JP2004074877A

JP2004074877A - ブレーキブースタの流出空気量算出装置及びエンジンのシリンダ吸入空気量算出装置

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Publication number: JP2004074877A
Application number: JP2002235706A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Iwasaki; 岩▲崎▼　鉄也; Shoichi Hayase; 早瀬　昭一
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-08-13
Filing date: 2002-08-13
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2022-08-13
Also published as: JP4000953B2

Abstract

【課題】ブレーキブースタからエンジン吸気系のマニホールド部への流出空気量を高精度に算出する。
【解決手段】ブレーキ負圧、インテークマニホールド部内負圧を検出すると共に、ブレーキブースタからマニホールド部への空気流出があるときに、該空気流出がチョーク状態である場合と、チョーク状態でない場合とに判別し、それぞれの場合にブースタからマニホールドとを結ぶ通路の最小断面積、ブースタ内空気温度（吸気温度で代用できる）などを用いて、空気流出量ＱＢＭＶを算出する。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーキブースタからエンジン吸気系のマニホールド部に流出する空気量を算出する技術、及びこの算出結果を用いてマニホールド部の質量空気の流入量、流出量の収支計算を行いつつ、エンジンのシリンダに吸入される質量空気量を算出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンのシリンダ吸入空気量を高精度に算出する方式として、本願出願人は先に、吸気系のマニホールド部に流入する質量空気量とマニホールド部から流出する質量空気量との収支計算を行ってマニホールド部内の質量空気量を算出しつつ、該マニホールド部内の質量空気量とシリンダ容積とに基づいて、エンジンのシリンダに吸入される質量空気量を算出する方式を提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、乗用車ではエンジン吸気系のマニホールド部の負圧を用いてブレーキ力を増幅するブレーキブースタを備えたものが多いが、このものでは、一般的である。
上記ブレーキブースタを備えたものでは、始動時（アイドル時にエンジン停止した後のエンジン再始動を含む）にブレーキブースタの負圧が小さい（絶対圧が大きい）と、その後マニホールド部の負圧が増大するにしたがって、マニホールド部内にブレーキブースタ内の空気が流出する。また、その後の通常エンジン運転中もブレーキ操作毎に、同様にマニホールド部内にブレーキブースタ内の空気が流出する。
【０００４】
したがって、上記マニホールド部内の質量空気の収支計算によりシリンダ吸入空気量を算出する方式において、マニホールド部内に流入する空気量の算出をエアフローメータの検出値のみに基づいて行うと、ブレーキブースタからマニホールド部に流出する空気量は算出されないため、算出精度の低下を生じ、ひいては空燃比制御性能を低下させることとなる。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、ブレーキブースタからエンジン吸気系のマニホールド部に流出する空気量を精度よく算出し、ひいてはシリンダ吸入空気量の算出精度を確保することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の１つは、エンジン吸気系のマニホールド部にチェックバルブを介して接続するブレーキブースタから前記マニホールド部に流出する空気量を、該マニホールド部内の圧力と、前記ブレーキブースタの前記チェックバルブから負圧作動室にわたる負圧空間内の圧力と、ブレーキブースタ内空気温度と、前記エンジンマニホールド部と前記負圧空間の空気流路における最小断面積と、に基づいて算出する構成とする。
