JP5972017B2 - 車両制動用の負圧アクチュエータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、バキュームタンク内に蓄えた負圧を利用して負圧アクチュエータを制御する車両制動用の負圧アクチュエータ制御装置に関する。

従来、このような分野の技術文献として、例えば特開平９―１７７６７８号公報が知られている。この公報には、車両ブレーキ用の負圧タンクに接続された負圧ポンプの制御方法であって、大気圧が所定値以上の場合には大気圧とタンク内圧力との相対圧に応じて負圧ポンプの制御を行い、大気圧が所定値未満の場合にはタンク内圧力に応じて負圧ポンプを制御する方法が記載されている。

特開平９―１７７６７８号公報

ところで、負圧アクチュエータの作動のためには、大気圧と負圧タンク内のタンク圧力との差圧（負圧）が一定値以上必要となる。しかしながら、前述した従来の制御方法では、大気圧が低くなると大気圧を考慮しないポンプ制御に切り替わるため、大気圧がタンク圧力に近づいて負圧が不足する状況を検知できず、負圧アクチュエータの作動不良が生じるおそれがあった。また、ポンプ性能については更なる長寿命化が市場から望まれている。

そこで、本発明は、負圧アクチュエータの作動不良を避けつつ、ポンプの長寿命化を図ることができる負圧アクチュエータ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、本発明は、車両に備えられ、バキュームタンク内に蓄えた負圧を利用して負圧アクチュエータを制御する車両制動用の負圧アクチュエータ制御装置であって、バキュームタンク内の気体を吸引するバキュームポンプと、バキュームポンプを制御するポンプ制御手段と、を備え、ポンプ制御手段は、バキュームタンク内のタンク圧力に基づいてバキュームポンプを制御する通常気圧制御パターンを実行すると共に、車両の周囲の大気圧が所定のパターン切替え圧力以下であり、かつ、車両のアクセルがオフの状態で車両が加速している場合に、大気圧及びタンク圧力に基づいてバキュームポンプを制御する低気圧制御パターンを実行する、ことを特徴とする。

上述した車両制動用の負圧アクチュエータ制御装置によれば、大気圧がパターン切替え圧力以下まで低下すると、下り道などで車両が加速される状況下において、大気圧及びタンク圧力を考慮した低気圧制御パターンが実行される。このため、車両を制動する状況において大気圧とタンク圧力の差圧（負圧）が不足しないようにバキュームポンプを制御することができるので、負圧不足による負圧アクチュエータの作動不良を避けることができる。しかも、この負圧アクチュエータ制御装置では、大気圧がパターン切替え圧力以下であっても、運転者がアクセルをオンにして意識して加速している場合や平坦な道を慣性走行するような場合には、タンク圧力に応じた通常気圧制御パターンを実行する。従って、この負圧アクチュエータ制御装置によれば、台風などの気候の変化や車両の走行する標高の変化で大気圧が変化したとしても、制動の必要がない間は通常気圧制御パターンを実行するので、大気圧の変化に伴ってポンプの駆動と停止が繰り返される事態が避けられ、バキュームポンプの長寿命化を図ることができる。また、この負圧アクチュエータ制御装置では、もし大気圧が下がり過ぎて、負圧確保のためにバキュームポンプの性能限界を超えてタンク圧力を低下させる状況となり、ポンプが連続駆動状態に陥ったとしても、車両が強制的に加速されない場合は通常気圧制御パターンに戻るので、ポンプの連続駆動状態が長時間続くことを防止できる。

上述した車両制動用の負圧アクチュエータ制御装置において、低気圧制御パターンの実行時において、タンク圧力が負圧アクチュエータの最低作動圧を超える前にバキュームポンプを駆動させてもよい。

この負圧アクチュエータ制御装置によれば、低気圧制御パターンの実行時に、負圧アクチュエータを作動可能な最低限の負圧を確保することができるので、より確実に負圧アクチュエータの作動不良を避けることができる。

上述した車両制動用の負圧アクチュエータ制御装置において、ポンプ制御手段は、通常気圧制御パターンの実行時において、タンク圧力が所定のポンプ駆動開始圧力以上の場合にバキュームポンプを駆動させると共に、タンク圧力が所定のポンプ停止圧力以下の場合にバキュームポンプを停止させ、ポンプ駆動開始圧力及びポンプ停止圧力は、ポンプ駆動開始圧力及びポンプ停止圧力の差圧が負圧アクチュエータの複数回分の負圧消費量を含むように設定されていてもよい。

