JP2005264758A - エゼクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、ブレーキブースタ内の負圧が下がる状況であっても、その負圧が下がりすぎるのを防止するエゼクタの提供を目的とする。
【解決手段】 インテークマニホールド２８に連通する管路に設定され、ベンチュリ効果により負圧が発生する絞り部８２と、絞り部８２で発生した負圧を蓄圧するバキュームタンク８１とを有することを特徴とする、エゼクタ１００が提供される。これにより、エゼクタ１００によって発生した負圧をバキュームタンク８１に予め蓄えておくことができ、大きな負圧が必要になった場合でも、バキュームタンク８１内の負圧を供給することによって、十分にその必要な負圧を早急に補填することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エゼクタに係り、特に、車両等に搭載され、吸気管から導入した空気をインテークマニホールドへ排出することにより、絞り部にインテークマニホールド内の負圧よりも大きな負圧を発生させるエゼクタに関する。

従来から、ブレーキブースタ内の負圧が下がった場合の負圧充填手段として、車両エンジンの吸気系とブレーキブースタとの間に配設されたエゼクタが知られている（例えば、特許文献１参照）。エゼクタは、スロットルバルブの上流側から空気を流入し、ベンチュリ効果を伴って、スロットルバルブの下流側にその空気を排出することにより、通過空気の流速を高めてブレーキブースタの負圧をエンジン側のインテークマニホールド内の負圧よりも増加させる機能を有している。上記文献のエゼクタでは、ブレーキブースタの負圧が所定値以下になった際に、エゼクタに空気を流すことによって、ブレーキブースタの負圧を確保している。
特開２００２−２１１３８５号

ところで、エゼクタは、上記の如く、ベンチュリ効果によってブレーキブースタの負圧をインテークマニホールド内の負圧よりも増加させるために、エアクリーナ側からインテークマニホールド側への空気の流路が比較的狭くなっている。そのため、エゼクタによる負圧充填速度は、それほど速くない。

しかしながら、上述の従来技術のように、エゼクタからブレーキブースタへ負圧を直接充填する構成では、例えばブレーキを繰り返して踏まれた場合、ブレーキブースタの負圧の消費速度に対し、その充填速度が追いつかなくなり、ブレーキブースタの負圧が十分確保できない可能性がある。

そこで、本発明は、ブレーキブースタ内の負圧が下がる状況であっても、その負圧が下がりすぎるのを防止するエゼクタの提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、
インテークマニホールドに連通する管路に設定され、ベンチュリ効果により負圧が発生する絞り部と、
前記絞り部で発生した負圧を蓄圧するバキュームタンクとを有することを特徴とする、エゼクタが提供される。これにより、エゼクタによって発生した負圧をバキュームタンクに予め蓄えておくことができ、大きな負圧が必要になった場合でも、バキュームタンク内の負圧を供給することによって、十分にその必要な負圧を早急に補填することができる。

また、前記バキュームタンクには、ブレーキブースタに供給される負圧が蓄圧されてよい。また、前記管路の上流側からはエアクリーナからの空気が導入される。これにより、繰り返しブレーキ操作等によるブレーキブースタの負圧が急激に下がっても、バキュームタンク内の負圧を供給することによって、その負圧低下を補填することができる。また、ブレーキブースタ側やエアクリーナ側の構造も特に変更することなく、負圧低下時の充填速度を速めることができる。

また、前記バキュームタンクは、前記絞り部よりもインテークマニホールド側で前記管路に接続される第１の接続部と、前記絞り部で前記管路に接続される第２の接続部とを有してよい。これにより、絞り部でベンチュリ効果によって発生した負圧だけでなく、インテークマニホールド側で発生した負圧をも、バキュームタンクに蓄えることができ、十分な負圧を確保することができる。

また、前記第１の接続部及び前記第２の接続部には、前記バキュームタンクから前記管路への空気の流れのみを許容する第１の逆止弁及び第２の逆止弁がそれぞれ設けられてよく、前記第１の逆止弁は、前記バキュームタンク内と前記管路内の圧力差が所定値を超えた場合に開弁してよい。これにより、バキュームタンク内の負圧が、インテークマニホールド内の負圧より下がったとしても、インテークマニホールド内の負圧値までは、主に第１の逆止弁を介して、バキュームタンクに負圧を充填することができ、その負圧値以上の負圧は、第２の逆止弁を介して、バキュームタンクに充填することができる。また、インテークマニホールド内の圧力が正圧になったり負圧になったりして変動したとしても、常に、ブレーキブースタ及びバキュームタンク内の圧力を負圧に保つことができる。

