JP2008215507A

JP2008215507A - 変速機の変速指示装置、変速指示方法、その方法を実現させるプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体

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Publication number: JP2008215507A
Application number: JP2007054484A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Kinoshita; 朋法木下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-03-05
Filing date: 2007-03-05
Publication date: 2008-09-18
Anticipated expiration: 2027-03-05
Also published as: EP1967772A3; EP1967772A2; EP1967772B1; JP4412336B2

Abstract

【課題】燃料消費量を低減するギヤへの変速を指示する。
【解決手段】ＥＣＵは、変速機において現在選択されているギヤを検出するステップ（Ｓ１０）と、変速線図に従って、目標ギヤを判断するステップ（Ｓ２０）と、触媒の再生を行なうための燃料添加が不要である場合のエンジンの燃料消費量である第１燃料消費量を、現在のギヤおよび目標ギヤについて算出するステップ（Ｓ３０）と、燃料添加が必要である場合の燃料消費量である第２燃料消費量を、現在のギヤおよび目標ギヤについて算出するステップ（Ｓ４０）と、現在のギヤにおける燃料消費量よりも目標ギヤにおける燃料消費量が小さいか否かを判断するステップ（Ｓ７０）と、現在のギヤにおける燃料消費量よりも目標ギヤにおける第２燃料消費量が小さいと（Ｓ７０にてＹＥＳ）、目標ギヤへの変速を指示するステップ（Ｓ８０）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】図６

Description

本発明は、変速機の変速指示装置、変速指示方法、その方法を実現させるプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体に関し、特に、エンジンの排気ガスを浄化する浄化器を再生するための燃料添加を行なう場合の燃料消費量を考慮して変速を指示する技術に関する。

従来より、運転者の操作により変速が行なわれるマニュアルトランスミッションが知られている。マニュアルトランスミッションにおいては、運転者が任意のギヤ（ギヤ比）を選択可能である。したがって、運転者が選択したギヤが、車両の燃費に関して最適であるとは限らない。そこで、燃費などを考慮して定められたギヤへの変速を運転者に指示するＧＳＩ（Gear Shift Indicator）を搭載した車両がある。

特開２００６−３０７８７７号公報（特許文献１）は、ディーゼルエンジン、手動変速機およびＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）を備えた車両において、ＤＰＦの再生処理中に車両の走行状態に応じて、運転者に最適なギヤを選択させる変速機のシフト指示方法を開示する。特許文献１に記載のシフト指示方法は、ＤＰＦの再生中か否かを判定し、ＤＰＦの再生中と判定された場合には、車速に応じて基本ギヤが設定された通常走行時の第１のマップから車速に応じて基本ギヤのアップシフトが低車速側にずらされた第２のマップに切り替えて、車速に応じた基本ギヤを算出し、燃料噴射量、エンジン回転数及び車両の加速度に応じて基本ギヤを補正して目標ギヤを算出し、目標ギヤが実ギヤより高ければアップシフトを指示し、低ければダウンシフトを指示するものである。

この公報に記載のシフト指示方法によれば、ＤＰＦの再生処理中は、基本ギヤのアップシフトが通常走行時から低車速側にずらされたマップを使用して車速に応じた基本ギヤが算出される。そのため、ＤＰＦの再生処理を効率よく実施しながら、運転者に最も燃費性能の良い最適なギヤを指示することが可能となる。このとき、燃費性能を多少犠牲にしてアップシフトを早めに促し、排気ガスを高温にしてＤＰＦに捕集された粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を燃焼させ、ＤＰＦの早期の再生を促すことができる。
特開２００６−３０７８７７号公報

ところで、ＤＰＦ、ＤＰＮＲ（Diesel Particulate-NOx Reduction system）など、ＰＭ、ＮＯｘの後処理を行なうことによりエンジンの排気ガスを浄化する浄化器の再生処理を行なう際、走行に必要な燃料に加えて行なう燃料添加が必要でない場合がある。たとえば、排気ガスの温度が高いと、燃料添加を行なわなくても、再生処理を行なうことが可能である。しかしながら、特開２００６−３０７８７７号公報においては、ＤＰＦの再生中と判定された場合には、車速に応じて基本ギヤが設定された通常走行時の第１のマップから車速に応じて基本ギヤのアップシフトが低車速側にずらされた第２のマップに切り替えられる。そのため、燃料添加を行なわなくても再生処理が可能である場合まで、早めにアップシフトが促される場合がある。この場合、必要以上の燃料を消費し得る。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、燃料消費量を低減するギヤへの変速を指示することができる変速機の変速指示装置、変速指示方法、その方法を実現させるプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体を提供することである。

