(57)【要約】【課題】負圧ポンプが不必要に運転されることによるエネルギ損失を極力抑えて燃費の更なる向上を図ることのできる車両の負圧供給装置を提供する。【解決手段】吸気バルブ１７の最大リフト量及び開弁期間を変更する可変動弁機構１００により吸入空気量を調量する可変動弁吸気制御と、吸気通路３０に設けられたスロットルバルブ３１により吸入空気量を調量するスロットル吸気制御とを実行可能なエンジン１０を搭載し、負圧ポンプ６０を通じてブレーキブースタ５０に負圧を供給するようにした車両の負圧供給装置であって、スロットル吸気制御が実行されているときは可変動弁吸気制御のみが実行されているときと比較して負圧ポンプ６０の駆動量が小さくなるように同負圧ポンプ６０の運転を制限する。【選択図】図１
2007132211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブの最大リフト量及び開弁期間を変更する可変動弁機構により吸入空気量を調量する可変動弁吸気制御と、吸気通路に設けられたスロットルバルブにより吸入空気量を調量するスロットル吸気制御とを実行可能な内燃機関を搭載し、負圧ポンプを通じて負圧アクチュエータに負圧を供給するようにした車両の負圧供給装置であって、
前記スロットル吸気制御が実行されているときは前記可変動弁吸気制御のみが実行されているときと比較して前記負圧ポンプの駆動量が小さくなるように同負圧ポンプの運転を制限する制限手段を備える
ことを特徴とする車両の負圧供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両の負圧供給装置において、
前記制限手段は前記負圧ポンプを駆動する動力源と前記負圧ポンプとの駆動連結を断接するクラッチと、その断接状態を切り替える切替え手段とを備え、同切替え手段は前記スロットル吸気制御が実行されているときは前記クラッチによる駆動連結を切り離す
ことを特徴とする車両の負圧供給装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両の負圧供給装置において、
前記制限手段は、前記負圧ポンプから前記負圧アクチュエータに至る負圧供給系に設けられた外気導入弁と、前記スロットル吸気制御が実行されるときに前記外気導入弁を開弁駆動する駆動手段とを備える
ことを特徴とする車両の負圧供給装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両の負圧供給装置において、
前記可変動弁機構は機関温度が低いときに吸気バルブの最大リフト量及び開弁期間についてそれぞれの下限値が大きくなるように同下限値の変更可能な範囲が制限されるものであり、前記制限手段は前記可変動弁機構による吸気バルブの最大リフト量及び開弁期間の各下限値の変更範囲が制限される機関温度域において前記負圧ポンプの運転を制限する
ことを特徴とする車両の負圧供給装置。
【請求項５】
請求項４に記載の車両の負圧供給装置において、
前記可変動弁機構は機関温度が低いときほど前記各下限値が大きくなるようにそれらの変更可能な範囲を制限するものであり、前記制限手段は機関温度が低いときほど前記負圧ポンプの駆動量が小さくなるようにその運転を制限する
ことを特徴とする車両の負圧供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の負圧アクチュエータに負圧を供給する負圧供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関においては、吸気通路に設けられたスロットルバルブの開度を機関運転状態に基づいて変更することにより吸入空気量を調量する、いわゆるスロットル吸気制御が実行される。これに対して、近年、吸気バルブの最大リフト量及び開弁期間を機関運転状態に応じて変更する可変動弁機構を備え、同可変動弁機構を機関運転状態に基づいて制御することにより吸入空気量を調量する、いわゆる可変動弁吸気制御を実行する内燃機関が提案されている（例えば特許文献１参照）。こうした可変動弁吸気制御においては、スロットルバルブを大きく開いた状態のまま吸入空気量を調量することができる。そのため、スロットル吸気制御と比較してスロットルバルブを絞ることに起因して発生するポンピングロスを低減させ、燃費の向上を図ることができるようになる。
【０００３】
なお、こうした可変動弁吸気制御を実行可能な内燃機関であれば、吸気通路に敢えてスロットルバルブを設ける必要はない。但し、機関冷間時等、特定の機関運転状態において可変動弁機構の制御精度が低下することが想定される場合には、最大リフト量及び開弁期間を小さく設定したときにその影響をより大きく受けることとなり、気筒間のトルク変動等の問題が発生する。そのため、このような機関運転状態においては最大リフト量及び開弁期間の下限値が大きくなるようにそれらの変更可能な範囲が制限される。この場合には、可変動弁吸気制御を実行可能な内燃機関であっても、吸気通路にスロットルバルブを備えるようにし、そのような特定の機関運転状態にあるときには、可変動弁吸気制御を中止してスロットル吸気制御に切り替える、もしくは可変動弁吸気制御とスロットル吸気制御との協調制御を実行する。すなわち、変更範囲が制限された可変動弁機構による吸気制御のみでは所望の調量ができない場合をスロットル吸気制御によって補償するようにしている。
【０００４】
ところで、内燃機関を搭載する車両には、ブレーキの制動力を増大させるブレーキブースタ等、吸気負圧を利用する種々の負圧アクチュエータが設けられている。ここで、これら負圧アクチュエータを適切に動作させるためには、十分な大きさの負圧を確保する必要がある。しかし、前述したように可変動弁吸気制御の実行時にあっては、スロットルバルブが大きく開かれた状態になるため、スロットル吸気制御の実行時と比較して発生する吸気負圧が極めて小さくなる。そのため、負圧アクチュエータを作動させるための負圧を確保することが難しくなる。
【０００５】
そこで、特許文献２に記載の装置では、負圧ポンプを設けるようにし、吸気負圧の他、この負圧ポンプにより発生する負圧を更に負圧アクチュエータに供給するようにしている。
