JP3489368B2 - 内燃機関の負圧制御装置 - Google Patents

Description

【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
御装置に係り、詳しくは、負圧に基づいて制動力を確保
するブレーキブースタを備えてなる内燃機関の負圧制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般的に使用されているエンジン
においては、燃料噴射弁からの燃料は吸気ポートに噴射
され、燃焼室には予め燃料と空気との均質混合気が供給
される。かかるエンジンでは、アクセル操作に連動する
スロットル弁によって吸気通路が開閉され、この開閉に
より、エンジンの燃焼室に供給される吸入空気量（結果
的には燃料と空気とが均質に混合された気体の量）が調
整され、もってエンジン出力が制御される。

【０００３】しかし、上記のいわゆる均質燃焼による技
術では、スロットル弁の絞り動作に伴って大きな吸気負
圧が発生し、ポンピングロスが大きくなって効率は低く
なる。これに対し、スロットル弁の絞りを小とし、燃焼
室に直接燃料を供給することにより、点火プラグの近傍
に可燃混合気を存在させ、当該部分の空燃比を高めて、
着火性を向上するようにしたいわゆる「成層燃焼」とい
う技術が知られている。

【０００４】例えば特開平８−１６４８４０号公報に開
示された技術においては、燃料を燃焼室内に均一に分散
して噴射供給するための均質燃焼用の燃料噴射弁と、点
火プラグ周りに向けて燃料を直接噴射供給する成層燃焼
用の燃料噴射弁とが設けられている。そして、エンジン
の低負荷時には、成層燃焼用の燃料噴射弁から燃料が噴
射され、点火プラグ周りに偏在供給されるとともに、ス
ロットル弁が開かれて成層燃焼が実行される。これによ
り、ポンピングロスの低減が図られるとともに、燃費の
向上が図られる。

【０００５】また、この技術では、制動力を増大させ、
ブレーキペダルの踏込み力を軽減するためのブレーキブ
ースタが搭載されている。このブレーキブースタの動力
源としては、スロットル弁下流の吸気管内に発生する負
圧が利用される。すなわち、スロットル弁下流から分岐
する導圧管を介して、負圧がブレーキブースタに導かれ
る。そして、ブレーキペダルの踏込み量に応じた負圧
が、ブレーキブースタに内蔵されたダイヤフラムに作用
することによってブレーキ操作力が増加するのである。

【０００６】しかし、かかる成層燃焼を行いうるエンジ
ンにおいては、成層燃焼時には、吸気管負圧の程度が小
さくなり、ブレーキブースタを作動させるための負圧が
不足しうる。

【０００７】このため、上記公報に記載された技術で
は、ブレーキブースタ負圧が不足した場合には、スロッ
トル弁を強制的に閉じる制御を行い、吸気管負圧を発生
させ、もってブレーキ用の負圧を確保するようにしてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記技術で
は、ブレーキブースタに作用する圧力を、該ブレーキブ
ースタに連通した接続配管に設けられた圧力センサによ
り絶対圧として検出し、その検出された圧力が、基準圧
力以上の場合に、負圧の程度が低い（負圧が不足してい
る）ものと判断するようにしていた。

【０００９】これに対し、運転者が急激にブレーキペダ
ルを踏み込んだ場合の如く、ブレーキブースタ内の負圧
が急減してしまうような場合には、早めに負圧を発生さ
せる必要がある。つまり、上記技術において、検出され
た圧力が基準圧力以上となる前にも負圧を確保する必要
があった。

【００１０】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、負圧に基づいて制動力
を確保するブレーキブースタを備えてなる内燃機関にお
いて、ブレーキの操作度合いに応じて、ブレーキブース
タの作動に必要な負圧を充分に確保することのできる内
燃機関の負圧制御装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明においては、図１に示すよう
に、自身に作用する負圧に基づいて、内燃機関Ｍ１の回
転に基づき走行しうる車両Ｍ２の制動力を確保するため
のブレーキブースタＭ３と、前記ブレーキブースタＭ３
に負圧を作用させる負圧作用手段Ｍ４と、前記ブレーキ
ブースタＭ３内に作用する負圧の量を認識する負圧認識
手段Ｍ５と、前記負圧認識手段Ｍ５により認識される負
圧の減少変化量が所定量よりも大きい場合に、前記負圧
作用手段Ｍ４を制御して前記ブレーキブースタＭ３に負
圧を作用させる負圧制御手段Ｍ６とを備えたことをその
要旨としている。

【００１２】また、請求項２に記載の発明においては、
自身に作用する負圧に基づいて、内燃機関の回転に基づ
き走行しうる車両の制動力を確保するためのブレーキブ
ースタと、前記ブレーキブースタに負圧を作用させる負
圧作用手段と、前記ブレーキブースタ内に作用する負圧
の量を認識する負圧認識手段と、前記負圧認識手段によ
り認識される負圧が基準値よりも不足している場合に、
前記負圧作用手段を制御して前記ブレーキブースタに負
圧を作用させる第１の負圧制御手段とを備えた内燃機関
の負圧制御装置において、さらに、前記負圧認識手段に
より認識される負圧の減少変化量が所定量よりも大きい
場合に、前記負圧作用手段を制御して前記ブレーキブー
スタに負圧を作用させる第２の負圧制御手段を設けるよ
うにしたことをその要旨としている。