第１の発明に係る変速機の変速指示装置は、運転者の操作により変速される変速機の変速指示装置である。この変速指示装置は、エンジンの排気ガスを浄化する浄化器を再生するための燃料添加を行なうか否かを変速機のギヤ比毎に判断するための手段と、浄化器を再生するための燃料添加を行なわない場合のエンジンの第１の燃料消費量をギヤ比に応じて算出するための手段と、浄化器を再生するための燃料添加を行なう場合のエンジンの第２の燃料消費量をギヤ比に応じて算出するための手段と、変速機のギヤ比が第１のギヤ比である場合、第１のギヤ比における第１の燃料消費量および第２の燃料消費量のうちのいずれか一方と第２のギヤ比における第１の燃料消費量および第２の燃料消費量のうちのいずれか一方とを比較することにより、運転者に第２のギヤ比への変速を指示するための指示手段とを含む。第６の発明に係る変速機の変速指示方法は、第１の発明に係る変速機の変速指示装置と同様の要件を備える。

第１もしくは第６の発明によると、エンジンの排気ガスを浄化する浄化器を再生するための燃料添加を行なうか否かが変速機のギヤ比毎に判断される。浄化器を再生するための燃料添加を行なわない場合のエンジンの第１の燃料消費量および燃料添加を行なう場合の第２の燃料消費量がギヤ比に応じて算出される。変速機のギヤ比が第１のギヤ比である場合、第１のギヤ比における第１の燃料消費量および第２の燃料消費量のうちのいずれか一方と第２のギヤ比における第１の燃料消費量および第２の燃料消費量のうちのいずれか一方とを比較することにより、運転者に第２のギヤ比への変速が指示される。たとえば、第１のギヤ比における第１の燃料消費量もしくは第２の燃料消費量よりも、第２のギヤ比における第１の燃料消費量もしくは第２の燃料消費量が小さいと、第２のギヤ比への変速が指示される。これにより、燃料添加を行なわずに浄化器を再生する場合の燃料消費量を考慮して、運転者に変速を指示することができる。そのため、より燃料消費量が少ないギヤへの変速を指示することができる。その結果、燃料消費量を低減するギヤへの変速を指示することができる変速機の変速指示装置もしくは変速指示方法を提供することができる。

第２の発明に係る変速機の変速指示装置においては、第１の発明の構成に加え、指示手段は、第１のギヤ比および第２のギヤ比において浄化器を再生するための燃料添加を行なう場合、第１のギヤ比における第２の燃料消費量と第２のギヤ比における第２の燃料消費量とを比較し、第１のギヤ比における第２の燃料消費量よりも第２のギヤ比における第２の燃料消費量が小さいと、第２のギヤ比への変速を指示するための手段を含む。第７の発明に係る変速機の変速指示方法は、第２の発明に係る変速機の変速指示装置と同様の要件を備える。

第２もしくは第７の発明によると、第１のギヤ比および第２のギヤ比において浄化器を再生するための燃料添加を行なう場合、第１のギヤ比における第２の燃料消費量と第２のギヤ比における第２の燃料消費量とが比較される。第１のギヤ比における第２の燃料消費量よりも第２のギヤ比における第２の燃料消費量が小さいと、第２のギヤ比への変速が指示される。これにより、燃料消費量がより少ないギヤへの変速を指示することができる。

第３の発明に係る変速機の変速指示装置においては、第１の発明の構成に加え、指示手段は、第１のギヤ比および第２のギヤ比において浄化器を再生するための燃料添加を行なわない場合、第１のギヤ比における第１の燃料消費量と第２のギヤ比における第１の燃料消費量とを比較し、第１のギヤ比における第１の燃料消費量よりも第２のギヤ比における第１の燃料消費量が小さいと、第２のギヤ比への変速を指示するための手段を含む。第８の発明に係る変速機の変速指示方法は、第３の発明に係る変速機の変速指示装置と同様の要件を備える。

第３もしくは第８の発明によると、第１のギヤ比および第２のギヤ比において浄化器を再生するための燃料添加を行なわない場合、第１のギヤ比における第１の燃料消費量と第２のギヤ比における第１の燃料消費量とが比較される。第１のギヤ比における第１の燃料消費量よりも第２のギヤ比における第１の燃料消費量が小さいと、第２のギヤ比への変速が指示される。これにより、燃料消費量がより少ないギヤへの変速を指示することができる。

第４の発明に係る変速機の変速指示装置においては、第１の発明の構成に加え、指示手段は、第１のギヤ比において浄化器を再生するための燃料添加を行なわず、第２のギヤ比において浄化器を再生するための燃料添加を行なう場合、第１のギヤ比における第１の燃料消費量と第２のギヤ比における第２の燃料消費量とを比較し、第１のギヤ比における第１の燃料消費量よりも第２のギヤ比における第２の燃料消費量が小さいと、第２のギヤ比への変速を指示するための手段を含む。第９の発明に係る変速機の変速指示方法は、第４の発明に係る変速機の変速指示装置と同様の要件を備える。

