JP2005264874A - ブレーキブースタ負圧確保方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 空気エゼクタを備えた車両において、繰り返しブレーキ時にも必要なブレーキブースタ負圧を確保するブレーキブースタ負圧確保方法及びシステムを提供すること。
【解決手段】 ブレーキブースタにインマニ負圧よりも大きなブレーキブースタ負圧を導く空気エゼクタを備えた車両において、ブレーキブースタ負圧を測定し、測定されたブレーキブースタ負圧が第一の所定の閾値を下回ったときにインマニ負圧を上げるための所定のエンジン負荷制御（例えば、エアコン用コンプレッサの負荷の低減、オルタネータの負荷の低減など）又はエンジン制御（例えば、暖気遅角制御における遅角量の一時減少など）を開始し、ブレーキブースタ負圧が第二の所定の閾値（上記第一の所定の閾値と同値でもよい）を上回ったときに上記所定のエンジン負荷制御又は上記所定のエンジン制御を停止する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、概して、空気エゼクタを備えた車両においてブレーキブースタ負圧を確保する方法及びシステムに係り、特に、繰り返しブレーキ時にも必要なブレーキブースタ負圧を確保する方法及びシステムに関する。

従来、車両において、エンジンの吸気系とブレーキブースタとの間に、ブレーキブースタにインマニ負圧よりも大きなブレーキブースタ負圧を導く空気エゼクタを備えた車両用ブレーキ装置が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

空気エゼクタ（以下、単に「エゼクタ」と呼ぶ）は、スロットルバルブの上流側から空気を流入させ、その空気をベンチュリ効果を伴ってスロットルバルブの下流側へ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負圧をエンジン側のインマニ負圧よりも増加させる機能を有する。
特開昭６０−２９３６６号公報 特開昭６２−２１４２４４号公報

しかしながら、エゼクタは、ベンチュリ効果を利用するというその性質上・構造上、負圧充填性能が低く、負圧レベルを上げる速度が遅い。すなわち、必要な負圧を確保するまでに時間を要する。

したがって、単発のブレーキでは十分に高いブレーキブースタ負圧が確保されているためにその性能を十分に発揮するものの、例えば車両が下り坂を走行している場合などに発生する繰り返しブレーキでは、連続繰り返し回数が多くなるほどブレーキブースタ負圧が低下してしまう。

この様子を図１のグラフに示す。図示するように、ブレーキのオン／オフ切替が連続的に実行されると、ブレーキブースタ負圧はインマニ負圧レベルにまで低下してしまい、繰り返しブレーキが終了するまで負圧は回復しない。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、空気エゼクタを備えた車両において、繰り返しブレーキ時にも必要なブレーキブースタ負圧を確保するブレーキブースタ負圧確保方法及びシステムを提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第一の態様は、ブレーキブースタにインマニ負圧よりも大きなブレーキブースタ負圧を導く空気エゼクタを備えた車両においてブレーキブースタ負圧を確保する方法であって、
ブレーキブースタ負圧を測定し、
測定されたブレーキブースタ負圧が第一の所定の閾値を下回ったときにインマニ負圧を上げるための所定のエンジン負荷制御又は所定のエンジン制御を開始し、
ブレーキブースタ負圧が第二の所定の閾値を上回ったときに上記所定のエンジン負荷制御又は上記所定のエンジン制御を停止する、ブレーキブースタ負圧確保方法である。

この第一の態様において、上記所定のエンジン負荷制御とは、例えば、エアコン用コンプレッサの負荷の低減やオルタネータの負荷の低減などであり、上記所定のエンジン制御とは、例えば、暖気遅角制御における遅角量の一時減少などである。

また、この第一の態様において、上記第一の所定の閾値と上記第二の所定の閾値は同一の値であってもよい。

この第一の態様によれば、例えば繰り返しブレーキ時などにブレーキブースタ負圧が低下した場合、上述のようなエンジン負荷制御又はエンジン制御によってインマニ負圧が上げられるため、それに伴いブレーキブースタ負圧を上げることができる。