【特許文献１】特開２００１−２６３０１５号公報
【特許文献２】特開２００１−３３４９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように負圧ポンプを別途設けることにより、スロットルバルブが大きく開かれた状態にあり十分な吸気負圧が確保できないような場合であっても、この負圧ポンプに発生する負圧によってこれを補うことができ、負圧アクチュエータを適切に動作させることができるようになる。
【０００７】
但しここで、負圧ポンプは、吸気負圧が極めて小さい場合であっても負圧アクチュエータの確実な動作を保証できる程度に高い負圧供給能力を有したものでなければならない。このため、従来の装置にあっては、この負圧ポンプを運転させることに伴う機関駆動力の損失を無視することはできず、上記可変動弁機構を通じて吸入空気量を調量することによる燃費向上も自ずと限界があるものとなっていた。
【０００８】
この発明はこうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、スロットル吸気制御と可変動弁吸気制御とを実行可能な内燃機関を搭載し、負圧アクチュエータに対して負圧ポンプから負圧を供給するようにした車両の負圧装置において、負圧ポンプが不必要に運転されることによるエネルギ損失を極力抑えて燃費の更なる向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
こうした目的を達成するための構成及び作用効果について以下に記載する。
請求項１に記載の発明は、吸気バルブの最大リフト量及び開弁期間を変更する可変動弁機構により吸入空気量を調量する可変動弁吸気制御と、吸気通路に設けられたスロットルバルブにより吸入空気量を調量するスロットル吸気制御とを実行可能な内燃機関を搭載し、負圧ポンプを通じて負圧アクチュエータに負圧を供給するようにした車両の負圧供給装置であって、前記スロットル吸気制御が実行されているときは前記可変動弁吸気制御のみが実行されているときと比較して前記負圧ポンプの駆動量が小さくなるように同負圧ポンプの運転を制限する制限手段を備えることをその要旨とする。
【００１０】
燃費の向上を図る上では、吸入空気の調量に際して極力可変動弁吸気制御の実行機会を増大させることによりポンピングロスの低減を図ることが有効である。しかし、機関冷間時等、特定の機関運転状態にあって可変動弁機構の制御精度低下が懸念される場合には、可変動弁機構による最大リフト量及び開弁期間の下限値が大きくなるようにそれらの変更可能な範囲が制限されるため、可変動弁吸気制御のみでは所望の吸入空気量にまで減量することができない場合が生じる。従って、このような特定の機関運転状態にあるときには、可変動弁吸気制御を中止してスロットル吸気制御に切り替える、もしくは可変動弁吸気制御とスロットル吸気制御との協調制御を実行することにより吸入空気量の調量が行われる。
【００１１】
そして、スロットル吸気制御が実行されているときは、可変動弁吸気制御のみが実行されているときと比較して、スロットルバルブの絞り作用により吸気通路内に発生する吸気負圧が大きくなる。その結果、負圧ポンプによる負圧供給の必要性は、可変動弁吸気制御のみが実行されているときと比較して低くなる。
【００１２】
この点、上記構成によれば、スロットル吸気制御が実行されているときは可変動弁吸気制御のみが実行されているときよりも負圧ポンプの駆動量が小さくなるようにその運転を制限するようにしているため、負圧ポンプが不必要に運転されることによるエネルギ損失を極力抑えて燃費の更なる向上を図ることができるようになる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両の負圧供給装置において、前記制限手段は前記負圧ポンプを駆動する動力源と前記負圧ポンプとの駆動連結を断接するクラッチと、その断接状態を切り替える切替え手段とを備え、同切替え手段は前記スロットル吸気制御が実行されているときは前記クラッチによる駆動連結を切り離すことをその要旨とする。
【００１４】
同構成によれば、スロットル吸気制御が実行されており負圧ポンプによる負圧供給の必要性が低いときには、前記負圧ポンプと前記内燃機関との駆動連結が切り離される。そのため、負圧ポンプを駆動する動力源に負圧ポンプの駆動負荷が作用せず、同動力源におけるエネルギ損失の低減を図ることができるようになる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の車両の負圧供給装置において、前記制限手段は、前記負圧ポンプから前記負圧アクチュエータに至る負圧供給系に設けられた外気導入弁と、前記スロットル吸気制御が実行されるときに前記外気導入弁を開弁駆動する駆動手段とを備えることをその要旨とする。
【００１６】
同構成では、スロットル吸気制御が実行されているときは、外気導入弁の開度を増大させ、負圧供給系を通じて負圧アクチュエータに供給される負圧を低下させることにより、負圧ポンプの負荷を低減させるようにしている。従って、負圧ポンプによる負圧供給の必要性が低い場合に、同負圧ポンプの運転を制限してその駆動エネルギの低減を図ることができるようになる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両の負圧供給装置において、前記可変動弁機構は機関温度が低いときに吸気バルブの最大リフト量及び開弁期間についてそれぞれの下限値が大きくなるように同下限値の変更可能な範囲が制限されるものであり、前記制限手段は前記可変動弁機構による吸気バルブの最大リフト量及び開弁期間の各下限値の変更範囲が制限される機関温度域において前記負圧ポンプの運転を制限することをその要旨とする。
【００１８】
