(57)【要約】【課題】  本発明は、車載制御装置に関し、エゼクタを搭載する車両において電子制御式スロットル弁の制御系に故障が生じた際における車両の退避走行車速とブレーキブースタ負圧とを共に高いレベルに確保することを目的とする。【解決手段】  車両は、電子スロットルとしてのスロットルバルブ２２の上流側の吸気管１４側から空気を導入しスロットルバルブ２２の下流側のインテークマニホールド２４へ排出することにより、ブレーキブースタ３４にインマニ負圧よりも大きなブレーキブースタ負圧を導くエゼクタ４０を備える。吸気管１４とエゼクタ４０との間に、両者の連通・遮断を切り替えるＯＮ−ＯＦＦバルブ４２を介在させる。そして、エンジン冷間時以外に、スロットルバルブ２２を制御する電子スロットル系の故障時に、ＯＮ−ＯＦＦバルブ４２により吸気管１４とエゼクタ４０とを連通させることでエゼクタ４０を作動させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子制御式スロットル弁の上流側の吸気管に接続する第１のポートと、電子制御式スロットル弁の下流側のインテークマニホールドに接続する第２のポートと、ブレーキブースタに接続する第３のポートと、を有し、前記第１のポート側から前記第２のポート側への空気の流れによってブレーキブースタに前記第３ポートを介してインマニ負圧よりも大きなブレーキブースタ負圧を導くエゼクタを備える車両の車載制御装置であって、
電子制御式スロットル弁の制御系の故障時に前記エゼクタを作動させるフェール時エゼクタ制御手段を備えることを特徴とする車載制御装置。
【請求項２】
エンジン冷間時に前記エゼクタを作動させる通常時エゼクタ制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載の車載制御装置。
【請求項３】
前記吸気管と前記第１のポートとの連通・遮断を切り替える連通状態切替手段を備え、
前記フェール時エゼクタ制御手段は、電子制御式スロットル弁の制御系の故障時に前記連通状態切替手段により前記吸気管と前記第１のポートとを連通させることにより前記エゼクタを作動させることを特徴とする請求項１記載の車載制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載制御装置に係り、特に、車両に搭載されたブレーキブースタの負圧をエンジンのインテークマニホールドに生ずる負圧よりも増加させるエゼクタを備える車両の車載制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両エンジンのスロットルバルブをモータにて駆動し、アクセルペダルの操作量に応じたスロットル開度が実現されるようにモータを駆動制御する電子スロットルシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。このシステムにおいては、その系の故障時に車両の退避走行を可能とするため、スロットルバルブを所定開度に開弁固定するスロットルオープナーが設けられている。従って、電子スロットルのシステム故障が生じた場合にも、スロットルバルブの開度が所定開度に固定されることで、車両の退避走行が可能となっている。
【０００３】
また、車両エンジンの吸気系とブレーキブースタとの間に設けられたエゼクタを備える車両の制御装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。エゼクタは、スロットルバルブの上流側から空気を流入させ、その空気をベンチュリ効果を伴ってスロットルバルブの下流側へ排出することにより、ブレーキブースタ負圧をエンジン側のインマニ負圧よりも増加させる機能を有している。上記特許文献２記載の装置において、エゼクタは、ブレーキブースタ負圧が所定値以下に低下した際に作動する。従って、ブレーキブースタ負圧が低下しても、エゼクタの作動によって比較的大きなブレーキブースタ負圧が確保されることとなる。
【特許文献１】特開平６−２５７４号公報
【特許文献２】特開昭６２−２１４２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１記載のシステムにおいて、電子スロットルシステムの故障時におけるスロットルバルブの固定開度が開き側に設定されると、エンジンへの吸入空気量が多くなるため、車両の退避走行速度が確保される一方、スロットルバルブの上流側と下流側との差圧が小さくなるため、ブレーキブースタに導かれる負圧が低下することによってブレーキ性能を高く維持することができなくなる。一方、上記の固定開度が閉じ側に設定されると、逆に、スロットルバルブの上流側と下流側との差圧が大きくなるため、ブレーキ性能が高く確保される一方、エンジンへの吸入空気量が少なくなるため、車両の退避走行速度が低下してしまう。