【０００７】
また、本発明の別の１つは、同じくブレーキブースタからマニホールド部に流出する空気量を、前記ブレーキブースタの前記チェックバルブから負圧作動室にわたる負圧空間内の空気質量の変化量と、前記負圧作動室と隣接して仕切られた大気導入室から前記負圧作動室内に流入する空気量と、に基づいて算出する構成とする。
【０００８】
以上示した各発明の構成とすれば、ブレーキブースタからマニホールド部への流出空気量を、特別に流量センサを設けることなく、既存のセンサの検出値を用いるだけで高精度に推定することができる。
また、本発明のさらに別の１つは、エンジン吸気系のマニホールド部に流入する質量空気量と該マニホールド部から流出する質量空気量との収支計算を行って該マニホールド部内の質量空気量を算出しつつ、該マニホールド部内の質量空気量とシリンダ容積とに基づいて、エンジンのシリンダに吸入される質量空気量を算出する装置であって、前記マニホールド部に流入する質量空気量の算出を、ブレーキブースタから前記マニホールド部に流出する空気量の算出を含めて行う構成とし、該ブレーキブースタから前記マニホールド部に流出する空気量の算出を上記いずれかの発明により算出するように構成できる。
【０００９】
かかる構成とすれば、上記ブレーキブースタからマニホールド部への流出空気量を、マニホールド部の収支演算に追加することにより、該マニホールド部の収支演算によるシリンダ吸入空気量の算出を、より高精度に行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す可変動弁エンジンを搭載したハイブリッド車両のパワートレインシステム図である。
起動用モータ２１で起動されるエンジン１の出力軸は、パウダクラッチ等のクラッチ２２を介して走行用モータ２３に動力伝達・切り離し自由に接続され、走行用モータ２３の出力軸は、変速機２４、ディファレンシャルギア２５を介して駆動輪２６に接続されている。
【００１１】
ドライバによるアクセル、ブレーキ、変速機シフト位置などの信号、車速信号、バッテリ充電状態の信号などが車両制御回路２７に入力され、該車両制御回路２７は、起動用モータ制御回路２８、エンジン制御回路２９、クラッチ制御回路３０、走行用モータ制御回路３１、変速機制御回路３２を介して各部を制御する。
【００１２】
また、本車両では、所定のアイドル条件で燃費および排気浄化性能改善のため、エンジン１を停止するいわゆるアイドルストップを行うようにしている。
図２は同上のエンジン及びブレーキブースタのシステム図である。
エンジン１の吸気通路２には、吸入空気量Ｑａを検出するエアフローメータ３が設けられ、スロットル弁４により吸入空気量Ｑａを調節する。
【００１３】
エンジン１の各気筒には、燃焼室６内に燃料を噴射する燃料噴射弁７、燃焼室６内で火花点火を行う点火プラグ８が設けられており、吸気弁９を介して吸入された空気に対して前記燃料噴射弁７から燃料を噴射して混合気を形成し、該混合気を前記燃焼室６内で圧縮し、点火プラグ８による火花点火によって着火する。
エンジン１の排気は、排気弁１０を介して燃焼室６から排気通路１１に排出され、図示しない排気浄化触媒及びマフラーを介して大気中に放出される。
【００１４】
前記吸気弁９及び排気弁１０は、それぞれ吸気弁側カム軸１２及び排気弁側カム軸１３に設けられたカムにより開閉駆動される。
