JP2008128150A - エゼクタおよびそれを用いたブレーキブースタ用負圧供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の大きな（高い）負圧を短い作動時間で得ることができるエゼクタおよびそれを用いたブレーキブースタ用負圧供給装置を提供すること。
【解決手段】流体入口側に設けられたノズル１５と、流体出口側に設けられたディフューザ１７と、ノズル１５とディフューザ１７との間に設けられた減圧室１６とを有し、ノズル１５から噴出された流体によって減圧室１６に負圧を発生させるエゼクタ１０において、減圧室１６内の目標負圧Ｐを「４０ｋＰａ＜Ｐ≦５０ｋＰａ」に設定し、ディフューザ１７の入口断面積ＳＤ（入口径Ｄ）とノズル１５の出口断面積Ｓｄ（出口径ｄ）との比ＳＤ／Ｓｄを「１．２０≦ＳＤ／Ｓｄ≦４．０８−０．０４７Ｐ」となる関係を満たすように設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、負圧を発生させるためのエゼクタおよびそれを用いた負圧供給装置に関する。より詳細には、短時間で目標負圧を得ることができるエゼクタおよびそれを用いたブレーキブースタ用負圧供給装置に関するものである。

従来から負圧を発生させるためにエゼクタが利用されている。このエゼクタは、ノズルによって噴出された空気によって負圧を発生させるようになっている。そして、エゼクタの性能を向上させるための技術が色々と提案されている。そのうちの１つの技術として、例えば、ノズルの口径に対してスロートの口径を所定の割合で大きくし、かつノズルとスロートとの間の距離を所定値に限定することにより、エゼクタの性能向上を図っている（特許文献１）。

また、エゼクタを利用した負圧供給装置としては、例えば車両のブレーキ系を構成するブレーキマスタシリンダに付設されたブレーキブースタに負圧を供給するブレーキブースタ用の負圧供給装置がある。この種の負圧供給装置では、空気入口側に設けられたノズルと、空気出口側に設けられたディフューザと、ノズルとディフューザとの間に設けられた減圧室とを有し、ノズルによって噴出された空気によって発生した負圧が減圧室から取出され、その負圧がブレーキブースタに供給されるようになっている（特許文献２）。
実開昭６２−１１２０００号公報 特開２００５−１７１９２５号公報

しかしながら、上記したエゼクタおよびブレーキブースタ用負圧供給装置では、所定の大きな（高い）負圧を短い作動時間（高応答性）で得ることができる諸元が不明であった。つまり、特許文献１および２には、所定の大きな負圧を短時間の作動時間で得ることができるエゼクタおよび負圧供給装置に関して何ら記載されていない。このため、上記したエゼクタおよびブレーキブースタ用負圧供給装置では、所定の大きな負圧を短時間の作動時間で得ることができないという問題があった。
特に、ブレーキブースタ用負圧供給装置に対しては、目標負圧を大きく（高く）設定することができ、かつ目標負圧に達するまでの時間をできるだけ短くすることが要請されている。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、所定の大きな（高い）負圧を短い作動時間で発生させることができるエゼクタおよびそれを用いたブレーキブースタ用負圧供給装置を提供することを課題とする。

上記問題点を解決するためになされた本発明に係るエゼクタは、流体入口側に設けられたノズルと、流体出口側に設けられたディフューザと、前記ノズルと前記ディフューザとの間に設けられた減圧室とを有し、前記ノズルから噴出された流体によって前記減圧室に負圧を発生させるエゼクタにおいて、前記減圧室内の目標負圧Ｐが、４０ｋＰａ＜Ｐ≦５０ｋＰａに設定されており、前記ディフューザの入口断面積ＳＤと前記ノズルの出口断面積Ｓｄとの比ＳＤ／Ｓｄが、１．２０≦ＳＤ／Ｓｄ≦４．０８−０．０４７Ｐとなる関係を満たすことを特徴とする。

本出願人は、目標負圧への到達時間を短くするには、ディフューザの入口断面積ＳＤとノズルの出口断面積Ｓｄとの比ＳＤ／Ｓｄを最適化すればよいことを実験により見出した。そこで、このエゼクタでは、ディフューザの入口断面積ＳＤとノズルの出口断面積Ｓｄとの比ＳＤ／Ｓｄを「１．２０≦ＳＤ／Ｓｄ≦４．０８−０．０４７Ｐ」に限定している。これにより、減圧室内の目標負圧Ｐが「４０ｋＰａ＜Ｐ≦５０ｋＰａ」と大きな（高い）負圧である場合に、短い作動時間で目標負圧Ｐを得ることができる（図４〜図６参照）。
ここで、ＳＤ／Ｓｄを上記の数値範囲にするのは、ＳＤ／Ｓｄが１．２未満になると目標負圧に到達するまでの時間が急激に長くなり、またＳＤ／Ｓｄが「４．０８−０．０４７Ｐ」を超えても目標負圧に到達するまでの時間が急激に長くなるからである。

