(57)【要約】【課題】吸気管負圧を使用する第一負圧供給手段と、機関駆動力を利用して発生させた負圧を使用する第二負圧供給手段とを有する内燃機関の負圧制御装置において、第二負圧供給手段における機関駆動力の利用を最小限として内燃機関の燃料消費率の悪化を防止する。【解決手段】第一負圧供給手段９，２２の負圧供給能力が高いほど第二負圧供給手段２４において利用される機関駆動力を比例的に少なくする。【選択図】　　　図１
2004100556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気管負圧を使用する第一負圧供給手段と、機関駆動力を利用して発生させた負圧を使用する第二負圧供給手段とを有し、前記第一負圧供給手段の負圧供給能力が高いほど前記第二負圧供給手段において利用される前記機関駆動力を比例的に少なくすることを特徴とする内燃機関の負圧制御装置。
【請求項２】
内燃機関の吸気量がスロットル弁を設定開度に閉弁して吸気弁の開閉特性を変化させることにより制御され、前記吸気管負圧の程度は前記吸気量が多いほど比例的に高くなることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の負圧制御装置。
【請求項３】
吸気管負圧を使用する第一負圧供給手段と、機関駆動力を利用して発生させた負圧を使用する第二負圧供給手段とを有し、前記吸気管負圧が実際に発生していなくても直ぐに前記吸気管負圧を発生させることができる第一状態の時には、前記吸気管負圧が実際に発生していなくて直ぐに前記吸気管負圧を発生させることができない第二状態の時に比較して、前記第二負圧供給手段において利用される前記機関駆動力を少なくするか又は無くすることを特徴とする内燃機関の負圧制御装置。
【請求項４】
内燃機関の吸気量が吸気弁の開閉特性を変化させることにより制御され、前記吸気量が多い時が前記第一状態であり、前記吸気量が少ない時が前記第二状態であることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の負圧供給装置。
【請求項５】
前記第二負圧供給手段は、内燃機関の吸気弁用カムシャフトに設けられたカムにより駆動される負圧ポンプを具備し、前記カムによって前記負圧ポンプを駆動する前記駆動力が可変とされることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の負圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の負圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブレーキペダルの踏込力を増加させるためのブレーキ倍力装置が公知である。
このようなブレーキ倍力装置は、一般的に、駆動源として負圧を利用している。
この負圧は吸気管から供給されるが、スロットル弁開度が大きい時には、吸気管において負圧は発生しない。
【０００３】
従来の負圧制御装置として、このように吸気管負圧が発生していない場合にブレーキ倍力装置において負圧が不足する時には、負圧ポンプと機関駆動軸との間に設けられたクラッチを接続して負圧ポンプを作動させるようにしているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−７２７００号公報（段落番号００１０から００２１）
【特許文献２】
特開２０００−２９１４６４号公報
【特許文献３】
特開平１−３０１４５２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術において、負圧ポンプは依然として不必要な時にも駆動され、それにより内燃機関の燃料消費率を悪化させてしまう。
【０００６】
従って、本発明の目的は、吸気管負圧を使用する第一負圧供給手段と、機関駆動力を利用して発生させた負圧を使用する第二負圧供給手段とを有する内燃機関の負圧制御装置において、第二負圧供給手段における機関駆動力の利用を最小限として内燃機関の燃料消費率の悪化を防止することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の負圧制御装置は、吸気管負圧を使用する第一負圧供給手段と、機関駆動力を利用して発生させた負圧を使用する第二負圧供給手段とを有し、前記第一負圧供給手段の負圧供給能力が高いほど前記第二負圧供給手段において利用される前記機関駆動力を比例的に少なくすることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による請求項２に記載の内燃機関の負圧制御装置は、請求項１に記載の内燃機関の負圧制御装置において、内燃機関の吸気量がスロットル弁を設定開度に閉弁して吸気弁の開閉特