JP2008106708A - 内燃機関のブレーキ負圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの各気筒毎に吸気絞り弁を持つシステムにおいて、ブレーキ負圧を確保できるようにする。
【解決手段】各気筒の吸気通路のうちの吸気絞り弁の下流側に、ブレーキ負圧を生じさせるための連通管２５を接続し、各気筒の連通管２５が合流する配管２６に空気エゼクタ２７を設ける。この空気エゼクタ２７の吸入ガス側に、チェックバルブ３４を介してブレーキ倍力装置３５の負圧導入通路３６を接続し、空気エゼクタ２７の駆動ガス側に、ＰＣＶガスの通路３１と、吸気絞り弁１９の上流側のサージタンクから吸入空気の一部を分流させる吸気分流通路３２とを接続し、この吸気分流通路３２に負圧制御バルブ３３を設ける。空気エゼクタ２７の駆動ガス側にＰＣＶガスと吸入空気の一部を流入させることで、空気エゼクタ２７を真空ポンプとして機能させて、ブレーキ倍力装置３５のブレーキ負圧を目標とする負圧まで確実に低下させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の各気筒に吸入空気を導入する分岐吸気通路に、それぞれ吸入空気量を調整する吸気絞り弁を設けた内燃機関のブレーキ負圧制御装置に関する発明である。

近年、特許文献１（特開２００５−３４４６０６号公報）に記載されているように、内燃機関の各気筒の分岐吸気通路（吸気マニホールド）に、それぞれ吸入空気量を調整する吸気絞り弁を設けると共に、各気筒の分岐吸気通路のうちの吸気絞り弁の下流側に、各気筒の分岐吸気通路を互いに連通させる連通室を設け、この連通室に負圧取り出し部（ニップル）を設けて、この負圧取り出し部から吸気負圧をブレーキ倍力装置に導入してブレーキ負圧を確保するようにしたものがある。
特開２００５−３４４６０６号公報（第５頁等）

上記特許文献１のように、各気筒毎に吸気絞り弁を持つスロットルシステム（以下「気筒別スロットルシステム」という）では、吸気絞り弁の下流側の吸気通路の容積が小さいため、吸気・圧縮・燃焼・排気の各行程で吸気絞り弁の下流側の吸気圧力が大きく変動するという特徴がある。このため、ブレーキ負圧に必要な吸気負圧を確保できる期間が吸気行程のＢＤＣ（下死点）前後のみであり、サージタンクの上流側に設けた１つのスロットルバルブのみで吸入空気量を制御する一般的なスロットルシステムと比較して、ブレーキ負圧に必要な吸気負圧を確保できる期間が短く、ブレーキ負圧を確保しにくいという欠点がある。

特に、近年の内燃機関は、大気中へのＨＣ排出量を低減するために、ＰＣＶシステム（クランクケース掃気システム）や、エバポパージガスシステム（燃料蒸発ガス処理システム）を搭載して、吸気絞り弁の下流側にクランクケース掃気ガスやエバポパージガスを導入するようになっているため、吸気絞り弁の下流側の吸気通路の容積が小さい気筒別スロットルシステムでは、吸気絞り弁を開放した状態だけでなく、全閉付近であっても、クランクケース掃気ガス（ＰＣＶガス）やエバポパージガスの導入によって吸気絞り弁の下流側の吸気圧力が上昇しやすく、ブレーキ負圧を確保しにくいという欠点がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、気筒別スロットルシステムにおいて、ブレーキ負圧を確保できるようにする内燃機関のブレーキ負圧制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の主吸気通路を各気筒に吸入空気を導入する分岐吸気通路に分岐し、各気筒の分岐吸気通路に、それぞれ吸入空気量を調整する吸気絞り弁を設けた気筒別スロットルシステムにおいて、前記各気筒の分岐吸気通路のうちの前記吸気絞り弁の下流側に、ブレーキ倍力装置のブレーキ負圧を生じさせるための連通管を接続すると共に、前記各気筒の連通管が合流する配管に負圧制御バルブを設け、内燃機関の運転状態に応じて前記負圧制御バルブを作動させて前記ブレーキ倍力装置のブレーキ負圧を制御するブレーキ負圧制御手段を備えた構成としたものである。この気筒別スロットルシステムによれば、内燃機関の運転状態に応じて負圧制御バルブを作動させることで、ブレーキ負圧を目標とする負圧まで低下（＝負圧増大）させ又は低下した負圧を維持することができ、安定したブレーキ性能を確保することができる。

この場合、請求項２のように、各気筒の連通管が合流する配管に空気エゼクタを設け、この空気エゼクタの吸入ガス側に、チェックバルブを介してブレーキ倍力装置の負圧導入通路を接続し、前記空気エゼクタの駆動ガス側に、クランクケース掃気ガス通路を接続すると共に、該空気エゼクタの駆動ガス側に、前記吸気絞り弁の上流側の主吸気通路から吸入空気の一部を分流させる吸気分流通路を接続し、この吸気分流通路に前記負圧制御バルブを設けた構成とすると良い。

この構成では、吸気絞り弁の下流側の吸気圧力が目標とするブレーキ負圧よりも高い状態であっても、空気エゼクタの駆動ガス側にクランクケース掃気ガスと吸入空気の一部を流入させることで、空気エゼクタを真空ポンプとして機能させて、ブレーキ倍力装置のブレーキ負圧を目標とする負圧まで確実に低下させることができる。また、空気エゼクタの吸入ガス側に接続されたブレーキ倍力装置の負圧導入通路にチェックバルブが設けられているため、ブレーキ倍力装置のブレーキ負圧が目標とする負圧まで低下した時点で、空気エゼクタの駆動ガス側に流入させる吸入空気を遮断しても、ブレーキ倍力装置の負圧導入通路のチェックバルブが自動的に閉弁して空気の逆流を防止することで、ブレーキ倍力装置のブレーキ負圧が空気エゼクタ側に逃げることを防止して、ブレーキ倍力装置のブレーキ負圧を維持することができる。また、空気エゼクタの駆動ガスとしてクランクケース掃気ガスを吸入空気と併用するため、空気エゼクタに流す吸気流量をクランクケース掃気ガスの流量分だけ低減して、その分、吸気絞り弁を通過する吸気流量を増加させることができ、その結果、吸気絞り弁の微開度領域の制御特性が安定して、アイドル回転速度をより低回転側に制御可能となる。

ところで、内燃機関の負荷が軽負荷以下の運転領域では、吸気絞り弁を微開度領域で制御し、吸気絞り弁の片側のみが微小に開くことで、吸気絞り弁の片側の隙間を通過する吸入空気の流れによって吸気絞り弁の下流側に強いタンブル気流が発生して、燃料噴射弁の燃料噴霧を巻き込み、筒内の混合気形成が改善されるようになっている。しかし、この構成では、タンブル気流の還流によって吸気ポートから噴霧燃料の一部が吸気絞り弁側に吹き戻されて、その噴霧燃料が吸気絞り弁の吸気ポート側の面に付着する現象が発生し、吸気絞り弁を大きく開いて吸入空気量が増加したときに、吸気絞り弁の付着燃料が急速に蒸発して空燃比のリッチずれが発生する可能性がある。

この対策として、請求項３のように、各気筒の連通管は、各気筒の分岐吸気通路のうちの吸気絞り弁の吸気ポート側の面の近傍で、該吸気絞り弁を微開させたときに気流が発生しない側に接続し、且つ、該連通管の出口を該吸気絞り弁側に向けるようにすると良い。このようにすれば、連通管の出口からガスや空気を吸気絞り弁の吸気ポート側の面に向けて吹き出させることができるため、そのガスや空気の吹き出し流によって吸気絞り弁の吸気ポート側の面の付着燃料を吹き飛ばすことができて、タンブル気流の還流によって吸気絞り弁側に吹き戻される噴霧燃料が吸気絞り弁の吸気ポート側の面に多量に付着しないようにすることができる。

また、外気温が低温になるほど、吸気絞り弁の吸気ポート側の面に付着する燃料量が増加する。外気温度が５℃以下では、外気温が低温になるほど吸気温度が低くなるため、クランクケース掃気ガス等に含まれる水蒸気が結露して氷結する“バルブアイシング”が発生したり、吸気絞り弁のシャフトに付着したデポジット（燃焼で生成したカーボンとエンジンオイルが粘着化した物質）が吸気絞り弁の摺動トルクを増加させる可能性がある。

この対策として、請求項４のように、吸気絞り弁の吸気ポート側の面と、吸気絞り弁を微開させたときに気流が発生しない側の吸気通路内壁面とを加熱するヒータを設けるようにしても良い。このようにすれば、吸気絞り弁の吸気ポート側の面やシャフトに付着した燃料をヒータの熱で蒸発させて、吸気絞り弁の吸気ポート側の面に多量の燃料が付着することを防止したり、デポジットが硬化せずに吸気絞り弁の摺動トルクの増加を防止することができると共に、クランクケース掃気ガス等に含まれる水蒸気が結露して溜まる部分（吸気絞り弁を微開させたときに気流が発生しない側の吸気通路内壁面）をヒータの熱で加熱して結露水を蒸発させて、バルブアイシングを未然に防止することができる。