吸気弁側カム軸１２、排気弁側カム軸１３には、クランク軸に対するカム軸の回転位相を変化させることで、吸、排気弁の開閉時期を進遅角する油圧駆動式の可変バルブタイミング機構（以下、ＶＴＣ機構という）１４がそれぞれ設けられている。
【００１５】
ここで、前記スロットル弁４、燃料噴射弁７及び点火プラグ８の作動は、前記エンジン制御回路（ＥＣＵ）２９により制御され、該ＥＣＵ２９には、クランク角センサ１５、カムセンサ１８、水温センサ１６、エアフローメータ３等からの信号が入力される。
また、ＥＣＵ２９は、クランク角センサ１５及び吸気側、排気側それぞれのカム軸センサ１８からの検出信号に基づいて、クランク軸に対する吸気カム軸１２の回転位相（ＶＴＣ位相）、クランク軸に対する排気カム軸１３の回転位相（ＶＴＣ位相）をそれぞれ検出することで吸気弁９及び排気弁１０の開閉時期を検出すると共に、エンジンの負荷、エンジン回転速度Ｎｅ、冷却水温度Ｔｗ等の情報に基づいて吸気側カム軸１２及び排気側カム軸１３の目標位相角（進角値又は遅角値）を決定して、吸気弁９及び排気弁１０の開閉時期を制御する。
【００１６】
前記燃料噴射弁７の燃料噴射時期及び燃料噴射量は、エンジン運転条件に基づいて制御するが、燃料噴射量は、基本的には、エアフローメータ３により計測される吸入空気量（質量流量）Ｑａに基づいて後述のごとく算出されるシリンダ吸入空気量（シリンダ部質量空気量）Ｃｃに対し、所望の空燃比となるように制御する。
【００１７】
点火栓８による点火時期は、エンジン運転条件に基づいて、ＭＢＴ（トルク上の最適点火時期）又はノック限界に制御する。
次に、ブレーキブースタについて説明すると、吸気通路２のスロットル弁４下流のマニホールド部２Ａからブレーキ配管４１が分岐し、チェックバルブ４２を介してマスターシリンダ４３に隣接する負圧作動室４４に接続される。前記チェックバルブ４２は、負圧作動室４４からマニホールド部２Ａへの空気流動を許容し、逆方向の流動を阻止する機能を有する。該チェックバルブ４２と負圧作動室４４との間のブレーキ配管４１には、安定したブレーキ負圧を確保するための負圧タンク４５が接続される。
【００１８】
負圧作動室４４のマスターシリンダ４３と反対（後方）側に、中央部に真空弁４７を装着したダイアフラム４８を介して大気導入室４９が隣接する。マスターシリンダ４３には、ピストンロッド５０が嵌挿され、負圧作動室４４の反対（前方）側の油圧室にブレーキオイルが満たされ、図示しないホイールシリンダに通じている。前記ピストンロッド５０は前記真空弁４７及び大気導入室４９の背壁に固定された大気弁５１を貫通してブレーキペダル５２に連結している。
【００１９】
また、前記チェックバルブ４２から負圧作動室４４までの空間内のブレーキ負圧を検出するブレーキ負圧センサ４６、前記マスターシリンダ４３内の油圧を検出する油圧センサ５３が配設され、マニホールド部２Ａには、該マニホールド部２Ａ内の吸気負圧を検出する吸気圧センサ５４が配設される。
図３は、ブレーキ踏込み／解除時の前記真空弁４７及び大気弁５１の開閉機能と、動作状態を示す。ブレーキペダル５２を開放している（ＯＦＦ）ときは、真空弁４７は開、大気弁５１は閉となって、負圧作動室４４と大気導入室５１にマニホールド部２Ａ内の吸気負圧が導かれ圧力差が無い状態で平衡している。
【００２０】
ブレーキペダル５２を踏み込むと、真空弁４７は閉、大気弁５１は開となって、大気中から大気導入室４９に大気が流入しつつ、負圧作動室４４内の空気が負圧作動室４４の容積縮小分だけブレーキ配管４１を介してマニホールド部２Ａに流出する。ここで、大気導入室４９内の大気圧と負圧作動室４４内の負圧との差圧でブレーキ操作力が増幅され、踏込み力を軽減できる。
【００２１】
ブレーキペダル５２を踏み込んだ状態で維持、または、僅かに踏み込むと、真空弁４７及び大気弁５１共に閉となって、前の状態を維持する。
ブレーキペダル５２を戻し操作すると、真空弁４７は開、大気弁５１は閉となって、大気導入室４９から負圧作動室４４に容積変化分の大気が流入し、該流入分は、ブレーキ配管４１を介してマニホールド部２Ａに流出する。