【００１３】さらに、請求項３に記載の発明では、請求
項１に記載の内燃機関の負圧制御装置において、前記負
圧制御手段は、前記負圧認識手段により認識される負圧
の減少変化量に応じて前記負圧作用手段の制御量を可変
とするものであることをその要旨としている。また、請
求項４に記載の発明では、請求項２に記載の内燃機関の
負圧制御装置において、前記第２の負圧制御手段は、前
記負圧認識手段により認識される負圧の減少変化量に応
じて前記負圧作用手段の制御量を可変とするものである
ことをその要旨としている。併せて、請求項５に記載の
発明では、請求項１又は３に記載の内燃機関の負圧制御
装置において、前記内燃機関は、成層燃焼を行いうるも
のであり、かつ、前記負圧制御手段による制御は、成層
燃焼が行われているときに行われうるものであることを
その要旨としている。また、請求項６に記載の発明で
は、請求項２又は４に記載の内燃機関の負圧制御装置に
おいて、前記内燃機関は、成層燃焼を行いうるものであ
り、かつ、前記第２の負圧制御手段による制御は、成層
燃焼が行われているときに行われうるものであることを
その要旨としている。

【００１４】併せて、請求項７に記載の発明では、請求
項１から６のいずれかに記載の内燃機関の負圧制御装置
において、前記負圧認識手段は、大気圧検出センサによ
り検出された大気圧と、圧力検出センサにより検出され
た前記ブレーキブースタ内に導入される圧力との差に基
づいて前記ブレーキブースタ内に作用する負圧を認識す
るものであることをその要旨としている。

【００１５】加えて、請求項８に記載の発明では、請求
項１から７のいずれかに記載の内燃機関の負圧制御装置
において、前記負圧作用手段は、前記ブレーキブースタ
に導入される負圧を、前記内燃機関の吸気通路内に発生
させるための負圧発生手段を有していることをその要旨
としている。

【００１６】また、請求項９に記載の発明では、請求項
８に記載の内燃機関の負圧制御装置において、前記負圧
発生手段は、前記吸気通路の開口面積を絞り込むことに
より負圧を発生させるものであることをその要旨として
いる。

【００１７】さらに、請求項１０に記載の発明では、請
求項８又は９に記載の内燃機関の負圧制御装置におい
て、前記負圧発生手段は、前記吸気通路に設けられたス
ロットル弁及び該スロットル弁を開閉するためのアクチ
ュエータよりなる電子制御式スロットル機構、吸気通路
に設けられたスロットル弁をバイパスするバイパス吸気
通路に設けられたアイドルスピードコントロールバルブ
及び該バルブを開閉するためのアクチュエータよりなる
ＩＳＣ機構、並びに、前記内燃機関の排気通路と吸気通
路とを連通する排気ガス再循環通路及び当該排気ガス再
循環通路を開閉するためのＥＧＲバルブを有し、前記内
燃機関から排出される排気の一部を当該内燃機関に取り
込まれる吸気へ再循環させるためのＥＧＲ機構のうち少
なくとも１つによって構成されていることをその要旨と
している。

【００１８】

【００１９】（作用）請求項１に記載の発明によれば、
図１に示すように、車両Ｍ２は、内燃機関Ｍ１の回転に
基づいて走行しうる。また、ブレーキブースタＭ３に作
用する負圧に基づいて車両Ｍ２の制動力が確保される。
このブレーキブースタＭ３には、負圧作用手段Ｍ４によ
って負圧が作用させられる。

【００２０】本発明では、前記ブレーキブースタＭ３内
に作用する負圧の量が負圧認識手段Ｍ５により認識され
る。そして、その負圧認識手段Ｍ５により認識される負
圧の減少変化量が所定量よりも大きい場合には、負圧制
御手段Ｍ６によって前記負圧作用手段Ｍ４が制御され、
ブレーキブースタＭ３に負圧が作用させられる。

【００２１】このため、例えば、急ブレーキ等により、
ブレーキブースタＭ３内の負圧が急激に減少してしまう
場合であっても、比較的早めに負圧が確保されることと
なる。

【００２２】また、請求項２に記載の発明によれば、負
圧認識手段により認識される負圧が基準値よりも不足し
ている場合に、第１の負圧制御手段によって、負圧作用
手段が制御され、ブレーキブースタに負圧が作用させら
れる。また、負圧認識手段により認識される負圧の減少
変化量が所定量よりも大きい場合にも、第２の負圧制御
手段によって、負圧作用手段が制御され、ブレーキブー
スタに負圧が作用させられる。

【００２３】このため、上記請求項１に記載の発明の作
用に加えて、負圧が基準値よりも不足している場合に
も、第１の負圧制御手段によってブレーキブースタに負
圧が作用させられることとなる。従って、より一層確実
に負圧の不足を解消することが可能となる。

【００２４】さらに、請求項３に記載の発明によれば、
請求項１に記載の発明の作用に加えて、前記負圧制御手
段によって、前記負圧認識手段により認識される負圧の
減少変化量に応じて前記負圧作用手段の制御量が可変と
される。また、請求項４に記載の発明によれば、請求項
２に記載の発明の作用に加えて、前記第２の負圧制御手
段によって、前記負圧認識手段により認識される負圧の
減少変化量に応じて前記負圧作用手段の制御量が可変と
される。従って、負圧の減少変化量が大きい場合には、
より多くの負圧が確保されることとなる。併せて、請求
項５に記載の発明によれば、請求項１又は３に記載の発
明の作用に加えて、前記内燃機関は、成層燃焼を行いう
るものであり、かつ、前記負圧制御手段による制御は、
成層燃焼が行われているときに行われうる。また、請求
項６に記載の発明によれば、請求項２又は４に記載の発
明の作用に加えて、前記内燃機関は、成層燃焼を行いう
るものであり、かつ、前記第２の負圧制御手段による制
御は、成層燃焼が行われているときに行われうる。ここ
で、成層燃焼が実行されているときには、吸入空気流量
が大きいものとなるため、吸気通路内の負圧の程度が比
較的小さいものとなる。したがって、本発明によれば、
かかる負圧の程度が小さくなりがちな場合において、よ
り確実に負圧の確保が可能となる。

