JP2008273273A - 負圧発生装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 負圧発生装置で凍結による詰まりが発生することを防止或いは抑制できる負圧発生装置の制御装置を提供する。
【解決手段】 車両が備える内燃機関５０のインテークマニホールド１４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３０と、エゼクタ３０を機能、或いは機能停止させるＶＳＶ１とを有して構成される負圧発生装置１００を制御するためのＥＣＵ４０Ａであって、吸気温に応じて吸気温が所定値β以下のときに、ＶＳＶ１がエゼクタ３０を機能させるように制御されることを禁止する特定禁止制御手段を備える。このＶＳＶ１は、水温が所定温度Ｔ１よりも大きく、且つ所定温度Ｔ２よりも小さいときに、さらにスロットル開度が所定値αよりも小さいときに、エゼクタ３０を利用してブレーキブースタ２２に負圧を確保すべく、エゼクタ３０を機能させるように制御される。
【選択図】 図３

Description

本発明は負圧発生装置の制御装置に関し、特に負圧発生装置で凍結による詰まりが発生することを防止或いは抑制するための負圧発生装置の制御装置に関する。

従来、車両において内燃機関の吸気系の吸気通路（例えばインテークマニホールドやサージタンク）から取り出そうとする負圧（以下、単に吸気管負圧とも称す）よりも、さらに大きな負圧をブレーキブースタなどの負圧作動装置に供給するためにエゼクタが利用されている。このエゼクタに関し、本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献１から３までで提案されている。

特開２００５−６９１７５号公報 特開２００５−２９７６５４号公報 特開２００６−１３１００３号公報

例えば上記特許文献１ではエンジン始動後所定時間経過するまでの間、エゼクタの作動を禁止する技術が提案されている。この点、エンジン始動後所定時間が経過すればエンジンの水温が高まることから、特許文献１が提案する技術によれば、負圧発生装置で凍結による詰まりが発生することを防止或いは抑制するにあたっても一定の効果を奏するとも考えられる。しかしながら、エゼクタを流通する吸気は外部から吸入されることから、エンジン始動後、例えば冷間時（例えば水温７５℃未満）から温間時に移行したとき（換言すれば暖機が完了したとき）であっても、エゼクタを流通する吸気の温度はほとんど変わらない。したがって上記特許文献１が提案する技術では、例えば外気温が０℃以下である場合などには、凍結による詰まりの発生を防止或いは抑制する効果を十分に得ることはできないと考えられる。

さらに、エゼクタはベンチュリー効果で吸気管負圧よりも大きな負圧を発生させる構造を有するが故に、この負圧を発生させる部分に当たる内部流路は小さく絞られており、吸気がこの内部流路を流通する際には温度が低下する。このため、吸気の温度が低い場合には暖機が完了したときであっても、未だエンジンルーム内の温度が低いことにも起因して、吸気に含まれる水分などが上記温度低下に伴い、凍結による詰まりを発生させてしまう虞があった。すなわち、凍結による詰まりには、外気温が０℃以下であることに起因して負圧発生装置全般で発生するものだけでなく、外気温が０℃より高くとも上記温度低下に伴いエゼクタ及びエゼクタを有して構成される負圧発生装置で発生するものも含まれ、係る凍結による詰まりが発生すると、凍結による詰まりが解消されるまでの間、長時間に亘ってエゼクタを利用できなくなる虞があった。

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、負圧発生装置で凍結による詰まりが発生することを防止或いは抑制できる負圧発生装置の制御装置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、本発明は車両が備える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を有して構成される負圧発生装置を制御するための負圧発生装置の制御装置であって、吸気の温度に応じて、前記状態変更手段が前記エゼクタを機能させるように制御されることを禁止する特定禁止制御手段を備えることを特徴とする。本発明によれば、例えば吸気の温度が所定値以下であるときに、エゼクタに吸気が流通しないようにできることから、負圧発生装置で凍結が発生することを防止或いは抑制できる。なお、吸気の温度はエゼクタよりも上流側の吸気系で検知した吸気の温度であることが好ましいが、例えば吸気系に吸入される前の車両周囲の外気の温度であってもよく、吸気の温度を外気温とした場合も本発明に含まれるものである。