【００２２】
上記ブレーキ操作によりブレーキブースタからマニホールド部２Ａに流出する空気量を算出する。図４は、前記流出空気量を算出するフローを示す。
ステップ（図ではＳと記す。以下同様）１０１では、前記吸気圧センサ５３によって検出されるマニホールド部２Ａ内の吸気負圧（絶対圧）ＰＭＡＮＩ、ブレーキ負圧センサ４６によって検出されるブレーキ負圧（絶対圧）ＰＢＲＫＭＶを読み込む。
【００２３】
ステップ１０２では、ブレーキブースタからマニホールド部２Ａへ空気が流出していないかを判定し、流出していないと判定されたときは、ステップ１０３へ進んで流出空気量ＱＢＭＶ＝０とする。
この判定は、（１）ブレーキ負圧ＰＢＲＫＭＶが一定、（２）マニホールド部の吸気負圧ＰＭＡＮＩ＞ブレーキ負圧ＰＢＲＫＭＶ、（３）エアフローメータにより検出される吸入空気量が０のとき、マニホールド部への空気流出が無いと判定する。
【００２４】
ここで、（１）のブレーキ負圧ＰＢＲＫＭＶが一定を流出空気量ＱＢＭＶ＝０を条件とすることにより、ブレーキ負圧センサ４６で検出されるブレーキ負圧ＰＢＲＫＭＶと吸気圧センサ５４で検出される吸気負圧ＰＭＡＮＩにずれがある場合でも、ブレーキ非動作時でブレーキ負圧ＰＢＲＫＭＶが一定のときはブレーキ作動と誤判定されることがなく、定常的な誤演算を防止できる。
【００２５】
また、（２）の状態ではチェックバルブ４２によりマニホールド部２Ａへの空気の流出が阻止されるから、正しくマニホールド部２Ａへの空気流出が無いと判定することができる。
また、（３）はエンジン停止状態のときであり、例えば、アイドルストップ中のブレーキ操作でブレーキブースタの圧力が大気圧以上となった場合の誤演算により、マニホールド部２Ａ内の空気密度を誤演算することを防止できる。
【００２６】
ステップ１０２でマニホールド部への空気流出があると判定されたときは、該流出空気量ＱＢＭＶを以下のようにして算出する。
まず、ステップ１０４では、空気流出がチョーク（流速最大一定の臨界状態）中か否かを、次式が成立しているかで判定する。
ＰＭＡＮＩ≦［２／（κ＋１）］^{ｋ／ｋ−１}×ＰＢＲＫＭＶ
κ：比熱比で空気の場合、１．４を用いる
ステップ１０４でチョーク中でないと判定されたときは、ステップ１０５へ進み、流出空気量ＱＢＭＶ（＝ＱＢＭＶ１）を以下のように算出する。
【００２７】
ＱＢＭＶ１≒ＡＢＲＫ×ＰＢＲＫＭＶ×［｛２／（Ｒｍｖ・Ｔｍｖ）｝×κ／（κ−１）×｛（ＰＭＡＮＩ／ＰＢＲＫＭＶ）^２／ｋ−（ＰＭＡＮＩ／ＰＢＲＫＭＶ）^{（ｋ＋１）／ｋ}｝］^１／２
ＡＢＲＫ：ブレーキ配管の最小断面積［ｍ^２］、ＰＢＲＫＭＶ：負圧空間内圧力［Ｐａ］、ＰＭＡＮＩ：マニホールド部内圧力［Ｐａ］、Ｔｍｖ：負圧空間内温度［Ｋ］、Ｒｍｖ：負圧空間内ガス定数［Ｊ／（Ｋｇ・Ｋ）］、κ：ブレーキブースタ内ガス比熱比
既述の実施形態と同様にＴｍｖ＝Ｔａ（吸気温度）、Ｒｍｖ＝Ｒａ（空気のガス定数）とし、かつ、ＰＭＡＮＩ／ＰＢＲＫＭＶ＝ＲＰＲＥＳ（比熱比）で書き換えると、次式のようになる。
【００２８】

ここで、ブレーキ配管の最小断面積ＡＢＲＫは、通常チェックバルブ４２で断面積最小としてよい。チェックバルブ４２は、中間開度もあり得るが、通常は差圧により直ぐに全開となるので全開固定値としてよいが、差圧をパラメータとしたテーブルを作成して検索した値を用いて精度を向上させることも可能である。定数Ｋは空気の比熱比κ＝１．４とガス定数Ｒａ＝２８７．０４Ｊ／（Ｋｇ・Ｋ）を用いてＫ＝κ／（κ−１）｝^１／２＝０．１５６として算出される。Ｇ１（Ｔａ）＝（１／Ｔａ）^１／２は、演算負荷軽減のため吸気温度Ｔａをパラメータとするテーブルを与えて参照すればよいが、ＲＯＭ容量低減のため使用温度領域を考慮して直線近似を行ってテーブルを作成してもよい。さらに、吸気温センサを備えない場合には吸気温度標準値で算出した固定値としてもよい。Ｇ２（ＲＰＲＥＳ）＝（ＲＰＲＥＳ^２／ｋ−ＲＰＲＥＳ^{（ｋ＋１）／ｋ}）^１／２は、圧力比ＲＰＲＥＳ（＝ＰＭＡＮＩ／ＰＢＲＫＭＶ）をパラメータとするテーブルを与えて参照すればよい。
