JP5789836B2

JP5789836B2 - 車両用負圧制御装置

Info

Publication number: JP5789836B2
Application number: JP2010215883A
Authority: JP
Inventors: 祐介小谷
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2030-09-27
Also published as: JP2012072664A

Description

本発明は、エンジンの吸気通路に発生する負圧を利用して作動するブレーキブースターを備えた車両に使用される車両用負圧制御装置に関する。

従来、エンジンの吸気通路に発生する負圧を利用することによりブレーキペダルの踏み込み力を軽減するブレーキブースターを備えた車両が多数提供されている。このような車両においては、エンジンの負荷増大に伴いスロットル弁の開度が増加すると、吸気通路において発生する負圧が低下してしまい、ブレーキブースターに供給される負圧が低下することになる。このような現象が生じると、ブレーキペダルの踏み込み力を十分軽減することができなくなる。

そこで、かかる現象の発生を防止すべく、下記特許文献１に開示されている車両用のブレーキ負圧維持装置が提供されている。この負圧維持装置は、ブレーキブースターに供給される負圧が低下した際に、空調用コンプレッサーの作動を停止させると共に、エンジンの負荷となるオルタネータの作動を停止する制御を行うことにより、上述したような問題を解消しようとするものである。

特開２００８−２０８７２９号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている負圧維持装置は、空調用コンプレッサやオルタネータの停止制御を行うものであるが、この制御がヘッドランプやエアコンディショナ等の電装品の作動後に行われると、電圧降下に伴い電装品の作動状態が急激に変化してしまうという問題がある。具体的には、上記特許文献１に開示されているような制御を行うと、ヘッドランプの照度変化（所謂「まばたき現象」）や、エアコンディショナのブロア作動音の変化等が発生し、車両の使用感が損なわれてしまうという問題がある。また、電装品に作用する電圧が不安定であると、電装品の故障を誘発し、寿命が短くなる可能性もある。

そこで、本発明は、エンジンの吸気通路において発生する負圧が低下した際に負圧を回復させブレーキペダルの踏み込み力を十分軽減することが可能であると共に、電装品の作動状態の急激な変化を抑制可能な車両用負圧制御装置の提供を目的とした。

上述した課題を解決すべく提供される本発明の車両用負圧制御装置は、エンジンと、前記エンジンの吸気通路に発生する負圧を利用して作動するブレーキブースターと、前記エンジンの動力を用いて発電可能なオルタネータと、前記オルタネータから電力の供給を受けて作動可能な電装品と、を備えた車両に用いられる。本発明の車両用負圧制御装置は、前記オルタネータの発電を制御する発電制御手段を有し、ヘッドランプまたはエアコンディショナの作動開始時、前記発電制御手段により前記オルタネータの発電電圧を抑制する電圧抑制制御を実施する。

本発明の車両用負圧制御装置によれば、オルタネータにおける発電電圧が抑制された状態においてヘッドランプまたはエアコンディショナの作動を開始し、電装品の作動中にオルタネータの発電電圧を急激に低下させることなく、ブレーキブースターに供給される負圧を確保することが可能となる。従って、本発明の車両用負圧制御装置によれば、エンジンの吸気通路において発生する負圧をブレーキペダルの踏み込み力軽減のために十分な大きさに確保しつつ、電装品の作動状態の急激な変化を抑制することが可能となる。

本発明の車両用負圧制御装置において、前記発電制御手段は、前記電圧抑制制御の開始時には、発電電圧を瞬時に低下させ、前記電圧抑制制御の終了時には、発電電圧を徐励により増大させるものであることが好ましい。

本発明の車両用負圧制御装置では、オルタネータの発電電圧を電圧抑制制御の開始時に瞬時に低下させるため、ブレーキブースターに供給される負圧を素早く確保することが可能となる。また、本発明の車両用負圧制御装置では、電圧抑制制御の終了時に、発電電圧を徐励により増大させるため、電装品の作動状態が急激に変化するのを防止できる。また、電装品に作用する電圧が安定するため、電装品の故障を防止し、長寿命化させることが可能となる。

また、本発明の車両用負圧制御装置は、前記オルタネータに対して電気的に接続されたバッテリを備えており、前記発電制御手段が前記電圧抑制制御の際に、発電電圧を前記バッテリの電源電圧よりも低い電圧まで低下させるものであることが望ましい。

