けられる排気の流量を変化させるウエストゲートバルブ８５が設けられている。ウエストゲートバルブ８５を開くと、排気はタービンホイール８１を介さずにバイパス通路８６を経由して排出され、ウエストゲートバルブ８５を閉じると、排気はバイパス通路８６を介さずタービンホイール８１を経由して排出される。従って、過給機８を駆動せずに自然吸気の下でエンジン１を運転する場合には、ウエストゲートバルブ８５は全開に制御され、過給機８を駆動し過給された吸気の下でエンジン１を運転する場合には、ウエストゲートバルブ８５は全開から全閉の間で制御される。

排気管１３は、各気筒の排気ポートから延びる分岐部１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃと、各分岐部１３１ａ〜１３１ｃが集合する集合部１３２と、に分けられる。

マスターバック装置９は、ダイアフラムで分離されかつその内部が大気圧より低い負圧で維持される２つの負圧室を備える。運転者が図示しないブレーキペダルに踏力（制動力）を加えると、一方の負圧室に大気が流入し、これによって２つの負圧室に生じた圧力差を利用してアシスト力を発生し、運転者による制動力を倍加する。以上のようにマスターバック装置９の内部の圧力は、ブレーキペダルが踏み込まれる度に低下する。このため、マスターバック装置９の内部の圧力が大気圧の近傍まで高くなると、アシスト力が発生しなくなる。このため、マスターバック装置９の内部は、必要な時にアシスト力を発生できるように、その内部は所定値よりも大きな負圧で維持されている必要がある。

マスターバック装置９は、吸気管１２に設けられた吸気側負圧取り出し部１４と吸気側負圧ホース９１で接続され、また排気管１３に設けられた排気側負圧取り出し部１５とも排気側負圧ホース９２で接続されている。吸気側負圧ホース９１には、マスターバック装置９側から吸気管１２側へのガスの流れのみを許容する吸気側逆止弁９３と、吸気側負圧取り出し部１４とマスターバック装置９との連通を遮断する吸気側遮断弁９５と、が設けられている。排気側負圧ホース９２には、マスターバック装置９側から排気管１３側へのガスの流れのみを許容する排気側逆止弁９４と、排気側負圧取り出し部１５とマスターバック装置９との連通を遮断する排気側遮断弁９６と、が設けられている。なお本実施形態では、排気側負圧取り出し部１５を、排気管１３のうち排気下流側の集合部１３２に設けた場合について説明するが、排気側負圧取り出し部１５を設ける位置はこれに限らず分岐部１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃであってもよい。

吸気管１２内が負圧になった状態で吸気側遮断弁９５を開くと、吸気管１２内の負圧がマスターバック装置９に供給され、マスターバック装置９内の圧力が低下する。すなわち、マスターバック装置９内のガスが吸気管１２へ排出され、マスターバック装置９内の圧力が低下する。また排気管１３内が負圧になった状態で排気側遮断弁９６を開くと、排気管１３内の負圧がマスターバック装置９に供給され、マスターバック装置９内の圧力が低下する。すなわち、マスターバック装置９内のガスが排気管１３へ排出され、マスターバック装置９内の圧力が低下する。

また車両Ｖには、エンジン１やマスターバック装置９の状態を検出するための複数のセンサ６１〜６５等が設けられている。負圧センサ６１は、マスターバック装置９内の負圧を検出し、検出値に応じた信号をＥＣＵ５に送信する。ＥＣＵ５では、負圧センサ６１からの検出信号を用いて、マスターバック装置９における負圧要求、すなわちマスターバック装置９で十分なアシスト力を発生するために必要とされる負圧と現在の負圧との差を算出する。

ノックセンサ６２は、エンジン１でノッキングが発生した場合にはこれを検出し、検出信号をＥＣＵ５に送信する。筒内圧センサ６３は、エンジン１の気筒内の圧力を検出し、検出値に応じた信号をＥＣＵ５に送信する。ＥＣＵ５は、これらノックセンサ６２及び筒内圧センサ６３の検出信号を用いて、エンジン１の燃焼室における燃焼状態の異常の有無を判定する。従って本実施形態において燃焼状態判定手段は、例えば、ＥＣＵ５、ノックセンサ６２、及び筒内圧センサ６３の組み合わせによって構成される。