可変動弁機構の設計は、それを構成する各部材の熱膨張差による寸法のずれが完全暖機後の機関運転温度域において最も小さくなるように熱膨張を考慮して行われている。従って、機関冷間時等にはそのずれが大きく、機関温度が高くなるにつれてずれは小さくなる。このため、最大リフト量及び開弁期間の下限値は、機関温度が低いときには大リフト量、長開弁期間側に制限される。そして、こうした制限により吸入空気量を所望の量に調量することができない場合には、可変動弁吸気制御をスロットル吸気制御に切り替える、或いは可変動弁吸気制御の他、スロットル吸気制御を併せて実行する協調制御が行われる。従って、こうした最大リフト量及び開弁期間についてそれらの下限値の変更範囲が制限されているときには、スロットルバルブの絞り作用を通じて吸気負圧が発生しており、負圧ポンプによる負圧供給の必要性が低いといえる。
【００１９】
上記構成によれば、このように負圧ポンプによる負圧供給の必要性が低いときに、負圧ポンプの運転を制限するようにしているため、その駆動エネルギの低減を図ることができるようになる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の車両の負圧供給装置において、前記可変動弁機構は機関温度が低いときほど前記各下限値が大きくなるようにそれらの変更可能な範囲を制限するものであり、前記制限手段は機関温度が低いときほど前記負圧ポンプの駆動量が小さくなるようにその運転を制限することをその要旨とする。
【００２１】
また、機関温度が低いときほど可変動弁機構の最大リフト量及び開弁期間の下限値が大きくなるようにその変更可能な範囲が制限される場合には、機関温度が低いときほどスロットル吸気制御によって吸入空気量を調量する機会は多くなるため、確保される吸気負圧も大きくなる。従って、こうした場合には、請求項５に記載される発明によるように、機関温度が低く、吸気負圧により大きな吸気負圧が確保されるときほど、負圧ポンプの駆動量が小さくなるように同負圧ポンプの運転が制限するのが望ましい。同構成によれば、より効率的に負圧ポンプの運転を制限することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１実施形態）
この発明に係る車両の負圧供給装置を、負圧を利用するブレーキブースタを搭載した自動車に具体化した第１実施形態について図１〜図７を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図１は、第１実施形態における負圧供給装置並びに同装置から負圧が供給されるブレーキブースタについて、それらの概略構成を示している。図１に示されるように、自動車１は、負圧を利用して制動力を増大させるブレーキブースタ５０、ブレーキブースタ５０に供給する負圧を発生する負圧ポンプ６０、可変動弁機構１００を備えたエンジン１０、並びに自動車１の装置各部を統括的に制御する電子制御装置９０を有して構成されている。
【００２４】
このエンジン１０は、そのシリンダブロック１１に４つのシリンダ１１ａ（図１にはその１つのみを図示）が形成された直列４気筒エンジンである。シリンダブロック１１の上部には、シリンダヘッド１２が組み付けられるとともに、各シリンダ１１ａには、その内面に当接して上下動するようにピストン１３が設けられている。それらピストン１３はコネクティングロッド２９を介して、クランクシャフト２５に連結されている。そして、シリンダ１１ａの内部において、シリンダ１１ａの壁面、ピストン１３の上面及びシリンダヘッド１２の下面により区画された空間により燃焼室１４が形成されている。また、シリンダブロック１１の内部には、シリンダ１１ａを囲むようにして冷却水が循環するウォータジャケット１１ｂが形成されている。
【００２５】
シリンダヘッド１２には、各燃焼室１４に対応して点火プラグ２３が設けられている。また、シリンダヘッド１２には、燃焼室１４と連通する吸気ポート１５及び排気ポート１６がそれぞれ形成され、これら各吸気ポート１５には吸気通路３０が、各排気ポート１６には排気通路４０が、それぞれ接続されている。そして、吸気ポート１５及び吸気通路３０により吸気系が、排気ポート１６及び排気通路４０により排気系が構成されている。
【００２６】
更に、吸気ポート１５及び排気ポート１６の燃焼室１４に連通する開口端には、吸気バルブ１７及び排気バルブ１８がそれぞれ設けられ、吸気ポート１５は吸気バルブ１７により、また排気ポート１６は排気バルブ１８により開閉される。排気バルブ１８はそのステムエンド１８ａがロッカアーム２０に下方から当接している。そして、ロッカアーム２０の中央に設けられたローラ２０ａには、排気カムシャフト２２に形成された排気カム２２ａのカム面が上方から当接している。一方、吸気バルブ１７は、そのステムエンド１７ａがロッカアーム１９に下方から当接している。ロッカアーム１９の中央に設けられたローラ１９ａには、可変動弁機構１００の出力アーム１５０が上方から当接している。可変動弁機構１００はその入力アーム１４０が吸気カムシャフト２１に形成された吸気カム２１ａに当接している。吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２はクランクシャフト２５と駆動連結されており、吸気バルブ１７及び排気バルブ１８は、吸気カム２１ａ及び排気カム２２ａによる作用を受けて、クランクシャフト２５の回転に同期して開閉される。
【００２７】
吸気通路３０の入り口側には、図示しないエアクリーナが設けられており、このエアクリーナを通じて空気が吸入される。吸気通路３０には、吸気通路３０を通過する空気の脈動を平滑化させるためのサージタンク３２が設けられている。更に、このサージタンク３２の下流側にて、各気筒の吸気ポート１５の近傍には、各燃焼室１４に向かって燃料を噴射するインジェクタ２４がそれぞれ設けられている。これらインジェクタ２４に、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって所定圧力の燃料が供給されるようになっている。一方、排気通路４０の出口側には、排気を浄化するための三元触媒を内蔵する図示しない触媒コンバータが設けられている。
【００２８】
そして、エンジン１０には、エアクリーナから取り込まれた外気がサージタンク３２を含む吸気通路３０を通じて導入される。また、その外気の導入と同時にインジェクタ２４から燃料が噴射されることにより、その外気と燃料の混合気が吸入行程における吸気バルブ１７の開弁に同期して燃焼室１４に取り込まれる。更に、燃焼室１４に取り込まれた混合気が点火プラグ２３によって点火されることにより、その混合気が燃焼してエンジン１０に駆動力が発生し、クランクシャフト２５が回転する。そして、燃焼後の既燃ガスは、排気行程における排気バルブ１８の開弁に同期して排気として排気通路４０へと導かれ、その排気通路４０から触媒コンバータ等を通じて外部へ排出される。
