JP2007327461A

JP2007327461A - 車両用エゼクタシステム

Info

Publication number: JP2007327461A
Application number: JP2006160823A
Authority: JP
Inventors: Shigemasa Hirooka; 重正広岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2026-06-09
Also published as: US7610140B2; JP4238882B2; US20070295303A1

Abstract

【課題】アイドリング時にエゼクタを機能させるにあたって圧力センサを不要化することで車両のコストを低減可能な、さらにはブースタ負圧を十分な大きさに確保するにあたってエゼクタをより好適に機能させることが可能な、或いは凍結に起因して実際にエゼクタが機能しなかった場合の弊害を防止可能な車両用エゼクタシステムを提供する。
【解決手段】インテークマニホールド１４から取り出そうとするインマニ負圧よりも大きな負圧を発生させるエゼクタ３０と、エゼクタ３０を機能、或いは機能停止させるＶＳＶ１と、ＶＳＶ１を制御するＥＣＵ４０Ａとを有して構成される車両用エゼクタシステム１００Ａであって、ＥＣＵ４０Ａが、内燃機関５０Ａに供給される吸気流量を調節するスロットル弁１３ａをアイドリング時に制御するためのＩＳＣ要求量が所定量よりも大きい場合に、エゼクタ３０を機能させるようにＶＳＶ１を制御する制御手段を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用エゼクタシステムに関し、特に、アイドリング時に低コストで好適にエゼクタを機能させることが可能な車両用エゼクタシステムに関する。

従来、車両において、大気から各気筒に連通する内燃機関の吸気系の吸気通路（以下、単に内燃機関の吸気系とも称す）から取り出そうとする負圧（以下、単に吸気系の負圧とも称す）よりも、さらに大きな負圧をブレーキブースタの負圧室に供給するためにエゼクタが利用されている。エゼクタは一般的にはスロットル弁を迂回するバイパス路に配設されており、ベンチュリー効果によってより大きな負圧を発生させる。このエゼクタに関し、例えば特許文献１ではエゼクタを利用した負圧ブースタの負圧源装置が提案されている。この負圧源発生装置では、負圧室の負圧が所定値以下になったことを検知する圧力センサが利用されている。また、特許文献２では、エゼクタの作動状態に基づいて内燃機関に吸入される吸入空気量を補正する補正手段を備えた車両制御装置が提案されている。

昭６２−２１４２４５号公報特開２００５−６９１７５号公報

ここで、吸気系の負圧は一般的にアイドリング時に最も大きな負圧となる。このため、負圧室の負圧（以下、単にブースタ負圧とも称す）は一般的にアイドリング時に十分な大きさに確保される。また、エゼクタが機能していない場合には、ブレーキブースタは吸気系の負圧を取り出すことになる。一方、同じアイドリング時であっても吸気系の負圧は種々の条件のもとその大きさが変化する。すなわち、同じアイドリング時であっても吸気系の負圧が小さく、ブースタ負圧の大きさとしては不十分な場合がある。この場合にはブレーキブースタのアシスト力が低下するため、運転者の操作負担が増大してしまう。

これに対して、ブースタ負圧を直接的に検知する圧力センサを利用すれば、負圧室の負圧の大きさを容易に把握できる。したがって、係る圧力センサを利用すれば、吸気系の負圧が小さい場合により大きな負圧をブレーキブースタに供給すべくエゼクタを機能させるにあたって好都合である。一方、ブースタ負圧を十分な大きさに確保するにあたっては吸気系の負圧が小さいときにエゼクタを機能させればよいといえる。したがって、吸気系の負圧を直接的に検知する圧力センサを利用すれば、エゼクタを機能させるにあたって好都合である。しかしながら、エゼクタを機能させるためにこれらの圧力センサを車両が備えることになると、当然にして車両のコストがその分高くなってしまうことになる。

そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、アイドリング時にエゼクタを機能させるにあたって圧力センサを不要化することで車両のコストを低減可能な、さらにはアイドリング時にブースタ負圧を十分な大きさに確保するにあたってエゼクタをより好適に機能させることが可能な、或いは凍結に起因して実際にエゼクタが機能しなかった場合の弊害を防止可能な車両用エゼクタシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関の吸気系の吸気通路から取り出そうとする負圧よりも大きな負圧を発生させるエゼクタと、該エゼクタを機能、或いは機能停止させる状態変更手段と、該状態変更手段を制御する制御装置とを有して構成される車両用エゼクタシステムであって、前記制御装置が、前記内燃機関に供給される吸気流量を調節する流量調節手段をアイドリング時に制御するためのＩＳＣ要求量が所定量よりも大きい場合に、前記エゼクタを機能させるように前記状態変更手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする。ここで、一般的にアイドリング時には、ＩＳＣ（Idle Speed Control）バルブやスロットル弁などの流量調節手段を制御することで、アイドル回転数を制御するＩＳＣ制御が行われている。そして流量調節手段が所定量以上のＩＳＣ要求量で制御される場合には、吸気通路がそれだけ大きく開放されることになる。すなわち、この場合には吸気系の負圧もそれだけ大きく低下することになる。

