JP4321621B2 - 負圧発生装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は負圧発生装置の制御装置に関し、特に吸気通路から取り出そうとする負圧の大きさに応じてエゼクタを機能させる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で提案されている。

特開２００５−２９７６５４号公報

ここで、吸気管負圧は一般にアイドル時に最も大きな負圧となる。このため、負圧作動装置の負圧は一般にアイドル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、負圧作動装置は吸気管負圧を取り出すことになる。一方、同じアイドル時であっても吸気管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、同じアイドル時であっても吸気管負圧の大きさが小さく、負圧作動装置の負圧の大きさとしては不十分な場合がある。

これに対してエゼクタを機能させれば、吸気管負圧よりも大きな負圧を負圧作動装置に供給できる。このため、エゼクタは例えば吸気管負圧が負の値で所定値よりも大きいときに機能させることが好適であるといえる。この点、アイドル時に負圧作動装置の負圧を十分な大きさに確保するにあたっては、さらに例えばスロットル弁が所定開度（アイドル時にスロットル弁が開かれる開度を閉じ側に含み、且つこの開度に近い値）よりも閉じられているときにエゼクタを機能させることで、アイドル時を含むようにして、すなわちアイドル時にエゼクタを機能させることができる。

しかしながら上記のようにエゼクタを機能させた場合、以下に示す課題が存在する。図４は車両走行時の様子を吸気管負圧、エゼクタの作動状態及びスロットル開度を用いて示す図である。また図４では、上述したように吸気管負圧が負の値で所定値よりも大きいときに、さらにスロットル弁が所定開度よりも閉じられているときに、エゼクタが機能するようになっている。

図４に示すように、スロットル弁が開かれると吸気管負圧が低下する。すなわち負の値としては大きくなる。その後、定常的な加速状態を経てスロットル弁が閉じられると、吸気管負圧は増大する。すなわち負の値としては小さくなる。このとき車両は減速状態にあるが、吸気管負圧の変化はスロットル開度の変化に対して応答遅れを有する。このため、スロットル開度が所定値よりも小さくなったときにも、吸気管負圧が所定値（ここでは図示の負圧判定値）よりも大きくなっている状態が発生する。

この状態は、吸気管負圧が負の値で所定値よりも大きいときに、さらにスロットル弁が所定開度よりも閉じられているときに該当する。したがってこのときエゼクタは機能するが、その後すぐに吸気管負圧が所定値以下になるため、機能したエゼクタは機能停止することになる。すなわち、係る場合にはその後すぐに吸気管負圧が所定値以下になるにも関わらず、エゼクタが瞬間的に作動（機能及び機能停止すること）してしまうことになる。このことから、吸気管負圧の変化がスロットル開度の変化に対して応答遅れを有している過渡的な減速状態では、エゼクタが無用に作動してしまう虞があることがわかった。

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、車両減速時にエゼクタが無用に作動することを防止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、
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よりも大きく、且つ前記吸気通路に配設されたスロットル弁が所定開度よりも閉じられているときに、前記状態変更手段が前記エゼクタを機能させる制御において、前記車両が吸気管負圧の変化がスロットル開度の変化に対して応答遅れを有している過渡的な減速状態にあるときに、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特定禁止制御手段を備え、
前記所定開度が、アイドル時に前記スロットル弁が開かれる開度を閉じ側に含み、且つ当該開度に近い値であるとともに、アイドル時に前記エゼクタを機能させるために用いられる値であることを特徴とする。

本発明によれば、車両が過渡的な減速状態にあるときにエゼクタの作動を禁止できることから、車両減速時にエゼクタが無用に作動することを防止できる。このため本発明によれば、状態変更手段の耐久性の低下を抑制できるとともに、負圧発生装置へ異物が混入する可能性を低減できる。またエゼクタは一般にスロットル弁を迂回するバイパス路に配設されており、エゼクタが機能したときには、エゼクタを流通する分だけ内燃機関の吸入空気量が増大することになる。これに対して本発明によれば、エゼクタが無用に作動することによって内燃機関の吸入空気量が変化し、車両のドライバビリティに悪影響が及ぶことも防止できる。

アイドル時にエゼクタを機能させると、吸入空気量が増大する結果、アイドル回転数の目標回転数への制御が困難になり、アイドル回転数が不安定になることもある。この点、エゼクタはさらに「アイドル時に」スロットル弁がある所定開度よりも開かれた状態で機能するように制御されることが好適であるといえるが、この状態は、上述したスロットル弁が所定開度よりも閉じられているときに含まれるものである。また、吸気通路に配設されたスロットル弁が所定開度よりも閉じられているときに、という条件は、アイドル時にと換言してもよく、このように換言した場合も本発明に含まれるものである。

本発明によれば、車両減速時にエゼクタが無用に作動することを防止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）４０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。

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、ＥＣＵ４０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、ＥＣＵ４０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、ＥＣＵ４０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。

ＥＣＵ４０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。ＥＣＵ４０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。ＥＣＵ４０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、ＥＣＵ４０にはスロットル開度センサや、車速を検出するための車速センサ７１や、内燃機関５０の水温を検出するための水温センサ７２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７３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、インマニ負圧が負の値で所定値Ｐよりも大きいときに、ＶＳＶ１を開くように制御するための負圧確保制御用プログラムを有して構成されている。この負圧確保制御用プログラムは、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。