【００２９】
第１実施形態におけるエンジン１０は、燃焼室１４に吸入される空気の量すなわち吸入空気量を調節する手段として、可変動弁機構１００とスロットルバルブ３１とを備えている。可変動弁機構１００は、前述のように吸気カム２１ａの回転運動による作用を吸気バルブ１７に伝達するために吸気カムシャフト２１とロッカアーム１９との間に配設されている。この可変動弁機構１００には、駆動用のアクチュエータ７０が接続され、可変動弁機構１００により吸気バルブ１７の最大リフト量及び開弁期間を変更することによって吸入空気量が調節される。可変動弁機構１００の構成については、図３及び図４を参照して後述する。一方、スロットルバルブ３１は吸気通路３０内のサージタンク３２より上流側に配設されており、その開度変更によって吸入空気量が調節される。スロットルバルブ３１の近傍には、その開度すなわちスロットル開度を検出するスロットルセンサ８１が設けられている。これら可変動弁機構１００及びスロットルバルブ３１によって、吸入空気量が調節されることにより、燃焼室１４内に供給される混合気の量が調節されエンジン１０の出力が調節される。
【００３０】
また、サージタンク３２には、同サージタンク３２内に発生する吸気負圧をブレーキブースタ５０に供給する負圧供給通路３５が接続されている。この負圧供給通路３５には、サージタンク３２側からブレーキブースタ５０側への気体の流れを規制する逆止弁３６が設けられている。ブレーキブースタ５０には、更に負圧ポンプ６０からの負圧を供給する負圧供給通路６５が接続されている。この負圧供給通路６５には、負圧ポンプ６０側からブレーキブースタ５０側への気体の流れを規制する逆止弁６６が設けられている。負圧ポンプ６０は、排気カムシャフト２２と電磁クラッチ６１を介して駆動連結され、排気カムシャフト２２の回転によって駆動される。ブレーキブースタ５０は、ブレーキペダル５１と接続されており、サージタンク３２及び負圧ポンプ６０から供給された負圧を利用してブレーキペダル５１の踏力を軽減するとともに、自動車１の制動力を増大する。
【００３１】
負圧ポンプ６０と排気カムシャフト２２とを駆動連結する電磁クラッチ６１は、電子制御装置９０からの指令信号によってその駆動連結の断接を切り替える。電子制御装置９０には、シリンダブロック１１に設けられウォータジャケット１１ｂの冷却水の温度を検出する水温センサ８２、前述のスロットルセンサ８１及び以下に説明する各種センサによって検出された信号が入力される。クランクシャフト２５の近傍に設けられる回転角センサ８３は、クランクシャフト２５の所定回転角毎に回転信号を出力し、電子制御装置９０は、この信号に基づいてエンジン１０の回転速度の演算、燃焼行程にある気筒の判別等を行う。吸気通路３０のエアクリーナ下流側に設けられるエアフローメータ８４は、吸入空気量を検出する。エアクリーナとエアフローメータ８４との間に設けられている吸気温センサ８５は、燃焼室１４に取り込まれる空気の温度すなわち吸気温を検出する。排気通路４０内に設けられる酸素センサ８６は、排気中の酸素濃度を検出し、空燃比のリッチ、リーンを示す信号を電子制御装置９０に出力する。エンジン１０のトランスミッションに設けられる車速センサ８７は、車速を検出する。
【００３２】
電子制御装置９０は、これらスロットルセンサ８１、水温センサ８２、回転角センサ８３、エアフローメータ８４、吸気温センサ８５、酸素センサ８６及び車速センサ８７による各検出信号を取り込み、制御プログラムや演算処理を実行し、点火プラグ２３、インジェクタ２４、スロットルバルブ３１、電磁クラッチ６１及びアクチュエータ７０等、自動車１の装置各部へ制御信号を出力する。この実施形態において電子制御装置９０は、電磁クラッチ６１の断接状態を切り替える切替え手段としての機能を有している。
【００３３】
図２に、電子制御装置９０の電気的な構成を示す。図２に示されるように、電子制御装置９０は、中央演算処理装置（以下ＣＰＵとする）９１、所定の制御プログラム等が予め記憶された読み出し専用メモリ（以下ＲＯＭとする）９２、ＣＰＵ９１の演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（以下ＲＡＭとする）９３、ランダムアクセスメモリであるととともにその記憶内容がバッテリバックアップされるバックアップＲＡＭ９４等を備えている。そして、これら各部９１〜９４と外部入力回路９５及び外部出力回路９６等とがバス９７によって接続されてなる論理演算回路として構成されている。外部入力回路９５には、前述したスロットルセンサ８１、水温センサ８２、回転角センサ８３、エアフローメータ８４、吸気温センサ８５、酸素センサ８６及び車速センサ８７がそれぞれ接続されている。また、外部出力回路９６には、点火プラグ２３、インジェクタ２４、スロットルバルブ３１、電磁クラッチ６１及びアクチュエータ７０がそれぞれ接続されている。
【００３４】
次に、図３及び図４を参照して、可変動弁機構１００の構成を説明する。図３は、この可変動弁機構１００の一部断面斜視図であり、その内部構造を示している。図３に示されるように、この可変動弁機構１００は、支持パイプ１２０、コントロールシャフト１３０、入力アーム１４０、第１の出力アーム１５０、並びに第２の出力アーム１６０及びスライダ１７０により構成されている。支持パイプ１２０はエンジン１０のシリンダヘッド１２に支持されており、その内部にはコントロールシャフト１３０が挿入されている。また、支持パイプ１２０にはスライダ１７０が外嵌されている。各アーム１４０、１５０及び１６０は、両出力アーム１５０、１６０が入力アーム１４０を挟むように位置してスライダ１７０に外嵌されている。コントロールシャフト１３０は、その一端がアクチュエータ７０（図示略）に連結されており、同アクチュエータ７０を通じてその軸方向（図３の矢印Ｆ又はＲ方向）に往復駆動される。
【００３５】