本発明は係る点に着目したものであり、本発明によれば、エゼクタを機能させるにあたって圧力センサを不要化でき、以って車両のコストを低減可能である。また、本発明によれば、エゼクタを機能させるにあたってＩＳＣ要求量を利用していることから、圧力センサなどで状態を検出する場合と比較して応答性の点で好適にエゼクタを機能させることが可能である。また、エゼクタを機能させた場合には吸気流量が増大するが、流量調節手段が所定量以上のＩＳＣ要求量で制御されている場合には吸気流量の変動度合いも相対的に減少する。このため、本発明によれば、アイドル回転数に過大な悪影響を及ぼすことがない点でも好適にエゼクタを機能させることが可能である。

また、本発明は、さらに前記流量調節手段の状態が同一であっても前記エゼクタに負圧を発生させる圧力差が変化する条件に応じて、前記所定量を補正する所定量補正手段を備えることを特徴とする。ここで、流量調節手段の状態が同一であっても、すなわち具体的には例えばスロットル弁の開度が同一であってもさらにエゼクタに負圧を発生させる圧力差が変化する場合がある。具体的には例えばスロットル弁の開度が同一であっても吸気系の負圧の大きさが変化する場合がある。また例えばスロットル弁の開度が同一であってもスロットル弁の上流側の圧力が変化する場合がある。また圧力差が小さければ、エゼクタを機能させた場合にエゼクタで発生可能な負圧もそれだけ小さくなるため、確保できるブースタ負圧の大きさもそれだけ小さくなる。したがってＩＳＣ要求量が所定量以上であって、さらに圧力差が小さくなるような場合には、ＩＳＣ要求量がより小さい段階でエゼクタを機能させたほうが好適である。これに対して本発明によれば、圧力差が小さくなる場合ほど所定量を小さく補正することで、ブースタ負圧を十分な大きさに確保するにあたってより好適にエゼクタを機能させることが可能である。

また、本発明は、前記条件が前記内燃機関の回転数の大きさであってもよい。より具体的には例えば流量調節手段の状態が同一であっても、内燃機関の回転数が小さい場合ほど吸気系の負圧は小さくなる。すなわち、エゼクタに負圧を発生させる圧力差が小さくなる。したがって、内燃機関の回転数が小さい場合にはＩＳＣ要求量がより小さい段階でエゼクタを機能させたほうが好適である。係る点に着目した本発明によれば、内燃機関の回転数が小さい場合ほど所定量を小さく補正することで、ブースタ負圧を十分な大きさに確保するにあたってより好適にエゼクタを機能させることが可能である。

また、本発明は、前記条件が大気圧の大きさであってもよい。ここで、ＩＳＣ要求量が同一であっても大気圧が小さければそれだけエゼクタに負圧を発生させる圧力差が小さくなる。したがって、大気圧が小さい場合にはＩＳＣ要求量がより小さい段階でエゼクタを機能させたほうが好適である。係る点に着目した本発明によれば、大気圧が小さい場合ほど所定量を小さく補正することで、ブースタ負圧を十分な大きさに確保するにあたってより好適にエゼクタを機能させることが可能である。

また、本発明は、前記条件が前記内燃機関の吸気系の吸気通路に配設された気流制御弁の開度であってもよい。ここで、燃焼室内にタンブル流やスワール流といった旋回気流を生成するための気流制御弁が吸気通路に配設されている場合、吸気系の負圧は気流制御弁の開度にも応じて変化することになる。また、さらに流量調節手段が気流制御弁の開度に応じて、アイドリング時に連動的に作動するようになっている場合がある。具体的には例えばアイドリング時に気流制御弁が閉弁するとそれだけ内燃機関に供給される吸気流量が低下するため、スロットル弁は吸気流量を補うために開かれるようになっている場合があり、この場合には吸気系の負圧が大きく低下することになる。したがって、気流制御弁の開度に応じて吸気系の負圧が小さくなる場合にはＩＳＣ要求量がより小さい段階でエゼクタを機能させたほうが好適である。係る点に着目した本発明によれば、気流制御弁の開度に応じて所定量を補正することで、ブースタ負圧を十分な大きさに確保するにあたってより好適にエゼクタを機能させることが可能である。

また、本発明は、さらに前記内燃機関の水温が所定温度以下の場合に、前記制御装置が、前記エゼクタを機能させるように前記状態変更手段を制御することを禁止する制御禁止手段を備えてもよい。ここで、ベンチュリー効果で負圧を発生させる部分に当たるエゼクタの内部流路では、高速噴流により温度が低下するため、結露が発生して凍結しやすい。さらに、この内部流路は小さく絞られているため、凍結がエゼクタの機能を阻害する詰まりとなりやすい。この点、ブースタ負圧を直接的に検出すれば凍結の有無も検出できると考えられるが、凍結が発生している場合には、いずれにしても凍結がなくなるまでの間エゼクタを機能させることはできない。その一方で、例えば特許文献２で提案されているようにエゼクタが機能した場合に増大する吸気流量に応じた推定量で吸気流量を補正している場合には、凍結しているにも関わらずエゼクタを機能させようとすると、吸気流量に関してアンマッチな状態が発生してしまう。すなわち、この場合にはアイドル制御や空燃比制御が不適切に行われてしまう。これに対して本発明によれば、凍結に起因して実際にエゼクタが機能しなかった場合の弊害を防止可能である。

