WO2011162382A1 - ブースター負圧の推定方法及び車両の制御装置 - Google Patents

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WO2011162382A1
WO2011162382A1 PCT/JP2011/064551 JP2011064551W WO2011162382A1 WO 2011162382 A1 WO2011162382 A1 WO 2011162382A1 JP 2011064551 W JP2011064551 W JP 2011064551W WO 2011162382 A1 WO2011162382 A1 WO 2011162382A1
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WO
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negative pressure
booster negative
booster
brake
engine
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PCT/JP2011/064551
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English (en)
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陽介 大森
陽介 橋本
政義 武田
雪生 森
Original Assignee
株式会社 アドヴィックス
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/02—Arrangements of pumps or compressors, or control devices therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/18—Safety devices; Monitoring
    • B60T17/22—Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices

Definitions

  • the present invention relates to a method for estimating a booster negative pressure of a hydraulic brake system including a brake booster that assists a brake pedal force by a booster negative pressure formed by using an intake negative pressure of an engine, and a vehicle including such a hydraulic brake system.
  • the present invention relates to a control device.
  • the brake booster is operated by a booster negative pressure formed by using an intake negative pressure generated in an intake manifold or the like of the engine.
  • Patent Document 1 the method described in Patent Document 1 is known as a method for estimating the booster negative pressure.
  • the booster pressure is estimated based on the intake negative pressure of the engine and the master cylinder pressure that is the generated hydraulic pressure of the master cylinder.
  • Patent Document 2 proposes a vehicle control device that predicts a decrease in booster negative pressure while the engine is stopped from the depression amount of a brake pedal, and restarts the engine when a decrease in booster pressure is predicted. .
  • JP 2001-80497 A Japanese Patent Laid-Open No. 2003-13768
  • An object of the present invention is to provide a booster negative pressure estimation method capable of accurately estimating a booster negative pressure with a simple configuration, and to appropriately prevent the shortage by accurately grasping the booster negative pressure.
  • An object of the present invention is to provide a vehicle control device that can perform the above-described operation.
  • a hydraulic brake system including a brake booster (5) for assisting a brake pedal force with a booster negative pressure formed by using an intake negative pressure of the engine (1).
  • a method for estimating the booster negative pressure is provided. The method for estimating the booster negative pressure includes the following steps, and these steps are executed every calculation cycle. A step of calculating the deceleration of the vehicle generated by the braking operation from the detection result of the acceleration acting in the vehicle longitudinal direction (S102). A step of calculating a recovery amount of the booster negative pressure in a predetermined calculation cycle (S101).
  • a step of calculating a consumption amount of the booster negative pressure in the calculation cycle using a functional relationship between the deceleration and the consumption amount of the booster negative pressure and the calculated deceleration (S106, S107).
  • a step of calculating an estimated value of the booster negative pressure based on the calculated recovery amount and consumption amount (S109).
  • the estimation method and the control device of the present embodiment are vehicles that perform so-called economy running control in which the engine is automatically stopped when the vehicle stops, for example, waiting for a signal, and the engine is automatically restarted according to the start operation of the driver. Has been applied.
  • FIG. 1 shows the configuration of a vehicle hydraulic brake system to which the present embodiment is applied.
  • This vehicle is provided with a brake booster 5 that doubles and transmits the depressing force of the brake pedal 4 by using intake negative pressure generated downstream of the throttle valve 3 in the intake passage 2 of the engine 1.
  • the hydraulic brake system is provided with a master cylinder 6 that generates brake hydraulic pressure in accordance with the depression force of the brake pedal 4 boosted by the brake booster 5.
  • the hydraulic brake system operates in accordance with the brake hydraulic pressure generated by the master cylinder 6 and applies braking force to brake devices 7 (drum brake device, disc brake device, etc.) provided on each wheel of the vehicle.
  • a brake actuator 8 is provided.
  • the engine 1 and the brake actuator 8 of such a vehicle are controlled by an electronic control unit (ECU) 9.
  • the ECU 9 receives detection signals from various sensors that detect the driving state of the vehicle, including a vehicle speed sensor 10 that detects the vehicle speed VS0 and a G sensor 11 that detects acceleration (vehicle acceleration G) acting in the longitudinal direction of the vehicle body.
  • the detection value of the G sensor 11 is a positive value when the vehicle center of gravity moves backward, and a negative value when the vehicle center of gravity moves forward.
  • the ECU 9 executes engine control in accordance with the driving state of the vehicle ascertained from the detection results of these sensors. Further, the ECU 9 performs brake control such as ABS (Antilock Brake System), brake assist, ESC (Electronic Stability Control) by operating the control solenoid of the brake actuator 8.
  • brake control such as ABS (Antilock Brake System), brake assist, ESC (Electronic Stability Control)
  • the stroke of the depression of the PMC sensor or brake pedal 4 that detects the hydraulic pressure generated by the master cylinder 6 (master cylinder pressure PMC).
  • the brake stroke sensor that detects this is omitted.
  • the booster negative pressure cannot be obtained in such a manner.
  • the economy running control is performed as described above, and the engine 1 is automatically stopped according to the situation.
  • the intake negative pressure is not generated, so the booster negative pressure of the brake booster 5 cannot be recovered, and the booster negative pressure may be insufficient due to the consumption of the negative pressure accompanying the brake operation. is there.
  • this hydraulic brake system is not equipped with a PMC sensor or a brake stroke sensor, so that the booster negative pressure cannot be estimated using a known method.
  • the booster negative pressure is estimated using the detection result of the G sensor 11 that detects the acceleration acting in the longitudinal direction of the vehicle. More specifically, in the first embodiment, the vehicle deceleration generated by the braking operation, that is, the braking deceleration is obtained by subtracting the acceleration or the like by the engine 1 from the vehicle longitudinal acceleration detected by the G sensor 11. I am doing so. Then, the amount of booster negative pressure consumed by the braking operation is obtained from the obtained braking deceleration, and an estimated value of the booster negative pressure is calculated from the result.
  • the consumption amount of the booster negative pressure can be obtained from the detection result of the G sensor 11 as described above.
  • Fig. 2 shows changes in intake negative pressure (intake manifold negative pressure) and booster negative pressure after engine start.
  • the figure shows the transition of the booster negative pressure in four cases with different booster negative pressures at the start of engine start.
  • the booster negative pressure will eventually saturate to a negative pressure lower than the intake negative pressure by a certain value.
  • the differential pressure between the intake negative pressure and the booster negative pressure in the steady state is the loss of a check valve (not shown) provided between the intake passage 2 and the brake booster 5 (the difference between the intake negative pressure and the booster negative pressure).
  • a check valve (not shown) provided between the intake passage 2 and the brake booster 5 (the difference between the intake negative pressure and the booster negative pressure).
  • the check valve hysteresis pressure
  • the booster negative pressure is determined from the intake negative pressure to the check valve regardless of the booster negative pressure at the time of engine start.
  • the value is obtained by subtracting the hysteresis pressure.
  • the check valve hysteresis pressure can be obtained in advance as a constant by experiment or the like. Therefore, the booster negative pressure at the time when a certain time t1 has elapsed from the start of the engine can be obtained as a value obtained by subtracting the check valve hysteresis pressure from the intake negative pressure.
  • booster negative pressure at a certain time t2 > t1
  • amount of subsequent booster negative pressure change recovery amount, consumption
  • the booster negative pressure is consumed in accordance with the brake operation, but is recovered as needed by the intake negative pressure of the engine 1 if the engine 1 is in operation.
  • a recovery amount of the booster negative pressure can be obtained as a first-order lag system having a time constant determined by the diameter of the orifice installed between the intake passage 2 of the engine 1 and the brake booster 5.
  • the recovery amount of the booster negative pressure is obtained by gradually changing the difference between the value obtained by subtracting the check valve hysteresis pressure from the intake negative pressure and the booster negative pressure with an appropriate time constant. Asking for.
  • FIG. 3 shows changes in braking acceleration and booster negative pressure when the brake pedal 4 is depressed a plurality of times while the engine is stopped, that is, in a state where the booster negative pressure does not increase.
  • the lower part of FIG. 3 shows how the remaining booster negative pressure is reduced while gradually decreasing the depression amount of the brake pedal 4. From time t11 to time t12, the stepping operation time is indicated, and from time t12 to time t13, the return operation time is indicated, and the same applies to t21 to t53. As shown in FIG.
  • the booster negative pressure is consumed both when the brake pedal 4 is depressed so that the braking deceleration increases and when the brake pedal 4 is returned when the braking deceleration is decreased.
  • the magnitude of Pt11-Pt12 indicates the booster negative pressure consumption
  • the magnitude of Pt12-Pt13 is the booster. Indicates negative pressure consumption.