入力アーム１４０には、コントロールシャフト１３０の径方向に延びる一対のアーム１４１ａ、１４１ｂが形成されており、これらアーム１４１ａ、１４１ｂの間にはローラ１４２がピン１４７によって回転可能に支持されている。このローラ１４２は吸気カム２１ａのカム面に当接されている。また、各出力アーム１５０、１６０には、コントロールシャフト１３０の径方向に延びるノーズ１５１、１６１がそれぞれ形成されており、これらのノーズ１５１、１６１は各吸気バルブ１７に対応するロッカアーム１９のローラ１９ａに当接されている。ノーズ１５１、１６１の作用によってロッカアーム１９が押し下げられることにより、吸気バルブ１７は開弁される。
【００３６】
また、スライダ１７０の外周面にはそれぞれ歯すじの傾斜方向の異なる３つのヘリカルスプライン１７１、１７２ａ、１７２ｂが形成されている。これらヘリカルスプライン１７１、１７２ａ、１７２ｂのうち、コントロールシャフト１３０の軸方向において中央に形成されたヘリカルスプライン１７１は、図３に示される矢印Ｆの方向に向かって右回りの螺旋状に形成されている。また、同ヘリカルスプライン１７１の両側に形成されたヘリカルスプライン１７２ａ、１７２ｂはいずれも左回りの螺旋状に形成されている。そして、中央に位置するヘリカルスプライン１７１は、入力アーム１４０の内周面に形成されたヘリカルスプライン１４３に嵌合され、その両側に位置するヘリカルスプライン１７２ａ、１７２ｂは、各出力アーム１５０、１６０の内周面に形成されたヘリカルスプライン１５２、１６２にそれぞれ嵌合されている。
【００３７】
図４は、支持パイプ１２０、コントロールシャフト１３０及びスライダ１７０の構成を示す斜視図である。図４に示されるように、支持パイプ１２０には軸方向に延びる長孔１２１が形成されている。また、コントロールシャフト１３０には、嵌入孔１３２が形成されており、この嵌入孔１３２には係合ピン１３１が嵌入されている。この係合ピン１３１は支持パイプ１２０の長孔１２１から突出し、その先端はブッシュ１７５の挿入孔１７６に挿入されている。このブッシュ１７５は、スライダ１７０の内周面にその周方向に延びて形成された溝１７４に嵌め込まれている。
【００３８】
また、スライダ１７０には、この溝１７４とスライダ１７０の外周面を連通する挿入孔１７３が形成されている。組み付けの際には、この挿入孔１７３を通して係合ピン１３１をスライダ１７０の内部に挿入し、ブッシュ１７５の挿入孔１７６と支持パイプ１２０の長孔１２１とを通してコントロールシャフト１３０の嵌入孔１３２に嵌入する。嵌入された係合ピン１３１は、支持パイプ１２０及びブッシュ１７５と係合する。そして、ブッシュ１７５とスライダ１７０が溝１７４内で係合することとなり、スライダ１７０は、コントロールシャフト１３０の軸方向の変位と連動して移動可能であり、且つコントロールシャフト１３０を中心に揺動可能となる。
【００３９】
このように構成される可変動弁機構１００において、吸気バルブ１７の最大リフト量及び開弁期間は、コントロールシャフト１３０の軸方向の変位に伴う入力アーム１４０と各出力アーム１５０、１６０との相対回転方向位相差の変更を通じて変更される。すなわち、コントロールシャフト１３０をその軸方向に移動させると、これに連動してスライダ１７０も軸方向に移動する。この際、入力アーム１４０はそのローラ１４２が吸気カム２１ａに常に当接しているため回転することはなく、従ってスライダ１７０が回転しながら軸方向に移動する。このため、例えば、図３に示される矢印Ｒの方向にコントロールシャフト１３０を変位させると、スライダ１７０の移動に伴って各出力アーム１５０、１６０のノーズ１５１、１６１は入力アーム１４０に対して相対的に矢印Ｓの方向に変位するようになる。一方、矢印Ｆの方向にコントロールシャフト１３０を変位させた場合、各出力アーム１５０、１６０のノーズ１５１、１６１が入力アーム１４０に対して相対的に矢印Ｌの方向に変位するようになる。そして、このように入力アーム１４０と各出力アーム１５０、１６０との相対回転方向位相差が変更されることによって、各出力アーム１５０、１６０のノーズ１５１、１６１のロッカアーム１９に対する作用量が変化し、吸気バルブ１７の最大リフト量及び開弁期間が変更される。具体的には、矢印Ｆの方向にコントロールシャフト１３０を変位させた場合には吸気バルブ１７の最大リフト量及び開弁期間は大きくなり、矢印Ｒの方向にコントロールシャフト１３０を変位させた場合には吸気バルブ１７の最大リフト量及び開弁期間は小さくなる。
【００４０】
図５は、エンジン１０をシリンダヘッド１２の上方側から見たときのシリンダヘッド１２内部の構成を示している。シリンダヘッド１２の下方には、４つのシリンダ１１ａと、それに対してそれぞれ２つずつの吸気バルブ１７と排気バルブ１８とが設けられており、図５ではこれらを点線で示している。
【００４１】
吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２はシリンダヘッド１２内に回動可能に支持されており、その一端はシリンダヘッド１２外部へ突出し、そこにタイミングプーリ２６、２７がそれぞれ装着されている。吸気カムシャフト２１に接続されたタイミングプーリ２６及び、排気カムシャフト２２に接続されたタイミングプーリ２７は、タイミングベルト２８を介して、エンジン１０の運転によって回転駆動されるクランクシャフト２５とつながっている。そのため、エンジン１０の運転時にクランクシャフト２５の回転力が、タイミングベルト２８を介して吸気カムシャフト２１及び排気カムシャフト２２に伝達される。吸気カムシャフト２１の回転により、吸気カム２１ａの作用を受けて可変動弁機構１００の入力アーム１４０が揺動するとともに、出力アーム１５０、１６０が揺動して吸気バルブ１７が開弁される。可変動弁機構１００は、その出力アーム１５０、１６０がシリンダヘッド１２の軸受部１２ａに接触するとともに、その支持パイプ１２０及びコントロールシャフト１３０が、軸受部１２ａを貫通してシリンダヘッド１２に支持されている。支持パイプ１２０に挿入されたコントロールシャフト１３０は、その一端が、シリンダヘッド１２に取り付けられたアクチュエータ７０と接続されている。