本発明によれば、アイドリング時にエゼクタを機能させるにあたって圧力センサを不要化することで車両のコストを低減可能な、さらにはブースタ負圧を十分な大きさに確保するにあたってエゼクタをより好適に機能させることが可能な、或いは凍結に起因して実際にエゼクタが機能しなかった場合の弊害を防止可能な車両用エゼクタシステムを提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

図１は、本実施例に係る車両用エゼクタシステム（以下、単にエゼクタシステムと称す）１００Ａを模式的に示す図である。内燃機関５０Ａを始めとした図１に示す各構成は車両（図示省略）に搭載されている。内燃機関５０Ａの吸気系１０は、エアクリーナ１１と、エアフロメータ１２と、電動スロットル１３と、インテークマニホールド１４と、内燃機関５０Ａの各気筒（図示省略）に連通する吸気ポート５１を含む各吸気ポートと、これらの構成の間に適宜配設される例えば吸気管１５ａ、１５ｂなどを有して構成されている。エアクリーナ１１は内燃機関５０Ａの各気筒に供給される吸気を濾過するための構成であり、図示しないエアダクトを介して大気に連通している。エアフロメータ１２は吸気流量を計測するための構成であり吸気流量に応じた信号を出力する。

電動スロットル１３は、スロットル弁１３ａと、スロットルボディ１３ｂと、弁軸１３ｃと、電動モータ１３ｄとを有して構成されている。スロットル弁１３ａは、内燃機関５０の各気筒に供給する全吸気流量を開度変化により調整するための構成である。また、本実施例では電動スロットル１３が、アイドル回転数を制御するために吸気流量を調節するための構成となっており、本実施例では、電動スロットル１３で流量調節手段を実現している。スロットルボディ１３ｂは、吸気通路が形成された筒状部材からなる構成であり、この吸気通路に配設されたスロットル弁１３ａの弁軸１３ｃを軸支する。電動モータ１３ｄは、ＥＣＵ４０Ａの制御の基、スロットル弁１３ａの開度を変更するための構成であり、この電動モータ１３ｄにはステップモータが採用されている。電動モータ１３ｄはスロットルボディ１３ｂに固定されており、その出力軸（図示省略）は弁軸１３ｃに連結されている。スロットル弁１３ａの開度は、電動スロットル１３に内蔵された図示しないエンコーダ（以下、単にエンコーダと称す）からの出力信号に基づき、ＥＣＵ４０Ａで検出される。

なお、スロットル機構には、電動スロットル１３のようなスロットル弁１３ａをアクチュエータで駆動するスロットルバイワイヤ方式を適用することが好ましい。但し、これに限られず、例えば電動スロットル１３の代わりにワイヤなどを介してアクセルペダル（図示省略）と連動し、スロットル弁１３ａの開度が変更されるような機械式スロットル機構を適用してもよい。この場合には、例えばスロットル弁１３ａに対してバイパス路を形成するとともに、このバイパス路に流路の遮蔽度合いを制御可能な所謂ＩＳＣバルブを流量調節手段として介在させることでアイドル回転数の制御を行うことができる。インテークマニホールド１４は、上流側で一つの吸気通路を下流側で内燃機関５０の各気筒に対応させて分岐するための構成であり、吸気を内燃機関５０の各気筒に分配する。

ブレーキ装置２０は、ブレーキペダル２１と、ブレーキブースタ２２と、マスターシリンダ２３と、ホイルシリンダ（図示省略）とを有して構成されている。運転者が車輪の回転を制動するために操作するブレーキペダル２１は、ブレーキブースタ２２の入力ロッド（図示省略）と連結されている。ブレーキブースタ２２は、ペダル踏力に対して所定の倍力比でアシスト力を発生させるための構成であり、内部でマスターリシンダ２３側に区画された負圧室（図示省略）が、エゼクタ３０を介してインテークマニホールド１４の吸気通路に接続されている。ブレーキブースタ２２は、さらにその出力ロッド（図示省略）がマスターシリンダ２３の入力軸（図示省略）と連結されており、マスターシリンダ２３は、ペダル踏力に加えてアシスト力を得たブレーキブースタ２２からの作用力に応じて油圧を発生させる。マスターシリンダ２３は、油圧回路を介して各車輪のディスクブレーキ機構（図示省略）に設けられたホイルシリンダ夫々に接続されており、ホイルシリンダはマスターシリンダ２３から供給された油圧で制動力を発生させる。なお、ブレーキブースタ２２は気圧式のものであれば特に限定されるものではなく、一般的なものであってよい。