第４もしくは第９の発明によると、第１のギヤ比において浄化器を再生するための燃料添加を行なわず、第２のギヤ比において浄化器を再生するための燃料添加を行なう場合、第１のギヤ比における第１の燃料消費量と第２のギヤ比における第２の燃料消費量とが比較される。第１のギヤ比における第１の燃料消費量よりも第２のギヤ比における第２の燃料消費量が小さいと、第２のギヤ比への変速が指示される。これにより、燃料消費量がより少ないギヤへの変速を指示することができる。

第５の発明に係る変速機の変速指示装置においては、第１の発明の構成に加え、指示手段は、第１のギヤ比において浄化器を再生するための燃料添加を行ない、第２のギヤ比において浄化器を再生するための燃料添加を行なわない場合、第１のギヤ比における第２の燃料消費量と第２のギヤ比における第１の燃料消費量とを比較し、第１のギヤ比における第２の燃料消費量よりも第２のギヤ比における第１の燃料消費量が小さいと、第２のギヤ比への変速を指示するための手段を含む。第１０の発明に係る変速機の変速指示方法は、第５の発明に係る変速機の変速指示装置と同様の要件を備える。

第５もしくは第１０の発明によると、第１のギヤ比において浄化器を再生するための燃料添加を行ない、第２のギヤ比において浄化器を再生するための燃料添加を行なわない場合、第１のギヤ比における第２の燃料消費量と第２のギヤ比における第１の燃料消費量とが比較される。第１のギヤ比における第２の燃料消費量よりも第２のギヤ比における第１の燃料消費量が小さいと、第２のギヤ比への変速が指示される。これにより、燃料消費量がより少ないギヤへの変速を指示することができる。

第１１の発明に係るプログラムは、第５〜１０のいずれかに記載の変速指示方法をコンピュータに実現させるプログラムであって、第１２の発明に係る記録媒体は、第５〜１０のいずれかに記載の変速指示方法をコンピュータに実現させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

第１１または第１２の発明によると、コンピュータ（汎用でも専用でもよい）を用いて、第５〜１０のいずれかの発明に係る変速機の変速指示方法を実現することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る変速指示装置を搭載した車両のパワートレーンについて説明する。このパワートレーンは、エンジン１０と、クラッチ２０と、変速機３０とを含む。

なお、本実施の形態に係る変速指示装置は、たとえば、後述するＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０００のＲＯＭ（Read Only Memory）１００４に記録されたプログラムを実行することにより実現される。ＥＣＵ１０００により実行されるプログラムをＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの記録媒体に記録して市場に流通させてもよい。

エンジン１０のトルクは、クラッチ２０を介して変速機３０に伝達される。変速機３０に伝達されたトルクは、ドライブシャフト（図示せず）を介して駆動輪（図示せず）に伝達される。エンジン１０については後で詳述する。

クラッチ２０は、乾式単板式の摩擦クラッチである。クラッチ２０は、運転者がクラッチペダル４０を踏むことにより解放される。変速機３０は、運転者がシフトレバー５０を操作することにより変速が行なわれるマニュアルトランスミッションである。なお、運転者のシフト操作に基づいて、変速機３０の変速をアクチュエータにより行なうようにしてもよい。

図２を参照して、エンジン１０についてさらに説明する。このエンジン１０は、クリーン排気を実現するために、高圧コモンレール式燃料噴射装置、大容量電子制御ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラ、ＤＰＮＲ触媒を組合せることにより、ＰＭおよびＮＯｘを連続かつ同時に低減する。

以下の説明においては、触媒は、その上流側に配置されたＮＯｘを吸収するＮＳＲ（NOx Storage Reduction）触媒と、その下流側に配置されたカーボン等の微粒子であるＰＭなどを除去するとともにＮＯｘを吸収するＤＰＮＲ触媒とから構成される触媒を２個有するものとして説明する。なお、本発明は、触媒が２個であることに限定されない。また、ＮＳＲ触媒は、ＤＰＮＲ触媒とともに触媒を構成するものに限定されない。

エンジン１０は、燃料供給系１００、燃焼室２００、吸気系３００および排気系４００等を主要部として構成される直列４気筒のディーゼルエンジンである。

燃料供給系１００は、サプライポンプ１１０、コモンレール１２０、燃料噴射弁１３０、遮断弁１４０、調量弁１６０、燃料添加ノズル１７０、機関燃料通路８００および添加燃料通路８１０等を備えて構成される。

サプライポンプ１１０は、燃料タンクから燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧にした上で、機関燃料通路８００を介してコモンレール１２０に供給する。コモンレール１２０は、サプライポンプ１１０から供給された高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各燃料噴射弁１３０に分配する。燃料噴射弁１３０は、その内部に電磁ソレノイドを備え、適宜開弁して燃焼室２００内に燃料を噴射供給する。