この場合、請求項５のように、ヒータは、吸気絞り弁の吸気ポート側の面に取り付けるようにすると良い。このようにすれば、吸気絞り弁の吸気ポート側の面（ヒータ）に付着した燃料を効率良く加熱して蒸発させることができる。

また、請求項６のように、外気温を検出する外気温検出手段と、この外気温検出手段で検出した外気温が所定温度以下の場合に内燃機関の始動から暖機が完了するまでの期間にヒータに通電するヒータ制御手段とを備え、内燃機関の暖機完了後であっても、軽負荷状態に相当する減速走行からアイドル運転に移行するまでの期間には、ヒータに通電するようにしても良い。

要するに、外気温が所定温度以下（例えば５℃以下）の場合、吹き返し燃焼ガスやクランクケース掃気ガスに含まれる水蒸気が低温になるほど、結露・氷結が発生しやすくなるので、エンジンの暖機が完了するまでは、ヒータに通電して、結露・氷結を防止する。そして、内燃機関の暖機が完了した後は、常時、ヒータに通電すると、消費電力増加（発電機の発電量増加）により燃費が悪化するため、ヒータへの通電を停止して、消費電力増加による燃費悪化を回避する。しかし、外気温度が例えば０℃以下の場合は、吸気系部品の温度次第では、結露・氷結が発生するため、軽負荷状態に相当する減速走行からアイドル運転に移行するまでは、内燃機関の暖機完了後であっても、ヒータに通電して結露・氷結を防止する。このような減速走行領域では、内燃機関の余剰トルクを使って発電機の発電量を高めることができるため、ヒータに通電しても、燃費悪化を招くことがない。

この場合、請求項７のように、ヒータに通電する期間に、負圧制御バルブを通過する吸気流量を内燃機関の運転状態に応じて制御するようにすると良い（第３所定流量）。このように、ヒータの通電に連動させて、負圧制御バルブを通過する吸気流量を内燃機関の運転状態に応じて制御すれば、空気エゼクタ内に溜まった結露水を排出して空気エゼクタの負圧増大性能を回復しながら、ヒータに空気を当ててヒータの周辺も温めることができ、ヒータの周辺に付着した燃料や結露水を効率良く蒸発させることができる。

また、請求項８のように、負圧制御バルブを通過する吸気流量相当分だけ吸気絞り弁を通過する吸入空気の流量を減量補正する吸気流量制御手段を備え、ブレーキ倍力装置のブレーキ負圧が第１所定負圧よりも大気圧側に変化したときに負圧制御バルブを通過する吸気流量を内燃機関の運転状態に応じて設定された第１所定流量に増加させ、該ブレーキ倍力装置のブレーキ負圧が前記第１所定負圧よりも低い第２所定負圧まで回復したときに負圧制御バルブを通過する吸気の流れを遮断するようにすると良い。

各気筒の筒内に吸入する空気量（筒内充填空気量）には、吸気絞り弁を通過する空気の他に、クランクケース掃気ガスと負圧制御バルブを通過する空気が含まれるが、クランクケース掃気ガスの流量は、比較的少なく、筒内充填空気量への影響が小さいため、吸気絞り弁１９の開度制御に反映させなくても、ほとんど問題がない。しかし、負圧制御バルブを通過する吸気流量は、クランクケース掃気ガスの流量と比較して多く、筒内充填空気量への影響が大きいため、吸気絞り弁の開度制御に反映させることが望ましい。この観点から、本発明では、負圧制御バルブを通過する吸気流量相当分だけ吸気絞り弁を通過する吸入空気の流量を減量補正することで、負圧制御バルブを通過する吸気流量によって筒内充填空気量の制御性が悪化することを防止するものである。

また、ブレーキ倍力装置のブレーキ負圧が目標とする第１所定負圧から第２所定負圧の範囲内に収まるように、負圧制御バルブを通過する吸気流量を第１所定流量と０とにヒステリシスを持たせて切り替えることで、必要なブレーキ負圧を確保する。ここで、第１所定負圧は、ブレーキ踏力フィーリングから必要とされる最小限の負圧であり、第２所定負圧は、ブレーキ負圧として十分に大きな負圧であり、負圧制御バルブの切替特性にヒステリシスを持たせて負圧制御バルブの切替頻度を低減するように設定されている。この場合、ブレーキ倍力装置のブレーキ負圧が目標とする第１所定負圧から第２所定負圧の範囲内に収まっている間は、負圧制御バルブを通過する吸気流量が０に維持されるが、この状態でも、引き続きクランクケース掃気ガスが空気エゼクタに駆動ガスとして導入されるため、ゆっくりではあるが、ブレーキ負圧を第２所定負圧まで回復可能であり、この作用によっても、負圧制御バルブの切替頻度を低減する効果が得られる。

この場合、請求項９のように、内燃機関の回転速度が低いほど、及び／又は、内燃機関の負荷が小さいほど、前記第１所定流量を減少させるようにすると良い。このようにすれば、吸気絞り弁によるアイドル回転制御性（ＩＳＣ制御性）の確保と、非ＩＳＣ制御領域でのブレーキ負圧確保とを両立させるように第１所定流量を設定することができる。

また、請求項１０のように、ブレーキ倍力装置のブレーキ負圧が第２所定負圧よりも低下した状態になっても、内燃機関が暖機していない場合には、負圧制御バルブを通過する吸気流量を内燃機関の温度（例えば油温又は冷却水温）に応じて設定された第２所定流量に制御するようにしても良い。要するに、内燃機関の温度が低温になるほど、燃料噴射量が多くなって、タンブル気流の還流によって吸気絞り弁の吸気ポート側の面に付着する燃料量が多くなるため、ブレーキ負圧が第２所定負圧以下に低下してブレーキ負圧が十分に確保された状態になっても、内燃機関が暖機していない場合には、吸気絞り弁の吸気ポート側の面に付着する燃料量が多いと判断して、負圧制御バルブを通過する吸気流量を遮断せずに内燃機関の温度に応じて設定された第２所定流量に制御するものであり、これによって、請求項１１のように、内燃機関の温度が低いほど、吸気絞り弁の吸気ポート側の面に付着する燃料量が多いと判断して、負圧制御バルブを通過する吸気流量（第２所定流量）を多くして付着燃料の吹き飛ばし効果を高めるという制御が可能となり、未暖機時の吸気絞り弁の付着燃料による空燃比のずれを防止できる。

以上説明した請求項２〜１１に係る発明は、空気エゼクタを必須要件とする発明であるが、クランクケース掃気ガス量が少ない内燃機関や、クランクケース掃気ガスを吸気絞り弁全閉付近の上流側に放出する構成とした場合には、クランクケース掃気ガスを空気エゼクタの駆動ガスとして積極的に使用する必要は無い。

このような構成のものでは、空気エゼクタを省略して、請求項１２のように、各気筒の連通管が合流する配管に負圧制御バルブを介してブレーキ倍力装置の負圧導入通路を接続する構成としても良い。この構成では、ブレーキ負圧を生成する必要があるときに負圧制御バルブを開弁して吸気負圧をブレーキ倍力装置に導入してブレーキ負圧を確保すれば良く、簡単な構成でブレーキ負圧を制御することができる。

この場合も、請求項１３のように、各気筒の連通管は、各気筒の吸気マニホールドのうちの吸気絞り弁の下流側の面の近傍で、該吸気絞り弁を微開させたときに気流が発生しない側に接続し、且つ、該連通管の出口を該吸気絞り弁側に向けた構成とすると良い。このようにすれば、連通管の出口から空気を吸気絞り弁の吸気ポート側の面に向けて吹き出させることができるため、その空気によって吸気絞り弁の吸気ポート側の面の付着燃料を吹き飛ばすことができて、タンブル気流の還流によって吸気絞り弁側に吹き戻される噴霧燃料が吸気絞り弁の吸気ポート側の面に多量に付着しないようにすることができる。

この場合、請求項１４のように、ブレーキ倍力装置のブレーキ負圧が第１所定負圧よりも大気圧側に変化したときに負圧制御バルブを通過する空気流量を内燃機関の運転状態に応じて設定された第４所定流量に増加させ、該ブレーキ倍力装置のブレーキ負圧が前記第１所定負圧よりも低い第２所定負圧まで回復したときに前記負圧制御バルブを通過する空気の流れを遮断するようにすれば良い。このようにすれば、ブレーキ倍力装置のブレーキ負圧が目標とする第１所定負圧から第２所定負圧の範囲内に収まるように、負圧制御バルブを通過する空気流量を第４所定流量と０とにヒステリシスを持たせて切り替えることで、必要なブレーキ負圧を確保することができる。

また、請求項１５のように、内燃機関の回転速度が高いほど、及び／又は、内燃機関の負荷が大きいほど、前記第４所定流量を増加させるようにすると良い。要するに、内燃機関の回転速度が高いほど、吸気絞り弁の下流側の吸気圧力が低くなり、また、内燃機関の負荷が大きいほど、吸気絞り弁の下流側の吸気圧力が低くなるため、内燃機関の回転速度が高いほど、及び／又は、内燃機関の負荷が大きいほど、前記第４所定流量を増加させれば、内燃機関の運転状態に応じてブレーキ負圧を効率良く確保することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した３つの実施例１〜３を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図１４に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン吸気系の概略構成を説明する。
内燃機関である例えば直列４気筒のエンジン１１は、第１気筒＃１〜第４気筒＃４の４つの気筒を有し、このエンジン１１の吸気管１２（主吸気通路）には、吸入空気量を検出するエアフローメータ（図示せず）が設けられている。このエアフローメータの下流側に、サージタンク１３が設けられ、このサージタンク１３には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１４（分岐吸気通路）が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１４には、それぞれ後述する吸気絞り弁ユニット１５が取り付けられている。各気筒の吸気ポート１６の近傍には、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁（図示せず）が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ（図示せず）が取り付けられ、各点火プラグの火花放電によって筒内の混合気に着火される。