また、前記管路に導入される空気量を調整する調整手段を備えてよい。これにより、エンジンの空燃比に影響を与えないように、エゼクタへ導入する空気を調整することができる。

また、前記調整手段は、前記バキュームタンクと前記管路に連通したシリンダと、
前記シリンダ内を摺動するピストンと、
前記ピストンを前記管路側に付勢する付勢手段と、
前記ピストンに固定され、前記バキュームタンク内の負圧が所定圧力に到達した場合、前記管路に導入される空気を遮断する遮断手段とを備えてよく、前記バキュームタンク内と前記管路内の圧力差に基づいて、前記管路に導入される空気量を調整してよい。これにより、バキュームタンク内の負圧が高い場合（つまり、ブレーキ用負圧が十分に蓄積されている場合）、ピストンはスプリング等の付勢手段の付勢力に打ち勝つ。したがって、エゼクタへの空気が流れる経路が遮断され、エンジンの制御性を優先させることができる。一方、バキュームタンク内の負圧が低い場合（つまり、ブレーキ用負圧が低下した場合）、ピストンはスプリング等の付勢手段の付勢力によって動かされる。したがって、エゼクタへの空気が流れる経路が開かれ、エゼクタによって負圧は増加され、ブレーキの制御性を優先させることができる。

本発明によれば、ブレーキブースタ内の負圧が下がる状況であっても、その負圧が下がりすぎるのを防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明の一実施例である車両に搭載されるエゼクタのシステム構成図を示す。本実施例において、車両は、動力源としてのエンジン１０を備えている。エンジン１０は、大気から各気筒内に空気を導入する吸気管３２を有している。吸気管３２の入口には、エンジン１０の気筒内に吸入する空気を濾過するエアクリーナ１１が設けられている。吸気管３２の、エアクリーナ１１の下流側には、エアフロメータ３５が配設されている。エアフロメータ３５は、大気からエンジン１０へ吸入される空気の量に応じた信号を出力する。

吸気管３２のエアフロメータ３５の下流側には、スロットルバルブ３４が配設されている。スロットルバルブ３４には、アクチュエータとしてのスロットルモータ３６が連結されている。このスロットルモータ３６は、エンジンＥＣＵ１２の指令に従って駆動制御され、スロットルバルブ３４の開度を調整する。スロットルバルブ３４は、電子スロットルとして、スロットルモータ３６の駆動に応じた開度に調整され、エンジン１０に供給される空気量を調整する。

吸気管３２は、エンジン１０の気筒分だけの枝路を有するインテークマニホールド２８を介して、気筒が設けられているエンジン１０に接続されている。インテークマニホールド２８には、エンジン１０の各気筒にそれぞれ対応して燃料噴射弁（図示せず）が配設されている。各燃料噴射弁は、適当なタイミングで枝路に燃料を適当な量だけ噴射供給する。燃料噴射弁から噴射供給された燃料は、吸気管３２からの空気と混合されて、エンジン１０の各気筒に供給される。

また、本実施例において、車両は、ブレーキ装置１７を備えている。ブレーキ装置１７は、車両運転者の操作するブレーキペダル４８を有している。ブレーキペダル４８には、ブレーキブースタ４４が連結されている。ブレーキブースタ４４は、ブレーキペダル４８が踏み込み操作された場合に、エンジン１０が吸入する空気の負圧を利用して、ブレーキ踏力に対して所定の倍力比を有するアシスト力を発生する。ブレーキブースタ４４で発生したアシスト力は、マスタシリンダ５０を介して油圧アクチュエータ５８に供給され、車輪の回転を停止させる制動力となる。

ブレーキブースタ４４とエンジン１０とを連通する負圧導入路４２には、バキュームタンク８１を備えたエゼクタ１００が設けられている。エゼクタ１００は、吸気管３２の、エアフロメータ３５の下流側かつスロットルバルブ３４の上流側に接続する吸気口８０ａと、インテークマニホールド２８のスロットルバルブ３４の下流側に接続する排気口８０ｂと、負圧導入経路４２を介してブレーキブースタ４４の負圧室に接続する負圧供給口８０ｃを有している。

次に、エゼクタ１００を、図２を参照しながら、詳細説明する。図２は、本発明の一実施例であるエゼクタである。エゼクタ１００は、大別すると、吸気管３２から導入した空気をインテークマニホールド２８へ排出することにより、ベンチュリ効果を利用して、負圧が発生する絞り部８２と、インテークマニホールド内の負圧より大きい負圧を蓄圧するバキュームタンク８１と、吸気管３２からエゼクタ部８０への空気の流れを調整する調整手段９０を備える。

