JP2015010547A

JP2015010547A - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2015010547A
Application number: JP2013136572A
Authority: JP
Inventors: 晃史柴田; Akinori Shibata; 敏行宮田; Toshiyuki Miyata
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2015-01-19

Abstract

【課題】エンジンの制御装置に関し、ブレーキブースターのマスターバック負圧の制御性を向上させる。【解決手段】エンジン１０の吸気系に接続され、スロットル下流の負圧による倍力作用を利用するブレーキブースター４３の使用頻度を推定する推定手段３ａ〜３ｃを備える。また、推定手段３ａ〜３ｃで推定された使用頻度に基づき、吸気系のスロットル下流の負圧目標値PVAC_LIMを算出する算出手段３ｄを備える。さらに、ブレーキブースター４３のマスターバック負圧PVACが不足した際に、吸気系のスロットル下流の圧力PIMが算出手段３ｄで算出された負圧目標値PVAC_LIM以下となるように、吸気系に介装されたスロットルバルブ２６の開度を制御する制御手段５を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の吸気系の負圧を利用して作動する制動倍力装置と併用されるエンジンの制御装置に関する。

従来、エンジンの吸気系に生じる負圧を利用して、ブレーキペダルの踏み込み操作をアシストする負圧式（真空式）の制動倍力装置が知られている。この種の制動倍力装置では、ブレーキペダルに連動するパワーピストンによって区画される一側の室内に、インテークマニホールド内の負圧（インマニ圧）が導入される。また、パワーピストンの他側の室内には、ブレーキペダルが踏み込まれると同時に大気圧が導入される。これにより、パワーピストンがブレーキ操作に応じて他側から一側に向かう方向へと付勢され、ブレーキ踏力が軽減される。なお、パワーピストンの一側の室内に蓄えられる負圧は、マスターバック負圧とも呼ばれる。

ところで、マスターバック負圧は、ブレーキペダルの踏み込み操作がなされる度に減少する。一方、インマニ圧がマスターバック負圧よりも低くなれば、マスターバック負圧は自動的に回復し、所定の負圧が確保される。しかし、エンジンの運転状態によっては、インマニ圧がマスターバック負圧よりも低くなりにくく、マスターバック負圧の回復が遅れる場合がある。特に、ターボチャージャーやスーパーチャージャー等の過給機を備えたエンジンでは、過給時におけるインマニ圧を低下させることが難しい。

このような課題に対し、マスターバック負圧の不足時におけるスロットル開度に制限を加えることで、インマニ圧を低下させることが提案されている。例えば、エンジンのシリンダーに吸い込まれる空気量に比して、スロットルバルブを通過する空気量の方が少なくなるように、スロットル開度が小さめに制御される。このような制御により、インマニ圧が低下しやすくなり、マスターバック負圧が確保されやすくなる（例えば、特許文献１参照）。

特開2006-161609号公報

しかしながら、インマニ圧とスロットル開度とは必ずしも一対一で対応するものではない。そのため、上記のような従来の制御では、マスターバック負圧の回復速度や回復時間を適正化できないという課題がある。例えば、スロットル開度をどの程度の開度で制御すればよいのか、あるいは制御時間はどの位の時間であるのかを定量的に判断することができない。特に、過給機を備えたエンジンの場合には、スロットル開度の大小に関わらず、インマニ圧がマスターバック負圧よりも低圧にならない場合があり、マスターバック負圧の制御性を向上させにくい。

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、マスターバック負圧の制御性を向上させることである。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示するエンジンの制御装置は、エンジンの吸気系に接続され、スロットル下流の負圧による倍力作用を利用するブレーキブースターの使用頻度を推定する推定手段を備える。また、前記推定手段で推定された前記使用頻度に基づき、前記吸気系のスロットル下流の負圧目標値を算出する算出手段を備える。さらに、前記ブレーキブースターのマスターバック負圧（マスターバック圧力）が不足した際に、前記吸気系のスロットル下流の圧力が前記算出手段で算出された前記負圧目標値以下となるように、前記吸気系に介装されたスロットルバルブの開度を制御する制御手段を備える。

上記の「使用頻度」とは、その時点よりも未来での前記ブレーキブースターの使用状態に対応する「推定された頻度」であり、例えば、その時点から所定時間内に前記ブレーキブースターが使用される「可能性の大きさ」や「期待値」を意味する。
上記の「前記ブレーキブースターのマスターバック負圧が不足した際」とは、例えば「マスターバックの内圧が所定圧力以上となり、前記ブレーキブースターによるブレーキ踏力の倍力作用が弱まった状態であるとき」を意味する。また、上記の「負圧目標値」とは、「マスターバックの内圧を前記所定圧力以下まで低下させるための圧力目標値」を意味し、少なくとも前記所定圧力以下の値に設定される。

上記の「使用頻度」には、例えば、前記ブレーキブースターが次回に使用されるまでの時間や、前記ブレーキブースターで次回に使用されるだろうと推定される使用量等（前記ブレーキブースターが次回に使用されるまでに蓄えておきたい負圧の量）の情報が含まれることが好ましい。これらの情報は、例えば、前記ブレーキブースターが実際に使用された回数や頻度（単位時間当たりの回数），実際の使用量（ブレーキブースターで消費された負圧の量）等に基づいて推定することができる。

（２）前記推定手段が、アクセル開度変化率（すなわち、アクセル開度の単位時間あたりの変化量）に基づき前記使用頻度を推定することが好ましい。例えば、前記推定手段は、前記アクセル開度変化率が大きいほど、その後にブレーキ操作がなされる可能性が低く、前記ブレーキブースターの使用頻度が低下するものと推定することが好ましい。この場合、前記算出手段は、前記ブレーキブースターの使用頻度が低いほど、前記負圧目標値を上昇させることが好ましい。つまり、前記アクセル開度変化率が大きいほど、前記負圧目標値を上昇させて、前記マスターバック負圧の回復時間を延長する（時間的に余裕を持って負圧を回復させる）ことが好ましい。

一方、前記推定手段は、前記アクセル開度変化率が小さいほど、前記ブレーキブースターの使用頻度が上昇するものと推定することが好ましい。この場合、前記算出手段は、前記ブレーキブースターの使用頻度が高いほど、前記負圧目標値を低下させることが好ましい。つまり、前記アクセル開度変化率が小さいほど、前記負圧目標値を低下させて、前記マスターバック負圧を迅速に回復させる（負圧の回復時間を短縮する）ことが好ましい。

（３）前記推定手段が、路面勾配に基づき前記使用頻度を推定することが好ましい。例えば、前記推定手段は、前記路面勾配が平坦又は登り勾配である場合に、その後にブレーキ操作がなされる可能性が低く、前記ブレーキブースターの使用頻度が低下するものと推定することが好ましい。一方、前記路面勾配が下り坂である場合には、その後にブレーキ操作がなされる可能性が高く、前記ブレーキブースターの使用頻度が上昇するものと推定することが好ましい。

つまり、前記路面勾配が平坦又は登り勾配である場合には、前記マスターバック負圧を緩やかに回復させ、前記路面勾配が下り勾配である場合には、前記マスターバック負圧を迅速に回復させることが好ましい。
なお、前記路面勾配が上り勾配であるとき、勾配の絶対値が大きいほど前記使用頻度がより低下するものと推定することが好ましい。一方、前記路面勾配が下り勾配であるとき、勾配の絶対値が大きいほど前記使用頻度がより上昇するものと推定することが好ましい。

（４）前記推定手段が、ブレーキペダルの踏み込み回数又は踏み込み量に基づき前記使用頻度を推定することが好ましい。例えば、前記推定手段は、所定時間の間にブレーキペダルが踏み込まれた回数が多いほど、前記ブレーキブースターの使用頻度が上昇するものと推定することが好ましい。あるいは、所定時間内における前記ブレーキブースターの内圧の低下量が大きいほど、前記ブレーキブースターの使用頻度が上昇するものと推定することが好ましい。

（５）また、前記ブレーキブースターのマスターバック負圧（マスターバック圧力）が、前記ブレーキブースターの使用状態に基づいて設定される閾値以上であるときに（大気圧未満だったマスターバック圧力が上昇し、大気圧に近い所定圧力以上になったときに）、前記マスターバック負圧が不足したと判定する判定手段を備えることが好ましい。
換言すれば、前記マスターバック負圧の過不足を判定するための閾値を、前記ブレーキブースターの使用状態に基づいて設定することが好ましい。