【０００５】
ここで、上記したエゼクタが搭載されている車両においては、非搭載車に比べてブレーキブースタの負圧を増加させることは可能であるが、上記特許文献２記載の装置は、エゼクタの作動をブレーキブースタ負圧が所定値以下に低下した際に行うだけであるので、電子スロットルシステムの故障時に対応するものではなく、かかる故障時における車両の退避走行速度とブレーキブースタ負圧とを共に高いレベルに確保することはできない。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、エゼクタを搭載する車両において電子制御式スロットル弁の制御系に故障が生じた際における車両の退避走行車速とブレーキブースタ負圧とを共に高いレベルに確保することが可能な車載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】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、電子制御式スロットル弁の上流側の吸気管に接続する第１のポートと、電子制御式スロットル弁の下流側のインテークマニホールドに接続する第２のポートと、ブレーキブースタに接続する第３のポートと、を有し、前記第１のポート側から前記第２のポート側への空気の流れによってブレーキブースタに前記第３ポートを介してインマニ負圧よりも大きなブレーキブースタ負圧を導くエゼクタを備える車両の車載制御装置であって、電子制御式スロットル弁の制御系の故障時に前記エゼクタを作動させるフェール時エゼクタ制御手段を備える車載制御装置により達成される。
【０００８】
請求項１記載の発明において、ブレーキブースタにエンジンのインマニ負圧よりも大きなブレーキブースタ負圧を導く機能を有するエゼクタは、電子制御式スロットル弁の制御系の故障時に作動される。このため、電子制御式スロットル弁の制御系の故障時に、車両の退避走行車速を高いレベルに維持しつつ、ブレーキブースタ負圧を高いレベルにまで増加させることが可能となっている。
【０００９】
この場合、請求項２に記載する如く、請求項１記載の車載制御装置において、エンジン冷間時に前記エゼクタを作動させる通常時エゼクタ制御手段を備える車載制御装置によれば、エンジン温間時であっても電子制御式スロットルの故障時はエゼクタの作動によって車両の退避走行車速とブレーキブースタ負圧とを共に高いレベルに確保することができる。
【００１０】
また、請求項３に記載する如く、請求項１記載の車載制御装置において、前記吸気管と前記第１のポートとの連通・遮断を切り替える連通状態切替手段を備え、前記フェール時エゼクタ制御手段は、電子制御式スロットル弁の制御系の故障時に前記連通状態切替手段により前記吸気管と前記第１のポートとを連通させることにより前記エゼクタを作動させることとすればよい。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１乃至３記載の発明によれば、エゼクタを搭載する車両において電子制御式スロットルの故障時における車両の退避走行車速とブレーキブースタ負圧とを共に高いレベルに確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例である車両に搭載される車載制御装置１０のシステム構成図を示す。本実施例において、車両は、動力源としてのエンジン１２を備えている。エンジン１２は、各気筒内に空気を導入する吸気管１４を有している。吸気管１４には、エンジン１２の気筒内に吸入する空気を濾過するエアクリーナ１６が設けられている。吸気管１４の、エアクリーナ１６の下流側には、エアフローメータ１８が配設されている。エアフローメータ１８は、大気からエンジン１２へ吸入される空気の量に応じた信号を出力する。本実施例の車載制御装置１０は、エンジン制御用の電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵと称す）２０を備えている。上記したエアフローメータ１８の出力信号は、エンジンＥＣＵ２０に供給される。エンジンＥＣＵ２０は、エアフローメータ１８の出力信号に基づいて、エンジン１２への吸入空気量Ｑを検出する。
【００１３】
吸気管１４の、エアフローメータ１８の下流側には、スロットルバルブ２２が配設されている。スロットルバルブ２２には、アクチュエータとしての電気モータ（図示せず）が連結されている。この電気モータは、エンジンＥＣＵ２０の指令に従って駆動制御され、スロットルバルブ２２の開度を調整する。スロットルバルブ２２は、電子スロットルとして、電気モータの駆動に応じた開度に調整され、エンジン１２に供給される空気量を調整する。