サプライポンプ１１０は、燃料タンクから汲み上げた燃料の一部を、添加燃料通路８１０を介して燃料添加ノズル（還元剤噴射ノズル）１７０に供給する。添加燃料通路８１０には、サプライポンプ１１０から燃料添加ノズル１７０に向かって遮断弁１４０および調量弁１６０が順次配設されている。遮断弁１４０は、緊急時において添加燃料通路８１０を遮断し、燃料供給を停止する。調量弁１６０は、燃料添加ノズル１７０に供給する燃料の圧力（燃圧）を制御する。燃料添加ノズル１７０は所定圧以上の燃圧（例えば０．２ＭＰａ）が付与されると開弁し、排気系４００（排気ポート４１０）内に燃料を噴射供給する機械式の開閉弁である。すなわち、調量弁１６０により燃料添加ノズル１７０上流の燃圧が制御されることにより、所望の燃料が適宜のタイミングで燃料添加ノズル１７０より噴射供給（添加）される。

吸気系３００は、各燃焼室２００内に供給される吸入空気の通路（吸気通路）を形成する。排気系４００は、上流から下流にかけ、排気ポート４１０、排気マニホールド４２０、触媒上流側通路４３０、触媒下流側通路４４０という各種通路部材が順次接続されて構成され、各燃焼室２００から排出される排気ガスの通路（排気通路）を形成する。

さらに、このエンジン１０には、周知の過給機（ターボチャージャ）５００が設けられている。ターボチャージャ５００は、シャフト５１０を介して連結された２つのタービンホイール５２０およびタービンホイール５３０を備える。一方のタービンホイール（吸気側タービンホイール）５３０は、吸気系３００内の吸気に晒され、他方のタービンホイール（排気側タービンホイール）５２０は排気系４００内の排気に晒される。このような構成を有するターボチャージャ５００は、排気側タービンホイール５２０が受ける排気流（排気圧）を利用して吸気側タービンホイール５３０を回転させ、吸気圧を高めるといったいわゆる過給を行なう。

吸気系３００において、ターボチャージャ５００に設けられたインタークーラ３１０は、過給によって昇温した吸入空気を強制冷却する。インタークーラ３１０よりもさらに下流に設けられたスロットル弁３２０は、その開度を無段階に調節することができる電子制御式の開閉弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を絞り、同吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有する。

また、エンジン１０には、燃焼室２００の上流（吸気系３００）および下流（排気系４００）をバイパスする排気還流通路（ＥＧＲ通路）６００が形成されている。このＥＧＲ通路６００は、排気の一部を適宜吸気系３００に戻す機能を有する。ＥＧＲ通路６００には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を自在に調整することができるＥＧＲ弁６１０と、ＥＧＲ通路６００を通過（還流）する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ６２０とが設けられている。

排気系４００において、排気側タービンホイール５２０の下流（触媒上流側通路４３０と触媒下流側通路４４０との間）には、ＮＳＲ触媒とＤＰＮＲ触媒とから構成される触媒４５０が備えられている。

ＮＳＲ触媒は、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒であって、たとえばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を担体とし、この担体上に例えばカリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）のような希土類と、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されることによって構成される。

このＮＳＲ触媒は、排気中に多量の酸素が存在している状態においてはＮＯｘを吸収し、排気中の酸素濃度が低く、かつ還元成分（例えば燃料の未燃成分（ＨＣ））が多量に存在している状態においてはＮＯｘをＮＯ₂もしくはＮＯに還元して放出する。ＮＯ₂やＮＯとして放出されたＮＯｘは、排気中のＨＣやＣＯと速やかに反応することによってさらに還元されてＮ₂となる。ちなみにＨＣやＣＯは、ＮＯ₂やＮＯを還元することで、自身は酸化されてＨ₂ＯやＣＯ₂となる。すなわち、ＮＳＲ触媒に導入される排気中の酸素濃度やＨＣ成分を適宜調整すれば、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化することができることになる。

ＤＰＮＲ触媒は、多孔質セラミック構造体に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を組合わせて構成される。エンジン１０からの排出ガスがセラミックスの隙間を通る間に触媒で酸化や還元することで、無害なガスへと化学変化させて排出する。

ＰＭは、リーン燃焼時（酸素の多い希薄燃焼時）に多孔質構造の触媒により、一時的に捕集されると同時に、ＮＯｘを吸蔵する際に生成される活性酸素と排出ガス中の酸素により酸化浄化される。ＮＯｘは、リーン燃焼時に触媒にいったん吸蔵され、その後、瞬間的なリッチ燃焼（酸素の少ない濃空燃比燃焼）により還元浄化される。さらに、ＰＭは、リッチ燃焼時に吸蔵ＮＯｘが還元される際に生成する活性酸素により酸化浄化される。