またＶＳＶ１制御用プログラムは、車両が過渡的な減速状態にあるときに、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。この特定禁止制御用プログラムは、本実施例では具体的には車両が過渡的な減速状態にあるときに、負圧確保制御用プログラムに基づいてＶＳＶ１が開かれる場合に、ＶＳＶ１が開かれることを禁止するように作成されている。またこの特定禁止制御用プログラムは、車両が過渡的な減速状態にあるときとして、吸入空気量の変化が負の値で所定値βよりも小さいときに、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、車両が過渡的な減速状態にあるか否かを判定するための減速過渡時判定用プログラムも有して構成されており、本実施例ではこの減速過渡時判定用プログラムが、吸入空気量の変化が負の値で所定値βよりも大きいか否かを判定するように作成されている。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ＥＣＵ４０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。ＥＣＵ４０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、車両が過渡的な減速状態にあるときにＶＳＶ１が開かれることを禁止する。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Ｓ１６）。一方、ステップＳ１１で肯定判定であれば、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Ｓ１２）。否定判定であればステップＳ１６に進む。

一方、ステップＳ１２で肯定判定であれば、ＣＰＵは吸入空気量の変化を算出する処理を実行する（ステップＳ１３）。吸入空気量の変化は、内燃機関５０の運転状態（例えば回転数ＮＥ及びスロットル開度）に基づいて吸入空気量を算出するとともに、エアフロメータ１２の出力に基づいて現在の吸入空気量を検出し、算出した吸入空気量と、検出した吸入空気量との差（式：算出した吸入空気量−検出した吸入空気量）を算出することによって算出できる。ここで、エアフロメータ１２で検出される吸入空気量はスロットル開度の変化に対して応答遅れを有しているため、上記の差は車両が過渡的な減速状態にある場合には負の値となる。

続いてＣＰＵは、吸入空気量の変化が負の値で所定値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Ｓ１４）。この所定値βは、過渡的な減速状態を判定すべく、実験等により求めた適宜の値に設定できる。肯定判定であれば、車両は過渡的な減速状態にない、と判定され、ＣＰＵはＶＳＶ１を開くための処理を実行する（ステップＳ１５）。これにより、吸気管負圧が低下しているときでも、エゼクタ３０を利用してブレーキブースタ２２により大きな負圧を供給できる。一方、ステップＳ１４で否定判定であれば、車両が過渡的な減速状態にある、と判定され、ＣＰＵはＶＳＶ１を閉じるための処理を実行する（ステップＳ１６）。これにより、車両減速時にＶＳＶ１が無用に開かれることを防止できる。

なお、車両が過渡的な減速状態にあるか否かは、吸入空気量の変化に限られず、例えば車速の変化や、回転数ＮＥの変化や、スロットル開度が所定値αよりも小さくなってからの経過時間などを判定要素として判定することもできる。このとき車速の変化を判定要素とする場合には、例えば所定の時間間隔で車速を検出するとともに、検出した車速の前後差（式：後に検出した車速−前に検出した車速）が負の値で所定値よりも小さいか否かを判定し、小さい場合に、車両が過渡的な減速状態にある、と判定することができる。また回転数ＮＥの変化を判定要素とする場合にも同様に判定することができる。

またスロットル開度が所定値αよりも小さくなってからの経過時間を判定要素とする場合には、この経過時間を計測するとともに、計測した経過時間が所定時間よりも短いか否かを判定し、短い場合に、車両が減速状態にある、と判定することができる。これらは、減速過渡時判定用プログラムを上述のような判定を行うように作成することで実現でき、このとき特定禁止制御用プログラムは、減速過渡時判定用プログラムに基づき、車両が過渡的な減速状態にある、と判定されたとき（例えば車速の前後差が負の値で所定値よりも小さいとき）を車両が過渡的な減速状態にあるときとすることができる。以上により、車両減速時にエゼクタ３０が無用に作動することを防止できるＥＣＵ４０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。

ＥＣＵ４０を負圧発生装置１００ととも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。 ＥＣＵ４０で行われる処理をフローチャートで示す図である。 車両走行時の様子を吸気管負圧、エゼクタの作動状態及びスロットル開度を用いて示す図である。

符号の説明

１ ＶＳＶ
１０ 吸気系
１３ 電動スロットル
１４ エキゾーストマニホールド
２０ ブレーキ装置
２２ ブレーキブースタ
３０ エゼクタ
４０ ＥＣＵ
５０ 内燃機関
７１ 車速センサ
７２ 水温センサ
７３ クランク角センサ
１００ 負圧発生装置

Claims (1)

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、
   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よりも大きく、且つ前記吸気通路に配設されたスロットル弁が所定開度よりも閉じられているときに、前記状態変更手段が前記エゼクタを機能させる制御において、前記車両が吸気管負圧の変化がスロットル開度の変化に対して応答遅れを有している過渡的な減速状態にあるときに、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特定禁止制御手段を備え、
   前記所定開度が、アイドル時に前記スロットル弁が開かれる開度を閉じ側に含み、且つ当該開度に近い値であるとともに、アイドル時に前記エゼクタを機能させるために用いられる値である負圧発生装置の制御装置。

Images