上記目的を達成するための本発明の第二の態様は、ブレーキブースタにインマニ負圧よりも大きなブレーキブースタ負圧を導く空気エゼクタを備えた車両においてブレーキブースタ負圧を確保するブレーキブースタ負圧確保システムであって、
ブレーキブースタ負圧を測定するブレーキブースタ負圧測定手段と、
上記ブレーキブースタ負圧測定手段により測定されたブレーキブースタ負圧が第一の所定の閾値を下回ったときにインマニ負圧を上げるための所定のエンジン負荷制御又は所定のエンジン制御を開始し、上記ブレーキブースタ負圧測定手段により測定されたブレーキブースタ負圧が第二の所定の閾値を上回ったときに上記所定のエンジン負荷制御又は上記所定のエンジン制御を停止する制御手段と、を有するブレーキブースタ負圧確保システムである。

この第二の態様において、上記所定のエンジン負荷制御とは、例えば、エアコン用コンプレッサの負荷の低減やオルタネータの負荷の低減などであり、上記所定のエンジン制御とは、例えば、暖気遅角制御における遅角量の一時減少などである。

また、この第二の態様において、上記第一の所定の閾値と上記第二の所定の閾値は同一の値であってもよい。

この第二の態様によれば、例えば繰り返しブレーキ時などにブレーキブースタ負圧が低下した場合、上述のようなエンジン負荷制御又はエンジン制御によってインマニ負圧が上げられるため、それに伴いブレーキブースタ負圧を上げることができる。

本発明によれば、空気エゼクタを備えた車両において、繰り返しブレーキ時にも必要なブレーキブースタ負圧を確保するブレーキブースタ負圧確保方法及びシステムを提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、本発明において前提となる空気エゼクタ及びそれを利用した車両用ブレーキ・システムの基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

以下、図２〜４を参照して、本発明の一実施例に係るブレーキブースタ負圧確保システム及びその方法について説明する。

まず、図２を用いて、本実施例に係るブレーキブースタ負圧確保システム２００の概略構成を説明する。本実施例において、車両は、動力源としてのエンジン２０１を備える。エンジン２０１は、大気から各気筒内に空気を導入する吸気管２０２を有する。吸気管２０２の入口には、エンジン２０１の各気筒内に吸入する空気を濾過するエアクリーナ２０３が設けられる。吸気管２０２の、エアクリーナ２０３下流側には、エアフローメータ２０４が配設される。このエアフローメータ２０４は、大気からエンジン２０１へ吸入される空気の量に応じた信号をエンジンＥＣＵ２０５に出力する。エンジンＥＣＵ２０５は、エアフローメータ２０４の出力信号に基づいて、エンジン２０１への吸入空気量（エアフロ流量）を検出する。

吸気管２０２の、エアフローメータ２０４下流側には、スロットルバルブ２０６が配設される。スロットルバルブ２０６には、アクチュエータとしての電気モータ（図示せず）が連結される。この電気モータは、エンジンＥＣＵ２０５の指令に従って駆動制御され、スロットルバルブ２０６の開度を調整する機能を有する。スロットルバルブ２０６は、電子スロットルとして、電気モータの駆動に応じた開度に調整され、エンジン２０１に供給される空気量を調整する。

吸気管２０２には、エンジン２０１の気筒数分の枝路を有するインテークマニホールド（インマニ）２０７を介して、気筒が設けられたエンジン本体（Ｅ／Ｃ）２０８が接続されている。インテークマニホールド２０７には、エンジン２０１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２０２からの空気と混合されて、エンジン２０１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２０９を備える。ブレーキ装置２０９は、車両運転者の操作するブレーキペダル２１０を有する。ブレーキペダル２１０には、ブレーキブースタ２１１が連結されている。ブレーキブースタ２１１には、負圧導入路２１２を通じて、エンジン２０１のスロットルバルブ２０６の下流側に生ずる負圧が導かれている。また、ブレーキブースタ２１１は、ブレーキブースタ２１１の負圧室（図示せず）内の負圧の大きさを測定し、エンジンＥＣＵ２０５に出力する圧力センサ２１３を備える。なお、負圧導入路２１２には、図示しないチェックバルブが設けられ、ブレーキブースタ２１１の負圧室内の負圧がエンジン２０１側へ逆流しないようになっている。