  • the behavior of the booster negative pressure consumption with respect to the braking deceleration is different between when the brake pedal 4 is depressed and when it is returned. Therefore, in the first embodiment, the booster negative pressure consumption is calculated using different functions when the brake pedal 4 is depressed and when it is returned.
  • the “function” here refers to a calculation process that takes the deceleration of the vehicle generated by the braking operation as an argument and outputs the booster negative pressure consumption as a return value.
  • the booster negative pressure consumption is calculated from the braking deceleration using the depression operation calculation map M1 shown in FIG. ing.
  • the consumption amount of the booster negative pressure is obtained from the braking deceleration using the return operation calculation map M2 shown in FIG. 4 and 5 are drawn on the same scale. 4 and 5 are compared, and from FIG.
  • the booster negative pressure consumption during the stepping operation is compared with the booster negative pressure consumption during the returning operation at each stepping back, so that the booster during the stepping operation is compared. It can be seen that the negative pressure consumption is greater than the booster negative pressure consumption during the return operation.
  • FIG. 6 shows a flowchart of a booster negative pressure estimation routine employed in the first embodiment. Note that the processing of this routine is repeatedly executed by the ECU 9 for each prescribed calculation cycle.
  • step S100 the ECU 9 determines whether or not the engine 1 is stopped. If not (NO), in step S101, a negative pressure recovery amount calculation described later is performed. After calculating the recovery amount of the booster negative pressure in the current calculation cycle in the routine, the process proceeds to step S102. On the other hand, if the engine 1 is stopped (S100: YES), the booster negative pressure is not recovered. Therefore, the ECU 9 proceeds to step S102 as it is without calculating the amount of recovery of the booster negative pressure.
  • step S102 the ECU 9 calculates the braking deceleration by removing the G change by the engine 1 or the like from the detected value of the G sensor 11.
  • step S103 the ECU 9 calculates a differential value of the braking deceleration.
  • step S106 the ECU 9 calculates the consumption amount of the booster negative pressure from the braking deceleration using the stepping operation calculation map M1 shown in FIG.
  • step S107 the ECU 9 calculates the booster negative pressure consumption from the braking deceleration using the return operation calculation map M2 shown in FIG.
  • the ECU 9 determines that the brake pedal 4 is being held. At this time, since the booster negative pressure is not consumed, the ECU 9 sets “0” as the booster negative pressure consumption in step S108.
  • step S109 the ECU 9 adds the recovery amount calculated in step S101 to the previous value of the booster negative pressure estimated value, and booster negative pressure. By subtracting the consumption calculated in steps S106 to S108 from the previous value of the estimated value of pressure, the estimated value of booster negative pressure in the current calculation cycle is calculated.
  • the magnitude of the booster negative pressure also changes depending on the temperature of the gas in the brake booster 5. Specifically, the booster negative pressure decreases at a high temperature at which the gas in the brake booster 5 expands, and the booster negative pressure increases at a low temperature at which the gas in the brake booster 5 contracts. Therefore, in the first embodiment, in step S110, the ECU 9 performs correction based on the cooling water temperature of the engine 1 on the estimated booster negative pressure calculated in S109, and obtains the final estimated booster negative pressure. Calculate.
  • FIG. 7 shows a flowchart of the negative pressure recovery amount calculation routine executed in step S101 of the above booster negative pressure estimation routine.
  • step S200 the ECU 9 calculates a differential pressure between a value obtained by subtracting the check valve hysteresis pressure from the detected intake negative pressure value and the booster negative pressure.
  • step S201 the ECU 9 calculates a gradual change value by performing a gradual change process of the differential pressure calculated through the primary filter.
  • step S202 the ECU 9 sets the gradual change value of the differential pressure calculated in step S201 as the booster negative pressure recovery amount.
  • FIG. 8 shows a flowchart of a restart determination routine of the engine 1 employed in the first embodiment. Note that the processing of this routine is repeatedly executed by the ECU 9 every prescribed control cycle.
  • step S300 the ECU 9 determines whether or not the engine 1 is stopped. If the engine 1 is not stopped (NO), the routine of the present routine is continued as it is. Processing is terminated. On the other hand, if the engine 1 is stopped (S300: YES), the ECU 9 determines in step S301 whether or not the estimated value of the booster negative pressure is less than a predetermined restart determination value. If the estimated booster negative pressure is less than the restart determination value (S301: YES), the ECU 9 determines that the booster negative pressure is insufficient as it is, and restarts the engine 1 in step S302.
  • the ECU 9 is in a hydraulic brake system including the brake booster 5 that assists the brake pedal force by the booster negative pressure formed by using the intake negative pressure of the engine 1.
  • the booster negative pressure of the brake booster 5 is estimated in the following manner. That is, in the first embodiment, the ECU 9 estimates the booster negative pressure by executing the following steps for each calculation cycle. A step of calculating the deceleration of the vehicle generated by the braking operation from the detection result of the acceleration acting in the longitudinal direction of the vehicle (S102). A step of calculating a booster negative pressure recovery amount in a predetermined calculation cycle (S101).
  • a step of calculating the consumption of the booster negative pressure in the current calculation cycle based on the deceleration using the function of the deceleration and the consumption of the booster negative pressure (S106, S107).
  • a step of calculating an estimated value of booster negative pressure based on the calculated recovery amount and consumption (S109).
  • the booster negative pressure is estimated without using the detection results of the PMC sensor and the brake stroke sensor. Therefore, according to the booster negative pressure estimation method of the first embodiment, it is possible to accurately estimate the booster negative pressure with a simple configuration.
  • a function (calculation map) used for calculating consumption a function (calculation map for stepping operation M1) used at the time of depression of the brake pedal 4 in which the deceleration increases is used.
  • Two different functions are provided, which are a function used at the time of the return operation of the brake pedal 4 in which the deceleration decreases (the operation map for return operation M2). Therefore, the booster negative pressure consumption can be accurately calculated according to the difference in the behavior of the booster negative pressure consumption with respect to the braking deceleration between the depression of the brake pedal 4 and the return operation.
  • the ECU 9 gradually changes the difference between the value obtained by subtracting the specified check valve hysteresis pressure from the intake negative pressure and the estimated value of the booster negative pressure, thereby increasing the booster negative pressure. Calculate the amount of recovery. Therefore, the recovery amount of the booster negative pressure can be obtained easily and accurately.
  • the gas pressure in the brake booster 5 also changes depending on the temperature. For example, when the gas in the brake booster 5 expands at a high temperature, the pressure increases due to the expansion of the gas, so the booster negative pressure decreases. Further, when the gas in the brake booster 5 contracts at a low temperature, the pressure decreases due to the contraction of the gas, so the booster negative pressure increases.
  • the first embodiment further includes a step (S110) of correcting the estimated value of the booster negative pressure according to the ambient temperature of the brake booster 5. Therefore, in the first embodiment, it is possible to estimate the booster negative pressure more accurately in consideration of the influence of temperature.
  • the engine 1 is controlled on condition that the estimated value of the booster negative pressure estimated in the above mode is equal to or less than a predetermined threshold during the automatic stop of the engine 1. Perform a restart. Therefore, the shortage can be suitably prevented by accurately grasping the booster negative pressure.
  • the consumption amount of the booster negative pressure is obtained from the braking deceleration with reference to the calculation maps M1 and M2.
  • the booster negative pressure consumption accompanying the braking operation is obtained using the following physical model.
  • FIG. 9 shows a state of the brake booster 5 when it is not operated, that is, when the brake pedal 4 is not depressed.
  • the brake booster 5 includes two pressure chambers, a constant pressure chamber 50 and a variable pressure chamber 51.
  • the constant pressure chamber 50 is communicated with the intake passage 2 of the engine 1 via a check valve (not shown), and a negative pressure is drawn therein by the intake negative pressure.
  • the volumes of the constant pressure chamber 50 and the variable pressure chamber 51 are changed according to the amount of depression of the brake pedal 4 (brake stroke).
  • the booster negative pressure of the brake booster 5 is a negative pressure in the constant pressure chamber 50 (a differential pressure between the atmospheric pressure and the pressure in the constant pressure chamber 50).
  • the brake booster 5 is provided with two valves, a vacuum valve 52 and an atmospheric valve 53.
  • the vacuum valve 52 is a valve for communicating / blocking the constant pressure chamber 50 and the variable pressure chamber 51 in accordance with the opening / closing of the valve.
  • the atmospheric valve 53 is a valve that opens the variable pressure chamber 51 to the atmosphere in response to the opening.
