JP4103038B2 - 負圧供給装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車等のエンジンの吸気圧力を圧力源として、エジェクタを利用して気圧式倍力装置等の負圧作動装置に負圧を供給する負圧供給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て制動装置の操作力を補助している。
【０００３】
また、エジェクタを利用して気圧式倍力装置に供給する負圧を高める技術が知られている。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。エジェクタを利用して気圧式倍力装置に負圧を供給する技術としては、例えば、特許文献1には、スロットルバルブと並列に配置したエジェクタに加えて、エンジンの排気圧力と大気圧との差圧によってエジェクタを駆動して負圧を発生させる例、特許文献2には、スロットルバルブと並列にエジェクタを配置し、無負荷運転時のエジェクタへの供給風量を調整できるようにした例、特許文献3には、大気から吸気管へエジェクタの作動風を流す例、また、特許文献4には、スロットルバルブと並列に配置したエジェクタを気圧式倍力装置と一体に構成する例が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭37-18907号公報
【特許文献２】
特開昭54-13814号公報
【特許文献３】
特開昭59-50849号公報
【特許文献４】
特開昭60-29366号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来から小さなエンジンで高出力を得るため、ターボチャージャ等の過給機を利用することが広く行われている。過給機を装着したエンジンでは、吸入空気が過給機によって加圧されるため、吸気管の負圧が低下する場合がある。特に、過給圧が高く、スロットル開度が大きい高負荷運転時には、気圧式倍力装置への負圧の供給量が低下しやすくなる。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、過給機を装着したエンジンにおいて、エジェクタを利用して安定した負圧を供給することができる負圧供給装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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に係る発明は、過給機を備えたエンジンの吸気圧力を圧力源として負圧作動装置に負圧を供給する負圧供給装置であって、スロットルバルブの上流側と下流側との差圧によって作動する第１エジェクタと、前記過給機の上流側と下流側との差圧によって作動する第２エジェクタと、前記第１および第２エジェクタが発生する負圧のうち真空度の高いほうを前記負圧作動装置に供給する選択手段とを備えていることを特徴とする。
このように構成したことにより、スロットルバルブの上流側と下流側との差圧および過給機の上流側と下流側との差圧のうち、大きいほうの差圧によって発生した負圧を負圧作動装置供給することができる。
請求項２に係る発明は、過給機を備えたエンジンの吸気圧力を圧力源として負圧作動装置に負圧を供給する負圧供給装置であって、エジェクタと、大気圧および前記過給機の過給圧のうち高圧であるほうを選択して前記エジェクタの入口に供給する第１選択手段と、前記エンジンの吸気マニホールド圧力および大気圧のうち低圧であるほうを選択して前記エジェクタの出口に供給する第２選択手段とを備えていることを特徴とする。
このように構成したことにより、大気圧および過給圧のうち高圧であるほうの圧力と、吸気マニホールド圧力および大気圧のうち低圧であるほうの圧力との差圧によってエジェクタを作動させて発生させた負圧を負圧作動装置に供給することができる。
請求項３の発明に係る負圧供給装置は、上記請求項２の構成において、前記過給機の過給圧を前記負圧作動装置に供給して、過給圧と負圧との差圧によって前記負圧作動装置を作動させることを特徴とする。
このように構成したことにより、過給圧と負圧との差圧によって、負圧作動装置において、大きな力を発生させることができる。
請求項４の発明に係る負圧供給装置は、上記請求項１乃至３のいずれかの構成において、前記選択手段または前記第１および第２の選択手段は、逆止弁であることを特徴とする。
このように構成したことにより、逆止弁の開閉によって高圧および低圧が選択される。
請求項５の発明に係る負圧供給装置は、上記請求項１の構成において、前記吸気管側と前記第１および第２エジェクタ側または前記負圧作動装置側とを接続する管路に気液分離手段を設けたことを特徴とする。
このように構成したことにより、吸気管側から第１および第２エジェクタ側または負圧作動装置側に供給される空気を気液分離することができる。
請求項６の発明に係る負圧供給装置は、上記請求項２または３の構成において、前記吸気管側と前記エジェクタ側または前記負圧作動装置側とを接続する管路に気液分離手段を設けたことを特徴とする。
このように構成したことにより、吸気管側からエジェクタ側または負圧作動装置側に供給される空気を気液分離することができる。
請求項７の発明に係る負圧供給装置は、上記請求項５または６の構成において、前記過給機を備えたエンジンは、該エンジン内で発生するブローバイガスを前記吸気管へ還流するためのＰＣＶバルブを備えており、前記エジェクタまたは前記第１および第２エジェクタに大気圧を供給するための管路の前記吸気管への接続口は、前記ＰＣＶバルブの前記吸気管への還流口よりも前記吸気管の大気開放側に配置されていることを特徴とする。
このように構成したことにより、ＰＣＶバルブ側からのブローバイガスがエジェクタまたは前記第１および第２エジェクタに供給される大気に混入されることがない。
また、請求項８の発明に係る負圧供給装置は、上記請求項１乃至７のいずれかの構成において、前記過給機を備えたエンジンは、該エンジン内で発生する排気ガスを前記吸気管に再循環させるためのＥＧＲバルブを備えており、前記エジェクタまたは前記第１および第２エジェクタに前記エンジンの吸気マニホールド圧力を供給するための管路の前記吸気管への接続口は、前記ＥＧＲバルブの前記吸気管への再循環口よりも前記吸気管の大気開 放側に配置されていることを特徴とする。
このように構成したことにより、ＥＧＲバルブによって吸気管に再循環された排気ガスがエジェクタ側または第１および第２エジェクタ側へ流れることがない。
【０００８】
【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。
本実施形態に係る負圧供給装置1は、自動車のエンジンの吸気圧力を圧力源として、制動装置の気圧式倍力装置に負圧を供給するものであり、エンジン本体2の吸気管3に、エンジン本体2側から順に、スロットルバルブ4、インタクーラ5、ターボチャージャ6のコンプレッサCおよびエアフィルタ7が配置され、エアフィルタ7が大気に開放されている。また、エンジン本体2の排気管8には、エンジン本体2側から順に、ターボチャージャ6のタービンT、触媒コンバータ9およびマフラ10が配置されて、マフラ10が大気に開放されている。
【０００９】
吸気管３のターボチャージャ６のコンプレッサＣとインタクーラ５との間には、第１および第２エジェクタ１１，１２の入口１１ａ，１２ａが接続されている。第１エジェクタ１１の出口１１ｂは、逆止弁１３を介してスロットルバルブ４の下流側（吸気マニホールド）に接続されている。逆止弁１３は、吸気管３側から第１エジェクタ１１側への流れを阻止するものである。第２エジェクタ１２の出口１２ｂは、吸気管３のエアフィルタ７とターボチャージャ６のコンプレッサＣとの間に接続されている。第１および第２エジェクタ１１，１２の吸引口１１Ｃ，１２Ｃは、それぞれ逆止弁１４，１５（選択手段）を介して、当該自動車の制動装置の気圧式倍力装置１６（負圧作動装置）の負圧室に接続されている。逆止弁１４，１５は、それぞれ気圧式倍力装置１６側から第１および第２エジェクタ１１，１２側への流れを許容するものである。
【００１０】
気圧式倍力装置16は、ここでは図示を省略するが、パワーピストンによって画成された負圧室(定圧室)と変圧室とを備え、ブレーキペダル等に連結された入力ロッドへの入力(運転者のブレーキ操作力)に応じて、変圧室に大気を導入し、負圧室と変圧室との間に生じる差圧によってパワーピストンに推力発生させて、ブレーキ操作力にサーボ力を付与する一般的なものである。
【００１１】