この負圧アクチュエータ制御装置によれば、通常気圧制御パターンの実行時に、負圧アクチュエータを複数回作動可能な量の負圧をバキュームタンクに貯めることができるので、その分ポンプの作動回数を減らすことができ、ポンプの長寿命化に有利である。

本発明によれば、負圧アクチュエータの作動不良を回避しつつ、ポンプの長寿命化を図ることができる負圧アクチュエータ制御装置を提供できる。

本発明に係る車両制動用の負圧アクチュエータ制御装置の一実施形態を示す概略図である。 通常気圧制御パターンを説明するためのグラフである。 低気圧制御パターンを説明するためのグラフである。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１に示されるように、本実施形態に係る車両制動用の負圧アクチュエータ制御装置１は、ディーゼルエンジンの車両に備えられ、排気ブレーキ用の負圧アクチュエータ２を制御するものである。排気ブレーキ用の負圧アクチュエータ２は、バキュームタンク３内に蓄えられた負圧により作動するアクチュエータであり、車両の排気管Ｅｘに設けられたシャッタバルブＳを開閉することによって排気ブレーキの作動と非作動とを切り替える。

負圧アクチュエータ制御装置１は、車両制御ＥＣＵ［Electronic Control Unit］４及びエンジンＥＣＵ［EngineControl Unit］５を有しており、エンジンＥＣＵ５によって負圧アクチュエータ２を制御している。車両制御ＥＣＵ４は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]などから構成される電子制御ユニットである。車両制御ＥＣＵ４には、エンジンＥＣＵ５、車速センサ６、大気圧センサ７、及びバキュームセンサ８が接続されている。

エンジンＥＣＵ５は、車両のディーゼルエンジンを制御する電子制御ユニットである。エンジンＥＣＵ５は、車両制御ＥＣＵ４との間でエンジン制御に関する各種情報の送受信を行う。

エンジンＥＣＵ５は、エンジンの始動や停止、排気ブレーキの作動や非作動に関する情報信号を車両制御ＥＣＵ４に送信する。また、エンジンＥＣＵ５は、運転者のアクセル操作に関する情報をアクセル操作信号として車両制御ＥＣＵ４へ送信する。

車速センサ６は、例えば車両の変速機付近に配置され、変速機出力軸の回転数を検出するセンサである。車速センサ６は、検出した変速機出力軸の回転数を車速信号として車両制御ＥＣＵ４へ送信する。

大気圧センサ７は、例えば車両下面に配置され、車両の周囲の大気圧Ａを検出するセンサである。大気圧センサ７は、検出した車両周囲の大気圧Ａを大気圧信号として車両制御ＥＣＵ４へ送信する。

バキュームセンサ８は、バキュームタンク３内のタンク圧力Ｐを検出するセンサである。タンク圧力Ｐを大気圧Ａから引いた差分の圧力が、バキュームタンク３内に蓄えられる負圧となる。バキュームセンサ８は、検出したタンク圧力Ｐをタンク圧力信号として車両制御ＥＣＵ４へ送信する。

エンジンＥＣＵ５は、負圧アクチュエータ２を制御する。具体的には、エンジンＥＣＵ５は、負圧アクチュエータ２とバキュームタンク３とを繋ぐ配管Ｈに設けられた電磁弁９を操作することで負圧アクチュエータ２に対する負圧の供給を制御する。

エンジンＥＣＵ５は、排気ブレーキを作動させる場合、電磁弁９を開いてバキュームタンク３内に蓄えた負圧を供給することで負圧アクチュエータ２を作動させ、排気ブレーキ用のシャッタバルブＳを閉鎖する。一方、エンジンＥＣＵ５は、排気ブレーキを非作動にする場合、電磁弁９を閉じて負圧アクチュエータ２への負圧供給を止めることで、バネ機構などにより負圧アクチュエータ２を非作動の状態に戻し、シャッタバルブＳを開放する。

車両制御ＥＣＵ４は、バキュームタンク３内の気体を吸引するバキュームポンプ１０を制御している。具体的には、車両制御ＥＣＵ４は、電源１２と接続されたリレー１３のＯＮとＯＦＦとを切り替えることによってバキュームポンプ１０を制御する。なお、バキュームポンプ１０とバキュームタンク３とを接続する配管Ｈには逆止弁１１が設けられている。車両制御ＥＣＵ４は、特許請求の範囲に記載のポンプ制御手段に相当する。