  • FIG. 10 shows the state of the brake booster 5 when the brake pedal is depressed. As shown in FIG. 10, at this time, the vacuum valve 52 is closed and the atmospheric valve 53 is opened. Therefore, the internal pressure of the variable pressure chamber 51 at this time gradually approaches the atmospheric pressure.
  • the volume of the constant pressure chamber 50 at this time gradually decreases as the brake pedal 4 is depressed. If the volume of the constant pressure chamber 50 changes from “V C (k ⁇ 1) ” to “V C (k) ”, the relationship between the pressures in the constant pressure chamber 50 before and after the change is as shown in the following equation (1). Become. In the following equation (1), “P Con (k ⁇ 1) ” represents the pressure in the constant pressure chamber 50 before the volume change, and “P Con (k) ” represents the pressure in the constant pressure chamber 50 after the volume change, Each is shown.
  • the estimated value PVB on (k) of the booster negative pressure of the brake booster 5 at this time is as shown in the following equation (2).
  • P A in the following equation (2) is atmospheric pressure.
  • FIG. 11 shows a state of the brake booster 5 when the brake pedal 4 is held in a state where it is depressed to some extent.
  • the vacuum valve 52 at this time is closed and the atmospheric valve 53 is opened. Therefore, the inside of the constant pressure chamber 50 at this time becomes negative pressure, and the inside of the variable pressure chamber 51 becomes atmospheric pressure.
  • FIG. 12 shows the state of the brake booster 5 during the brake pedal return operation.
  • the vacuum valve 52 at this time is opened, and the atmospheric valve 53 is closed. Therefore, immediately after the return operation of the brake pedal 4 is started, the negative pressure constant pressure chamber 50 and the atmospheric pressure variable pressure chamber 51 communicate with each other, and the pressures in both the chambers become uniform.
  • the volume of the constant pressure chamber 50 immediately before the return operation of the brake pedal 4 is “V C (k ⁇ 1) ”
  • the pressure is “P Con (k ⁇ 1)
  • the volume of the variable pressure chamber 51 is “V V (k -1) ”.
  • -1) assuming that the pressure, that is, the atmospheric pressure is“ P A ”, the initial value P Coff0 of the constant pressure chamber 50 immediately after the brake pedal is returned is expressed by the following equation (3).
  • the estimated value PVB off (k) of the booster negative pressure of the brake booster 5 at this time is as shown in the following equation (5).
  • the booster negative pressure of the brake booster 5 can be obtained using the physical model as described above.
  • the volumes of the constant pressure chamber 50 and the variable pressure chamber 51 can be obtained directly from the brake stroke.
  • the hydraulic brake system to which the second embodiment is applied does not include a brake stroke sensor or even a PMC sensor.
  • the volumes of the constant pressure chamber 50 and the variable pressure chamber 51 are obtained in the following manner. That is, in the second embodiment, the braking deceleration is first obtained from the detection value of the G sensor 11. The braking acceleration is converted into the master cylinder pressure PMC of the master cylinder 6, the master cylinder pressure PMC is converted into the brake stroke, and the brake stroke is converted into the volume of the constant pressure chamber 50 and the variable pressure chamber 51. In the second embodiment, the volumes of the constant pressure chamber 50 and the variable pressure chamber 51, and thus the booster negative pressure, are obtained based on the braking deceleration of the vehicle thus obtained from the detection result of the G sensor 11.
  • FIG. 13 shows a flowchart of the negative pressure consumption calculation routine at the time of the stepping operation adopted in the second embodiment.
  • the process of this routine is executed by the ECU 9 instead of the process of step S106 of the booster negative pressure estimation routine shown in FIG.
  • step S400 the ECU 9 converts the braking deceleration to the master cylinder pressure PMC.
  • step S401 the ECU 9 converts the master cylinder pressure PMC into a brake stroke.
  • step S402 the ECU 9 converts the brake stroke into the volume V C (k) of the constant pressure chamber 50.
  • the ECU 9 calculates the pressure P Con (k) of the constant pressure chamber 50 based on the above equation (1) in step S403. Then, in the next step S404, the ECU 9 calculates an estimated value PVB on (k) of the booster negative pressure of the brake booster 5 from the pressure P Con (k) based on the above equation (2).
  • FIG. 14 shows a flowchart of the negative pressure consumption calculation routine at the time of return operation adopted in the second embodiment.
  • the process of this routine is executed by the ECU 9 instead of the process of step S107 of the booster negative pressure estimation routine shown in FIG.
  • the ECU 9 When this routine is started, the ECU 9 first converts the braking deceleration to the master cylinder pressure PMC in step S500. In the next step S501, the ECU 9 converts the master cylinder pressure PMC into a brake stroke. In the next step S502, the ECU 9 converts the brake stroke into a volume V C (k) of the constant pressure chamber 50.
  • the ECU 9 determines whether or not the operation of the brake pedal 4 is immediately after the stepping operation is switched to the returning operation in step S503. If it is immediately after switching to the return operation (S503: YES), the ECU 9 calculates the initial value P Coff0 of the constant pressure chamber 50 by the above equation (3) in step S504, and then proceeds to the process of step S505. Transition. On the other hand, if not immediately after switching to the return operation (S503: NO), the process proceeds to step S505 as it is.
  • step S505 the ECU 9 calculates the pressure P Coff (k) of the constant pressure chamber 50 based on the above equation (4) in step S505. Then, in the next step S506, the ECU 9 calculates an estimated value PVB off (k) of the booster negative pressure of the brake booster 5 from the calculated pressure P Con (k) based on the above equation (5).
  • the ECU 9 calculates the booster negative pressure consumption by using different relational expressions when the brake pedal 4 is depressed and when the brake pedal 4 is depressed.
  • the ECU 9 uses a function (equation (1)) used as a function (relational expression) used for calculating the booster negative pressure consumption when the brake pedal 4 is depressed to increase the braking deceleration. ), (2)) and two different functions (formulas (3) to (5)) used in the return operation of the brake pedal 4 in which the braking deceleration decreases. Therefore, the booster negative pressure consumption can be accurately calculated according to the difference in the behavior of the booster negative pressure consumption with respect to the deceleration between the depression of the brake pedal 4 and the return operation thereof.
  • the mode of the brake operation is known, the consumption amount of the booster negative pressure by the operation can be obtained. Therefore, if the future brake operation situation can be estimated, the transition of the booster negative pressure when the brake is operated as predicted can be predicted.
  • the brake return operation is performed at any time. Therefore, at least the brake pedal 4 return operation from the current brake stroke to the stroke “0” is performed. Will be promised. Therefore, when the brake pedal 4 is depressed, the consumption of the booster negative pressure is calculated by calculating the consumption of the booster negative pressure accompanying the return operation from the brake stroke at that time to the stroke “0”. It is possible. By prefetching such booster negative pressure consumption, it is possible to predict whether or not the booster negative pressure will be insufficient during the next brake depression operation. When a shortage of booster negative pressure is predicted during the automatic stop of the engine 1, the shortage of booster negative pressure can be more reliably avoided by restarting the engine 1 before the shortage actually occurs. .
  • FIG. 15 shows a flowchart of a restart determination routine employed in the third embodiment. The processing of this routine is repeatedly executed by the electronic control unit 9 every prescribed control cycle.
  • step S600 the ECU 9 first determines in step S600 whether or not the engine 1 is stopped. If the engine 1 is not stopped (NO), the present routine is continued. Terminate the process. On the other hand, if the engine 1 is stopped (S600: YES), the ECU 9 determines whether or not the brake pedal 4 is being depressed in step S601. If not (NO), the ECU 9 continues as it is. This routine ends.
  • the ECU 9 calculates the current booster negative pressure PVB in step S602.
  • the estimation of the booster negative pressure at this time can be performed by the method according to the first and second embodiments.
  • step S603 the ECU 9 predicts the booster negative pressure consumption ⁇ PVB when the brake pedal 4 is operated to return from the current brake stroke to the stroke “0” using the above-described physical model.
  • step S604 the ECU 9 determines whether or not the value obtained by subtracting the predicted booster negative pressure consumption ⁇ PVB from the current booster negative pressure PVB is less than a predetermined restart determination value. If so (YES), the ECU 9 restarts the engine 1 in step S605 because there is a possibility that the booster negative pressure may be insufficient when the brake is stepped on next time.
  • the ECU 9 consumes the booster negative pressure until the return operation of the brake pedal 4 from the depression amount at that time is completed when the brake pedal 4 is depressed at which the braking deceleration increases.
  • the amount is calculated, and the booster negative pressure at the completion of the return operation is predicted. Therefore, before the brake pedal 4 is actually returned, it is possible to estimate the future booster negative pressure by prefetching the consumption amount of the booster negative pressure accompanying the return operation.
