(57)【要約】【課題】アイドル回転状態でブレーキ負圧が限度以下に低下した場合にエアコンのコンプレッサを停止して負圧を回復させるにおいて、コンプレッサ停止時間を短縮する。【解決手段】吸気負圧Ｐが基準値Ｐ２より小さい状態でブレーキがオフになったら、エアコンをカットすると同時に、吸気量を、通常の必要空気量Ｑ０よりも少なくて燃焼に必要な絶対空気量よりは多い暫定空気量Ｑ２に絞る。これにより、吸気負圧を迅速に回復させることができる。吸気負圧が必要負圧Ｐ０に達するか、又は、暫定空気量Ｑ３の絞り時間が制限時間Ｔ２に至ったら、スロットルバルブ１１の開度を大きくして必要空気量を供給し、吸気負圧Ｐが必要負圧Ｐ０に至ったらスロットルバルブ１１の開度を戻すと共にエアコンの駆動を再開する。【選択図】図２
2015047884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアコンのコンプレッサを駆動する機関本体と、ブレーキブースターに接続された吸気系とを備えており、アイドル運転域又はこれに準じた低回転域で前記ブレーキブースターの負圧がブレーキ操作に必要な値以下に不足すると前記エアコンのコンプレッサの駆動を停止させ、前記ブレーキブースターの負圧が必要圧に回復したらエアコンのコンプレッサの駆動を再開する構成であって、
ブレーキ操作時における前記ブレーキブースター又は吸気系の負圧が予め設定した基準値より小さくなったら、前記エアコンのコンプレッサを駆動停止すると共に、前記機関本体への吸気量を、前記エアコンのコンプレッサを駆動していない状態での標準空気量より少ない量に低下させるように制御される、
車両用内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ブレーキブースターを吸気負圧で駆動するエアコン付き車両用内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両のブレーキは人の足の力だけでは必要な制動力を確保できいため、踏み込み力を増幅させるブレーキブースターを備えており、このブレーキブースターの動力源としては一般に吸気負圧が使用されている。ところが、アイドル回転域のような低回転域ではピストンのポンプ作用が弱くて吸気圧が低い（すなわち真空度が低い）ため、ブレーキブースターの駆動に必要な負圧が不足してしまうことがある。
【０００３】
この場合は、回転数を上昇させて吸気系の負圧を真空側に高くしたらよいと言えるが、単に回転数を高くしただけでは燃費が悪くなる。そこで、エアコンのコンプレッサがクランク軸の回転動力で駆動されていることが多いことから、エアコンを運転している場合、エアコンのコンプレッサの駆動を停止することで回転数を高くして吸気負圧を上昇させることが行われている。
【０００４】
その例として特許文献１には、車両の減速率等を条件にしてコンプレッサを停止させる構成において、吸気負圧が小さいほどコンプレッサ停止時間を長くすることが開示されている。他方、特許文献２には、コンプレッサを停止してから実際に負圧が回復するまでタイムラグがあることを考慮して、ブレーキ負圧回復の応答性遅れを加味して、ブレーキ負圧要求値より高い負圧の時点からコンプレッサ等の補機の負荷制限を行い、ブレーキ負圧が回復したら補機の付加制限を解除することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７６４１６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２１８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
エアコンのコンプレッサを駆動停止させると、車内に吹き出している風の温度は上昇するため、車内の快適性は低下する。また、温度上昇時間が短い場合は乗車している人が気付かない場合が多いが、温度上昇時間がある程度長くなるとこれに気付いて、エアコンが故障ではないかと不安を抱かせるおそれもある。
【０００７】