ブレーキブースタ２１１は、ブレーキペダル２１０が踏み込み操作された場合に、エンジン２０１から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２１１で発生したアシスト力は、マスタシリンダ（図示せず）を介してホイルシリンダ（図示せず）に供給され、車輪（図示せず）の回転を停止させる制動力となる。

上述のブレーキブースタ２１１とエンジン２０１とを連通する負圧導入路２１２には、エゼクタ２１４が設けられる。エゼクタ２１４は、吸気管２０２の、エアフローメータ２０４下流側で且つスロットルバルブ２０６上流側に接続する第一のポート２１５ａと、インテークマニホールド２０７のスロットルバルブ２０６下流側に接続する第二のポート２１５ｂと、ブレーキブースタ２１１の負圧室に接続する第三のポート２１５ｃとを有する。

エゼクタ２１４内には、第三のポート２１５ｃに連通する減圧室（図示せず）と、第二のポート２１５ｂに連通する出口室（図示せず）と、両室を連通するディフューザ（図示せず）とが設けられている。ディフューザは、減圧室の一端側に形成した先細テーパ部（図示せず）と、出口室の一端側に形成した末広テーパ部（図示せず）と、両テーパ部を連通する比較的狭い流路（図示せず）とから構成される。減圧室には、第一のポート２１５ａに連通し且つ噴孔をディフューザに向けたノズルが先細テーパ部に近接して配設される。

エゼクタ２１４は、ブレーキブースタ２１１に生ずる負圧（以下、「ブレーキブースタ負圧」と称す）をエンジン２０１に生ずる負圧（以下、「インマニ負圧」と称す）よりも増加させる機能を有する。すなわち、エゼクタ２１４は、インマニ負圧によって吸気管２０２から第一のポート２１５ａに導入した空気をディフューザへ向けて噴射し、空気の高速噴流を生起させ、その空気を第二のポート２１５ｂからインテークマニホールド２０７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減圧室の負圧が増大することで、ブレーキブースタ２１１に導かれるブレーキブースタ負圧がインマニ負圧よりも増加する。

エゼクタ２１４の第一ポート２１５ａと吸気管２０２との間には、両者の連通・遮断を切り替えるオン／オフ弁２１６が介在される。オン／オフ弁２１６は、エンジンＥＣＵ２０５に接続されており、エンジンＥＣＵ２０５によって開閉駆動される。オン／オフ弁２１６は、エンジンＥＣＵ２０５から供給される信号がオフ状態である場合に第一ポート２１５ａと吸気管２０２とを遮断し、エンジンＥＣＵ２０５から供給される信号がオン状態である場合に第一ポート２１５ａと吸気管２０２とを連通させる二位置弁である。

エンジンＥＣＵ２０５には、各種センサからエンジン２０１の各種情報、例えば、エンジン水温、エンジン回転数，スロットル開度，アクセル開度など、が供給される。そして、これらエンジン情報に基づいてスロットルバルブ２０６及びオン／オフ弁２１６をそれぞれ駆動制御する。

以上の構成を前提に、次いで、本実施例に係るブレーキブースタ負圧確保システム２００の作動について説明する。本実施例では、上述のようなエゼクタ固有の問題を解決するために、ブレーキブースタ負圧が不十分な場合には、エゼクタの作動中にエンジン負荷制御を併用して実行するものである。