【００４２】
２つの軸受部１２ａによって各アーム１４０、１５０、１６０が挟まれる態様で支持された可変動弁機構１００は、各アーム１４０、１５０、１６０のコントロールシャフト１３０を中心とする揺動については許容されるが、軸方向の移動については禁止される。そのためアクチュエータ７０を駆動することによってコントロールシャフト１３０を軸方向に移動すると、入力アーム１４０と出力アーム１５０、１６０の相対回転方向位相差が変更され、吸気バルブ１７の最大リフト量及び開弁期間を変更することができる。すなわち、アクチュエータ７０を駆動することによって吸入空気量を調節することができる。
【００４３】
一方、排気カムシャフト２２は、タイミングプーリ２７と接続された端部の反対側の端部が、電磁クラッチ６１を介して負圧ポンプ６０と接続されている。電磁クラッチ６１によって排気カムシャフト２２が負圧ポンプ６０と駆動連結されているときには、エンジン１０の運転に伴って負圧ポンプ６０が運転され、負圧供給通路６５を通じてブレーキブースタ５０に負圧が供給される。
【００４４】
前述のように、可変動弁機構１００により吸気バルブ１７の最大リフト量及び開弁期間を変更することによって、吸入空気量を調節するいわゆる可変動弁吸気制御によれば、スロットルバルブ３１を大きく開いた状態のまま吸入空気量を調量することができる。そのため、スロットルバルブ３１によって吸入空気量を調節するいわゆるスロットル吸気制御と比較してスロットルバルブ３１を絞ることに起因して発生するポンピングロスを低減させ、燃費の向上を図ることができるようになる。ところが、機関冷間時には、可変動弁機構１００を構成するコントロールシャフト１３０、入力アーム１４０、出力アーム１５０、１６０等の各部材の熱膨張差による制御精度の低下が懸念されるため、可変動弁機構１００による吸気バルブ１７の最大リフト量及び開弁期間の変更可能な範囲が制限される。このときには、可変動弁吸気制御を禁止し、スロットル吸気制御を実行することによって吸入空気量の調節を行っている。
【００４５】
また、可変動弁吸気制御を行っているときは、スロットルバルブ３１が大きく開かれた状態になるため、スロットル吸気制御の実行時と比較して発生する吸気負圧が極めて小さくなってしまう。そこで、負圧供給装置は、負圧ポンプ６０を通じて、ブレーキブースタ５０に負圧を供給している。負圧ポンプ６０は、排気カムシャフト２２に駆動連結され、その回転力によって運転されているため、負圧ポンプ６０の運転によりエンジン１０の駆動力の一部が消費されていることになる。そこで、第１実施形態の装置では、こうした負圧供給に際して、以下に示す制御を採用することによって、負圧ポンプ６０の不必要な運転によるエネルギ損失の抑制を図るようにしている。
【００４６】
以下、図６〜８を参照して、負圧ポンプ６０の不必要な運転によるエネルギ損失を抑制するための制御について説明する。
図６は、吸入空気量を制御する吸気制御態様をスロットル吸気制御と可変動弁吸気制御との間で切り替える際の処理手順を示すフローチャートである。この図６に示される一連の処理は、電子制御装置９０によって実行される。まずステップＳ１００において、吸気制御態様は初期状態にセットされる。これにより、可変動弁吸気制御許可フラグＦＧＶＶＬが「ＯＦＦ」に設定され、吸入空気量はスロットル吸気制御を通じて制御される状態になる。次にステップＳ１１０において、水温センサ８２により検出された水温ＴＨＷが読み込まれる。ステップＳ１２０では、この水温ＴＨＷが判定温度ＴＨＷＵＰより高いか否かが判断される。ここで判定温度ＴＨＷＵＰは、前述のように、各構成部材の熱膨張差による寸法の変位に起因して吸入空気量制御の精度が低下する懸念のある可変動弁機構１００において、その制御精度の低下が許容できる程度に収まる温度範囲として予め設定される作動温度域の下限値である。この判定温度ＴＨＷＵＰは、予めＲＯＭ９２に記憶されており、ステップＳ１２０の実行に際して参照される。ステップＳ１２０において水温ＴＨＷがこの判定温度ＴＨＷＵＰ以下（ステップＳ１２０：ＮＯ）のときには、ステップＳ１１０以降の処理が再度実行される。すなわちこの場合には、可変動弁吸気制御許可フラグＦＧＶＶＬは「ＯＦＦ」のまま保持され、スロットル吸気制御が継続して実行される。一方、水温ＴＨＷが判定温度ＴＨＷＵＰよりも高いとき（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１３０に進み、可変動弁吸気制御許可フラグＦＧＶＶＬが「ＯＮ」に設定され、ＲＡＭ９３に書き込まれる。そして、ステップＳ１４０へと進み、吸気制御態様がスロットル吸気制御から可変動弁吸気制御に切り替えられ、同制御を通じて吸入空気量が調節されるようになる。このとき、スロットルバルブ３１は全開の状態で固定される。ステップＳ１４０の処理を実行した後、この一連の処理を一旦終了する。
【００４７】
次に、図６で説明した吸気制御の切替処理と並行して行われる負圧ポンプ駆動処理について説明する。図７はこの処理の手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ２００において、排気カムシャフト２２と負圧ポンプ６０との駆動連結が切り離されるように電磁クラッチ６１が制御される。次に、ステップＳ２１０に進み、可変動弁吸気制御許可フラグＦＧＶＶＬが「ＯＮ」であるか否かを判断する。ここで、可変動弁吸気制御許可フラグＦＧＶＶＬが「ＯＦＦ」である（ステップＳ２１０：ＮＯ）ときには、このステップＳ２１０の判断処理が繰り返し実行される。従ってこの場合は、排気カムシャフト２２と負圧ポンプ６０との駆動連結は切り離された状態に維持される。一方、可変動弁吸気制御許可フラグＦＧＶＶＬが「ＯＮ」である（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）ときには、ステップＳ２２０に進み、排気カムシャフト２２と負圧ポンプ６０とが、駆動連結されるように電磁クラッチ６１が制御される。こうして、この処理はステップＳ２２０において、電磁クラッチ６１による排気カムシャフト２２と負圧ポンプ６０との駆動連結が行われるまでその処理を繰り返し、駆動連結が行われるとその処理を終了する。