エンジン１０の各部位には、各種センサが取り付けられており、それぞれの部位の環境条件や、エンジン１０の運転状態に関する信号を出力する。

たとえば、レール圧センサ７００は、コモンレール１２０内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。燃圧センサ７１０は、添加燃料通路８１０内を流通する燃料のうち、調量弁１６０へ導入される燃料の圧力（燃圧）Ｐｇに応じた検出信号を出力する。エアフロメータ７２０は、吸気系３００内のスロットル弁３２０下流において吸入空気の流量（吸気量）Ｇａに応じた検出信号を出力する。空燃比（Ａ／Ｆ）センサ７３０は、排気系４００の触媒ケーシングの下流において排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。排気温センサ７４０は、同じく排気系４００の触媒ケーシング下流において排気の温度（排気温度）Ｔｅｘに応じた検出信号を出力する。

また、アクセル開度センサ７５０はエンジン１０のアクセルペダルに取り付けられ、同ペダルへの踏み込み量（アクセル開度）Ａｃｃに応じた検出信号を出力する。クランク角センサ７６０は、エンジン１０の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力する。クランク角センサ７６０の検出信号から、エンジン回転数ＮＥが検出される。

出力軸回転数センサ７７０は、変速機３０の出力軸が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力する。出力軸回転数センサ７７０の検出信号から、車速が検出される。ポジションスイッチ７８０は、シフトレバー５０の位置、すなわち変速機３０において現在選択されているギヤに応じた検出信号を出力する。これら各センサ７００〜７７０およびスイッチ７８０は、ＥＣＵ１０００と電気的に接続されている。

ＥＣＵ１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００２、ＲＯＭ１００４、ＲＡＭ（Random Access Memory）１００６、タイマーやカウンタ等を備え、これらと、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器を含む外部入力回路および外部出力回路とが双方向性バスにより接続されて構成される。

このように構成されたＥＣＵ１０００は、上記各種センサの検出信号を外部入力回路を介して入力し、これら信号に基づいてエンジン１０の燃料噴射等についての基本制御を行なう他、還元剤（還元剤として機能する燃料）添加にかかる添加タイミングや供給量の決定等に関する還元剤（燃料）添加制御等、エンジン１０の運転状態に関する各種制御を実行する。

次に、ＥＣＵ１０００の実行する燃料添加の基本原理についてその概略を説明する。
一般に、ディーゼルエンジンでは、燃焼室内で燃焼に供される燃料及び空気の混合気の酸素濃度が、ほとんどの運転領域で高濃度状態にある。

燃焼に供される混合気の酸素濃度は、燃焼に供された酸素を差し引いてそのまま排気中の酸素濃度に反映されるのが通常であり、混合気中の酸素濃度（空燃比）が高ければ、排気中の酸素濃度（空燃比）も基本的には同様に高くなる。一方、上述したように、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は排気中の酸素濃度が高ければＮＯｘを吸収し、低ければＮＯｘをＮＯ₂もしくはＮＯに還元して放出する特性を有するため、排気中の酸素が高濃度状態にある限りＮＯｘを吸収することとなる。ただし、当該触媒のＮＯｘ吸収量に限界量が存在し、同触媒が限界量のＮＯｘを吸収した状態では、排気中のＮＯｘが同触媒に吸収されず触媒ケーシングを素通りすることとなる。

そこで、エンジン１０のように燃料添加ノズル１７０を備えた内燃機関では、適宜の時期に燃料添加ノズル１７０を通じ排気系４００の触媒４５０上流に燃料を添加（以下、排気添加という）することで、一時的に排気中の酸素濃度を低減し、かつ還元成分量（ＨＣ等）を増大させる。すると触媒４５０は、これまでに吸収したＮＯｘをＮＯ₂もしくはＮＯに還元して放出し、自身のＮＯｘ吸収能力を回復（再生）するようになる。放出されたＮＯ₂やＮＯが、ＨＣやＣＯと反応して速やかにＮ₂に還元されることは上述した通りである。

このとき、自身の吸収したＮＯｘを上記態様で放出しつつ還元浄化する触媒４５０にとって、触媒ケーシング内に流入する排気中の還元成分量（燃料の濃度）と、酸素濃度（空燃比）とにより還元浄化の効率が決定づけられることとなる。

また、ＤＰＮＲに堆積したＰＭは、再生処理として昇温された排気ガスにより燃焼され、また、燃焼されたＰＭによりさらに排気ガスが昇温されてＰＭが燃焼されることにより、ＤＮＰＲのＰＭ捕集能力は再生される。このとき、エンジンの運転状態と、ＤＰＮＲ前後の温度センサの計測値とに基づいて決定された燃料添加量が添加される。さらに詳しくは、エンジンにおける燃焼状態や燃料噴射状態も勘案して、ＰＭ再生用の燃料添加量が決定される。

このＰＭ捕集量については、ＥＣＵ１０００が、各種センサからの状態量を検知して、ＰＭ堆積量を推定する演算を実行している。なお、ＰＭ再生用の燃料添加を含め、燃料添加ノズル１７０からの燃料噴射量は、エンジン出力に寄与しないため、できる限り少ない方が燃費向上のためには好ましい。すなわち、ＰＭ再生についても、ＰＭ燃焼による熱を有効的に使用して、効率的に行なうことにより、できる限り短い時間で完了させることが好ましい。