エゼクタ３０は、吸気系１０、より具体的にはインテークマニホールド１４から取り出そうとする負圧（以下、単にインマニ負圧とも称す）よりもさらに大きな負圧を発生させてブレーキブースタ２２の負圧室に供給するための構成である。エゼクタ３０は、流入ポート３１ａと流出ポート３１ｂと負圧供給ポート３１ｃとを有している。これらのうち、負圧供給ポート３１ｃがエアホース５ｃでブレーキブースタ２２の負圧室に接続されている。また、流入ポート３１ａは吸気管１５ａの吸気通路にエアホース５ａで、流出ポート３１ｂはインテークマニホールド１４の吸気通路にエアホース５ｂで、電動スロットル１３、より具体的にはスロットル弁１３ａを挟むようにして夫々接続されている。これによって、電動スロットル１３を迂回するバイパス路Ｂが、エゼクタ３０を含んでエアホース５ａと５ｂとで形成される。なお、エゼクタ３０が機能していない場合、ブレーキブースタ２２の負圧室には、インテークマニホールド１４の吸気通路から、エアホース５ｂ、エゼクタ３０の流出ポート３１ｂ及び負圧供給ポート３１ｃ、エアホース５ｃ夫々を介して負圧が供給される。

エアホース５ａには、ＶＳＶ（バキュームスイッチングバルブ）１を介在させている。ＶＳＶ１は、ＥＣＵ４０Ａの制御のもと、バイパス路Ｂを連通、遮断するための構成であり、本実施例では２ポジション２ポートのノーマルクローズドソレノイドバルブを採用している。但し、これに限られず、ＶＳＶ１は他の適宜の電磁弁などであってよく、さらに例えば流路の遮蔽度合いを制御可能な流量調整弁などであってもよい。また、このＶＳＶ１はバイパス路Ｂを連通、遮断することで、エゼクタ３０を機能、或いは機能停止させるための構成となっている。本実施例では、ＶＳＶ１で状態変更手段を実現している。

図２はエゼクタ３０の内部構成を模式的に示す図である。エゼクタ３０は内部にディフューザ３２を備えている。ディフューザ３２は、先細テーパ部３２ａと、末広テーパ部３２ｂと、これらを連通する通路にあたる負圧取出部３２ｃとで構成されている。先細テーパ部３２ａは、流入ポート３１ａに対向するようにして開口しており、末広テーパ部３２ｂは、流出ポート３１ｂに対向するようにして開口している。また、負圧取出部３２ｃは、負圧供給ポート３１ｃに連通している。流入ポート３１ａには、流入してきた吸気を先細テーパ部３２ａに向けて噴射するノズル３３が配設されており、ノズル３３から噴射された吸気はディフューザ３２を流通し、さらに流出ポート３１ｂからエアホース５ｂに流出する。この際、ディフューザ３２で高速噴流が生起されることにより、ベンチュリー効果で負圧取出部３２ｃに大きな負圧が発生し、さらにこの負圧は負圧供給ポート３１ｃからエアホース５ｃを介して負圧室に供給される。このようなエゼクタ３０の機能により、ブレーキブースタ２２は、インテークマニホールド１４から取り出す場合よりも大きな負圧を得ることができる。なお、負圧取出部３２ｃと負圧供給ポート３１ｃとの間の内部流路と、流出ポート３１ｂと負圧供給ポート３１ｃとの間の内部流路と、ブレーキブースタ２２のエアホース５ｃ接続部とに設けられた逆支弁３４は、夫々逆流を防止するためのものである。また、エゼクタ３０は図２に示す内部構造を備えるものに限られず、その他の異なる内部構造を備えるエゼクタをエゼクタ３０の代わりに適用してよい。

ＥＣＵ４０Ａは、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、入出力回路などを有して構成されている。ＥＣＵ４０Ａは主として内燃機関５０を制御するための構成であり、本実施例では電動スロットル１３やＶＳＶ１も制御している。ＥＣＵ４０Ａには、電動スロットル１３やＶＳＶ１のほか、各種の制御対象が駆動回路（図示省略）を介して接続されている。また、ＥＣＵ４０Ａには、エンコーダや、アクセルペダルの状態を検出するための図示しないアクセルセンサや、内燃機関５０の回転数ＮＥを検出するための図示しないクランク角センサや、水温を検出するための図示しない水温センサや、大気圧を検出するための図示しない大気圧センサなどの各種のセンサが接続されている。本実施例ではＥＣＵ４０Ａで制御装置を実現している。