車両制御ＥＣＵ４は、バキュームタンク３内の負圧（大気圧Ａとタンク圧力Ｐとの差圧）が負圧アクチュエータ２の最低作動負圧Ｆ以上となるように、バキュームポンプ１０を制御する。負圧アクチュエータ２の最低作動負圧Ｆとは、負圧アクチュエータ２を作動（すなわちシャッタバルブＳを閉鎖）させるために最低限必要な負圧を意味する。負圧アクチュエータ２の最低作動負圧Ｆは一定値である。

車両制御ＥＣＵ４は、バキュームポンプ１０の制御パターンとして、通常気圧制御パターン又は低気圧制御パターンを実行する。車両制御ＥＣＵ４は、大気圧Ａ及び車両の加速状態に基づいて通常気圧制御パターンと低気圧制御パターンとを切り替える。

図２は、通常気圧制御パターンを説明するためのグラフである。図２の縦軸はタンク圧力Ｐの高さ、横軸は大気圧Ａの高さを示している。また、負圧アクチュエータ２の最低作動圧Ｅの変化を一点鎖線、大気圧Ａの変化を二点鎖線として示す。

負圧アクチュエータ２の最低作動圧Ｅとは、大気圧Ａとの関係において、負圧アクチュエータ２を作動するために最低限必要なタンク圧力である。すなわち、バキュームタンク３内のタンク圧力Ｐが最低作動圧Ｅより高い場合には、負圧不足により負圧アクチュエータ２を作動できない。なお、大気圧Ａと最低作動圧Ｅとの差は一定であり、その差は負圧アクチュエータ２の最低作動負圧Ｆに等しい。

図２に示されるように、車両制御ＥＣＵ４は、通常気圧制御パターンにおいて、負圧アクチュエータ２の作動によりバキュームタンク３内の負圧が使われ、タンク圧力Ｐが所定のポンプ駆動開始圧力Ｐａ以上になると、バキュームポンプ１０を駆動させる（ＯＮ状態にする）。

そして、車両制御ＥＣＵ４は、バキュームポンプ１０の駆動によりバキュームタンク３内のタンク圧力Ｐが下げられて、所定のポンプ停止圧力Ｐｂ以下になると、バキュームポンプ１０を停止させる（ＯＦＦ状態にする）。

通常気圧制御パターンでは、ポンプ駆動開始圧力Ｐａ及びポンプ停止圧力Ｐｂが大気圧Ａに関わらず一定値として設定される。ポンプ駆動開始圧力Ｐａ及びポンプ停止圧力Ｐｂは、車両の諸元やバキュームポンプ１０の性能などに基づき、燃費やポンプ寿命の点から適切な値が設定される。

また、ポンプ駆動開始圧力Ｐａ及びポンプ停止圧力Ｐｂは、その差圧が負圧アクチュエータ２の複数回分の負圧消費量を含むように設定される。例えば、負圧アクチュエータ２は、四回以上作動可能であることが好ましい。

通常気圧制御パターンでは、台風などの気候変化や車両の走行する標高の変化によって大気圧Ａが低下すると、大気圧Ａに併せてバキュームポンプ１０の最低作動圧Ｅが低下してポンプ駆動開始圧力Ｐａを下回る場合がある。この場合、タンク圧力Ｐがポンプ駆動開始圧力Ｐａ以上であっても、負圧不足によりバキュームポンプ１０の作動不良が生じる。

このため、本実施形態に係る負圧アクチュエータ制御装置１では、所定条件下で通常気圧制御パターンから低気圧制御パターンへとバキュームポンプ１０の制御パターンの切り替えを行う。

なお、図２に、制御パターン切替えの判定基準となるパターン切替え圧力Ｔを示す。パターン切替え圧力Ｔは、例えば、バキュームポンプ１０の最低作動圧Ｅがポンプ駆動開始圧力Ｐａと一致する大気圧Ａより、余裕を持って少しだけ高い圧力として設定される。

図３は、低気圧制御パターンを説明するためのグラフである。図３に示されるように、低気圧制御パターンでは、大気圧Ａの変化に応じてポンプ駆動開始圧力Ｐａ及びポンプ停止圧力Ｐｂが変化する。本実施形態においては、大気圧Ａの低下と同じ量だけポンプ駆動開始圧力Ｐａ及びポンプ停止圧力Ｐｂを低い圧力に変化させる。