かかる構成によれば、電圧抑制制御の実行時にオルタネータからバッテリへの電力流入を防止し、オルタネータの作動に伴うエンジン負荷を更に抑制することが可能となる。これにより、エンジンの吸気通路において発生する負圧がブレーキペダルの踏み込み力軽減のために十分な大きさとなるように制御することが可能となる。

本発明の車両用負圧制御装置においては、前記エンジンの始動後所定時間が経過するまでの期間であること、及び前記エンジンの水温が所定の温度範囲内であること、の少なくともいずれかを満足することを条件として前記電圧抑制制御が実施されることが好ましい。

かかる構成とした場合は、電圧抑制制御が実施される期間が、エンジンの始動後所定時間が経過するまでの期間やエンジンの水温が所定の温度範囲内である期間に限定され、その他の期間においてはオルタネータの発電電圧が初期の設定値に維持され、オルタネータにおいて発生した電力をバッテリに蓄えることが可能となる。従って、本発明の車両用負圧制御装置によれば、オルタネータの発電電圧がバッテリの電源電圧よりも低くなる頻度が低く、いわゆるサルフェーション（電極劣化）等によるバッテリの劣化が起こりにくい。

また、本発明の車両用負圧制御装置において、前記発電制御手段は、前記エンジンの始動時から前記電圧抑制制御の開始時までの間における前記オルタネータの発電電圧を、前記バッテリの電源電圧よりも高電圧にすることが望ましい。

かかる構成とすることにより、電圧抑制制御の開始時までの期間にオルタネータにおいて発生した電力をバッテリに蓄電することが可能となる。また、エンジンの始動時から前記電圧抑制制御の開始時までの間にオルタネータからバッテリに向けて電力が供給されるため、オルタネータの故障等による発電不良をオルタネータの発電状態から検知する手段（発電不良検知手段）や発電不良を報知するための報知手段を設けた場合であっても、発電不良検知手段による誤検知や誤報知を防止できる。

本発明によれば、エンジンの吸気通路において発生する負圧が低下した際に負圧を回復させ、ブレーキペダルの踏み込み力を十分軽減することが可能であると共に、電装品の作動状態の急激な変化を抑制可能な車両用負圧制御装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る車両用負圧制御装置を搭載した車両の構成を示す模式図である。本発明の一実施形態に係る車両用負圧制御装置の構成を示すブロック図である。図２に示す車両用負圧制御装置によって実施される電圧抑制制御に係るフローチャートである。図２に示す車両用負圧制御装置によって電圧抑制制御の実施状態を示すタイミングチャートである。

続いて、本発明の一実施形態に係る車両用負圧制御装置１０（以下、単に「負圧制御装置１０」とも称す）について、図面を参照しつつ詳細に説明する。負圧制御装置１０は、エンジンＥの吸気通路１２に発生する負圧を利用することによりブレーキペダルＢの踏み込み力を軽減することが可能な、バキューム式のブレーキブースター２０を備えた車両Ａに搭載される。

本実施形態の車両Ａは、オートマチック式のトランスミッション（図示せず）を備えたものである。図１に示すように、車両Ａは、上述したブレーキブースター２０の他、エンジンＥの動力を用いて発電可能なオルタネータ１４、オルタネータ１４において発生した電力を蓄えることが可能なバッテリ１６、オルタネータ１４やバッテリ１６から電力供給を受けて作動可能な電装品１８、オルタネータ１４の作動不良を検知するための発電不良検知手段１９ａや発電不良を報知するための報知手段１９ｂを備えている。電装品１８には、ヘッドランプ１８ａや、エアコンディショナ１８ｂ等が含まれている。

吸気通路１２は、メイン通路１２ａとサブ通路１２ｂとを有し、メイン通路１２ａ側にメインスロットル２２ａ、サブ通路１２ｂ側にサブスロットル２２ｂを有する。ブレーキブースター２０は、メインスロットル２２ａ及びサブスロットル２２ｂが設けられた位置よりも空気の流れ方向下流側の位置に接続されているブースタ接続通路２４を介して吸気通路１２に接続されている。

図２に示すように、負圧制御装置１０は、発電制御手段３０と計時手段３２とを備えている。発電制御手段３０は、オルタネータ１４の発電を制御するためのものである。発電制御手段３０には、エンジンＥが始動したことを示すエンジン始動信号ｘｓｔ、エンジンＥの水温に係る水温信号ｔｈｗ、ヘッドランプ１８ａの作動状態を示すヘッドランプ作動信号ｘｄｓ、エアコンディショナ１８ｂを構成するブロアの作動状態を示すブロア作動信号ｘｂｗ、車両Ａのシフトレンジを示すＡ／Ｔ信号ｘａｔ、計時手段３２から発信される計時信号ｃａｆ等の信号が入力される。また、発電制御手段３０は、後に詳述する制御フローに則り、オルタネータ１４に対して発電制御信号ｘａｌを出力し、オルタネータ１４における発電電圧を調整することができる。