次に、図２に基づいて吸気絞り弁ユニット１５の構成について説明する。各気筒の吸気絞り弁ユニット１５は、樹脂製のハウジング１７内に、断面略四角形状の吸気通路１８が形成され、この吸気通路１８内に、該吸気通路１８を開閉する片持ち式の吸気絞り弁１９がその下端側に連結されたシャフト２０を回動軸にして開閉回動するように設けられている。各吸気絞り弁１９の形状は、吸気通路１８の断面形状に合致する形状（本実施例１では略四角形状）に形成されている。尚、吸気通路１８の断面形状や吸気絞り弁１９の形状は、略四角形状に限定されず、略半円形状、略半楕円形状等、他の形状であっても良いことは言うまでもない。

各気筒の吸気絞り弁１９は、共通のシャフト２０に連結されて一体的に回動するように設けられ、このシャフト２０に連結されたモータ２１（図１参照）がエンジン運転状態（アクセル操作量等）に応じて制御されることで、各気筒の吸気絞り弁１９の開度が一体的に制御されるようになっている。

各気筒の吸気絞り弁１９は、シャフト２０側の端部（下端部）がハウジング１７の内壁面に接触（又は近接）するように設けられ、吸入空気が吸気絞り弁１９の下側をほとんど通過できないようになっている。そして、吸気絞り弁１９を開弁したときに、吸気絞り弁１９の上側のみに吸入空気の流路（ハウジング１７の内壁面との隙間）が形成されることで、吸気絞り弁１９の上側のみを通過する吸入空気の流れによって吸気絞り弁１９の下流側にタンブル気流が生成されると共に、吸気絞り弁１９の開度に応じて吸気絞り弁１９の上側の流路断面積（吸入空気量）が変化するようになっている。また、ハウジング１７やその近傍には、吸気絞り弁１９の全開時に吸気絞り弁１９を格納する格納凹部２２が形成され、吸気絞り弁１９の全開時に吸気絞り弁１９が吸入空気の流れを妨げないようになっている。

次に、ブレーキ負圧制御システムの構成を説明する。
図２に示すように、各気筒の吸気通路１８のうちの吸気絞り弁１９の下流側に、ブレーキ負圧を生じさせるための連通管２５が接続され、図３に示すように、各気筒の連通管２５が合流する配管２６に空気エゼクタ２７が設けられている。この場合、空気エゼクタ２７から連通管２５を通して各気筒の吸気絞り弁１９の下流側に吹き出される空気・ガスの流量を各気筒に均等に分配し且つ各気筒の吸気負圧の影響を均一化するために、吸気行程（吸気負圧の発生タイミング）が３６０℃Ａ離れた２つの気筒＃１，＃４と他の２つの気筒＃２，＃３に分けて２気筒ずつ連通管２５で連通し、それを１本の配管２６に合流させるようにしている。

図４に示すように、空気エゼクタ２７は、駆動ガスを高速で流入させるノズル部２８と、吸入ガスをノズル部２８の周囲に吸入して駆動ガスと合流させる合流部２９と、駆動ガスの流れに吸入ガスを混入させて吐出するディフューザ部３０とから構成されている。この空気エゼクタ２７のノズル部２８（駆動ガス側）には、図３に示すように、クランクケース掃気ガス（以下「ＰＣＶガス」という）の通路３１と、吸気絞り弁１９の上流側のサージタンク１３から吸入空気の一部を分流させる吸気分流通路３２とが接続され、更に、この吸気分流通路３２に負圧制御バルブ３３が設けられている。これにより、空気エゼクタ２７のノズル部２８には、駆動ガスとしてＰＣＶガスとサージタンク１３からのほぼ大気圧の吸入空気とが流入すると共に、ノズル部２８への吸入空気の流入量が負圧制御バルブ３３によって制御されるようになっている。

負圧制御バルブ３３は、図６に示す構成のデューティ制御方式の流量制御弁であり、流入ポート４７と流出ポート４８との間の流路に設けられた円筒状の弁座４９を開閉する弁体５０の開閉動作をデューティ制御により所定周期（例えば１５〜３０Ｈｚ）で繰り返すと共に、１周期当たりの開弁期間の比率（コイル４０の通電デューティ）を０〜１００％の範囲で変化させることで、流量を０から最大流量まで連続的に変化させることができるように構成されている。

一方、空気エゼクタ２７の合流部２９（吸入ガス側）には、チェックバルブ３４を介してブレーキ倍力装置３５の負圧導入通路３６が接続されている。この構成では、空気エゼクタ２７のノズル部２８から駆動ガス（ＰＣＶガスとほぼ大気圧の空気）が合流部２９内に高速で流入すると、合流部２９内でノズル部２８の周囲に負圧が発生して、その負圧によりブレーキ倍力装置３５の負圧室内の空気が負圧導入通路３６を通して合流部２９内に吸い込まれることで、ブレーキ負圧が生成される。

この場合、レーキ倍力装置３５の負圧導入通路３６にチェックバルブ３４が設けられているため、ブレーキ倍力装置３５のブレーキ負圧が目標とする負圧まで低下した時点で、空気エゼクタ２７のノズル部２８に流入させる吸入空気を遮断しても、ブレーキ倍力装置３５の負圧導入通路３６のチェックバルブ３４が自動的に閉弁して空気の逆流を防止することで、ブレーキ倍力装置３５（図１に示すブレーキ負圧センサ４６はブレーキ倍力装置３５の内部に設けられている）のブレーキ負圧が空気エゼクタ２７側に逃げることを防止して、ブレーキ倍力装置３５のブレーキ負圧を維持することができる。

チェックバルブ３４の開閉圧力は、後述する第２所定負圧ＰＢ２に一致するように設定し、例としてブレーキ負圧が、≧−２９５ｍｍＨｇで開弁、≦−３００ｍｍＨｇで閉弁する。

空気エゼクタ２７のディフューザ部３０（吐出ガス側）には、４つの気筒の連通管２５が合流する配管２６が接続されている。これにより、空気エゼクタ２７の駆動ガス（ＰＣＶガスとほぼ大気圧の空気）と吸入ガス（ブレーキ倍力装置３５側の空気）とが配管２６と連通管２５を通して各気筒の吸気絞り弁１９の下流側に吹き出されるようになっている。この構成では、図５に示すように、空気エゼクタ２７のディフューザ部３０の吐出側の圧力Ｐ１の最大１．５倍の負圧Ｐ２を空気エゼクタ２７の吸入ガス側（ブレーキ倍力装置３５側）に発生させることが可能である。

この場合、空気エゼクタ２７の駆動ガスとしてＰＣＶガスを吸入空気と併用するため、空気エゼクタ２７に流す吸気流量をＰＣＶガスの流量分だけ低減して、その分、吸気絞り弁１９を通過する吸気流量を増加させることができ、その結果、吸気絞り弁１９の微開度領域の制御特性が安定して、アイドル回転速度をより低回転側に制御可能となる。

ところで、エンジン負荷が軽負荷以下の運転領域では、吸気絞り弁１９を微開度領域で制御し、吸気絞り弁１９の片側（本実施例１では上側）のみが微小に開くことで、吸気絞り弁１９の片側の隙間を通過する吸入空気の流れによって吸気絞り弁１９の下流側に強いタンブル気流が発生して、燃料噴射弁の燃料噴霧を巻き込み、筒内の混合気形成が改善されるようになっている。しかし、この構成では、タンブル気流の還流によって吸気ポート１６から噴霧燃料の一部が吸気絞り弁１９側に吹き戻されて、その噴霧燃料が吸気絞り弁１９の吸気ポート１６側の面に付着する現象が発生し、吸気絞り弁１９を大きく開いて吸入空気量が増加したときに、吸気絞り弁１９の付着燃料が急速に蒸発して空燃比のリッチずれが発生する可能性がある。

この対策として、本実施例１では、図２に示すように、各気筒の連通管２５は、各気筒の吸気通路１８のうちの吸気絞り弁１９の吸気ポート１６側の面の近傍で、該吸気絞り弁１９を微開させたときに気流が発生しない側（本実施例１では下側）に接続し、且つ、該連通管２５の出口を該吸気絞り弁１９側に向けるようにしている。このようにすれば、連通管２５の出口からガスや空気を吸気絞り弁１９の吸気ポート１６側の面に向けて吹き出させることができるため、そのガスや空気の吹き出し流によって吸気絞り弁１９の吸気ポート１６側の面の付着燃料を吹き飛ばすことができて、タンブル気流の還流によって吸気絞り弁１９側に吹き戻される噴霧燃料が吸気絞り弁１９の吸気ポート１６側の面に多量に付着しないようにすることができる。