クランク角センサ６４は、クランクシャフトに固定されたパルサの回転に応じて、所定のクランク角毎にパルス信号をＥＣＵ５に送信する。ＥＣＵ５では、このクランク角センサ６４からのパルス信号に基づいて実際のエンジンの回転数が把握される。アクセルペダルセンサ６５は、運転者が操作するアクセルペダルの踏み込み量を検出し、これに応じた検出信号をＥＣＵ５に送信する。エンジン１の負荷は、アクセルペダルセンサ６５からの検出信号や、エンジン回転数等に基づいて、ＥＣＵ５における図示しない処理によって算出される。したがって本実施形態において、エンジン１の運転状態を検出する運転状態検出手段は、例えば、ＥＣＵ５、クランク角センサ６４、及びアクセルペダルセンサ６５の組み合わせによって構成される。

次に、吸気管１２内で発生した負圧をマスターバック装置９に供給する方法について説明する。吸気管１２内の圧力は、過給機８によって吸気を圧縮する過給領域では大気圧よりも高くなるが、過給機８の作動が停止するＮＡ（自然吸気）領域では大気圧より低くなる。したがって、過給機８を備える車両Ｖでは、エンジン１の運転状態がＮＡ領域内にある場合には、吸気側遮断弁９５を開き、吸気管１２内に発生した負圧をマスターバック装置９に供給する。

次に、排気管１３内に負圧を発生させ、発生した負圧をマスターバック装置９に供給する方法について、図２〜図５を参照して説明する。
図２は、通常走行中における１番目の気筒の筒内圧（濃実線）、２番目の気筒の筒内圧（濃破線）、吸気管内の圧力（薄実線）、及び排気管内の圧力（薄破線）の変化を示す図である。なお、図２には、各気筒における排気バルブが開いている期間（より具体的には、排気バルブのリフト量が１ｍｍ以上である期間）及び吸気バルブが開いている期間（より具体的には、吸気バルブのリフト量が１ｍｍ以上である期間）を棒で表示する。

図２に示すように、通常走行中、排気バルブは膨張行程の途中で開かれた後、吸気行程の途中（より具体的には、排気上死点の少し後）で閉じられ、吸気バルブは排気行程の途中で開かれた後、圧縮行程の途中（より具体的には、下死点の少し後）で閉じられる。このように通常走行中は、吸気効率を高めるため、排気バルブ及び吸気バルブの開閉タイミングは、両バルブが共に開いたオーバーラップの期間が設けられるように設定される。また、排気バルブが開いている間は排気管と気筒内とが連通しているため、筒内圧（濃実線又は濃破線）と排気管内の圧力（薄破線）とはほぼ等しい。また吸気バルブが開いている間は吸気管と気筒内とが連通しているため、筒内圧と吸気管内の圧力（薄実線）とはほぼ等しい。このように通常走行中は、オーバーラップの期間が設けられることから、筒内圧及び排気管内の圧力は、概ね大気圧に１００［ｋＰａ］を大きく下回ることはない。換言すれば、通常走行中であって排気バルブと吸気バルブでオーバーラップの期間が設けられている場合には、排気管内には有意な大きさの負圧が発生しない。

図３は、車両の減速に伴いエンジンへの燃料供給を遮断する燃料カット中における１番目の気筒の筒内圧（濃実線）、２番目の気筒の筒内圧（濃破線）、吸気通路の一部である吸気管内の圧力（薄実線）、及び排気通路の一部である排気管内の圧力（薄破線）の変化を示す図である。またこの図３には、排気バルブの開閉タイミングを図２の通常走行中よりも遅角した場合における筒内圧等の変化を示す。ここで排気バルブの開閉タイミングを遅角化するとは、本発明では、排気バルブの開閉タイミングを排気上死点からより遠くすることに相当するものと定義する。