  • the ECU 9 restarts the engine 1 that is automatically stopped when the future brake negative pressure predicted in the above-described mode becomes less than a predetermined restart determination value. I have to. Therefore, when a shortage of booster negative pressure is predicted during the automatic stop of the engine 1, the shortage of booster negative pressure can be more reliably avoided by restarting the engine 1 before the shortage actually occurs. it can.
  • the braking deceleration which is the deceleration of the vehicle according to the braking operation, is obtained by subtracting the acceleration by the engine 1 from the detection value of the G sensor 11.
  • factors other than the acceleration due to the engine 1 such as the acceleration (deceleration) due to air resistance, road resistance, rolling resistance, road surface gradient, etc., which are detected by the G sensor 11, cannot be ignored, Similar to the acceleration by the engine 1, it is preferable to subtract these accelerations to obtain the braking deceleration.
  • the differential value of the detected value of the wheel speed sensor may be calculated, and the braking deceleration may be obtained therefrom using the same means as described above.
  • the master cylinder pressure PMC and the constant pressure chamber volume and the variable pressure chamber volume are obtained from the braking acceleration through the brake stroke, but the constant pressure chamber volume and the variable pressure chamber volume are directly calculated from the braking acceleration. Also good.
  • the temperature correction of the booster negative pressure estimation value is performed based on the cooling water temperature of the engine 1, but other temperature detection values such as the detection value of the air temperature in the engine room. The same temperature correction can be performed even if is used.
  • the calculated booster negative pressure is corrected according to the temperature around the brake booster 5, but the temperature dependence of the booster negative pressure is ignored. If it is small enough to obtain, such temperature correction may be omitted.
  • the recovery amount of the booster negative pressure is calculated by gradually changing the difference between the value obtained by subtracting the check valve hysteresis pressure from the intake negative pressure and the estimated value of the booster negative pressure.
  • the recovery amount may be calculated in another manner.
  • the initial value of the booster negative pressure is obtained from the detected value of the intake negative pressure when a certain time has elapsed from the start of the engine 1, but such initial value is obtained.
  • the method is not limited to this, and may be changed as appropriate.
  • a switch that is turned on when the booster negative pressure reaches a specified value is provided in the brake booster 5, and the predetermined value is set as the initial value of the booster negative pressure when the switch is turned on. I think that.
  • the restart determination of the engine 1 during automatic stop is performed based on the booster negative pressure estimated based on the braking deceleration, but the estimated booster negative pressure is It can also be used for other controls. For example, when a shortage of booster negative pressure is confirmed from the estimation result, it is conceivable to change the control mode of the engine 1 so as to ensure a larger intake negative pressure.

Abstract

　エンジンの吸気負圧を利用して形成されたブースター負圧によりブレーキ踏力の助勢を行うブレーキブースターを備える液圧ブレーキシステムのブースター負圧の推定方法が開示される。ブースター負圧の推定方法は、以下のステップを含み、これらのステップを演算周期毎に実行する。制動操作により発生する車両の減速度を車両前後方向に作用する加速度の検出結果から演算するステップ。規定の演算周期におけるブースター負圧の回復量を演算するステップ。減速度とブースター負圧の消費量との関数関係並びに演算された減速度を用い、演算周期におけるブースター負圧の消費量を演算するステップ。演算された回復量及び消費量に基づいてブースター負圧の推定値を演算するステップ。

Description

ブースター負圧の推定方法及び車両の制御装置
　本発明は、エンジンの吸気負圧を利用して形成されたブースター負圧によりブレーキ踏力の助勢を行うブレーキブースターを備える液圧ブレーキシステムのブースター負圧の推定方法及びそうした液圧ブレーキシステムを備える車両の制御装置に関する。
　車両に搭載される液圧ブレーキシステムの多くには、ブレーキペダルの踏力を倍力してマスターシリンダーに伝えるブレーキブースターが設けられている。ブレーキブースターは、エンジンの吸気マニホールド等に発生する吸気負圧を利用して形成されたブースター負圧により作動する。
　一方、近年には、例えば信号待ちのような停車時にエンジンを自動停止し、運転者の発進操作に応じてエンジンを自動再始動する、いわゆるエコノミーランニング制御を行う車両が実用されている。こうした車両では、自動停止中のエンジンには吸気負圧が発生しないことから、エンジンの停止期間が長くなると、ブレーキブースターのブースト負圧が低下して、ブレーキ踏力の助勢を十分に行えなくなってしまうことがある。そのため、こうした車両には、ブースター負圧の推移を監視し、ブースター負圧が不足したときには、ブースター負圧を確保すべくエンジンを再始動させる制御が必要となる。