また、外気温が低温になるほど、吸気絞り弁１９の吸気ポート１６側の面に付着する燃料量が増加する。外気温度が５℃以下では、外気温が低温になるほど吸気温度が低くなるため、ＰＣＶガス等に含まれる水蒸気が結露して氷結する“バルブアイシング”が発生したり、吸気絞り弁１９のシャフト２０に付着したデポジット（燃焼で生成したカーボンとエンジンオイルが粘着化した物質）が吸気絞り弁の摺動トルクを増加させる可能性がある。

この対策として、本実施例１では、各気筒の吸気絞り弁１９の吸気ポート１６側の面に自己温度調節機能を持つＰＴＣヒータ３８を取り付けて、吸気絞り弁１９の吸気ポート１６側の面と、吸気絞り弁１９を微開させたときに気流が発生しない側（下側）の吸気通路１８の内壁面と吸気絞り弁１９のシャフト２０をＰＴＣヒータ３８の熱で加熱するようにしている。このようにすれば、吸気絞り弁１９の吸気ポート１６側の面やシャフト２０に付着した燃料をＰＴＣヒータ３８の熱で蒸発させて、吸気絞り弁１９の吸気ポート１６側の面に多量の燃料が付着することを防止したり、デポジットが硬化せずに吸気絞り弁１９の摺動トルクの増加を防止することができると共に、ＰＣＶガス等に含まれる水蒸気が結露して溜まる部分（吸気絞り弁１９を微開させたときに気流が発生しない側の吸気通路１８の内壁面）をＰＴＣヒータ３８の熱で加熱して結露水を蒸発させて、バルブアイシングを未然に防止することができる。

尚、本実施例１では、自己温度調節機能を持つＰＴＣヒータ３８を用いることで、ＰＴＣヒータ３８の通電電流をＥＣＵ４１によって制御することなく、目標とする温度（例えば１１０℃前後）を自動的に維持できるように構成されているが、自己温度調節機能の無い通常のヒータを用いて、その通電電流をデューティ制御等により制御することで、ヒータの温度を調節するようにしても良い。

図１に示すように、負圧制御バルブ３３の駆動デューティとＰＴＣヒータ３８のＯＮ／ＯＦＦは、エンジン制御用の制御装置（以下「ＥＣＵ」と表記する）４１によって制御される。このＥＣＵ４１は、マイクロコンピュータを主体として構成され、外気温を検出する外気温センサ４２（外気温検出手段）、エンジン１１の温度情報としてエンジン潤滑油の油温を検出する油温センサ４３、エンジン回転速度を検出するクランク角センサ４４、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ４５、ブレーキ倍力装置３５のブレーキ負圧を検出するブレーキ負圧センサ４６等の各種センサの出力信号を読み込み、これらのセンサ信号に基づいて検出したエンジン運転状態に応じて燃料噴射弁の燃料噴射量や点火プラグの点火時期を制御する。

更に、ＥＣＵ４１は、アクセルセンサ４５で検出したアクセル操作量等に基づいて吸気絞り弁１９の目標開度を算出し、吸気絞り弁１９の実開度を目標開度に一致させるように吸気絞り弁１９のモータ２１を制御する。

また、ＥＣＵ４１は、後述する図７乃至図１０のブレーキ負圧制御用の各プログラムを実行することで、ブレーキ倍力装置３５のブレーキ負圧を制御するブレーキ負圧制御手段として機能すると共に、負圧制御バルブ３３を通過する吸気流量相当分だけ吸気絞り弁１９を通過する吸入空気の流量を減量補正する吸気流量制御手段としても機能し、更に、ＰＴＣヒータ３８のＯＮ／ＯＦＦを制御するヒータ制御手段としての役割も果たす。

各気筒の筒内に吸入する空気量（筒内充填空気量）には、吸気絞り弁１９を通過する空気の他に、ＰＣＶガスガスと負圧制御バルブ３３を通過する空気が含まれるが、ＰＣＶガスの流量は、比較的少なく、筒内充填空気量への影響が小さいため、吸気絞り弁１９の制御に反映させなくても問題がない。しかし、負圧制御バルブ３３を通過する吸気流量は、ＰＣＶガスの流量と比較して多く、筒内充填空気量への影響が大きいため、吸気絞り弁１９の制御に反映させることが望ましい。そこで、本実施例１では、負圧制御バルブ３３を通過する吸気流量相当分だけ吸気絞り弁１９を通過する吸入空気の流量を減量補正することで、負圧制御バルブ３３を通過する吸気流量によって筒内充填空気量の制御性が悪化することを防止する。

一方、ブレーキ負圧制御の概要は、ブレーキ倍力装置３５のブレーキ負圧が第１所定負圧ＰＢ１（例えば−２５０ｍｍＨｇ）よりも大気圧（０ｍｍＨｇ）側に変化したときに、負圧制御バルブ３３を通過する吸気流量をエンジン運転状態（例えばエンジン回転速度とエンジン負荷率）に応じて設定された第１所定流量に増加させ、該ブレーキ倍力装置３５のブレーキ負圧が前記第１所定負圧ＰＢ１よりも低い第２所定負圧ＰＢ２（例えば−３００ｍｍＨｇ）まで回復したときに、負圧制御バルブ３３を通過する吸気の流れを遮断する。要するに、ブレーキ倍力装置３５のブレーキ負圧が目標とする第１所定負圧ＰＢ１から第２所定負圧ＰＢ２の範囲内に収まるように、負圧制御バルブ３３を通過する吸気流量を第１所定流量と０とにヒステリシスを持たせて切り替えることで、必要なブレーキ負圧を確保するものである。

以下、ＥＣＵ４１によって実行される図７乃至図１０のブレーキ負圧制御用の各プログラムの処理内容を説明する。

［ブレーキ負圧制御プログラム］
図７のブレーキ負圧制御プログラムは、エンジン運転中に所定周期（例えば１２８ｍｓ周期）で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まずステップ１０１で、前記各センサで検出した現在のエンジン回転速度とエンジン負荷率とブレーキ負圧を読み込み、次のステップ１０２で、図１１の負圧制御バルブ３３の基本デューティのマップを参照して、現在のエンジン回転速度とエンジン負荷率に応じた基本デューティを算出する。この基本デューティは、負圧制御バルブ３３を通過する吸気流量の影響や、油温、外気温の影響を考慮しない場合の標準的な条件下における負圧制御バルブ３３の駆動デューティに相当する。図１１の負圧制御バルブ３３の基本デューティのマップは、エンジン回転速度が低くなるほど、また、エンジン負荷率が低くなるほど、基本デューティが小さくなって、負圧制御バルブ３３を通過する吸気流量（第１所定流量）が減少するように設定されている。これにより、吸気絞り弁１９によるアイドル回転制御性（ＩＳＣ制御性）の確保と、非ＩＳＣ制御領域でのブレーキ負圧確保とを両立させるように、負圧制御バルブ３３を通過する吸気流量（第１所定流量）を設定することができる。

この後、ステップ１０３に進み、図１２（ｂ）の負圧補正係数のマップを参照して、現在のブレーキ負圧に応じた負圧補正係数を算出する。この負圧補正係数は、ブレーキ負圧に応じて負圧制御バルブ３３を通過する吸気流量（駆動デューティ）を補正するための係数である。

そして、次のステップ１０４で、現在のブレーキ負圧が第１所定負圧ＰＢ１（例えば−２５０ｍｍＨｇ）よりも大気圧（０ｍｍＨｇ）側に変化しているか否かを判定し、第１所定負圧ＰＢ１よりも大気圧側に変化していれば、ステップ１０５に進み、図１２（ａ）の負圧補正係数のマップを参照して、第１所定負圧ＰＢ１よりも大気圧側に変化したブレーキ負圧に応じた負圧補正係数を算出し直す。上記ステップ１０４で、現在のブレーキ負圧が第１所定負圧ＰＢ１よりも大気圧側に変化していないと判定されれば、前記ステップ１０３で算出した負圧補正係数をそのまま用いる。

この後、ステップ１０６に進み、後述する図９の油温補正デューティ算出プログラムによって算出された油温補正デューティを読み込む。この油温補正デューティは、エンジン潤滑油の油温（エンジン温度）に応じて負圧制御バルブ３３を通過する吸気流量（駆動デューティ）を補正する補正デューティである。そして、次のステップ１０７で、後述する図１０の外気温補正デューティ算出プログラムによって算出された外気温補正デューティを読み込む。この外気温補正デューティは、外気温に応じて負圧制御バルブ３３を通過する吸気流量（駆動デューティ）を補正する補正デューティである。

この後、ステップ１０８に進み、負圧制御バルブ３３の駆動デューティを次式により算出する。
負圧制御バルブ３３の駆動デューティ
＝基本デューティ×負圧補正係数＋油温補正デューティ＋外気温補正デューティ
尚、基本デューティ≦１００％でガードする。
この負圧制御バルブ３３の駆動デューティにより負圧制御バルブ３３を通過する吸気流量が制御される。

そして、次のステップ１０９で、吸気絞り弁１９の開度補正値ＴＨＢ（ｄｅｇ）を次式により算出する。
ＴＨＢ＝負圧制御バルブ３３の駆動デューティ×Ｋ１
ここで、Ｋ１は、負圧制御バルブ３３の駆動デューティ（負圧制御バルブ３３を通過する吸気流量）を吸気絞り弁１９の開度補正値に換算するための換算係数である。

