(57)【要約】【課題】  素早く、さらにはより確実に十分な大きさの負圧を供給することが可能になる負圧供給装置、及び電子制御で駆動されるスロットル弁の制御系が故障した際に素早く、さらにはより確実に十分な大きさの負圧を供給できる負圧供給装置の制御装置を提供する。【解決手段】  スロットル弁１３ａと気流制御弁５８とが配設された内燃機関５０の吸気系１０の吸気通路から負圧を供給する負圧供給装置３０であって、スロットル弁１３ａよりも下流側、且つ気流制御弁５８よりも上流側の吸気通路に連通する第１の通路３２ａと、気流制御弁５８よりも下流側の吸気通路に連通する第２の通路３２ｂと、第１及び第２の通路３２ａ、３２ｂのうち、いずれか一方の通路を介して負圧を供給できるように、第１及び第２の通路３２ａ、３２ｂを連通、或いは遮断可能な電磁弁３１とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットル弁と気流制御弁とが配設された内燃機関の吸気系の吸気通路から負圧を供給する負圧供給装置であって、
前記スロットル弁よりも下流側、且つ前記気流制御弁よりも上流側の吸気通路に連通する第１の通路と、前記気流制御弁よりも下流側の吸気通路に連通する第２の通路と、前記第１及び第２の通路のうち、いずれか一方の通路を介して負圧を供給できるように、前記第１及び第２の通路を連通、或いは遮断可能な通路開閉手段とを有することを特徴とする負圧供給装置。
【請求項２】
請求項１記載の負圧供給装置を制御する負圧供給装置の制御装置であって、
前記スロットル弁が電子制御で駆動されるとともに、該スロットル弁の制御系が故障しているときに、前記気流制御弁を該気流制御弁が絞りとして機能するような所定の開度に制御する気流制御弁特定制御手段と、前記スロットル弁の制御系が故障しているときに、前記第１の通路を遮断するとともに前記第２の通路を連通するように前記通路開閉手段を制御する通路切替制御手段とを有することを特徴とする負圧供給装置の制御装置。
【請求項３】
前記所定の開度が、前記気流制御弁が全閉状態になる開度であることを特徴とする請求項２記載の負圧供給装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負圧供給装置及び負圧供給装置の制御装置に関し、特にスロットル弁と気流制御弁とが配設された内燃機関の吸気系の吸気通路から負圧を供給する負圧供給装置及び該負圧供給装置を制御する負圧供給装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両において内燃機関の吸気系の吸気通路で発生する負圧を利用するブレーキブースタなどの負圧作動装置が知られている。例えばブレーキブースタは一般にスロットル弁の下流側の吸気通路（例えばインテークマニホールド）から負圧の供給を受けている。供給された負圧はブレーキブースタで運転者のペダル踏力をアシストする機能に利用されるが、この機能はブレーキブースタの負圧の大きさが小さくなるとともに低下する。係る状況は、具体的には例えば内燃機関の吸気系に電動スロットルを適用している場合に、スロットル弁の制御系（以下、単にスロットル制御系とも称す）が故障したときに発生する。電動スロットルは一般にスロットル制御系が故障した場合に備えてスロットル弁を所定開度に機械的に開弁固定するスロットルオープナーを有している。このスロットルオープナーはスロットル制御系の故障時に車両の退避走行を可能にする。ところが、このときスロットル弁下流側の負圧の大きさも同時に小さくなる。このためブレーキ操作を行い、ブレーキブースタの負圧が低下した場合でも、スロットル制御系の故障時には十分な大きさの負圧がブレーキブースタに供給されなくなってしまい、以後のブレーキ操作でブレーキブースタの機能が低下する。
【０００３】
これに対して特許文献１では以下に示す車載制御装置が提案されている。この車載制御装置は、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、さらに大きな負圧をブレーキブースタに供給できるエゼクタを利用している。このエゼクタはスロットル弁を迂回するバイパス路に配設されており、ベンチュリー効果によってより大きな負圧を発生させる。特許文献１が提案する車載制御装置は、電動スロットルの制御系が故障した場合にこのエゼクタを利用してより大きな負圧を供給しようとするものであり、この車載制御装置によれば、退避走行車速とブレーキブースタ負圧とを高いレベルで維持できる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８６７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、エゼクタで供給できる単位時間当たりの負圧の供給量は、絞りで大きな負圧を発生させるというエゼクタの構造上、吸気通路から直接負圧を供給する場合と比較して決して多くはない。このため上記提案技術には、素早く負圧を供給するといった観点からは改善の余地が残されている。