ここでいう「前記ブレーキブースターの使用状態」とは、その時点よりも過去における前記ブレーキブースターの使用状態を意味する。したがって、その時点までの所定時間内に前記ブレーキブースターが実際に使用された実績を表すパラメーターを用いて、前記閾値を設定することが好ましい。例えば、アクセル開度変化率，路面勾配，ブレーキペダルの踏み込み回数，踏み込み量等に基づいて、前記閾値を設定してもよい。

開示のエンジンの制御装置によれば、ブレーキブースターの使用頻度を推定した上で負圧目標値を算出し、これに基づいてスロットル開度を制御することで、マスターバック負圧の回復速度及び回復時間を適正化することができる。

一実施形態に係るエンジンの構造を例示する図である。エンジン制御装置のハードウェア構成を例示する図である。エンジン制御装置のブロック構成を例示する図である。エンジン制御装置における負圧目標値の補正に関する制御マップ例であり、（ａ）はアクセル開度変化率に基づくもの、（ｂ）はブレーキ操作に基づくもの、（ｃ）は路面勾配に基づくものである。エンジン制御装置での制御手順を例示するフローチャートである。エンジン制御装置での制御手順を例示するフローチャートである。エンジン制御装置による制御作用を説明するためのタイムチャートであり、（ａ）はアクセル操作量、（ｂ）はブレーキ操作量、（ｃ）はスロットル開度、（ｄ）はウェイストゲート開度、（ｅ）はマスターバック負圧及びインマニ圧を示す。なお、（ｆ）は比較例としてのマスターバック負圧及びインマニ圧を示すものである。エンジン制御装置による制御作用を説明するためのタイムチャートであり、（ａ）はスロットル開度、（ｂ）はインマニ圧、（ｃ）マスターバック負圧を示す。

図面を参照して、実施形態としてのエンジンの制御装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。

［１．装置構成］
［１−１．エンジン］
本実施形態のエンジンの制御装置は、図１に示す車載ガソリンエンジン１０（以下、単にエンジン１０と呼ぶ）に適用される。このエンジン１０は、排気圧を利用した過給システム及びＥＧＲシステム（Exhaust Gas Recirculation，排気再循環システム）を備える。図１では、多気筒のエンジン１０に設けられた複数の気筒（シリンダー）のうちの一つを示す。シリンダー内にはピストンが摺動自在に内装され、ピストンの往復運動がコンロッド（コネクティングロッド）を介してクランクシャフトの回転運動に変換される。

各シリンダーの頂面には吸気ポート，排気ポートが設けられ、それぞれのポート開口には吸気弁，排気弁が設けられる。また、吸気ポートと排気ポートとの間には、点火プラグ１５がその先端を燃焼室側に突出させた状態で設けられる。点火プラグ１５での点火のタイミング（点火時期）は、エンジン制御装置１で制御される。

エンジン１０には、各シリンダーへの燃料供給用のインジェクターとして、筒内噴射弁１１及びポート噴射弁１２が設けられる。筒内噴射弁１１は、シリンダー内に直接的に燃料を噴射する直噴インジェクターであり、ポート噴射弁１２は、吸気ポート内に燃料を噴射するインジェクターである。これらの噴射弁１１，１２から噴射される燃料噴射量及びその噴射タイミングは、エンジン制御装置１で制御される。例えば、エンジン制御装置１から各噴射弁１１，１２に制御パルス信号が伝達され、その制御パルス信号の大きさに対応する期間だけ、各噴射弁１１，１２の噴孔が開放される。これにより、燃料噴射量は制御パルス信号の大きさ（駆動パルス幅）に応じた量となり、噴射タイミングは制御パルス信号が伝達された時刻に対応したものとなる。

［１−２．吸排気系］
吸気弁の上部は、バルブリフト量，バルブタイミングを変化させるための吸気可変動弁機構２８に接続され、排気弁の上部は排気可変動弁機構２９に接続される。吸気弁，排気弁の動作は、これらの可変動弁機構２８，２９を介して、後述するエンジン制御装置１で制御される。それぞれの可変動弁機構２８，２９には、例えばロッカアームの揺動量と揺動のタイミングとを変更する機構として、可変バルブリフト機構及び可変バルブタイミング機構が内蔵される。

可変バルブリフト機構は、吸気弁及び排気弁の各々のバルブリフト量を連続的に変更する機構である。この可変バルブリフト機構は、カムシャフトに固定されたカムからロッカアームやタペットに伝達される揺動の大きさ（バルブリフト量）を変更する機能を持つ。また、可変バルブタイミング機構は、吸気弁及び排気弁の各々の開閉タイミング（バルブタイミング）を変更する機構である。この可変バルブタイミング機構は、ロッカアームに揺動を生じさせるカム又はカムシャフトの回転位相を変更する機能を持つ。

エンジン１０の吸気系２０及び排気系３０には、排気圧で過給を行うターボチャージャー１６（過給機）が設けられる。ターボチャージャー１６は、吸気ポートの上流側に接続される吸気通路２１と、排気ポートの下流側に接続される排気通路３１との両方に跨がって介装される。ターボチャージャー１６のタービン１６Ａ（過給用タービン）は、排気通路３１内の排気圧で回転し、その回転力を吸気通路２１側のコンプレッサー１６Ｂに伝達する。これを受けてコンプレッサー１６Ｂは、吸気通路２１内の空気を下流側へと圧縮しながら送給し、各シリンダーへの過給を行う。ターボチャージャー１６の過給動作は、エンジン制御装置１で制御される。

吸気通路２１上におけるコンプレッサー１６Ｂよりも下流側にはインタークーラー２５が設けられ、圧縮された空気が冷却される。また、コンプレッサー１６Ｂよりも上流側にはエアフィルター２２が設けられ、外部から取り込まれる空気が濾過される。さらに、コンプレッサー１６Ｂの上流側，下流側の吸気通路２１を接続するように、バイパス通路２３が設けられるとともに、バイパス通路２３上にバイパスバルブ２４が介装される。バイパス通路２３を流れる空気量は、バイパスバルブ２４の開度に応じて調節される。バイパスバルブ２４は、例えば車両の急減速時に開放方向に制御され、コンプレッサー１６Ｂから送給される過給圧を再び上流側へと逃がすように機能する。なお、バイパスバルブ２４の開度はエンジン制御装置１で制御される。

吸気系２０におけるコンプレッサー１６Ｂよりも下流側と、排気系３０におけるタービン１６Ａよりも上流側との間には、ＥＧＲ通路３４が設けられる。ＥＧＲ通路３４は、シリンダーから排出されて間もない排気ガスを再びシリンダーの直上流側へと導く通路である。ＥＧＲ通路３４には、還流ガスを冷却するためのＥＧＲクーラー３５が介装される。還流ガスを冷却することでシリンダー内での燃焼温度が低下し、窒素酸化物の発生率が低下する。また、ＥＧＲ通路３４と吸気系２０との合流部には、排気ガスの還流量を調節するためのＥＧＲバルブ３６が介装される。ＥＧＲバルブ３６の弁開度は可変であり、エンジン制御装置１で制御される。

インタークーラー２５の下流側にはスロットルボディが接続され、さらにその下流側にはインマニ（インテークマニホールド）が接続される。スロットルボディは、前述のＥＧＲ通路３４と吸気系２０との合流部よりも上流側に配置される。スロットルボディの内部には、電子制御式のスロットルバルブ２６が設けられる。インマニ側へと流れる空気量は、スロットルバルブ２６の開度（スロットル開度TH）に応じて調節される。スロットル開度THは、エンジン制御装置１によって制御される。

インマニ（インテークマニホールド）には、各シリンダーへと流れる空気を一時的に蓄えるためのサージタンク２７が設けられる。前述のＥＧＲ通路３４と吸気系２０との合流部は、サージタンク２７よりも上流側に位置する。したがって、サージタンク２７内には外気と排気ガスとが混在しうる。サージタンク２７よりも下流側のインマニは、各シリンダーの吸気ポートに向かって分岐するように形成され、サージタンク２７はその分岐点に位置する。サージタンク２７は、各々のシリンダーで発生しうる吸気脈動や吸気干渉を緩和するように機能する。

排気通路３１上におけるタービン１６Ａよりも下流側には、触媒装置３３が介装される。この触媒装置３３は、例えば排気中に含まれるPM（Particulate Matter，粒子状物質）や窒素酸化物（NOx），一酸化炭素（CO），炭化水素（HC）等の成分を浄化，分解，除去する機能を持つ。また、タービン１６Ａよりも上流側には、各シリンダーの排気ポートに向かって分岐形成されたエキマニ（エキゾーストマニホールド）が接続される。