図３に示すように、排気バルブの開閉タイミングを遅角化すると、排気バルブの閉弁タイミングが吸気バルブの開弁タイミングよりも早くなるため、負のオーバーラップが大きくなる。このため、排気バルブの開閉タイミングを遅角化すると、気筒を通過するガスの量、すなわち吸気管から導入されたガスが気筒を通過し排気管へ排出されるガスの量が低下し、ポンプロスが大きくなる。また、排気バルブの開閉タイミングを遅角化するほど、気筒内のガスが大きく膨張する。このため、図３に示すように排気バルブを開き始めた直後において、一時的に筒内圧及び排気管内の圧力が大気圧より低くなる。すなわち、各気筒の排気バルブの開閉タイミングを遅角化することにより、排気管内に負圧を間欠的に発生させることができる。またこの際、排気管内に生成される負圧の大きさは、図４に示すように、排気バルブの開閉タイミングの遅角量（すなわち、排気上死点と排気バルブの開閉タイミングとのクランク角度）が大きくなるほど大きくなる。

以上のように、排気バルブの開閉タイミングを遅角化している間は、図１の排気側遮断弁９６を開き、排気管とマスターバック装置とを連通させることにより、排気管内に発生した負圧をマスターバック装置に供給できる。なお、図３に示すように排気管内の圧力は負圧と正圧とを交互に繰り返すこととなる。したがって、マスターバック装置には負圧のみが確実に供給され、正圧が供給されないようにするためには、排気バルブを開いた直後であって負圧が発生する期間でのみ排気側遮断弁を開き、それ以外の期間では排気側遮断弁を閉じることが好ましい。

なお図３には、燃料カット中に排気バルブの開閉タイミングを通常走行中よりも遅角化した場合について説明したが、燃料カット中でなくエンジンに燃料を供給している間であっても、排気バルブの開閉タイミングを通常走行中よりも遅角化することによって、排気管内に負圧を間欠的に発生させることができる。

図５は、車両の走行中に排気管内で負圧を発生させ、これをマスターバック装置へ供給する負圧供給制御の具体的な手順を示すフローチャートである。図５の処理は、イグニッションスイッチをオンにしてからオフにするまでの間、すなわち車両の走行中に所定の周期でＥＣＵにおいて繰り返し実行される。

始めにＳ１では、ＥＣＵは、車両が減速に伴う燃料カットの実行中であるか否か（すなわち、車速が０より大きくかつアクセルペダルが全閉であるか否か）を判定する。Ｓ１の判定がＮＯである場合には、以下の負圧供給制御を行うことなく直ちにこの処理を終了する。Ｓ１の判定がＹＥＳである場合には、Ｓ２に移る。

Ｓ２では、ＥＣＵは、負圧センサの出力を用いることによって、現在マスターバック装置で負圧が要求されているか否かを判定する。Ｓ２の判定がＮＯである場合には、以下の負圧供給制御を行うことなく直ちにこの処理を終了する。Ｓ２の判定がＹＥＳである場合には、Ｓ３及びＳ４から成る負圧供給制御を実行する。

Ｓ３では、ＥＣＵは、図２〜図３を参照して説明したように、ＥＸ側ＶＴＣを用いて排気バルブの開閉タイミングを通常走行中よりも遅角化することによって、排気管内に負圧を発生させる。なお、図４を参照して説明したように排気バルブの開閉タイミングの遅角量を大きくするほど、排気管内に発生する負圧が大きくなる。よってＳ３では、マスターバック装置で要求されている負圧が大きいほど、排気バルブの開閉タイミングの遅角量を大きく設定することが好ましい。Ｓ４では、ＥＣＵは、排気管内に負圧が発生するタイミングに合わせて排気側遮断弁を開くことにより、排気管内で発生した負圧をマスターバック装置に供給し、この処理を終了する。図４のフローチャートによれば、減速燃料カット中は、マスターバック装置に必要な負圧が供給されるまでＳ３〜Ｓ４の負圧供給制御が複数回にわたり繰り返し実行される。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）本実施形態では、排気管１３とマスターバック装置９とを排気側逆止弁９４が設けられた排気側負圧ホース９２で接続するとともに、排気バルブの開弁タイミングを排気上死点から遠くし、これによって発生した負圧をマスターバック装置９へ供給する。これにより、負圧を供給しにくい過給機８を備えたエンジン１において、マスターバック装置９へ負圧を供給する機会を多く確保できる。よって本実施形態によれば、マスターバック装置９の負圧を維持するための負圧発生ポンプ等の電動アクチュエータが不要となる。