第1および第2エジェクタ11,12は、図2に示すように、入口11a,12a側に配置されたノズルと、出口11b,12b側に配置されたディフューザとを組合わせ、これらの間に吸引口11c,12cを連通させたものであり、入口11a,12a側のノズルから出口11b,12b側のディフューザに向って空気を流すことによって、これらの間に負圧を発生させ、この負圧によって吸引口11c,12cから空気を吸引する。第1および第2エジェクタ11,12は、ノズルとディフューザとが滑らかに縮小された入口と、ゆるい広がり角度の拡大出口とを有する単一のラバールノズルを形成しており、低い作動圧力でスロート部Tの流速が音速に達し、その下流部では音速を超える流速が生じる。静圧は流速の2乗にほぼ比例して低下するため、入口11a,12a側が大気圧、出口11b,12b側が200mmHgの負圧で、吸引口11c,12cからの風量が0の場合、スロート部Tで360mmHg程度、その下流部では450mmHgを超える負圧を発生することができ、この負圧を吸引口11c,12cから取出す。これにより、入口11a,12a側と出口11b,12b側との差圧によって、出口11b,12b側よりも低圧の負圧を得ることができ、入口11a,12a側が正圧、出口11b,12b側が大気圧の場合でも、吸引口11c,12cから高い負圧を得ることができる。
【００１２】
そして、第1および第2エジェクタ11,12は、図3に示すように、入口11a,12a、出口11b,12bおよび吸引口11c,12cを有するノズルおよびディフューザを平板状とし、同一平面上に配置して1つのケース17内に一体に形成し、入口11a,12aを通路18によって連通させることにより、合成樹脂の射出成形、板材の切削加工等によって容易に一体成形することができる。また、第1および第2エジェクタ11,12を一体に形成したケース17内に、さらに、逆止弁13,14,15(図3には図示せず)を一体に設けることにより、小型化および配管の簡素化を図ることができる。
【００１３】
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。
エアフィルタ7から吸入された空気は、ターボチャージャ6のコンプレッサCによって加圧され、インタクーラ5で冷却された後、スロットルバルブ4によって、流量を制御されて、エンジン本体2の吸気マニホールドに供給される。エンジン本体2の排気マニホールドから排出された排気ガスは、ターボチャージャ6のタービンTを駆動した後、触媒コンバータ9によって浄化され、マフラ10を介して大気に放出される。ターボチャージャ6において、排気ガスよって駆動されたタービンTによりコンプレッサCを駆動して、吸入空気を加圧することにより、吸入空気の燃焼室への充填効率を高めることができ、高出力を得ることができる。
【００１４】
エンジンの低速運転または低負荷運転時には、ターボチャージャ6による過給圧が低く、また、スロットルバルブ4の絞りによって、エンジン本体2の吸気マニホールド内は負圧となる。このため、ターボチャージャ6側に接続された第2エジェクタ12では、入口12aと出口12bとの間の差圧が小さくなり、吸引口12cに生じる負圧(真空度)が低くなる。一方、スロットルバルブ4側に接続された第1エジェクタ11では、入口11aと出口11bとの間の差圧が大きくなり、吸引口11cに生じる負圧(真空度)が高くなる。したがって、第2エジェクタ12側の逆止弁15が閉じ、第1エジェクタ11側の逆止弁14が開いて、真空度の高い第1エジェクタ11の吸引口11cから気圧式倍力装置16の負圧室に負圧が供給される。
【００１５】
また、エンジンの高速高負荷運転時には、ターボチャージャ6による過給圧が高く、スロットルバルブ4の絞りが小さい(スロットル開度が大きい)ため、過給された吸入空気によってエンジン本体2の吸気マニホールド内が正圧となる場合がある。このとき、ターボチャージャ6側に接続された第2エジェクタ12の入口12a側は、過給圧によって高圧となり、出口12b側は、ほぼ大気圧となるので、入口12aと出口12bとの間の差圧が大きくなり、吸引口12cに生じる負圧(真空度)が高くなる。一方、スロットルバルブ4側に接続された第1エジェクタ11では、スロットルバルブ4の絞りが小さく、過給圧によって吸気マニホールド内が正圧となるので、入口11aと出口11bとの間の差圧が小さく、吸引口11cに生じる負圧(真空度)が低くなる。したがって、第2エジェクタ12側の逆止弁15が開き、第1エジェクタ11側の逆止弁14が閉じて、真空度の高い第2エジェクタ12の吸引口12cから気圧式倍力装置16の負圧室に負圧が供給される。なお、吸気マニホールド内が正圧になった場合、または、エンジン停止時において、燃料ガスが第1エジェクタ11の出口11bに逆流するのを逆止弁13によって防止することができる。
【００１６】
このようにして、エンジンの運転状態(ターボチャージャ6の作動状態)に応じて、第1および第2エジェクタ11,12のうちから真空度の高いほうを選択して、負圧を取出すことができるので、エンジンの運転状態にかかわらず、常に、気圧式倍力装置16に高い真空度の負圧を安定して供給することができる。
【００１７】
次に、本発明の第2実施形態について、図4および図5を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第1実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００１８】
図4に示すように、第2実施形態に係る負圧供給装置19では、第1エジェクタ11の入口11aは、吸気管3のターボチャージャ6のコンプレッサcとエアフィルタ7のとの間に接続されている。
【００１９】
そして、第1および第2エジェクタ11,12は、図5に示すように、入口11a,12a、出口11b,12bおよび吸引口11c,12cを有するノズルおよびディフューザを平板状とし、同一平面上に配置して1つのケース20内に一体に形成し、第1エジェクタ入口11aと第2エジェクタの出口12bを一体とすることにより、合成樹脂の射出成形、板材の切削加工等によって容易に一体成形することができる。このようにした場合、第2エジェクタ12で生成した噴流が高速のまま、第1エジェクタ11の入口11aに流入するので、第1エジェクタ11の吸引口11cに生じる負圧の真空度を高めることができる。また、第1および第2エジェクタ11,12を一体に形成したケース20内に、さらに、逆止弁13,14,15(図5には図示せず)を一体に設けることにより、小型化および配管の簡素化を図ることができる。
【００２０】
このように構成した第2実施形態によれば、第1エジェクタ11は、吸気管3のスロットルバルブ4の下流側とターボチャージャ6のコンプレッサCの上流側との差圧によって吸引口11cに負圧を発生させることができ、上記第1実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００２１】
次に、本発明の第3実施形態について、図6を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第2実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００２２】
図6に示すように、本実施形態の負圧供給装置21では、第2エジェクタ12および逆止弁15が省略されており、第1エジェクタ11(エジェクタ)の入口11aが、逆止弁23(第1選択手段)を介して吸気管3のターボチャージャ6のコンプレッサCとエアフィルタ7との間に接続され、また、逆止弁24(第1選択手段)を介して吸気管3のインタクーラ5とターボチャージャ6のコンプレッサCとの間に接続されている。逆止弁23,24は、第1エジェクタ11の入口11a側から吸気管3側への流れを阻止するものである。さらに、第1エジェクタ11の出口11bが逆止弁25(第2選択手段)を介して吸気管3のターボチャージャ6のコンプレッサCとエアフィルタ7との間に接続されている。逆止弁25は、吸気管3側から第1エジェクタ11の出口11b側への流れを阻止するものである。
【００２３】
このように構成したことにより、逆止弁23,24によって、吸気管3のターボチャージャ6のコンプレッサCの入口側(大気圧)および出口側(コンプレッサCの過給圧)のうち、圧力の高いほうを選択して、第1エジェクタ11の入口11aに供給する。また、第1エジェクタ11の出口11bから流出する空気は、逆止弁13(第2選択手段)および25によって、吸気管3のスロットルバルブ4の下流側およびエアフィルタ7の下流側のうち、圧力の低い側へ流れる。
【００２４】