タービン１６Ａの上流側，下流側の排気通路３１を接続するように、迂回路３２が設けられるとともに、迂回路３２上に電子制御式のウェイストゲートバルブ１７が介装される。ウェイストゲートバルブ１７は、タービン１６Ａ側に流入する排気流量を制御して過給圧を変化させるための過給圧調節弁である。このウェイストゲートバルブ１７にはウェイストゲートアクチュエーター１８が併設され、弁体の位置（すなわち開度）が電気的に制御される。ウェイストゲートバルブ１７の開度（ウェイストゲート開度D）は、エンジン制御装置１で制御される。

［１−３．ブレーキ系］
ブレーキペダル４４には、負圧式（真空式）の制動倍力装置４０が設けられる。この制動倍力装置４０は、運転者によるブレーキ踏み込み操作をアシストするためのマスターバック４３（ブレーキブースター）と、ブレーキ油圧を発生させるマスターシリンダ４５とを備える。マスターバック４３の内部は、図示しないパワーピストンで二室に区画され、一方の室内にはインテークマニホールド内の圧力（負圧）が導入される。また、他方の室内には、ブレーキ踏み込み操作と同時に大気圧が導入される構造となっている。

マスターバック４３の一方の室内と吸気系２０との間は、負圧通路４１で接続される。負圧通路４１と吸気系２０との接続位置はスロットルバルブ２６よりも下流側であり、例えばサージタンク２７の位置とされる。また、負圧通路４１には、マスターバック４３側から吸気系２０側への圧抜きを許容し、逆方向への圧抜きを阻止する逆止弁４２が介装される。これにより、マスターバック４３側の圧力が吸気系２０側の圧力よりも低圧の状態では、吸気系２０側からマスターバック４３側へと空気が流入することはない。以下、マスターバック４３の一方の室内における圧力（マスターバック圧力）のことを「マスターバック負圧P_VAC」とも呼ぶ。

マスターシリンダ４５には、ブレーキペダル４４に連動して移動するピストンが内挿されるとともに、ピストンによって区画される一側の室内にブレーキ液が封入される。ブレーキペダル４４に入力された踏力は、マスターバック４３で踏み込み方向に付勢されるとともに、マスターシリンダ４５内のピストンを介してブレーキ液圧に変換される。ここで生成されたブレーキ液圧は、図示しないブレーキ油圧回路を介して、各種制動装置に伝達される。

［１−４．センサー系］
車両の任意の位置には、アクセルペダル４７の踏み込み量（アクセル開度APS）を検出するアクセル開度センサー５１が設けられる。アクセル開度APSは、運転者の加速要求や発進意思に対応するパラメーターであり、言い換えるとエンジン１０の負荷（エンジン１０に対する出力要求）に相関するパラメーターである。

吸気通路２１内には、吸気流量Q_INを検出するエアフローセンサー５２が設けられる。吸気流量Q_INは、エアフィルター２２を通過した空気の流量に対応するパラメーターである。また、サージタンク２７内には、インマニ圧センサー５３及び吸気温センサー５４が設けられる。インマニ圧センサー５３はサージタンク２７内の圧力をインマニ圧P_IMとして検出し、吸気温センサー５４はサージタンク２７内の吸気温度T_IMを検出する。
クランクシャフト近傍には、エンジン回転速度Ne（単位時間あたりの回転数）を検出するエンジン回転速度センサー５５が設けられる。また、エンジン１０の冷却水循環路上における任意の位置には、エンジン冷却水の温度（冷却水温W_T）を検出する冷却水温センサー５６が設けられる。

ウェイストゲートアクチュエーター１８には、ウェイストゲート開度Dに対応する弁体駆動部材のストロークを検出するホールセンサー５７が設けられる。ホールセンサー５７で検出されるストロークは、弁体駆動部材の基準位置からの移動量に相当する。また、触媒装置３３の内部には、リニア空燃比センサー５８及び酸素濃度センサー５９が配置される。リニア空燃比センサー５８は、触媒装置３３に流入する排気の空燃比を検出し、酸素濃度センサー５９は触媒装置３３から流出する排気の酸素濃度を検出する。

マスターバック４３には、マスターバック負圧P_VACを検出する負圧センサー６０が設けられる。一方、マスターシリンダ４５には、ブレーキ液圧BRKを検出するブレーキ液圧センサー６１が設けられる。マスターバック負圧P_VAC及びブレーキ液圧BRKの情報は、マスターバック４３が実際に使用された回数やブレーキ回数、ブレーキペダル４４の踏み込み操作によって消費されたマスターバック負圧P_VACの量等を把握するのに用いられる。

また、エンジン制御装置１の内部又は車両の任意の位置には、大気圧P_BPを検出する大気圧センサー６２と、路面勾配INCを検出する路面勾配センサー６３が設けられる。これらの大気圧P_BP，路面勾配INCの情報は、車両の走行環境を把握するのに用いられる。上記の各種センサー５１〜６３で検出された各種情報は、エンジン制御装置１に伝達される。

［１−５．制御系］
上記のエンジン１０を搭載する車両には、エンジン制御装置１（Engine Electronic Control Unit，制御装置）が設けられる。このエンジン制御装置１は、例えばCPU（Central Processing Unit），MPU（Micro Processing Unit）等のマイクロプロセッサやROM（Read Only Memory），RAM（Random Access Memory）等を集積した電子デバイスとして構成され、車両に設けられた車載ネットワーク網の通信ラインに接続される。なお、車載ネットワーク上には、例えばブレーキ制御装置，変速機制御装置，車両安定制御装置，空調制御装置，電装品制御装置といったさまざまな公知の電子制御装置が、互いに通信可能に接続される。エンジン制御装置１以外の電子制御装置は、外部制御システムと呼ばれ、外部制御システムによって制御される装置は外部負荷装置と呼ばれる。

エンジン制御装置１は、エンジン１０に関する点火系，燃料系，吸排気系及び動弁系といった広汎なシステムを総合的に制御する電子制御装置であり、エンジン１０の各シリンダーに対して供給される空気量や燃料噴射量，各シリンダーの点火時期，過給圧等を制御するものである。エンジン制御装置１の入力ポートには、前述の各種センサー５１〜６３が接続される。具体的な入力情報としては、アクセル開度APS，吸気流量Q_IN，インマニ圧P_IM，吸気温度T_IM，エンジン回転速度Ne，冷却水温W_T，ウェイストゲートアクチュエーター１８のストローク（ウェイストゲート開度D），排気空燃比，酸素濃度，マスターバック負圧P_VAC，ブレーキ液圧BRK，大気圧P_BP，路面勾配INC等の情報が挙げられる。

エンジン制御装置１の具体的な制御対象としては、筒内噴射弁１１及びポート噴射弁１２から噴射される燃料噴射量とその噴射時期，点火プラグ１５による点火時期，吸気弁及び排気弁のバルブリフト量及びバルブタイミング，ターボチャージャー１６の作動状態，スロットル開度TH，バイパスバルブ２４の開度，ウェイストゲート開度D 等が挙げられる。
本実施形態では、マスターバック負圧P_VACとウェイストゲートバルブ１７及びスロットルバルブ２６の開度との関係について詳述する。

［２．制御の概要］
［２−１．マスターバック負圧の判定］
エンジン制御装置１は、車両のブレーキ性能を確保すべく、制動倍力装置４０の作動状態に応じてウェイストゲートバルブ１７，スロットルバルブ２６の動作に制限を加える制御を実施する。ここでは、マスターバック負圧P_VACが所定の閾値P_{VAC_TH}未満である状態が確保，維持されるように、又は、上昇したマスターバック負圧P_VACが所定の閾値P_{VAC_TH}未満まではやく回復するように、ウェイストゲート開度D及びスロットル開度THのそれぞれが制御される。所定の閾値P_{VAC_TH}は、少なくとも標準大気圧未満の値に設定され、ブレーキペダル４４が踏み込まれたときに付与される制動アシスト力が所望の大きさ以上となる値（例えば、800〜900[hPa]以下の値）に設定される。

閾値P_{VAC_TH}は、予め設定された固定値として与えられてもよいが、本実施形態では、車両の走行条件に応じて変動する可変値として与えられる。具体的には、大気圧P_BP，路面勾配INC，アクセル開度変化率ΔAPS，ブレーキ頻度の関数として閾値P_{VAC_TH}が与えられる。例えば、実測された大気圧P_BPが標準大気圧よりも低い場合には、圧力の低下度合いに応じて閾値P_{VAC_TH}の値が小さく設定される。これにより、車両の走行環境や標高の高低にかかわらず、マスターバック４３に内蔵されるパワーピストンの一側及び他側に作用する差圧が確保され、制動アシスト力が確保される。