　従来、ブースター負圧の推定方法として、特許文献１に記載の方法が知られている。特許文献１では、エンジンの吸気負圧と、マスターシリンダーの発生液圧であるマスターシリンダー圧とに基づいてブースター圧を推定するようにしている。また特許文献２には、ブレーキペダルの踏み込み量からエンジン停止中のブースター負圧の低下を予測し、ブースター圧の低下が予測されたときにエンジンを再始動させる車両の制御装置が提案されている。
特開２００１－８０４９７号公報 特開２００３－１３７６８号公報
　こうした従来の技術では、ブースター負圧の推定やその低下予測を行うために、マスターシリンダー圧を検出するＰＭＣセンサーやブレーキペダルの踏み込み量（ブレーキストローク）を検出するブレーキストロークセンサーが必要となる。一方、コスト削減のために、それらのセンサーを割愛した構成の液圧ブレーキシステムが開発されており、そうした液圧ブレーキシステムでは、現状のブースター負圧の確認を行うことができなくなっている。
　本発明の目的は、簡易な構成でありながらも、ブースター負圧の推定を精度良く行うことのできるブースター負圧の推定方法、及びブースター負圧を的確に把握することでその不足を好適に防止することのできる車両の制御装置を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明の一態様では、エンジン（１）の吸気負圧を利用して形成されたブースター負圧によりブレーキ踏力の助勢を行うブレーキブースター（５）を備える液圧ブレーキシステムのブースター負圧の推定方法が提供される。ブースター負圧の推定方法は、以下のステップを含み、これらのステップを演算周期毎に実行する。制動操作により発生する車両の減速度を車両前後方向に作用する加速度の検出結果から演算するステップ（Ｓ１０２）。規定の演算周期における前記ブースター負圧の回復量を演算するステップ（Ｓ１０１）。前記減速度と前記ブースター負圧の消費量との関数関係並びに演算された前記減速度を用い、前記演算周期における前記ブースター負圧の消費量を演算するステップ（Ｓ１０６，Ｓ１０７）。演算された前記回復量及び前記消費量に基づいて前記ブースター負圧の推定値を演算するステップ（Ｓ１０９）。
本発明の第１実施形態に係る車両の液圧ブレーキシステムの構成を模式的に示す略図。 エンジン始動後の吸気負圧及びブースター負圧の推移を示すグラフ。 制動加速度に対するブースター負圧の推移の様子を示すグラフ。 第１実施形態に採用される踏み込み操作時用負圧消費量演算マップの一例における制動加速度と負圧消費量との関係を示すグラフ。 第１実施形態に採用される戻し操作時用負圧消費量演算マップの一例における制動加速度と負圧消費量との関係を示すグラフ。 第１実施形態に採用されるブースター負圧推定ルーチンの処理手順を示すフローチャート。 第１実施形態に採用される負圧回復量演算ルーチンの処理手順を示すフローチャート。 第１実施形態に採用される再始動判定ルーチンの処理手順を示すフローチャート。 非作動時におけるブレーキブースターの状態を示す断面図。 ブレーキペダル踏み込み操作時におけるブレーキブースターの状態を示す断面図。 ブレーキペダル保持時におけるブレーキブースターの状態を示す断面図。 ブレーキペダル戻し操作時におけるブレーキブースターの状態を示す断面図。 本発明の第２実施形態に係る踏み込み操作時負圧消費量演算ルーチンの処理手順を示すフローチャート。 第２実施形態に採用される戻し操作時負圧消費量演算ルーチンの処理手順を示すフローチャート。 本発明の第３実施形態に係る再始動判定ルーチンの処理手順を示すフローチャート。
　（第１の実施の形態）
　以下、本発明のブースター負圧の推定方法及び車両の制御装置を具体化した第１の実施の形態を、図１～図８を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態の推定方法及び制御装置は、例えば信号待ちのような停車時にエンジンを自動停止し、運転者の発進操作に応じてエンジンを自動再始動する、いわゆるエコノミーランニング制御を行う車両に適用されている。
　図１は、本実施の形態の適用される車両の液圧ブレーキシステムの構成を示している。この車両には、エンジン１の吸気通路２のスロットルバルブ３の下流に発生する吸気負圧を利用してブレーキペダル４の踏力を倍力して伝えるブレーキブースター５が設けられている。またこの液圧ブレーキシステムには、ブレーキブースター５により倍力されたブレーキペダル４の踏力に応じてブレーキ液圧を発生させるマスターシリンダー６が設けられている。またこの液圧ブレーキシステムには、マスターシリンダー６の発生するブレーキ液圧に応じて動作して、車両の各輪にそれぞれ設けられたブレーキ装置７（ドラムブレーキ装置やディスクブレーキ装置など）に制動力を付与するブレーキアクチュエーター８が設けられている。
　こうした車両のエンジン１及びブレーキアクチュエーター８は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）９により制御されている。ＥＣＵ９には、車体速度ＶＳ０を検出する車速センサー１０、車体の前後方向に作用する加速度（車体加速度Ｇ）を検出するＧセンサー１１を始め、車両の運転状況を検出する各種センサーの検出信号が入力されている。なお、Ｇセンサー１１の検出値は、車両重心が後方に移動する場合には、正の値となり、車両重心が前方に移動するときには、負の値となる。
　そしてＥＣＵ９は、それらセンサーの検出結果から把握される車両の運転状況に応じてエンジン制御を実行する。またＥＣＵ９は、ブレーキアクチュエーター８の制御ソレノイドを操作することで、ＡＢＳ（Antilock Brake System）やブレーキアシスト、ＥＳＣ（Electronic Stability Control）といったブレーキ制御を実行する。
　以上のように構成された第１の実施の形態の適用対象となる液圧ブレーキシステムでは、マスターシリンダー６の発生液圧（マスターシリンダー圧ＰＭＣ）を検出するＰＭＣセンサーやブレーキペダル４の踏み込みのストロークを検出するブレーキストロークセンサーは割愛されている。これらのセンサーを備える液圧ブレーキシステムでは、それらセンサーの検出結果から演算することで、ブレーキブースター５内の負圧、すなわちブースター負圧を求めることが可能である。しかしながら、これらセンサーの割愛された第１の実施の形態では、そうした態様ではブースター負圧を求めることができないようになっている。
　一方、第１の実施の形態の適用される車両では、上述のようにエコノミーランニング制御が実施されており、状況に応じてエンジン１が自動停止されるようになっている。エンジン１が停止されると、吸気負圧が発生しなくなるため、ブレーキブースター５のブースター負圧を回復させることができなくなり、ブレーキ操作に伴う負圧の消費により、ブースター負圧が不足することがある。そのため、エンジン１の自動停止中には、ブースター負圧が十分に確保されているかを確認し、不足する場合には、エンジン１を再始動する制御が必要となる。しかしながら、この液圧ブレーキシステムには、ＰＭＣセンサーもブレーキストロークセンサーも搭載されておらず、既知の方法を用いたブースター負圧の推定は行えないようになっている。
　そこで第１の実施の形態では、車両前後方向に作用する加速度を検出するＧセンサー１１の検出結果を用いてブースター負圧の推定を行うようにしている。より詳しくは、第１の実施の形態では、Ｇセンサー１１の検出する車両前後方向の加速度からエンジン１による加速度等を差し引くことで、制動操作により発生する車両の減速度、すなわち制動減速度を求めるようにしている。そしてその求められた制動減速度から制動操作により消費されるブースター負圧の量を求め、その結果からブースター負圧の推定値を演算するようにしている。
　なお、上記のようにＧセンサー１１の検出結果からは、ブースター負圧の消費量を求めることができる。こうしたブースター負圧の消費量からブースター負圧の大きさを求めるには、ある時点のブースター負圧の大きさを初期値として把握しておく必要がある。
　図２は、エンジン始動後の吸気負圧（インテークマニホールド負圧）及びブースター負圧の推移が示されている。なお同図には、エンジン始動開始時のブースター負圧が異なる４つのケースにおけるブースター負圧の推移が示されている。
　吸気負圧が一定で、ブレーキ操作がなされない定常状態に放置すれば、ブースター負圧はいずれ、吸気負圧よりも一定値だけ低い負圧に飽和する。この定常状態での吸気負圧とブースター負圧との差圧は、吸気通路２とブレーキブースター５との間に設けられた、図示しないチェック弁のロス分（吸気負圧とブースタ負圧との間の圧力損失分）、すなわちチェック弁ヒステリシス圧に相当する。
　ここで図２に示されるように、エンジン始動（ｔ０）から一定の時間ｔ１が経過した後は、エンジン始動時のブースター負圧の如何に依らず、ブースター負圧は、吸気負圧からチェック弁ヒステリシス圧を差し引いた値となる。一方、チェック弁ヒステリシス圧は、実験等により定数として予め求めておくことができる。したがって、吸気負圧からチェック弁ヒステリシス圧を減算した値として、エンジン始動から一定の時間ｔ１が経過した時点のブースター負圧を求めることができる。そしてある時点ｔ２（＞ｔ１）のブースター負圧の値が求まれば、その後のブースター負圧の変化量（回復量、消費量）を求めてその値に足し込んでいくことでｔ２時点以後のブースター負圧の大きさを求めることが可能となる。
　なおブースター負圧は、ブレーキ操作に応じて消費される一方で、エンジン１が運転中であれば、そのエンジン１の吸気負圧により随時回復されてもいる。こうしたブースター負圧の回復量は、エンジン１の吸気通路２とブレーキブースター５との間に設置されたオリフィスの径によって決まる時定数を有した一次遅れ系として求めることができる。具体的には、第１の実施の形態では、吸気負圧からチェック弁ヒステリシス圧を減算した値とブースター負圧との差を適宜な時定数で徐変処理することでブースター負圧の回復量を求めるようにしている。