すなわち、低気圧制御パターンでは、バキュームポンプ１０の最低作動圧Ｅより常に低い圧力としてポンプ駆動開始圧力Ｐａが設定される。言い換えると、大気圧Ａとポンプ駆動開始圧力Ｐａとの差圧が負圧アクチュエータ２の最低作動負圧Ｆより大きくなるように、ポンプ駆動開始圧力Ｐａが設定される。これにより、タンク圧力Ｐがバキュームポンプ１０の最低作動圧Ｅを上回る前にバキュームポンプ１０が駆動されるので、負圧不足により負圧アクチュエータ２の作動不良が生じることが避けられる。

車両制御ＥＣＵ４では、大気圧Ａが所定のパターン切替え圧力Ｔ以下の場合であり、かつ、車両のアクセルがオフの状態で車両が加速している場合に、低気圧制御パターンが実行される。車両のアクセルがオフの状態で車両が加速している場合とは、車両が下り坂において重力により加速される場合や、強風などにより車両が強制的に加速される場合などである。

具体的には、車両制御ＥＣＵ４は、大気圧センサ７から送信された大気圧信号に基づいて、大気圧Ａがパターン切替え圧力Ｔ以下であるか否かを判定する。車両制御ＥＣＵ４は、大気圧Ａがパターン切替え圧力Ｔ以下ではないと判定した場合、車両の加速状況にかかわらず、通常気圧制御パターンを実行する。

一方、車両制御ＥＣＵ４は、大気圧Ａがパターン切替え圧力Ｔ以下であると判定した場合、次に、車両のアクセルがオフの状態で車両が加速しているか否かを判定する。車両制御ＥＣＵ４は、エンジンＥＣＵ５から送信されたアクセル操作信号や車速センサ６から送信された車速信号に基づいて、車両のアクセルがオフの状態で車両が加速しているか否かを判定する。なお、車両制御ＥＣＵ４は、加速度センサから車両の加速度に関する信号を受け取ることで、加速の有無を判定してもよい。

車両制御ＥＣＵ４は、車両のアクセルがオフの状態ではない、又は、車両が加速していないと判定した場合、図２に示す通常気圧制御パターンを実行する。一方、車両制御ＥＣＵ４は、車両のアクセルがオフの状態で車両が加速していると判定した場合、通常気圧制御パターンに代えて図３に示す低気圧制御パターンを実行する。

以上説明した本実施形態に係る車両制動用の負圧アクチュエータ制御装置１によれば、大気圧Ａがパターン切替え圧力Ｔ以下まで低下すると、下り道などで車両が加速される状況下において大気圧Ａ及びタンク圧力Ｐを考慮した低気圧制御パターンが実行される。このため、車両を制動する状況において大気圧Ａとタンク圧力Ｐの差圧（負圧）が不足しないようにバキュームポンプ１０を制御することができるので、負圧不足による負圧アクチュエータ２の作動不良を避けることができ、排気ブレーキの効き低下を防止することができる。

しかも、この負圧アクチュエータ制御装置１では、大気圧Ａがパターン切替え圧力Ｔ以下であっても、運転者がアクセルをオンの状態にして意識的に加速している場合や車両が加速をしていない場合には、タンク圧力Ｐに応じた通常気圧制御パターンを実行する。従って、この負圧アクチュエータ制御装置１によれば、台風などの気候の変化や車両の走行する標高の変化で大気圧Ａが変化したとしても、制動の必要がない間は通常気圧制御パターンを実行するので、大気圧の変化によりポンプの駆動と停止が繰り返されることが避けられ、バキュームポンプの長寿命化を図ることができる。

また、この負圧アクチュエータ制御装置１では、もし大気圧Ａが下がり過ぎて、負圧確保のためにバキュームポンプ１０の性能限界を超えてタンク圧力Ｐを低下させる状況となり、バキュームポンプ１０が連続駆動状態に陥ったとしても、車両が強制的に加速されない場合は通常気圧制御パターンに戻るので、バキュームポンプ１０の連続駆動状態が長時間続くことを防止できる。

また、この負圧アクチュエータ制御装置１では、低気圧制御パターンの実行時において、タンク圧力Ｐが負圧アクチュエータ２の最低作動圧Ｅを超える前にバキュームポンプ１０を駆動させるので、負圧アクチュエータ２を作動可能な最低限の負圧をバキュームタンク３内に確保することができ、より確実に負圧アクチュエータ２の作動不良を避けることができる。