【００１４】
吸気管１４には、エンジン１２の気筒分だけの枝路を有するインテークマニホールド２４を介して、気筒が設けられているエンジン本体２６が接続されている。インテークマニホールド２４には、エンジン１２の各気筒にそれぞれ対応して燃料噴射弁（図示せず）が配設されている。各燃料噴射弁は、適当なタイミングで枝路に燃料を適当な量だけ噴射供給する。燃料噴射弁から噴射供給された燃料は、吸気管１４からの空気と混合されて、エンジン１２の各気筒に供給される。
【００１５】
また、本実施例において、車両は、ブレーキ装置３０を備えている。ブレーキ装置３０は、車両運転者の操作するブレーキペダル３２を有している。ブレーキペダル３２には、ブレーキブースタ３４が連結されている。ブレーキブースタ３４には、負圧導入路３６を通じて、エンジン１２のスロットルバルブ２２の下流側に生ずる負圧が導かれている。ブレーキブースタ３４は、ブレーキペダル３２が踏み込み操作された場合に、エンジン１２からの負圧を利用してブレーキ踏力に対して所定の倍力比を有するアシスト力を発生する。ブレーキブースタ３４で発生したアシスト力は、マスタシリンダを介してホイルシリンダに供給され、車輪の回転を停止させる制動力となる。
【００１６】
上記したブレーキブースタ３４とエンジン１２とを連通する負圧導入路３６には、エゼクタ４０が設けられている。エゼクタ４０は、吸気管１４の、エアフローメータ１８の下流側かつスロットルバルブ２２の上流側に接続する第１のポート４０ａと、インテークマニホールド２４のスロットルバルブ２２の下流側に接続する第２のポート４０ｂと、ブレーキブースタ３４の負圧室に接続する第３のポート４０ｃと、を有している。エゼクタ４０内には、第３のポート４０ｃに連通する減圧室と、第２のポート４０ｂに連通する出口室と、両室を連通するディフューザと、が設けられている。ディフューザは、減圧室の一端側に形成した先細テーパ部と、出口室の一端側に形成した末広テーパ部と、から構成されている。減圧室には、第１のポート４０ａに連通しかつ噴孔をディフューザに向けたノズルが先細テーパ部に近接して配設されている。
【００１７】
エゼクタ４０は、ブレーキブースタ３４に生ずる負圧（以下、ブレーキブースタ負圧と称す）をエンジン１２に生ずる負圧（以下、インマニ負圧と称す）よりも増加させる機能を有している。すなわち、エゼクタ４０は、インマニ負圧によって吸気管１４から第１のポート４０ａに導入した空気をディフューザへ向けて噴射し、空気の高速噴流を生起させ、その空気を第２のポート４０ｂからインテークマニホールド２４へ向けて排出する。かかる空気の高速噴流が行われると、ベンチュリ効果によって減圧室の負圧が増大することで、ブレーキブースタ３４に導かれるブレーキブースタ負圧がインマニ負圧よりも増加する。
【００１８】
エゼクタ４０の第１ポート４０ａと吸気管１４との間には、両者の連通・遮断を切り替えるＯＮ−ＯＦＦバルブ４２が介在されている。ＯＮ−ＯＦＦバルブ４２は、上記したエンジンＥＣＵ２０に接続されており、エンジンＥＣＵ２０により開閉駆動される。ＯＮ−ＯＦＦバルブ４２は、エンジンＥＣＵ２０から供給される信号がオフ状態である場合に第１ポート４０ａと吸気管１４とを遮断し、エンジンＥＣＵ２０から供給される信号がオン状態である場合に第１ポート４０ａと吸気管１４とを連通させる２位置弁である。
【００１９】
エンジンＥＣＵ２０には、各種のエンジン情報に応じた信号を出力するセンサ４４が接続されている。エンジンＥＣＵ２０は、各センサ４４の出力信号に基づいてエンジン１２の情報、具体的には、エンジン水温やエンジン回転数，スロットル開度，アクセル開度等を検出する。そして、かかるエンジン情報に基づいてスロットルバルブ２２及びＯＮ−ＯＦＦバルブ４２をそれぞれ駆動制御する。
【００２０】
次に、本実施例におけるエゼクタ４０の制御について説明する。
【００２１】
ところで、車両のインテークマニホールド２４に生ずるインマニ負圧はエンジン１２の負荷や回転数などの状態により異なる。エンジン冷間時にはエンジン触媒を暖めるべくスロットルバルブ２２が大きく開き、多くの空気がエンジン本体１６側に流入するが、この場合、インマニ負圧は小さくなり、それに伴ってブレーキブースタ負圧も小さく抑制されるおそれがある。ブレーキブースタ負圧が小さいと、運転者によってブレーキペダル３２の踏み込み操作が行われても、ブレーキブースタ３４は大きな倍力比を得ることができず、車両制動を行ううえで運転者のブレーキ操作負担は増加することとなる。
【００２２】