これにより、エンジンの低速運転または低負荷運転時には、ターボチャージャ6による過給圧が低く、また、スロットルバルブ4の絞りによって、エンジン本体2の吸気マニホールド内は負圧となるので、逆止弁24,25が閉じ、逆止弁13,23が開いて、吸気管3のエアフィルタ7の下流側とスロットルバルブ4の下流側との差圧によって、第1エジェクタ11が作動して、吸引口11cから逆止弁14を介して気圧式倍力装置16の負圧室に負圧が供給される。
【００２５】
また、エンジンの高速高負荷運転時には、ターボチャージャ6による過給圧が高く、スロットルバルブ4の絞りが小さい(スロットル開度が大きい)ため、過給された吸入空気によってエンジン本体の吸気マニホールド内が正圧となる場合がある。
【００２６】
この場合、逆止弁23および逆止弁13が閉じ、逆止弁24および逆止弁25が開いて、ターボチャージャ6のコンプレッサCの吐出圧と大気圧との差圧によって、第1エジェクタ11が作動して、吸引口11cから逆止弁14を介して気圧式倍力装置16の負圧室に負圧が供給される。
【００２７】
このようにして、エンジンの運転状態(ターボチャージャ6の作動状態)に応じて
逆止弁13,23,24,25によって、第1エジェクタ11の入口11a側と出口11b側との差圧が大きくなるように圧力源を選択することができるので、エンジンの運転状態にかかわらず、常に、気圧式倍力装置16に高い真空度の負圧を安定して供給することができる。
【００２８】
なお、上記第3実施形態において、エンジンの低速運転時には、ターボチャージャ6のコンプレッサCの過給圧は、ほぼ大気圧に等しいので、逆止弁23,24を省略して、第1エジェクタ11の入口11aをコンプレッサCの下流側に直接接続するようにしても、上記とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００２９】
上記第1ないし第3実施形態において、気圧式倍力装置16の負圧室を逆止弁を介して直接エンジン本体の吸気マニホールドに接続する管路を追加して、吸気マニホールドの圧力が負圧室の圧力より低圧である場合、エジェクタによらず、吸気マニホールドから気圧式倍力装置の負圧室に直接負圧を供給することもできる。
【００３０】
次に、本発明の第4実施形態について、図7乃至図９を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第3実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００３１】
図７に示すように、本実施形態の負圧供給装置30では、気圧式倍力装置16は、上記第3実施形態のものに対して、パワーピストン31によって画成された負圧室32(定圧室)及び変圧室33に加えて、正圧を蓄える正圧室34を有し、ブレーキペダル35に連結された入力ロッド36への入力(運転者のブレーキ操作力)に応じて、正圧室34内の正圧を変圧室33に導入し、負圧室32と変圧室33との間に生じる差圧によってパワーピストンに推力発生させて、ブレーキ操作力にサーボ力を付与するものとなっている。このように変圧室33に正圧を導入することにより、変圧室33と負圧室32との差圧を大きくすることができるので、変圧室に大気を導入する通常の気圧式倍力装置よりも大きなサーボ力を発生することができる。なお、図7中、符号37はエンジンルームと車室とを区画する車体パネル、38はマスタシリンダを示す。
【００３２】
第1エジェクタ11の入口11aは、逆止弁24を介して、吸気管3のインタクーラ5とスロットルバルブ4との間(インタクーラ5の下流側)に接続されている。そして、気圧式倍力装置16の正圧室34は、逆止弁39および逆止弁23を介して吸気管3のエアフィルタ7とターボチャージャ6のコンプレッサCとの間に接続され、また、逆止弁39および逆止弁24を介して、吸気管3のインタクーラ5とスロットルバルブ4との間(インタクーラ5の下流側)に接続されている。逆止弁39は、正圧室34側から吸気管3側への空気の流れを阻止するものである。さらに、気圧式倍力装置16の負圧室32は、逆止弁40および逆止弁13を介して吸気管3のスロットルバルブ4とエンジン本体2との間に直接接続されている。逆止弁40は、吸気管3側から負圧室32側への空気の流れを阻止するものである。
【００３３】
また、上記第3実施形態では、図示及び説明を省略したが、吸気管3のスロットルバルブ4の上下流をバイパスするISCバルブ41(アイドル スピード コントロール バルブ)、ターボチャージャ6のコンプレッサCの上下流をバイパスするエアバイパスバルブ42、エンジン本体2の排気ガスを吸気側へ還流するEGRバルブ43(エキゾーストガス リサーキュレーション バルブ)およびエンジン本体2のブローバイガスを吸気管2に還流するPCVバルブ44(ポジティブ クランクケース ベンチレーション バルブ)が設けられている。ここで、図7中に符号Aで示すように、EGRバルブ43の吸気管3への接続部は、逆止弁13が設けられた管路の接続部より下流側に配置されている。また、図7中に符号Bで示すように、PCVバルブ44の吸気管3への接続部は、逆止弁23及び逆止弁25が設けられたそれぞれの管路の接続部より下流側に配置されている。
【００３４】
ISCバルブ41は、スロットルバルブ4のバイパスエア量を制御してエンジン本体2のアイドリング速度を安定させるためのものである。エアバイパスバルブ42は、減速時にターボチャージャ6の過給圧をリリーフすることにより、サージ音の発生を低減するためのものである。また、EGRバルブ43は、排気ガスを適宜燃焼室に再循環させて、燃焼温度を下げ、窒素酸化物の発生を抑制するためのものである。また、PCVバルブ44は、ブローバイガスを適宜吸気管3へ還元して燃焼させることによって、大気への放出を防止するためのものである。
【００３５】
逆止弁24と吸気管3との間の管路には、オイルミストトラップ45(気液分離手段)が設けられている。オイルミストトラップ45は、図8に示すように、管路46の一部に大径部47を形成し、その内周面に焼結金属、金網等のポーラス層48を設けたものであり、管路46を流れる空気の流速を低下させ、気液分離して、空気中のオイルミスト等の高粘度成分をポーラス層48に付着させ、捕集するものである。
【００３６】
このように構成したことにより、逆止弁23及び逆止弁24によって、ターボチャージャ6の過給圧または大気圧の高い方の圧力を気圧式倍力装置16の正圧室34に供給することができ、ターボチャージャ6の過給によって、正圧の空気を正圧室34に供給して蓄圧することができる。これにより、負圧室32と変圧室33との差圧を大きくしてサーボ力を増大させることができる。また、負圧室32を逆止弁40および逆止弁13を介して、直接、吸気管3に接続したことにより、万一、逆止弁14またはエジェクタ11が失陥した場合でも、吸気管3から、直接、吸気負圧を負圧室32に導入することができ、気圧式倍力装置16の作動を確保することができる。
【００３７】
図7中に符号Aで示すように、EGRバルブ43の吸気管3への接続部は、逆止弁13が設けられた管路の接続部より下流側に配置されているので、オイルミスト等の高粘度成分を含む排気ガスが逆止弁13側へ流れて、逆止弁13等の機能を低下させることがない。また、図7中に符号Bで示すように、RCVバルブ44の吸気管3への接続部は、逆止弁23及び逆止弁25が設けられたそれぞれの管路の接続部より下流側に配置されているので、オイルミスト等の高粘度成分を含むブローバイガスが逆止弁23を介して第1エジェクタ11、逆止弁39および気圧式倍力装置16の正圧室34へ流れて、これらの機能を低下させることがない。
【００３８】
また、ターボチャージャ6のコンプレッサCによって過給された空気は、インタクーラ5によって冷却された後、オイルミストトラップ45を通り、オイルミスト等の高粘度成分が除去された後、逆止弁24を介して第1エジェクタ11に、また、逆止弁39を介して気圧式倍力装置16の正圧室34に供給されるので、空気中の高粘度成分による逆止弁24,39、エジェクタ11および気圧式倍力装置16の機能の低下を防止することができる。
【００３９】
さらに、気圧式倍力装置16の正圧室34に空気を供給する管路が車体パネル37のエンジンルーム側に設けられており、気圧式倍力装置16の作動時に、車室側から変圧室33に大気を導入しないので、作動音を低減することができる。
【００４０】
次に、スロットルバルブ4を開いて、ターボチャージャ5の過給が続いた後、スロットルバルブ4を閉じて、ブレーキを操作した場合の気圧式倍力装置16の負圧室32、変圧室33及び正圧室34の圧力について図9を参照して説明する。