また排気バルブの開弁タイミングを排気上死点から遠くすると、相対的に排気バルブの閉弁タイミングも吸気バルブの開弁タイミングから遠くなる。したがって、上述のようにして負圧を発生させると、排気バルブと吸気バルブの両方が開いたオーバーラップが小さくなるため、ポンプロスが大きくなり、吸気管１２側から排気管１３側へ気筒を通り抜けるガスの量が低下する。このため機関ブレーキを大きくできるので、ブレーキパッドによる車両の減速を弱め、ひいてはブレーキパッドの寿命を長くできる。また排気バルブの開弁タイミングを排気上死点から遠くすると、上述のように気筒を通過するガスの量が減り、気筒内の残留ガスの排出を促進できるので、エンジン１の燃焼状態を短時間で良好にできる。

（２）本実施形態では、要求されている負圧が大きいほど、排気バルブの遅角量を大きくすることにより、排気管１３では要求に応じた大きな負圧を発生させることができるので、必要な負圧を速やかに供給できる。

（３）本実施形態では、エンジン１の減速燃料カット中に排気バルブの開弁タイミングを調整することによって負圧を発生させることにより、車両Ｖの操縦性に影響を与えることなく負圧を発生し、マスターバック装置９に供給できる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。上記第１実施形態では、減速燃料カット中に排気管内に負圧を発生させる場合について説明した。しかしながら上述のように、排気バルブの開閉タイミングを遅角化することによって排気管内に負圧を発生させる方法は、減速燃料カット中に限らず、エンジンに燃料を供給している間であっても実行できる。また上述のようにエンジンの運転状態がＮＡ領域内でありかつスロットル弁が閉じられている場合には、吸気管内は負圧になっている。本実施形態では、燃料を供給している間に負圧を供給する場合について説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態と同じ構成については、その詳細な説明を省略する。

図６は、本実施形態に係る負圧供給制御の具体的な手順を示すフローチャートである。図６の処理は、イグニッションスイッチをオンにしてからオフにするまでの間、すなわち車両の走行中に所定の周期でＥＣＵにおいて繰り返し実行される。

始めにＳ１１では、ＥＣＵは、負圧センサの出力を用いることによって、現在マスターバック装置で負圧が要求されているか否かを判定する。Ｓ１１の判定がＮＯである場合には、以下の負圧供給制御を行うことなく直ちにこの処理を終了する。Ｓ１１の判定がＹＥＳである場合には、Ｓ１２〜Ｓ１５から成る負圧供給制御を実行する。

Ｓ１２では、ＥＣＵは、現在のエンジンの運転状態を取得し、現在のエンジンの運転状態が過給機を作動しないＮＡ領域内であるか否か（すなわち、エンジン負荷が所定値より小さな低負荷領域であるか否か）を判定する。Ｓ１３では、ＥＣＵは、スロットル弁が閉じられているか否か（より具体的には、スロットル弁の開度が０度近傍の所定の角度以下であるか否か）を判定する。

Ｓ１２及びＳ１３の判定が両方ともＹＥＳである場合には、上述のように吸気管内に負圧が発生しているので、マスターバック装置への負圧の供給元には吸気側が適していると言える。従ってこの場合、ＥＣＵは、吸気側遮断弁を開くことにより、吸気管内で発生した負圧をマスターバック装置に供給し（Ｓ１４参照）、この処理を終了する。

またＳ１２及びＳ１３の少なくとも何れかがＮＯである場合には、吸気管内の圧力は正圧となっているため、マスターバック装置への負圧の供給元には排気側が適していると言える。従ってこの場合、ＥＣＵは、図５のＳ３及びＳ４と同様の手順によって排気管内に負圧を発生させ（Ｓ１５参照）、発生した負圧をマスターバック装置に供給し（Ｓ１６参照）、この処理を終了する。

本実施形態によれば、上記（１）〜（３）の効果に加えて以下の効果を奏する。
（４）本実施形態では、排気管１３とマスターバック装置９とを排気側負圧ホース９２で接続し、さらに吸気管１２とマスターバック装置９とを吸気側負圧ホース９１で接続する。そして、吸気管１２内に負圧が発生するＮＡ領域内では、吸気管１２内に発生した負圧をマスターバック装置９に供給する。これにより、吸気管１２と排気管１３との両方からマスターバック装置９へ負圧を供給できるので、負圧を供給する機会をさらに多く確保できる。