性を変化させることにより制御され、前記吸気管負圧の程度は前記吸気量が多いほど比例的に高くなることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明による請求項３に記載の内燃機関の負圧制御装置は、吸気管負圧を使用する第一負圧供給手段と、機関駆動力を利用して発生させた負圧を使用する第二負圧供給手段とを有し、前記吸気管負圧が実際に発生していなくても直ぐに前記吸気管負圧を発生させることができる第一状態の時には、前記吸気管負圧が実際に発生していなくて直ぐに前記吸気管負圧を発生させることができない第二状態の時に比較して、前記第二負圧供給手段において利用される前記機関駆動力を少なくするか又は無くすることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による請求項４に記載の内燃機関の負圧制御装置は、請求項３に記載の内燃機関の負圧供給装置において、内燃機関の吸気量が吸気弁の開閉特性を変化させることにより制御され、前記吸気量が多い時が前記第一状態であり、前記吸気量が少ない時が前記第二状態であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明による請求項５に記載の内燃機関の負圧制御装置は、請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の負圧制御装置において、前記第二負圧供給手段は、内燃機関の吸気弁用カムシャフトに設けられたカムにより駆動される負圧ポンプを具備し、前記カムによって前記負圧ポンプを駆動する前記駆動力が可変とされることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による負圧制御装置が取り付けられた内燃機関の概略断面図である。１は内燃機関本体であり、２は燃焼室、３はピストンである。４は排気弁であり、５は排気弁４を介して燃焼室２内へ通じる排気ポートである。６は吸気弁であり、７は吸気弁６を介して燃焼室２へ通じる吸気ポートである。吸気ポート７には吸気管８が接続され、吸気管８は各気筒共通のサージタンク９を介して大気へ通じている。サージタンク９の直上流側にはスロットル弁１０が配置されている。１１は気筒毎に設けられて吸気管８内へ燃料を噴射するための燃料噴射弁であり、１２は燃焼室２へ臨む点火プラグである。
【００１３】
スロットル弁１０は、アクセルペダルと機械的に連動するものではなく、ステップモータ等によって自由に開度制御可能なものである。本内燃機関においては、吸気弁６の開弁期間及びリフト量が可変とされて燃焼室２内へ供給される吸気量を制御するようになっており、それにより、スロットル弁１０は通常時において全開され、ポンピング損失を発生しないようになっている。
【００１４】
図２は、吸気弁６の開弁期間及びリフト量を可変とする可変動弁機構を示す概略図である。同図において、１３はカムシャフトであり、軸線方向にテーパ状のカム面を有するカム１４が取り付けられている。吸気弁６のバルブリフタ１５には揺動子１６が設けられ、バルブスプリング１７によって揺動子１６がカム１４に常に当接するようになっている。
【００１５】
このような構成によって、カムシャフト１３を油圧力又は電気モータ駆動力等により軸線方向Ｄ１へ移動させると、揺動子１６とテーパ状のカム面との当接位置が変化し、吸気弁６の開弁期間が長くなると共にリフト量も大きくなる。逆に、カムシャフト１３を軸線方向Ｄ２へ移動させると、図２に示すようになって、吸気弁６の開弁期間が短くなると共にリフト量も小さくなる。
【００１６】
こうして、低回転低負荷時等のように必要吸気量が少ない時には吸気弁６の開弁期間を短くすると共にリフト量を小さくし、必要吸気量が多くなるほど吸気弁６の開弁期間を長くすると共にリフト量も大きくされ、スロットル弁１０を全開してポンピング損失を発生させることなく、所望量の吸気を燃焼室２内へ供給することが可能となる。
【００１７】
ところで、車両には、ブレーキペダルの踏込力を増加させるためのブレーキ倍力装置（図示せず）が取り付けられている。このブレーキ倍力装置は、駆動源として負圧を利用するものであり、負圧を蓄える負圧タンクを有している。図１において、２０がこの負圧タンクであり、２１は負圧タンク内の圧力を検出する圧力センサである。負圧タンク２０は、第一連通管２２によってサージタンク９に連通されている。第一連通管２２には、負圧タンク２０からサージタンク９への空気流れのみを許容する逆止弁２３が設けられており、サージタンク９内で負圧が発生すると、この負圧が負圧タンク２１へ供給されるようになっている。こうして、第一連通管２２は、吸気管負圧を使用する第一負圧供給手段として機能する。
【００１８】