そこで、本実施例の車載制御装置１０において、エンジンＥＣＵ２０は、センサ４４からのエンジン情報（特にエンジン水温）に基づいてエンジン１２が冷間状態にあるか否か、すなわち、ブレーキブースタ３４が所定の倍力比を有しないものとなっているか否かを判別する。そして、エンジン１２が冷間状態にあると判別した場合は、エゼクタ４０を作動させるべく、ＯＮ−ＯＦＦバルブ４２に対してオン信号を供給する。この場合には、ＯＮ−ＯＦＦバルブ４２の開弁によって吸気管１４とエゼクタ４０の第１のポート４０ａとが連通され、第１のポート４０ａからディフューザを介して第２のポート４０ｂへ高速の空気が流通するので、エゼクタ４０の作動によってブレーキブースタ３４にインマニ負圧よりも高圧のブレーキブースタ負圧が導かれる。
【００２３】
一方、エンジンＥＣＵ２０は、エンジン１２が冷間状態にないと判別した場合は、エゼクタ４０の作動を禁止すべく、ＯＮ−ＯＦＦバルブ４２に対してオフ信号を供給する。この場合には、ＯＮ−ＯＦＦバルブ４２の閉弁によって吸気管１４とエゼクタ４０の第１のポート４０ａとが遮断され、第１のポート４０ａからディフューザを介した第２のポート４０ｂへの空気の流通が生じないので、ブレーキブースタ３４にインマニ負圧と同程度のブレーキブースタ負圧が導かれる。
【００２４】
かかる制御によれば、あまり大きなインマニ負圧が生じないエンジン冷間時、エゼクタ４０の作動によってブレーキブースタ３４にそのインマニ負圧よりも大きなブレーキブースタ負圧が導かれるので、エゼクタ４０を作動させない構成に比べてブレーキブースタ３４の倍力比を大きく確保することができる。このため、本実施例によれば、エンジン冷間時にもエンジン温間時と同様に、車両制動時の運転者のブレーキ操作負担の軽減を図ることができ、車両の確実な制動を得ることが可能となっている。
【００２５】
また、本実施例において、車両は、エンジン１２への吸入空気量を調整するスロットルバルブ２２を電気的に開度調整する電子スロットルを搭載している。かかる電子スロットルにおいては、スロットル開度を検出するセンサ４４や回路の異常又はスロットルバルブ２２を開閉する電気モータの異常等の故障が発生した場合、スロットルバルブ２２の適切な開度調整を行うことができなくなる。
【００２６】
これに対して、本実施例において、スロットルバルブ２２には、リターンスプリング（図示せず）が連結されている。また、エンジンＥＣＵ２０は、電子スロットル系に故障（フェール）が生じているか否かを判別し、その判別結果として電子スロットル系に故障が発生していると判別した場合は、スロットルバルブ２２を開閉する電気モータへの通電をカットする。上記したリターンスプリングは、電気モータへの通電がカットされた場合にスロットルバルブ２２を所定の開度に開弁固定させる力を発生する。スロットルバルブ２２が所定の開度に開弁固定されると、吸気管１４からインテークマニホールド２４への空気の吸入がある程度の量だけ許容されるので、エンジン１２の回転が許可される。従って、本実施例の構成においては、電子スロットル系に故障が生じても、車両を退避走行させることが可能となっている。
【００２７】
ここで、車両の退避走行速度を高くするためには、スロットルバルブ２２の固定開度を開き側に設定することが有効であるが、かかる開き側の設定では、吸気管１４のスロットルバルブ２２の下流側と上流側との差圧が小さくなるため、インマニ負圧の低下に起因してブレーキブースタ負圧も低下し、ブレーキ性能を高く維持することができなくなってしまう。一方、ブレーキブースタ負圧を高くしてブレーキ性能を確保するためには、スロットルバルブ２２の固定開度を閉じ側に設定することが有効であるが、かかる閉じ側の設定では、エンジン１２への吸入空気量が減少して、車両の退避走行速度が低下してしまう。従って、車両の退避走行速度とブレーキ性能とを両立させるためには、電子スロットル系の故障時におけるスロットルバルブ２２の固定開度を適当に設定することが必要である。
【００２８】
一方、本実施例において、車両は、上記の如く、ブレーキブースタ負圧をインマニ負圧よりも増加させるエゼクタ４０を搭載している。エゼクタ４０は上記の如く原則としてエンジン冷間時に作動されるものであるが、かかるエンジン冷間時以外に電子スロットル系の故障が生じた際に作動されれば、その作動を行わない場合に比べて、ブレーキブースタ負圧を高いレベルに上昇させることが可能となると共に、また、スロットルバルブ２２の固定開度を開き側に設定することで車両の退避走行速度を高めつつブレーキブースタ負圧を高いレベルに維持することが可能となる。そこで、本実施例の車載制御装置１０は、電子スロットル系の故障時にエゼクタ４０を作動させることにより、車両の退避走行車速とブレーキブースタ負圧とを共に高いレベルに確保することとしている。