ＲＯＭはＣＰＵが実行する種々の処理が記述されたプログラムを格納するための構成であり、本実施例では内燃機関５０制御用のプログラムのほか、ＩＳＣ要求量に基づき電動スロットル１３をＩＳＣ制御するためのＩＳＣ制御用プログラムや、ＩＳＣ要求量が所定量以上の場合に、エゼクタ３０を機能、或いは機能停止させるようにＶＳＶ１を制御するためのＶＳＶ１制御用プログラムなども格納している。但し、これらのプログラムは一体として組み合わされていてもよい。本実施例ではＩＳＣ要求量は、吸気流量の変動を抑制するように電動スロットル１３をフィードバック（以下、単にＦ／Ｂとも称す）制御するためのＦ／Ｂ制御量と、Ｆ／Ｂ制御の制御結果をもとに、吸気流量を目標吸気流量に維持するように電動スロットル１３を学習制御するための学習制御量と、電気負荷や内燃機関５０Ａに作用する外部負荷に応じて目標回転数を変更するように電動スロットル１３を補正制御するための補正制御量と、水温の高さに応じて目標回転数を変更する水温補正量と、点火時期の遅角度合いに応じて目標回転数を変更する点火遅角補正量とを有して構成されている。なお、本実施例では、これら各種の制御量及びＩＳＣ要求量を算出するための算出用プログラムはＩＳＣ制御用プログラムに組み込まれている。本実施例ではＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭ（以下、ＣＰＵ等とも称す）と上述の各種のプログラムとで各種の検出手段や判定手段などが実現されており、特にＣＰＵ等とＶＳＶ１制御用プログラムとで制御手段が実現されている。また、本実施例ではＶＳＶ１と、エゼクタ３０と、ＥＣＵ４０Ａとでエゼクタシステム１００Ａが実現されている。

次に、アイドリング時にブースタ負圧を十分な大きさに確保すべくエゼクタ３０を機能させるにあたって、ＥＣＵ４０Ａで行われる処理を図３に示すフローチャートを用いて詳述する。ＥＣＵ４０Ａは、ＲＯＭに格納されたＶＳＶ１制御用プログラム等に基づき、ＣＰＵがフローチャートに示す処理を極短い時間で繰り返し実行することで、ＶＳＶ１を制御する。ＣＰＵは、アイドル制御が行われている（以下、単にアイドルがＯＮになっているとも称す）か否かを判定する処理を実行する（ステップ１１）。アイドルがＯＮになっているか否かは、例えばＥＣＵ４０Ａで行われている内燃機関５０制御用のプログラムに基づく内部処理の状態をＣＰＵが確認することで判定可能である。ステップ１１で肯定判定であれば、ＣＰＵはＩＳＣ要求量が所定量αよりも大きいか否かを判定する処理を実行する（ステップ１２）。ここで、スロットル弁１３ａが所定量α以上のＩＳＣ要求量で制御される場合には、吸気通路がそれだけ大きく開放されるとともにインマニ負圧もそれだけ大きく低下することになる。このため、本ステップではＩＳＣ制御量により判定を行うことで、インマニ負圧やブースタ負圧を直接的に検出する圧力センサなどの不要化を実現している。

ステップ１２で肯定判定であれば、ＣＰＵはＶＳＶ１に通電するための処理、すなわちエゼクタ３０を機能させるようにＶＳＶ１を制御するための処理を実行し、ＶＳＶ１を開く（ステップ１３）。これによりエゼクタ３０が機能するため、ブースタ負圧を十分な大きさに確保することができる。一方、ステップ１１で否定判定であった場合にはアイドルがＯＦＦになっているため、ＣＰＵは通電を中止するための処理、すなわちエゼクタ３０を機能停止させるための処理を実行し、ＶＳＶ１を閉じる（ステップ１４）。同様にステップ１２で否定判定であった場合にも、ＣＰＵは通電を中止するための処理を実行する。なお、ステップ１３でＶＳＶ１が既に開いている場合や、ステップ１４でＶＳＶ１が既に閉じている場合には、これらのステップをスキップするようにしてもよい。以上により、アイドリング時にエゼクタ３０を機能させるにあたって圧力センサを不要化することで車両のコストを低減可能な車両用エゼクタシステム１００Ａを実現可能である。

本実施例に係るエゼクタシステム１００Ｂは、ＥＣＵ４０Ａの代わりにＥＣＵ４０Ｂを備えている以外、実施例１に係るエゼクタシステム１００Ａと同一である。また、エゼクタシステム１００Ｂが適用されている車両の各構成は、ＥＣＵ４０Ａ以外、図１に示した各構成と同一となっている。ＥＣＵ４０Ｂは、クランク角センサの出力信号に基づき検出された回転数ＮＥの大きさに応じて、所定量αを補正するための第１の所定量補正用プログラムをＲＯＭに格納している以外、ＥＣＵ４０Ａと同一のものとなっている。本実施例ではＣＰＵ等と第１の所定量補正用プログラムとで第１の所定量補正手段が実現されており、ＶＳＶ１と、エゼクタ３０と、ＥＣＵ４０Ｂとでエゼクタシステム１００Ｂが実現されている。