【００２５】併せて、請求項７に記載の発明によれば、
請求項１から６に記載の発明の作用に加えて、前記負圧
認識手段では、大気圧検出センサにより検出された大気
圧と、圧力検出センサにより検出された前記ブレーキブ
ースタ内に導入される圧力との差に基づいて前記ブレー
キブースタ内に作用する負圧が認識される。従って、例
えば高地で走行しているような場合には、圧力検出セン
サにより検出された前記ブレーキブースタ内に導入され
る圧力は比較的低くなるものの、実際にはブレーキブー
スタを作動させるのに必要な負圧が不足している場合が
生じうる。しかし、本発明によれば、負圧認識手段によ
り認識される負圧は、相対圧となることから、負圧の確
保が必要な場合には、必ず負圧が確保されることとな
る。

【００２６】加えて、請求項８に記載の発明によれば、
請求項１から７に記載の発明の作用に加えて、前記負圧
作用手段は、負圧発生手段を有しており、この負圧発生
手段により、前記内燃機関の吸気通路内に負圧が発生さ
れ、その負圧がブレーキブースタに導入されることとな
る。

【００２７】また、請求項９に記載の発明によれば、請
求項８に記載の発明の作用に加えて、前記負圧発生手段
は、前記吸気通路の開口面積を絞り込むことにより負圧
を発生させるものである。このため、吸気通路の開口面
積を絞り込みうる既存の装置を用いて負圧を発生させる
ことが可能となる。

【００２８】さらに、請求項１０に記載の発明によれ
ば、請求項８及び９に記載の発明の作用に加えて、前記
負圧発生手段は、前記吸気通路に設けられたスロットル
弁及び該スロットル弁を開閉するためのアクチュエータ
よりなる電子制御式スロットル機構、吸気通路に設けら
れたスロットル弁をバイパスするバイパス吸気通路に設
けられたアイドルスピードコントロールバルブ及び該バ
ルブを開閉するためのアクチュエータよりなるＩＳＣ機
構、並びに、前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを連
通する排気ガス再循環通路及び当該排気ガス再循環通路
を開閉するためのＥＧＲバルブを有し、前記内燃機関か
ら排出される排気の一部を当該内燃機関に取り込まれる
吸気へ再循環させるためのＥＧＲ機構のうち少なくとも
１つによって構成されている。このため、上記請求項
８，９に記載の発明の作用がより確実に奏される。

【００２９】

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明における内燃機関の
負圧制御装置を具体化した一実施の形態を図面に基づい
て詳細に説明する。

【００３１】図２は本実施の形態において、車両に搭載
された筒内噴射式エンジンの負圧制御装置を示す概略構
成図である。エンジン１は、例えば４つの気筒１ａを具
備し、これら各気筒１ａの燃焼室構造が図３に示されて
いる。これらの図に示すように、エンジン１はシリンダ
ブロック２内にピストンを備えており、当該ピストンは
シリンダブロック２内で往復運動する。シリンダブロッ
ク２の上部にはシリンダヘッド４が設けられ、前記ピス
トンとシリンダヘッド４間には燃焼室５が形成されてい
る。また、本実施の形態では１気筒１ａあたり、４つの
弁が配置されており、図中において、符号６ａとして第
１吸気弁、６ｂとして第２吸気弁、７ａとして第１吸気
ポート、７ｂとして第２吸気ポート、８として一対の排
気弁、９として一対の排気ポートがそれぞれ示されてい
る。

【００３２】図３に示すように、第１の吸気ポート７ａ
はヘリカル型吸気ポートからなり、第２の吸気ポート７
ｂはほぼ真っ直ぐに延びるストレートポートからなる。
また、シリンダヘッド４の内壁面の中央部には、点火プ
ラグ１０が配設されている。この点火プラグ１０には、
図示しないディストリビュータを介してイグナイタ１２
からの高電圧が印加されるようになっている。そして、
この点火プラグ１０の点火タイミングは、イグナイタ１
２からの高電圧の出力タイミングにより決定される。さ
らに、第１吸気弁６ａ及び第２吸気弁６ｂ近傍のシリン
ダヘッド４内壁面周辺部には燃料噴射弁１１が配置され
ている。すなわち、本実施の形態においては、燃料噴射
弁１１からの燃料は直接的に気筒１ａ内に噴射されるよ
うになっており、いわゆる成層燃焼及び均質燃焼が行わ
れるようになっている。

【００３３】図２に示すように、各気筒１ａの第１吸気
ポート７ａ及び第２吸気ポート７ｂは、それぞれ各吸気
マニホルド１５内に形成された第１吸気路１５ａ及び第
２吸気路１５ｂを介してサージタンク１６内に連結され
ている。各第２吸気通路１５ｂ内にはそれぞれスワール
コントロールバルブ１７が配置されている。これらのス
ワールコントロールバルブ１７は共通のシャフト１８を
介して例えばステップモータ１９に連結されている。こ
のステップモータ１９は、後述する電子制御装置（以下
単に「ＥＣＵ」という）３０からの出力信号に基づいて
制御される。なお、当該ステップモータ１９の代わり
に、エンジン１の吸気ポート７ａ，７ｂの負圧に応じて
制御されるものを用いてもよい。

【００３４】前記サージタンク１６は、吸気ダクト２０
を介してエアクリーナ２１に連結され、吸気ダクト２０
内には、ステップモータ２２によって開閉される負圧作
用手段（負圧発生手段）を構成するスロットル弁２３が
配設されている。つまり、本実施の形態のスロットル弁
２３は、いわゆる電子制御式のものであり、基本的に
は、同じく負圧作用手段を構成するアクチュエータとし
てのステップモータ２２が前記ＥＣＵ３０からの出力信
号に基づいて駆動されることにより、スロットル弁２３
が開閉制御される。そして、このスロットル弁２３の開
閉により、吸気ダクト２０を通過して燃焼室５内に導入
される吸入空気量が調節されるようになっているととも
に、その吸気ダクト２０内で発生する負圧が調整される
ようになっている。なお、本実施の形態では、吸気ダク
ト２０、サージタンク１６並びに第１吸気路１５ａ及び
第２吸気路１５ｂ等により、吸気通路が構成されてい
る。