また本発明は前記特定禁止制御手段が、さらに前記吸気通路から取り出そうとする負圧が負の値で所定値以下のときに、前記状態変更手段が前記エゼクタを機能させるように制御されることを禁止してもよい。ここで、吸気の温度が低い場合であっても、凍結による詰まりは必ずしも発生するわけではない。この点、吸気管負圧が大きく低下している場合にもエゼクタが機能しないと、ブレーキブースタなどの負圧作動装置に十分な大きさの負圧が供給されなくなることから、負圧作動装置が所定の機能を発揮できなくなってしまう。これに対して本発明によれば、吸気管負圧が低下している場合には、エゼクタを利用して負圧作動装置へ負圧を供給することを優先できるため、負圧作動装置の機能も確保できる。

また本発明は前記特定禁止制御手段が、冷間時に前記状態変更手段が前記エゼクタを機能させるように制御されるときに、前記状態変更手段が前記エゼクタを機能させるように制御されることを禁止してもよい。具体的には例えば本発明のように、少なくとも冷間時に状態変更手段がエゼクタを機能させるように制御されるときに、これを禁止することが好ましい。これは、基本的に冷間時にエゼクタを機能させるように状態変更手段を制御する一方、温間時にはエゼクタを機能停止させるように状態変更手段を制御する場合があることと、暖機完了後、さらにエンジンルーム内の温度が高まれば凍結による詰まりも発生し難くなることから、特に冷間時に負圧発生装置で凍結による詰まりが発生することを防止或いは抑制する必要性が高い点に鑑みたものである。

本発明によれば、負圧発生装置で凍結による詰まりが発生することを防止或いは抑制できる負圧発生装置の制御装置を提供できる。

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ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）４０Ａで実現されている本実施例に係る負圧発生装置の制御装置を、負圧発生装置１００とともに模式的に示す図である。内燃機関５０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５０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５０の各気筒（図示省略）に連通する図示しない吸気ポートと、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５０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は吸入空気量を計測するための構成であり吸入空気量に応じた信号を出力する。またエアフロメータ１２は図示しない吸気温センサを内蔵しており、吸気の温度（以下、単に吸気温と称す）はこの吸気温センサの出力に基づきＥＣＵ４０Ａで検出される。

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に供給する吸入空気量を開度変化により調整するための構成である。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を支持する。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スロットル開度センサ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のほか、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が適用されてもよい。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（負圧作動装置）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、より具体的にはスロットル弁１３ａよりも下流側にあるインテークマニホールド１４から取り出そうとする負圧（吸気管負圧）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の制御の基、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止弁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。本実施例では負圧発生装置１００はＶＳＶ１とエゼクタ３０とを有して実現されており、この負圧発生装置１００はさらに具体的にはエアホース５ａ、５ｂ及び５ｃと逆止弁３４とを有して構成されている。

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）とを有して構成されるマイクロコンピュータ（以下、単にマイコンと称す）や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ＶＳＶ１や電動スロットル１３なども制御している。ＥＣＵ４０ＡにはＶＳＶ１や電動スロットル１３のほか、各種の制御対象が接続されている。また、ＥＣＵ４０Ａにはスロットル開度センサや、内燃機関５０の水温を検出するための水温センサ７１や、内燃機関５０の回転数ＮＥを検出するためのクランク角センサ７２などの各種のセンサが接続されている。

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に、種々の条件のもと、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（以下、単にＶＳＶ１を開く、或いは閉じるとも称す）ためのＶＳＶ１制御用のプログラムなども格納している。なお、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。