従って、エアコンカット時間はできるだけ短いのが好ましいが、特許文献１，２とも、吸気負圧が最低ラインまで低くなるとそれ以上にはエアコンカット時間は短縮できない。特に、特許文献２の場合は負圧が高めの状態でエアコンをカットするため、エアコンカット時間は長くならざるを得ず、すると、快適性の低下や吹き出し温度上昇による不安の問題が顕著に現れる。
【０００８】
ＡＴ車の場合、アクセルから足を離したアイドル回転状態で僅かに前進するため運転者はブレーキを踏み続けており、従って、停車状態でも負圧が低下してエアコンのコンプレッサを駆動停止せざるを得ないことがあるが、停車中はエアコンのコンプレッサの停止は音によって判る場合も多いため、停車中でのエアコンのカット時間は、快適性を高めて不安感を防止するためにはできるだけ短くすべきであると言える。
【０００９】
本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明の内燃機関は、エアコンのコンプレッサを駆動する機関本体と、ブレーキブースターに接続された吸気系とを備えており、アイドル運転域又はこれに準じた低回転域で前記ブレーキブースターの負圧がブレーキ操作に必要な値以下に不足すると前記エアコンのコンプレッサの駆動を停止させ、前記ブレーキブースターの負圧が必要圧に回復したらエアコンのコンプレッサの駆動を再開する基本構成である。
【００１１】
そして、この内燃機関は、ブレーキ操作時における前記ブレーキブースター又は吸気系の負圧が予め設定した基準値より小さくなったら、前記エアコンのコンプレッサを駆動停止すると共に、前記機関本体への吸気量を、前記エアコンのコンプレッサを駆動していない状態での標準空気量より少ない量に低下させるように制御される。
【発明の効果】
【００１２】
さて、吸気負圧が大きい（すなわち真空度が高い）ということは、単位時間・単位体積当たりの吸気量が少なくことを意味している。従って、吸気負圧が大きい状態で吸気量を絞ると、燃焼室に供給される空気量が燃焼に必要な量よりも低下してしまってエンストに至りやすくなる。
【００１３】
他方、吸気負圧が小さい（大気圧に近い）状態では、燃焼室に入る空気の量は多いため、制御バルブを絞っても燃焼は維持ができることが多い。従って、短い時間であれば、吸気を絞りつつ安定した回転を維持できる（絞り時間が長くなると、燃焼が不安定化して何らかのきっかけでエンストしてしまいやすくなる。）。
【００１４】
そして、本願発明では、エンストを起こすことなくエアコンのコンプレッサを駆動停止しつつ、吸気負圧を通常の状態以下に真空側に高くしてブレーキブースターの駆動に必要な負圧を迅速に稼ぐことができる。これにより、アイドル回転域のような低回転域におけるエアコンのコンプレッサの停止時間を短縮して車内の快適性を向上できると共に、乗車している人がエアコンの故障であるかのような不安感を抱くことを防止又は著しく抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係る内燃機関の模式図である。
【図２】制御例を示すグラフである。
【図３】制御例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
(1).内燃機関の概要
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１に基づいて内燃機関の概要を説明する。
【００１７】
内燃機関は、シリンダボア１が形成されると共にクランク軸２が回転自在に保持されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上面に固定されたシリンダヘッド４と、シリンダヘッド４に固定されたシリンダヘッドカバー５と、シリンダブロック２の下面にオイルパン６とを有しており、これらで機関本体が構成されている。
【００１８】
シリンダヘッド４の一側面には吸気マニホールド７が接続されて、吸気マニホールド７には、エアクリーナ８を始端とする吸気通路９が接続されている。吸気通路９には、吸気マニホールド７に接続されたサージタンク１０と、その上流に位置したスロットルバルブ１１とが介挿されている。吸気マニホールド７に燃料噴射インジェクタ１２を設けている。また、サージタンク１０には吸気圧センサ（圧力計）１３を設けている。