以上のように、燃料添加については、エンジン１０においては、排気ガス中の適切な還元成分量、空燃比および適切な排気ガスの温度を安定して得ることができるように、排気系４００への燃料添加（燃料添加制御）を実行している。

図３を参照して、本発明の実施の形態に係る変速指示装置を搭載した車両のコンビネーションメータ９００について説明する。コンビネーションメータ９００には、スピードメータ９０２、タコメータ９０４に加えて、アップシフトインジケータランプ９０６およびダウンシフトインジケータランプ９０８が設けられる。

アップシフトインジケータランプ９０６がたとえば点灯もしくは点滅した場合、運転者にアップシフトを指示していることを表わす。ダウンシフトインジケータランプ９０８がたとえば点灯もしくは点滅した場合、運転者にダウンシフトを指示していることを表わす。なお、音声によりアップシフトもしくはダウンシフトを指示するようにしてもよい。

図４を参照して、ＥＣＵ１０００の機能について説明する。なお、以下に説明するＥＣＵ１０００の機能はハードウェアにより実現するようにしてもよく、ソフトウェアにより実現するようにしてもよい。

ＥＣＵ１０００は、目標ギヤ判断部１０１０と、再生判断部１０２０と、燃料添加判断部１０３０と、第１燃料消費量算出部１０４１と、第２燃料消費量算出部１０４２と、変速指示部１０５０とを含む。

目標ギヤ判断部１０１０は、たとえば図５に示す変速線図に基づいて、運転者に指示するギヤである目標ギヤを判断する。本実施の形態における変速線図は、アクセル開度および車速をパラメータとして定められる。図５における実線がアップシフト線であって、破線がダウンシフト線である。なお、変速線図のパラメータはこれらに限らない。

図４に戻って、再生判断部１０２０は、触媒４５０の再生が必要であるか否かを判断する。再生が必要であるか否かは、たとえば、前回再生を行なってからのエンジン１０の負荷（吸入空気量）を積算した値がしきい値を超えるか否かにより判断される。なお、再生が必要であるか否かを判断する方法はこれに限らず、その他、周知の一般的な技術を利用するようにしてもよい。

燃料添加判断部１０３０は、触媒４５０の再生を行なうための、燃料添加ノズル１７０からの燃料添加が必要であるか否か（行なうか否か）を変速機３０のギヤ毎に判断する。

たとえば、排気温センサ７４０により検出される排気の温度がしきい値より小さいと、現在のギヤにおいて燃料添加が必要であると判断される。排気温センサ７４０により検出される排気の温度がしきい値より大きいと、現在のギヤにおいて燃料添加が不要であると判断される。排気温センサ７４０により検出される排気の温度、現在のギヤおよび目標ギヤをパラメータにもつマップから推定される、目標ギヤにおける排気の温度がしきい値より小さいと、目標ギヤにおいて燃料添加が必要であると判断される。推定される排気の温度がしきい値より大きいと、目標ギヤにおいて燃料添加が不要であると判断される。なお、燃料添加が必要であるか否かを判断する方法はこれに限らない。

第１燃料消費量算出部１０４１は、触媒４５０の再生を行なうための燃料添加が不要である（行なわない）場合のエンジン１０の燃料消費量（燃料消費率）である第１燃料消費量を変速機３０のギヤ毎に算出する。

第２燃料消費量算出部１０４２は、触媒４５０の再生を行なうための燃料添加が必要である（行なう）場合のエンジン１０の燃料消費量である第２燃料消費量を変速機３０のギヤ毎に算出する。

燃料消費量は、たとえば、エンジン１０の出力トルクとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとするのマップに従って算出される。マップはギヤ毎に定められる。エンジン１０の出力トルクは、たとえばアクセル開度Ａｃｃ、吸気量Ｇａ、エンジン回転数ＮＥなどから算出される。なお、燃料消費量および出力トルクを算出する方法はこれに限らず、周知の一般的な技術を利用するようにしてもよい。

目標ギヤにおける第１燃料消費量および第２燃料消費量は、たとえば、クランク角センサ７６０を用いて検出されるエンジン回転数ＮＥの代わりに、変速機３０の出力軸回転数に目標ギヤのギヤ比を乗じることにより推定されるエンジン回転数ＮＥを用いて算出される。

変速指示部１０５０は、比較部１０５２と、指示部１０５４とを含む。比較部１０５２は、ポジションスイッチ７８０を用いて検出される、現在のギヤにおける燃料消費量と、目標ギヤにおける燃料消費量とを比較する。