（５）本実施形態では、マスターバック装置９に供給する負圧の供給元を排気側と吸気側とで切り替える負圧供給元切替制御を、エンジン１の運転状態及びマスターバック装置９における負圧の大きさに応じて行う。これにより、排気管１３や吸気管１２内の圧力に応じた適切なタイミングでマスターバック装置９へ負圧を供給できる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図２及び図３を参照して説明したように、排気バルブの開閉タイミングを遅角化することによって負圧を発生させると、気筒を連通するガスの量が減るため、それまでに気筒内に残留していたガスの排出が促進される、という効果がある。本実施形態では、排気管内で負圧を発生させることによる残留ガスの排出効果を積極的に利用する場合について説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態と同じ構成については、その詳細な説明を省略する。

図７は、本実施形態に係る負圧供給制御の具体的な手順を示すフローチャートである。図７の処理は、イグニッションスイッチをオンにしてからオフにするまでの間、すなわち車両の走行中に所定の周期でＥＣＵにおいて繰り返し実行される。

Ｓ２１では、ＥＣＵは、ノックセンサ及び筒内圧センサの出力を用いて、燃焼異常が生じているか否かを判定する。Ｓ２１における判定がＮＯである場合には、以下の負圧供給処理を行うことなく直ちにこの処理を終了する。Ｓ２１の判定がＹＥＳである場合には、ＥＣＵは、図５のＳ３及びＳ４と同様の手順によって排気管内に負圧を発生させ（Ｓ２２参照）、発生した負圧をマスターバック装置に供給し（Ｓ２３参照）、この処理を終了する。

本実施形態によれば、上記（１）〜（５）の効果に加えて、以下の効果を奏する。
（６）本実施形態では、エンジン１の燃焼状態が異常であると判定された場合に、排気バルブの開弁タイミングを遅角化して排気管１３内に負圧を発生させる。このようなタイミングで負圧を発生させることにより、気筒内の残留ガスの排出を促進し、ひいては燃焼状態を速やかに良好な状態に復帰させることができ、また発生した負圧をマスターバック装置９に供給できる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。上記第１〜第３実施形態では、排気管や吸気管で発生した負圧の供給先をマスターバック装置とした場合について説明したが、負圧の供給先はこれに限らない。車両には、負圧を利用する様々な装置が設けられる。本実施形態では、車両が、負圧を利用して作動するマスターバック装置とは別の負圧利用装置をさらに備える場合について説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態と同じ構成については、その詳細な説明を省略する。

図８は、本実施形態に係る車両Ｖａの構成を示す図である。本実施形態では、負圧利用装置として、供給される負圧の大きさによってその開度を変更する負圧作動式のウエストゲートバルブ８５ａを用いる。

ウエストゲートバルブ８５ａは、吸気管１２ａに設けられた吸気側負圧取り出し部１４ａと吸気側負圧ホース９１ａで接続され、また排気管１３に設けられた排気側負圧取り出し部１５ａとも排気側負圧ホース９２ａで接続されている。吸気側負圧ホース９１ａには、ウエストゲートバルブ８５ａ側から吸気管１２側へのガスの流れのみを許容する吸気側逆止弁９３ａと、吸気側負圧取り出し部１４ａとウエストゲートバルブ８５ａとの連通を遮断する吸気側遮断弁９５ａと、が設けられている。排気側負圧ホース８２ａには、ウエストゲートバルブ８５ａ側から排気管１３側へのガスの流れのみを許容する排気側逆止弁９４ａと、排気側負圧取り出し部１５ａとウエストゲートバルブ８５ａとの連通を遮断する排気側遮断弁９６ａと、が設けられている。

吸気管１２内が負圧になった状態で吸気側遮断弁９５ａを開くと、吸気管１２内の負圧がウエストゲートバルブ８５ａに供給され、これに応じてウエストゲートバルブ８５ａの開度が変化する。また排気管１３内が負圧になった状態で排気側遮断弁９６ａを開くと、排気管１３内の負圧がウエストゲートバルブ８５ａに供給され、これに応じてウエストゲートバルブ８５ａの開度が変化する。