ＶＳＶ１制御用プログラムは、水温が所定温度Ｔ１よりも大きく、且つ所定温度Ｔ２よりも小さいときに、エゼクタ３０を利用してブレーキブースタ２２に負圧を確保すべく、ＶＳＶ１を開くように制御するための負圧確保用プログラムを有して構成されている。所定温度Ｔ１は内燃機関５０始動直後、エゼクタ３０を機能させた結果、アイドル回転数が不安定になる虞がある状態でＶＳＶ１を閉じるために設定されている。一方、所定温度Ｔ２は温間時にＶＳＶ１を閉じるために設定されている。したがってＶＳＶ１は水温が所定温度Ｔ１に達した後、基本的にこの負圧確保用プログラムに基づき、冷間時には開かれるとともに温間時には閉じられる。負圧確保用プログラムは、さらにスロットル弁１３ａが所定開度αよりも閉じられているときに、ＶＳＶ１を開くように制御するよう作成されている。なお、この所定開度αはスロットル開度が所定開度αよりも閉じられていることを以って、アイドル時であることを規定できる適宜の開度に設定されてよい。したがってＶＳＶ１は、負圧確保用プログラムに基づき基本的に冷間時、さらにアイドル時である場合に開かれることになる。

またＶＳＶ１制御用のプログラムは吸気温に応じて、吸気温が所定値β以下のときに、ＶＳＶ１が開かれることを禁止する特定禁止制御用プログラムを有して構成されている。このため、ＶＳＶ１制御用プログラムは吸気温が所定値βよりも大きいか否かを判定するための吸気温判定用プログラムも有して構成されている。特定禁止制御用プログラムは、本実施例では具体的には吸気温が所定値β以下のときに、負圧確保用プログラムに基づいてＶＳＶ１が開かれることを禁止するように作成されている。但しこれに限られず、特定禁止制御用プログラムは吸気温が所定値β以下のときに、その他の条件に基づいてＶＳＶ１が開かれることを禁止するように作成されてよい。本実施例ではマイコンと上述の各種のプログラムとで各種の制御手段や検出手段や判定手段などが実現されており、特にマイコンと特定禁止制御用プログラムとで特定禁止制御手段が実現されている。

次に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に格納された前述の各種のプログラムに基づき、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、吸気温が所定値β以下のときにＶＳＶ１が開かれることを禁止する。ＣＰＵは水温が所定温度Ｔ１よりも大きく、且つ所定温度Ｔ２よりも小さいか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１１）。否定判定であれば、ＣＰＵはＶＳＶ１を閉じるための処理を実行する（ステップＳ１５）。一方、ステップＳ１１で肯定判定であれば、ＣＰＵはスロットル開度が所定値αよりも小さいか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１２）。否定判定であればステップＳ１５に進む。

ステップＳ１２で肯定判定であれば、ＣＰＵは吸気温が所定値β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Ｓ１３）。本実施例ではこの所定値βは０℃に設定されている。なお、所定値βはエゼクタを流通する吸気がベンチュリー効果で０℃以下に低下するような適宜の温度に設定されてよい。肯定判定であれば、凍結による詰まりは発生しないと判断され、ＣＰＵはＶＳＶ１を開くための処理を実行する（ステップＳ１４）。これにより、エゼクタ３０を利用してブレーキブースタ２２に負圧を供給できる。一方、ステップＳ１３で否定判定であれば、ＣＰＵはＶＳＶ１を閉じるための処理を実行する（ステップＳ１５）。これにより、負圧発生装置１００で凍結による詰まりが発生することを防止或いは抑制できる。

なお、外気温を検知する外気温センサをさらに備えるとともに、図３に示すフローチャートで、この外気温センサで検出した外気温が所定値β以下であるか否かをステップＳ１３で代わりに判定してもよい。これは、吸気温判定用プログラムを吸気温の代わりに外気温が所定値βよりも大きいか否かを判定するように作成するとともに、特定禁止制御用プログラムを吸気温の代わりに外気温が所定値β以下のときに、ＶＳＶ１が開かれることを禁止するように作成することで実現できる。以上により、負圧発生装置１００で凍結による詰まりが発生することを防止或いは抑制できるＥＣＵ４０Ａを実現できる。