【００１９】
なお、ＩＳＣ（アイドル・スピード・コントロール）バルブを備えている場合も多いが、この場合は、ＩＳＣバルブで吸気量を制御することも可能である。シンダヘッド４の他側面には排気マニホールド１４が固定されており、排気マニホールド１４に排気通路１５が固定されている。
【００２０】
クランク軸２の一端部はシリンダブロック３の一側面から外側に突出しており、この突出部に補機駆動プーリ１７が固定されている。そして、この補機駆動プーリ１７に巻き掛けられたベルト１８，１９により、オルタネータ２０とエアコンのコンプレッサ２１とが駆動される。２つのベルト１８，１９は、クランク軸２の軸方向にずれている。コンプレッサ２１には、動力を継断するクラッチ２２が内蔵されている。なお、オルタネータ２０とエアコンのコンプレッサ２１とは、共通の補機駆動ベルトで駆動することも可能である。
【００２１】
エアコンのコンプレッサ２１には冷媒管路２３が接続されており、冷媒管路２３にエバポレータ２４が介挿されており、エバポレータ２４にファン２５で風を送ると、冷媒が気化するときの吸熱作用で風に熱交換されて、風は冷風になって車内に吹き出る。冷媒管路２３にはコンデンサやレシーバ、三方弁などが介在しているが、図では省略している。
【００２２】
クランク軸２の一端部には、外周に多数の突起を設けた回転検知ロータ２６を固定しており、回転検知ロータ２６の外側に回転センサ２７を配置している。回転検知ロータ２６の突起を回転センサ２７で読み取ることで、回転数や角速度を検出することができる。
【００２３】
車両には足踏み式のブレーキペダル２８を設けており、ブレーキペダル２８の踏み込み力は、負圧式のブレーキブースター２９によってブレーキ操作ピストン（図示せず）に伝達される。ブレーキブースター２９は従来から知られているもので、ピストン室３０に嵌まったピストン３１と弁室３２に摺動自在に嵌まったプランジャ３３とを備えており、ピストン３１とプランジャ３３とはロッド３４で一体に連結されており、これらはブレーキペダル２８の動きに連動して動く。
【００２４】
ピストン室３０のうち弁室３２と反対側の一端部に排気ポート３５を設けており、この排気ポート３５は、サージタンク１０に負圧通路３６で接続されている。負圧通路３６と弁室３２のうちピストン室３０に近い前端部とは、逃がし管３７で接続されている。また、ピストン室３０の他端部と弁室３２の前部及び後部とは連通路３８で接続されている。また、弁室３２の後端部には大気排出管３９を設けている。ブレーキペダル２８の近傍にはブレーキセンサ４０を設けている。
【００２５】
ブレーキペダル２８を踏むと、負圧がピストン室３０の前室に作用することで踏み込み力が増幅される。ブレーキペダル２８から足を離すと、ブレーキペダル２８は図示しないばねで後退するが、すると、ピストン室３０への負圧は解除されて、ブレーキペダル２８は軽い力で後退する。
【００２６】
内燃機関は、制御装置としてのＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）４１を備えており、このＥＣＵ４１に、スロットルバルブ１１、燃料噴射インジェクタ１２、吸気圧センサ１３、オルタネータ２０、コンプレッサ２１のクラッチ２２、回転センサ２７、ブレーキセンサ４０が電気的に接続されている。すなわち、吸気圧センサ１３及び回転センサ２３ａからは制御のための信号がＥＣＵ４１に入り、スロットルバルブ１１と燃料噴射ポンプ１２とオルタネータ２０とコンプレッサ２１のクラッチ２２とは、ＥＣＵ４１の指令によって駆動が制御される。
【００２７】
(2).制御態様の例
次に、制御態様の例を図２に基づいて説明する。本実施形態はアイドル回転域での制御に適用しており、例えばＡＴ車が停車中にブレーキを踏まれて、発進のためにブレーキを離すような状態を想定している。この場合、吸気の制御はＩＳＣバルブで行われることもあるが、本実施形態では、スロットルバルブ１１によって吸気量が制御されている。また、本実施形態では、ブレーキブースター２９の吸気負圧の値は、サージタンク１０に設けた吸気圧センサ１３の値で代替させている。