【０００６】
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、素早く、さらにはより確実に十分な大きさの負圧を供給することが可能になる負圧供給装置、及び電子制御で駆動されるスロットル弁の制御系が故障した際に素早く、さらにはより確実に十分な大きさの負圧を供給できる負圧供給装置の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、スロットル弁と気流制御弁とが配設された内燃機関の吸気系の吸気通路から負圧を供給する負圧供給装置であって、前記スロットル弁よりも下流側、且つ前記気流制御弁よりも上流側の吸気通路に連通する第１の通路と、前記気流制御弁よりも下流側の吸気通路に連通する第２の通路と、前記第１及び第２の通路のうち、いずれか一方の通路を介して負圧を供給できるように、前記第１及び第２の通路を連通、或いは遮断可能な通路開閉手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
ここで、例えば気流制御弁が絞りとして機能するような所定の開度に制御されている状態では、第２の通路を介して供給する負圧は、第１の通路を介して供給する負圧よりも大きくなる。さらにこのとき気流制御弁が全閉状態になっていれば、第２の通路を介して供給する負圧は、より確実にブレーキブースタにとって十分な大きさの負圧になる。またこの負圧は吸気通路から直接供給されることになるため、単位時間当たりの供給量も十分に確保することができる。係る点に着目した本発明によれば、種々の条件に基づき、第１の通路を介する代わりに第２の通路を介して負圧を供給することができるようになることから、スロットル制御系が故障した場合のほか、その他の要因でインテークマニホールドの負圧が低下した場合や、ブレーキブースタの負圧が不足した場合などでも、素早く、さらにはより確実に十分な大きさの負圧を供給することが可能になる。なお、通路開閉手段は例えば第１の通路と第２の通路のうち、いずれか１方の通路を連通する際に、同時に他方の通路を遮断可能な３方弁などであってもよく、第１及び第２の通路に個々に介在させた開閉弁のセットなどであってもよい。
【０００９】
また本発明は、請求項１記載の負圧供給装置を制御する負圧供給装置の制御装置であって、前記スロットル弁が電子制御で駆動されるとともに、該スロットル弁の制御系が故障しているときに、前記気流制御弁を該気流制御弁が絞りとして機能するような所定の開度に制御する気流制御弁特定制御手段と、前記スロットル弁の制御系が故障しているときに、前記第１の通路を遮断するとともに前記第２の通路を連通するように前記通路開閉手段を制御する通路切替制御手段とを有することを特徴とする。本発明によれば、スロットル制御系が故障しているときに、第１の通路を介した場合よりも大きな負圧を第２の通路を介して素早く供給することができる。
【００１０】
また本発明は、前記所定の開度が、前記気流制御弁が全閉状態になる開度であってもよい。本発明によればスロットル制御系が故障しているときに、さらに第２の通路を介して十分な大きさの負圧をより確実に供給することができる。なお、気流制御弁が絞りとして機能している場合には、絞りとして機能していない場合と比較して、内燃機関に供給される吸入空気量は低下することになる。このとき退避走行速度の低下が懸念されるが、これに対してスロットルオープナーの開度は上記制御で気流制御弁が絞りとして機能している状態のときに、十分な速度で退避走行できる開度に予め設定される。このため本発明によって気流制御弁が全閉状態なった場合にも、退避走行速度は意図通りに確保される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、素早く、さらにはより確実に十分な大きさの負圧を供給することが可能になる負圧供給装置、及び電子制御で駆動されるスロットル弁の制御系が故障した際に素早く、さらにはより確実に十分な大きさの負圧を供給できる負圧供給装置の制御装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１で実現されている本実施例に係る負圧供給装置の制御装置を、負圧供給装置３０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、燃焼室Ｎに連通する吸気ポート５２ａ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。