次に、アイドリング時にブースタ負圧を十分な大きさに確保すべくエゼクタ３０をより好適に機能させるにあたって、ＥＣＵ４０Ｂで行われる処理を図４に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、図４に示すフローチャートはステップ１１Ａが追加されている以外、図３に示すフローチャートと同一であるため、本実施例では特にステップ１１Ａについて詳述する。ステップ１１で肯定判定された場合、ＣＰＵは所定量αを算出する処理を実行する（ステップ１１Ａ）。図５は回転数ＮＥに応じて設定した所定量αのマップデータ（以下、単にＮＥＭａｐとも称す）を模式的に示す図である。ここでポイントＰ１に対応する所定量αを基準にして説明すると、同一スロットル開度でポイントＰ１に対応する回転数ＮＥよりも回転数ＮＥが小さくなった場合にはインマニ負圧がさらに低下する。この点において、まずインマニ負圧ではブースタ負圧を十分な大きさに確保できなくなることがわかる。また、インマニ負圧が低下すれば、スロットル弁１３ａ前後の圧力差、すなわちエゼクタ３０に負圧を発生させる圧力差もその分小さくなる。したがってこの場合にはインマニ負圧が低下する前にＶＳＶ１を開いたほうが、すなわちＩＳＣ要求量がより小さい段階でＶＳＶ１を開いたほうが、ブースタ負圧を十分な大きさに確保する上で好適である。

このため、本実施例ではこのＮＥＭａｐをＲＯＭに格納しており、所定量αはＮＥＭａｐで回転数ＮＥが小さくなるほど小さくなるように設定されている。本ステップで、検出された回転数ＮＥに基づきＣＰＵがＮＥＭａｐを参照することで、所定量αが回転数ＮＥの大きさに応じて補正される。これにより、ステップ１２で補正された所定量αを利用した判定が行われ、ブースタ負圧がより好適に確保される。以上により、車両のコストを低減可能であるとともに、さらにはブースタ負圧を十分な大きさに確保するにあたってエゼクタ３０をより好適に機能させることが可能な車両用エゼクタシステム１００Ｂを実現可能である。

本実施例に係るエゼクタシステム１００Ｃは、ＥＣＵ４０Ｂの代わりにＥＣＵ４０Ｃを備えている以外、実施例２に係るエゼクタシステム１００Ｂと同一である。また、エゼクタシステム１００Ｃが適用されている車両の各構成は、ＥＣＵ４０Ａ以外、図１に示した各構成と同一となっている。ＥＣＵ４０Ｃは、大気圧センサの出力信号に基づき検出された大気圧の大きさに応じて、所定量αを補正するための第２の所定量補正用プログラムをさらにＲＯＭに格納している以外、ＥＣＵ４０Ｂと同一のものとなっている。本実施例ではＣＰＵ等と第２の所定量補正用プログラムとで第２の所定量補正手段が実現されており、ＶＳＶ１と、エゼクタ３０と、ＥＣＵ４０Ｃとでエゼクタシステム１００Ｃが実現されている。

次に、アイドリング時にブースタ負圧を十分な大きさに確保すべくエゼクタ３０をより好適に機能させるにあたって、ＥＣＵ４０Ｃで行われる処理を図６に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、図６に示すフローチャートはステップ１１Ｂが追加されている以外、図４に示すフローチャートと同一であるため、本実施例では特にステップ１１Ｂについて詳述する。ステップ１１Ａに続いて、ＣＰＵは、大気圧の大きさに応じて所定量αを補正する処理を実行する（ステップ１１Ｂ）。ここで大気圧が低い場合には、スロットル弁１３ａ前後の圧力差が小さくなる。また、圧力差が小さければエゼクタ３０で発生可能な負圧もそれだけ小さくなる。したがって大気圧が低い場合には、ＩＳＣ要求量がより小さい段階でＶＳＶ１を開いたほうが、ブースタ負圧を十分な大きさに確保する上で好ましい。

このため本実施例では、具体的には検出された大気圧と標準大気圧７６０ｍｍＨｇの比と、ステップ１１Ａで算出された所定量αとの積で新たな所定量αを算出することで、大気圧の大きさに応じて所定量αを補正している。これにより、ステップ１２で補正された所定量αを利用した判定が行われ、ブースタ負圧がより好適に確保される。以上により、車両のコストを低減可能であるとともに、さらにはブースタ負圧を十分な大きさに確保するにあたってエゼクタ３０をより好適に機能させることが可能な車両用エゼクタシステム１００Ｃを実現可能である。

本実施例に係るエゼクタシステム１００Ｄは、ＥＣＵ４０Ａの代わりにＥＣＵ４０Ｄを備えている以外、実施例１に係るエゼクタシステム１００Ａと同一である。また、エゼクタシステム１００Ｄが適用されている車両の各構成は、ＥＣＵ４０Ａと内燃機関５０Ｂ以外、図１に示した各構成と同一となっている。本実施例に示す内燃機関５０Ｂは、吸気系１０、より具体的には吸気ポート５１に気流制御弁５２を備えている。図７は気流制御弁５２を吸気ポート５１とともに模式的に示す図である。気流制御弁５２は、燃焼室５３内に強度の高い旋回気流を生成するための構成であり、本実施例では、気流制御弁５２は強度の高いタンブル流を生成するための構成となっている。但しこれに限られず、気流制御弁５２はスワール流や、タンブル流とスワール流とが組み合わされたような斜めタンブル流などを燃焼室５３内に生成するための構成であってもよい。