図９は、本実施形態に係る負圧供給制御の具体的な手順を示すフローチャートである。図９の処理は、イグニッションスイッチをオンにしてからオフにするまでの間、すなわち車両の走行中に所定の周期でＥＣＵ５ａにおいて繰り返し実行される。

Ｓ３１では、ＥＣＵは、負圧の供給先であるウエストゲートバルブ及びマスターバック装置の少なくとも何れかで負圧が要求されているか否かを判定する。Ｓ３１の判定がＮＯである場合、以下の負圧供給制御を行うことなく直ちにこの処理を終了する。Ｓ３１の判定がＹＥＳである場合には、Ｓ３２に移る。

Ｓ３２では、ＥＣＵは、これらウエストゲートバルブ及びマスターバック装置における負圧の要求に応じて負圧の供給先を決定する。ここで、２つの装置から同時に負圧が要求されている場合には、要求されている負圧の大きい方を供給先とすることが好ましい。Ｓ３３〜Ｓ３６では、ＥＣＵは、Ｓ３２の処理で決定した負圧の供給先に対し、図７のＳ１２〜Ｓ１５と同様の手順によって吸気管又は排気管に発生した負圧を供給する。図９のフローチャートによれば、マスターバック装置及びウエストゲートバルブからの負圧の要求に応じて、マスターバック装置及びウエストゲートバルブで負圧の供給先が切り替えられる。

なお、上記実施形態では、負圧利用装置として負圧作動式のウエストゲートバルブ８５ａを用いた場合について説明したが、負圧利用装置は、１つに限らず複数であってもよい。また、負圧利用装置としては、ウエストゲートバルブ８５ａの他エアバイパスバルブやブローバイ回路等を用いてもよい。

本実施形態によれば、上記効果（１）〜（６）に加えて、以下の効果を奏する。
（６）本実施形態では、排気管１３で発生させた負圧の供給先をマスターバック装置９とウエストゲートバルブ８５ａとで切り替える供給先切替制御を、これらマスターバック装置９における負圧要求及びウエストゲートバルブ８５ａにおける負圧要求に応じて行う。これにより、負圧を必要としている装置に対して適切な大きさの負圧を供給できる。

以上本発明の４つの実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、上記第１実施形態では、排気側負圧取り出し部１５を排気管１３のうち集合部１３ｂにのみ、１つだけ設けた場合について説明したが、排気側負圧取り出し部１５を設ける位置や数はこれに限らない。排気側負圧取り出し部は、エンジン１の気筒の各々から延びる各分岐部１３１ａ〜１３１ｃに、それぞれ１つずつ設けてもよい。この場合、各分岐部１３１ａ〜１３１ｃに設けられた３つの排気側負圧取り出し部は、それぞれ、排気側逆止弁及び排気側遮断弁が設けられた排気側負圧ホースを介してマスターバック装置９に接続される。またこのようにして気筒別に複数の排気側負圧ホースでマスターバック装置９に接続した場合、ＥＣＵ５は、マスターバック装置において要求される負圧の大きさを取得し、この負圧要求が実現されるように、要求される負圧の大きさに応じて負圧を供給する気筒を選択するとともに、選択した気筒に応じた排気側遮断弁を開閉することによって、各気筒に連通した分岐部で生じた負圧をマスターバック装置に供給する。図２及び図３を参照して説明したように、排気バルブの開閉タイミングを遅角化すると、気筒毎に異なるタイミングで負圧が発生する。したがって、要求される負圧が大きい程、選択する気筒の数を増やすことにより、速やかに要求されている負圧をマスターバック装置に供給することができる。

また上記実施形態では、本発明を２以上の気筒を備える多気筒のエンジンに適用した場合を例に説明したが、本発明はこれに限らない。本発明は、単気筒のエンジンに適用してもよい。

Ｖ，Ｖａ…車両
１…エンジン（内燃機関）
１５…排気側負圧取り出し部
１８ｅ…ＥＸ側ＶＴＣ（排気側可変動弁機構）
５…ＥＣＵ（負圧供給手段、運転状態検出手段、燃焼状態判定手段）
６１…負圧センサ
６２…ノックセンサ（燃焼状態判定手段）
６３…筒内圧センサ（燃焼状態判定手段）
６４…クランク角センサ（運転状態検出手段）
６５…アクセルペダルセンサ（運転状態検出手段）
８…過給機
８５ａ…ウエストゲートバルブ（負圧利用装置）
９…マスターバック装置
９１…吸気側負圧ホース
９２…排気側負圧ホース
９２ａ…排気側負圧ホース（負圧ホース）
９３…吸気側逆止弁
９４…排気側逆止弁
９６…排気側遮断弁（負圧供給手段）