【００４１】
図9において、▲１▼はターボチャージャ6の出口圧力、▲２▼はエンジン本体2の吸気圧力、▲３▼は気圧式倍力装置16の負圧室32すなわち第1エジェクタ11の吸引口11cの圧力、▲４▼は正圧室34の圧力、▲５▼は変圧室33の圧力、▲６▼は上記第3実施形態の気圧式倍力装置の変圧室の圧力、▲７▼はエジェクタを設けない場合の従来の気圧式倍力装置の負圧室の圧力、▲８▼はエジェクタを設けない場合の従来の気圧式倍力装置の変圧室の圧力を示す。
【００４２】
過給状態では、負圧室32と正圧室34との差圧はaとなり、上記第3実施形態における負圧室と大気圧との差圧bおよびエジェクタを設けない場合の負圧室と大気圧との差圧cより大きな差圧を得ることができる。また、スロットルバルブ4を閉じた後のアイドリング状態において、ブレーキを作動させた場合、負圧室32と正圧室34との差圧はa’となり、上記第3実施形態における負圧室と大気圧との差圧b’およびエジェクタを設けない場合の負圧室と大気圧との差圧c’より大きな差圧を得ることができる。このように、ブレーキの作動の前後にわたって安定して大きな差圧を得ることができる。
【００４３】
このとき、ブレーキの作動によって正圧室34から変圧室33に正圧の空気を供給することにより、変圧室33の圧力を迅速に上昇させて負圧室32との間に所定の差圧を発生させることができるので、ブレーキの応答時間t1は、上記第3実施形態の応答時間t2よりも短くなり、ブレーキの作動の応答性を高めることができる。
【００４４】
次に、本発明の第5実施形態について、図10を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第4実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００４５】
本実施形態の負圧供給装置49では、エジェクタ11の入口11aおよび気圧式倍力装置16の正圧室34は、逆止弁23を介して、吸気管3のエアフィルタ7とは別のエアフィルタ50に接続されて大気に開放されている。また、エジェクタ11、逆止弁14,23,24,39,40、オイルミストトラップ45およびエアフィルタ50を一体化したエジェクタユニット51が気圧式倍力装置16と一体的に設けられている。
このように構成したことにより、エンジン本体2側と気圧式倍力装置16側との接続管路の配管を単純化することができ、車両への搭載性を向上させることができる。
【００４６】
なお、上記第1ないし第5実施形態では、過給機としてターボチャージャを利用した例について説明しているが、本発明は、これに限らず、スーパチャージャ等の他の過給機を用いたものにも同様に適用することができる。また、負圧作動装置として気圧式倍力装置を例示しているが、これに限らず、負圧を駆動源とする他の負圧作動装置とすることもできる。
【００４７】
また、上記第4及び第5実施形態に設けた気液分離手段であるオイルミストトラップ45は、上記第1乃至第3実施形態においても、吸気管3側と第1、第2エジェクタ11,12または気圧式倍力装置16側とを接続する管路に設けることにより、空気中の高粘度成分を除去することができ、これらの高粘度成分よる第1、第2エジェクタ11,12または気圧式倍力装置16の作動不良を防止することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明に係る負圧供給装置によれば、第１、第２エジェクタおよび選択手段によって、スロットルバルブの上流側と下流側との差圧および過給機の上流側と下流側との差圧のうち、大きいほうの差圧によって発生した負圧を負圧作動装置供給することができるので、エンジンの運転状態にかかわらず、常に、負圧作動装置に真空度の高い負圧を安定して供給することができる。
請求項２の発明に係る負圧供給装置によれば、第１および第２選択手段によって、大気圧および過給圧のうち高圧であるほうの圧力と、吸気マニホールド圧力および大気圧のうち低圧であるほうの圧力との差圧によって、エジェクタを作動させて負圧を負圧作動装置に供給することができるので、エンジンの運転状態にかかわらず、常に、負圧作動装置に真空度の高い負圧を安定して供給することができる。
請求項３の発明に係る負圧供給装置によれば、上記請求項２の効果に加えて、過給圧と負圧との差圧によって、負圧作動装置において、大きな力を発生させることができる。
請求項４の発明に係る負圧供給装置によれば、上記請求項１乃至３の効果に加えて逆止弁の開閉によって高圧および低圧を選択することができる。
請求項５の発明に係る負圧供給装置によれば、上記請求項１の効果に加えて、吸気管側から第１および第２エジェクタ側または負圧作動装置側に供給される空気を気液分離することができ、オイルミスト等によるエジェクタまたは負圧作動装置の作動不良を防止することができる。
請求項６の発明に係る負圧供給装置によれば、上記請求項２または３の効果に加えて、吸気管側からエジェクタ側または負圧作動装置側に供給される空気を気液分離することができ、オイルミスト等によるエジェクタまたは負圧作動装置の作動不良を防止することができる。
請求項７の発明に係る負圧供給装置によれば、上記請求項５または６の効果に加えて、ＰＣＶバルブから吸気管に還流されたブローバイガスがエジェクタまたは第１および第２エジェクタに供給される大気に混入することがないので、ブローバイガスに含まれるオイルミスト等によるエジェクタの作動不良を防止することができる。
また、請求項８の発明に係る負圧供給装置によれば、上記請求項１乃至７の効果に加えて、ＥＧＲバルブによって吸気管に再循環された排気ガスが吸気マニホールド側からエジェクタ側または第１および第２エジェクタへ流れることがないので、エジェクタまたは第１および第２エジェクタ、逆止弁等が窒素酸化物等の排気ガスの有害成分によって劣化されるのを防止することができ、これらの耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1実施形態に係る負圧供給装置を示すブロック図である。
【図２】図1の装置に使用されるエジェクタの概略構成を示す説明図である。
【図３】図1の装置に使用される第1および第2エジェクタを一体に形成したケースの平面図である。
【図４】本発明の第2実施形態に係る負圧供給装置を示すブロック図である。
【図５】図4の装置に使用される第1および第2エジェクタを一体に形成したケースの平面図である。
【図６】本発明の第3実施形態に係る負圧供給装置を示すブロック図である。
【図７】本発明の第4実施形態に係る負圧供給装置を示すブロック図である。
【図８】図7に示す装置のオイルミストトラップの縦断面図である。
【図９】図7に示す負圧供給装置の作動時の各部の圧力の変化を示すグラフ図である。
【図１０】本発明の第5実施形態に係る負圧供給装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
1,19,21 負圧供給装置
4 スロットルバルブ
6 ターボチャージャ(過給機)
11 第1エジェクタ(エジェクタ)
12 第2エジェクタ
14,15 逆止弁(選択手段)
16 気圧式倍力装置(負圧作動装置)
23,24 逆止弁(第1選択手段)
13,25 逆止弁(第2選択手段)
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車等のエンジンの吸気圧力を圧力源として、エジェクタを利用して気圧式倍力装置等の負圧作動装置に負圧を供給する負圧供給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て制動装置の操作力を補助している。
【０００３】
また、エジェクタを利用して気圧式倍力装置に供給する負圧を高める技術が知られている。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。エジェクタを利用して気圧式倍力装置に負圧を供給する技術としては、例えば、特許文献1には、スロットルバルブと並列に配置したエジェクタに加えて、エンジンの排気圧力と大気圧との差圧によってエジェクタを駆動して負圧を発生させる例、特許文献2には、スロットルバルブと並列にエジェクタを配置し、無負荷運転時のエジェクタへの供給風量を調整できるようにした例、特許文献3には、大気から吸気管へエジェクタの作動風を流す例、また、特許文献4には、スロットルバルブと並列に配置したエジェクタを気圧式倍力装置と一体に構成する例が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭37-18907号公報