また、路面勾配INC，アクセル開度変化率ΔAPS，ブレーキ頻度はそれぞれ、マスターバック４３の使用状態を表す指標値である。これらの指標値に基づき、その後のブレーキ操作に対する準備として蓄えておくべき制動アシスト力の大きさが判断され、制動アシスト力を増大させたい場合に閾値P_{VAC_TH}の値が小さく（低圧側の値に）設定される。ただし、閾値P_{VAC_TH}の値を小さく設定すれば、制動アシスト力が増大する代わりに、マスターバック負圧P_VACが閾値P_{VAC_TH}未満の状態になりやすくなる。したがって、マスターバック４３の使用状態に応じた閾値P_{VAC_TH}の設定としては、制動アシスト力の大きさを優先的に確保するための設定と、制動アシスト力が付与される回数を優先的に確保するための設定とが考えられる。

前者の設定に基づけば、路面勾配INCが下り勾配である場合に、平坦路の走行時よりも制動アシスト力が増大するように、閾値P_{VAC_TH}の値を小さく設定することが考えられる。一方、後者の設定に基づけば、路面勾配INCが下り勾配である場合に、平坦路の走行時よりも制動アシストの回数を維持するために、閾値P_{VAC_TH}の値を大きく設定することが考えられる。アクセル開度変化率ΔAPSと閾値P_{VAC_TH}との関係も、二通りに設定することができる。ブレーキ頻度と閾値P_{VAC_TH}との関係も同様であり、二通りに設定することができる。

［２−２．ウェイストゲート開度，スロットル開度の制御］
ウェイストゲート開度D及びスロットル開度THは、基本的には、エンジン１０に要求される出力に応じて制御される。例えば、運転者の加速要求や外部負荷装置からの要求がエンジン制御装置１に入力され、これらの要求に応じてエンジン１０の目標トルクが設定される。また、目標トルクに応じた吸入空気量が算出されるとともに過給量が算出され、過給量に応じてウェイストゲート開度Dが制御され、吸入空気量に応じてスロットル開度THが制御される。このような制御は、マスターバック負圧P_VACが閾値P_{VAC_TH}未満である場合（すなわち、制動用の負圧が不足していない場合）に実施される。

一方、マスターバック負圧P_VACが閾値P_{VAC_TH}以上になると、エンジン制御装置１はインマニ圧P_IM及びマスターバック負圧P_VACを低下させるべく、ウェイストゲートバルブ１７及びスロットルバルブ２６の動作に制限を加える。すなわち、ウェイストゲートバルブ１７を全開状態に保持するとともに、インマニ圧P_IMが所定の負圧目標値P_{VAC_LIM}以下となるように、スロットルバルブ２６を制御する。例えば、目標トルクに対応する吸入空気量を得るためのスロットル開度THが全開状態であったとしても、マスターバック負圧P_VACが閾値P_{VAC_TH}以上であればスロットル開度THが絞られる。つまり、マスターバック負圧P_VACが不足した状態では、スロットル開度THを開放する操作に制限が加えられる。そして、加速応答性を向上させることよりも、インマニ圧P_IMを低下させることの方が優先される。

負圧目標値P_{VAC_LIM}は、前述の閾値P_{VAC_TH}未満の範囲で、マスターバック４３の使用頻度に応じて設定される。ここでいう「マスターバック４３の使用頻度」とは、「これからマスターバック４３が使用されるであろうと予見される回数，頻度，見込みの大きさ」等を意味する。すなわち、ここでいう「マスターバック４３の使用頻度」とは、その時点よりも未来でのマスターバック４３の使用状態に対応する「推定頻度」であり、例えば、その時点から所定時間内にマスターバック４３が使用される可能性の大きさを表す「期待値」に相当するものである。

インマニ圧P_IMが負圧目標値P_{VAC_LIM}に制御されたとき、サージタンク２７からマスターバック４３へと負圧が導入され（すなわち、マスターバック４３側からサージタンク２７側へと圧力が抜け）、マスターバック負圧P_VACが低下する。このとき、マスターバック負圧P_VACの低下速度は、マスターバック負圧P_VACとインマニ圧P_IMとの圧力差に応じた速度となり、インマニ圧P_IMが低いほどマスターバック負圧P_VACの低下速度が上昇する。したがって、負圧目標値P_{VAC_LIM}を制御することで、マスターバック負圧P_VACの低下速度（すなわち、マスターバック負圧P_VACの回復速度）を調節することができる。

本実施形態では、制動アシスト力がこの先、再び必要となる可能性（マスターバック４３の使用頻度）が高い場合に、マスターバック負圧P_VACの回復速度を上昇させる制御が実施される。例えば、アクセル開度変化率ΔAPSが比較的小さい場合には、運転者の加速要求があまり大きくなく、再びブレーキペダル４４が踏み込まれる可能性が高いものと判断されて、負圧目標値P_{VAC_LIM}が小さく（低圧側に）設定される。つまり、ブレーキペダル４４が踏み込まれる可能性が高い場合には、迅速にマスターバック負圧P_VACが回復するようにスロットル開度THが制御される。一方、アクセル開度変化率ΔAPSが比較的大きい場合には、その直後にブレーキ操作がなされる可能性は低いものと判断され、負圧目標値P_{VAC_LIM}が大きく（高圧側に）設定される。この場合、マスターバック負圧P_VACは無理なくゆっくりと回復することになる。

また、マスターバック４３の使用頻度の大小を判断するためのパラメーターとして、路面勾配INC，ブレーキペダル４４の踏み込み回数，踏み込み量等が参照される。例えば、路面勾配INCが下り勾配であれば、平坦路の走行時よりも再びブレーキペダル４４が踏み込まれる可能性が高いものと判断されて、負圧目標値P_{VAC_LIM}が小さく設定される。一方、路面勾配INCが上り勾配であれば、ブレーキペダル４４が踏み込まれる可能性が低いものと判断されて、負圧目標値P_{VAC_LIM}が大きく設定される。同様に、単位時間あたりのブレーキペダル４４の踏み込み回数，踏み込み量が大きいときには、次回のブレーキペダル４４の踏み込みに備えて、負圧目標値P_{VAC_LIM}が小さく設定される。一方、ブレーキペダル４４の踏み込み回数，踏み込み量が小さいときには、負圧目標値P_{VAC_LIM}が大きく設定される。

［３．制御装置の構成］
エンジン制御装置１のハードウェア構成を図２に例示する。エンジン制御装置１には、中央処理装置７１，主記憶装置７２，補助記憶装置７３，インタフェイス装置７４が内蔵され、これらが内部バス７５を介して通信可能に接続される。また、これらの各装置７１〜７４は、図示しない電力源（例えば車載バッテリーやボタン電池等）からの電力供給を受けて動作する。

中央処理装置７１は、制御ユニット（制御回路）や演算ユニット（演算回路），キャッシュメモリ（レジスタ群）等を内蔵する処理装置（プロセッサ）である。また、主記憶装置７２は、プログラムや作業中のデータが格納されるメモリ装置であり、例えば前述のRAM，ROMがこれに含まれる。一方、補助記憶装置７３は、主記憶装置７２よりも長期的に保持されるデータやプログラムが格納されるメモリ装置であり、例えばマイクロプロセッサ内のROMのほか、フラッシュメモリやハードディスクドライブ（HDD），ソリッドステートドライブ（SSD）等の記憶装置がこれに含まれる。また、インタフェイス装置７４は、エンジン制御装置１と外部との間の入出力（Input/Output；I/O）を司るものである。例えば、車両に搭載された各種センサー５１〜６３や外部制御システムとエンジン制御装置１との情報の授受は、インタフェイス装置７４を介してなされる。

図３は、エンジン制御装置１で実行される処理内容を説明するためのブロック図である。これらの処理内容は、例えばアプリケーションプログラムとして補助記憶装置７３やリムーバルメディアに記録される。また、プログラムの実行時には、プログラムの内容が主記憶装置７２内のメモリ空間内に展開され、中央処理装置７１によって実行される。処理内容を機能的に分類すると、このプログラムには負圧判定部２，負圧目標値算出部３，ウェイストゲート制御部４，スロットル制御部５が設けられる。なお、これらの各要素は電子回路（ハードウェア）によって実現してもよく、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。