【００２９】
一方、ステップ１０４でチョーク中と判定されたときは、ステップ１０６へ進み、流出空気量ＱＢＭＶ（＝ＱＢＭＶ２）を以下のように算出する。
ＱＢＭＶ２＝ＡＢＲＫ×ＰＢＲＫＭＶ×［｛κ／（Ｒｍｖ・Ｔｍｖ）｝×２／（κ−１）^{（ｋ＋１）／ｋ}］］^１／２
上記同様に、Ｒｍｖ＝Ｒａ、Ｔｍｖ＝Ｔａとして、
ＱＢＭＶ２＝ＡＢＲＫ×ＰＢＲＫＭＶ×［｛κ／（Ｒａ・Ｔａ）｝×２／（κ−１）^{（ｋ＋１）／ｋ}］］^１／２＝ＡＢＲＫ×ＰＢＲＫＭＶ×Ｋ×Ｇ１（Ｔａ）
で表されるので、既述したようにして求められるＡＢＲＫ、ＰＢＲＫＭＶ、Ｋ、Ｇ１（Ｔａ）を乗じて算出できる。
【００３０】
次に、以上の実施形態とは異なる要素に基づいて、ブレーキブースタからマニホールド部への流出空気量を算出する実施形態（第２実施形態）について説明する。
図５は、本実施形態により流出空気量を算出するフローを示す。
ステップ２０１では、前記吸気圧センサ５３によって検出されるマニホールド部２Ａ内の吸気負圧（絶対圧）、ブレーキ負圧センサ４６によって検出されるブレーキ負圧（絶対圧）、油圧センサ５３によって検出されるマスターシリンダ４３内の油圧を読み込む。
【００３１】
ステップ２０２では、前記油圧に基づいて、油圧−ストローク量の関係を示したテーブルからブレーキストローク量（ダイアフラム４８の移動量）を求める。
ステップ２０３では、前記ブレーキストローク量の変化量ΔＳｍｖが負か否かを判定する。ここで、ブレーキペダル５２を踏み込む方向を正とし、戻し方向を負として変化量ΔＳｍｖの正負を判定する。
【００３２】
そして、変化量ΔＳｍｖが負、つまり、ブレーキペダル５２の戻し操作時は、ステップ２０４へ進み、大気導入室４９から負圧作動室４４へ流入する空気量ＱＢＭＶＲＦを次式により算出する。
ＱＢＭＶＲＦ＝ＰＰＡＭＢ×（ＶＳＴＫＢｚ−ＶＳＴＫＢ）／（Ｒａ×Ｔａ×ΔＴ）
ここで、ＶＳＴＫＢはブレーキストローク分容積（＝ストローク量×ダイアフラム面積）であり、ＶＳＴＫＢｚは、その前回算出値である。また、Ｒａは空気のガス定数、Ｔａは吸気温度であり、ブレーキブースタ内空気温度をブレーキ動作中も一定として、吸気温度Ｔａで代用する。ΔＴは単位時間（算出周期）である。
【００３３】
また、変化量ΔＳｍｖが負でない、つまり、ブレーキペダル５２の踏込み時若しくは現状維持状態と判定されたときは、ステップ２０５へ進んで大気導入室４９から負圧作動室４４へ流入する空気量ＱＢＭＶＲＦを０とする。
これは、上述したように、ブレーキ踏込みまたは維持しているとき（変化量ΔＳｍｖ≧０）は、真空弁４７が閉じているため、大気導入室４９から負圧作動室４４への空気流入は無く、また、踏込み中は大気弁５１が開き大気導入室４９が大気圧となる。そして、次に、真空弁４７が開くブレーキ戻し時（変化量ΔＳｍｖ＜０）は、戻した容積分だけ大気導入室４９から負圧作動室４４へ空気流入があることに基づいて算出するものである。
【００３４】
ステップ２０６では、ブレーキブースタからマニホールド部２Ａへ空気が流出していないかを判定し、流出していないと判定されたときは、ステップ２０７へ進んで流出空気量ＱＢＭＶ＝０とする。該判定は、既述した図４でのステップ１０２と同様に行われる。
ステップ２０６で、マニホールド部への空気流出があると判定されたときは、該流出空気量ＱＢＭＶを以下のようにして算出する。
【００３５】
まず、ステップ２０８では、前記チェックバルブ４２からピストンロッドで仕切られる負圧作動室４４までの空間（以下負圧空間という）の容積Ｖｍｖを算出する。
Ｖｍｖ＝Ｖｂｏｆｆ−ＶＳＴＫＢ
Ｖｂｏｆｆ：ブレーキＯＦＦ（ストローク＝０）時の負圧空間容積［ｍ^３］、ＶＳＴＫＢ：ストローク分容積［ｍ^３］として求められる。
【００３６】