　次に、制動操作に応じたブースター負圧の消費量について考察する。図３上段は、エンジン停止状態、すなわちブースター負圧が増加しない状態で、順次緩めながら複数回に渡ってブレーキペダル４を踏み込んだときの制動加速度とブースター負圧の推移を示している。また図３下段は、ブレーキペダル４の踏み込み量を次第に減少させながら、残存するブースター負圧の減少の様子を表したものである。時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までは、踏み込み操作時を、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までは戻し操作時を表わし、ｔ２１～ｔ５３についても同様である。図３に示すように、ブースター負圧は、制動減速度が増大するブレーキペダル４の踏み込み操作時にも、制動減速度が減少するブレーキペダル４の戻し操作時にも消費される。具体的には、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２に示す踏み込み操作では、Ｐｔ１１－Ｐｔ１２の大きさがブースター負圧消費量を示し、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの戻し操作では、Ｐｔ１２－Ｐｔ１３の大きさがブースター負圧消費量を示す。ただし、制動減速度に対するブースター負圧の消費量の挙動は、ブレーキペダル４の踏み込み操作時と戻し操作時とで異なったものとなる。そこで第１の実施の形態では、ブレーキペダル４の踏み込み操作時とその戻し操作時とで、それぞれ異なる関数を用いてブースター負圧消費量を演算するようにしている。
　なお、ここでの「関数」とは、制動操作により発生する車両の減速度を引数として取り、ブースター負圧の消費量を返し値として出力する演算処理を指している。第１の実施の形態では、制動減速度が増加するブレーキペダル４の踏み込み操作時には、図４に示す踏み込み操作時用演算マップＭ１を用いて制動減速度からブースター負圧の消費量を求めるようにしている。また制動減速度が減少するブレーキペダル４の戻し操作時には、図５に示す戻し操作時用演算マップＭ２を用いて制動減速度からブースター負圧の消費量を求めるようにしている。なお、図４及び図５の縦軸、横軸はそれぞれ同じスケールで描かれている。図４及び図５を対比すること、及び図３より、踏み込み操作時のブースター負圧消費量と戻し操作時のブースター負圧消費量とを各踏み戻しにおいて比較することにより、踏み込み操作時のブースター負圧消費量の方が、戻し操作時のブースター負圧消費量より大きいことがわかる。
　図６は、こうした第１の実施の形態に採用されるブースター負圧推定ルーチンのフローチャートを示している。なお本ルーチンの処理は、ＥＣＵ９によって、規定の演算周期毎に繰り返し実行されるものとなっている。
　さて本ルーチンが開始されると、まずステップＳ１００において、ＥＣＵ９はエンジン１が停止中であるか否かを判定し、停止中でなければ（ＮＯ）、ステップＳ１０１において、後述する負圧回復量演算ルーチンにおいて現演算周期のブースター負圧の回復量を演算した後、ステップＳ１０２に処理が移行される。一方、エンジン１が停止中であれば（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ブースター負圧は回復しないため、ＥＣＵ９はブースター負圧の回復量の演算を行わずに、そのままステップＳ１０２に処理が移行される。
　処理がステップＳ１０２に移行されると、そのステップＳ１０２において、ＥＣＵ９は、Ｇセンサー１１の検出値からエンジン１等によるＧ変化分を除くことで、制動減速度を演算する。そして続くステップＳ１０３において、ＥＣＵ９はその制動減速度の微分値を演算する。
　ここで制動減速度の微分値が正であれば（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ９は、制動減速度が増加傾向にあり、ブレーキペダル４の踏み込み操作中であると判定する。そこで、この場合には、ステップＳ１０６において、ＥＣＵ９は、図４に示した踏み込み操作時用演算マップＭ１を用いて、制動減速度からブースター負圧の消費量を演算する。
　また、制動減速度の微分値が負であれば（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ９は、制動減速度は減少傾向にあり、ブレーキペダル４の戻し操作中であると判定する。そこでこの場合には、ステップＳ１０７において、ＥＣＵ９は、図５に示した戻し操作時用演算マップＭ２を用いて、制動減速度からブースター負圧の消費量を演算する。
　一方、制動加速度が「０」であれば（Ｓ１０５：ＮＯ）、ＥＣＵ９は、ブレーキペダル４の保持中であると判定する。このときにはブースター負圧の消費はないため、ＥＣＵ９はステップＳ１０８においてブースター負圧の消費量に「０」を設定する。
　こうして現演算周期でのブースター負圧の消費量が演算されると、ＥＣＵ９はステップＳ１０９にて、ブースター負圧の推定値の前回値に、ステップＳ１０１で演算した回復量を加算するとともに、ブースター負圧の推定値の前回値からステップＳ１０６～Ｓ１０８で演算した消費量を減算することで、現演算周期でのブースター負圧の推定値を演算する。
　ちなみに、ブースター負圧の大きさは、ブレーキブースター５内の気体の温度によっても変化する。具体的には、ブレーキブースター５内の気体が膨張する高温時には、ブースター負圧は減少し、ブレーキブースター５内の気体が収縮する低温時には、ブースター負圧は増加する。そこで第１の実施の形態では、ステップＳ１１０において、ＥＣＵ９は、Ｓ１０９で演算したブースター負圧の推定値に、エンジン１の冷却水温に基づく補正を行って、最終的なブースター負圧の推定値を演算する。
　図７は、以上のブースター負圧推定ルーチンのステップＳ１０１にて実行される負圧回復量演算ルーチンのフローチャートを示している。
　本ルーチンが開始されると、ＥＣＵ９は、まずステップＳ２００において、吸気負圧の検出値からチェック弁ヒステリシス圧を減算した値と、ブースター負圧との差圧を演算する。次に、ステップＳ２０１において、ＥＣＵ９は、一次フィルターを通して演算した差圧の徐変処理を行うことでその徐変値を演算する。そしてステップＳ２０２において、ＥＣＵ９は、ステップＳ２０１で演算した上記差圧の徐変値をブースター負圧の回復量に設定する。
　さて、第１の実施の形態の車両の制御装置では、以上の処理により演算されたブースター負圧の推定値を用いて自動停止中のエンジン１を再始動するか否かの判定を行う。図８は、こうした第１の実施の形態に採用されるエンジン１の再始動判定ルーチンのフローチャートを示している。なお本ルーチンの処理は、規定の制御周期毎にＥＣＵ９によって繰り返し実行される。
　本ルーチンが開始されると、まずステップＳ３００において、ＥＣＵ９は、エンジン１が停止中であるか否かを判定し、ここでエンジン１が停止中でなければ（ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理が終了される。一方、エンジン１が停止中であれば（Ｓ３００：ＹＥＳ）、ＥＣＵ９は、ステップＳ３０１にてブースター負圧の推定値が規定の再始動判定値未満であるか否かを判定する。そしてブースター負圧の推定値が再始動判定値未満であれば（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ９は、そのままではブースター負圧が不足すると判断し、ステップＳ３０２にてエンジン１を再始動する。
　以上の第１の実施の形態によれば、以下のような利点を得ることができる。
　（１）第１の実施の形態では、ＥＣＵ９は、エンジン１の吸気負圧を利用して形成されたブースター負圧によりブレーキ踏力の助勢を行うブレーキブースター５を備える液圧ブレーキシステムにあって、以下の態様でブレーキブースター５のブースター負圧を推定する。すなわち、第１の実施の形態では、ＥＣＵ９は、以下の各ステップを演算周期毎に実行することでブースター負圧の推定を行う。
・制動操作により発生する車両の減速度を車両前後方向に作用する加速度の検出結果から演算するステップ（Ｓ１０２）。
・規定の演算周期におけるブースター負圧の回復量を演算するステップ（Ｓ１０１）。
・上記減速度とブースター負圧の消費量との関数を用い、現演算周期におけるブースター負圧の消費量を前記減速度に基づいて演算するステップ（Ｓ１０６，Ｓ１０７）。
・演算された前記回復量及び前記消費量に基づいてブースター負圧の推定値を演算するステップ（Ｓ１０９）。
　こうした第１の実施の形態では、ＰＭＣセンサーやブレーキストロークセンサーの検出結果を用いることなく、ブースター負圧が推定されている。そのため、第１の実施の形態のブースター負圧の推定方法によれば、簡易な構成でありながらも、ブースター負圧の推定を精度良く行うことができる。
　（２）第１の実施の形態では、消費量の演算に用いられる関数（演算マップ）として、減速度が増加するブレーキペダル４の踏み込み操作時に用いられる関数（踏み込み操作時用演算マップＭ１）と、減速度が減少するブレーキペダル４の戻し操作時に用いられる関数（戻し操作時用演算マップＭ２）との２つの異なる関数を備える。そのため、ブレーキペダル４の踏み込み操作時とその戻し操作時とでの制動減速度に対するブースター負圧の消費量の挙動の違いに応じて、ブースター負圧の消費量を的確に演算することができる。
　（３）第１の実施の形態では、ＥＣＵ９は、吸気負圧から規定のチェック弁ヒステリシス圧を減算した値とブースター負圧の推定値との差を徐変処理することで、ブースター負圧の回復量を演算する。そのため、容易且つ的確にブースター負圧の回復量を求めることができる。
　（４）ブレーキブースター５内の気体の圧力は、その温度によっても変化する。例えばブレーキブースター５内の気体が膨張する高温時には、気体の膨張によりその圧力が高まるため、ブースター負圧は低くなる。またブレーキブースター５内の気体が収縮する低温時には、気体の収縮によりその圧力が下がるため、ブースター負圧は高くなる。その点、第１の実施の形態では、演算されたブースター負圧の推定値に、ブレーキブースター５の周囲の温度に応じた補正を行うステップ（Ｓ１１０）を更に備える。そのため、第１の実施の形態では、温度の影響も考慮してより正確にブースター負圧の推定を行うことが可能となる。