【００２８】
アイドル回転域でブレーキをＯＮからＯＦＦにしたときに（或いはブレーキを掛けている状態で）、実際の吸気負圧Ｐ１が必要負圧Ｐ０よりも大気圧側に小さい場合は、ブレーキをオフにするのと同時に、エアコンのコンプレッサ２１を駆動停止して機関の負荷を低減すると共に、スロットルバルブ１１を絞って、吸気量を現実の吸気量Ｑ１から低減することで吸気負圧を真空側に高める。
【００２９】
この場合、従来は、スロットルバルブ１１の絞り量は、点線で示すように、機関のエンストに至らない空気量よりもある程度高い必要空気量（標準空気量）Ｑ０を供給できる開度（標準開度）に設定しており、その状態で運転を継続して、吸気負圧が必要負圧Ｐ０に至るとスロットルバルブ１１のカイトを元の状態（コンプレッサ２１の負荷に耐える状態）に戻して、エアコンのコンプレッサ２１の駆動を再開していた。しかし、吸気負圧が必要負圧Ｐ０に至るまでの時間Ｔ１が長くかかることがあった。
【００３０】
これに対して本実施形態では、吸気負圧が予め設定した基準値Ｐ２より小さい場合は、実施例１のように、スロットルバルブ１１の開度を標準開度よりも一時的に小さくして（絞り込んで）、吸気量を、通常の必要空気量（標準靴空気量）Ｑ０よりも少ない量だけ供給する。これにより、吸気負圧の回復を迅速に行える。なお、暫定空気量Ｑ２は燃焼に必要な絶対空気量よりは多い。
【００３１】
吸気負圧が小さい状態では吸気量は多いため、スロットルバルブ１１を一時的に過剰に絞っても吸気量が燃焼に不可欠な量を割り込むことはないので、運転は継続して行えるが、過剰な絞り時間がある程度以上に長くなると燃焼が不安定化する虞がある。そこで、通常より大きく絞る時間には限度時間Ｔ２を設定しており、限度時間Ｔ２が経過したらスロットルバルブ１１は標準空気量Ｑ０の開度に戻す。吸気負圧が必要負圧Ｐ０に達したら、スロットルバルブ１１を元の開度に戻してエアコンのコンプレッサ２１を駆動する。
【００３２】
そして、図２（Ｄ）の比較から判るように、スロットルバルブ１１の絞り量を一時的に大きくすることで吸気負圧を迅速に低減できるため、吸気負圧が必要負圧Ｐ０に至る時間Ｔ３は比較例のそれＴ１よりも短くなっており、これにより、エアコンのコンプレッサ２１の駆動停止時間を従来よりも短くして車内の快適性の向上等に貢献できるのである。
【００３３】
実際の吸気負圧が基準値Ｐ２よりも真空側に大きい場合は、スロットルバルブ１１を僅かの時間だけ絞ることで吸気負圧を急速に回復できるため、実施例２に示すように、スロットルバルブ１１を過大に絞る必要はない。
【００３４】
スロットルバルブ１１を過大に絞る場合の開度と時間とは、条件に応じて任意に変更できる。すなわち、実際の吸気負圧が基準値からどれだけ離れているかという乖離度に基づいて、乖離度が大きいほど絞り量と時間とのうちいずれ一方又は両方を大きくすることができる。図２（Ｅ）の実施例３では、実施例１よりも絞り量を少なくして絞り時間を短くした状態を示している。
【００３５】
また、吸気負圧の回復度に応じて、スロットルバルブ１１の過剰絞り量と過剰絞り時間とを制御することが可能である。すなわち、吸気負圧の回復度が予め想定していたモデルより早い場合は、絞り時間を短くしてスロットルバルブ１１を通常の開度Ｑ０に戻すことができる。回復度が非常に早い場合は、標準空気量Ｑ０の開度を維持せずに元の空気量Ｑ１の開度に戻してもよい。
【００３６】
安定した回転は内燃機関の必要条件なので、仮に吸気負圧が必要負圧Ｐ０まで回復していなくても、絞り時間が予め設定した制限時間Ｔ２に至ると、吸気量は必要空気量Ｑ０に増量される。回転センサ２７が回転数低下を検知する等して急速な回転数アップが必要であると判断した場合は、制限時間Ｔ２に至る前に、元の開度Ｑ１に戻したり燃料を増量して回転数を上げたりしたらよい。
【００３７】