また、ストローク分容積ＶＳＴＫＢは、ダイアフラムの投影面積Ａｍｖ［ｍ^２］とステップ２０２で求めたストローク量Ｓｍｖ［ｍ］との積として算出される。
ステップ２０９では、前記負圧空間内に充填している空気質量ＭＢＭＶを算出する。
【００３７】
理論的には、ＭＢＭＶ＝ＰＢＲＫＭＶ×Ｖｍｖ／（Ｒｍｖ×Ｔｍｖ）
ＰＢＲＫＭＶ：負圧空間内圧力［Ｐａ］、Ｖｍｖ：負圧空間容積［ｍ^３］、Ｒｍｖ：負圧空間内のガス定数［Ｊ／（Ｋｇ・Ｋ）］、Ｔｍｖ負圧空間内のガス温度［Ｋ］で求められるが、状態が変化しても温度変化なしとし、Ｒｍｖ＝Ｒａ（空気のガス定数）＝２８７．０４Ｊ／（Ｋｇ・Ｋ）、Ｔｍｖ＝Ｔａ（吸気温度）と仮定すると、次式のように求めることができる。
【００３８】
ＭＢＭＶ＝ＰＢＲＫＭＶ×Ｖｍｖ／（Ｒａ×Ｔａ）
このように、負圧空間内のガス温度を吸気温度Ｔａで代用することで、一般的に装着される吸気温度センサの検出値を流用でき、新たにブレーキブースタ内空気温度を検出するセンサを設ける必要がないので、コストを軽減できる。
ステップ２１０では、ブレーキブースタ（負圧空間）からマニホールド部２Ａに流出する空気量ＱＢＭＶ（＝ＱＢＭＶ１）を以下のように算出する。
【００３９】
前記負圧空間の空気質量ＭＢＭＶは、前記大気導入室４９から負圧作動室４４（負圧空間）へ流入する空気量ＱＢＭＶＲＦと、負圧空間からマニホールド部２Ａに流出する空気量ＱＢＭＶ１との収支計算により、次式のように表される。
ＭＢＭＶ＝ＭＢＭＶｚ＋（ＱＢＭＶＲＦ−ＱＢＭＶ１）×ΔＴ
したがって、ＱＢＭＶ１＝（ＭＢＭＶｚ−ＭＢＭＶ）／ΔＴ＋ＱＢＭＶＲＦ
として流出空気量ＱＢＭＶ１を算出できる。
【００４０】
また、本実施形態では、マニホールド部の吸気負圧を吸気圧センサによって検出する構成としたが、該吸気負圧を後述するようにして算出されるマニホールド部内空気質量Ｃｍより次式で算出した推定値ＰＭＡＮＩを用いることもできる。
ＰＭＡＮＩ＝Ｃｍ×Ｒａ×Ｔａ／ＶＭＡＮＩ
ＶＭＡＮＩ：マニホールド部容積
また、ブレーキストローク量Ｓｍｖを、マスターシリンダ内油圧でテーブルから参照する代わりに、直接ストローク量センサを設けて検出する構成としてもよい。
【００４１】
図６は、かかるマニホールド部の吸気負圧ＰＭＡＮＩとして推定値を用い、かつ、ストローク量センサでブレーキストローク量Ｓｍｖを検出した実施形態（第２実施形態）におけるブレーキブースタからマニホールド部への流出空気量を算出するフローを示す。
このようにすれば、図２に示した吸気圧センサ５４を省略できコストを軽減できる。
【００４２】
以上示した各実施形態によれば、ブレーキブースタからマニホールド部への流出空気量を、特別に流量センサを設けることなく、既存のセンサの検出値を用いるだけで高精度に推定することができる。
そして、上記ブレーキブースタからマニホールド部への流出空気量を、マニホールド部の収支演算に追加することにより、該マニホールド部の収支演算によるシリンダ吸入空気量の算出を、ブレーキ操作による影響を回避しつつ正確に行うことができ、高精度な空燃比制御性能を確保できる。
【００４３】
図７は、かかるシリンダ吸入空気量を連続計算するルーチンのフローを示し、所定時間Δｔ毎に繰り返し実行される。また、図８には連続計算部をブロック図で示している。
ステップ４０１では、マニホールド部吸気収支計算（マニホールド部質量空気量Ｃｍの収支計算）のため、次式のごとく、マニホールド部内の質量空気量の前回値Ｃｍ（ｎ−１）に、エアフローメータを経てマニホールド部へ流入する質量空気量Ｃａ（＝Ｑａ・Δｔ）を加算する一方、マニホールド部からシリンダ部へ流出するシリンダ吸入空気量（質量空気量）Ｃｃ（ｎ）　を減算し、さらに、前記ブレーキブースタからマニホールド部への流出空気量ＱＢＭＶｚ（ＱＢＭＶの前回算出値）を加算して、マニホールド部内の質量空気量Ｃｍ（ｎ）（ｇ）を算出する。
【００４４】
Ｃｍ（ｎ）　＝Ｃｍ（ｎ−１）　＋Ｃａ−Ｃｃ（ｎ）＋ＱＢＭＶｚ