まず、エゼクタ２１４の作動について説明する。車両のインテークマニホールド２０７に生ずるインマニ負圧は、エンジン２０１の負荷や回転数などの状態により異なる。エンジン冷間時（例えば、エンジン始動後数分以内であってエンジン水温が摂氏７０度以下のとき、など）には、エンジン触媒を暖めるべくスロットルバルブ２０６が大きく開き、多くの空気がエンジン本体２０８側に流入する。このとき、吸入空気量の増加によりインマニ負圧は低下し、それに伴ってブレーキブースタ負圧も低下する。ブレーキブースタ負圧が小さいと、大気圧との間で十分な差圧が発生せず、運転者によってブレーキペダル２１０の踏み込み操作が行われても、ブレーキブースタ２１１は大きな倍力比を得ることができない。これは、車両制動時に運転者のブレーキ操作負担を増加させる。

そこで、エンジンＥＣＵ２０５は、上述の各種エンジン情報（中でも特にエンジン水温）に基づいて、エンジン２０１が冷間状態にあるか否か、すなわち、ブレーキブースタ２１１が所定の倍力比を得ることができない状態となっているか否かを判別する。そして、エンジン２０１が冷間状態にあると判別した場合は、エゼクタ２１４を作動させるべく、オン／オフ弁２１６に対してオン信号を供給する。

すると、オン／オフ弁２１６の開弁によって吸気管２０２とエゼクタ２１４の第一のポート２１５ａとが連通され、第一のポート２１５ａからディフューザを介して第二のポート２１５ｂへ高速の空気が流通するので、エゼクタ２１４の作用によりブレーキブースタ２１１にインマニ負圧よりも高い負圧のブレーキブースタ負圧が導かれる。

他方、エンジンＥＣＵ２０５は、エンジン２０１が冷間状態にないと判別した場合には、エゼクタ２１４の作動を禁止すべく、オン／オフ弁２１６に対してオフ信号を供給する。すると、オン／オフ弁２１６の閉弁によって吸気管２０２とエゼクタ２１４の第一のポート２１５ａとが遮断され、第一のポート２１５ａからディフューザを介した第二のポート２１５ｂへの空気の流通が生じないので、ブレーキブースタ２１１にインマニ負圧と同程度のブレーキブースタ負圧が導かれる。

このように、インマニ負圧が比較的低いエンジン冷間時には、エゼクタ２１４を作動させることによって、ブレーキブースタ２１１にインマニ負圧よりも大きなブレーキブースタ負圧を導くことができる。

次に、図３及び４を用いて、本実施例に係るエンジン負荷制御について詳述する。上述のように、繰り返しブレーキ時にはエゼクタの負圧充填能力が制動制御に追いつかないおそれがある。そこで、本実施例では、ブレーキブースタ負圧が低下した場合にはエンジンの負荷を下げてインマニ負圧を増やすようにする。

まず、エンジンＥＣＵ２０５は、エゼクタ２１４が作動中であるか否かを判定する（Ｓ３０１）。エゼクタ２１４が作動中でなければ（Ｓ３０１の「ＮＯ」）、本処理は実行されず、一ルーチンを終了する。

エゼクタ２１４が作動中である場合（Ｓ３０１の「ＹＥＳ」）、次いで、エンジンＥＣＵ２０５は、圧力センサ２１３からの出力信号を監視して、ブレーキブースタ負圧が所定の閾値Ａ未満にまで下がった否かを判定する（Ｓ３０２）。ブレーキブースタ負圧が閾値Ａ以上であれば（Ｓ３０２の「ＮＯ」）、エゼクタ２１４が十分な負圧を発生させているものとしてエンジン負荷制御は実行されず、一ルーチンを終了する。

ブレーキブースタ負圧が閾値Ａ未満に下がった場合（Ｓ３０２の「ＹＥＳ」）、ブレーキブースタ負圧が不十分になり得ると判断して、エンジン負荷制御を開始する（Ｓ３０３）。具体的には、エンジンＥＣＵ２０５は、エンジンの負荷を軽減する制御を実行する。より具体的には、例えば、エンジン２０１によって駆動されるエアコン・コンプレッサ２１７の負荷を低減する。これにより、エンジンの負荷が低下し、インマニ負荷を上がる。インマニ負荷が上がれば、ブレーキブースタ負圧も上がる。

