JP3968710B2

JP3968710B2 - 吸気制御及び負圧発生装置

Info

Publication number: JP3968710B2
Application number: JP2003095450A
Authority: JP
Inventors: 純一池田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP2004299567A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンの吸気流量を調整するとともに、エジェクタを利用して気圧式倍力装置等に負圧を供給する吸気制御及び負圧発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、自動車の制動装置においては、制動力を高めるために気圧式倍力装置が設けられている。気圧式倍力装置は、負圧源として、一般にエンジンの吸気装置を利用しており、エンジンの吸気負圧を負圧室に導入して、大気圧との差圧によってパワーピストンに推力を発生させ、制動装置にサーボ力を付与している。
【０００３】
この種の気圧式倍力装置は、エンジンの吸気負圧を利用するため、冷間始動直後等、エンジンの吸気負圧が小さい運転状態においては、充分な負圧(真空度)が得られず、サーボ力が低下する場合がある。特に排気量(吸入空気量)の小さい小型エンジンの場合、サーボ力の低下が問題となる。そこで、従来、例えば特許文献1及び2に記載されているように、エジェクタを利用して、負圧室に導入される負圧を高めるようにした気圧式倍力装置が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５９−５０８９４号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開昭６０−２９３６６号公報
【０００６】
エジェクタは、ノズルの下流側にディフューザを配置し、これらの間に負圧取出口を設けたものであり、ノズル側からディフューザ側へ気体を流すと、高速噴流量が生成されて、負圧取出口に高い負圧を発生させることができる。そして、エンジンの吸気管のスロットルバルブの上流側にエジェクタのノズルの入口側を接続し、スロットルバルブの下流側にディフューザの出口側を接続して、スロットルバルブの上流、下流間の差圧によって、エジェクタのノズル側からディフューザ側へ空気を流すことにより、負圧取出口に生じる真空度の高い負圧を気圧式倍力装置に供給する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のエジェクタを利用した負圧発生装置では、次のような問題がある。エジェクタによって、スロットルバルブが一部バイパスされるので、その分、エンジンの燃焼室に導入される吸入空気量が増加することになる。エジェクタによるバイパス流量が大きいと、アイドリング回転時において、吸入空気量が過度に大きくなり、燃費の悪化及びアイドリングの不安定の原因となる。このため、エンジンのアイドリング回転の安定制御の要請から、エジェクタの作動風量が制限されることになり、エジェクタの効果を充分に発揮することができなかった。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、適切なエンジンの吸気制御を行うとともに、真空度の高い負圧を得ることができる吸気制御及び負圧発生装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項1の発明に係る吸気制御及び負圧発生装置は、スロットルボディの流路を開閉するスロットル弁の一端部と前記スロットルボディの内壁との間で、エジェクタのノズル及びディフューザを形成し、前記ノズルと前記ディフューザとの間に負圧取出通路を開口させ、前記スロットル弁の全閉時に前記ノズル及び前記ディフューザによって吸入空気を流通させると共に、前記負圧取出通路から負圧を得ることを特徴とする。
このように構成したことにより、スロットル弁の閉弁時にこれをバイパスする吸入空気がエジェクタのノズル及びディフューザを流通することによって、負圧取出通路に負圧が発生する。
請求項2の発明に係る吸気制御及び負圧発生装置は、上記請求項1の構成において、前記負圧取出通路は、逆止弁を介して前記スロットル弁の下流側に接続され、前記逆止弁は、前記負圧取出通路側から前記スロットル弁の下流側への流通のみを許容することを特徴とする。
このように構成したことにより、スロットル弁の下流側の負圧を負圧取出通路に直接供給することができる。
また、請求項3の発明に係る吸気制御及び負圧発生装置は、上記請求項１又は２の構成において、前記スロットル弁は、アクチュエータにより駆動されることを特徴とする。