またＥＣＵ４０Ｄには、気流制御弁５２の開度を検出するための図示しない制御弁開度センサが接続されている。ＥＣＵ４０Ｄは、制御弁開度センサの出力信号に基づき検出された気流制御弁５２の開度に応じて、所定量αを補正するための第３の所定量補正用プログラムをさらにＲＯＭに格納している以外、ＥＣＵ４０Ａと同一のものとなっている。本実施例ではＣＰＵ等と第３の所定量補正用プログラムとで第３の所定量補正手段が実現されており、ＶＳＶ１と、エゼクタ３０と、ＥＣＵ４０Ｄとでエゼクタシステム１００Ｄが実現されている。

次に、アイドリング時にブースタ負圧を十分な大きさに確保すべくエゼクタ３０をより好適に機能させるにあたって、ＥＣＵ４０Ｄで行われる処理を図８に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、図８に示すフローチャートはステップ１１Ｃ及び１１Ｄが追加されている以外、図３に示すフローチャートと同一であるため、本実施例では特にステップ１１Ｃ及び１１Ｄについて詳述する。ステップ１１で肯定判定であれば、ＣＰＵは、気流制御弁５２の開度を検出する処理を実行する（ステップ１１Ｃ）。ここで気流制御弁５２の開度が変化すればインマニ負圧も変化する。さらに本実施例ではアイドリング時にスロットル弁１３ａが気流制御弁５２の開度に応じて連動的に作動するようになっている。具体的には気流制御弁５２が閉弁するとそれだけ内燃機関５０Ｄに供給される吸気流量が低下するため、スロットル弁１３ａは吸気流量を補うために開かれるようになっている。このため、気流制御弁５２が全閉の場合には全開の場合よりもインマニ負圧が大きく低下する。

図９は気流制御弁５２が全閉の場合と全開の場合のインマニ負圧を、回転数ＮＥとＩＳＣ空気量との関係で模式的に示す図である。すなわち、図９は気流制御弁５２が全閉の場合と全開の場合夫々を重ね合わせたものとなっている。なお、ＩＳＣ空気量はＩＳＣ制御量に応じてＩＳＣ制御量と同様に変化する状態量であり、回転数ＮＥはアイドル回転数を含む１，０００回転の範囲で示されている。また、図の左上に示す負圧未達領域はブースタ負圧を基準値よりも大きく確保できなくなるインマニ負圧の領域を示している。図９に示すように気流制御弁５２が全開の場合には全閉の場合よりも、インマニ負圧の等高線が図の左上に寄っていることがわかる。これは、同一回転数においてＩＳＣ空気量が同一の場合には、気流制御弁５２が全閉の場合のほうが全開の場合よりもインマニ負圧が小さくなることを示している。したがって気流制御弁５２が全閉の場合には、ＩＳＣ要求量がより小さい段階でＶＳＶ１を開いたほうが、ブースタ負圧を十分な大きさに確保する上で好ましい。

このため、本実施例では所定量αを以下に示すようにして補正している。図１０は気流制御弁５２の開度に応じて設定した所定量αのマップデータ（以下、単に開度Ｍａｐとも称す）を模式的に示す図である。この開度Ｍａｐは、図５で示したＮＥＭａｐを気流制御弁５２が全閉の場合と全開の場合とについて夫々作成し、さらに重ね合わせたものとなっている。開度ＭａｐはＲＯＭに格納されており、所定量αは開度Ｍａｐで気流制御弁５２の開度に応じて（ここでは全閉の場合と全開の場合とに応じて）設定されている。また、所定量αは開度Ｍａｐで気流制御弁５２が全閉の場合には全開の場合よりも小さく設定されている。したがって、ステップ１１Ｄで所定量αを算出する処理として、ＣＰＵがステップ１１Ｃで検出された気流制御弁５２の開度に基づき開度Ｍａｐを参照することで、所定量αが気流制御弁５２の開度に応じて補正される。これにより、ステップ１２で補正された所定量αを利用した判定が行われ、ブースタ負圧がより好適に確保される。なお、本実施例では気流制御弁５２が全閉の場合と全開の場合とについて例示したが、気流制御弁５２が全開と全閉の間にある場合にも同様にして所定量αを補正してよい。以上により、車両のコストを低減可能であるとともに、さらにはブースタ負圧を十分な大きさに確保するにあたってエゼクタ３０をより好適に機能させることが可能な車両用エゼクタシステム１００Ｄを実現可能である。