Claims (8)

1. 内燃機関の排気のエネルギーを利用して吸気を加圧する過給機と、
   排気バルブの開弁タイミングを可変可能な排気側可変動弁機構と、
   負圧を利用して車輪の制動力を倍加するマスターバック装置と、を備える車両であって、
   排気通路に設けられた負圧取り出し部と前記マスターバック装置とを接続する排気側負圧ホースと、
   前記排気側負圧ホースに設けられ前記マスターバック装置側から前記排気通路側へのガスの流れのみを許容する排気側逆止弁と、
   前記排気側可変動弁機構を用いて前記排気バルブの開弁タイミングを排気上死点から遠くすることによって前記排気通路内に負圧を発生させ、当該排気通路内に発生した負圧を、前記排気側負圧ホースを介して前記マスターバック装置に供給する負圧供給手段と、を備えることを特徴とする車両。
2. 吸気通路に設けられた負圧取り出し部と前記マスターバック装置とを連通する吸気側負圧ホースと、
   前記吸気側負圧ホースに設けられ前記マスターバック装置側から前記吸気通路側へのガスの流れのみを許容する吸気側逆止弁と、をさらに備え、
   前記負圧供給手段は、前記吸気通路内に負圧が発生する運転領域では、当該吸気通路内に発生した負圧を、前記吸気側負圧ホースを介して前記マスターバック装置に供給することを特徴とする請求項１に記載の車両。
3. 前記マスターバック装置の圧力を検出する負圧センサと、
   前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、をさらに備え、
   前記負圧供給手段は、前記内燃機関の運転状態及び前記負圧センサを用いて検出された前記マスターバック装置の圧力を用いることによって、前記排気通路で発生した負圧を前記マスターバック装置に供給するか又は前記吸気通路で発生した負圧を前記マスターバック装置に供給するかを切り替えることを特徴とする請求項２に記載の車両。
4. 負圧を利用して作動する前記マスターバック装置とは別の負圧利用装置をさらに備え、
   前記負圧利用装置は前記排気通路と負圧ホースで接続され、
   前記負圧供給手段は、前記マスターバック装置における負圧要求及び前記負圧利用装置における負圧要求に応じて前記排気通路内で発生した負圧の供給先を前記マスターバック装置と前記負圧利用装置とで切り替えることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の車両。
5. 前記負圧供給手段は、前記負圧要求が大きいほど、排気上死点と前記排気バルブの開弁タイミングとのクランク角度を大きくすることを特徴とする請求項４に記載の車両。
6. 前記内燃機関は２以上の複数の気筒を備え、
   前記負圧取り出し部は、前記排気通路のうち前記気筒の各々から延びる分岐部毎に設けられ、
   前記排気側負圧ホースは、前記各分岐部の負圧取り出し部と前記マスターバック装置とを接続する複数の配管で構成され、
   前記各配管には、前記各気筒の負圧取り出し部と前記マスターバック装置との連通を遮断する遮断弁が設けられ、
   前記負圧供給手段は、前記マスターバック装置における負圧要求を取得し、当該負圧要求が実現されるように前記各遮断弁を開閉し、前記排気通路に生じた負圧を前記マスターバック装置に供給することを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の車両。
7. 前記負圧供給手段は、前記内燃機関への燃料供給が停止される燃料カット中に前記排気バルブの開弁タイミングを排気上死点から遠くすることによって前記排気通路内に負圧を発生させることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の車両。
8. 前記内燃機関の燃焼室における燃焼状態の異常の有無を判定する燃焼状態判定手段をさらに備え、
   前記負圧供給手段は、前記内燃機関の運転中に燃焼状態の異常が判定された場合に前記排気バルブの開弁タイミングを排気上死点から遠くすることによって前記排気通路内に負圧を発生させることを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の車両。