なお、本発明に係るエゼクタにおいては、ディフューザの入口断面積ＳＤとノズルの出口断面積Ｓｄとの比ＳＤ／Ｓｄが、１．２５≦ＳＤ／Ｓｄ≦４．２−０．０５Ｐとなる関係を満たすことがより好ましい。
ＳＤ／Ｓｄをこのような数値範囲にすることにより、目標負圧に到達するまでの時間をより短くすることができるからである。

本発明に係るエゼクタにおいては、前記ノズルの出口と前記ディフューザの入口との距離Ｌと前記ノズルの出口径ｄとの比Ｌ／ｄが、０．５０≦Ｌ／ｄ≦１．５０となる関係を満たすことが望ましい。

また、本出願人は、目標負圧への到達時間を短くするには、ノズルの出口とディフューザの入口との距離Ｌとノズルの出口径ｄとの比Ｌ／ｄを最適化することも必要であることを実験により見出した。そこで、このエゼクタでは、ノズルの出口とディフューザの入口との距離Ｌとノズルの出口径ｄとの比Ｌ／ｄを「０．５０≦Ｌ／ｄ≦１．５０」に限定している。これにより、減圧室内の目標負圧Ｐが「４０ｋＰａ＜Ｐ≦５０ｋＰａ」と大きな（高い）負圧である場合に、短い作動時間で目標負圧Ｐを得ることができる（図８〜図１０参照）。
ここで、Ｌ／ｄを上記の数値範囲にするのは、Ｌ／ｄが０．５０未満になると目標負圧に到達するまでの時間が長くなり、またＬ／ｄが１．５０を超えても目標負圧に到達するまでの時間が長くなるからである。

なお、本発明に係るエゼクタにおいては、前記ノズルの出口と前記ディフューザの入口との距離Ｌと前記ノズルの出口径ｄとの比Ｌ／ｄが、０．７５≦Ｌ／ｄ≦１．２０となる関係を満たすことがより好ましい。
Ｌ／ｄをこのような数値範囲にすることにより、目標負圧に到達するまでの時間をより短くすることができるからである。

上記問題点を解決するためになされた本発明に係る別形態のエゼクタは、流体入口側に設けられたノズルと、流体出口側に設けられたディフューザと、前記ノズルと前記ディフューザとの間に設けられた減圧室とを有し、前記ノズルから噴出された流体によって前記減圧室に負圧を発生させるエゼクタにおいて、前記減圧室内の目標負圧Ｐが、４０ｋＰａ以下に設定されており、前記ディフューザの入口断面積ＳＤと前記ノズルの出口断面積Ｓｄとの比ＳＤ／Ｓｄが、１．２５≦ＳＤ／Ｓｄ≦２．２となる関係を満たすことを特徴とする。

このエゼクタでは、減圧室内の目標負圧Ｐが４０ｋＰａ以下に設定されており、上記したものよりも目標負圧が小さい（低い）。このような場合には、ＳＤ／Ｓｄの最適範囲が、上記したように目標負圧Ｐの値によって変化することなく一定となる。また、ＳＤ／Ｓｄの最適範囲が広くなる。そこで、減圧室内の目標負圧Ｐが４０ｋＰａ以下に設定されているエゼクタでは、ＳＤ／Ｓｄの数値範囲を「１．２５≦ＳＤ／Ｓｄ≦２．２」にすることにより、短い作動時間で目標負圧Ｐを得ることができる（図３、図４参照）。

そして、本発明に係るブレーキブースタ用負圧供給装置においては、上記したいずれかのエゼクタを有し、前記減圧室と前記ブレーキブースタとが連通していることを特徴とする。

ブレーキブースタ用負圧供給装置に上記したいずれかのエゼクタを用いることにより、減圧室内を目標負圧にすることができる。そして、このようなエゼクタの減圧室とブレーキブースタとを連通することにより、ブレーキブースタに大きな負圧を短時間で供給することができる。

また、本発明に係るブレーキブースタ用負圧供給装置においては、前記エゼクタは、吸気管内を流れる空気の一部をバイパスさせるバイパス通路に配置されており、前記エゼクタより上流側に配置されて前記バイパス通路を開閉する開閉手段を有することが望ましい。

このような開閉手段を設けることにより、ブレーキブースタへの負圧供給が必要な場合にのみエゼクタを作動させることができる。すなわち、吸気管負圧が小さくなる状況において開閉手段によりバイパス通路を開けるようにすることにより、吸気管負圧が小さくなる状況においてのみエゼクタを作動させてブレーキブースタを作動させるのに十分な負圧を供給することができる。これにより、吸気管負圧が小さくなる状況においてのみエゼクタが作動するため、通常時は開閉手段によりバイパス流路が閉鎖され、エンジンの空燃比制御における空気流量制御を正確に行うことができる。