［３−１．負圧判定部］
負圧判定部２（判定手段）は、マスターバック負圧P_VACの過不足を判定するものである。負圧判定部２には、閾値設定部２ａと負圧不足判定部２ｂとが設けられる。
閾値設定部２ａは、マスターバック４３の使用状態に基づいて上記の閾値P_{VAC_TH}を設定するものである。ここでは、マスターバック４３の使用状態として、大気圧P_BP，路面勾配INC，アクセル開度変化率ΔAPS，ブレーキ頻度等が参照される。例えば、大気圧P_BPが低いほど、閾値P_{VAC_TH}が小さく（低圧側に）設定され、大気圧P_BPが高いほど閾値P_{VAC_TH}が大きく設定される。ただし、閾値P_{VAC_TH}が大気圧P_BP以上の値に設定されることはない。また、路面勾配INC，アクセル開度変化率ΔAPS，ブレーキ頻度に応じて、閾値P_{VAC_TH}が補正される。ここで設定された閾値P_{VAC_TH}の情報は、負圧不足判定部２ｂに伝達される。

なお、路面勾配INCが下り勾配のときに閾値P_{VAC_TH}を小さくし、上り勾配のときに閾値P_{VAC_TH}を大きくするような設定では、重力作用による車体の加速に対して制動アシスト力が増大する。一方、路面勾配INCが下り勾配のときに閾値P_{VAC_TH}を大きくし、上り勾配のときに閾値P_{VAC_TH}を小さくするような設定では、降坂路での制動アシスト回数が増加し、ブレーキ性能が確保される。

アクセル開度変化率ΔAPSが大きいときに閾値P_{VAC_TH}を小さくし、アクセル開度変化率ΔAPSが小さいときに閾値P_{VAC_TH}を大きくするような設定では、そのアクセル操作後に行われうる急制動時の制動アシスト力が増大する。一方、アクセル開度変化率ΔAPSが大きいときに閾値P_{VAC_TH}を大きくし、アクセル開度変化率ΔAPSが小さいときに閾値P_{VAC_TH}を小さくするような設定では、車両の運動量が大きい状態であるほど制動アシスト回数が増加し、ブレーキ性能が確保される。

また、ブレーキ頻度が高いとき（単位時間あたりのブレーキ踏み込み回数が多いとき）に閾値P_{VAC_TH}を小さくし、ブレーキ頻度が低いときに閾値P_{VAC_TH}を大きくするような設定では、制動装置の発熱によって制動力が低下したとしても、制動アシスト力が増大しているため、所望の制動力を得やすくなる。一方、ブレーキ頻度が高いときに閾値P_{VAC_TH}を大きくし、ブレーキ頻度が低いときに閾値P_{VAC_TH}を小さくするような設定では、例えば頻繁なブレーキ操作が求められるヘアピンカーブ路での制動アシスト回数が増加し、ブレーキ性能が確保される。

負圧不足判定部２ｂは、負圧センサー６０で検出されたマスターバック負圧P_VACと閾値設定部２ａで設定された閾値P_{VAC_TH}との大小関係から、マスターバック負圧P_VACが不足した状態であるか否かを判定するものである。ここでは、マスターバック負圧P_VACが閾値P_{VAC_TH}以上であるとき（マスターバック負圧P_VACが閾値P_{VAC_TH}よりも高圧であり、すなわち負圧が閾値P_{VAC_TH}に足りないとき）に、マスターバック負圧P_VACが不足した状態であると判定される。一方、マスターバック負圧P_VACが閾値P_{VAC_TH}未満であるときには、マスターバック負圧P_VACが十分な状態であると判定される。ここでの判定結果は、負圧目標値算出部３，ウェイストゲート制御部４，スロットル制御部５に伝達される。

［３−２．負圧目標値算出部］
負圧目標値算出部３は、目標とするインマニ圧P_IMの制限値（負圧目標値P_{VAC_LIM}）を算出するものである。ここには、アクセル補正部３ａ，ブレーキ補正部３ｂ，路面勾配補正部３ｃ，集計部３ｄが設けられる。三種類の補正部３ａ〜３ｃは、マスターバック４３の使用頻度を推定する推定手段として機能する。また、集計部３ｄは、その使用頻度に基づき、負圧目標値P_{VAC_LIM}を算出する算出手段として機能する。

アクセル補正部３ａは、アクセル開度変化率ΔAPSに基づいてマスターバック４３の使用頻度を推定し、その結果を負圧目標値P_{VAC_LIM}に反映させるべく、補正量ΔP_{VAC_APS}を算出するものである。アクセル補正部３ａには、アクセル開度変化率ΔAPSと補正量ΔP_{VAC_APS}との関係が規定されたマップ，数式等が記録，保存される。例えば、図４（ａ）に示すように、アクセル開度変化率ΔAPSが増大するほど、補正量ΔP_{VAC_APS}が増加するような設定のマップが用意される。この設定は「アクセル開度変化率ΔAPSが大きいほど、その直後にブレーキ操作がなされる可能性は低い」との考え方に基づいている。ここで算出された補正量ΔP_{VAC_APS}の情報は集計部３ｄに伝達される。

ブレーキ補正部３ｂは、ブレーキ液圧BRKに基づいてマスターバック４３の使用頻度を推定し、その結果を負圧目標値P_{VAC_LIM}に反映させるべく、補正量ΔP_{VAC_BRK}を算出するものである。ブレーキ補正部３ｂでは、ブレーキ液圧BRKの変化からブレーキペダル４４の踏み込み頻度，踏み込み操作量が算出されるとともに、これらに基づいて補正量ΔP_{VAC_BRK}が算出される。そのため、ブレーキ補正部３ｂには、踏み込み頻度，踏み込み操作量と補正量ΔP_{VAC_BRK}との関係が規定されたマップ，数式等が記録，保存される。

例えば、図４（ｂ）に示すように、ブレーキペダル４４の踏み込み頻度が低いほど、あるいは、踏み込み操作量が小さいほど、補正量ΔP_{VAC_BRK}が増加するような設定のマップが用意される。この設定は「ブレーキペダル４４の踏み込み頻度が低いほど、あるいは、踏み込み操作量が小さいほど、その直後にブレーキ操作がなされる可能性は低い」との考え方に基づいている。ここで算出された補正量ΔP_{VAC_BRK}の情報は集計部３ｄに伝達される。

路面勾配補正部３ｃは、路面勾配INCに基づいてマスターバック４３の使用頻度を推定し、その結果を負圧目標値P_{VAC_LIM}に反映させるべく、補正量ΔP_{VAC_INC}を算出するものである。路面勾配補正部３ｃには、路面勾配INCと補正量ΔP_{VAC_INC}との関係が規定されたマップ，数式等が記録，保存される。例えば、図４（ｃ）に示すように、路面勾配INCが増大するほど（上り勾配がきついほど）、補正量ΔP_{VAC_INC}が増加するような設定のマップが用意される。この設定は「路面勾配INCが大きいほど、その直後にブレーキ操作がなされる可能性は低い」との考え方に基づいている。ここで算出された補正量ΔP_{VAC_INC}の情報は集計部３ｄに伝達される。

集計部３ｄは、上記の補正部３ａ〜３ｃで算出された三種の補正量ΔP_{VAC_APS}，ΔP_{VAC_BRK}，ΔP_{VAC_INC}を用いて、負圧目標値P_{VAC_LIM}を算出する。例えば、予め設定された標準制限値P_{VAC_LIM_BASE}に対してそれぞれの補正量を減算した値を算出し、最も小さい値（最も制限が厳しい値）を最終的な負圧目標値P_{VAC_LIM}として算出する。あるいは、三種の補正量ΔP_{VAC_APS}，ΔP_{VAC_BRK}，ΔP_{VAC_INC}の平均値を算出し、その平均値を標準制限値P_{VAC_LIM_BASE}から減じた値を、最終的な負圧目標値P_{VAC_LIM}として算出してもよい。標準制限値P_{VAC_LIM_BASE}は、予め設定された固定値であってもよいし、エンジン回転速度Neやエンジン１０の目標トルク等に応じて設定される可変値であってもよい。ここで算出された最終的な負圧目標値P_{VAC_LIM}は、スロットル制御部５に伝達される。

［３−３．ウェイストゲート制御部］
ウェイストゲート制御部４は、エンジン１０の運転状態に基づいてウェイストゲート開度Dを制御するものである。負圧判定部２において、マスターバック負圧P_VACが不足した状態であると判定されている場合、ウェイストゲート制御部４は、アクセル開度APSや目標トルクの大小に関わらず、ウェイストゲートバルブ１７を全開状態に制御する。つまり、ウェイストゲート制御部４は、ウェイストゲート開度Dを100[%]に制御し、タービン１６Ａの回転効率が最も低い状態（排気が迂回路３２を通って抜けやすい状態）とする。