現在のギヤおよび目標ギヤの両方において触媒４５０の再生を行なうための燃料添加が必要である場合、現在のギヤにおける第２燃料消費量と、目標ギヤにおける第２燃料消費量とが比較される。

現在のギヤおよび目標ギヤの両方において触媒４５０の再生を行なうための燃料添加が不要である場合、現在のギヤにおける第１燃料消費量と、目標ギヤにおける第１燃料消費量とが比較される。

現在のギヤにおいて触媒４５０の再生を行なうための燃料添加が不要であり、目標ギヤにおいて燃料添加が必要である場合、現在のギヤにおける第１燃料消費量と、目標ギヤにおける第２燃料消費量とが比較される。

現在のギヤにおいて触媒４５０の再生を行なうための燃料添加が必要であり、目標ギヤにおいて燃料添加が不要である場合、現在のギヤにおける第２燃料消費量と、目標ギヤにおける第１燃料消費量とが比較される。

触媒４５０の再生が必要でない場合は、現在のギヤおよび目標ギヤの両方において触媒４５０の再生を行なうための燃料添加が不要である場合と同様に、現在のギヤにおける第１燃料消費量と、目標ギヤにおける第１燃料消費量とが比較される。

指示部１０５４は、変速機３０の現在のギヤにおける燃料消費量よりも目標ギヤにおける燃料消費量が小さい場合、アップシフトインジケータランプ９０６もしくはダウンシフトインジケータランプ９０８を用いて、運転者に目標ギヤへの変速を指示する。

目標ギヤが現在のギヤよりも高速のギヤ（ギヤ比が小さいギヤ）である場合、アップシフトインジケータランプ９０６を用いて、目標ギヤへのアップシフトが指示される。目標ギヤが現在のギヤよりも低速のギヤ（ギヤ比が大きいギヤ）である場合、ダウンシフトインジケータランプ９０８を用いて、目標ギヤへのダウンシフトが指示される。

図６を参照して、本実施の形態に係る変速指示装置であるＥＣＵ１０００が実行するプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１０にて、ＥＣＵ１０００は、ポジションスイッチ７８０から送信される信号に基づいて、シフトレバー５０の位置、すなわち変速機３０において現在選択されているギヤを検出する。Ｓ２０にて、ＥＣＵ１０００は、変速線図に従って、目標ギヤを判断する。

Ｓ３０にて、ＥＣＵ１０００は、触媒４５０の再生を行なうための燃料添加が不要である場合のエンジン１０の燃料消費量である第１燃料消費量を、現在のギヤおよび目標ギヤについて算出する。

Ｓ４０にて、ＥＣＵ１０００は、触媒４５０の再生を行なうための燃料添加が必要である場合のエンジン１０の燃料消費量である第２燃料消費量を、現在のギヤおよび目標ギヤについて算出する。

Ｓ５０にて、ＥＣＵ１０００は、触媒４５０の再生が必要であるか否かを判断する。触媒４５０の再生が必要であると（Ｓ５０にてＹＥＳ）、処理はＳ６０に移される。もしそうでないと（Ｓ５０にてＮＯ）、処理はＳ７０に移される。

Ｓ６０にて、ＥＣＵ１０００は、触媒４５０の再生を行なうための、燃料添加ノズル１７０からの燃料添加が必要であるか否かを、現在のギヤおよび目標ギヤについて判断する。

Ｓ７０にて、ＥＣＵ１０００は、現在のギヤにおける燃料消費量よりも目標ギヤにおける燃料消費量が小さいか否かを判断する。

現在のギヤおよび目標ギヤの両方において燃料添加が必要である場合、現在のギヤにおける第２燃料消費量よりも目標ギヤにおける第２燃料消費量が小さいか否かが判断される。

現在のギヤおよび目標ギヤの両方において燃料添加が不要である場合、現在のギヤにおける第１燃料消費量よりも目標ギヤにおける第１燃料消費量が小さいか否かが判断される。

現在のギヤにおいて燃料添加が不要であって、かつ目標ギヤにおいて燃料添加が必要である場合、現在のギヤにおける第１燃料消費量よりも目標ギヤにおける第２燃料消費量が小さいか否かが判断される。

現在のギヤにおいて燃料添加が必要であって、かつ目標ギヤにおいて燃料添加が不要である場合、現在のギヤにおける第２燃料消費量よりも目標ギヤにおける第１燃料消費量が小さいか否かが判断される。

触媒４５０の再生が必要でない場合は、現在のギヤおよび目標ギヤの両方において燃料添加が不要である場合と同様に、現在のギヤにおける第１燃料消費量よりも目標ギヤにおける第１燃料消費量が小さいか否かが判断される。

現在のギヤにおける燃料消費量よりも目標ギヤにおける燃料消費量が小さいと（Ｓ７０にてＹＥＳ）、処理はＳ８０に移される。もしそうでないと（Ｓ７０にてＮＯ）、この処理は終了する。Ｓ８０にて、ＥＣＵ１０００は、運転者に、目標ギヤへの変速を指示する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る変速指示装置であるＥＣＵ１０００の動作について説明する。