ここで、上述したように、ブースタ接続通路２４は、吸気通路１２においてメインスロットル２２ａ及びサブスロットル２２ｂが設けられた位置よりもエンジンＥ側の位置（下流側）に接続されている。そのため、メインスロットル２２ａ及びサブスロットル２２ｂの開度が大きくなると、吸気通路１２の負圧が小さくなり、ブレーキブースター２０の負圧を十分確保できなくなる。

また、本実施形態の車両Ａにおいて、エンジンＥの回転数は、エンジンストール（Engine stall）状態とならない程度の最低限の回転数に抑制されている。従って、ブレーキブースター２０の負圧を確保するためには、エンジンＥの回転数を上昇させるのではなく、メインスロットル２２ａやサブスロットル２２ｂの開度を最小限に抑制する必要がある。更に、車両Ａにおいては、オルタネータ１４がエンジンＥの負荷となっており、オルタネータ１４の発電量が増加するとサブスロットル２２ｂの開度が大きくなり、吸気通路１２の負圧が減少する傾向にある。従って、オルタネータ１４の発電電圧を抑制すれば、ブレーキブースター２０の負圧を確保することが可能となる。

一方、電装品１８が作動している間にオルタネータ１４の発電電圧を抑制する制御を行うと、ヘッドランプ１８ａの照度変化（まばたき現象）や、エアコンディショナ１８ｂのブロア作動音の変化等、ユーザーに違和感を与える現象が生じてしまう。また、エンジンＥの始動後の水温が低い期間には、オイルの粘性が高く、エンジンＥに高負荷が作用するため、エンジンＥの吸気通路１２に発生する負圧が低下する傾向にある。

上述したような知見に基づき、本実施形態の負圧制御装置１０は、エンジンＥの始動直後の期間において電装品１８が使用される場合に、オルタネータ１４の発電電圧を初期設定電圧Ｖｓ（本実施形態では１４．５［Ｖ］）よりも低電圧に抑制する電圧抑制制御を実施している。以下、負圧制御装置１０によって実施される電圧抑制制御について、図３に示すフローチャート及び図４に示すタイミングチャートを参照しつつ詳細に説明する。

負圧制御装置１０は、先ずステップ１においてエンジンＥが始動（完爆状態）した状態であるか否かを確認する。エンジンＥの始動が確認されると、制御フローがステップ２に進むと共に、計時手段３２による計時が開始される（図４（ａ）参照）。ステップ２においては、発電制御手段３０に入力されている水温信号ｔｈｗに基づき、エンジンＥの水温ｔが所定の温度範囲内であるか否かが確認される。本実施形態では、エンジンＥの水温ｔが−１５≦ｔ≦２０［℃］の範囲にあるか否かが確認される。水温ｔが前述した範囲外である場合は、既にオイルの粘性が低い状態にある等して、電圧抑制制御を実施する必要がないため、制御フローがステップ１に戻される。この際、オルタネータ１４の発電電圧は、初期設定電圧Ｖｓのまま維持される。

一方、水温ｔが上述した範囲内にある場合は、オイルの粘性が高い状態にあり、エンジンＥに高負荷が作用するものと想定される。また、上述したオルタネータ１４の初期設定電圧Ｖｓは、バッテリ１６の電源電圧Ｖｂ（本実施形態では、１２．８［Ｖ］）よりも高い。そのため、この状況において電装品１８がオン状態とされると、オルタネータ１４の作動に伴いエンジンＥに更に大きな負荷が作用することになり、ブレーキブースター２０を作動させるために十分な負圧を確保できない可能性がある。また、車両ＡのシフトレンジがＮレンジやＰレンジ以外である場合についても、エンジンＥに作用する負荷が大きくなり、ブレーキブースター２０の作動に十分な負圧を確保できない可能性がある。

そこで、上述したステップ２において水温が所定の範囲内にあることが確認された場合は、ステップ３及びステップ４においてヘッドランプ作動信号ｘｄｓ及びブロア作動信号ｘｂｗに基づき、ヘッドランプ１８ａ及びエアコンディショナ１８ｂの作動状態が確認される。また、ステップ５において車両Ａのシフトレンジの状態が確認される。