一方、マスターバック負圧P_VACが不足した状態でない場合、ウェイストゲート開度Dは、例えばエンジン回転速度Neやエンジン負荷，空気量，充填効率Ec（目標充填効率，実充填効率など），過給圧，アクセル開度APS，冷却水温W_T等に基づいて設定される。本実施形態では、エンジン回転速度Neと充填効率Ecとを引数とした三次元マップに基づいてウェイストゲート開度Dが算出される。

充填効率Ecは、単位燃焼サイクル（単位時間）あたりにシリンダー内に充填される空気の体積を標準状態での気体体積に正規化したのちシリンダー容積で除算したものである。つまり、充填効率Ecは、標準大気条件でシリンダー内を占める空気の質量に対する、シリンダー内に充填される空気の質量の比率を表し、単位燃焼サイクル（単位時間）あたりにシリンダー内に導入された空気量に対応するパラメーターである。したがって、充填効率Ecの代わりに体積効率Evや，吸気流量Q_IN，目標トルク，目標エンジン出力等といった吸入空気量に相関するパラメーターを用いることも可能である。

上記の三次元マップ上には、ウェイストゲートバルブ１７にノーマルオープン特性を与える「開モード領域」と、これとは反対のノーマルクローズ特性を与える「閉モード領域」とが設定される。開モード領域は、主に低負荷，低回転の運転状態に対応する領域であり、閉モード領域は、開モード領域を除く（中負荷から高負荷，中回転から高回転の）運転状態に対応する領域である。

ここでいうノーマルオープン特性とは、「オープン（開）の状態を標準状態とする特性」であって、所定の例外条件が成立しない限り、ウェイストゲート開度Dを所定開度以上（例えば全開や全開に近い開度）とする特性である。開モード領域では、ウェイストゲート開度Dが基本的には全開に制御される。ただし、開モード領域内においてエンジン１０の負荷又はエンジン回転速度Neが増大するに連れて、ウェイストゲート開度Dが減少するような特性を与えるものとする。

ここでいうノーマルクローズ特性とは、「クローズド（閉）の状態を標準状態とする特性」であって、所定の例外条件（上記の例外条件とは異なる条件）が成立しない限り、ウェイストゲート開度Dを所定開度未満（上記の所定開度よりも小さい開度であって、例えば全閉や全閉に近い開度）とする特性である。閉モード領域では、ウェイストゲート開度Dが基本的にはほぼ全閉に近い状態に制御される。ただし、エンジン１０が高負荷，高回転である場合には、過給圧の過度な上昇を抑制すべく、負荷又はエンジン回転速度Neが上昇するに連れて、ウェイストゲート開度Dが増大するような特性が与えるものとする。

ウェイストゲート制御部４は、ウェイストゲート開度Dに対応する制御信号をウェイストゲートアクチュエーター１８に出力する。制御信号を受けたウェイストゲートアクチュエーター１８は、制御信号に応じたストロークで弁体駆動部材を駆動する。これにより、実際のウェイストゲートバルブ１７の開度がウェイストゲート開度Dとなるように制御される。

［３−４．スロットル制御部］
スロットル制御部５（制御手段）は、エンジン１０の運転状態に基づいてスロットル開度THを制御するものである。負圧判定部２において、マスターバック負圧P_VACが不足した状態ではないと判定されている場合、スロットル制御部５は、実際のスロットル開度THがエンジン１０の目標トルクに応じた開度となるように、スロットル開度THを制御する。一方、マスターバック負圧P_VACが不足した状態であると判定されている場合、インマニ圧P_IMが負圧目標値算出部３で算出された負圧目標値P_{VAC_LIM}となるように、スロットル開度THを制御する。つまり、マスターバック負圧P_VACが不足した状態では、インマニ圧P_IMの上限値が負圧目標値P_{VAC_LIM}に制限される。

図３に示すように、スロットル制御部５には、目標流量算出部５ａ，圧力比算出部５ｂ，流速算出部５ｃ，質量流速算出部５ｄ，スロットル面積算出部５ｅが設けられる。
目標流量算出部５ａは、エンジン１０の目標トルクに基づき、スロットルバルブ２６を単位時間当たりに通過する吸気量の目標値として、目標流量Qを算出するものである。目標トルクは、エンジン回転速度Ne及びアクセル開度APSから設定されるドライバー要求トルクや、外部制御システムからエンジン１０に要求される外部要求トルク等に基づいて算出される。また、目標流量Qは、目標トルク及びエンジン回転速度Neに基づいて算出される。このとき、吸気温度T_IMや冷却水温W_T，インマニ圧P_IM，大気圧P_BP，吸気密度等に基づいて目標流量Qの値を補正してもよい。

圧力比算出部５ｂは、スロットルバルブ２６の上流側及び下流側の圧力比を算出するものである。ここでは、実圧力比と制限時圧力比との二種類の圧力比が算出される。実圧力比は、インマニ圧センサー５３で実際に検出されたインマニ圧P_IMとスロットルバルブ２６の上流圧P_THU（又は大気圧P_BP）との比率である。圧力比算出部５ｂは、例えばインマニ圧P_IMを大気圧P_BPで除した値を実圧力比として算出する。一方、制限時圧力比とは、インマニ圧P_IMが負圧目標値P_{VAC_LIM}に制限された状態での圧力比の推定値である。圧力比算出部５ｂは、例えば負圧目標値P_{VAC_LIM}を大気圧P_BPで除した値を制限時圧力比として算出する。

流速算出部５ｃは、圧力比算出部５ｂで算出された二つの圧力比に基づき、それぞれの場合に対応する吸気のスロットル通過流速を算出するものである。流速算出部５ｃは、圧力比とスロットル通過流速の変化量との関係が規定されたマップ，数式等を用いて、実圧力比に対応する実流速Uと、制限時圧力比に対応する制限時流速U_LIMとを算出する。また、実流速U及び制限時流速U_LIMのうち、値が大きい一方を制御用流速U_CTLとして算出する。制御用流速U_CTLは、圧力比の値が小さいほど、大きな値となる。

質量流速算出部５ｄは、スロットルバルブ２６を通過する吸気についての単位面積当たりの質量流速M_MACHを算出するものである。質量流速M_MACHは、吸気温度T_IMや冷却水温W_T，外気温，インマニ圧P_IM，大気圧P_BP，吸気密度等に基づいて算出される。
スロットル面積算出部５ｅは、目標流量Q，制御用流速U_CTL，質量流速M_MACHに基づいて、スロットル開度THに対応する目標スロットル開口面積Sを算出するものである。目標スロットル開口面積Sは、制御用流速U_CTLに質量流速M_MACHを乗じた値で目標流量Q_{TH_TGT}を除算して求められる。また、スロットル制御部５は、スロットルバルブ２６の開口面積を上記の目標スロットル開口面積Sに一致させる制御信号を出力し、スロットル開度THを制御する。

［４．フローチャート］
図５は、マスターバック負圧P_VACの不足判定と負圧目標値P_{VAC_LIM}の設定に係るフローチャートであり、図６は、スロットル開度THの制御に係るフローチャートである。これらのフローは、エンジン制御装置１において所定の演算周期で繰り返し実施される。

［４−１．マスターバック負圧の不足判定］
ステップＡ１０では、各種センサー５１〜６３で検出された各種情報がエンジン制御装置１に入力される。ここでは、アクセル開度APS，吸気流量Q_IN，インマニ圧P_IM，吸気温度T_IM，エンジン回転速度Ne，冷却水温W_T，ウェイストゲートアクチュエーター１８のストローク（ウェイストゲート開度D），排気空燃比，酸素濃度，マスターバック負圧P_VAC，ブレーキ液圧BRK，大気圧P_BP，路面勾配INC等に関する情報が入力される。また、ステップＡ２０では、エンジン１０が始動した時点から数えて、点火回数が所定回数以上であるか否かが判定される。この判定は、始動直後の回転安定性を確保するためのものである。

ステップＡ３０では、閾値設定部２ａにおいて、マスターバック負圧P_VACの判定に係る閾値P_{VAC_TH}が設定される。続くステップＡ４０では、負圧不足判定部２ｂにおいて、マスターバック負圧P_VACが閾値P_{VAC_TH}以上であるか否かが判定される。ここで、P_VAC≧P_{VAC_TH}が成立する場合には、マスターバック負圧P_VACが不足した状態であると判断されてステップＡ５０に進む。一方、P_VAC＜P_{VAC_TH}である場合には、マスターバック負圧P_VACが不足した状態ではないため、ステップＡ１００に進む。このステップＡ１００では、負圧目標値P_{VAC_LIM}の値がインマニ圧P_IMと同一値に設定される。これにより、ウェイストゲート開度D及びスロットル開度THが制限されなくなる。