【００４８】
図８は、吸気制御の切替処理及び負圧ポンプ駆動処理を通じて変化する電磁クラッチ６１の断接状態及び可変動弁吸気制御許可フラグＦＧＶＶＬの切換状態、並びに水温ＴＨＷの変化を示すタイムチャートである。
【００４９】
図８に示されるように、水温ＴＨＷが判定温度ＴＨＷＵＰ以下の機関冷間時（ｔ０〜ｔ１、ｔ０は機関始動時）には、可変動弁吸気制御許可フラグＦＧＶＶＬは、「ＯＦＦ」であるためスロットル吸気制御が実行される。このとき、排気カムシャフト２２と負圧ポンプ６０との駆動連結を切り離すように電磁クラッチ６１が制御されているため、負圧ポンプ６０は排気カムシャフト２２からの回転力が伝達されず運転されない。一方、水温ＴＨＷが判定温度ＴＨＷＵＰより高くなる期間（ｔ１〜ｔ２）においては、可変動弁吸気制御許可フラグＦＧＶＶＬが「ＯＮ」に設定され、可変動弁吸気制御が実行される。この際、電磁クラッチ６１は、排気カムシャフト２２と負圧ポンプ６０とを駆動連結するように制御される。その結果、負圧ポンプ６０には排気カムシャフト２２の回転力が電磁クラッチ６１を介して伝達され、負圧ポンプ６０の運転によって発生する負圧がブレーキブースタ５０に供給される。
【００５０】
以上説明した第１実施形態によれば、スロットル吸気制御が実行されており負圧ポンプ６０による負圧供給の必要性が低いときには、負圧ポンプ６０と排気カムシャフト２２との駆動連結が電磁クラッチ６１により切り離される。そのため、負圧ポンプ６０を駆動するエンジン１０に負圧ポンプ６０の駆動負荷が発生することがなく、エンジン１０におけるエネルギ損失を低減し、燃費の更なる向上を図ることができるようになる。
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５１】
図９は、第２実施形態における負圧供給装置及び同装置から負圧が供給されるブレーキブースタについて、その概略構成を示している。同図９に示されるように、この実施形態は、負圧ポンプ６０の運転を制限する制限手段として電磁クラッチ６１に換えて、外気導入弁６２を備えている点が第１実施形態と相違している。
【００５２】
外気導入弁６２は、負圧ポンプ６０とブレーキブースタ５０とを接続する負圧供給通路６５において、逆止弁６６よりも負圧ポンプ６０側に設けられている。この外気導入弁６２は、ケーシングと弁体（共に図示しない）を含み、電気信号の供給を受けて弁体が移動する電磁弁であり、電子制御装置９０からの電気信号に基づいて、その開閉状態が制御される。すなわち、電子制御装置９０は、この実施形態において外気導入弁６２を駆動する駆動手段として機能する。外気導入弁６２が開放されているときは、負圧供給通路６５において逆止弁６６より負圧ポンプ６０側の部分は、外部と連通され負圧ポンプ６０の運転により外気が導入される。その結果、負圧ポンプ６０は運転されてもその駆動負荷は極めて小さく押さえられる。なお、このとき、逆止弁６６によりブレーキブースタ５０への外気の流入は規制されている。一方、外気導入弁６２が閉塞されているときには、負圧ポンプ６０の運転によって負圧がブレーキブースタ５０に供給される。
【００５３】
以下、図１０及び図１１を参照して、この外気導入弁６２の開閉制御について説明する。なお、図６に示される吸気制御の切替処理手順については、第１実施形態と同様であるため、その説明は割愛する。
【００５４】
図１０は、外気導入弁６２を開閉制御する際の処理手順を示すフローチャートである。この一連の処理では、まずステップＳ３００において、外気導入弁６２を開弁駆動し、負圧供給通路６５において逆止弁６６より負圧ポンプ６０側の部分に外気が導入されるようにする。次に、ステップＳ３１０に進み、可変動弁吸気制御許可フラグＦＧＶＶＬが「ＯＮ」であるか否かを判断する。このステップＳ３１０において、可変動弁吸気制御許可フラグＦＧＶＶＬが「ＯＦＦ」である（ステップＳ３１０：ＮＯ）ときには、ステップＳ３１０の判断処理を繰り返し実行する。従ってこの場合は、負圧ポンプ６０が運転されていてもその駆動負圧は小さく抑えられる。一方、可変動弁吸気制御許可フラグＦＧＶＶＬが「ＯＮ」である（ステップＳ３１０：ＹＥＳ）ときには、ステップＳ３２０に進み、外気導入弁６２を閉弁駆動し、負圧供給通路６５を通じて負圧ポンプ６０の駆動により、ブレーキブースタ５０に負圧を供給する。こうして、この処理はステップＳ３２０において、外気導入弁６２が閉弁されるまでその処理を繰り返し、外気導入弁６２が閉弁されるとその処理を終了する。
【００５５】
図１１は、外気導入弁６２の開閉駆動処理及び吸気制御の切替処理を通じて変化する外気導入弁６２の開閉状態及び可変動弁吸気制御許可フラグＦＧＶＶＬの切換状態、並びに水温ＴＨＷの変化を示すタイムチャートである。
【００５６】
同図１１に示されるように、水温ＴＨＷが判定温度ＴＨＷＵＰ以下の機関冷間時（ｔ０〜ｔ１、ｔ０は機関始動時）には、可変動弁吸気制御許可フラグＦＧＶＶＬは、「ＯＦＦ」であるためスロットル吸気制御が実行される。このとき、外気導入弁６２は開弁されており、負圧ポンプ６０を通じてブレーキブースタ５０には負圧が供給されることはない。一方、水温ＴＨＷが判定温度ＴＨＷＵＰより高くなる期間（ｔ１〜ｔ２）においては、可変動弁吸気制御許可フラグＦＧＶＶＬが「ＯＮ」に設定され、可変動弁吸気制御が実行される。この際、外気導入弁６２は閉弁駆動され、負圧ポンプ６０を通じてブレーキブースタ５０に負圧が供給される。
【００５７】
以上、説明した第２実施形態によれば、スロットル吸気制御が実行されている機関冷間時には、外気導入弁６２を開弁し、同外気導入弁６２を通じて負圧供給通路６５に外気を導入することにより、負圧ポンプ６０の駆動負荷を低減させるようにしている。従って、スロットル吸気制御が実行されており、負圧ポンプ６０による負圧供給の必要性が低い場合に、負圧ポンプ６０の運転を制限してその駆動エネルギを低減し、燃費の更なる向上を図ることができるようになる。
【００５８】