この様子を図４に示す。図示するように、繰り返しブレーキによってブレーキブースタ負圧が徐々に低下しているとき、ブレーキブースタ負圧が閾値Ａを下回った時点でエンジン負荷制御が実行される。これにより、低減された負荷に応じてインマニ負圧が上がり、ブレーキブースタ負圧の低下に歯止めが掛かる。

このようにして開始されたエンジン負荷制御は、連続的な繰り返しブレーキが終了し、エゼクタ２１４の負圧充填能力が回復すれば、もはや不要であり、停止する。

そこで、エンジン負荷制御開始後は、ブレーキブースタ負圧が所定の閾値Ｂを越えるまでに回復したか否かを判定する（Ｓ３０４）。ブレーキブースタ負圧が閾値Ｂを越えていない間は、繰り返しブレーキが継続中であると判断して、エンジン負荷制御が続けられる（Ｓ３０４の「ＮＯ」）。

ブレーキブースタ負圧が閾値Ｂを越えた場合（Ｓ３０４の「ＹＥＳ」）、連続的な繰り返しブレーキが終了したものと判断して、エンジン負荷制御を停止する（Ｓ３０５）。具体的には、例えば、エアコン・コンプレッサ２１７の作動を再開する。

なお、図４には、閾値Ａと閾値Ｂが別の値として示されているが、両者は同値であってもよい。いずれにしても、閾値Ａ及び閾値Ｂは、ブレーキブースタ２１１の作動停止を招かないように、最低限必要なブレーキブースタ負圧よりも高い負圧値である必要がある。一具体例として、閾値Ａは例えば負圧４０ｋＰａであり、閾値Ｂは例えば負圧５０ｋＰａである。

このように、本実施例によれば、エゼクタ作動中に繰り返しブレーキによってブレーキブースタ負圧が低下した場合、エンジンの負荷を軽減する制御が実行され、インマニ負圧が上げられるため、ブレーキブースタ負圧の低下を抑制することができる。

なお、上記一実施例では、図３に示すような処理がエンジンＥＣＵ２０５によって実行される場合について説明したが、本発明はこれに限られず、ブレーキＥＣＵや新たに専用に設けられたＥＣＵなどの他のＥＣＵによって実行され、具体的なエンジン制御のみエンジンＥＣＵ２０５に指示して実行させるようにしてもよい。

また、上記一実施例に係る圧力センサ２１３は、ヒステリシスを持った圧力スイッチで置き換えることも可能である。

また、上記一実施例では、エンジンの負荷を軽減するためにエンジン負荷制御によって負荷が低減されるものの一具体例としてエアコン・コンプレッサ２１７を挙げたが、本発明はこれに限られず、エンジンに負荷を与えているものであれば任意の装置でよく、例えばオルタネータの負荷が上記エンジン負荷制御によって低減されてもよい。また、可変容量式エアコン・コンプレッサなどの装置自体において負荷を変えられる装置を対象とする場合、装置の負荷を変えることによってインマニ負圧を増やしてもよい。

さらに、上記一実施例では、ブレーキブースタ負圧が低下した際に、インマニ負圧を上げるためにエンジンの負荷を軽減するエンジン負荷制御を実行するものとしたが、本発明はこれに限られず、例えば、エンジン冷間時であれば、エンジンＥＣＵ２０５は暖気遅角制御における点火時期の遅角量を減少させることによって、インマニ負圧を増やしてもよい。

いずれの場合であっても、繰り返しブレーキはごく短時間しか行われないのが通常であるため、上述のようなエアコン・コンプレッサ又はオルタネータの負荷の低減や暖気遅角制御における遅角量低減などが与える悪影響はほとんど無いと言い得る。

また、当業者には明らかなように、エンジン温間時にもエゼクタを利用するシステムにおいては、本発明をエンジン温間時にも同様に適用し、ブレーキブースタ負圧に基づいてエンジン負荷制御又はエンジン制御を行うようにしてもよい。