【００１４】
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の各気筒に供給する全吸気流量を開度変化により調整するための構成である。スロットル弁１３には、スロットルオープナーとして機能するリターンスプリング（図示省略）が連結されている。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を軸支する。電動モータ１３ｄは、ＥＣＵ１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、ＥＣＵ１で検出される。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。
【００１５】
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２２と、マスターシリンダ２３と、逆支弁２４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、逆支弁２４、第３の通路３２ｃ、第１の通路３２ａ及び電磁弁３１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、逆支弁２４は逆流を防止するためのものである。また、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。
【００１６】
内燃機関５０は、シリンダブロック５１、シリンダヘッド５２、ピストン５３、吸気弁５４、排気弁５５、コネクティングロッド５６、クランクシャフト５７などを有して構成されている。燃焼室Ｎは、シリンダブロック５１、シリンダヘッド５２及びピストン５３で囲われた空間として形成される。シリンダヘッド５２には燃焼室Ｎに連通する吸気ポート５２ａ及び排気ポート５２ｂが形成されている。またシリンダヘッド５２には吸気ポート５２ａを開閉するための吸気弁５４及び排気ポート５２ｂを開閉するための排気弁５５が夫々配設されている。
【００１７】
吸気ポート５２ａには気流制御弁５８が配設されている。気流制御弁５８は吸気ポート５２ａ内で吸気を偏流させて燃焼室Ｎに強度の高いタンブル流を生成するための構成であり、弁軸５９によって片持ち状に軸支されている。弁軸５９は、図示しないアクチュエータに連結されている。このアクチュエータはＥＣＵ１の制御のもと、弁軸５９を介して気流制御弁５８の開度を変更する。なお、気流制御弁５８はスワール流や逆タンブル流やスワール流とタンブル流とを合成したような斜めタンブル流などを生成するものであってもよく、バタフライ式のものであってもよい。ピストン５３の往復運動は、コネクティングロッド５６を介してクランクシャフト５７で回転運動に変換される。内燃機関５０には回転数ＮＥを検出するためのクランク角センサ４１や、水温を検出するための水温センサ４２などのほか各種のセンサが配設されている。
【００１８】
負圧供給装置３０は、電磁弁３１と、第１の通路３２ａと、第２の通路３２ｂと、第３の通路３２ｃとを有して構成されている。第１の通路３２ａはエアホースによって形成されており、このエアホースは一端がインテークマニホールド１４に接続されるとともに、他端が電磁弁３１に接続されている。第１の通路３２ａはスロットル弁１３ａよりも下流側、且つ気流制御弁５８よりも上流側の吸気通路に連通している。第２の通路３２ｂは、シリンダヘッド５２に形成された連通孔とエアホースとによって形成されている。連通孔は吸気ポート５２ａに連通するとともに、シリンダヘッド５２外部に連通する。第２の通路３２ｂを形成するエアホースは一端がこの連通孔に接続されるとともに、他端が電磁弁３１に接続されている。第２の通路３２ｂは気流制御弁５８よりも下流側の吸気通路に連通している。第３の通路３２ｃはエアホースによって形成されており、このエアホースは一端が電磁弁３１に接続されるとともに、他端が逆支弁２４に接続されている。
【００１９】