本実施例に係るエゼクタシステム１００Ｅは、ＥＣＵ４０Ａの代わりにＥＣＵ４０Ｅを備えている以外、実施例１に係るエゼクタシステム１００Ａと同一である。また、エゼクタシステム１００Ｅが適用されている車両の各構成は、ＥＣＵ４０Ａ以外、図１に示した各構成と同一となっている。ＥＣＵ４０Ｅは、水温センサの出力信号に基づき検出された内燃機関５０Ａの水温が所定温度Ｔ以下の場合に、エゼクタ３０を機能させるようにＶＳＶ１を制御することを禁止するための制御禁止用プログラムをさらにＲＯＭに格納している以外、ＥＣＵ４０Ａと同一のものとなっている。本実施例ではＣＰＵ等と制御禁止用プログラムとで制御禁止手段が実現されており、ＶＳＶ１と、エゼクタ３０と、ＥＣＵ４０Ｅとでエゼクタシステム１００Ｅが実現されている。

次に、水温が所定温度Ｔ以下の場合にエゼクタ３０を機能させるようにＶＳＶ１を制御することを禁止するにあたって、ＥＣＵ４０Ｅで行われる処理を図１１に示すフローチャートを用いて詳述する。なお、図１１に示すフローチャートはステップ１１Ｅが追加されている以外、図３に示すフローチャートと同一であるため、本実施例では特にステップ１１Ｅについて詳述する。ステップ１１で肯定判定された場合、ＣＰＵは水温が所定温度Ｔよりも大きいか否か、すなわち所定温度Ｔ以下であるか否かを判定するための処理を実行する（ステップ１１Ｅ）。ここで、負圧取出部３２ｃでは高速噴流により温度が低下するため、結露が発生して凍結しやすい。さらに負圧取出部３２ｃは小さく絞られているため、凍結がエゼクタ３０の機能を阻害する詰まりとなりやすい。

その一方で凍結が発生している場合には、いずれにしても凍結がなくなるまでの間エゼクタ３０を機能させることはできない。このため本実施例では、凍結がなくなるのに十分な温度として所定温度Ｔを内燃機関５０Ｅにとっての適温（例えば７０℃）に設定しており、水温が所定温度Ｔ以下の場合にはエゼクタ３０を機能させないようにしている。これにより、凍結に起因して実際にエゼクタ３０が機能しなかった場合の弊害を防止できる。具体的には例えばエゼクタ３０が機能した場合に増大する吸気流量に応じて吸気流量を補正している場合などに、吸気流量がアンマッチな状態となり、その結果、アイドル制御や空燃比制御が不適切に行われることを防止できる。以上により、車両のコストを低減可能であるとともに、さらには凍結に起因して実際にエゼクタ３０が機能しなかった場合の弊害を防止可能な車両用エゼクタシステム１００Ｅを実現可能である。

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

エゼクタシステム１００Ａを模式的に示す図である。エゼクタ３０の内部構成を模式的に示す図である。ＥＣＵ４０Ａで行われる処理をフローチャートで示す図である。ＥＣＵ４０Ｂで行われる処理をフローチャートで示す図である。所定量αのマップデータ（ＮＥＭａｐ）を模式的に示す図である。ＥＣＵ４０Ｃで行われる処理をフローチャートで示す図である。気流制御弁５２を吸気ポート５１とともに模式的に示す図である。ＥＣＵ４０Ｄで行われる処理をフローチャートで示す図である。気流制御弁５２が全閉の場合と全開の場合のインマニ負圧を、回転数ＮＥとＩＳＣ空気量との関係で模式的に示す図である。所定量αのマップデータ（開度Ｍａｐ）を模式的に示す図である。ＥＣＵ４０Ｄで行われる処理をフローチャートで示す図である。

符号の説明

１ＶＳＶ
１０吸気系
１３電動スロットル
２０ブレーキ装置
３０エゼクタ
４０ＥＣＵ
５０内燃機関
５２気流制御弁
１００エゼクタシステム

Claims

内燃機関の吸気系の吸気通路から取り出そうとする負圧よりも大きな負圧を発生させるエゼクタと、該エゼクタを機能、或いは機能停止させる状態変更手段と、該状態変更手段を制御する制御装置とを有して構成される車両用エゼクタシステムであって、
前記制御装置が、前記内燃機関に供給される吸気流量を調節する流量調節手段をアイドリング時に制御するためのＩＳＣ要求量が所定量よりも大きい場合に、前記エゼクタを機能させるように前記状態変更手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする車両用エゼクタシステム。
さらに前記流量調節手段の状態が同一であっても前記吸気通路から取り出そうとする負圧の大きさが変化する条件に応じて、前記所定量を補正する所定量補正手段を備えることを特徴とする請求項１記載の車両用エゼクタシステム。
前記条件が、前記内燃機関の回転数の大きさであることを特徴とする請求項２記載の車両用エゼクタシステム。
前記条件が、大気圧の大きさであることを特徴とする請求項２記載の車両用エゼクタシステム。
前記条件が、前記内燃機関の吸気系の吸気通路に配設された気流制御弁の開度であることを特徴とする請求項２記載の車両用エゼクタシステム。
さらに前記内燃機関の水温が所定温度以下の場合に、前記制御装置が、前記エゼクタを機能させるように前記状態変更手段を制御することを禁止する制御禁止手段を備えることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の車両用エゼクタシステム。