このように構成したことにより、アクチュエータによってスロットル弁を開閉することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の第1実施形態について、図1乃至図4を参照して説明する。本発明の吸気制御及び負圧発生装置を適用した自動車の電子制御燃焼噴射式エンジンの吸排気装置を図2に示す。図2に示すように、吸排気装置1は、エンジン本体2の吸気管3に、吸気制御及び負圧発生装置4のスロットルバルブ5、エアフローメータ6及びエアクリーナ7が設けられ、また、排気管8に、触媒装置9及び消音器10が設けられている。そして、エアフローメータ6によって検出した吸入空気量、外気温、外気圧、スロットル弁13の開度、エンジン回転数、冷却水温度等の制御パラメータに基づいて、エンジンコントローラ(図示せず)によって、燃料噴射量および時期、点火時期等を決定し、燃料インジェクタ、点火装置等に指令信号を出力して、エンジンの運転状況に応じて空燃比等を最適に制御する。
【００１１】
図1及び図2に示すように、吸気制御及び負圧発生装置4は、スロットルバルブ5と、エジェクタ11とから構成されている。スロットルバルブ5は、吸気管3を構成するスロットルボディ12内に、その流路を開閉するバタフライ型のスロットル弁13が設けられている。スロットル弁13は、スロットルケーブル14を介してスロットルペダル15に連結されており、運転者のスロットルペダル15の操作によって開閉されて、吸入空気量を調整する。スロットルボディ12には、スロットル弁13が着座する弁座16が設けられており、スロットル弁13の全閉時の漏れ流量を最小限に抑えている。
【００１２】
エジェクタ11は、スロットルボディ12の側壁に取付けられたケース17内に、スロットルボディ12のスロットル弁13の上流側と下流側とを連通させるバイパス通路18が形成されている。バイパス通路18は、スロットルボディ12のスロットル弁13の上流側に連通する空気入口19側に配置されたノズル20と、スロットル弁13の下流側に連通する空気出口21側に配置されたディフューザ22とからなり、これらのノズル20とディフューザ22が滑らかに縮小された入口と、緩い広がり角度の拡大出口とを有する断面形状が矩形の平板状の単一のラバールノズルを形成している。ノズル20のスロート部23の下流部には、両側部に負圧取出通路24が開口されている。
【００１３】
ノズル20及びディフューザ22の上部には、平板状の弁体25が上下動可能に嵌合されて、弁体25によって上述のラバールノズルの内壁の一部を形成しており、アクチュエータ26の作動ロッド27によって弁体25を移動させることにより、バイパス通路18の流路面積を調整できるようになっている。アクチュエータ26は、アイドルコントローラ28に接続されており、アイドルコントローラ28からの制御信号に基づいて、エンジンの運転状態に応じて弁体25を移動させ、バイパス通路18の流量を調整してアイドリング回転を制御する。
【００１４】
負圧取出通路24は、逆止弁29を介して空気出口21に連通されている。逆止弁29は、負圧取出通路24側から空気出口21側への流通のみを許容する。また、負圧取出通路24には、逆止弁30を介して、気圧式倍力装置31の定圧室(負圧室)が接続されている。気圧式倍力装置31は、定圧室に常時負圧を供給し、ブレーキペダル(図示せず)の操作に応じて変圧室に大気を導入し、定圧室と変圧室との差圧によってパワーピストンに推力を発生させて、制動装置の操作力にサーボ力を付与するものである。
【００１５】
以上のように構成した本実施形態の作用について、次に説明する。
スロットルバルブ5のスロットル弁13の全閉状態では、エンジン本体2のアイドリング回転に必要な吸入空気は、エジェクタ11のバイパス通路18を通ってエンジン本体2の燃焼室に供給される。そして、アイドルコントローラ28によって、アクチュエータ26を制御して、弁体25を移動させることにより、バイパス通路18の吸入空気の流量を調整して、アイドリング回転が一定になるように調整する。また、冷間時、エアコンの作動による高負荷時等には、吸入空気の流量を増大させて、アイドリング回転を高める。
【００１６】
このとき、ノズル20からディフューザ22に空気の流れが生じ、ラバールノズルの効果によって、ノズル20のスロート部23の流速が音速に達し、負圧取出通路24にエンジン吸気負圧より高い真空度の負圧が発生する。この高い真空度の負圧が逆止弁30を介して気圧式倍力装置31の定圧室に供給される。
【００１７】
これにより、アイドリング回転時の吸入空気全量をノズル20及びディフューザ22に流通させることができるので、エジェクタの作動風量を増大させることができ、気圧式倍力装置31に供給する負圧を増大させることができる。スロットル弁13は、全閉時に弁座16に着座して、漏れ流量を最小限に抑えるので、バイパス通路18の流量を増大させることができ、負圧の供給量を増大させることができる。
【００１８】
また、従来、別体であったアイドル制御用のバイパス通路と負圧を発生させるためのエジェクタとを一体化することができ、装置の小型化を達成することができる。
【００１９】
なお、スロットル弁13が開いている場合には、負圧取出通路24に加えて、吸気管3のスロットルバルブ5の下流側の吸気負圧を逆止弁29、30を介して、気圧式倍力装置31の定圧室に直接供給する。また、エジェクタ11のスロート部23がゴミ等の異物によって詰まった場合には、逆止弁29が開いて、吸気管3から気圧式倍力装置31に直接負圧が供給される。
【００２０】
次に、本発明の第2実施形態として、吸気制御及び負圧発生装置4のエジェクタの変形例について図5を参照して説明する。なお、上記第1実施形態のエジェクタ11と同様の部分には同一の符号を付して説明する。