スロットルバルブ１１を過剰に絞る具体的態様としては、暫定空気量Ｑ２を供給する暫定開度まで一気に絞ってよいし、若干の時間をかけて徐々に絞っていってもよい。また、暫定開度に至ると、その状態を維持せずに必要空気量Ｑ０の開度まで徐々に開度を大きくしていくといった方法も採用可能である。
【００３８】
実施形態ではブレーキブースター２９の負圧をサージタンク１０の負圧で代替しているが、ブレーキブースター２９のうちピストン室３０等の適宜部位に圧力センサを設けて、この圧力センサの値に基づいて制御することも可能である。
【００３９】
(3).フローの説明
図３では具体的な制御マップのフローチャートを示している。これを説明する。制御システムは機関の運転によってスタートし、まず、アイドル運転か否かが回転センサ２７からの信号に基づいて判断され（Ｓ１）、アイドル運転域である場合は、ブレーキの踏み込みが解除されたか否かがブレーキセンサ４０によって判断される（Ｓ２）。
【００４０】
ブレーキセンサ４０がＯＮからオフになってブレーキ２８の踏み込み解除か検知されると、現実の吸気負圧Ｐ１が予め設定している基準値Ｐ２よりも小さいか否かが判断され（Ｓ３）、基準値Ｐ２よりも低い場合は、エアコンのコンプレッサ２１の駆動が停止される（Ｓ４）。
【００４１】
エアコンのカットによって吸気負圧が急回復することも有り得るので、エアコンカットの次に、実際の吸気負圧が予め設定した安全値より小さいか否かが判断され（Ｓ５）、吸気負圧が安全値より小さい場合は、スロットルバルブ１１の開度を通常のアイドル開度における必要負圧開度より小さい暫定開度に絞る（Ｓ６）。これにより、上記した効果が得られる。Ｓ５において実際の吸気負圧が安全値より高い場合は、敢えて暫定開度まで絞る必要はないので、スロットルバルブ１１は必要空気量Ｑ０の開度に設定する（Ｓ１０）。
【００４２】
Ｓ６においてスロットルバルブ１１を必要負圧Ｑ０の開度以下の暫定開度Ｑ２に絞った場合は、実際の吸気負圧Ｐが必要負圧Ｐ０まで到達したか否かが判断され（Ｓ７）、実際の負圧ＰがＰ０と等しくなるか又はこれを超えると、スロットルバルブ１１は元の開度（補駆動許容開度）に戻して（Ｓ８）、エアコンのコンプレッサ２１の駆動を再開する。
【００４３】
スロットルバルブ１１を暫定開度まで絞ったが実際の吸気負圧Ｐが必要負圧Ｐ０に達していない場合は、暫定開度を維持できる制限時間である所定時間を経過していないか否かが判断され（Ｓ９）、所定時間を経過したら、スロットルバルブ１１の開度が安全な必要空気量Ｑ９の開度に変更され（Ｓ１０）、次いで、実際の吸気負圧Ｐが必要負圧Ｐ０に到達しているか否かが判断され（Ｓ１１）、ＰがＰ０と等しいかこれを超えたらスロットルバルブ１１を元の状態に戻して（Ｓ８）、エアコンのコンプレッサ２１の駆動を再開する。
【００４４】
以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、オルタネータ等の他の補機を駆動している場合、エアコンのコンプレッサ２１の駆動停止に加えて他の補機の駆動を一時的に停止するか又は駆動率を低くすることが可能である。これにより、必要負圧への到達時間を一層短縮できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本願発明は、負圧駆動式ブレーキブースターとエアコンを備えた車両に搭載される内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００４６】
２  カム軸
４  シリンダヘッド
９  吸気通路
１０  サージタンク
１１  スロットルバルブ
１３  吸気負圧（ブレーキ負圧）検知手段の一例として吸気圧センサ
２１  エアコンのコンプレッサ
２７  回転センサ
２８  ブレーキペダル
２９  ブレーキブースター
３６  負圧通路
４０  ブレーキセンサ
４１  制御手段の一例としてのＥＣＵ
【図１】
2015047884.tif 000003
【図２】
2015047884.tif 000004
【図３】
2015047884.tif 000005