　（５）第１の実施の形態の車両の制御装置では、エンジン１の自動停止中に、上記態様で推定されたブースター負圧の推定値が規定の閾値以下となることを条件にエンジン１の再始動を実行する。そのため、ブースター負圧を的確に把握することでその不足を好適に防止することができる。
　（第２の実施の形態）
　次に、本発明を具体化した第２の実施の形態を、図９～図１４を併せ参照して詳細に説明する。なお第２の実施の形態にあって、第１の実施の形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
　第１の実施の形態では、演算マップＭ１，Ｍ２を参照して制動減速度からブースター負圧の消費量を求めるようにしていた。これに対して第２の実施の形態では、制動操作に伴うブースター負圧の消費量を、以下の物理モデルを用いて求めるようにしている。
　図９は、非作動時、すなわちブレーキペダル４が踏まれていないときのブレーキブースター５の状態を示している。図９に示すように、ブレーキブースター５は、定圧室５０、及び変圧室５１の２つの圧力室を備えている。このうち、定圧室５０は、図示しないチェック弁を介してエンジン１の吸気通路２に連通されており、吸気負圧によりその内部に負圧が引かれるようになっている。なお、これら定圧室５０及び変圧室５１の体積は、ブレーキペダル４の踏み込み量（ブレーキストローク）に応じて変化されるようになっている。ちなみに、ブレーキブースター５のブースター負圧とは、定圧室５０内の負圧（大気圧と定圧室５０の圧力との差圧）のことである。
　また、ブレーキブースター５には、真空弁５２及び大気弁５３の２つの弁が設けられている。真空弁５２は、その開弁／閉弁に応じて定圧室５０と変圧室５１とを連通／遮断する弁となっている。また大気弁５３は、その開弁に応じて変圧室５１を大気開放する弁となっている。
　さて、図９に示されるように、ブレーキ非作動時には、真空弁５２は開弁し、大気弁５３は閉弁している。そのため、このときの定圧室５０及び変圧室５１は連通し、これらの内部には、エンジン１の吸気負圧により負圧が引かれるようになっている。
　図１０は、ブレーキペダル踏み込み操作時のブレーキブースター５の状態が示されている。図１０に示されるように、このときには、真空弁５２は閉弁し、大気弁５３は開弁する。そのため、このときの変圧室５１の内圧は、徐々に大気圧に近づくようになる。
　一方、このときの定圧室５０の体積は、ブレーキペダル４の踏み込みに応じて徐々に減少するようになる。そして定圧室５０の体積が「ＶC(k-1)」から「ＶC(k)」に変化すれば、その変化前後の定圧室５０の圧力の関係は、次式（１）の通りとなる。なお、下式（１）において、「ＰCon(k-1)」は、体積変化前の定圧室５０の圧力を、「ＰCon(k)」は体積変化後の定圧室５０の圧力を、それぞれ示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  
　よって、このときのブレーキブースター５のブースター負圧の推定値ＰＶＢon(k)は、次式（２）に示す通りとなる。なお次式（２）での「ＰA」は、大気圧となっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  
　図１１は、ブレーキペダル４がある程度踏み込まれた状態で保持されているときのブレーキブースター５の状態を示している。図１１に示されるように、このときの真空弁５２は閉じられ、大気弁５３は開弁されている。したがって、このときの定圧室５０の内部は負圧となり、変圧室５１の内部は大気圧となる。
　図１２は、ブレーキペダル戻し操作時のブレーキブースター５の状態を示している。図１２に示されるように、このときの真空弁５２は開弁され、大気弁５３は閉弁されるようになる。したがって、ブレーキペダル４の戻し操作が開始された直後には、負圧の定圧室５０と大気圧の変圧室５１とが連通され、両室の圧力が均質に均されるようになる。ここでブレーキペダル４の戻し操作直前の定圧室５０の体積を「ＶC(k-1)」、その圧力を「ＰCon(k-1)」、変圧室５１の体積を「ＶV(k-1)」、その圧力、すなわち大気圧を「ＰA」とすると、ブレーキペダル戻し直後の定圧室５０の圧力の初期値ＰCoff0は、次式（３）の通りとなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
  
　一方、ブレーキペダル４が戻されていくと、定圧室５０の体積が徐々に増大するとともに、変圧室５１の体積が徐々に減少するようになる。そして定圧室５０の体積が「ＶCoff(k-1)」から「ＶCoff(k)」に変化し、変圧室５１の体積が「ＶVoff(k-1)」から「ＶVoff(k)」に変化したのであれば、両室の総体積は「ＶCoff(k-1)＋ＶVoff(k-1)」から「ＶCoff(k)＋ＶVoff(k)」に変化することになる。したがって、こうした体積変化前後の定圧室５０の圧力の関係は、次式（４）の通りとなる。なお、下式（４）において「ＰCoff(k-1)」は、体積変化前の定圧室５０の圧力を、「ＰCoff(k)」は体積変化後の定圧室５０の圧力を、それぞれ示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
  
　よって、このときのブレーキブースター５のブースター負圧の推定値ＰＶＢoff(k)は、次式（５）に示す通りとなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
  
　以上のように、そのとき時の定圧室５０及び変圧室５１の体積さえ判れば、上記のような物理モデルを用いてブレーキブースター５のブースター負圧を求めることができる。そして定圧室５０及び変圧室５１の体積は、ブレーキストロークから直接求めることができる。ただし、第２の実施の形態の適用される液圧ブレーキシステムには、ブレーキストロークセンサーはおろか、ＰＭＣセンサーすら搭載されていない。
　そこで第２の実施の形態では、以下の態様で定圧室５０及び変圧室５１の体積を求めるようにしている。すなわち、第２の実施の形態では、まずＧセンサー１１の検出値から制動減速度を求めるようにしている。そしてその制動加速度をマスターシリンダー６のマスターシリンダー圧ＰＭＣに換算し、そのマスターシリンダー圧ＰＭＣをブレーキストロークに、更にそのブレーキストロークを定圧室５０及び変圧室５１の体積に換算するようにしている。第２の実施の形態では、こうしてＧセンサー１１の検出結果から求められた車両の制動減速度に基づいて、定圧室５０及び変圧室５１の体積を、ひいてはブースター負圧を求める。
　図１３は、第２の実施の形態に採用される踏み込み操作時負圧消費量演算ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、図６に示したブースター負圧推定ルーチンのステップＳ１０６の処理の代りとして、ＥＣＵ９により実行される。
　本ルーチンが開始されると、まずステップＳ４００において、ＥＣＵ９は、制動減速度をマスターシリンダー圧ＰＭＣに換算する。また、ＥＣＵ９は、次のステップＳ４０１では、そのマスターシリンダー圧ＰＭＣをブレーキストロークに換算し、更に次のステップＳ４０２では、そのブレーキストロークを定圧室５０の体積ＶC(k)に換算する。
　こうして定圧室５０の体積ＶC(k)が求められると、ＥＣＵ９は、ステップＳ４０３にて、上式（１）に基づき定圧室５０の圧力ＰCon(k)を演算する。そしてＥＣＵ９は、次のステップＳ４０４にて、圧力ＰCon(k)から、上式（２）に基づいてブレーキブースター５のブースター負圧の推定値ＰＶＢon(k)を演算する。
　図１４は、第２の実施の形態に採用される戻し操作時負圧消費量演算ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、図６に示したブースター負圧推定ルーチンのステップＳ１０７の処理の代りとして、ＥＣＵ９により実行される。
　本ルーチンが開始されると、ＥＣＵ９は、まずステップＳ５００において、制動減速度をマスターシリンダー圧ＰＭＣに換算する。また、ＥＣＵ９は、次のステップＳ５０１では、そのマスターシリンダー圧ＰＭＣをブレーキストロークに換算し、更に次のステップＳ５０２では、そのブレーキストロークを定圧室５０の体積ＶC(k)に換算する。
　続いてＥＣＵ９は、ステップＳ５０３においてブレーキペダル４の操作が踏み込み操作から戻し操作に切り替わった直後であるか否かを判定する。ここで戻し操作への切り替わり直後であれば（Ｓ５０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ９は、ステップＳ５０４において、上式（３）により定圧室５０の圧力の初期値ＰCoff0 を演算した後、ステップＳ５０５の処理に移行する。一方、戻し操作への切り替わり直後でなければ（Ｓ５０３：ＮＯ）、そのままステップＳ５０５に処理が移行する。
　処理がステップＳ５０５に移行すると、ＥＣＵ９は、そのステップＳ５０５において、上式（４）に基づき定圧室５０の圧力ＰCoff(k)を演算する。そしてＥＣＵ９は、次のステップＳ５０６にて、その演算された圧力ＰCon(k)から、上式（５）に基づいてブレーキブースター５のブースター負圧の推定値ＰＶＢoff(k)を演算する。
　以上説明した本実施の形態によっても、上記（１）及び（３）～（５）と同様の利点を得ることができる。更に第２の実施の形態によれば、次の利点を得ることができる。