なお、以上説明した各実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記各実施形態では、判定温度ＴＨＷＵＰを閾値として可変動弁吸気制御とスロットル吸気制御を切り替え、何れか一方の吸気制御を選択的に実行するようにした。これを水温ＴＨＷが判定温度ＴＨＷＵＰより低い場合には水温ＴＨＷが低いときほど吸気バルブ１７の最大リフト量及び開弁期間の各下限値が大きくなるように可変動弁機構１００の変更可能な範囲を制限するとともに、可変動弁吸気制御とスロットル吸気制御との協調制御を実行するようにする。すなわち、変更範囲が制限された可変動弁機構１００による吸気制御のみでは所望の調量ができない場合をスロットル吸気制御によって補償するような吸気制御態様とする。具体的には、最大リフト量及び開弁期間が下限値に設定されている状態で更に吸入空気量を減少させる必要がある場合には、スロットルバルブ３１を閉じ込むようにする。そしてこのようにスロットル吸気制御が実行されているときは、上記各実施形態のように負圧ポンプ６０の運転を制限する構成とすることもできる。
【００５９】
このような構成とした場合、吸入空気量の調節を極力可変動弁吸気制御を通じて行うことができ、スロットルバルブ３１の絞りによるポンピングロスの発生を抑制することができる。そのため、更なる燃費の向上を図ることができるようになる。
【００６０】
・また、第２実施形態において、上記のように吸気バルブ１７の最大リフト量及び開弁期間の下限値を水温ＴＨＷに応じて可変設定する場合には、判定温度ＴＨＷＵＰより低い温度域では水温ＴＨＷが低いときほど外気導入弁６２の開度が大きくなるようにこれを水温ＴＨＷに応じて変更する構成とすることもできる。こうした構成とすれば、負圧ポンプ６０による負圧供給の必要性に即した効率的な負圧ポンプ６０の運転が可能となる。
【００６１】
・機関温度を検出する指標として水温ＴＨＷを用いる構成としていたが、内燃機関の油温のように機関温度と相関関係を有するものであれば、それを機関温度の指標とすることもできる。
【００６２】
・上記各実施形態では、判定温度ＴＨＷＵＰとして、可変動弁機構１００の制御精度の低下が許容できる程度に収まる温度範囲として予め設定される作動温度域の下限値を設定していた。しかし、この判定温度ＴＨＷＵＰは、上記作動温度域の範囲内であれば必ずしも下限値である必要はなく、要求される制御精度に応じて適宜変更することができる。
【００６３】
・発生する負圧の大きさを調節可能な負圧ポンプを採用し、水温ＴＨＷが判定温度ＴＨＷＵＰ以下であるときに、この負圧ポンプに発生する負圧を低下させることにより、同負圧ポンプの運転を制限するようにしてもよい。
【００６４】
・入力アームの両端に二つの出力アームを備え、各気筒に二つずつ吸気バルブを備えたエンジン１０に搭載される可変動弁機構を例示したが、同機構はこうしたこうした構成を有したものに限定されるものではない
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】第１実施形態に係る負圧供給装置の概略構成図。
【図２】電子制御装置の構成を示すブロック図。
【図３】可変動弁機構の構造を示す一部断面斜視図。
【図４】可変動弁機構の支持パイプ、コントロールシャフト及びスライダの構成を示す斜視図。
【図５】エンジンのシリンダヘッド上部の構成図。
【図６】吸気制御の切り替えに係る処理手順を示すフローチャート。
【図７】負圧ポンプの駆動状態を切り替える際の処理手順を示すフローチャート。
【図８】水温、可変動弁吸気制御許可フラグ及び電磁クラッチの断接状態の関係を示すタイムチャート。
【図９】第２実施形態に係る負圧供給装置の概略構成図。
【図１０】負圧ポンプ駆動処理を示すフローチャート。
【図１１】水温、可変動弁吸気制御許可フラグ及び外気導入弁の開弁状態の関係を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００６６】
１…自動車、１０…エンジン、１１…シリンダブロック、１１ａ…シリンダ、１１ｂ…ウォータジャケット、１２…シリンダヘッド、１２ａ…軸受部、１３…ピストン、１４…燃焼室、１５…吸気ポート、１６…排気ポート、１７…吸気バルブ、１７ａ…ステムエンド、１８…排気バルブ、１８ａ…ステムエンド、１９…ロッカアーム、１９ａ…ローラ、２０…ロッカアーム、２０ａ…ローラ、２１…吸気カムシャフト、２１ａ…吸気カム、２２…排気カムシャフト、２２ａ…排気カム、２３…点火プラグ、２４…インジェクタ、２５…クランクシャフト、２６、２７…タイミングプーリ、２８…タイミングベルト、２９…コネクティングロッド、３０…吸気通路、３１…スロットルバルブ、３２…サージタンク、３５…負圧供給通路、３６…逆止弁、４０…排気通路、５０…ブレーキブースタ、５１…ブレーキペダル、６０…負圧ポンプ、６１…電磁クラッチ、６２…外気導入弁、６５…負圧供給通路、６６…逆止弁、７０…アクチュエータ、８１…スロットルセンサ、８２…水温センサ、８３…回転角センサ、８４…エアフローメータ、８５…吸気温センサ、８６…酸素センサ、８７…車速センサ、９０…電子制御装置、９１…中央演算処理装置（ＣＰＵ）、９２…読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、９３…ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、９４…バックアップＲＡＭ、９５…外部入力回路、９６…外部出力回路、９７…バス、１００…可変動弁機構、１２０…支持パイプ、１２１…長孔、１３０…コントロールシャフト、１３１…係合ピン、１３２…嵌入孔、１４０…入力アーム、１４１ａ、１４１ｂ…アーム、１４２…ローラ、１４３…ヘリカルスプライン、１４７…ピン、１５０…出力アーム、１５１…ノーズ、１５２…ヘリカルスプライン、１６０…出力アーム、１６１…ノーズ、１６２…ヘリカルスプライン、１７０…スライダ、１７１…ヘリカルスプライン、１７２ａ、１７２ｂ…ヘリカルスプライン、１７３…挿入孔、１７４…溝、１７５…ブッシュ、１７６…挿入孔。
【図１】
2007132211.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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