本発明は、エゼクタを備えた車両に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

従来のエゼクタ搭載車両における繰り返しブレーキ時の負圧の変化の一例を示すグラフである。 本発明の一実施例に係るブレーキブースタ負圧確保システムのシステム構成を示す概略図である。 本発明の一実施例に係るエンジン負荷制御の流れを示すフローチャートである。 本発明の一実施例に係るブレーキブースタ負圧確保システムを採用したエゼクタ搭載車両における繰り返しブレーキ時の負圧の変化の一例を示すグラフである。

符号の説明

２００ ブレーキブースタ負圧確保システム
２０１ エンジン
２０２ 吸気管
２０３ エアクリーナ
２０４ エアフローメータ
２０５ エンジンＥＣＵ
２０６ スロットルバルブ
２０７ インテークマニホールド
２０８ エンジン本体（Ｅ／Ｃ）
２０９ ブレーキ装置
２１０ ブレーキペダル
２１１ ブレーキブースタ
２１２ 負圧導入路
２１３ 圧力センサ
２１４ 空気エゼクタ
２１５ａ 第一のエゼクタ・ポート
２１５ｂ 第二のエゼクタ・ポート
２１５ｃ 第三のエゼクタ・ポート
２１６ オン／オフ弁
２１７ エアコン・コンプレッサ

Claims (8)

1. ブレーキブースタにインマニ負圧よりも大きなブレーキブースタ負圧を導く空気エゼクタを備えた車両においてブレーキブースタ負圧を確保する方法であって、
   ブレーキブースタ負圧を測定し、
   測定されたブレーキブースタ負圧が第一の所定の閾値を下回ったときにインマニ負圧を上げるための所定のエンジン負荷制御又は所定のエンジン制御を開始し、
   ブレーキブースタ負圧が第二の所定の閾値を上回ったときに前記所定のエンジン負荷制御又は前記所定のエンジン制御を停止する、ことを特徴とするブレーキブースタ負圧確保方法。
2. 請求項１記載のブレーキブースタ負圧確保方法であって、
   前記所定のエンジン負荷制御は、エアコン用コンプレッサの負荷の低減である、ことを特徴とするブレーキブースタ負圧確保方法。
3. 請求項１記載のブレーキブースタ負圧確保方法であって、
   前記所定のエンジン負荷制御は、オルタネータの負荷の低減である、ことを特徴とするブレーキブースタ負圧確保方法。
4. 請求項１記載のブレーキブースタ負圧確保方法であって、
   前記所定のエンジン制御は、暖気遅角制御における遅角量の一時減少である、ことを特徴とするブレーキブースタ負圧確保方法。
5. ブレーキブースタにインマニ負圧よりも大きなブレーキブースタ負圧を導く空気エゼクタを備えた車両においてブレーキブースタ負圧を確保するブレーキブースタ負圧確保システムであって、
   ブレーキブースタ負圧を測定するブレーキブースタ負圧測定手段と、
   前記ブレーキブースタ負圧測定手段により測定されたブレーキブースタ負圧が第一の所定の閾値を下回ったときにインマニ負圧を上げるための所定のエンジン負荷制御又は所定のエンジン制御を開始し、前記ブレーキブースタ負圧測定手段により測定されたブレーキブースタ負圧が第二の所定の閾値を上回ったときに前記所定のエンジン負荷制御又は前記所定のエンジン制御を停止する制御手段と、を有することを特徴とするブレーキブースタ負圧確保システム。
6. 請求項５記載のブレーキブースタ負圧確保システムであって、
   前記所定のエンジン負荷制御は、エアコン用コンプレッサの負荷の低減である、ことを特徴とするブレーキブースタ負圧確保システム。
7. 請求項５記載のブレーキブースタ負圧確保システムであって、
   前記所定のエンジン負荷制御は、オルタネータの負荷の低減である、ことを特徴とするブレーキブースタ負圧確保システム。
8. 請求項５記載のブレーキブースタ負圧確保システムであって、
   前記所定のエンジン制御は、暖気遅角制御における遅角量の一時減少である、ことを特徴とするブレーキブースタ負圧確保システム。

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