本実施例に係るＥＣＵ４０Ｂは、ＲＯＭに格納された特定禁止制御用プログラムがさらに以下に示すように作成されている点以外、実施例１に係るＥＣＵ４０Ａと同一のものとなっている。なお、ＥＣＵ４０Ｂが適用されている車両が備える各構成は、ＥＣＵ４０ＡがＥＣＵ４０Ｂに変更される点以外、図１に示す各構成と同一のものとなっている。本実施例では、特定禁止制御用プログラムがさらに吸気管負圧が負の値で所定値Ｐ以下のときに、ＶＳＶ１が開かれることを禁止するように作成されている。このため、ＶＳＶ１制御用プログラムは吸気管負圧が所定値Ｐよりも負の値で大きいか否かを判定するための吸気管負圧判定用プログラムも有して構成されている。なお、さらにインマニ負圧が負の値で所定値Ｐよりも大きいときには、特定禁止制御用プログラムが禁止を行わない結果、ＶＳＶ１は負圧確保用プログラムに基づき開かれることになる。本実施例では、マイコンと上記の特定禁止制御用プログラムとで特定禁止制御手段が実現されており、ＥＣＵ４０Ｂで負圧発生装置の制御装置が実現されている。

次に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Ｓ１３の否定判定に続いてステップＳ２０が追加されている点以外、実施例１で前述した図３に示すフローチャートと同一のものとなっている。このため本実施例では特にステップＳ２０について詳述する。ステップＳ１３で否定判定であれば、ＣＰＵは吸気管負圧が負の値で所定値Ｐ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Ｓ２０）。この所定値Ｐは吸気管負圧が低下した場合に、ブレーキブースタ２２の機能を確保できるように設定されている。ここで吸気管負圧は、具体的には例えば冷間時、特に低温であることに起因して電動スロットル１３や、内燃機関５０がＶＶＴ（Variable Valve Timing）機構を備えている場合にはこのＶＶＴ機構の作動が不調になった場合に大きく低下することがある。このため、本実施例では所定値Ｐは係る場合に低下した吸気管負圧をステップＳ２０で肯定判定できるよう設定されている。

このためステップＳ２０で否定判定であれば、凍結による詰まりの発生をも考慮して、エゼクタ３０を利用してブレーキブースタ２２に負圧を供給する特段の必要性がないことからステップＳ１５に進む。これにより、負圧発生装置１００で凍結による詰まりが発生することを防止或いは抑制できる。一方、ステップＳ２０で肯定判定であれば、エゼクタ３０を利用してブレーキブースタ２２に負圧を確保すべくステップＳ１４に進む。これにより、エゼクタ３０を利用してブレーキブースタ２２へ負圧を供給することを優先できるため、ブレーキブースタ２２の機能を確保することもできる。以上により、負圧発生装置１００で凍結による詰まりが発生することを防止或いは抑制できるとともに、さらにブレーキブースタ２２の機能を確保することもできるＥＣＵ４０Ｂを実現できる。

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。

ＥＣＵ４０Ａを負圧発生装置１００と共に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。

符号の説明

１ ＶＳＶ
１０ 吸気系
２０ ブレーキ装置
３０ エゼクタ
４０ ＥＣＵ
５０ 内燃機関
１００ 負圧発生装置

Claims (3)

1. 車両が備える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を有して構成される負圧発生装置を制御するための負圧発生装置の制御装置であって、
   吸気の温度に応じて、前記状態変更手段が前記エゼクタを機能させるように制御されることを禁止する特定禁止制御手段を備えることを特徴とする負圧発生装置の制御装置。
2. 前記特定禁止制御手段が、さらに前記吸気通路から取り出そうとする負圧が負の値で所定値以下である場合に、前記状態変更手段が前記エゼクタを機能させるように制御されることを禁止することを特徴とする請求項１記載の負圧発生装置の制御装置。
3. 前記特定禁止制御手段が、冷間時に前記状態変更手段が前記エゼクタを機能させるように制御されるときに、前記状態変更手段が前記エゼクタを機能させるように制御されることを禁止することを特徴とする請求項１または２記載の負圧発生装置の制御装置。
   
   

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