【特許文献２】
特開昭54-13814号公報
【特許文献３】
特開昭59-50849号公報
【特許文献４】
特開昭60-29366号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来から小さなエンジンで高出力を得るため、ターボチャージャ等の過給機を利用することが広く行われている。過給機を装着したエンジンでは、吸入空気が過給機によって加圧されるため、吸気管の負圧が低下する場合がある。特に、過給圧が高く、スロットル開度が大きい高負荷運転時には、気圧式倍力装置への負圧の供給量が低下しやすくなる。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、過給機を装着したエンジンにおいて、エジェクタを利用して安定した負圧を供給することができる負圧供給装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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に係る発明は、過給機を備えたエンジンの吸気圧力を圧力源として負圧作動装置に負圧を供給する負圧供給装置であって、スロットルバルブの上流側と下流側との差圧によって作動する第１エジェクタと、前記過給機の上流側と下流側との差圧によって作動する第２エジェクタと、前記第１および第２エジェクタが発生する負圧のうち真空度の高いほうを前記負圧作動装置に供給する選択手段とを備えていることを特徴とする。
このように構成したことにより、スロットルバルブの上流側と下流側との差圧および過給機の上流側と下流側との差圧のうち、大きいほうの差圧によって発生した負圧を負圧作動装置供給することができる。
請求項２に係る発明は、過給機を備えたエンジンの吸気圧力を圧力源として負圧作動装置に負圧を供給する負圧供給装置であって、エジェクタと、大気圧および前記過給機の過給圧のうち高圧であるほうを選択して前記エジェクタの入口に供給する第１選択手段と、前記エンジンの吸気マニホールド圧力および大気圧のうち低圧であるほうを選択して前記エジェクタの出口に供給する第２選択手段とを備えていることを特徴とする。
このように構成したことにより、大気圧および過給圧のうち高圧であるほうの圧力と、吸気マニホールド圧力および大気圧のうち低圧であるほうの圧力との差圧によってエジェクタを作動させて発生させた負圧を負圧作動装置に供給することができる。
請求項３の発明に係る負圧供給装置は、上記請求項２の構成において、前記過給機の過給圧を前記負圧作動装置に供給して、過給圧と負圧との差圧によって前記負圧作動装置を作動させることを特徴とする。
このように構成したことにより、過給圧と負圧との差圧によって、負圧作動装置において、大きな力を発生させることができる。
請求項４の発明に係る負圧供給装置は、上記請求項１乃至３のいずれかの構成において、前記選択手段または前記第１および第２の選択手段は、逆止弁であることを特徴とする。
このように構成したことにより、逆止弁の開閉によって高圧および低圧が選択される。
請求項５の発明に係る負圧供給装置は、上記請求項１の構成において、前記吸気管側と前記第１および第２エジェクタ側または前記負圧作動装置側とを接続する管路に気液分離手段を設けたことを特徴とする。
このように構成したことにより、吸気管側から第１および第２エジェクタ側または負圧作動装置側に供給される空気を気液分離することができる。
請求項６の発明に係る負圧供給装置は、上記請求項２または３の構成において、前記吸気管側と前記エジェクタ側または前記負圧作動装置側とを接続する管路に気液分離手段を設けたことを特徴とする。
このように構成したことにより、吸気管側からエジェクタ側または負圧作動装置側に供給される空気を気液分離することができる。
請求項７の発明に係る負圧供給装置は、上記請求項５または６の構成において、前記過給機を備えたエンジンは、該エンジン内で発生するブローバイガスを前記吸気管へ還流するためのＰＣＶバルブを備えており、前記エジェクタまたは前記第１および第２エジェクタに大気圧を供給するための管路の前記吸気管への接続口は、前記ＰＣＶバルブの前記吸気管への還流口よりも前記吸気管の大気開放側に配置されていることを特徴とする。
このように構成したことにより、ＰＣＶバルブ側からのブローバイガスがエジェクタまたは前記第１および第２エジェクタに供給される大気に混入されることがない。
また、請求項８の発明に係る負圧供給装置は、上記請求項１乃至７のいずれかの構成において、前記過給機を備えたエンジンは、該エンジン内で発生する排気ガスを前記吸気管に再循環させるためのＥＧＲバルブを備えており、前記エジェクタまたは前記第１および第２エジェクタに前記エンジンの吸気マニホールド圧力を供給するための管路の前記吸気管への接続口は、前記ＥＧＲバルブの前記吸気管への再循環口よりも前記吸気管の大気開 放側に配置されていることを特徴とする。
このように構成したことにより、ＥＧＲバルブによって吸気管に再循環された排気ガスがエジェクタ側または第１および第２エジェクタ側へ流れることがない。
【０００８】
【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。
本実施形態に係る負圧供給装置1は、自動車のエンジンの吸気圧力を圧力源として、制動装置の気圧式倍力装置に負圧を供給するものであり、エンジン本体2の吸気管3に、エンジン本体2側から順に、スロットルバルブ4、インタクーラ5、ターボチャージャ6のコンプレッサCおよびエアフィルタ7が配置され、エアフィルタ7が大気に開放されている。また、エンジン本体2の排気管8には、エンジン本体2側から順に、ターボチャージャ6のタービンT、触媒コンバータ9およびマフラ10が配置されて、マフラ10が大気に開放されている。
【０００９】
吸気管３のターボチャージャ６のコンプレッサＣとインタクーラ５との間には、第１および第２エジェクタ１１，１２の入口１１ａ，１２ａが接続されている。第１エジェクタ１１の出口１１ｂは、逆止弁１３を介してスロットルバルブ４の下流側（吸気マニホールド）に接続されている。逆止弁１３は、吸気管３側から第１エジェクタ１１側への流れを阻止するものである。第２エジェクタ１２の出口１２ｂは、吸気管３のエアフィルタ７とターボチャージャ６のコンプレッサＣとの間に接続されている。第１および第２エジェクタ１１，１２の吸引口１１Ｃ，１２Ｃは、それぞれ逆止弁１４，１５（選択手段）を介して、当該自動車の制動装置の気圧式倍力装置１６（負圧作動装置）の負圧室に接続されている。逆止弁１４，１５は、それぞれ気圧式倍力装置１６側から第１および第２エジェクタ１１，１２側への流れを許容するものである。
【００１０】
気圧式倍力装置16は、ここでは図示を省略するが、パワーピストンによって画成された負圧室(定圧室)と変圧室とを備え、ブレーキペダル等に連結された入力ロッドへの入力(運転者のブレーキ操作力)に応じて、変圧室に大気を導入し、負圧室と変圧室との間に生じる差圧によってパワーピストンに推力発生させて、ブレーキ操作力にサーボ力を付与する一般的なものである。
【００１１】
第1および第2エジェクタ11,12は、図2に示すように、入口11a,12a側に配置されたノズルと、出口11b,12b側に配置されたディフューザとを組合わせ、これらの間に吸引口11c,12cを連通させたものであり、入口11a,12a側のノズルから出口11b,12b側のディフューザに向って空気を流すことによって、これらの間に負圧を発生させ、この負圧によって吸引口11c,12cから空気を吸引する。第1および第2エジェクタ11,12は、ノズルとディフューザとが滑らかに縮小された入口と、ゆるい広がり角度の拡大出口とを有する単一のラバールノズルを形成しており、低い作動圧力でスロート部Tの流速が音速に達し、その下流部では音速を超える流速が生じる。静圧は流速の2乗にほぼ比例して低下するため、入口11a,12a側が大気圧、出口11b,12b側が200mmHgの負圧で、吸引口11c,12cからの風量が0の場合、スロート部Tで360mmHg程度、その下流部では450mmHgを超える負圧を発生することができ、この負圧を吸引口11c,12cから取出す。これにより、入口11a,12a側と出口11b,12b側との差圧によって、出口11b,12b側よりも低圧の負圧を得ることができ、入口11a,12a側が正圧、出口11b,12b側が大気圧の場合でも、吸引口11c,12cから高い負圧を得ることができる。
【００１２】