この後、図８のステップ１１０に進み、後述する図９及び図１０の各プログラムによってＯＮ／ＯＦＦが切り換えられる３つの実行フラグ１、実行フラグ２、実行フラグ３のいずれかがＯＮにセットされているか否かを判定する。ここで、実行フラグ１、実行フラグ２、実行フラグ３は、ブレーキ負圧制御（負圧制御バルブ３３のデューティ制御）の制御領域を示すフラグである。

上記ステップ１１０で、３つの実行フラグ１、実行フラグ２、実行フラグ３が全てＯＦＦであると判定されれば、必要なブレーキ負圧が確保され、且つ、吸気絞り弁１９の吸気ポート１６側の面に付着する燃料量や結露水が少ないと判断して、ブレーキ負圧制御（負圧制御バルブ３３のデューティ制御）を実行する必要がないと判断し、ステップ１１１に進み、負圧制御バルブ３３の駆動デューティを０にセットして負圧制御バルブ３３を閉弁状態に保持して、負圧制御バルブ３３を通過する吸気流量を０に維持すると共に、吸気絞り弁１９の開度補正値ＴＨＢ（ｄｅｇ）を０にセットして、ステップ１１２に進む。

これに対して、上記ステップ１１０で、３つの実行フラグ１、実行フラグ２、実行フラグ３のいずれかがＯＮにセットされていると判定されれば、ブレーキ負圧制御（負圧制御バルブ３３のデューティ制御）を実行する必要があると判断して、ステップ１１２に進み、上記ステップ１０８と１０９で算出した負圧制御バルブ３３の駆動デューティと吸気絞り弁１９の開度補正値ＴＨＢ（ｄｅｇ）の駆動セットを行う。尚、３つの実行フラグ１、実行フラグ２、実行フラグ３が全てＯＦＦにセットされている場合は、負圧制御バルブ３３の駆動デューティと吸気絞り弁１９の開度補正値ＴＨＢ（ｄｅｇ）を共に０に駆動セットする。

この後、ステップ１１３に進み、現在のブレーキ負圧が第１所定負圧ＰＢ１（例えば−２５０ｍｍＨｇ）よりも大気圧側に変化しているか否かを判定し、第１所定負圧ＰＢ１よりも大気圧側に変化していれば、ブレーキ負圧が不足していると判断して、ステップ１１４に進み、ブレーキ負圧不足時の負圧制御バルブ３３のデューティ制御の実行フラグ１をＯＮにセットして、ステップ１１５に進む。上記ステップ１１３で、現在のブレーキ負圧が第１所定負圧ＰＢ１よりも大気圧側に変化していないと判定されれば、ステップ１１４の処理を飛び越してステップ１１５に進む。

このステップ１１５では、ブレーキ負圧が第１所定負圧ＰＢ１よりも低い第２所定負圧ＰＢ２（例えば−３００ｍｍＨｇ）以下に回復したか否かを判定し、まだ第２所定負圧ＰＢ２以下に回復していなければ、そのまま本プログラムを終了する。そして、ブレーキ負圧が第２所定負圧ＰＢ２以下に回復して上記ステップ１１５の判定結果が「Ｙｅｓ」となった時点で、ブレーキ負圧が十分に確保されたと判断して、ステップ１１６に進み、ブレーキ負圧不足時の負圧制御バルブ３３のデューティ制御の実行フラグ１をＯＦＦにセットして本プログラムを終了する。

［油温補正デューティ算出プログラム］
図９の油温補正デューティ算出プログラムは、エンジン運転中に所定周期（例えば１０２４ｍｓ周期）で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まずステップ２０１で、油温センサ４３で検出した油温がエンジン完全暖機判定温度である例えば７０℃よりも低いか否かを判定し、油温が７０℃よりも低ければ、エンジン１１がまだ完全暖機していないと判断して、ステップ２０２に進み、図１３の油温補正デューティのマップを参照して、現在の油温に応じた油温補正デューティを算出する。図１３の油温補正デューティのマップは、油温が低くなるほど、油温補正デューティが大きくなるように設定されている。これにより、油温（エンジン１１の温度）が低くなるほど、負圧制御バルブ３３を通過する吸気流量が増加するように設定されている。

一般に、エンジン１１の温度が低温になるほど、燃料噴射量が多くなって、タンブル気流の還流によって吸気絞り弁１９の吸気ポート１６側の面に付着する燃料量が多くなるため、本実施例１では、ブレーキ負圧が第２所定負圧ＰＢ２（例えば−３００ｍｍＨｇ）よりも低下してブレーキ負圧が十分に確保された状態（実行フラグ１＝ＯＦＦ）になっても、エンジン１１が完全暖機していない場合には、吸気絞り弁１９の吸気ポート１６側の面に付着する燃料量が多いと判断して、負圧制御バルブ３３の駆動デューティを０にせずに油温に応じて設定された油温補正デューティに制御する。これにより、ブレーキ負圧が十分に確保された状態（実行フラグ１＝ＯＦＦ）であっても、エンジン１１の温度が低温になるほど、吸気絞り弁１９の吸気ポート１６側の面に付着する燃料量が多いと判断して、負圧制御バルブ３３を通過する吸気流量（第２所定流量）を多くして付着燃料の吹き飛ばし効果を高めるという制御が可能となり、未暖機時の吸気絞り弁１９の付着燃料による空燃比のずれを防止できる。

尚、エンジン１１の温度情報として、油温の代わりに冷却水温を用いて、冷却水温に応じた補正デューティを設定するようにしても良い。
油温補正デューティの算出後、ステップ２０３に進み、完全暖機前の負圧制御バルブ３３のデューティ制御の実行フラグ２をＯＮにセットして本プログラムを終了する。

一方、前記ステップ２０１で、油温センサ４３で検出した油温が７０℃以上で、エンジン１１が完全暖機していると判定されれば、ステップ２０４に進み、油温補正デューティを０にセットすると共に、完全暖機前の負圧制御バルブ３３のデューティ制御の実行フラグ２をＯＦＦにセットして本プログラムを終了する。

［外気温補正デューティ算出プログラム］
図１０の外気温補正デューティ算出プログラムは、エンジン運転中に所定周期（例えば２５６ｍｓ周期）で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まずステップ３０１で、ＰＴＣヒータ３８の通電実行条件が成立しているか否かを、次の３つの条件(a1)〜(a3)を全て満たすか否かで判定する。

(a1)外気温センサ４２で検出した外気温が所定温度である例えば−５℃よりも低いこと (a2)油温センサ４３で検出した油温がエンジン完全暖機判定温度である例えば７０℃よりも低いこと
(a3)エンジン回転速度が所定回転速度である例えば５００ｒｐｍ以上であること
尚、上記(a1)〜(a3)の外気温、油温、エンジン回転速度の判定しきい値は適宜変更しても良いことは言うまでもない。

これら３つの条件(a1)〜(a3)を全て満たせば、吸気絞り弁１９の吸気ポート１６側の面に燃料が付着しやすく、且つ、ＰＣＶガス等に含まれる水蒸気による結露・氷結が発生しやすい環境であるため、ＰＴＣヒータ３８の通電実行条件が成立して、ステップ３０２に進み、ＰＴＣヒータ３８に通電して、吸気絞り弁１９の吸気ポート１６側の面やシャフト２０に付着した燃料をＰＴＣヒータ３８の熱で蒸発させて、吸気絞り弁１９の吸気ポート１６側の面に多量の燃料が付着することを防止したり、デポジットが硬化せずに吸気絞り弁１９の摺動トルクの増加を防止することができると共に、ＰＣＶガスに含まれる水蒸気が結露して溜まる部分（吸気絞り弁１９を微開させたときに気流が発生しない側の吸気通路１８の下部内壁面）をＰＴＣヒータ３８の熱で加熱して結露水を蒸発させて、バルブアイシングを未然に防止する。また、図１４（ｂ）の完全暖機後（油温≧７０℃）の外気温補正デューティのマップを参照して、現在のエンジン回転速度に応じた外気温補正デューティを算出する。ヒータ通電時の負圧制御バルブ３３のデューティ制御の実行フラグ３をＯＮにセットする。

上記３つの条件(a1)〜(a3)のいずれか１つでも満たさない条件があれば、ＰＴＣヒータ３８の通電実行条件が不成立となり、ステップ２０４に進み、ＰＴＣヒータ３８への通電をＯＦＦすると共に、外気温補正デューティを０に、デューティ制御の実行フラグ３をＯＦＦにセットする。

以上のようにして、ステップ３０２又は３０３で、ＰＴＣヒータ３８への通電をＯＮ又はＯＦＦした後、ステップ３０４に進み、減速走行時のＰＴＣヒータ３８の通電実行条件が成立しているか否かを、次の３つの条件(b1)〜(b3)を全て満たすか否かで判定する。

(b1)外気温センサ４２で検出した外気温が所定温度である例えば−１０℃よりも低いこと
(b2)車速センサ（図示せず）で検出した車速が所定車速である例えば５ｋｍ／ｈ以上であること
(b3)アクセルセンサ３５で検出したアクセル開度が全閉であること
尚、上記(b1)〜(b3)の判定しきい値は適宜変更しても良いことは言うまでもない。