ステップＡ５０では、負圧目標値算出部３の集計部３ｄにおいて、標準制限値P_{VAC_LIM_BASE}が設定される。標準制限値P_{VAC_LIM_BASE}は、例えばエンジン回転速度Neや目標トルクに応じて設定される。続くステップＡ６０では、アクセル補正部３ａにおいて、アクセル開度変化率ΔAPSに基づいて補正量ΔP_{VAC_APS}が算出される。また、ステップＡ７０では、ブレーキ補正部３ｂにおいて、ブレーキペダル４４の踏み込み頻度及び踏み込み操作量に基づいて補正量ΔP_{VAC_BRK}が算出される。同様に、ステップＡ８０では、路面勾配補正部３ｃにおいて、路面勾配INCに基づいて補正量ΔP_{VAC_INC}が算出される。これらの補正量ΔP_{VAC_APS}，ΔP_{VAC_BRK}，ΔP_{VAC_INC}の算出には、例えば図４（ａ）〜（ｃ）に示すようなマップが用いられる。

ステップＡ９０では、集計部３ｄにおいて、標準制限値P_{VAC_LIM_BASE}から補正量ΔP_{VAC_APS}，ΔP_{VAC_BRK}，ΔP_{VAC_INC}をそれぞれ減算した三つの値が算出される。また、これらの三つの値と標準制限値P_{VAC_LIM_BASE}との間で、最も値が小さいものが、最終的な負圧目標値P_{VAC_LIM}として選択される。ここで得られる負圧目標値P_{VAC_LIM}の値は、アクセル開度変化率ΔAPSが小さいほど、低圧に設定される。また、ブレーキペダル４４の踏み込み頻度が高いほど、踏み込み量が大きいほど、あるいは路面勾配が小さい（下り勾配がきつい）ほど、低圧に設定される。負圧目標値P_{VAC_LIM}の値が低圧であるほど、ウェイストゲート開度D及びスロットル開度THへの制限が強められることになる。

［４−２．スロットル開度の制御］
ステップＢ１０では、エンジン制御装置１において、エンジン１０の目標トルクが算出される。目標トルクの具体的な算出手法は任意であり、例えばエンジン回転速度Ne，アクセル開度APS，外部負荷装置の作動状態等に基づいて算出される。

ステップＢ２０では、目標流量算出部５ａにおいて、目標トルクに基づいて目標流量Qが算出される。ここでは、例えば目標トルクに基づいて、シリンダーに導入すべき目標筒内空気量が算出され、目標筒内空気量に所定の吸気進み演算処理を施したものが目標流量Qとして算出される。なお、ここでいう吸気進み演算とは、吸入空気がスロットルバルブ２６を通過してからシリンダーへと至るまでの時間的な遅れを模擬した吸気遅れ演算の逆演算である。

ステップＢ３０では、圧力比算出部５ｂにおいて、インマニ圧P_IMに基づいて実圧力比が算出されるとともに、負圧目標値P_{VAC_LIM}に基づいて制限時圧力比が算出される。例えば、大気圧センサー６２で検出された大気圧P_BPを基準とした場合、実圧力比は「P_IM/P_BP」と表現され、制限時圧力比は「P_{VAC_LIM}/P_BP」と表現される。

ステップＢ４０では、流速算出部５ｃにおいて、実圧力比，制限時圧力比のそれぞれに対応する吸気のスロットル通過流速として、実流速U，制限時流速U_LIMが算出される。また、これらの流速U，U_LIMのうちの大きい一方が制御用流速U_CTLとして選択される。したがって、マスターバック負圧P_VACが不足した状態であるとき、制限時流速U_LIM（U_LIM＞U）が制御用流速U_CTLとなる。一方、マスターバック負圧P_VACが不足した状態でなければ、実流速Uが制御用流速U_CTLとなる。また、ステップＢ５０では、質量流速算出部５ｄにおいて、吸気温度T_IM等に基づいて単位面積当たりの質量流速M_MACHが算出される。

続くステップＢ６０では、スロットル面積算出部５ｅにおいて、目標流量Q，制御用流速U_CTL，質量流速M_MACHに基づいて目標スロットル開口面積Sが算出される。マスターバック負圧P_VACが不足した状態であるとき、制限時流速U_LIMが実流速Uよりも大きい値となるため、実流速Uを用いた場合と比較して、目標スロットル開度Sの値が小さくなる。したがって、マスターバック負圧P_VACが不足した状態では、マスターバック負圧P_VACが十分な状態と比較してスロットル開度THがやや絞られた状態となる。

また、スロットル開度THが絞られることによって、サージタンク２７内に導入される吸入空気量が減少することから、インマニ圧P_IMが負圧目標値P_{VAC_LIM}に近づくように低下する。これにより、サージタンク２７からマスターバック４３へと負圧が導入され、マスターバック負圧P_VACが回復（圧力が低下）する。このとき、インマニ圧P_IMが低圧になるほど、マスターバック負圧P_VACの回復速度が増加する。

［５．作用］
図７（ａ）〜（ｆ）を用いて、ウェイストゲート開度D及びスロットル開度THを制限したときの作用について説明する。図７（ａ）に示すように、車両走行中の時刻t₀にアクセルペダル４７が踏み戻されると、アクセル開度APSが減少するとともにエンジン１０の目標トルクが減少し、図７（ｄ）に示すスロットル開度THも減少する。また、図７（ｂ）に示すように、時刻t₁にブレーキペダル４４が踏み込まれると、スロットル開度THが全閉状態に制御される。

このとき、ブレーキペダル４４の踏み込みにより、マスターバック負圧P_VACは徐々に弱まる。例えば、図７（ｅ）中に破線で示すように、マスターバック負圧P_VACは時刻t₁から徐々に上昇する。その後、時刻t₂にマスターバック負圧P_VACが閾値P_{VAC_TH}以上になると、マスターバック負圧P_VACが不足した状態であると判断される。これを受けてウェイストゲート開度Dは、図７（ｄ）に示すように、時刻t₂から全開状態に制御される。このとき、アクセル開度APSが全閉状態であれば、スロットル開度THも全閉状態となり、図７（ｅ）中に実線で示すように、インマニ圧P_IMが徐々に低下する。マスターバック負圧P_VACが不足した状態であるとき、負圧目標値算出部３では、インマニ圧P_IMの目標上限値としての負圧目標値P_{VAC_LIM}が算出される。

時刻t₃にインマニ圧P_IMがマスターバック負圧P_VACよりも低くなると、マスターバック４３内の圧力がサージタンク２７側に抜け始める。これにより、図７（ｅ）中に破線で示すように、マスターバック負圧P_VACが徐々に減少する。
ここで、時刻t₄にアクセルペダル４７が踏み込まれた場合、従来の制御ではアクセル開度APSに応じて目標トルクが設定され、これに応じてスロットル開度THが制御される。そのため、図７（ｆ）中に実線で示すように、インマニ圧P_IMが時刻t₄以降に上昇し、マスターバック負圧P_VACよりも高圧になるまでの時間（時刻t₃〜t₅）が短くなってしまう。つまり、マスターバック負圧P_VACの回復時間を十分に確保できず、図７（ｆ）中に破線で示すように、マスターバック負圧P_VACを閾値P_{VAC_TH}よりも低圧にすることができない場合がある。

これに対し、上記の制御では、アクセルペダル４７が踏み込まれたとしても、ウェイストゲート開度Dが全開状態に制御されるとともに、インマニ圧P_IMが負圧目標値P_{VAC_LIM}を超えないように、スロットル開度THが制御される。これにより、図７（ｅ）中に実線で示すように、インマニ圧P_IMとマスターバック負圧P_VACとの差圧が確保され、マスターバック負圧P_VACが回復する。

時刻t₆にマスターバック負圧P_VACが閾値P_{VAC_TH}未満になると、マスターバック負圧P_VACが不足した状態ではないと判定され、ウェイストゲート開度D及びスロットル開度THの制限が解除される。このとき、例えばエンジン回転速度Neと充填効率Ecとに応じてウェイストゲート開度Dが制御される。図７（ｄ）に示す例では、ウェイストゲート開度Dが全閉状態に制御されている。また、スロットル開度THは、目標トルクに基づいて制御される。