そして、第1および第2エジェクタ11,12は、図3に示すように、入口11a,12a、出口11b,12bおよび吸引口11c,12cを有するノズルおよびディフューザを平板状とし、同一平面上に配置して1つのケース17内に一体に形成し、入口11a,12aを通路18によって連通させることにより、合成樹脂の射出成形、板材の切削加工等によって容易に一体成形することができる。また、第1および第2エジェクタ11,12を一体に形成したケース17内に、さらに、逆止弁13,14,15(図3には図示せず)を一体に設けることにより、小型化および配管の簡素化を図ることができる。
【００１３】
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。
エアフィルタ7から吸入された空気は、ターボチャージャ6のコンプレッサCによって加圧され、インタクーラ5で冷却された後、スロットルバルブ4によって、流量を制御されて、エンジン本体2の吸気マニホールドに供給される。エンジン本体2の排気マニホールドから排出された排気ガスは、ターボチャージャ6のタービンTを駆動した後、触媒コンバータ9によって浄化され、マフラ10を介して大気に放出される。ターボチャージャ6において、排気ガスよって駆動されたタービンTによりコンプレッサCを駆動して、吸入空気を加圧することにより、吸入空気の燃焼室への充填効率を高めることができ、高出力を得ることができる。
【００１４】
エンジンの低速運転または低負荷運転時には、ターボチャージャ6による過給圧が低く、また、スロットルバルブ4の絞りによって、エンジン本体2の吸気マニホールド内は負圧となる。このため、ターボチャージャ6側に接続された第2エジェクタ12では、入口12aと出口12bとの間の差圧が小さくなり、吸引口12cに生じる負圧(真空度)が低くなる。一方、スロットルバルブ4側に接続された第1エジェクタ11では、入口11aと出口11bとの間の差圧が大きくなり、吸引口11cに生じる負圧(真空度)が高くなる。したがって、第2エジェクタ12側の逆止弁15が閉じ、第1エジェクタ11側の逆止弁14が開いて、真空度の高い第1エジェクタ11の吸引口11cから気圧式倍力装置16の負圧室に負圧が供給される。
【００１５】
また、エンジンの高速高負荷運転時には、ターボチャージャ6による過給圧が高く、スロットルバルブ4の絞りが小さい(スロットル開度が大きい)ため、過給された吸入空気によってエンジン本体2の吸気マニホールド内が正圧となる場合がある。このとき、ターボチャージャ6側に接続された第2エジェクタ12の入口12a側は、過給圧によって高圧となり、出口12b側は、ほぼ大気圧となるので、入口12aと出口12bとの間の差圧が大きくなり、吸引口12cに生じる負圧(真空度)が高くなる。一方、スロットルバルブ4側に接続された第1エジェクタ11では、スロットルバルブ4の絞りが小さく、過給圧によって吸気マニホールド内が正圧となるので、入口11aと出口11bとの間の差圧が小さく、吸引口11cに生じる負圧(真空度)が低くなる。したがって、第2エジェクタ12側の逆止弁15が開き、第1エジェクタ11側の逆止弁14が閉じて、真空度の高い第2エジェクタ12の吸引口12cから気圧式倍力装置16の負圧室に負圧が供給される。なお、吸気マニホールド内が正圧になった場合、または、エンジン停止時において、燃料ガスが第1エジェクタ11の出口11bに逆流するのを逆止弁13によって防止することができる。
【００１６】
このようにして、エンジンの運転状態(ターボチャージャ6の作動状態)に応じて、第1および第2エジェクタ11,12のうちから真空度の高いほうを選択して、負圧を取出すことができるので、エンジンの運転状態にかかわらず、常に、気圧式倍力装置16に高い真空度の負圧を安定して供給することができる。
【００１７】
次に、本発明の第2実施形態について、図4および図5を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第1実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００１８】
図4に示すように、第2実施形態に係る負圧供給装置19では、第1エジェクタ11の入口11aは、吸気管3のターボチャージャ6のコンプレッサcとエアフィルタ7のとの間に接続されている。
【００１９】
そして、第1および第2エジェクタ11,12は、図5に示すように、入口11a,12a、出口11b,12bおよび吸引口11c,12cを有するノズルおよびディフューザを平板状とし、同一平面上に配置して1つのケース20内に一体に形成し、第1エジェクタ入口11aと第2エジェクタの出口12bを一体とすることにより、合成樹脂の射出成形、板材の切削加工等によって容易に一体成形することができる。このようにした場合、第2エジェクタ12で生成した噴流が高速のまま、第1エジェクタ11の入口11aに流入するので、第1エジェクタ11の吸引口11cに生じる負圧の真空度を高めることができる。また、第1および第2エジェクタ11,12を一体に形成したケース20内に、さらに、逆止弁13,14,15(図5には図示せず)を一体に設けることにより、小型化および配管の簡素化を図ることができる。
【００２０】
このように構成した第2実施形態によれば、第1エジェクタ11は、吸気管3のスロットルバルブ4の下流側とターボチャージャ6のコンプレッサCの上流側との差圧によって吸引口11cに負圧を発生させることができ、上記第1実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００２１】
次に、本発明の第3実施形態について、図6を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第2実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００２２】
図6に示すように、本実施形態の負圧供給装置21では、第2エジェクタ12および逆止弁15が省略されており、第1エジェクタ11(エジェクタ)の入口11aが、逆止弁23(第1選択手段)を介して吸気管3のターボチャージャ6のコンプレッサCとエアフィルタ7との間に接続され、また、逆止弁24(第1選択手段)を介して吸気管3のインタクーラ5とターボチャージャ6のコンプレッサCとの間に接続されている。逆止弁23,24は、第1エジェクタ11の入口11a側から吸気管3側への流れを阻止するものである。さらに、第1エジェクタ11の出口11bが逆止弁25(第2選択手段)を介して吸気管3のターボチャージャ6のコンプレッサCとエアフィルタ7との間に接続されている。逆止弁25は、吸気管3側から第1エジェクタ11の出口11b側への流れを阻止するものである。
【００２３】
このように構成したことにより、逆止弁23,24によって、吸気管3のターボチャージャ6のコンプレッサCの入口側(大気圧)および出口側(コンプレッサCの過給圧)のうち、圧力の高いほうを選択して、第1エジェクタ11の入口11aに供給する。また、第1エジェクタ11の出口11bから流出する空気は、逆止弁13(第2選択手段)および25によって、吸気管3のスロットルバルブ4の下流側およびエアフィルタ7の下流側のうち、圧力の低い側へ流れる。
【００２４】
これにより、エンジンの低速運転または低負荷運転時には、ターボチャージャ6による過給圧が低く、また、スロットルバルブ4の絞りによって、エンジン本体2の吸気マニホールド内は負圧となるので、逆止弁24,25が閉じ、逆止弁13,23が開いて、吸気管3のエアフィルタ7の下流側とスロットルバルブ4の下流側との差圧によって、第1エジェクタ11が作動して、吸引口11cから逆止弁14を介して気圧式倍力装置16の負圧室に負圧が供給される。
【００２５】
また、エンジンの高速高負荷運転時には、ターボチャージャ6による過給圧が高く、スロットルバルブ4の絞りが小さい(スロットル開度が大きい)ため、過給された吸入空気によってエンジン本体の吸気マニホールド内が正圧となる場合がある。
【００２６】
この場合、逆止弁23および逆止弁13が閉じ、逆止弁24および逆止弁25が開いて、ターボチャージャ6のコンプレッサCの吐出圧と大気圧との差圧によって、第1エジェクタ11が作動して、吸引口11cから逆止弁14を介して気圧式倍力装置16の負圧室に負圧が供給される。
【００２７】
このようにして、エンジンの運転状態(ターボチャージャ6の作動状態)に応じて
逆止弁13,23,24,25によって、第1エジェクタ11の入口11a側と出口11b側との差圧が大きくなるように圧力源を選択することができるので、エンジンの運転状態にかかわらず、常に、気圧式倍力装置16に高い真空度の負圧を安定して供給することができる。