電磁弁３１は３方弁になっており、第１の通路３２ａを連通しているときには第２の通路３２ｂを遮断し、第１の通路３２ａを遮断しているときには第２の通路３２ｂを連通する。すなわち、電磁弁３１は、第１の通路３２ａ及び第２の通路３２ｂのうち、いずれか一方の通路を介して負圧を供給できるように、これらの通路３２ａ及び３２ｂを連通、或いは遮断可能になっている。電磁弁３１はスロットル制御系が故障していない状態（以下、単に通常の状態と称す）では、ＥＣＵ１の制御のもと、第１の通路３２ａを連通するとともに、第２の通路３２ｂを遮断する。なお、第３の通路３２ｃは電磁弁３１によって遮断されることはなく、常に連通している。本実施例では電磁弁３１で通路開閉手段を実現している。
【００２０】
ＥＣＵ１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、入出力回路などを有して構成されている。ＥＣＵ１は主として内燃機関５０を制御するための構成であり、本実施例では電動スロットル１３や電磁弁３１や気流制御弁５８（より具体的には気流制御弁５８用のアクチュエータ）も制御している。ＥＣＵ１には、電動スロットル１３や電磁弁３１や気流制御弁５８用のアクチュエータのほか、各種の制御対象が駆動回路（図示省略）を介して接続されている。また、ＥＣＵ１はスロットル開度センサや、クランク角センサ４１や、水温センサ４２などの各種のセンサが接続されている。
【００２１】
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、電動スロットル１３制御用のプログラムや、電磁弁３１制御用のプログラムや、気流制御弁５８制御用のプログラムなどを有して構成されている。但し、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。電動スロットル１３制御用プログラムは、退避走行制御用プログラムを有して構成されている。退避走行制御用プログラムは、スロットル制御系に故障（フェール）が発生しているか否かを判定するとともに、故障が発生していると判定した場合に電動モータ１３ｄへの通電をカットするように作成されている。
【００２２】
このため、スロットル制御系に故障が発生している場合には、リターンスプリングがばね力を発揮できるようになり、スロットル弁１３ａはリターンスプリングによって所定の開度に開弁固定される。これにより電動スロットル１３において吸入空気量がある程度の量だけ許容されるようになることから、スロットル制御系に故障が発生しても車両を退避走行させることが可能になる。なお、スロットル制御系の故障としては、例えばスロットル開度センサの異常や制御回路の異常や電動モータ１３ｄの異常などによる故障がある。また本実施例ではスロットル弁１３ａが開弁固定される所定の開度は、さらに気流制御弁５８の開度が絞りとして機能するような所定の開度に制御されているときに、十分な車両の退避走行速度が得られるような開度に設定されている。
【００２３】
気流制御弁５８制御用プログラムは、種々の条件のもと、気流制御弁５８を制御するためのプログラムであり、本実施例では、さらにスロットル制御系が故障しているときに、気流制御弁５８をこの気流制御弁５８が絞りとして機能するような所定の開度に制御するための気流制御弁特定制御用プログラムを有して構成されている。さらに本実施例では気流制御弁特定制御用プログラムに係る所定の開度として、気流制御弁５８が全閉状態になる開度が設定されている。
【００２４】
電磁弁３１制御用プログラムは、スロットル制御系が故障しているときに、第１の通路３２ａを遮断するとともに第２の通路３２ｂを連通するように電磁弁３１を制御する通路切替制御用プログラムを有して構成されている。本実施例ではＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭ（以下、ＣＰＵ等とも称す）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ＣＰＵ等と気流制御弁特定制御用プログラムとで気流制御弁特定制御手段が、ＣＰＵ等と通路切替制御用プログラムとで通路切替制御手段が実現されている。
【００２５】
次に、ＥＣＵ１で行われる処理を図２に示すフローチャートを用いて詳述する。ＥＣＵ１は、ＲＯＭに格納された通路切替制御用プログラムのほか上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、負圧供給装置３０を制御する。ＣＰＵは内燃機関５０始動後であるか否かを判定する処理を実行する（ステップ１１）。否定判定であれば、ＣＰＵは気流制御弁５８をオープナー開度に制御するための処理を実行する（ステップ１２）。本実施例ではこのオープナー開度は中間開度に設定されており、本ステップで気流制御弁５８は半開に制御される。続いてＣＰＵは第１の通路３２ａを連通するように電磁弁３１を制御するための処理を実行する（ステップ１３）。これにより通常の状態で、第１の通路３２ａが連通するとともに第２の通路３２ｂが遮断されるようになる。その後、処理がステップ１１に戻るとともに、ステップ１１で肯定判定となれば、ＣＰＵはスロットル制御系に故障がないか否かを判定する処理を実行する（ステップ１４）。