なお、開閉手段としては、例えば、ソレノイドバルブ、ダイアフラムバルブ、あるいは感温媒体を用いたバルブなどを使用することができる。特に、感温媒体を用いたバルブを用いることにより、ブレーキブースタ用負圧供給装置の構成を簡素化するとともに小型化を図ることができる。感温媒体としては、例えば、バイメタルや形状記憶合金などを使用することができる。

本発明に係るエゼクタおよびそれを用いた負圧供給装置によれば、上記した通り、所定の大きな（高い）負圧を短い作動時間で得ることができる。

以下、本発明のエゼクタを具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。そこで、実施の形態に係るエゼクタについて、図１および図２を参照しながら説明する。図１は、実施の形態に係るエゼクタの概略構成を示す断面図である。図２は、図１に示すＡ部の拡大図である。

エゼクタ１０は、図１に示すように、流体が流れ込む流入口１１と、流体が流れ出す流出口１２と、負圧供給対象に接続される接続口１３とがハウジング１４内に形成されている。このハウジング１４には、流入口１１、流出口１２、接続口１３の他、ノズル１５と、減圧室１６と、ディフューザ１７と、連通路１８と、吸引室１９とが形成されている。

ノズル１５は、流入口１１に連通し、テーパ状の内壁面によって通路断面積が漸次減少する絞り形状をなし、流入口１１から流入した流体の速度を高めるようになっている。このようなノズル１５は、減圧室１６を介してディフューザ１７に連通している。
ディフューザ１７は、ノズル１５とは逆に、テーパ状の内壁面によって通路断面積が漸次増大する末広がり形状をなしており、ノズル１５から噴出される流体の流れ損失を小さくしてノズル１５における流速の低下を防止するようになっている。そして、ディフューザ１７の他端が流出口１２に連通している。これにより、流入口１１からエゼクタ１０内に流れ込んだ流体は、ノズル１５、減圧室１６の一部（ノズル１５およびディフューザ１７との連通部分）、およびディフューザ１７を通過して流出口１２から流れ出るようになっている。

減圧室１６は、ノズル１５およびディフューザ１７に連通する一方で、第１チェックバルブ２１を介して吸引室１９に接続されている。この吸引室１９は、第２チャックバルブ２２を介して連通路１８にも接続されている。そして、このような吸引室１９が接続口１３に連通している。

このようなエゼクタ１０では、流入口に流体が流れ込むと、ノズル１５を通過する流体の流れによって減圧室１６に負圧が発生して、その負圧が第１チェックバルブ２１に作用し第１チェックバルブ２１が開き、減圧室１６から吸引室１９および接続口１３を通じて、減圧室１６に発生した負圧が負圧供給対象に供給されるようになっている。

そして、本出願人は、目標負圧への到達時間を短くするには、ディフューザの入口断面積ＳＤとノズルの出口断面積Ｓｄとの比ＳＤ／Ｓｄを最適化すればよいことを実験により見出した。そこで、本実施の形態に係るエゼクタ１０においては、図２に示すディフューザ１７の入口断面積ＳＤ（入口径Ｄ）とノズル１５の出口断面積Ｓｄ（出口径ｄ）との比ＳＤ／Ｓｄが、「１．２０≦ＳＤ／Ｓｄ≦４．０８−０．０４７Ｐ」となる関係を満たすように設定されている。この関係式におけるＰは、減圧室１９で発生させる目標負圧値であり、「４０ｋＰａ＜Ｐ≦５０ｋＰａ」に設定されている。

ここで、ＳＤ／Ｓｄを変化させたときの目標負圧Ｐに到達するまでのエゼクタ１０の作動開始からの時間（目標負圧到達時間）を計測した結果を図３〜図６に示す。なお、目標負圧到達時間は、初期状態の負圧を２５ｋＰａとして、初期状態から目標負圧に到達するまでの時間である。図３は、目標負圧が３０ｋＰａである場合のＳＤ／Ｓｄと目標負圧到達時間との関係を示すグラフである。図４は、目標負圧が４０ｋＰａである場合のＳＤ／Ｓｄと目標負圧到達時間との関係を示すグラフである。図５は、目標負圧が４５ｋＰａである場合のＳＤ／Ｓｄと目標負圧到達時間との関係を示すグラフである。図６は、目標負圧が５０ｋＰａである場合のＳＤ／Ｓｄと目標負圧到達時間との関係を示すグラフである。