　（６）第２の実施の形態では、ＥＣＵ９は、ブレーキペダル４の踏み込み時と戻し操作時とで異なる関係式を用いてブースター負圧の消費量を演算する。すなわち、第２の実施の形態では、ＥＣＵ９は、ブースター負圧の消費量の演算に用いられる関数（関係式）として、制動減速度が増加するブレーキペダル４の踏み込み時に用いられる関数（式（１）、（２））と制動減速度が減少するブレーキペダル４の戻し操作時に用いられる関数（式（３）～（５））との２つの異なる関数を備える。そのため、ブレーキペダル４の踏み込み時とその戻し操作時とでの前記減速度に対するブースター負圧の消費量の挙動の違いに応じて、ブースター負圧の消費量を的確に演算することができる。
　（第３の実施の形態）
　次に、本発明を具体化した第３の実施の形態を、図１５を併せ参照して詳細に説明する。なお第３の実施の形態にあって、上記第１の実施の形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
　上述の物理モデルによれば、ブレーキ操作の態様が判っていれば、その操作によるブースター負圧の消費量を求めることができる。したがって、将来のブレーキ操作状況が推測できるのであれば、その推測通りにブレーキが操作されたときのブースター負圧の推移を予測することができる。
　一方、ブレーキペダル４があるブレーキストロークまで踏み込まれたとすると、いずれはブレーキの戻し操作がなされるため、少なくとも、そのときのブレーキストロークからストローク「０」までのブレーキペダル４の戻し操作がなされることが約束されることになる。したがって、ブレーキペダル４の踏み込み操作時に、そのときのブレーキストロークからストローク「０」までの戻し操作に伴うブースター負圧の消費量の演算を行うことで、将来のブースター負圧の消費量を先読みすることが可能である。こうしたブースター負圧消費量の先読みを行えば、次回のブレーキ踏み込み操作時にブースター負圧が不足するかどうかを予測することができる。そしてエンジン１の自動停止中にブースター負圧の不足が予測されるときには、実際に不足が発生する前にエンジン１を再始動することで、ブースター負圧の不足をより確実に回避することができる。
　図１５は、こうした第３の実施の形態に採用される再始動判定ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、規定の制御周期毎に、電子制御ユニット９により繰り返し実行されるものとなっている。
　さて本ルーチンが開始されると、ＥＣＵ９は、まずステップＳ６００において、エンジン１が停止中であるか否かを判定し、ここでエンジン１が停止中でなければ（ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理を終了する。一方、エンジン１が停止中であれば（Ｓ６００：ＹＥＳ）、ＥＣＵ９は、ステップＳ６０１にてブレーキペダル４が踏み込み操作中であるか否かを判定し、そうでなければ（ＮＯ）、そのまま今回の本ルーチンの処理を終了する。
　踏み込み操作中であれば（Ｓ６０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ９は、ステップＳ６０２において現状のブースター負圧ＰＶＢの演算を行う。このときのブースター負圧の推定は、上記第１及び第２の実施の形態による方法により行うことができる。
　続いてステップＳ６０３において、ＥＣＵ９は、上述の物理モデルを用いて、現在のブレーキストロークからストローク「０」までブレーキペダル４を戻し操作したときのブースター負圧の消費量ΔＰＶＢの予測を行う。そしてステップＳ６０４において、ＥＣＵ９は、現在のブースター負圧ＰＶＢから予測された将来のブースター負圧の消費量ΔＰＶＢを減算した値が規定の再始動判定値未満であるか否かの判定を行い、そうであれば（ＹＥＳ）、次回のブレーキ踏み込み時にはブースター負圧が不足する虞があるとして、ＥＣＵ９は、ステップＳ６０５にてエンジン１を再始動する。
　以上説明した第３の実施の形態によれば、次の利点を得ることができる。
　（７）第３の実施の形態では、ＥＣＵ９は、制動減速度が増加するブレーキペダル４の踏み込み時に、その時点の踏み込み量からのブレーキペダル４の戻し操作が完了するまでのブースター負圧の消費量を演算し、戻し操作完了時点のブースター負圧を予測するようにしている。そのため、ブレーキペダル４が実際に戻し操作される前にその戻し操作に伴うブースター負圧の消費量を先読みして将来のブースター負圧を推定することができる。
　（８）第３の実施の形態では、ＥＣＵ９は、上記態様で予測した将来のブレーキ負圧が規定の再始動判定値未満となったときに、自動停止中のエンジン１の再始動を行うようにしている。そのため、エンジン１の自動停止中にブースター負圧の不足が予測されるときには、実際に不足が発生する前にエンジン１を再始動することで、ブースター負圧の不足をより確実に回避することができる。
　なお、第１～第３の実施の形態は以下のように変更して実施することもできる。
　第１～第３の実施の形態では、Ｇセンサー１１の検出値からエンジン１による加速分を差し引くことで制動操作に応じた車両の減速度である制動減速度を求める。なお、空気抵抗や路面抵抗、転がり抵抗、路面勾配などによる加速分（減速分）など、Ｇセンサー１１の検出値に表われる、エンジン１による加速分外の因子が無視し得ない場合には、エンジン１による加速分と同様に、それらの加速分も差し引いて制動減速度を求めると良い。また、Ｇセンサーを用いる他に、車輪速センサーの検出値の微分値を演算し、そこから上記と同様の手段を用いて、制動減速度を求めても良い。
　第２の実施の形態では、制動加速度からマスターシリンダー圧ＰＭＣ、ブレーキストロークを経て定圧室体積、変圧室体積を求めるようにしていたが、制動加速度から定圧室体積、変圧室体積を直接演算しても良い。
　第１～第３の実施の形態では、エンジン１の冷却水温に基づいてブースター負圧推定値の温度補正を行うようにしていたが、エンジンルーム内の気温の検出値など、他の温度検出値を用いても同様の温度補正を行うことはできる。
　第１～第３の実施の形態では、演算したブースター負圧の推定値に、ブレーキブースター５の周囲の温度に応じた補正を行うようにしていたが、ブースター負圧の温度依存性が無視し得る程度に小さい場合には、そうした温度補正を割愛しても良い。
　第１～第３の実施の形態では、吸気負圧からチェック弁ヒステリシス圧を減算した値とブースター負圧の推定値との差を徐変処理することでブースター負圧の回復量を演算するようにしていたが、他の態様で回復量の演算を行っても良い。
　第１～第３の実施の形態では、エンジン１の始動から一定の時間が経過した時点の吸気負圧の検出値からブースター負圧の初期値を求めるようにしていたが、そうした初期値の求め方は、これに限らず適宜変更しても良い。他の方法としては、例えばブースター負圧が規定値となったときにオンとなるスイッチをブレーキブースター５に設け、このスイッチがオンとなるタイミングでその既定値をブースター負圧の初期値に設定することなどが考えられる。
　第１～第３の実施の形態では、制動減速度に基づき推定されたブースター負圧に基づき、自動停止中のエンジン１の再始動判定を行うようにしていたが、推定したブースター負圧は、他の制御にも用いることが可能である。例えば、推定結果からブースター負圧の不足が確認されたときには、より大きい吸気負圧が確保されるようにエンジン１の制御態様を変更することなどが考えられる。

Claims (7)

  1. 　エンジン（１）の吸気負圧を利用して形成されたブースター負圧によりブレーキ踏力の助勢を行うブレーキブースター（５）を備える液圧ブレーキシステムのブースター負圧の推定方法であって、
    　制動操作により発生する車両の減速度を車両前後方向に作用する加速度の検出結果から演算するステップ（Ｓ１０２）と、
    　規定の演算周期における前記ブースター負圧の回復量を演算するステップ（Ｓ１０１）と、
    　前記減速度と前記ブースター負圧の消費量との関数関係並びに演算された前記減速度を用い、前記演算周期における前記ブースター負圧の消費量を演算するステップ（Ｓ１０６，Ｓ１０７）と、
    　演算された前記回復量及び前記消費量に基づいて前記ブースター負圧の推定値を演算するステップ（Ｓ１０９）と、
    　を、前記演算周期毎に実行する、ブースター負圧の推定方法。
  2. 　前記消費量の演算に用いられる関数は、前記減速度が増加するブレーキペダル（４）の踏み込み操作時に用いられる関数（Ｍ１）と前記減速度が減少する前記ブレーキペダル（４）の戻し操作時に用いられる関数（Ｍ２）との２つの異なる関数を含む
    　請求項１に記載のブースター負圧の推定方法。
  3. 　前記ブースター負圧の回復量は、前記吸気負圧から規定のチェック弁ヒステリシス圧を減算した値と前記ブースター負圧の推定値との差を徐変処理することで演算される
    　請求項１又は２に記載のブースター負圧の推定方法。
  4. 　演算された前記ブースター負圧の推定値に、前記ブレーキブースター（５）の周囲の温度に応じた補正を行うステップ（Ｓ１１０）を更に備える
    　請求項１～３のいずれか１項に記載のブースター負圧の推定方法。
  5. 　前記減速度が増加するブレーキペダル（４）の踏み込み操作時に、その時点の踏み込み量からの前記ブレーキペダル（４）の戻し操作が完了するまでの前記ブースター負圧の消費量を演算し、戻し操作完了時点の前記ブースター負圧を予測する
    　請求項１～４のいずれか１項に記載のブースター負圧の推定方法。
  6. 　エンジン（１）の自動停止及び自動再始動制御を行う車両の制御装置（９）であって、
    　前記エンジン（１）の自動停止中に、請求項１～４のいずれかに記載のブースター負圧の推定方法を用いて推定された前記ブースター負圧の推定値が規定の閾値以下となることを条件に前記エンジン（１）の再始動を実行する、
    車両の制御装置。
  7. 　エンジン（１）の自動停止及び自動再始動制御を行う車両の制御装置（９）であって、
    　前記エンジン（１）の自動停止中に、請求項５に記載のブースター負圧の推定方法を用いて予測された前記ブースター負圧の予測値が規定の閾値以下となることを条件に前記エンジン（１）の再始動を実行する、
    車両の制御装置。
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