【００３５】また、スロットル弁２３の近傍には、その
開度（スロットル開度ＴＡ）を検出するためのスロット
ルセンサ２５が設けられている。なお、前記各気筒の排
気ポート９には排気マニホルド１４が接続されている。
そして、燃焼後の排気ガスは当該排気マニホルド１４を
介して図示しない排気管へ排出されるようになってい
る。

【００３６】さらに、本実施の形態では、公知の排気ガ
ス再循環（ＥＧＲ）機構５１が設けられている。このＥ
ＧＲ機構５１は、排気ガス再循環通路としてのＥＧＲ通
路５２と、同通路５２の途中に設けられたＥＧＲバルブ
５３とを含んでいる。ＥＧＲ通路５２は、スロットル弁
２３の下流側の吸気ダクト２０と、排気ダクトとの間を
連通するよう設けられている。また、ＥＧＲバルブ５３
は、弁座、弁体及びステップモータ（いずれも図示せ
ず）を内蔵している。ＥＧＲバルブ５３の開度は、ステ
ップモータが弁体を弁座に対して断続的に変位させるこ
とにより、変動する。そして、ＥＧＲバルブ５３が開く
ことにより、排気ダクトへ排出された排気ガスの一部が
ＥＧＲ通路５２へと流れる。その排気ガスは、ＥＧＲバ
ルブ５３を介して吸気ダクト２０へ流れる。すなわち、
排気ガスの一部がＥＧＲ機構５１によって吸入混合気中
に再循環する。このとき、ＥＧＲバルブ５３の開度が調
節されることにより、排気ガスの再循環量が調整される
のである。

【００３７】また、図２，４に示すように、本実施の形
態では、車両の制動力を確保するための装置としてブレ
ーキブースタ７１が設けられている。このブレーキブー
スタ７１によって、ブレーキペダル７２の踏込み力が増
幅されるとともに、油圧に変換され、各車輪のブレーキ
アクチュエータ（図示せず）が駆動される。このブレー
キブースタ７１は、スロットル弁２３よりも下流側の吸
気ダクト２０に対し、接続配管７３を介して接続されて
おり、該ダクト２０内で発生する負圧を駆動力として利
用するように構成されている。さらに、接続配管７３に
は、吸気ダクト２０内に負圧により開く逆止弁７４が設
けられている。すなわち、ブレーキブースタ７１は、そ
の内部において、ダイヤフラムを備えている。そして、
ダイヤフラムの一側部が大気に開放されており、他側部
に対し、前記ダクト２０内で発生した負圧が接続配管７
３を介して作用するようになっている。また、前記接続
配管７３には、ブレーキブースタ内圧力ＰＢＫ（絶対
圧）を検出するための圧力検出センサとしての圧力セン
サ６３が設けられている。

【００３８】さて、上述したＥＣＵ３０は、デジタルコ
ンピュータからなっており、双方向性バス３１を介して
相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３
２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３３、マイクロプロ
セッサからなるＣＰＵ（中央処理装置）３４、入力ポー
ト３５及び出力ポート３６を具備している。本実施の形
態においては、当該ＥＣＵ３０により、負圧認識手段及
び負圧制御手段が構成されている。

【００３９】前記アクセルペダル２４には、当該アクセ
ルペダル２４の踏込み量に比例した出力電圧を発生する
アクセルセンサ２６Ａが接続され、該アクセルセンサ２
６Ａによりアクセル開度ＡＣＣＰが検出される。当該ア
クセルセンサ２６Ａの出力電圧は、ＡＤ変換器３７を介
して入力ポート３５に入力される。また、同じくアクセ
ルペダル２４には、アクセルペダル２４の踏込み量が
「０」であることを検出するための全閉スイッチ２６Ｂ
が設けられている。すなわち、この全閉スイッチ２６Ｂ
は、アクセルペダル２４の踏込み量が「０」である場合
に全閉信号ＸＩＤＬとして「１」の信号を、そうでない
場合には「０」の信号を発生する。そして、該全閉スイ
ッチ２６Ｂの出力電圧も入力ポート３５に入力されるよ
うになっている。

【００４０】また、上死点センサ２７は例えば１番気筒
１ａが吸気上死点に達したときに出力パルスを発生し、
この出力パルスが入力ポート３５に入力される。クラン
ク角センサ２８は例えばクランクシャフトが３０°ＣＡ
回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入
力ポートに入力される。ＣＰＵ３４では上死点センサ２
７の出力パルスとクランク角センサ２８の出力パルスか
らエンジン回転数ＮＥが算出される（読み込まれる）。

【００４１】さらに、前記シャフト１８の回転角度はス
ワールコントロールバルブセンサ２９により検出され、
これによりスワールコントロールバルブ１７の開度が測
定される。そして、スワールコントロールバルブセンサ
２９の出力はＡ／Ｄ変換器３７を介して入力ポート３５
に入力される。

【００４２】併せて、前記スロットルセンサ２５によ
り、スロットル開度ＴＡが検出される。このスロットル
センサ２５の出力はＡ／Ｄ変換器３７を介して入力ポー
ト３５に入力される。

【００４３】加えて、本実施の形態では、サージタンク
１６内の圧力（吸気圧ＰｉＭ）を検出する吸気圧センサ
６１が設けられている。但し、エンジン１の始動時等に
おいて、該吸気圧センサ６１により検出される吸気圧Ｐ
ｉＭは、大気圧ＰＡにほぼ等しいことが明らかであるた
め、本実施の形態では、該吸気圧センサ６１により大気
圧ＰＡも検出されるものとして以後説明を行ってゆく。
つまり、本実施の形態では、吸気圧センサ６１により大
気圧検出センサが構成されている。