ステップ３やステップ４においてヘッドランプ１８ａやエアコンディショナ１８ｂの作動状態を示すヘッドランプ作動信号ｘｄｓやブロア作動信号ｘｂｗがオフ状態からオン状態に切り替えられたこと（ヘッドランプ１８ａやエアコンディショナ１８ｂのスイッチがオン状態になったこと）が確認された場合は、直ちに制御フローがステップ６に進められる。同様に、ステップ５において、シフトレンジがＮレンジやＰレンジから他のレンジ、すなわちＤレンジ等の車両Ａが駆動可能となるレンジに切り替えられたことが確認された場合は、Ａ／Ｔ信号ｘａｔがオン状態になり、直ちに制御フローがステップ６に進められる。

制御フローがステップ６に進むと、制御フラグがオン状態となり、オルタネータ１４の発電電圧が初期設定電圧Ｖｓ及びバッテリ１６の電源電圧よりも低い調整電圧Ｖｃ（本実施形態では、１２．５［Ｖ］）まで瞬時に抑制される（図４参照）。これにより、電装品１８の各作動信号をきっかけとしてオルタネータ１４の作動に伴うエンジンＥの負荷増大が抑制された上で電装品１８が作動する。すなわち、電装品１８のスイッチがオン状態とされてから、実際に電装品１８が作動するまでの間にオルタネータ１４の発電電圧が抑制され、電装品１８が電源電圧の低い状態（１２．５［Ｖ］）から作動することになる。従って、急激なヘッドランプ１８ａの照度低下やエアコンディショナ１８ｂのブロア作動音の低下を防止できると共に、ブレーキブースター２０の作動に十分な負圧を確保することが可能となる。その後、制御フローがステップ７に進められる。

ステップ７において、発信制御手段３０は、計時信号ｃａｆに基づき、エンジンＥが始動してから所定時間（本実施形態では９０［秒］）以上経過しているか否かを確認する。ここで、エンジンＥの始動から所定時間以上経過している場合は、オイルの粘性が低くエンジンＥに作用する負荷が軽減されているものと想定されるため、制御フローがステップ９に進められ、制御フラグがオフ状態とされると共に、オルタネータ１４の発電電圧の設定値が初期設定電圧Ｖｓに戻される（図４参照）。これにより、オルタネータ１４の発電電圧が徐励により初期設定電圧Ｖｓまで漸次増大する。この際、ヘッドランプ１８ａが徐々に明るくなり、エアコンディショナ１８ｂのブロアの出力が徐々に増大することになり、急激な照度変化やブロア音の変化等が起こらず、ユーザーに違和感を感じさせない。

一方、ステップ７においてエンジンＥが始動してから未だ所定時間が経過していないと判断された場合は、制御フローがステップ８に進められ、エンジンＥが停止状態であるか否かが確認される。ここで、エンジンＥが未だ作動している場合は、オルタネータ１４の発電電圧が調整電圧Ｖｃに設定された状態のまま、制御フローがステップ１に戻される。一方、エンジンＥが停止している場合は、制御フローがステップ９に進められ、オルタネータ１４の発電電圧が初期設定電圧Ｖｓに戻される。

上述したように、本実施形態の負圧制御装置１０は、電装品１８の作動開始時には、発電制御手段３０によりオルタネータ１４の発電電圧を初期設定電圧Ｖｓよりも低い調整電圧Ｖｃに抑制する電圧抑制制御を実施するため、電装品１８の作動中にオルタネータ１４の発電電圧を急激に低下させず、電装品１８の作動状態の急激な変化を抑制することが可能となる。また、電圧抑制制御を実施することにより、ブレーキブースター２０に供給される負圧を確保し、ブレーキペダルＢの踏み込み力を十分軽減することが可能となる。

また、本実施形態のように、オルタネータ１４の発電電圧を電圧抑制制御の開始時に瞬時に低下させることとすれば、ブレーキブースター２０に供給される負圧を素早く確保し、車両Ａの安全性をより一層向上させることが可能となる。また、本実施形態のように電圧抑制制御の終了時に、発電電圧を徐励により増大させることとすれば、電装品１８の作動状態が急激に変化するのを防止できる。また、このようにして電圧抑制制御を実施すると、電装品１８に作用する電圧が安定するため、電装品１８の故障を防止し長寿命化させることが可能となる。