しかしながら、スロットル弁１０が全開されている限り、サージタンク９内で負圧が発生することはなく、第一負圧供給手段２２だけでは、負圧タンク２０内を所望の負圧に維持することはできない。それにより、本実施形態において、負圧タンク２０は、第二連通管２４によって機関駆動式の負圧ポンプへも連通している。第二連通管２４にも負圧タンク２０から負圧ポンプへの空気流れのみを許容する逆止弁２５が設けられている。
【００１９】
図２において、２６が負圧ポンプであり、略半球状の頭部を有するプランジャ２６ａとプランジャ２６ａ回りのシリンダ２６ｂとを具備している。シリンダ２６ｂには、シリンダ２６ｂ内への空気流れのみを許容する逆止弁２６ｃが配置された吸入口２６ｄと、シリンダ２６ｂ外への空気流れのみを許容する逆止弁２６ｅが配置された吐出口２６ｆとが形成され、吸入口２６ｄが第二連通管２４によって負圧タンク２０へ連通され、吐出口２６ｆは大気へ開放されている。プランジャ２６ａは押圧スプリング２６ｇによってシリンダ２６ｂの外方向に付勢されている。
【００２０】
カムシャフト１３には、負圧ポンプ２６を駆動するためのカム２７も取り付けられている。カム２７は、吸気弁６のためのカム１４とは反対方向にテーパ状のカム面を有している。プランジャ２６ａの頭部が、押圧スプリング２６ｇによって、このカム面に当接している。こうして、前述したカムシャフト１３の軸線方向の移動によってプランジャ２６ａのシリンダ２６ｂ内でのストロークが変化し、吸気弁６のリフト量が最小とされる時にはプランジャ２６ｂのストロークは最大とされ、吸気弁６のリフト量が最大とされる時にはプランジャ２６ｂのストロークは最小とされる。プランジャ２６ｂのストロークが大きくされるほど、多量の空気を負圧タンク２０から排気し、負圧タンク２０内の圧力を低下させて負圧程度を高めることができるが、その分、カムシャフト１３からの大きな駆動力が必要となる。
【００２１】
こうして、本実施形態においては、必要吸気量が少なく吸気弁６が小さなリフト量で開弁される時には、負圧ポンプ２６が十分に作動され、負圧タンク２０内の負圧程度を十分に高めることができる。この時には、ブレーキ倍力装置が繰り返し作動されても負圧タンク２０内の負圧が不足するようなことはない。
【００２２】
この時において、負圧ポンプ２６は常に作動されるために、カムシャフト１３を介して機関出力の一部が消費されることとなり、その分、燃料消費率は悪化する。しかしながら、この時には、スロットル弁１０が全開されてポンピング損失は全く発生しないために、その分、燃料消費率は改善されている。負圧ポンプ２６は常に作動されるために、負圧タンク２０内を所望の負圧程度に維持するのにも負圧ポンプ６を非常に小型のものとすることができる。それにより、例えば、低回転低負荷運転により吸気弁６の小さなリフト量での開弁が長期間実施される場合には、負圧タンク２０内の負圧は所望負圧値となっても負圧ポンプ６は依然として作動されることとなるが、この時のエネルギ消費は、この時にスロットル弁を閉弁してポンピング損失を依然として発生させる場合に比較して、少ないものとすることができる。それにより、この時には、スロットル弁を閉弁して吸気管に負圧を発生させるより、スロットル弁を開弁して負圧ポンプによって負圧を発生させた方が、燃料消費率を改善することができる。
【００２３】
また、必要吸気量の増加に伴って、吸気弁６のリフト量が徐々に大きくされると、負圧ポンプ２６のプランジャストロークが徐々に小さくされ、負圧ポンプ２６の作動は徐々に不十分となるが、その分、カムシャフト１３を介しての機関出力の消費量は減少し、燃料消費率の悪化は抑制される。高回転高負荷時においては、吸気弁６のリフト量は最大とされ、この時には、負圧ポンプ２６のプランジャストロークは僅かとされるか又はほぼゼロとされ、すなわち、負圧ポンプ２６は殆ど作動しない。高回転高負荷側となるほど、ブレーキペダルが踏み込まれる頻度は少なく、このように、必要吸気量が多い高回転高負荷側で負圧ポンプ２６を作動させないようにしても、特に問題とはならない。
【００２４】
しかしながら、高速走行時のポンピングブレーキ等によって負圧タンク２０内の負圧程度が低下して、次回のブレーキペダルの踏込力を増加させることができなくなることがある。この時にスロットル弁１０を閉弁すれば、吸気弁６のリフト量は大きくされていて燃焼室２内へ吸入される吸気量が比較的多いために、瞬間的にサージタンク９内で負圧を発生させることができ、負圧タンク２０内の負圧程度を高めることができる。このスロットル弁１０の閉弁は、ほぼ全閉としても良いが、機関回転数及び吸気量に基づきサージタンク９内に必要な負圧が発生する程度とすれば良い。
【００２５】