【００２９】
図２は、上記の機能を実現すべく、本実施例の車載制御装置１０においてエンジンＥＣＵ２０が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図２に示すルーチンは、その処理が終了するごとに繰り返し起動されるルーチンである。図２に示すルーチンが起動されると、まずステップ１００の処理が実行される。
【００３０】
ステップ１００では、スロットルバルブ２２を制御する電子スロットル系に故障（フェール）が生じているか否か、具体的には、スロットル開度を検出するセンサ４４や回路の異常又はスロットルバルブ２２を開閉する電気モータの異常等が発生しているか否かが判別される。その結果、否定判定がなされ、フェールが生じていないと判別された場合は、以後、何ら処理が進められることなく今回のルーチンは終了される。一方、肯定判定がなされ、フェールが生じていると判別された場合は、次にステップ１１０において電子スロットル系の故障に関するフラグをセットする処理が行われる。かかるフラグ処理が行われると、以後、電子スロットル系に故障が生じたとして、以下に示す処理が行われる。
【００３１】
ステップ１２０では、ＯＮ−ＯＦＦバルブ４２にオン信号を供給することによりエゼクタ４０を作動させる処理が実行される。本ステップ１２０の処理が実行されると、以後、吸気管１４とエゼクタ４０の第１のポート４０ａとの連通によってエゼクタ４０が機能し、ブレーキブースタ負圧がインマニ負圧よりも増加して大きくなる。
【００３２】
ステップ１３０では、スロットルバルブ２２を開閉する電気モータへの通電をカットすることにより電子スロットルとしてのスロットルバルブ２２を所定の開度に固定する処理が実行される。本ステップ１３０の処理が実行されると、以後、吸気管１４からインテークマニホールド２４への空気の吸入がある程度の量だけ許容され、車両が退避走行することとなる。本ステップ１３０の処理が終了すると、今回のルーチンが終了される。
【００３３】
上記図２に示すルーチンによれば、スロットルバルブ２２を制御する電子スロットル系のセンサや電気モータ等に故障（フェール）が生じた場合に、エゼクタ４０を作動させつつスロットルバルブ２２の開度を所定の開度に固定することができる。エゼクタ４０が作動する場合は、作動しない場合に比べてブレーキブースタ負圧が高いレベルにまで上昇する。この点、電子スロットル系の故障時におけるスロットルバルブ２２の固定開度が開き側に設定されても、ある程度高いブレーキブースタ負圧が確保される。また、エゼクタ４０の作動のために吸気管１４から第１のポート４０ａを介してエゼクタ４０に導入された空気は、第２のポート４０ｂを介してインテークマニホールド２４へ排出されるため、スロットルバルブ２２を通過した空気と同様に、エンジン１２の気筒に吸入され、その回転に寄与する。従って、本実施例の車載制御装置１０によれば、電子スロットル系の故障時において車両の退避走行速度とブレーキブースタ負圧とを共に高いレベルにまで向上させることが可能となっている。
【００３４】
尚、上記の実施例においては、スロットルバルブ２２が特許請求の範囲に記載した「電子制御式スロットル弁」に、ＯＮ−ＯＦＦバルブ４２が特許請求の範囲に記載した「連通状態切替手段」に、それぞれ相当していると共に、エンジンＥＣＵ２０が、上記図２に示すルーチン中ステップ１２０の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「フェール時エゼクタ制御手段」が、エンジン冷間時にブレーキブースタ負圧をインマニ負圧よりも増加させるべくエゼクタ４０を作動させることにより特許請求の範囲に記載した「通常時エゼクタ制御手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施例である車載システムの構成図である。
【図２】本実施例の車載システムにおいて実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１０  車載制御装置
１２  エンジン
１４  吸気管
２０  エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）
２２  スロットルバルブ
２４  インテークマニホールド
３４  ブレーキブースタ
４０  エゼクタ
４０ａ  第１のポート
４０ｂ  第２のポート
４０ｃ  第３のポート
４２  ＯＮ−ＯＦＦバルブ
【図２】
2005186708.tif 000003
【図１】
2005186708.tif 000004