図８（ａ）〜（ｃ）は、マスターバック４３の使用頻度が高いと判断されて、負圧目標値P_{VAC_LIM}がさらに低圧側に設定されたときの制御作用を示すものである。この場合、図８（ｂ）に示すように、負圧目標値P_{VAC_LIM}が小さく（グラフの上方側に）設定される。そのため、図８（ａ）に示すように、アクセルペダル４７の踏み込みに対してスロットル開度THがより小さく制御され、インマニ圧P_IMが図７（ｅ）に示す場合よりも低圧となる。ここで、図８（ｂ）中の破線は、図７（ｅ）中のインマニ圧P_IMのグラフに対応する。

一方、マスターバック負圧P_VACとインマニ圧P_IMとの差圧が大きいほど、マスターバック負圧P_VACの回復速度が上昇する。したがって、図８（ｃ）に示すように、マスターバック負圧P_VACが迅速に回復する。ここで、図８（ｃ）中の破線は、図７（ｅ）中のマスターバック負圧P_VACのグラフに対応する。マスターバック負圧P_VACが閾値P_{VAC_TH}未満になる時刻t₇は、図７（ｅ）に示す時刻t₆よりも手前に位置する。

このように、マスターバック４３の使用頻度が高い場合には、マスターバック負圧P_VACの回復時間が短縮されるようにスロットル開度THが制御される。このときのスロットル開度THは、図８（ａ）に示すように、制限を受ける期間が短縮される代わりに、スロットル開度THがより絞り側に制限されることになる。

［６．効果］
（１）上記のエンジン制御装置１では、マスターバック４３の使用頻度に対応する補正量ΔP_{VAC_APS}，ΔP_{VAC_BRK}，ΔP_{VAC_INC}に基づいて負圧目標値P_{VAC_LIM}が算出される。また、マスターバック負圧P_VACの不足時には、インマニ圧P_IMが負圧目標値P_{VAC_LIM}以下になるようにスロットル開度THが制御される。このような制御により、インマニ圧P_IMとマスターバック負圧P_VACとの差圧を確保することができるとともに、その差圧の大きさをマスターバック４３の使用頻度に応じた大きさにすることができる。したがって、マスターバック負圧P_VACの回復速度や回復時間を適正化することができ、マスターバック負圧P_VACの制御性を向上させることができる。

（２）マスターバック４３の使用頻度の推定に関して、上記のエンジン制御装置１では、例えば図４（ａ）に示すように、アクセル開度変化率ΔAPSに応じた補正量ΔP_{VAC_APS}が算出される。つまり、上記のエンジン制御装置１では、運転者の加速意思が大きければその後にブレーキ操作がなされる可能性は低く、加速意思が小さければその後にブレーキ操作がなされる可能性が高いものと判断される。

このような判断により、ブレーキ操作がなされる可能性についての複雑な推定演算をすることなく、シンプルな演算構成で比較的高精度にマスターバック４３の使用頻度を推定することができる。また、このような高精度の推定結果に基づいて負圧目標値P_{VAC_LIM}を算出し、スロットル開度THを制御することで、マスターバック負圧P_VACの制御性を向上させることができる。

（３）上記のエンジン制御装置１では、例えば図４（ｂ）に示すように、ブレーキペダル４４の踏み込み頻度や踏み込み量に応じたΔP_{VAC_BRK}が算出される。つまり、上記のエンジン制御装置１では、運転者の減速頻度，減速意思が大きければその後にブレーキ操作がなされる可能性は高く、減速頻度，減速意思が小さければその後にブレーキ操作がなされる可能性は低いものと判断される。

（４）上記のエンジン制御装置１では、例えば図４（ｃ）に示すように、路面勾配INCに応じた補正量ΔP_{VAC_INC}が算出される。つまり、上記のエンジン制御装置１では、路面勾配INCが大きいほど（上り勾配がきついほど）その後にブレーキ操作がなされる可能性は低く、路面勾配INCが小さいほど（下り勾配がきついほど）その後にブレーキ操作がなされる可能性が高いものと判断される。このように、車両の走行環境を参照することにより、マスターバック４３の使用頻度を客観的に推定することができ、推定精度を向上させることができる。また、このような高精度の推定結果に基づいて負圧目標値P_{VAC_LIM}を算出し、スロットル開度THを制御することで、マスターバック負圧P_VACの制御性を向上させることができる。

（５）上記のエンジン制御装置１では、マスターバック負圧P_VACが不足しているか否かを判断するための閾値P_{VAC_TH}が、マスターバック４３の使用状態に基づいて設定される。例えば、大気圧P_BPが低いほど、閾値P_{VAC_TH}が小さく設定され、大気圧P_BPが高いほど閾値P_{VAC_TH}が大きく設定される。また、閾値P_{VAC_TH}の値は、アクセル開度変化率ΔAPSやブレーキ踏み込み頻度，ブレーキ踏み込み量，路面勾配INC等に応じて変更されうる。したがって、マスターバック４３による制動アシスト力の大きさと、マスターバック負圧P_VACが閾値P_{VAC_TH}を上回るまでに実行可能な制動アシスト回数とのバランスを変更，調整することができ、何れかを優先させることもできるようになる。したがって、車両のブレーキ性能を容易に最適化することができる。

［７．変形例］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
上記の実施形態では、エンジン１０の目標トルクに基づいてスロットル開度THを制御するものをベースとして、マスターバック負圧P_VACが不足した状態での開度制限について詳述した。しかし、この開度制限が適用されうるベースとなる吸入空気量制御は、目標トルクに基づくものに限定されない。

すなわち、アクセル開度APSやエンジン回転速度Ne，車速等に応じてスロットル開度THを制御する吸入空気量制御に対しても、上記の開度制限を適用することが可能である。この場合、例えばスロットル開度TH，エンジン回転速度Ne及びインマニ圧P_IMの三者の関係を予めマップ，数式等で用意しておき、エンジン回転速度Neと負圧目標値P_{VAC_LIM}とから目標スロットル開度を算出してもよい。

また、上述の実施形態では、アクセル開度変化率ΔAPS，ブレーキ液圧BRK，路面勾配INC等に基づき、マスターバック４３の使用頻度に対応する補正量ΔP_{VAC_APS}，ΔP_{VAC_BRK}，ΔP_{VAC_INC}を算出するものを例示したが、マスターバック４３の使用頻度そのものを推定する演算構成としてもよい。例えば、その時点から数秒間の間にマスターバック４３が使用される可能性（ブレーキ操作がなされる可能性）の大きさを期待値として算出することが考えられる。

期待値は、アクセル開度変化率ΔAPSが大きいほど高く設定されるものとする。同様に、ブレーキ踏み込み頻度が低いほど、ブレーキ踏み込み量が小さいほど、路面勾配INCが小さい（負である）ほど、高く設定されるものとする。一方、負圧目標値P_{VAC_LIM}は、期待値が高いほど低圧寄りに（負圧目標値P_{VAC_LIM}が小さく）設定されるものとする。このような構成により、上述の実施形態と同様の効果を奏する制御を実現することができる。

１エンジン制御装置
２負圧判定部（判定手段）
３負圧目標値算出部
３ａアクセル補正部（推定手段）
３ｂブレーキ補正部（推定手段）
３ｃ路面勾配補正部（推定手段）
３ｄ集計部（算出手段）
４ウェイストゲート制御部
５スロットル制御部（制御手段）
１０エンジン
１７ウェイストゲートバルブ
２６スロットルバルブ
４３マスターバック（ブレーキブースター）
４４ブレーキペダル
P_IM インマニ圧
P_VAC マスターバック負圧
P_{VAC_TH} 閾値
P_{VAC_LIM} 負圧目標値

Claims

エンジンの吸気系に接続され、スロットル下流の負圧による倍力作用を利用するブレーキブースターの使用頻度を推定する推定手段と、
前記推定手段で推定された前記使用頻度に基づき、前記吸気系のスロットル下流の負圧目標値を算出する算出手段と、
前記ブレーキブースターのマスターバック負圧が不足した際に、前記吸気系のスロットル下流の圧力が前記算出手段で算出された前記負圧目標値以下となるように、前記吸気系に介装されたスロットルバルブの開度を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする、エンジンの制御装置。
前記推定手段が、アクセル開度変化率に基づき前記使用頻度を推定する
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの制御装置。
前記推定手段が、路面勾配に基づき前記使用頻度を推定する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のエンジンの制御装置。
前記推定手段が、ブレーキペダルの踏み込み回数又は踏み込み量に基づき前記使用頻度を推定する
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
前記ブレーキブースターのマスターバック負圧が、前記ブレーキブースターの使用状態に基づいて設定される閾値以上であるときに、前記マスターバック負圧が不足したと判定する判定手段を備える
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。