また、この負圧アクチュエータ制御装置１によれば、通常気圧制御パターンにおけるポンプ駆動開始圧力Ｐａ及びポンプ停止圧力Ｐｂの差圧が負圧アクチュエータ２の複数回分の負圧消費量を含むように設定することにより、通常気圧制御パターンの実行時に、一回のバキュームポンプ１０の駆動で負圧アクチュエータ２の複数回分の負圧をバキュームタンク３内に貯めることができ、その分バキュームポンプ１０の作動回数を減らすことができる。このことはバキュームポンプ１０の長寿命化に寄与する。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、車両制動用の負圧アクチュエータ制御装置は、排気ブレーキ用の負圧アクチュエータを制御する場合に限られず、エアブレーキその他の制動装置に用いる負圧アクチュエータの制御に用いてもよい。

また、上述した通常気圧制御パターンは、一例であり、一定値であるポンプ駆動開始圧力Ｐａ及びポンプ停止圧力Ｐｂの値やその差圧は車種ごとに適切に設定することができる。同様に、上述した低気圧制御パターンは、一例であり、ポンプ駆動開始圧力Ｐａ及びポンプ停止圧力Ｐｂは必ずしも大気圧Ａの低下と同じ量だけ低下させる必要はない。低気圧制御パターンにおいて、ポンプ駆動開始圧力Ｐａ及びポンプ停止圧力Ｐｂの変化はそれぞれ独立して変化する態様であってもよい。

１…負圧アクチュエータ制御装置 ２…負圧アクチュエータ ３…バキュームタンク ６…車速センサ ７…大気圧センサ ８…バキュームセンサ ９…電磁弁 １０…バキュームポンプ １１…逆止弁 １２…電源 １３…リレー ４…車両制御ＥＣＵ（ポンプ制御手段） ５…エンジンＥＣＵ Ｆ…最低作動負圧 Ａ…大気圧 Ｅ…最低作動圧 Ｅｘ…排気管 Ｈ…配管 Ｐ…タンク圧力 Ｐａ…ポンプ駆動開始圧力 Ｐｂ…ポンプ停止圧力 Ｓ…シャッタバルブ Ｔ…パターン切替え圧力

Claims (4)

1. 車両に備えられ、バキュームタンク内に蓄えた負圧を利用して負圧アクチュエータを制御する車両制動用の負圧アクチュエータ制御装置であって、
   前記バキュームタンク内の気体を吸引するバキュームポンプと、
   前記バキュームポンプを制御するポンプ制御手段と、
   を備え、
   前記ポンプ制御手段は、
   前記バキュームタンク内のタンク圧力に応じて前記バキュームポンプを制御する通常気圧制御パターンを実行すると共に、
   前記車両の周囲の大気圧が所定のパターン切替え圧力以下であり、かつ、前記車両のアクセルがオフの状態で前記車両が加速している場合に、前記大気圧及び前記タンク圧力に応じて前記バキュームポンプを制御する低気圧制御パターンを実行する、車両制動用の負圧アクチュエータ制御装置。
2. 前記ポンプ制御手段は、前記低気圧制御パターンの実行時において、前記タンク圧力が前記負圧アクチュエータの最低作動圧を超える前に前記バキュームポンプを駆動させる、請求項１に記載の車両制動用の負圧アクチュエータ制御装置。
3. 前記ポンプ制御手段は、前記通常気圧制御パターンの実行時において、前記タンク圧力が所定のポンプ駆動開始圧力以上の場合に前記バキュームポンプを駆動させると共に、前記タンク圧力が所定のポンプ停止圧力以下の場合に前記バキュームポンプを停止させ、
   前記ポンプ駆動開始圧力及び前記ポンプ停止圧力は、前記ポンプ駆動開始圧力及び前記ポンプ停止圧力の差圧が前記負圧アクチュエータの複数回分の負圧消費量を含むように設定されている、請求項１又は２に記載の車両制動用の負圧アクチュエータ制御装置。
4. 前記車両はディーゼルエンジンを搭載した車両であり、
   前記負圧アクチュエータは、排気ブレーキ用の負圧アクチュエータである、請求項１〜３の何れか一項に記載の車両制動用の負圧アクチュエータ制御装置。

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