ここで用いるＣｃ（ｎ）　は前回のルーチンで次のステップ２２により算出されたＣｃである。
ステップ４０２では、シリンダ吸入空気量（シリンダ部質量空気量Ｃｃ）の算出のため、次式のごとく、所定時間Δｔあたりのシリンダ吸入空気量（シリンダ部体積空気量）Ｖｃに、マニホールド部質量空気量Ｃｍを掛算し、また、マニホールド部容積Ｖｍ（一定値）で除算して、所定時間Δｔあたりのシリンダ吸入空気量（シリンダ部質量空気量）Ｃｃ（ｇ）を求める。なお、シリンダ吸入空気量（シリンダ部体積空気量）Ｖｃは、吸気弁９の閉時期ＩＶＣ、開時期ＩＶＯ、排気弁１０の閉時期ＥＶＣに基づいて新気割合と実吸入容積から吸気行程毎の新気体積量を算出し、単位時間Δｔあたりの新気体積量に換算することにより算出する。
【００４５】
Ｃｃ＝Ｖｃ・Ｃｍ／Ｖｍ　　　　　　　　　・・・（１）
この（１）式は、次のように求められる。
気体の状態方程式Ｐ・Ｖ＝Ｃ・Ｒ・Ｔより、Ｃ＝Ｐ・Ｖ／（Ｒ・Ｔ）であるので、シリンダ部について、
Ｃｃ＝Ｐｃ・Ｖｃ／（Ｒ・Ｔｃ）　　　　　・・・（２）
となる。
【００４６】
ここで、Ｐｃ＝Ｐｍ、Ｔｃ＝Ｔｍと仮定するので、
Ｃｃ＝Ｐｍ・Ｖｃ／（Ｒ・Ｔｍ）　　　　　・・・（３）
となる。
一方、気体の状態方程式Ｐ・Ｖ＝Ｃ・Ｒ・Ｔより、Ｐ／（Ｒ・Ｔ）＝Ｃ／Ｖであるので、マニホールド部について、
Ｐｍ／（Ｒ・Ｔｍ）＝Ｃｍ／Ｖｍ　　　　　・・・（４）
となる。
【００４７】
この（４）式を（３）式に代入すれば、
Ｃｃ＝Ｖｃ・〔Ｐｍ／（Ｒ・Ｔｍ）〕＝Ｖｃ・〔Ｃｍ／Ｖｍ〕
となり、上記（１）式が得られる。
以上のように、ステップ４０１，４０２を繰り返し実行することにより、すなわち図８に示すように連続計算することにより、シリンダ吸入空気量であるシリンダ部質量空気量Ｃｃ（ｇ）を求めて、出力することができる。ここで、図８に示す連続計算は、エンジン回転が停止して、シリンダ部質量空気量Ｃｃが０になった後も、吸入空気量Ｑａが０になるまで継続される。尚、ステップ４０１，４０２の処理順序は逆でもよい。
【００４８】
図９は、図４〜図６の演算により算出されるブレーキブースタからの流出空気量ＱＢＭＶを実測値と比較して示すと共に、該流出空気量ＱＢＭＶを含めてマニホールド部空気質量を算出した値を、流出空気量ＱＢＭＶを含めずに（補正無し）マニホールド部空気質量を算出した結果と比較して示したものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる可変動弁エンジンを搭載したアイドルストップ車両のシステム構成を示す機能ブロック図。
【図２】同上のエンジン及びブレーキブースタのシステム図。
【図３】同上のブレーキブースタの動作状態を示す表。
【図４】ブレーキブースタからの流出空気量を算出する第１実施形態のフローチャート。
【図５】ブレーキブースタからの流出空気量を算出する第２実施形態のフローチャート。
【図６】ブレーキブースタからの流出空気量を算出する第３実施形態のフローチャート。
【図７】連続計算（マニホールド部吸気収支計算及びシリンダ吸入空気量算出）ルーチンのフローチャート。
【図８】連続計算部のブロック図。
【図９】ブレーキブースタからの流出空気量を実測値と比較して示すと共に、該流出空気量を含めてマニホールド部空気質量を算出した値を、流出空気量を含めずにマニホールド部空気質量を算出した結果と比較して示した図。
【符号の説明】
１：エンジン　　２：吸気通路　　３：エアフローメータ　　４：スロットル弁　　７：燃料噴射弁　　９：吸気弁　　１０：排気弁　　１２：吸気弁側カム軸１３：排気弁側カム軸　　１４：可変バルブタイミング機構　　１５：クランク角センサ　　２７：車両制御回路　　２９：　　エンジン制御回路（ＥＣＵ）
４１：ブレーキ配管　　４２：チェックバルブ　　４３：マスターシリンダ