エゼクタ部８０は、吸気口８０ａと排気口８０ｂとの間の管路が細くなる箇所である絞り部８２を備え、ブレーキブースタ４４の負圧をエンジン１０によって生じるインテークマニホールド２８内の負圧よりも増加させる機能を有する。すなわち、エゼクタ部８０は、インテークマニホールド２８内の負圧によって吸気管３２から吸気口８０ａに導入した空気を、空気の高速噴流を生起させながら、その空気を排気口８０ｂからインテークマニホールド２８へ向けて排出する。かかる空気の高速噴流が行われると、ベンチュリ効果によって絞り部８２の負圧が増大することで、バキュームタンク８１に負圧が蓄積され、かつ、ブレーキブースタ４４の負圧がインテークマニホールド２８内の負圧よりも増加する。

バキュームタンク８１は、負圧を蓄積するために設けられた容積一定のタンクであり、負圧導入経路４２を介してブレーキブースタ４４の負圧室に接続する負圧供給口８０ｃを有している。また、バキュームタンク８１は、排気口８０ｂと逆止弁４２を介して連通し、また、絞り部８２と逆止弁４３を介して連通している。

逆止弁４２、４３は、それぞれ、バキュームタンク８１側から排気口８０ｂ側、絞り部８２側、への空気の流れのみを許容する逆止弁である。従って、逆止弁４２において、排気口８０ｂ側（言い換えれば、インテークマニホールド２８内）の負圧が、バキュームタンク８１側（言い換えれば、ブレーキブースタ内の負圧室）の負圧よりも大きい場合には、排気口８０ｂ側の負圧がバキュームタンク８１に供給される。逆に、排気口８０ｂ側の負圧がバキュームタンク８１内の負圧よりも小さい場合には、バキュームタンク８１内の負圧が排気口８０ｂ側へ逃げることを防止する。同様に、逆止弁４３においても、絞り部８２側の負圧が、バキュームタンク８１側の負圧よりも大きい場合には、絞り部８２側の負圧がバキュームタンク８１に供給される。逆に、絞り部８２側の負圧がバキュームタンク８１内の負圧よりも小さい場合には、バキュームタンク８１内の負圧が絞り部８２側へ逃げることを防止する。

なお、本明細書において、「負圧」は大気圧との圧力差で表されるものとする。従って、「負圧が大きい」とは、大気圧との圧力差が大きいこと、すなわち、絶対的な圧力としては低圧であることを意味する。

また、本発明のエゼクタには、バキュームタンク８１と吸気口８０ａとの間に吸気管３２からエゼクタ部８０への空気の流れを遮断する調整手段９０を設けている。調整手段９０は、バキュームタンク８１と吸気口８０ａに連通したシリンダ９１と、シリンダ９１内を摺動するピストン９２と、ピストン９２を吸気口８０ａ側に付勢するスプリング９３と、ピストン９２に固定され、バキュームタンク８１内の負圧が所定圧力に到達した場合、吸気管３２からエゼクタ部８０への空気の流れを遮断する遮断板９４を備える。遮断板９４には、開口部９５を設けている。図２の状態では、吸気管３２から導入された空気は、開口部９５を通ってエゼクタ部８０へ流れる。ピストン９２が、図２の状態から上方に移動すると、吸気管３２からエゼクタ部８０への空気の流れは、遮断板９４によって遮断される。

次に、本実施例におけるバキュームタンク８１を備えたエゼクタ１００の動作について説明する。

バキュームタンク８１内の負圧が、スプリング９３のばね定数等によって設計的に決められた所定圧力に到達すると、ピストン９２は、スプリング９３の付勢力に打ち勝って、図２中の上方に移動する。そして、ピストン９２に固定された遮断板９４によって、吸気管３２からエゼクタ部８０へ空気の流れが遮断される。

一方、バキュームタンク８０内の負圧が下がった場合、スプリング９３の付勢力によってピストン９２は押し下げられる。そして、遮断板９４の開口部９５を通って、吸気管３２からエゼクタ部８０へ空気が流れることが可能になる。この場合、吸気口８０ａから排気口８０ｂへ高速の空気が流通するので、エゼクタ部８０の作動によって、バキュームタンク８１にインテークマニホールド２８内の負圧よりも高い負圧が供給されて、蓄積される。