【００４４】さらに、本実施の形態では、エンジン１の
冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出する水温センサ
６２が設けられている。併せて、車両の速度（車速）Ｓ
ＰＤを検出するための車速センサ６４も設けられてい
る。そして、これら各センサ６１，６２，６４の出力も
Ａ／Ｄ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される
ようになっている。また、前記圧力センサ６３の出力も
Ａ／Ｄ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される
ようになっている。

【００４５】本実施の形態において、これらスロットル
センサ２５、アクセルセンサ２６Ａ、全閉スイッチ２６
Ｂ、上死点センサ２７、クランク角センサ２８、スワー
ルコントロールバルブセンサ２９、吸気圧センサ６１、
水温センサ６２、圧力センサ６３、車速センサ６４等に
より、エンジン１の運転状態が検出される。

【００４６】一方、出力ポート３６は、対応する駆動回
路３８を介して各燃料噴射弁１１、各ステップモータ１
９，２２、イグナイタ１２及びＥＧＲバルブ５３（ステ
ップモータ）に接続されている。そして、ＥＣＵ３０は
各センサ等２５〜２９，６１〜６４からの信号に基づ
き、ＲＯＭ３３内に格納された制御プログラムに従い、
燃料噴射弁１１、ステップモータ１９，２２、イグナイ
タ１２（点火プラグ１０）及びＥＧＲバルブ５３等を好
適に制御する。

【００４７】次に、上記構成を備えたエンジン１の負圧
制御装置における本実施の形態に係る各種制御に関する
プログラムについて、フローチャート等を参照して説明
する。すなわち、図５，６は、本実施の形態におけるス
ロットル弁２３（ステップモータ２２）を制御してブレ
ーキブースタ７１に導入される負圧の制御を実行するた
めの「負圧制御ルーチン」を示すフローチャートであっ
て、現在成層燃焼での運転が実行されていることを前提
として、ＥＣＵ３０により実行される。

【００４８】処理がこのルーチンに移行すると、ＥＣＵ
３０は先ずステップ１０１において、大気圧ＰＡから、
現在圧力センサ６３にて検出されている最新のブレーキ
ブースタ内圧力ＰＢＫを減算した値を、ブレーキブース
タ内相対圧ＤＰＢＫとして設定する。

【００４９】次に、ステップ１０２においては、今回読
み込んだ車速ＳＰＤが所定速度（例えば「２０ｋｍ／
ｈ」）未満であるか否かを判断する。そして、車速ＳＰ
Ｄが所定速度よりも大きい場合には、ステップ１０３へ
移行する。

【００５０】ステップ１０３においては、現在エンジン
１の運転状態が定常状態（例えば、エアバッグ１の暖機
後、エンジン回転数ＮＥが安定となった状態、或いは、
エンジン１が加減速していない状態等）にあり、かつ、
ブレーキブースタ内相対圧ＤＰＢＫが、予め定められた
成層ブレーキ制御開始負圧量ｔＫＰＢＫＬ（例えば「３
００ｍｍＨｇ」）よりも小さいか否かを判断する。そし
て、上記いずれかの条件を１つでも満たさない場合に
は、ブレーキ負圧を確保するための制御を行わないもの
として、その後の処理を一旦終了する。

【００５１】一方、エンジン１の運転状態が定常状態に
あり、かつ、ブレーキブースタ内相対圧ＤＰＢＫが成層
ブレーキ制御開始負圧量ｔＫＰＢＫＬよりも小さい場合
には、ブレーキ負圧を確保する必要があるものとしてス
テップ１０４へ移行する。

【００５２】ステップ１０４において、ＥＣＵ３０は、
スロットル弁２３の閉じ込み制御を実行する。より詳し
く説明すると、ＥＣＵ３０は、走行に支障のない範囲で
スロットル弁２３の開度を小とし、スロットル弁２３下
流に負圧を強制的に発生させる。

【００５３】さらに、続くステップ１０５において、再
度、大気圧ＰＡから、現在圧力センサ６３にて検出され
ている最新のブレーキブースタ内圧力ＰＢＫを減算し、
その値を、ブレーキブースタ内相対圧ＤＰＢＫとして設
定する。

【００５４】そして、ステップ１０６においては、最新
のブレーキブースタ内相対圧ＤＰＢＫが、予め定められ
た成層ブレーキ制御終了負圧量ｔＫＰＢＫＯ（例えば
「３５０ｍｍＨｇ」）を超えているか否かを判断する。
そして、ブレーキブースタ内相対圧ＤＰＢＫが成層ブレ
ーキ制御終了負圧量ｔＫＰＢＫＯを超えていない場合に
は、上述したステップ１０４へ移行する。そして、ブレ
ーキブースタ内相対圧ＤＰＢＫが成層ブレーキ制御終了
負圧量ｔＫＰＢＫＯを超えるまでステップ１０４，１０
５の処理、すなわち、スロットル弁２３の閉じ込み制御
を実行する。

【００５５】また、前記ステップ１０６において、ブレ
ーキブースタ内相対圧ＤＰＢＫが成層ブレーキ制御終了
負圧量ｔＫＰＢＫＯを超えている場合には、必要な負圧
は充分に確保されたものとして、スロットル弁２３の閉
じ込み制御を終了させるべくその後の処理を一旦終了す
る。

【００５６】一方、前記ステップ１０２において、今回
読み込んだ車速ＳＰＤが所定速度（例えば「２０ｋｍ／
ｈ」）未満の場合には、ステップ１０７へ移行する。ス
テップ１０７においては、全閉スイッチ２６Ｂからの全
閉信号ＸＩＤＬが「１」であり（アクセルペダル２４の
踏込み量が「０」であり）、かつ、現在エンジン１の運
転状態が定常状態にあり、かつ、ブレーキブースタ内相
対圧ＤＰＢＫが前記成層ブレーキ制御開始負圧量ｔＫＰ
ＢＫＬよりも小さいか否かを判断する。そして、上記各
条件を全て満たす場合には、ステップ１０８へ移行す
る。