図３から、ＳＤ／Ｓｄが１．２５未満になると目標負圧に到達するまでの時間が急激に長くなることがわかる。また、ＳＤ／Ｓｄが２．２を超え始めると目標負圧に到達するまでの時間が急激に長くなることがわかる。このことから、目標負圧ＰがＰ＝４０ｋＰａの場合には、目標負圧到達時間を短くするには、ＳＤ／Ｓｄを「１．２０≦ＳＤ／Ｓｄ≦２．２」の範囲に設定すればよいことがわかる。これにより、目標負圧到達時間を４秒程度（従来技術では５秒程度）にすることができる。

図４から、ＳＤ／Ｓｄが１．２未満になると目標負圧に到達するまでの時間が急激に長くなることがわかる。また、ＳＤ／Ｓｄが２．２を超え始めると目標負圧に到達するまでの時間が急激に長くなることがわかる。このことから、目標負圧ＰがＰ＝４０ｋＰａの場合には、目標負圧到達時間を短くするには、ＳＤ／Ｓｄを「１．２０≦ＳＤ／Ｓｄ≦２．２」の範囲に設定すればよいことがわかる。これにより、目標負圧到達時間を４秒程度（従来技術では５秒程度）にすることができる。

図５から、ＳＤ／Ｓｄが１．２未満になると目標負圧に到達するまでの時間が急激に長くなることがわかる。また、ＳＤ／Ｓｄが２．０を超え始めると目標負圧に到達するまでの時間が急激に長くなることがわかる。このことから、目標負圧ＰがＰ＝４５ｋＰａの場合には、目標負圧到達時間を短くするには、ＳＤ／Ｓｄを「１．２０≦ＳＤ／Ｓｄ≦２．０」の範囲に設定すればよいことがわかる。これにより、目標負圧到達時間を７秒程度（従来技術では８秒程度）にすることができる。

図６から、ＳＤ／Ｓｄが１．２未満になると目標負圧に到達するまでの時間が急激に長くなることがわかる。また、ＳＤ／Ｓｄが１．７５を超え始めると目標負圧に到達するまでの時間が急激に長くなることがわかる。このことから、目標負圧ＰがＰ＝５０ｋＰａの場合には、目標負圧到達時間を短くするには、ＳＤ／Ｓｄを「１．２０≦ＳＤ／Ｓｄ≦１．７５」の範囲に設定すればよいことがわかる。これにより、目標負圧到達時間を１２秒程度（従来技術では１３秒程度）にすることができる。

そして、減圧室１６の目標負圧Ｐが「４０ｋＰａ＜Ｐ≦５０ｋＰａ」に設定されていることから、図４〜図６に着目すると、４０ｋＰａ＜Ｐ≦５０ｋＰａの範囲においては、ＳＤ／Ｓｄが１．２未満になると目標負圧に到達するまでの時間が急激に長くなる。従って、ＳＤ／Ｓｄの下限値を１．２にすれば、図４〜図６から明らかなように、目標負圧に到達するまでの時間を短くすることができる。

一方、ＳＤ／Ｓｄの上限値について検討すると、図４〜図６に示すように、４０ｋＰａ＜Ｐ≦５０ｋＰａの範囲においては、ＳＤ／Ｓｄが「２．２」、「２．０」、「１．７５」と小さくなっている。そこで、これらの関係を直線的に近似することにより、目標負圧に到達するまでの時間を短くすることができるＳＤ／Ｓｄの上限値を決定することができ、本発明では、４０ｋＰａ＜Ｐ≦５０ｋＰａの範囲においては、ＳＤ／Ｓｄの上限値を「１．２０≦ＳＤ／Ｓｄ≦４．０８−０．０４７Ｐ」と設定した。これにより、目標負圧ＰがＰ＝４０ｋＰａのときにはＳＤ／Ｓｄ＝２．２となり、Ｐ＝４５ｋＰａのときにはＳＤ／Ｓｄ＝１．９６５となり、Ｐ＝５０ｋＰａのときにはＳＤ／Ｓｄ＝１．７３となる。従って、ＳＤ／Ｓｄの上限値を「１．２０≦ＳＤ／Ｓｄ≦４．０８−０．０４７Ｐ」と設定すれば、図４〜図６から明らかなように、目標負圧に到達するまでの時間を短くすることができる。

なお、ＳＤ／Ｓｄの範囲は、「１．２５≦ＳＤ／Ｓｄ≦４．２−０．０５Ｐ」とすることがより好ましい。ＳＤ／Ｓｄをこのような数値範囲にすることにより、目標負圧到達時間をより短くすることができるからである。

このように、ＳＤ／Ｓｄを、「１．２０≦ＳＤ／Ｓｄ≦４．０８−０．０４７Ｐ」となるようにエゼクタを設計することにより、減圧室で発生させる目標負圧Ｐが「４０ｋＰａ＜Ｐ≦５０ｋＰａ」という大きい値であっても、短時間で目標負圧を発生させることができる。