【００２１】
図5に示すエジェクタ32は、一端部が軸33によって回動可能に支持されたフラップ状の弁体34によって、ノズル20及びディフューザ22の一方の側部が形成されており、弁体34の回動によって、ノズル20及びディフューザ22からなるバイパス通路18の流路面積を調整するようになっている。弁体34は、閉弁方向に回動させることにより、スロート部23を最も狭くし、開弁方向に回動させることにより、バイパス通路18の側壁に形成された凹所35に収容されて、バイパス通路18の流路を広げるようになっている。
【００２２】
このように構成したことにより、弁体34の回動によって、上述のエジェクタ11よりも、バイパス通路18の流路面積を大きくすることができるので、バイパス通路18の吸入空気流量を大きくすることができ、また、スロート部23の異物の詰りを防止することができる。
【００２３】
次に、本発明の第3実施形態（請求項に係る発明の実施形態）として、スロットルバルブとエジェクタを一体化した吸気制御及び負圧発生装置について、図6を参照して説明する。なお、上記第1実施形態のエジェクタ11と同様の部分には同一の符号を付して説明する。
【００２４】
図6に示す吸気制御及び負圧発生装置36は、吸気管3を構成するバルブボディ37にその流路を開閉するバタフライ型のスロットル弁38が回動可能に設けられており、バルブボディ37の側壁と弁体38の一端部とによって、ラバールノズルを構成するノズル20及びディフューザ22が形成されている。スロットル弁38は、全閉時には、その一端部によって、バルブボディ37の内壁との間でノズル20及びディフューザ22を形成するとともに、他端部がバルブボディ37のシート部39に着座して、漏れ流量を最小限にすることにより、吸入空気の全流量がノズル20及びディフューザ22を流通するようにしている。また、開弁時には、流路を広げて、エンジンに必要な吸入空気流量が得られるようになっている。
【００２５】
また、スロットル弁38は、いわゆるドライブバイワイヤ方式によってアクチュエータ(図示せず)によって駆動され、センサによって検出したスロットルペダル位置に応じて、エンジンコントローラ(図示せず)によって所定の開度に調整され、アイドリング回転時には、アイドリング回転に必要な開度に自動調整されるようになっている。
【００２６】
このように構成したことにより、アイドリング回転時には、吸入空気の全流量をノズル20及びディフューザ22に流通させることができるので、エジェクタの作動風量を増大させることができ、気圧式倍力装置に供給する負圧を増大させることができる。また、従来、別体であったスロットルバルブ、アイドル制御用のバイパス通路及び負圧を発生させるためのエジェクタを一体化することができ、装置の小型化を達成することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1の発明に係る吸気制御及び負圧発生装置によれば、スロットル弁の閉弁時にこれをバイパスする吸入空気がエジェクタのノズル及びディフューザを流通することによって、負圧取出通路に負圧が発生する。これにより、エジェクタの作動流量を増大させることができ、負圧の供給量を増大させることができる。さらに、スロットル弁、アイドル制御用のバイパス通路及び負圧を発生させるためのエジェクタを一体化することができ、装置の小型化を達成することができる。
請求項2の発明に係る吸気制御及び負圧発生装置によれば、スロットル弁の下流側の負圧を負圧取出通路に直接供給することができる。
また、請求項3の発明に係る吸気制御及び負圧発生装置によれば、アクチュエータによってスロットル弁を開閉することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1実施形態に係る吸気制御及び負圧発生装置の縦断面図である。
【図２】図1に示す装置を適用したエンジンの吸排気装置を示すブロック図である。
【図３】図1に示す装置のエジェクタの要部を拡大して示す縦断面図である。
【図４】図1に示す装置のエジェクタの要部を拡大して示す横断面図である。
【図５】本発明の第2実施形態に係るエジェクタの要部の横断面図である。
【図６】本発明の第3実施形態に係る吸気制御及び負圧発生装置の縦断面図である。
【符号の説明】
4 吸気制御及び負圧発生装置
5 スロットルバルブ
11 エジェクタ
18 バイパス通路
20 ノズル
22 ディフューザ
24 負圧取出通路
25 弁体

Claims

スロットルボディの流路を開閉するスロットル弁の一端部と前記スロットルボディの内壁との間で、エジェクタのノズル及びディフューザを形成し、前記ノズルと前記ディフューザとの間に負圧取出通路を開口させ、前記スロットル弁の全閉時に前記ノズル及び前記ディフューザによって吸入空気を流通させると共に、前記負圧取出通路から負圧を得ることを特徴とする吸気制御及び負圧発生装置。
前記負圧取出通路は、逆止弁を介して前記スロットル弁の下流側に接続され、前記逆止弁は、前記負圧取出通路側から前記スロットルバルブの下流側への流通のみを許容することを特徴とする請求項１に記載の吸気制御及び負圧発生装置。
前記スロットル弁は、アクチュエータにより駆動されることを特徴とする請求項１または２に記載の吸気制御及び負圧発生装置。