これら３つの条件(b1)〜(b3)を全て満たせば、減速走行時のＰＴＣヒータ３８の通電実行条件が成立して、ステップ３０５に進み、ＰＴＣヒータ３８に通電すると共に、減速走行／ヒータ通電時の負圧制御バルブ３３のデューティ制御の実行フラグ３をＯＮにセットする。

要するに、外気温が所定温度である例えば−１０℃以下の場合は、結露・氷結が発生するため、軽負荷状態に相当する減速走行からアイドル運転に移行するまでは、エンジン１１の完全暖機後であっても、ＰＴＣヒータ３８に通電して結露・氷結を防止する。このような減速走行領域では、エンジン１１の余剰トルクを使って発電機の発電量を高めることができるため、ＰＴＣヒータ３８に通電しても、燃費悪化を招くことがない。

この後、ステップ３０７に進み、油温センサ４３で検出した油温がエンジン完全暖機判定温度である例えば７０℃以上であるか否かを判定し、油温が７０℃以上（完全暖機後）と判定されれば、ステップ３０８に進み、図１４（ｂ）の完全暖機後（油温≧７０℃）の外気温補正デューティのマップを参照して、現在のエンジン回転速度に応じた外気温補正デューティを算出する。図１４（ｂ）の完全暖機後の外気温補正デューティのマップは、エンジン回転速度が高くなるほど、外気温補正デューティが大きくなるように設定されている。但し、図１４（ｂ）の完全暖機後の外気温補正デューティは、図１４（ａ）の完全暖機後の外気温補正デューティよりも小さい値に設定されている。

また、上記ステップ３０７で、油温が７０℃未満（完全暖機前）と判定されれば、ステップ３０９に進み、図１４（ａ）の完全暖機前（油温＜７０℃）の外気温補正デューティのマップを参照して、現在のエンジン回転速度に応じた外気温補正デューティを算出する。この完全暖機前の外気温補正デューティのマップも、エンジン回転速度が高くなるほど、外気温補正デューティが大きくなるように設定されている（第３所定流量）。

以上の処理により、ＰＴＣヒータ３８に通電する期間には、負圧制御バルブ３３を通過する吸気流量がエンジン運転状態（エンジン回転速度と油温）に応じて制御される。このように、ＰＴＣヒータ３８の通電に連動させて、負圧制御バルブ３３を通過する吸気流量をエンジン運転状態に応じて制御すれば、空気エゼクタ２７内に溜まった結露水を排出して空気エゼクタ２７の負圧増大性能を回復しながら、ＰＴＣヒータ３８に空気を当ててＰＴＣヒータ３８の周辺も温めることができ、ＰＴＣヒータ３８の周辺に付着した燃料や結露水を効率良く蒸発させることができる。

尚、前記ステップ３０４において、３つの条件(b1)〜(b3)のいずれか１つでも満たさない条件があれば、減速走行時のＰＴＣヒータ３８の通電実行条件が不成立となり、ステップ３０６に進み、ＰＴＣヒータ３８への通電をＯＦＦすると共に、減速走行ヒータ通電時の負圧制御バルブ３３のデューティ制御の実行フラグ３をＯＮにセットして、本プログラムを終了する。

以上説明した本実施例１によれば、各気筒の連通管２５が合流する配管２６に空気エゼクタ２７を設け、この空気エゼクタ２７の吸入ガス側に、チェックバルブ３４を介してブレーキ倍力装置３５の負圧導入通路３６を接続し、空気エゼクタ２７の駆動ガス側に、ＰＣＶガスの通路３１と、吸気絞り弁１９の上流側のサージタンク１３から吸入空気の一部を分流させる吸気分流通路３２とを接続し、この吸気分流通路３２に負圧制御バルブ３３を設けた構成としたので、吸気絞り弁１９の下流側の吸気圧力が目標とするブレーキ負圧よりも高い状態であっても、空気エゼクタ２７の駆動ガス側にＰＣＶガスと吸入空気の一部を流入させることで、空気エゼクタ２７を真空ポンプとして機能させて、ブレーキ倍力装置３５のブレーキ負圧を目標とする負圧まで確実に低下させることができる。

また、空気エゼクタ２７の吸入ガス側に接続されたブレーキ倍力装置３５の負圧導入通路３６にチェックバルブ３４が設けられているため、ブレーキ倍力装置３５のブレーキ負圧が目標とする負圧まで低下した時点で、空気エゼクタ２７の駆動ガス側に流入させる吸入空気を遮断しても、ブレーキ倍力装置３５の負圧導入通路３６のチェックバルブ３４が自動的に閉弁して空気の逆流を防止することで、ブレーキ倍力装置３５のブレーキ負圧が空気エゼクタ２７側に逃げることを防止して、ブレーキ倍力装置３５のブレーキ負圧を維持することができる。

しかも、空気エゼクタ２７の駆動ガスとしてＰＣＶガスを吸入空気と併用するため、空気エゼクタ２７に流す吸気流量をＰＣＶガスの流量分だけ低減して、その分、吸気絞り弁１９を通過する吸気流量を増加させることができ、その結果、吸気絞り弁１９の微開度領域の制御特性が安定して、アイドル回転速度をより低回転側に制御可能となる。

更に、各気筒の連通管２５は、各気筒の吸気通路１８のうちの吸気絞り弁１９の吸気ポート１６側の面の近傍で、該吸気絞り弁１９を微開させたときに気流が発生しない側（本実施例１では下側）に接続し、且つ、該連通管２５の出口を該吸気絞り弁１９側に向けるようにしたので、連通管２５の出口からガスや空気を吸気絞り弁１９の吸気ポート１６側の面に向けて吹き出させることができ、そのガスや空気の吹き出し流によって吸気絞り弁１９の吸気ポート１６側の面の付着燃料を吹き飛ばすことができて、タンブル気流の還流によって吸気絞り弁１９側に吹き戻される噴霧燃料が吸気絞り弁１９の吸気ポート１６側の面に多量に付着しないようにすることができる。

上記実施例１は、空気エゼクタ２７を用いた実施例であるが、ＰＣＶガス量が少ないエンジンや、ＰＣＶガスを吸気絞り弁１９全閉付近の上流側に放出する構成とした場合には、ＰＣＶガスを空気エゼクタの駆動ガスとして積極的に使用する必要は無い。

このような構成のものでは、空気エゼクタを省略して、図１５乃至図２０に示す本発明の実施例２のように構成しても良い。以下、本実施例２について説明する。

本実施例２では、図１５に示すようにように、各気筒の連通管２５が合流する配管２６に負圧制御バルブ５１を介してブレーキ倍力装置３５の負圧導入通路３６を接続すると共に、各気筒の連通管２５に、それぞれチェックバルブ５２を設けている。各気筒のチェックバルブ５２は、ブレーキ倍力装置３５の負圧がエンジン１１側に逃げること（つまりエンジン１１側から空気がブレーキ倍力装置３５側に逆流すること）を防止する役割を果たす。チェックバルブ５２の開閉圧力は、前述の第２所定負圧ＰＢ２に一致するように設定し、例としてブレーキ負圧が、≧−２９５ｍｍＨｇで開弁、≦−３００ｍｍＨｇで閉弁する。

尚、前記実施例１と同様に、ブレーキ倍力装置３５の負圧導入通路３６にチェックバルブを１個のみ設ける構成としても良く、この場合は、気筒毎のチェックバルブ５２を省略できる。

負圧制御バルブ５１は、図１６に示す構成のデューティ制御方式の流量制御弁であり、流入ポート５３と流出ポート５４との間の流路に設けられた円筒状の弁座５５を開閉する弁体５６の開閉動作をデューティ制御により所定周期で繰り返すと共に、１周期当たりの開弁期間の比率（コイル５７の通電デューティ）を０〜１００％の範囲で変化させることで、流量を０から最大流量まで連続的に変化させることができるように構成されている。本実施例２の負圧制御バルブ５１は、吸入空気を流さないため、前記実施例１の負圧制御バルブ３３よりも最大流量が少ないものを用いれば良い。

この構成では、ブレーキ負圧を生成する必要があるときに負圧制御バルブ５１を開弁して吸気負圧をブレーキ倍力装置３５（ブレーキ負圧センサはブレーキ倍力装置３５の内部に設けられているが図示せず）に導入してブレーキ負圧を確保すれば良く、簡単な構成でブレーキ負圧を制御することができる。

この場合も、前記実施例１と同様に、各気筒の連通管２５は、各気筒の吸気通路１８のうちの吸気絞り弁１９の下流側の面の近傍で、該吸気絞り弁１９を微開させたときに気流が発生しない側に接続し、且つ、該連通管２５の出口を該吸気絞り弁１９側に向けた構成としている。その他の構成は、前記実施例１と同じである。

また、ＥＣＵ４１は、後述する図１７及び図１８のブレーキ負圧制御プログラムを実行することで、ブレーキ倍力装置３５のブレーキ負圧を制御するブレーキ負圧制御手段としての役割を果たす。ブレーキ負圧制御の概要は、ブレーキ倍力装置３５のブレーキ負圧が第１所定負圧ＰＢ１（例えば−２５０ｍｍＨｇ）よりも大気圧側に変化したときに負圧制御バルブ５１を通過する空気流量をエンジン運転状態に応じて設定された第４所定流量に増加させ、該ブレーキ倍力装置３５のブレーキ負圧が第１所定負圧ＰＢ１よりも低い第２所定負圧ＰＢ２（例えば−３００ｍｍＨｇ）まで回復したときに、負圧制御バルブ５１を通過する空気の流れを遮断する。要するに、ブレーキ倍力装置３５のブレーキ負圧が目標とする第１所定負圧ＰＢ１から第２所定負圧ＰＢ２の範囲内に収まるように負圧制御バルブ５１を通過する空気流量を第４所定流量と０とにヒステリシスを持たせて切り替えることで、必要なブレーキ負圧を確保するものである。