なお、減圧室で発生させる目標負圧Ｐが、「Ｐ≦４０ｋＰａ」に設定されている場合には、図３および図４からわかるように、ＳＤ／Ｓｄの最適範囲が、目標負圧Ｐの値によって変化することなく一定となる。すなわち、目標負圧に関係なく、ＳＤ／Ｓｄが１．２５未満になると目標負圧に到達するまでの時間が長くなり、またＳＤ／Ｓｄが２．２を超え始めると目標負圧に到達するまでの時間が長くなることがわかる。このため、減圧室内の目標負圧Ｐが４０ｋＰａ以下に設定されている場合には、ＳＤ／Ｓｄの数値範囲を「１．２５≦ＳＤ／Ｓｄ≦２．２」にすることにより、短い作動時間で目標負圧Ｐを得ることができる。

さらに、本出願人は、目標負圧到達時間を短くするには、ノズル１５の出口とディフューザ１７の入口との距離Ｌとノズルの出口径ｄとの比Ｌ／ｄを最適化することも必要であることを実験により見出した。そこで、本実施の形態に係るエゼクタ１０においては、Ｌ／ｄを「０．５０≦Ｌ／ｄ≦１．５０」となる関係を満たすように設定されている。

ここで、Ｌ／ｄを変化させたときの目標負圧Ｐに到達するまでのエゼクタ１０の目標負圧到達時間を計測した結果を図７〜図１０に示す。図７は、目標負圧が３０ｋＰａである場合のＬ／ｄと目標負圧到達時間との関係を示すグラフである。図８は、目標負圧が４０ｋＰａである場合のＬ／ｄと目標負圧到達時間との関係を示すグラフである。図９は、目標負圧が４５ｋＰａである場合のＬ／ｄと目標負圧到達時間との関係を示すグラフである。図１０は、目標負圧が５０ｋＰａである場合のＬ／ｄと目標負圧到達時間との関係を示すグラフである。なお、図７〜図１０に示す面積比はＳＤ／Ｓｄを意味する。

図７〜図１０を見ると、目標負圧Ｐが大きくなるにしたがって、目標負圧到達時間を短くするためのＬ／ｄの最適範囲が小さくなることがわかる。具体的には、図７から、Ｌ／ｄが変化しても、目標負圧到達時間はほとんど変化しないことがわかる。従って、目標負圧Ｐが３０ｋＰａ程度であれば、Ｌ／ｄは目標負圧到達時間にほとんど影響を与えないと考えられる。これに対して、図８〜図１０から、Ｌ／ｄが変化すると、目標負圧到達時間が変化することがわかる。従って、目標負圧Ｐが４０ｋＰａより大きい場合には、Ｌ／ｄを最適化することにより、目標負圧到達時間をより短くすることができると考えられる。

そこで、図８〜図１０においてＬ／ｄの最適範囲を検討する。まず、図８から、Ｌ／ｄが０．５未満になると目標負圧到達時間が長くなることがわかる。また、Ｌ／ｄが１．７０を超え始めると目標負圧到達時間が長くなることがわかる。このことから、目標負圧ＰがＰ＝４０ｋＰａの場合には、目標負圧到達時間を短くするには、Ｌ／ｄを「０．５≦Ｌ／ｄ≦１．７」の範囲に設定すればよいことがわかる。

また、図９から、Ｌ／ｄが０．５未満になると目標負圧到達時間が長くなることがわかる。また、Ｌ／ｄが１．６を超え始めると目標負圧到達時間が急激に長くなることがわかる。このことから、目標負圧ＰがＰ＝４５ｋＰａの場合には、目標負圧到達時間を短くするには、Ｌ／ｄを「０．５≦Ｌ／ｄ≦１．６」の範囲に設定すればよいことがわかる。

また、図１０から、Ｌ／ｄが０．５未満になると目標負圧到達時間が長くなることがわかる。また、Ｌ／ｄが１．５を超え始めると目標負圧到達時間が急激に長くなることがわかる。このことから、目標負圧ＰがＰ＝５０ｋＰａの場合には、目標負圧到達時間を短くするには、Ｌ／ｄを「０．５≦Ｌ／ｄ≦１．５」の範囲に設定すればよいことがわかる。

以上の検討結果から、減圧室１６の目標負圧Ｐが「４０ｋＰａ＜Ｐ≦５０ｋＰａ」に設定されているエゼクタ１０では、Ｌ／ｄを「０．５０≦Ｌ／ｄ≦１．５０」となる関係を満たすように設定することにより、目標負圧到達時間をさらに短くすることができる。
ここで、好ましくは、Ｌ／ｄを「０．７５≦Ｌ／ｄ≦１．２０」となる関係を満たすように設定するのがよい。Ｌ／ｄをこのような数値範囲にすることにより、図８〜図１０より明らかなように、目標負圧到達時間を最短にすることができるからである。