４４：負圧作動室　　４５：負圧タンク　　４６：ブレーキ負圧センサ　　４７：真空弁　　４８：ダイアフラム　　４９：大気導入室　　５１：大気弁　　５２ブレーキペダル　　５３：油圧センサ　　５４：吸気圧センサ

Claims

エンジン吸気系のマニホールド部にチェックバルブを介して接続するブレーキブースタから前記マニホールド部に流出する空気量を、該マニホールド部内の圧力と、前記ブレーキブースタの前記チェックバルブから負圧作動室にわたる負圧空間内の圧力と、ブレーキブースタ内空気温度と、前記マニホールド部と前記負圧空間とを結ぶ空気流路における最小断面積と、に基づいて算出することを特徴とするブレーキブースタの流出空気量算出装置。
前記マニホールド部内の圧力を、該マニホールド部内の空気流出量と空気流入量との収支により算出したマニホールド部内空気質量の算出結果を用いて算出することを特徴とする請求項１に記載のブレーキブースタの流出空気量算出装置。
前記マニホールド部の絶対圧が該負圧作動室内の絶対圧より大きいときは、ブレーキブースタからマニホールド部に流出する空気量を０とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブレーキブースタの流出空気量算出装置。
前記負圧空間内の圧力が一定のときは、ブレーキブースタからマニホールド部に流出する空気量を０とすることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のブレーキブースタの流出空気量算出装置。
エンジンの吸入空気量検出値が０のときは、ブレーキブースタからエンジンマニホールド部に流出する空気量を、０とすることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のブレーキブースタの流出空気量算出装置。
エンジン吸気系のマニホールド部にチェックバルブを介して接続するブレーキブースタから前記マニホールド部に流出する空気量を、前記ブレーキブースタの前記チェックバルブから負圧作動室にわたる負圧空間内の空気質量の変化量と、前記負圧作動室と隣接して仕切られた大気導入室から前記負圧作動室内に流入する空気量と、に基づいて算出することを特徴とするブレーキブースタの流出空気量算出装置。
前記負圧空間内の空気質量の変化量を、該負圧空間内の圧力と、該負圧作動室容積と、ブレーキブースタ内空気温度とに基づいて算出することを特徴とする請求項６に記載のブレーキブースタの流出空気量算出装置。
前記大気導入室から前記負圧作動室内に流入する空気量を、ブレーキ戻し操作時は、該大気導入室容積と大気圧とブレーキブースタ内空気温度とに基づいて算出し、ブレーキ戻し操作時以外は、該空気量の算出値を０とすることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のブレーキブースタの流出空気量算出装置。
前記ブレーキブースタ内空気温度を、エンジンの吸気温度に基づいて算出することを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか１つに記載のブレーキブースタの流出空気量算出装置。
エンジン吸気系のマニホールド部に流入する質量空気量と該マニホールド部から流出する質量空気量との収支計算を行って該マニホールド部内の質量空気量を算出しつつ、該マニホールド部内の質量空気量とシリンダ容積とに基づいて、エンジンのシリンダに吸入される質量空気量を算出する装置であって、
前記マニホールド部に流入する質量空気量の算出を、ブレーキブースタから前記マニホールド部に流出する空気量の算出を含めて行うことを特徴とするエンジンのシリンダ吸入空気量算出装置。
前記ブレーキブースタから前記マニホールド部に流出する空気量を、請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載のブレーキブースタの流出空気量算出装置により算出することを特徴とする請求項１０に記載のエンジンのシリンダ吸入空気量算出装置。