【００５７】ステップ１０８において、ＥＣＵ３０は、
スロットル弁２３を閉じ込み、アイドル制御を実行す
る。より詳しく説明すると、ＥＣＵ３０は、スロットル
弁２３の開度をアイドリングに必要な程度までに絞り、
スロットル弁２３下流に負圧を強制的に発生させる。

【００５８】さらに、続くステップ１０９において、再
度、大気圧ＰＡから、現在圧力センサ６３にて検出され
ている最新のブレーキブースタ内圧力ＰＢＫを減算し、
その値を、ブレーキブースタ内相対圧ＤＰＢＫとして設
定する。

【００５９】そして、ステップ１１０においては、最新
のブレーキブースタ内相対圧ＤＰＢＫが、予め定められ
た成層ブレーキ制御終了負圧量ｔＫＰＢＫＯ（例えば
「３５０ｍｍＨｇ」）を超えているか否かを判断する。
ここで、ブレーキブースタ内相対圧ＤＰＢＫが成層ブレ
ーキ制御終了負圧量ｔＫＰＢＫＯを超えていない場合に
は、上述したステップ１０８へ移行する。そして、ブレ
ーキブースタ内相対圧ＤＰＢＫが成層ブレーキ制御終了
負圧量ｔＫＰＢＫＯを超えるまでステップ１０８，１０
９の処理、すなわち、スロットル弁２３の閉じ込みによ
るアイドル制御を実行する。

【００６０】また、前記ステップ１１０において、ブレ
ーキブースタ内相対圧ＤＰＢＫが成層ブレーキ制御終了
負圧量ｔＫＰＢＫＯを超えている場合には、必要な負圧
は充分に確保されたものとして、スロットル弁２３の閉
じ込みによるアイドル制御を終了させるべくその後の処
理を一旦終了する。

【００６１】さて、上記ステップ１０７において、各条
件のうちいずれか１つでも満たさない場合には、ステッ
プ１１１（図６参照）へ移行する。ステップ１１１にお
いては、前回のブレーキブースタ内相対圧ＤＰＢＫ_i-1
から今回算出されたブレーキブースタ内相対圧ＤＰＢＫ
_i を減算し、その値を負圧差ΔＰＢとして設定する。

【００６２】また、続くステップ１１２においては、上
記負圧差ΔＰＢが、予め定められた所定量αよりも大き
いか否かを判断する。そして、負圧差ΔＰＢが所定量α
よりも大きくない場合には、何らの処理をも行うことな
くその後の処理を一旦終了する。これに対し、負圧差Δ
ＰＢが所定量αよりも大きい場合には、ブレーキが操作
され、急激に負圧が減少し、不足しているものとしてス
テップ１１３へと移行する。

【００６３】ステップ１１３においては、ブレーキブー
スタ内相対圧ＤＰＢＫが前記成層ブレーキ制御開始負圧
量ｔＫＰＢＫＬよりも小さいか否かにかかわらず、スロ
ットル弁２３を急激に閉じ込むよう（アイドル制御時と
同等レベルにまで閉じ込むよう）制御する。これによ
り、ステップ弁２３下流には、負圧が強制的に発生する
こととなる。そして、ＥＣＵ３０はその後の処理を一旦
終了する。

【００６４】次に、本実施の形態の作用及び効果につい
て説明する。 （イ）本実施の形態によれば、ブレーキブースタ７１の
作動のための負圧を確保する必要性があるか否かの判断
がなされ（ステップ１０３，１０７等）、その判断結果
が負圧を確保する必要性がある場合には、スロットル弁
２３の開度の閉じ込み制御が実行される。このため、当
該閉じ込みによって、負圧の発生量が増大させられるこ
ととなり、ブレーキブースタ７１の作動を確保すること
ができる。

【００６５】（ロ）また、本実施の形態では、ブレーキ
ブースタ内相対圧ＤＰＢＫが成層ブレーキ制御開始負圧
量ｔＫＰＢＫＬよりも小さいか否かにかかわらず、負圧
差ΔＰＢが所定量αよりも大きい場合には、負圧が不足
する蓋然性が高いものとして、スロットル弁２３を急激
に閉じ込むよう制御することとした。このため、例え
ば、図７に示すように、急ブレーキ等により、ブレーキ
ブースタ７１内の負圧（ブレーキブースタ内相対圧ＤＰ
ＢＫ）が急激に減少してしまう場合であっても、比較的
早めに負圧が確保されることとなる。

【００６６】すなわち、急激にブレーキペダルが踏み込
まれた場合には、急激にブレーキブースタ内相対圧ＤＰ
ＢＫに低下してしまう。この場合において、成層ブレー
キ制御開始負圧量ｔＫＰＢＫＬよりも小さくなるまで何
も行わないと、同図２点鎖線で示すように、ブレーキブ
ースタ内相対圧ＤＰＢＫ（負圧）は不足しがちとなる。
これに対し、本実施の形態では、負圧が不足する前にス
ロットル弁２３の閉じ込み制御が実行されることから、
同図実線で示すように、早めに負圧を確保することがで
きる。その結果、負圧が不足することによる不具合を回
避することが可能となる。