また、本実施形態では、電圧抑制制御を実施する際に、オルタネータ１４の発電電圧をバッテリ１６の電源電圧Ｖｂよりも低い調整電圧Ｖｃまで低下させるため、オルタネータ１４からバッテリ１６への電力流入が生じず、エンジンＥ負荷をより一層抑制することが可能となる。従って、調整電圧Ｖｃをバッテリ１６の電源電圧Ｖｂよりも低く設定すれば、吸気通路１２において発生する負圧をより一層確実に確保することが可能となる。なお、本実施形態では、調整電圧Ｖｃをバッテリ１６の電源電圧Ｖｂよりも低くする例を示したが、調整電圧Ｖｃは、電源電圧Ｖｂよりも高く設定されてもよい。

本実施形態では、エンジンＥの始動後所定時間が経過するまでの期間であること、及びエンジンＥの水温が所定の温度範囲内であること、の双方を満足している限定的な期間において電圧抑制制御が実施され、その他の期間においてはオルタネータ１４の発電電圧が初期設定電圧Ｖｓに維持され、オルタネータ１４において発生した電力がバッテリ１６に蓄えられる。従って、電圧抑制制御を実施してもバッテリ１６への蓄電を行う機会を十分確保でき、サルフェーション（電極劣化）等によるバッテリ１６の劣化が発生しにくい。なお、本実施形態では、エンジンＥの始動後所定時間が経過するまでの期間であること、及びエンジンＥの水温が所定の温度範囲内であること、の双方を満足しない限り電圧抑制制御を実施しない例を示したが、本発明はこれに限定される訳ではなく、いずれか一方のみを満足することを条件として電圧抑制制御を実施することとしてもよい。

また、本実施形態では、図４に示すように、エンジンＥの始動時から電圧抑制制御の制御フラグがオン状態になるまでの期間において、発電電圧がバッテリ１６の電源電圧Ｖｂよりも高電圧となるようにオルタネータ１４の発電制御が行われている。これにより、電圧抑制制御が開始されるまで期間にオルタネータ１４において発生した電力をバッテリ１６に蓄電することできる。また、エンジンＥの始動時から電圧抑制制御の開始時までの間にバッテリ１６に電力供給を行うことにより、発電不良検知手段１９ａによる誤検知や報知手段１９ｂによる誤報知を防止することが可能となる。

本実施形態では、電装品１８としてヘッドランプ１８ａやエアコンディショナ１８ｂを設けた例を示したが、本発明はこれに限定される訳ではなく、電装品１８として例えばカーオーディオやナビゲーションシステム等、電力供給を受けて作動する機器類を採用することも可能である。また、本実施形態の車両Ａは、オートマチック式のトランスミッションを備えたものであるが、これに代えてマニュアル式のトランスミッションを備えたものであってもよい。

１０車両用負圧制御装置
１２吸気通路
１４オルタネータ
１６バッテリ
１８電装品
１８ａヘッドランプ
１８ｂエアコンディショナ
２０ブレーキブースター
３０発電制御手段
３２計時手段
Ｅエンジン
Ｖｓ初期設定電圧
Ｖｃ調整電圧
Ｖｂ電源電圧

Claims

エンジンと、
前記エンジンの吸気通路に発生する負圧を利用して作動するブレーキブースターと、
前記エンジンの動力を用いて発電可能なオルタネータと、
前記オルタネータから電力の供給を受けて作動可能な電装品と、を備えた車両に用いる車両用負圧制御装置であって、
前記オルタネータの発電を制御する発電制御手段を有し、
ヘッドランプまたはエアコンディショナの作動開始時、前記発電制御手段により前記オルタネータの発電電圧を抑制する電圧抑制制御が実施されることを特徴とする車両用負圧制御装置。
前記発電制御手段は、
前記電圧抑制制御の開始時には、発電電圧を瞬時に低下させ、前記電圧抑制制御の終了時には、発電電圧を徐励により増大させることを特徴とする請求項１に記載の車両用負圧制御装置。
前記オルタネータに対して電気的に接続されたバッテリを備えており、
前記発電制御手段は、
前記電圧抑制制御の際に、発電電圧を前記バッテリの電源電圧よりも低い電圧まで低下させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用負圧制御装置。
前記エンジンの始動後所定時間が経過するまでの期間であること、及び前記エンジンの水温が所定の温度範囲内であること、の少なくともいずれかを満足することを条件として前記電圧抑制制御が実施されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用負圧制御装置。