続いて、上記したエゼクタ１０を用いたブレーキブースタ用負圧供給装置について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、実施の形態に係るブレーキブースタ用負圧供給装置の構造を模式的に示す図である。図１２は、開閉バルブの弁室の形状を示す平面図である。図１３は、エンジン冷間時における開閉バルブ（開弁状態）の概略構成を示す断面図である。図１４は、エンジン温間時における開閉バルブ（開弁状態）の概略構成を示す断面図である。図１５は、ブレーキブースタ用負圧供給装置が一体化されたスロットルバルブ制御装置の外観図である。図１６は、ブレーキブースタ用負圧供給装置が一体化されたスロットルバルブ制御装置の部分断面図である。

ブレーキブースタ用負圧供給装置３０は、図１１に示すように、車両に装備されたブレーキマスタシリンダ３１に付設されているブレーキブースタ３２にエンジン３３の吸気系を構成する吸気管３４内の負圧（吸気管負圧）を供給するための装置である。このブレーキブースタ用負圧供給装置３０では、吸気管３４内を流れる空気の一部をバイパスさせるためのバイパス通路４０が形成されている。このバイパス通路４０は、エゼクタ１０のノズル１５、ディフューザ１７、および減圧室１９の一部で構成されている。そして、エゼクタ１０の吸引室１９が配管４１を介してブレーキブースタ３２と連通している。

ここで、バイパス通路４０は、スロットルボデー３７に形成されて吸気管３４に連通する連通路３７ａ，３７ｂに接続している。つまり、バイパス通路２０および連通路３７ａ，３７ｂにより構成される通路が、本発明の「バイパス通路」に相当する。そして、バイパス通路４０の入口（連通路３７ａ）は、吸気管３４の先端に装着されたエアクリーナ３５と、吸気管３４の途中に設けられたスロットルバルブ３６との間に配置されている。一方、バイパス通路４０の出口（連通路３７ｂ）は、スロットルバルブ３６とエンジン３３との間に配置されている。

そして、エゼクタ１０の流入口と連通路３７ａとの間（エゼクタ１０の上流側）に、バイパス通路２０を開閉してエゼクタ１０の作動をオン・オフ制御するための開閉バルブ５０が設けられている。この開閉バルブ５０は、感温媒体によりバルブ開閉を行うものであり、本実施の形態では感温媒体してバイメタルを使用している。

開閉バルブ５０には、図１２に示すように所定間隔で複数（本実施の形態では８個）の凸部５２ａが底面に形成された弁室５２内に、図１３、図１４に示すように、弁体である皿形状のバイメタル５１が配置されている。なお、図１３および図１４は、図１２に示すＡ−Ａ線における断面を示している。弁室５２の下流側には、バイパス通路４０との連通部にバイメタル５１が当接または離間する弁座５３が形成されている。そして、バイメタル５１を挟んで弁座５３とは反対側にバネ５４が配置されており、このバネ５４によってバイメタル５１の外縁部を弁室５２の底面に所定間隔で形成した凸部５２ａに押さえ付けることにより、バイメタル５１が弁室５２内に保持固定されている。

これにより、図１３に示すように、バイメタル５１が弁座５３から離間していると、凸部５２ａの間を介して弁室５２の上流側と下流側とが連通するため、開閉バルブ５０が開弁状態となる。一方、図１４に示すように、バイメタル５１が弁座５３に当接すると、バイメタル５１により弁室５２の上流側と下流側とが遮断されるため、開閉バルブ５０が閉弁状態となる。

そして、バイメタル５１は、エンジン３３の水温が例えば４０℃以下の冷間時に対応するスロットルボデー３７の温度領域では、図１３に示すように上流側に凸となって弁座５３から離間し、エンジン３３の水温が例えば４０℃を超える温間時に対応するスロットルボデー３７の温度領域では、図１４に示すように下流側に凸となって（反り返って）弁座５３に当接するように構成されている。これにより、開閉バルブ５０は、エンジン３３の冷間時にバイパス通路４０を開き、エンジン３３の温間時にバイパス通路４０を閉じるようになっている。

なお、バイパス通路４０の開閉を、ソレノイドバルブやダイアフラムバルブによって行うようにしてもよい。しかしながら、上記した開閉バルブ５０は、弁室５２内に備わるバイメタル５１とそれを保持するためのバネ５４とで構成されているため、ソレノイドバルブやダイアフラムバルブに比べ、構成部品が少なくて非常に簡単な構成である。このため、開閉バルブ５０は、小さくて軽く、しかも安価に製造することができる。