【００２６】
仮にこの段階で否定判定であれば、ＣＰＵはスロットル制御系に故障あり、と判定し、気流制御弁５８を全閉に制御するための処理を実行する（ステップ２１）。続いてＣＰＵは、第２の通路３２ｂを連通するように電磁弁３１を制御するための処理を実行する（ステップ２２）。これにより既にスロットル制御系に故障が発生している場合には、内燃機関５０始動後に第１の通路３２ａが遮断されるとともに第２の通路３２ｂが連通されるようになる。したがってスロットル弁１３ａの開度がリターンスプリングによって所定の開度に固定されても、第２の通路３２ｂを介してブレーキブースタ２２に素早く負圧を供給できるようになる。また気流制御弁５８を全閉に制御しているため、気流制御弁５８の下流に大きな負圧を発生させることができ、この結果、より確実に十分な大きさの負圧をブレーキブースタ２２に供給できるようになる。
【００２７】
次に、通常の状態で気流制御弁５８を制御するにあたってＥＣＵ１で行われる処理の一例をステップ１５からステップ２０までに示す。ステップ１４で肯定判定であれば、ＣＰＵは水温センサ４２の出力信号に基づき、水温が所定温度（例えば７０℃）以上であるか否かを判定する処理を実行する（ステップ１５）。ステップ１５で否定判定であれば、ＣＰＵは内燃機関５０始動後、所定時間が経過したか否かを判定する処理を実行する（ステップ１６）。ステップ１６で否定判定であれば、ＣＰＵは、気流制御弁５８を全閉に制御するための処理を実行する（ステップ１７）。ステップ１７に示す処理が実行された後には、処理はステップ１１に戻る。一方、ステップ１６で肯定判定であれば、ＣＰＵは気流制御弁５８を全開に制御するための処理を実行する（ステップ１９）。ステップ１９に示す処理が実行された後には、処理はステップ１１に戻る。
【００２８】
またステップ１５で肯定判定であった場合には、ＣＰＵは吸入空気量が所定量以下であるか否かを判定する処理を実行する（ステップ１８）。否定判定であれば、ＣＰＵは気流制御弁５８を全開に制御するための処理を実行し（ステップ１９）、その後処理がステップ１１に戻る。ステップ１８で肯定判定であれば、ＣＰＵは気流制御弁５８を半開に制御するための処理を実行し（ステップ２０）、その後処理はステップ１１に戻る。
【００２９】
すなわち、通常の状態においてはステップ１１及び１４で肯定判定されるとともに、例えばステップ１５から２０までに示すような処理がルーチン毎に適宜実行されることで気流制御弁５８が制御される。ところが、この際にスロットル制御系に故障が発生した場合には、リターンスプリングが機能してスロットル弁１３ａが所定開度に固定される。これによって車両は退避走行可能な状態になるが、その一方でインテークマニホールド１４内の負圧は小さくなる。すなわち十分な大きさの負圧がブレーキブースタ２２に供給されなくなってしまう。これに対して、本実施例ではスロットル制御系に故障が発生した場合には、ステップ１４で否定判定されるとともにステップ２１及び２２に示す処理が実行されることから、第２の通路３２ｂを介して素早く、さらにはより確実にブレーキブースタ２２に十分な大きさの負圧を供給できるようになる。以上により、素早く、さらにはより確実に十分な大きさの負圧を供給することが可能になる負圧供給装置３０、及び電子制御で駆動されるスロットル弁１３ａの制御系が故障した際に素早く、さらにはより確実に十分な大きさの負圧を供給できるＥＣＵ１を実現できる。
【００３０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ＥＣＵ１を負圧供給装置３０とともに模式的に示す図である。
【図２】ＥＣＵ１で行われる処理をフローチャートで示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ＥＣＵ
１０  吸気系
１３  電動スロットル
２０  ブレーキ装置
２２  ブレーキブースタ
３０  負圧供給装置
３１  電磁弁
５０  内燃機関
５８  気流制御弁
【図１】
2008115801.tif 000003
【図２】
2008115801.tif 000004