【００２８】
なお、上記第3実施形態において、エンジンの低速運転時には、ターボチャージャ6のコンプレッサCの過給圧は、ほぼ大気圧に等しいので、逆止弁23,24を省略して、第1エジェクタ11の入口11aをコンプレッサCの下流側に直接接続するようにしても、上記とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００２９】
上記第1ないし第3実施形態において、気圧式倍力装置16の負圧室を逆止弁を介して直接エンジン本体の吸気マニホールドに接続する管路を追加して、吸気マニホールドの圧力が負圧室の圧力より低圧である場合、エジェクタによらず、吸気マニホールドから気圧式倍力装置の負圧室に直接負圧を供給することもできる。
【００３０】
次に、本発明の第4実施形態について、図7乃至図９を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第3実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００３１】
図７に示すように、本実施形態の負圧供給装置30では、気圧式倍力装置16は、上記第3実施形態のものに対して、パワーピストン31によって画成された負圧室32(定圧室)及び変圧室33に加えて、正圧を蓄える正圧室34を有し、ブレーキペダル35に連結された入力ロッド36への入力(運転者のブレーキ操作力)に応じて、正圧室34内の正圧を変圧室33に導入し、負圧室32と変圧室33との間に生じる差圧によってパワーピストンに推力発生させて、ブレーキ操作力にサーボ力を付与するものとなっている。このように変圧室33に正圧を導入することにより、変圧室33と負圧室32との差圧を大きくすることができるので、変圧室に大気を導入する通常の気圧式倍力装置よりも大きなサーボ力を発生することができる。なお、図7中、符号37はエンジンルームと車室とを区画する車体パネル、38はマスタシリンダを示す。
【００３２】
第1エジェクタ11の入口11aは、逆止弁24を介して、吸気管3のインタクーラ5とスロットルバルブ4との間(インタクーラ5の下流側)に接続されている。そして、気圧式倍力装置16の正圧室34は、逆止弁39および逆止弁23を介して吸気管3のエアフィルタ7とターボチャージャ6のコンプレッサCとの間に接続され、また、逆止弁39および逆止弁24を介して、吸気管3のインタクーラ5とスロットルバルブ4との間(インタクーラ5の下流側)に接続されている。逆止弁39は、正圧室34側から吸気管3側への空気の流れを阻止するものである。さらに、気圧式倍力装置16の負圧室32は、逆止弁40および逆止弁13を介して吸気管3のスロットルバルブ4とエンジン本体2との間に直接接続されている。逆止弁40は、吸気管3側から負圧室32側への空気の流れを阻止するものである。
【００３３】
また、上記第3実施形態では、図示及び説明を省略したが、吸気管3のスロットルバルブ4の上下流をバイパスするISCバルブ41(アイドル スピード コントロール バルブ)、ターボチャージャ6のコンプレッサCの上下流をバイパスするエアバイパスバルブ42、エンジン本体2の排気ガスを吸気側へ還流するEGRバルブ43(エキゾーストガス リサーキュレーション バルブ)およびエンジン本体2のブローバイガスを吸気管2に還流するPCVバルブ44(ポジティブ クランクケース ベンチレーション バルブ)が設けられている。ここで、図7中に符号Aで示すように、EGRバルブ43の吸気管3への接続部は、逆止弁13が設けられた管路の接続部より下流側に配置されている。また、図7中に符号Bで示すように、PCVバルブ44の吸気管3への接続部は、逆止弁23及び逆止弁25が設けられたそれぞれの管路の接続部より下流側に配置されている。
【００３４】
ISCバルブ41は、スロットルバルブ4のバイパスエア量を制御してエンジン本体2のアイドリング速度を安定させるためのものである。エアバイパスバルブ42は、減速時にターボチャージャ6の過給圧をリリーフすることにより、サージ音の発生を低減するためのものである。また、EGRバルブ43は、排気ガスを適宜燃焼室に再循環させて、燃焼温度を下げ、窒素酸化物の発生を抑制するためのものである。また、PCVバルブ44は、ブローバイガスを適宜吸気管3へ還元して燃焼させることによって、大気への放出を防止するためのものである。
【００３５】
逆止弁24と吸気管3との間の管路には、オイルミストトラップ45(気液分離手段)が設けられている。オイルミストトラップ45は、図8に示すように、管路46の一部に大径部47を形成し、その内周面に焼結金属、金網等のポーラス層48を設けたものであり、管路46を流れる空気の流速を低下させ、気液分離して、空気中のオイルミスト等の高粘度成分をポーラス層48に付着させ、捕集するものである。
【００３６】
このように構成したことにより、逆止弁23及び逆止弁24によって、ターボチャージャ6の過給圧または大気圧の高い方の圧力を気圧式倍力装置16の正圧室34に供給することができ、ターボチャージャ6の過給によって、正圧の空気を正圧室34に供給して蓄圧することができる。これにより、負圧室32と変圧室33との差圧を大きくしてサーボ力を増大させることができる。また、負圧室32を逆止弁40および逆止弁13を介して、直接、吸気管3に接続したことにより、万一、逆止弁14またはエジェクタ11が失陥した場合でも、吸気管3から、直接、吸気負圧を負圧室32に導入することができ、気圧式倍力装置16の作動を確保することができる。
【００３７】
図7中に符号Aで示すように、EGRバルブ43の吸気管3への接続部は、逆止弁13が設けられた管路の接続部より下流側に配置されているので、オイルミスト等の高粘度成分を含む排気ガスが逆止弁13側へ流れて、逆止弁13等の機能を低下させることがない。また、図7中に符号Bで示すように、RCVバルブ44の吸気管3への接続部は、逆止弁23及び逆止弁25が設けられたそれぞれの管路の接続部より下流側に配置されているので、オイルミスト等の高粘度成分を含むブローバイガスが逆止弁23を介して第1エジェクタ11、逆止弁39および気圧式倍力装置16の正圧室34へ流れて、これらの機能を低下させることがない。
【００３８】
また、ターボチャージャ6のコンプレッサCによって過給された空気は、インタクーラ5によって冷却された後、オイルミストトラップ45を通り、オイルミスト等の高粘度成分が除去された後、逆止弁24を介して第1エジェクタ11に、また、逆止弁39を介して気圧式倍力装置16の正圧室34に供給されるので、空気中の高粘度成分による逆止弁24,39、エジェクタ11および気圧式倍力装置16の機能の低下を防止することができる。
【００３９】
さらに、気圧式倍力装置16の正圧室34に空気を供給する管路が車体パネル37のエンジンルーム側に設けられており、気圧式倍力装置16の作動時に、車室側から変圧室33に大気を導入しないので、作動音を低減することができる。
【００４０】
次に、スロットルバルブ4を開いて、ターボチャージャ5の過給が続いた後、スロットルバルブ4を閉じて、ブレーキを操作した場合の気圧式倍力装置16の負圧室32、変圧室33及び正圧室34の圧力について図9を参照して説明する。
【００４１】
図9において、▲１▼はターボチャージャ6の出口圧力、▲２▼はエンジン本体2の吸気圧力、▲３▼は気圧式倍力装置16の負圧室32すなわち第1エジェクタ11の吸引口11cの圧力、▲４▼は正圧室34の圧力、▲５▼は変圧室33の圧力、▲６▼は上記第3実施形態の気圧式倍力装置の変圧室の圧力、▲７▼はエジェクタを設けない場合の従来の気圧式倍力装置の負圧室の圧力、▲８▼はエジェクタを設けない場合の従来の気圧式倍力装置の変圧室の圧力を示す。
【００４２】
過給状態では、負圧室32と正圧室34との差圧はaとなり、上記第3実施形態における負圧室と大気圧との差圧bおよびエジェクタを設けない場合の負圧室と大気圧との差圧cより大きな差圧を得ることができる。また、スロットルバルブ4を閉じた後のアイドリング状態において、ブレーキを作動させた場合、負圧室32と正圧室34との差圧はa’となり、上記第3実施形態における負圧室と大気圧との差圧b’およびエジェクタを設けない場合の負圧室と大気圧との差圧c’より大きな差圧を得ることができる。このように、ブレーキの作動の前後にわたって安定して大きな差圧を得ることができる。
【００４３】
このとき、ブレーキの作動によって正圧室34から変圧室33に正圧の空気を供給することにより、変圧室33の圧力を迅速に上昇させて負圧室32との間に所定の差圧を発生させることができるので、ブレーキの応答時間t1は、上記第3実施形態の応答時間t2よりも短くなり、ブレーキの作動の応答性を高めることができる。