そして、ブレーキブースタ用負圧供給装置３０は、図１５に示すように、エンジン３３の吸気管３４の一部が形成されたスロットルボデー３７と、このスロットルボデー３７内に回動自在に支持されたスロットルバルブ３６と、このスロットルバルブ３６を駆動（開閉）するための駆動機機構（モータおよびギヤなど）等とを備える周知のスロットルバルブ制御装置３８に組み付けられて一体化されている。具体的には、図１６に示すように、バイパス通路４０が、スロットルボデー３７に形成された連通路３７ａ，３７ｂに接続するように、ブレーキブースタ用負圧供給装置３０がシール部材を介してスロットルボデー３７に装着されている。なお、図１６における断面部分は、図１５に示すＢ−Ｂ線におけるものである。

このように、ブレーキブースタ用負圧供給装置３０がスロットルボデー３７に一体化されていることにより、スロットルボデー３７内に設けられている温水配管からの伝熱により開閉バルブ５０の作動を制御することができるようになる。従って、開閉バルブ５０の開閉制御をエンジン３３の状態（冷間時あるいは温間時）に応じて精度良く行うことができる。

また、ブレーキブースタ用負圧供給装置３０を従来のように単体で設置する必要がないため、従来必要であった固定具が不要になるとともに、ブレーキブースタ用負圧供給装置と吸気管とを接続するための配管も不要になる。このため、ブレーキブースタ用負圧供給装置３０の総重量低減およびコスト低減を図ることができる。また、ブレーキブースタ用負圧供給装置３０への配管が不要になる結果、バイパス通路４０の長さが短くなる分の圧力損失が低減されるのでブレーキブースタ用負圧供給装置３０の性能の向上も図ることができる。

続いて、上記した構成を有するブレーキブースタ用負圧供給装置３０の動作について説明する。まず、エンジン３３の冷間時においては、開閉バルブ５０内に備わるバイメタル５１が上流側に凸になっており弁座５３から離間しているため、開閉バルブ５０によりバイパス通路４０が開状態にされる。このため、エアクリーナ３５からスロットルバルブ３６に向かって吸気管３４内を流れる空気の一部がバイパス通路４０を経由してスロットルバルブ３６より下流側の吸気管３４内に流れる。これにより、エゼクタ１０が作動状態になり吸気管負圧が増大される。

このとき、増大された吸気管負圧が第１チェックバルブ２１に作用して、第１チェックバルブ２１が開かれ、増大された吸気管負圧が減圧室１６から、吸引室１９および配管４１を介してブレーキブースタ３２に供給される。そして、エゼクタ１０が短い作動時間で目標負圧Ｐを発生させるので、ブレーキブースタ３２への増大負圧の供給が応答性良く行われる。

このように、ブレーキブースタ用負圧供給装置３０によれば、冷間時において、増大された吸気管負圧をブレーキブースタ３２に供給することができる。従って、触媒の活性化を高めるために冷間時において点火時期を遅らせているなど吸気管負圧が小さくなっているときでも、ブレーキブースタ３２を作動させるのに十分な吸気管負圧を応答性良く（迅速に）供給することができる。

そして、温間時には、開閉バルブ５０内に備わるバイメタル５１が反り返って下流側に凸となって弁座５３に当接する。このため、開閉バルブ５０によりバイパス通路４０が閉状態にされる。従って、エアクリーナ３５からスロットルバルブ３６に向かって吸気管３４内を流れる空気がバイパス通路４０に流入しなくなる。このため、エゼクタ１０が作動停止状態になる。このとき、吸気管負圧が第２チェックバルブ２２に作用して、第２チェックバルブ２２が開かれる。これにより、吸気管負圧がそのまま吸引室１９および配管４１を介してブレーキブースタ３２に供給される。このため、温間時におけるエンジン３３への余分な空気の流入を阻止してエンジン３３の空燃比制御における空気流量制御の精度低下を防止することができる。

以上説明したように、本実施の形態に係るエゼクタ１０では、ディフューザ１７の入口断面積ＳＤとノズル１５の出口断面積Ｓｄとの比ＳＤ／Ｓｄを「１．２０≦ＳＤ／Ｓｄ≦４．０８−０．０４７Ｐ」に設定しているので、減圧室１７内の目標負圧Ｐが「４０ｋＰａ＜Ｐ≦５０ｋＰａ」と大きな（高い）負圧であっても、短い作動時間で目標負圧Ｐを得ることができる。また、このエゼクタ１０では、ノズル１５の出口とディフューザ１７の入口との距離Ｌとノズル１５の出口径ｄとの比Ｌ／ｄを「０．５０≦Ｌ／ｄ≦１．５０」に設定することにより、目標負圧到達時間をさらに短縮することができる。

そして、このようなエゼクタ１０を用いたブレーキブースタ用負圧供給装置３０によれば、エンジン３３の冷間時には、エゼクタ１０を作動させて短時間で目標負圧に増大した吸気管負圧をブレーキブースタ１２に供給することができる。一方、エンジン３３の温間時には、エゼクタ１０を作動停止状態とすることができるため、エンジン３３への余分な空気の流入を阻止してエンジン３３の空燃比制御における空気流量制御の精度低下を防止することができる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