【００６７】さらに、スロットル弁２３が閉じられるこ
とにより、エンジン１のポンピングロスが増加し、エン
ジンブレーキの効果も得られる。 （ハ）また、本実施の形態では、ブレーキブースタ７１
の作動のための負圧を確保する必要性があるか否かの判
断に際し、大気圧ＰＡと、圧力センサ６３により検出さ
れるブレーキブースタ内圧力ＰＢＫとの差（ブレーキブ
ースタ内相対圧ＤＰＢＫ）を考慮することとした。この
ため、例えば高地で走行しているような場合には、大気
圧ＰＡが低下することによって、ブレーキブースタ内圧
力ＰＢＫは、低地で走行している場合に比べて低くな
る。従って、実際にはブレーキブースタ７１を作動させ
るのに必要な負圧が不足しているにもかかわらず、ブレ
ーキブースタ内圧力ＰＢＫが低くなる場合が生じうる。
しかし、本実施の形態によれば、ブレーキブースタ内圧
力ＰＢＫではなく、ブレーキブースタ内相対圧ＤＰＢＫ
が、成層ブレーキ制御開始負圧量ｔＫＰＢＫＬよりも小
さい場合等に、スロットル弁２３の閉じ込み制御が実行
されて負圧が作用させられることとなる。そのため、高
地で走行する等、大気圧ＰＡに変動があったとしても、
負圧の確保が必要な場合には、必ずブレーキブースタの
作動に必要な負圧を確保することができる。

【００６８】（ニ）また、本実施の形態では、ブレーキ
ブースタ内相対圧ＤＰＢＫが、成層ブレーキ制御開始負
圧量ｔＫＰＢＫＬよりも小さい場合に、スロットル弁２
３の閉じ込み制御を実行するようにするとともに、ブレ
ーキブースタ内相対圧ＤＰＢＫがそれよりも大きな基準
値（成層ブレーキ制御終了負圧量ｔＫＰＢＫＯ）よりも
大きくなった場合に、閉じ込み制御を終了させるように
した。つまり、基準値に、ヒステリシスをもたせるよう
にした。従って、ブレーキブースタ内相対圧ＤＰＢＫ
が、基準値よりも小さくなったり基準値以上となったり
することを繰り返すことにより、閉じ込み制御が実行さ
れたりされなかったりするのを繰り返す、いわゆるハン
チングを抑制することが可能となる。その結果、運転状
態が不安定となってしまうのを防止することができる。

【００６９】（ホ）さらに、本実施の形態では、負圧を
確保するための手段として、吸気通路の開口面積を絞り
込むことにより負圧を発生させるもの、特に、スロット
ル弁２３及びステップモータ２２よりなる電子制御式ス
ロットル機構を採用することとした。このため、既存の
装置を用いて負圧を発生させることが可能となり、ひい
ては、コストの増大を抑制することが可能となる。

【００７０】尚、本発明は上記実施の形態に限定される
ものではなく、例えば次の如く構成してもよい。 （１）上記実施の形態では、負圧差ΔＰＢが所定量αよ
りも大きい場合には、スロットル弁２３を急激に閉じ込
むよう制御することとしたが、そのときの閉じ込みの度
合いを、負圧差ΔＰＢに応じて可変としてもよい。すな
わち、ブレーキブースタ内圧力ＰＢＫが急激に増大する
程（ブレーキブースタ内相対圧ＤＰＢＫが急激に減少す
る程）、スロットル弁２３の閉じ込み量を大きいものと
してもよい。

【００７１】或いは、現在のブレーキブースタ内相対圧
ＤＰＢＫが成層ブレーキ制御終了負圧量ｔＫＰＢＫＯに
対してどの程度足りているのか（若しくは、どの程度不
足しているのか）に応じてスロットル弁２３の閉じ込み
量を可変としてもよい。このような制御を採用すること
により、閉じ込み制御を開始した直後には、閉じ込み速
度が大きくなり、速やかに負圧を確保することが可能と
なる。また、逆に、負圧が確保された段階では、閉じ込
み速度が小さくなり、ひいては負圧発生のオーバーシュ
ートを抑制することができる。

【００７２】（２）上記実施の形態では、負圧作用手段
（負圧発生手段）として、吸気通ダクト２０に設けられ
たスロットル弁２３及び該スロットル弁２３を開閉する
ためのアクチュエータとしてのステップモータ２２より
なる電子制御式スロットル機構により構成したが、その
他にも、スロットル弁２３をバイパスするバイパス吸気
通路に設けられたアイドルスピードコントロールバルブ
及び該バルブを開閉するためのアクチュエータよりなる
ＩＳＣ機構により構成してもよい。

【００７３】また、上記ＥＧＲバルブ５３等を備えたＥ
ＧＲ機構５１により構成してもよい。さらに、図示しな
い負圧発生機構を別途設けるようにしてもよい。これら
の場合には、いわゆる電子制御式のスロットル弁２３に
代えて、アクセルペダル２４にリンクしたメカニカル式
のスロットル弁を用いるようにしてもよい。

【００７４】さらにまた、これらを適宜に組み合わせる
ことにより負圧発生手段を構成するようにしてもよい。 （３）上記実施の形態では、筒内噴射式のエンジン１に
本発明を具体化するようにしたが、その他のいわゆる成
層燃焼、弱成層燃焼を行うタイプの内燃機関であっても
よい。例えば吸気ポート７ａ，７ｂの吸気弁６ａ，６ｂ
の傘部の裏側に向かって噴射するタイプのものも含まれ
る。また、吸気弁６ａ，６ｂ側に燃料噴射弁が設けられ
てはいるが、直接シリンダボア（燃焼室５）内に噴射す
るタイプのものも含まれる。或いは、成層燃焼を行わな
い内燃機関にも具体化してもよい。

【００７５】（４）また、上記実施の形態では、ヘリカ
ル型の吸気ポートを有し、いわゆるスワールを発生させ
ることが可能な構成としたが、かならずしもスワールを
発生しなくともよい。従って、例えば上記実施の形態に
おけるスワールコントロールバルブ１７、ステップモー
タ１９等を省略することもできる。

【００７６】（５）さらに、上記実施の形態では、内燃
機関としてガソリンエンジン１の場合に本発明を具体化
したが、その外にもディーゼルエンジン等の場合等にも
具体化できる。

【００７７】（６）上記実施の形態では、吸気圧センサ
６１により大気圧ＰＡを検出するようにしたが、別途大
気圧センサを設け、これにより大気圧を検出するように
してもよい。