以下、ＥＣＵ４１によって実行される図１７及び図１８のブレーキ負圧制御プログラムの処理内容を説明する。本プログラムは、エンジン運転中に所定周期（例えば１２８ｍｓ周期）で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まずステップ４０１で、各センサで検出した現在のエンジン回転速度とエンジン負荷率とブレーキ負圧を読み込み、次のステップ４０２で、図１９の負圧制御バルブ５１の基本デューティのマップを参照して、現在のエンジン回転速度とエンジン負荷率に応じた基本デューティを算出する。この基本デューティは、負圧制御バルブ５１を通過する空気の流量の影響を考慮しない場合の標準的な条件下における負圧制御バルブ５１の駆動デューティに相当する。図１９の負圧制御バルブ５１の基本デューティのマップは、エンジン回転速度が高くなるほど、また、エンジン負荷率が高くなるほど、基本デューティが大きくなって、負圧制御バルブ５１を通過する空気流量（第４所定流量）が増加するように設定されている。

この後、ステップ４０３に進み、図２０（ｂ）の負圧補正係数のマップを参照して、現在のブレーキ負圧に応じた負圧補正係数を算出する。この負圧補正係数は、ブレーキ負圧に応じて負圧制御バルブ５１を通過する空気流量（駆動デューティ）を補正するための係数である。

そして、次のステップ４０４で、現在のブレーキ負圧が第１所定負圧ＰＢ１（例えば−２５０ｍｍＨｇ）よりも大気圧（０ｍｍＨｇ）側に変化しているか否かを判定し、第１所定負圧ＰＢ１よりも大気圧側に変化していれば、ステップ４０５に進み、図２０（ａ）の負圧補正係数のマップを参照して、第１所定負圧ＰＢ１よりも大気圧側に変化したブレーキ負圧に応じた負圧補正係数を算出し直す。上記ステップ４０４で、現在のブレーキ負圧が第１所定負圧ＰＢ１よりも大気圧側に変化していないと判定されれば、前記ステップ４０３で算出した負圧補正係数をそのまま用いる。

この後、ステップ４０８に進み、負圧制御バルブ５１の駆動デューティを次式により算出する。
負圧制御バルブ５１の駆動デューティ＝基本デューティ×負圧補正係数
尚、駆動デューティ≦１００％でガードする。

この負圧制御バルブ５１の駆動デューティにより負圧制御バルブ５１を通過する空気流量が制御される。尚、負圧制御バルブ５１の駆動デューティを算出する際に、前記実施例１と同様に、油温補正デューティと外気温補正デューティの両方又はいずれか一方を加算するようにしても良い。

そして、次のステップ４０９で、吸気絞り弁１９の開度補正値ＴＨＢ（ｄｅｇ）を次式により算出する。
ＴＨＢ＝負圧制御バルブ５１の駆動デューティ×Ｋ２
ここで、Ｋ２は、負圧制御バルブ５１の駆動デューティ（負圧制御バルブ５１を通過する空気流量）を吸気絞り弁１９の開度補正値に換算するための換算係数である。

この後、図１８のステップ４１０に進み、ブレーキ負圧制御（負圧制御バルブ５１のデューティ制御）の実行フラグ１がＯＮにセットされているか否かを判定し、この実行フラグ１がＯＦＦであると判定されれば、必要なブレーキ負圧が確保されていると判断して、ブレーキ負圧制御を実行する必要がないと判断し、ステップ４１１に進み、負圧制御バルブ５１の駆動デューティを０にセットして負圧制御バルブ５１を閉弁状態に維持して、負圧制御バルブ５１を通過する空気流量を０に維持すると共に、吸気絞り弁１９の開度補正値ＴＨＢ（ｄｅｇ）を０にセットして、ステップ４１２に進む。

これに対して、上記ステップ４１０で、ブレーキ負圧制御の実行フラグ１がＯＮにセットされていると判定されれば、ブレーキ負圧制御を実行する必要があると判断して、ステップ４１２に進み、上記ステップ４０８と４０９で算出した負圧制御バルブ５１の駆動デューティと吸気絞り弁１９の開度補正値ＴＨＢ（ｄｅｇ）の駆動セットを行う。尚、ブレーキ負圧制御の実行フラグ１がＯＦＦの場合は、負圧制御バルブ５１の駆動デューティと吸気絞り弁１９の開度補正値ＴＨＢ（ｄｅｇ）を共に０に駆動セットする。

この後、ステップ４１３に進み、現在のブレーキ負圧が第１所定負圧ＰＢ１（例えば−２５０ｍｍＨｇ）よりも大気圧側に変化しているか否かを判定し、第１所定負圧ＰＢ１よりも大気圧側に変化していれば、ブレーキ負圧が不足していると判断して、ステップ４１４に進み、ブレーキ負圧制御の実行フラグ１をＯＮにセットして、ステップ４１５に進む。上記ステップ４１３で、現在のブレーキ負圧が第１所定負圧ＰＢ１よりも大気圧側に変化していないと判定されれば、ステップ４１４の処理を飛び越してステップ４１５に進む。

このステップ４１５では、ブレーキ負圧が第１所定負圧ＰＢ１よりも低い第２所定負圧ＰＢ２（例えば−３００ｍｍＨｇ）以下に回復したか否かを判定し、まだ第２所定負圧ＰＢ２以下に回復していなければ、そのまま本プログラムを終了する。そして、ブレーキ負圧が第２所定負圧ＰＢ２以下に回復して上記ステップ４１５の判定結果が「Ｙｅｓ」となった時点で、ブレーキ負圧が十分に確保されたと判断して、ステップ４１６に進み、ブレーキ負圧制御の実行フラグ１をＯＦＦにセットして本プログラムを終了する。

以上説明した本実施例２でも、前記実施例１と同様に、ブレーキ倍力装置３５のブレーキ負圧を目標とする負圧まで低下させることができる。

上記実施例１，２では、吸気絞り弁ユニット１５の下端側にシャフト２０を有する片持ち式の吸気絞り弁１９を採用したが、図２１に示す本発明の実施例３では、吸気絞り弁ユニット６１の中心にシャフト６２を有するバタフライバルブ式の吸気絞り弁６３を採用している。

この場合、吸気絞り弁ユニット６１のハウジング６４内の吸気通路６５の下面に、吸気絞り弁６３の下部側の形状に合致した形状の球面ボア６６を設けることで、吸気絞り弁６３の開度が全閉状態から所定開度（例えば２０ｄｅｇ）の範囲内で、吸気絞り弁６３の下端側の隙間が球面ボア６６で塞がれるようになっている。これにより、吸気絞り弁６３の上側のみに吸入空気の流路（ハウジング６４の内壁面との隙間）が形成されて、吸気絞り弁６３の上側のみを通過する吸入空気の流れによって吸気絞り弁６３の下流側にタンブル気流が生成される。

尚、本実施例３のように、吸気絞り弁６３の形状（少なくとも下部側の形状）が円形の場合は、球面状の球面ボア６６を用いれば良いが、吸気絞り弁６３の下部側の形状が直線状となる場合は、円弧面状のボアを用いれば良く、要は、吸気絞り弁６３の下部側の形状に合致した形状のボアを用いれば良い。

本実施例３においても、各気筒の吸気絞り弁６３の吸気ポート１６側の面に自己温度調節機能を持つＰＴＣヒータ６７を取り付けて、吸気絞り弁６３の吸気ポート１６側の面と、吸気絞り弁６３を微開させたときに気流が発生しない側（下側）の吸気通路６５の内壁面と吸気絞り弁６３のシャフト６２をＰＴＣヒータ６７の熱で加熱するようにしている。

また、各気筒の連通管２５は、各気筒の吸気通路６５のうちの吸気絞り弁６３の吸気ポート１６側の面の近傍で、該吸気絞り弁６３を微開させたときに気流が発生しない側（本実施例３では下側）に接続し、且つ、該連通管２５の出口を該吸気絞り弁６３側に向けるようにしている。その他の構成は前記実施例１又は実施例２と同じである。

以上のように構成した本実施例３においても、前記実施例１又は実施例２と同様の効果を得ることができる。
尚、前述した各実施例１〜３において、ＰＴＣヒータ３８，６７を省略した構成としても良い。

また、上記各実施例１〜３では、本発明を４気筒エンジンに適用したが、２気筒エンジンや３気筒エンジン或は５気筒以上のエンジンに本発明を適用しても良い。
また、上記各実施例１〜３では、本発明を吸気ポート噴射エンジンに適用したが、筒内噴射エンジンや吸気ポートと筒内の両方に燃料噴射弁を設けたデュアル噴射エンジンに本発明を適用しても良い。