また、次回のブレーキペダルの踏込力を増加させることができなくなった時点では、スロットル弁１０を閉弁させず、実際のブレーキペダルが踏み込まれた時に、スロットル弁１０を閉弁するようにしても、直ぐにサージタンク９内に負圧を発生させることができるために、特に問題とはならない。スロットル弁１０の閉弁によってサージタンク９内に負圧を発生させることは、ポンピング損失を発生させることであり、燃料消費率を悪化させる。それにより、このように実際にブレーキペダルが踏み込まれるまでスロットル弁１０を閉弁させなければ、その分の燃料消費率の悪化を防止することができる。また、スロットル弁１０の閉弁は、エンジンブレーキを発生させることとなり、実際にブレーキペダルが踏み込まれて車両を減速することが必要となる時に、エンジンブレーキを発生させることは有利である。
【００２６】
こうして、本内燃機関において、吸気量は、吸気弁６の開弁期間及びリフト量によって制御されるが、必要時においてサージタンク９内に負圧を発生させるのにスロットル弁１０は必要とされる。しかしながら、吸気弁６により吸気量を制御する内燃機関においても、可変動弁機構の故障時に備えて一般的にスロットル弁１０は設けられている。また、スロットル弁１０が設けられていれば、吸気量が比較的多い時に、ポンピング損失を発生させない程度にスロットル弁１０を僅かに閉弁することにより、吸気が気筒内へ吸入された際の圧力波がエアクリーナまで伝播して大きな騒音を発生することが防止される。
【００２７】
本実施形態において、負圧ポンプ２６は、吸気弁用カムシャフトによって駆動され、吸気弁のリフト量を大きくすると同時に負圧ポンプ２６の仕事量を減少させるようにしたが、これは本発明を限定するものではなく、他の部分において機関出力を利用して駆動されるようにしても良い。本実施形態において、吸気弁のリフト量は無段階に可変としたが、少なくともに二段階に可変とし、スロットル弁の開度制御を組み合わせて吸気量を制御するようにしても良い。この場合において、吸気弁のリフト量が小さい時には負圧ポンプを十分に作動させ、吸気弁のリフト量が大きい時には負圧ポンプを不十分に作動させるか又は作動停止するようにすれば良い。
【００２８】
ところで、スロットル弁が全開とされていれば、吸気量を制御するために吸気弁の開閉特性を変化させても、サージタンク内には殆ど負圧が発生することはない。しかしながら、前述の騒音対策として、スロットル弁を常に一定開度に閉弁するようにすると、又は、スロットル弁を吸気量が多いほど大きく閉弁するようにすると、吸気弁のリフト量を大きくして吸気量が増大するほど、サージタンク内には比例的に負圧程度の高い負圧が発生することとなる。このように、スロットル弁が設定開度に閉弁される場合には、前述の実施形態のように負圧ポンプを作動させることにより、サージタンク内で発生する負圧の程度が高いほど、負圧ポンプの仕事量が比例的に少なくなる。すなわち、第一負圧供給手段の負圧供給能力が高いほど第二負圧供給手段において利用される機関駆動力が少なくなる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明による内燃機関の負圧制御装置は、吸気管負圧を使用する第一負圧供給手段と、機関駆動力を利用して発生させた負圧を使用する第二負圧供給手段とを有し、第一負圧供給手段の負圧供給能力が高いほど第二負圧供給手段において利用される前記機関駆動力を比例的に少なくするようになっている。それにより、第二負圧供給手段における機関駆動力の利用は最小限となり、内燃機関の燃料消費率の悪化を防止することができる。
【００３０】
また、本発明によるもう一つの内燃機関の負圧制御装置は、吸気管負圧を使用する第一負圧供給手段と、機関駆動力を利用して発生させた負圧を使用する第二負圧供給手段とを有し、吸気管負圧が実際に発生していなくても直ぐに吸気管負圧を発生させることができる第一状態の時には、吸気管負圧が実際に発生していなくて直ぐに吸気管負圧を発生させることができない第二状態の時に比較して、第二負圧供給手段において利用される機関駆動力を少なくするか又は無くするようになっている。それにより、第二負圧供給手段における機関駆動力の利用は最小限となり、内燃機関の燃料消費率の悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による負圧制御装置が取り付けられた内燃機関の概略断面図である。
【図２】吸気弁の可変動弁機構及び負圧制御装置の負圧ポンプを示す概略図である。
【符号の説明】
１…機関本体
６…吸気弁
１０…スロットル弁
１３…カムシャフト
１４…カム
２０…負圧タンク
２６…負圧ポンプ
２７…カム
【図１】
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【図２】
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