【００７８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
負圧に基づいて制動力を確保するブレーキブースタを備
えてなる内燃機関の負圧制御装置において、ブレーキの
操作度合いに応じて、ブレーキブースタの作動に必要な
負圧を充分に確保することができるという優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の発明の基本的な概念構成図で
ある。

【図２】一実施の形態におけるエンジンの負圧制御装置
を示す概略構成図である。

【図３】エンジンの気筒部分を拡大して示す断面図であ
る。

【図４】ブレーキブースタ等を示す構成図である。

【図５】ＥＣＵにより実行される「負圧制御ルーチン」
を示すフローチャートである。

【図６】ＥＣＵにより実行される「負圧制御ルーチン」
を示すフローチャートであって図５の続きを示す図であ
る。

【図７】時間の経過に対するブレーキブースタ内相対圧
の挙動例を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン、１１…燃料噴射弁、２
０…吸気ダクト、２２…負圧作用手段（負圧発生手段）
を構成するステップモータ、２３…負圧作用手段（負圧
発生手段）を構成するスロットル弁、３０…負圧認識手
段及び負圧制御手段を構成するＥＣＵ、６１…大気圧検
出センサを構成する吸気圧センサ、６３…圧力検出セン
サとしての圧力センサ、７１…ブレーキブースタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−73039（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−182278（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−164840（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−247866（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−148150（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−151970（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−151971（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−151972（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−157606（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−167047（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−175464（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−310049（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60T 17/00 F02D 9/02 F02D 29/02 341

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自身に作用する負圧に基づいて、内燃機
   関の回転に基づき走行しうる車両の制動力を確保するた
   めのブレーキブースタと、 前記ブレーキブースタに負圧を作用させる負圧作用手段
   と、 前記ブレーキブースタ内に作用する負圧の量を認識する
   負圧認識手段と、 前記負圧認識手段により認識される負圧の減少変化量が
   所定量よりも大きい場合に、前記負圧作用手段を制御し
   て前記ブレーキブースタに負圧を作用させる負圧制御手
   段とを備えたことを特徴とする内燃機関の負圧制御装
   置。
2. 【請求項２】 自身に作用する負圧に基づいて、内燃機
   関の回転に基づき走行しうる車両の制動力を確保するた
   めのブレーキブースタと、 前記ブレーキブースタに負圧を作用させる負圧作用手段
   と、 前記ブレーキブースタ内に作用する負圧の量を認識する
   負圧認識手段と、 前記負圧認識手段により認識される負圧が基準値よりも
   不足している場合に、前記負圧作用手段を制御して前記
   ブレーキブースタに負圧を作用させる第１の負圧制御手
   段とを備えた内燃機関の負圧制御装置において、 さらに、前記負圧認識手段により認識される負圧の減少
   変化量が所定量よりも大きい場合に、前記負圧作用手段
   を制御して前記ブレーキブースタに負圧を作用させる第
   ２の負圧制御手段を設けるようにしたことを特徴とする
   内燃機関の負圧制御装置。
3. 【請求項３】 前記負圧制御手段は、前記負圧認識手段
   により認識される負圧の減少変化量に応じて前記負圧作
   用手段の制御量を可変とするものであることを特徴とす
   る請求項１に記載の内燃機関の負圧制御装置。
4. 【請求項４】 前記第２の負圧制御手段は、前記負圧認
   識手段により認識される負圧の減少変化量に応じて前記
   負圧作用手段の制御量を可変とするものであることを特
   徴とする請求項２に記載の内燃機関の負圧制御装置。
5. 【請求項５】 前記内燃機関は、成層燃焼を行いうるも
   のであり、かつ、前記負圧制御手段による制御は、成層
   燃焼が行われているときに行われうるもので あることを
   特徴とする請求項１又は３に記載の内燃機関の負圧制御
   装置。
6. 【請求項６】 前記内燃機関は、成層燃焼を行いうるも
   のであり、かつ、前記第２の負圧制御手段による制御
   は、成層燃焼が行われているときに行われうるものであ
   ることを特徴とする請求項２又は４に記載の内燃機関の
   負圧制御装置。
7. 【請求項７】 前記負圧認識手段は、大気圧検出センサ
   により検出された大気圧と、圧力検出センサにより検出
   された前記ブレーキブースタ内に導入される圧力との差
   に基づいて前記ブレーキブースタ内に作用する負圧を認
   識するものであることを特徴とする請求項１から６のい
   ずれかに記載の内燃機関の負圧制御装置。
8. 【請求項８】 前記負圧作用手段は、前記ブレーキブー
   スタに導入される負圧を、前記内燃機関の吸気通路内に
   発生させるための負圧発生手段を有していることを特徴
   とする請求項１から７のいずれかに記載の内燃機関の負
   圧制御装置。
9. 【請求項９】 前記負圧発生手段は、前記吸気通路の開
   口面積を絞り込むことにより負圧を発生させるものであ
   ることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の負圧制
   御装置。
10. 【請求項１０】 前記負圧発生手段は、前記吸気通路に
    設けられたスロットル弁及び該スロットル弁を開閉する
    ためのアクチュエータよりなる電子制御式スロットル機
    構、 吸気通路に設けられたスロットル弁をバイパスするバイ
    パス吸気通路に設けられたアイドルスピードコントロー
    ルバルブ及び該バルブを開閉するためのアクチュエータ
    よりなるＩＳＣ機構、並びに、 前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通する排気ガ
    ス再循環通路及び当該排気ガス再循環通路を開閉するた
    めのＥＧＲバルブを有し、前記内燃機関から排出される
    排気の一部を当該内燃機関に取り込まれる吸気へ再循環
    させるためのＥＧＲ機構のうち少なくとも１つによって
    構成されていることを特徴とする請求項８又は９に記載
    の内燃機関の負圧制御装置。