実施の形態に係るエゼクタの概略構成を示す断面図である。 図１に示すＡ部の拡大図である。 目標負圧が３０ｋＰａである場合のＳＤ／Ｓｄと目標負圧到達時間との関係を示すグラフである。 目標負圧が４０ｋＰａである場合のＳＤ／Ｓｄと目標負圧到達時間との関係を示すグラフである。 目標負圧が４５ｋＰａである場合のＳＤ／Ｓｄと目標負圧到達時間との関係を示すグラフである。 目標負圧が５０ｋＰａである場合のＳＤ／Ｓｄと目標負圧到達時間との関係を示すグラフである。 目標負圧が３０ｋＰａである場合のＬ／ｄと目標負圧到達時間との関係を示すグラフである。 目標負圧が４０ｋＰａである場合のＬ／ｄと目標負圧到達時間との関係を示すグラフである。 目標負圧が４５ｋＰａである場合のＬ／ｄと目標負圧到達時間との関係を示すグラフである。 目標負圧が５０ｋＰａである場合のＬ／ｄと目標負圧到達時間との関係を示すグラフである。 実施の形態に係るブレーキブースタ用負圧供給装置の構造を模式的に示す図である。 開閉バルブの弁室の形状を示す平面図である。 エンジン冷間時における開閉バルブ（開弁状態）の概略構成を示す断面図である。 エンジン温間時における開閉バルブ（開弁状態）の概略構成を示す断面図である。 ブレーキブースタ用負圧供給装置が一体化されたスロットルバルブ制御装置の外観図である。 ブレーキブースタ用負圧供給装置が一体化されたスロットルバルブ制御装置の一部断面図である。

符号の説明

１０ エゼクタ
１１ 流入口
１２ 流出口
１３ 接続口
１４ ハウジング
１５ ノズル
１６ 減圧室
１７ ディフューザ
１８ 連通路
１９ 吸引室
２１ 第１チェックバルブ
２２ 第２チャックバルブ
３０ ブレーキブースタ用負圧供給装置
３１ ブレーキマスタシリンダ
３２ ブレーキブースタ
３３ エンジン
３４ 吸気管
３５ エアクリーナ
３６ スロットルバルブ
３７ スロットルボデー
３７ａ，３７ｂ 連通路
３８ スロットルバルブ制御装置
４０ バイパス通路
４１ 配管
５０ 開閉バルブ

Claims (5)

1. 流体入口側に設けられたノズルと、流体出口側に設けられたディフューザと、前記ノズルと前記ディフューザとの間に設けられた減圧室とを有し、前記ノズルから噴出された流体によって前記減圧室に負圧を発生させるエゼクタにおいて、
   前記減圧室内の目標負圧Ｐが、４０ｋＰａ＜Ｐ≦５０ｋＰａに設定されており、
   前記ディフューザの入口断面積ＳＤと前記ノズルの出口断面積Ｓｄとの比ＳＤ／Ｓｄが、
   １．２０≦ＳＤ／Ｓｄ≦４．０８−０．０４７Ｐ
   となる関係を満たすことを特徴とするエゼクタ。
2. 請求項１に記載するエゼクタにおいて、
   前記ノズルの出口と前記ディフューザの入口との距離Ｌと前記ノズルの出口径ｄとの比Ｌ／ｄが、
   ０．５０≦Ｌ／ｄ≦１．５０
   となる関係を満たすことを特徴とするエゼクタ。
3. 流体入口側に設けられたノズルと、流体出口側に設けられたディフューザと、前記ノズルと前記ディフューザとの間に設けられた減圧室とを有し、前記ノズルから噴出された流体によって前記減圧室に負圧を発生させるエゼクタにおいて、
   前記減圧室内の目標負圧Ｐが、４０ｋＰａ以下に設定されており、
   前記ディフューザの入口断面積ＳＤと前記ノズルの出口断面積Ｓｄとの比ＳＤ／Ｓｄが、
   １．２５≦ＳＤ／Ｓｄ≦２．２
   となる関係を満たすことを特徴とするエゼクタ。
4. 車両に搭載されたブレーキブースタに負圧を供給するブレーキブースタ用負圧供給装置において、
   請求項１から請求項３に記載するいずれか１つのエゼクタを有し、
   前記減圧室と前記ブレーキブースタとが連通していることを特徴とするブレーキブースタ用負圧供給装置。
5. 請求項４に記載するブレーキブースタ用負圧供給装置において、
   前記エゼクタは、吸気管内を流れる空気の一部をバイパスさせるバイパス通路に配置されており、
   前記エゼクタより上流側に配置されて前記バイパス通路を開閉する開閉手段を有することを特徴とするブレーキブースタ用負圧供給装置。

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