【００４４】
次に、本発明の第5実施形態について、図10を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第4実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００４５】
本実施形態の負圧供給装置49では、エジェクタ11の入口11aおよび気圧式倍力装置16の正圧室34は、逆止弁23を介して、吸気管3のエアフィルタ7とは別のエアフィルタ50に接続されて大気に開放されている。また、エジェクタ11、逆止弁14,23,24,39,40、オイルミストトラップ45およびエアフィルタ50を一体化したエジェクタユニット51が気圧式倍力装置16と一体的に設けられている。
このように構成したことにより、エンジン本体2側と気圧式倍力装置16側との接続管路の配管を単純化することができ、車両への搭載性を向上させることができる。
【００４６】
なお、上記第1ないし第5実施形態では、過給機としてターボチャージャを利用した例について説明しているが、本発明は、これに限らず、スーパチャージャ等の他の過給機を用いたものにも同様に適用することができる。また、負圧作動装置として気圧式倍力装置を例示しているが、これに限らず、負圧を駆動源とする他の負圧作動装置とすることもできる。
【００４７】
また、上記第4及び第5実施形態に設けた気液分離手段であるオイルミストトラップ45は、上記第1乃至第3実施形態においても、吸気管3側と第1、第2エジェクタ11,12または気圧式倍力装置16側とを接続する管路に設けることにより、空気中の高粘度成分を除去することができ、これらの高粘度成分よる第1、第2エジェクタ11,12または気圧式倍力装置16の作動不良を防止することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明に係る負圧供給装置によれば、第１、第２エジェクタおよび選択手段によって、スロットルバルブの上流側と下流側との差圧および過給機の上流側と下流側との差圧のうち、大きいほうの差圧によって発生した負圧を負圧作動装置供給することができるので、エンジンの運転状態にかかわらず、常に、負圧作動装置に真空度の高い負圧を安定して供給することができる。
請求項２の発明に係る負圧供給装置によれば、第１および第２選択手段によって、大気圧および過給圧のうち高圧であるほうの圧力と、吸気マニホールド圧力および大気圧のうち低圧であるほうの圧力との差圧によって、エジェクタを作動させて負圧を負圧作動装置に供給することができるので、エンジンの運転状態にかかわらず、常に、負圧作動装置に真空度の高い負圧を安定して供給することができる。
請求項３の発明に係る負圧供給装置によれば、上記請求項２の効果に加えて、過給圧と負圧との差圧によって、負圧作動装置において、大きな力を発生させることができる。
請求項４の発明に係る負圧供給装置によれば、上記請求項１乃至３の効果に加えて逆止弁の開閉によって高圧および低圧を選択することができる。
請求項５の発明に係る負圧供給装置によれば、上記請求項１の効果に加えて、吸気管側から第１および第２エジェクタ側または負圧作動装置側に供給される空気を気液分離することができ、オイルミスト等によるエジェクタまたは負圧作動装置の作動不良を防止することができる。
請求項６の発明に係る負圧供給装置によれば、上記請求項２または３の効果に加えて、吸気管側からエジェクタ側または負圧作動装置側に供給される空気を気液分離することができ、オイルミスト等によるエジェクタまたは負圧作動装置の作動不良を防止することができる。
請求項７の発明に係る負圧供給装置によれば、上記請求項５または６の効果に加えて、ＰＣＶバルブから吸気管に還流されたブローバイガスがエジェクタまたは第１および第２エジェクタに供給される大気に混入することがないので、ブローバイガスに含まれるオイルミスト等によるエジェクタの作動不良を防止することができる。
また、請求項８の発明に係る負圧供給装置によれば、上記請求項１乃至７の効果に加えて、ＥＧＲバルブによって吸気管に再循環された排気ガスが吸気マニホールド側からエジェクタ側または第１および第２エジェクタへ流れることがないので、エジェクタまたは第１および第２エジェクタ、逆止弁等が窒素酸化物等の排気ガスの有害成分によって劣化されるのを防止することができ、これらの耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1実施形態に係る負圧供給装置を示すブロック図である。
【図２】図1の装置に使用されるエジェクタの概略構成を示す説明図である。
【図３】図1の装置に使用される第1および第2エジェクタを一体に形成したケースの平面図である。
【図４】本発明の第2実施形態に係る負圧供給装置を示すブロック図である。
【図５】図4の装置に使用される第1および第2エジェクタを一体に形成したケースの平面図である。
【図６】本発明の第3実施形態に係る負圧供給装置を示すブロック図である。
【図７】本発明の第4実施形態に係る負圧供給装置を示すブロック図である。
【図８】図7に示す装置のオイルミストトラップの縦断面図である。
【図９】図7に示す負圧供給装置の作動時の各部の圧力の変化を示すグラフ図である。
【図１０】本発明の第5実施形態に係る負圧供給装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
1,19,21 負圧供給装置
4 スロットルバルブ
6 ターボチャージャ(過給機)
11 第1エジェクタ(エジェクタ)
12 第2エジェクタ
14,15 逆止弁(選択手段)
16 気圧式倍力装置(負圧作動装置)
23,24 逆止弁(第1選択手段)
13,25 逆止弁(第2選択手段)
Claims (8)
- 過給機を備えたエンジンの吸気圧力を圧力源として負圧作動装置に負圧を供給する負圧供給装置であって、スロットルバルブの上流側と下流側との差圧によって作動する第１エジェクタと、前記過給機の上流側と下流側との差圧によって作動する第２エジェクタと、前記第１および第２エジェクタが発生する負圧のうち真空度の高いほうを前記負圧作動装置に供給する選択手段とを備えていることを特徴とする負圧供給装置。
- 過給機を備えたエンジンの吸気圧力を圧力源として負圧作動装置に負圧を供給する負圧供給装置であって、エジェクタと、大気圧および前記過給機の過給圧のうち高圧であるほうを選択して前記エジェクタの入口に供給する第１選択手段と、前記エンジンの吸気マニホールド圧力および大気圧のうち低圧であるほうを選択して前記エジェクタの出口に供給する第２選択手段とを備えていることを特徴とする負圧供給装置。
- 前記過給機の過給圧を前記負圧作動装置に供給して、過給圧と負圧との差圧によって前記負圧作動装置を作動させることを特徴とする請求項２に記載の負圧供給装置。
- 前記選択手段または前記第１および第２の選択手段は、逆止弁であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の負圧供給装置。
- 前記吸気管側と前記第１および第２エジェクタ側または前記負圧作動装置側とを接続する管路に気液分離手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の負圧供給装置。
- 前記吸気管側と前記エジェクタ側または前記負圧作動装置側とを接続する管路に気液分離手段を設けたことを特徴とする請求項２または３に記載の負圧供給装置。
- 前記過給機を備えたエンジンは、該エンジン内で発生するブローバイガスを前記吸気管へ還流するためのＰＣＶバルブを備えており、前記エジェクタまたは前記第１および第２エジェクタに大気圧を供給するための管路の前記吸気管への接続口は、前記ＰＣＶバルブの前記吸気管への還流口よりも前記吸気管の大気開放側に配置されていることを特徴とする請求項５または６に記載の負圧供給装置。
- 前記過給機を備えたエンジンは、該エンジン内で発生する排気ガスを前記吸気管に再循環させるためのＥＧＲバルブを備えており、前記エジェクタまたは前記第１および第２エジェクタに前記エンジンの吸気マニホールド圧力を供給するための管路の前記吸気管への接続口は、前記ＥＧＲバルブの前記吸気管への再循環口よりも前記吸気管の大気開放側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の負圧供給装置。
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