また、バキュームタンク８１へ負圧が充填される経路として、逆止弁４２を介する経路と逆止弁４３を介する経路がある。負圧は、排気口８０ｂ側（インテークマニホールド２８側）よりも、絞り部８２側のほうが高い。そのため、インテークマニホールド２８内の負圧値までは、主に逆止弁４２を介して、バキュームタンク８１に充填され、その負圧値以上の負圧は、逆止弁４３を介して、バキュームタンク８１に充填されることになる。つまり、エゼクタ部８０に空気が流れた場合、インテークマニホールド２８内の負圧値以上の負圧を、バキュームタンク８１に蓄えることができる。

ところで、一般に、車両のインテークマニホールド２８内の負圧はエンジン１０の負荷や回転数などの状態により変化する。例えば、エンジン冷間時にはエンジン触媒を暖めるべくスロットルバルブ３４が大きく開き、多くの空気がエンジン１０側に流入するが、この場合、インテークマニホールド２８内の負圧は小さい。それに伴ってブレーキブースタ４４の負圧も小さく抑制されるおそれがある。また、繰り返してブレーキを動作させた場合等、ブレーキブースタ４４の負圧が小さいと、運転者によってブレーキペダル４８の踏み込み操作が行われても、ブレーキブースタ４４は大きな倍力比を得ることができず、車両制動を行ううえで運転者のブレーキ操作負担は増加することとなる。

上記の状況においては、バキュームタンク８１が無い場合、エゼクタ部８０によって負圧を発生させなければならないが、エゼクタ部８０による負圧の充填速度はそれほど速くない。そのため、ブレーキブースタ４４の負圧が下がる速度に対し、その充填速度が追いつかなくなり、ブレーキブースタ４４の負圧が十分確保できない可能性がある。

しかし、バキュームタンク８１を設けることによって、繰り返しブレーキ等、ブレーキブースタ４４の負圧が小さくなる状況になったとしても、予め蓄えられていたバキュームタンク８１内の負圧を供給することによって、その負圧低下を補填することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

逆止弁４２、４３、調整手段９０を電磁弁に置き換えることによって、バキュームタンク８１や吸気管３５内の圧力信号等に従って、ＥＣＵで駆動する構成としてもよい。

また、調整手段９０は、バキュームタンク８１内の圧力と吸気口８０ａ側の圧力との圧力差に基づいて動作していたが、ブレーキブースタ４４内の圧力との圧力差に基づいて動作させる構成でもよい。

本発明の一実施例である車両に搭載されるエゼクタのシステム構成図である。 本発明の一実施例であるエゼクタである。

符号の説明

２８ インテークマニホールド
３２ 吸気管
４２、４３ 逆止弁
８０ エゼクタ部
８１ バキュームタンク
８２ 絞り部
９０ 調整手段
９２ ピストン
１００ エゼクタ

Claims (9)

1. インテークマニホールドに連通する管路に設定され、ベンチュリ効果により負圧が発生する絞り部と、
   前記絞り部で発生した負圧を蓄圧するバキュームタンクとを有することを特徴とする、エゼクタ。
2. 前記バキュームタンクには、ブレーキブースタに供給される負圧が蓄圧される、請求項１記載のエゼクタ。
3. 前記バキュームタンクは、前記絞り部よりもインテークマニホールド側で前記管路に接続される第１の接続部と、前記絞り部で前記管路に接続される第２の接続部とを有する、請求項１または２記載のエゼクタ。
4. 前記第１の接続部及び前記第２の接続部には、前記バキュームタンクから前記管路への空気の流れのみを許容する第１の逆止弁及び第２の逆止弁がそれぞれ設けられる、請求項３記載のエゼクタ。
5. 前記第１の逆止弁は、前記バキュームタンク内と前記管路内の圧力差が所定値を超えた場合に開弁する、請求項４記載のエゼクタ。
6. 前記管路の上流側からはエアクリーナからの空気が導入される、請求項１から５いずれかに記載のエゼクタ。
7. 前記管路に導入される空気量を調整する調整手段を備える、請求項１から６いずれかに記載のエゼクタ。
8. 前記調整手段は、前記バキュームタンク内と前記管路内の圧力差に基づいて、前記管路に導入される空気量を調整する、請求項７記載のエゼクタ。
9. 前記調整手段は、前記バキュームタンクと前記管路に連通したシリンダと、
   前記シリンダ内を摺動するピストンと、
   前記ピストンを前記管路側に付勢する付勢手段と、
   前記ピストンに固定され、前記バキュームタンク内の負圧が所定圧力に到達した場合、前記管路に導入される空気を遮断する遮断手段と、を備える請求項８記載のエゼクタ。
   

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