その他、本発明は、負圧制御バルブ３３，５１の制御方法や構成を適宜変更しても良い等、種々変更して実施できることは言うまでもない。

本発明の実施例１におけるエンジン制御システムの概略構成図である。 実施例１の片持ち式の吸気絞り弁ユニット及びその周辺部の構成を示す縦断面図である。 実施例１のブレーキ負圧制御システムの構成を説明する図である。 空気エゼクタの構成を説明する図である。 空気エゼクタの負圧増大効果を説明する特性図である。 実施例１の負圧制御バルブの構成を説明する負圧制御バルブの断面図である。 実施例１のブレーキ負圧制御プログラムの処理の流れを説明するフローチャート（その１）である。 実施例１のブレーキ負圧制御プログラムの処理の流れを説明するフローチャート（その２）である。 実施例１の油温補正デューティ算出プログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。 実施例１の外気温補正デューティ算出プログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。 実施例１の負圧制御バルブの基本デューティのマップの一例を概念的に示す図である。 実施例１の負圧補正係数のマップの一例を概念的に示す図である。 実施例１の油温補正デューティのマップの一例を概念的に示す図である。 実施例１の外気温補正デューティのマップの一例を概念的に示す図である。 実施例２のブレーキ負圧制御システムの構成を説明する図である。 実施例２の負圧制御バルブの構成を説明する負圧制御バルブの断面図である。 実施例２のブレーキ負圧制御プログラムの処理の流れを説明するフローチャート（その１）である。 実施例２のブレーキ負圧制御プログラムの処理の流れを説明するフローチャート（その２）である。 実施例２の負圧制御バルブの基本デューティのマップの一例を概念的に示す図である。 実施例２の負圧補正係数のマップの一例を概念的に示す図である。 実施例３のバタフライバルブ式の吸気絞り弁ユニット及びその周辺部の構成を示す縦断面図である。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管（主吸気通路）、１４…吸気マニホールド（分岐吸気通路）、１５…吸気絞り弁ユニット、１７…ハウジング、１９…片持ち式の吸気絞り弁、２１…モータ、２５…連通管、２６…配管、２７…空気エゼクタ、３１…クランクケース掃気ガス（ＰＣＶガス）の通路、３２…吸気分流通路、３３…負圧制御バルブ、３４…チェックバルブ、３５…ブレーキ倍力装置、３６…負圧導入通路、３８…ＰＴＣヒータ（ヒータ）、４１…ＥＣＵ（ブレーキ負圧制御手段，吸気流量制御手段，ヒータ制御手段）、４２…外気温センサ（外気温検出手段）、４３…油温センサ４３、４６…ブレーキ負圧センサ、５１…負圧制御バルブ、５２…チェックバルブ、６１…吸気絞り弁ユニット、６２…シャフト、６３…タフライバルブ式の吸気絞り弁、６６…球面ボア、６７…ＰＴＣヒータ（ヒータ）

Claims (15)

1. 内燃機関の主吸気通路を各気筒に吸入空気を導入する分岐吸気通路に分岐し、各気筒の分岐吸気通路に、それぞれ吸入空気量を調整する吸気絞り弁を設けた内燃機関のブレーキ負圧制御装置において、
   前記各気筒の分岐吸気通路のうちの前記吸気絞り弁の下流側に、ブレーキ倍力装置のブレーキ負圧を生じさせるための連通管を接続すると共に、前記各気筒の連通管が合流する配管に負圧制御バルブを設け、
   内燃機関の運転状態に応じて前記負圧制御バルブを作動させて前記ブレーキ倍力装置のブレーキ負圧を制御するブレーキ負圧制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関のブレーキ負圧制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関のブレーキ負圧制御装置において、
   前記各気筒の連通管が合流する配管に空気エゼクタを設け、
   前記空気エゼクタの吸入ガス側に、チェックバルブを介して前記ブレーキ倍力装置の負圧導入通路を接続し、
   前記空気エゼクタの駆動ガス側に、クランクケース掃気ガス通路を接続すると共に、該空気エゼクタの駆動ガス側に、前記吸気絞り弁の上流側の主吸気通路から吸入空気の一部を分流させる吸気分流通路を接続し、この吸気分流通路に前記負圧制御バルブを設けることを特徴とする内燃機関のブレーキ負圧制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関のブレーキ負圧制御装置において、
   前記各気筒の連通管は、前記各気筒の分岐吸気通路のうちの前記吸気絞り弁の吸気ポート側の面の近傍で、該吸気絞り弁を微開させたときに気流が発生しない側に接続され、且つ、該連通管の出口が該吸気絞り弁側に向けられていることを特徴とする内燃機関のブレーキ負圧制御装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関のブレーキ負圧制御装置において、
   前記吸気絞り弁の吸気ポート側の面と、前記吸気絞り弁を微開させたときに気流が発生しない側の吸気通路内壁面とを加熱するヒータを備えていることを特徴とする内燃機関のブレーキ負圧制御装置。
5. 請求項４に記載の内燃機関のブレーキ負圧制御装置において、
   前記ヒータは、前記吸気絞り弁の吸気ポート側の面に取り付けられていることを特徴とする内燃機関のブレーキ負圧制御装置。
6. 請求項４又は５に記載の内燃機関のブレーキ負圧制御装置において、
   外気温を検出する外気温検出手段と、
   前記外気温検出手段で検出した外気温が所定温度以下の場合に内燃機関の始動から暖機が完了するまでの期間に前記ヒータに通電するヒータ制御手段とを備え、
   前記ヒータ制御手段は、内燃機関の暖機完了後であっても、軽負荷状態に相当する減速走行からアイドル運転に移行するまでの期間には前記ヒータに通電することを特徴とする内燃機関のブレーキ負圧制御装置。
7. 請求項５又は６に記載の内燃機関のブレーキ負圧制御装置において、
   前記ブレーキ負圧制御手段は、前記ヒータに通電する期間に、前記負圧制御バルブを通過する吸気流量を内燃機関の運転状態に応じて制御することを特徴とする内燃機関のブレーキ負圧制御装置。
8. 請求項２乃至７のいずれかに記載の内燃機関のブレーキ負圧制御装置において、
   前記負圧制御バルブを通過する吸気流量相当分だけ前記吸気絞り弁を通過する吸入空気の流量を減量補正する吸気流量制御手段を備え、
   前記ブレーキ負圧制御手段は、前記ブレーキ倍力装置のブレーキ負圧が第１所定負圧よりも大気圧側に変化したときに前記負圧制御バルブを通過する吸気流量を内燃機関の運転状態に応じて設定された第１所定流量に増加させ、該ブレーキ倍力装置のブレーキ負圧が前記第１所定負圧よりも低い第２所定負圧まで回復したときに前記負圧制御バルブを通過する吸気の流れを遮断することを特徴とする内燃機関のブレーキ負圧制御装置。
9. 請求項８に記載の内燃機関のブレーキ負圧制御装置において、
   前記ブレーキ負圧制御手段は、内燃機関の回転速度が低いほど、及び／又は、内燃機関の負荷が小さいほど、前記第１所定流量を減少させることを特徴とする内燃機関のブレーキ負圧制御装置。
10. 請求項８又は９に記載の内燃機関のブレーキ負圧制御装置において、
    前記ブレーキ負圧制御手段は、前記ブレーキ倍力装置のブレーキ負圧が第２所定負圧よりも低下した状態になっても、内燃機関が暖機していない場合には、前記負圧制御バルブを通過する吸気流量を内燃機関の温度に応じて設定された第２所定流量に制御することを特徴とする内燃機関のブレーキ負圧制御装置。
11. 請求項１０に記載の内燃機関のブレーキ負圧制御装置において、
    前記ブレーキ負圧制御手段は、内燃機関の温度が低いほど、前記第２所定流量を増加させることを特徴とする内燃機関のブレーキ負圧制御装置。
12. 請求項１に記載の内燃機関のブレーキ負圧制御装置において、
    前記各気筒の連通管が合流する配管に前記負圧制御バルブを介して前記ブレーキ倍力装置の負圧導入通路を接続することを特徴とする内燃機関のブレーキ負圧制御装置。
13. 請求項１２に記載の内燃機関のブレーキ負圧制御装置において、
    前記各気筒の連通管は、前記各気筒の吸気マニホールドのうちの前記吸気絞り弁の下流側の面の近傍で、該吸気絞り弁を微開させたときに気流が発生しない側に接続され、且つ、該連通管の出口が該吸気絞り弁側に向けられていることを特徴とする内燃機関のブレーキ負圧制御装置。
14. 請求項１２又は１３に記載の内燃機関のブレーキ負圧制御装置において、
    前記ブレーキ負圧制御手段は、前記ブレーキ倍力装置のブレーキ負圧が第１所定負圧よりも大気圧側に変化したときに前記負圧制御バルブを通過する空気流量を内燃機関の運転状態に応じて設定された第４所定流量に増加させ、該ブレーキ倍力装置のブレーキ負圧が前記第１所定負圧よりも低い第２所定負圧まで回復したときに前記負圧制御バルブを通過する空気の流れを遮断することを特徴とする内燃機関のブレーキ負圧制御装置。
15. 請求項１４に記載の内燃機関のブレーキ負圧制御装置において、
    前記ブレーキ負圧制御手段は、内燃機関の回転速度が高いほど、及び／又は、内燃機関の負荷が大きいほど、前記第４所定流量を増加させることを特徴とする内燃機関のブレーキ負圧制御装置。

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