車両の走行中、ポジションスイッチ７８０から送信される信号に基づいて、シフトレバー５０の位置、すなわち変速機３０において現在選択されているギヤが検出される（Ｓ１０）。また、変速線図に従って、目標ギヤが判断される（Ｓ２０）。

さらに、触媒４５０の再生を行なうための燃料添加が不要である場合のエンジン１０の燃料消費量である第１燃料消費量が、現在のギヤおよび目標ギヤについて算出される（Ｓ３０）。同様に、触媒４５０の再生を行なうための燃料添加が必要である場合のエンジン１０の燃料消費量である第２燃料消費量が、現在のギヤおよび目標ギヤについて算出される（Ｓ４０）。

触媒４５０の再生が必要であると（Ｓ５０にてＹＥＳ）、現在のギヤおよび目標ギヤにおいて、触媒４５０の再生を行なうための、燃料添加ノズル１７０からの燃料添加が必要であるか否かが判断される（Ｓ６０）。

その後、現在のギヤにおける燃料消費量よりも目標ギヤにおける燃料消費量が小さいか否かが判断される（Ｓ７０）。現在のギヤにおける燃料消費量よりも目標ギヤにおける第２燃料消費量が小さいと（Ｓ７０にてＹＥＳ）、目標ギヤへの変速が指示される（Ｓ８０）。

現在のギヤおよび目標ギヤの両方において燃料添加が必要である場合、現在のギヤにおける第２燃料消費量よりも目標ギヤにおける第２燃料消費量が小さいと、目標ギヤへの変速が指示される。

現在のギヤおよび目標ギヤの両方において燃料添加が不要である場合、現在のギヤにおける第１燃料消費量よりも目標ギヤにおける第１燃料消費量が小さいと、目標ギヤへの変速が指示される。

現在のギヤにおいて燃料添加が不要であって、かつ目標ギヤにおいて燃料添加が必要である場合、現在のギヤにおける第１燃料消費量よりも目標ギヤにおける第２燃料消費量が小さいと、目標ギヤへの変速が指示される。

現在のギヤにおいて燃料添加が必要であって、かつ目標ギヤにおいて燃料添加が不要である場合、現在のギヤにおける第２燃料消費量よりも目標ギヤにおける第１燃料消費量が小さいと、目標ギヤへの変速が指示される。

触媒４５０の再生が不要である場合（Ｓ５０にてＮＯ）、現在のギヤにおける第１燃料消費量よりも目標ギヤにおける第１燃料消費量が小さいと、目標ギヤへの変速が指示される。

以上のように、本実施の形態に係る変速指示装置であるＥＣＵによれば、触媒の再生を行なうための燃料添加が不要である場合のエンジンの燃料消費量である第１燃料消費量および燃料添加が必要である場合の燃料消費量である第２燃料消費量が、現在のギヤおよび目標ギヤについて算出される。現在のギヤにおける第１燃料消費量および第２燃料消費量のうちのいずれか一方と、目標ギヤにおける第１燃料消費量および第２燃料消費量のうちのいずれか一方とを比較することにより、目標ギヤへの変速が指示される。これにより、燃料添加を行なわずに触媒を再生する場合の燃料消費量を考慮して、運転者に変速を指示することができる。そのため、より燃料消費量が少ないギヤへの変速を運転者に指示することができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本実施の形態に係る変速指示装置を搭載した車両のパワートレーンを示す概略構成図である。エンジンを示す図である。コンビネーションメータを示す図である。ＥＣＵの機能ブロック図を示す図である。変速線図を示す図である。ＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

符号の説明

１０エンジン、２０クラッチ、３０変速機、４０クラッチペダル、５０シフトレバー、１７０燃料添加ノズル、４５０触媒、８１０添加燃料通路、９００コンビネーションメータ、９０２スピードメータ、９０４タコメータ、９０６アップシフトインジケータランプ、９０８ダウンシフトインジケータランプ、１０００ＥＣＵ、１００４ＲＯＭ、１０１０目標ギヤ判断部、１０２０再生判断部、１０３０燃料添加判断部、１０４１燃料消費量算出部、１０４２燃料消費量算出部、１０４４指示部、１０５０変速指示部、１０５２比較部、１０５４指示部。

Claims

運転者の操作により変速される変速機の変速指示装置であって、
エンジンの排気ガスを浄化する浄化器を再生するための燃料添加を行なうか否かを前記変速機のギヤ比毎に判断するための手段と、
前記浄化器を再生するための燃料添加を行なわない場合の前記エンジンの第１の燃料消費量をギヤ比に応じて算出するための手段と、
前記浄化器を再生するための燃料添加を行なう場合の前記エンジンの第２の燃料消費量をギヤ比に応じて算出するための手段と、
前記変速機のギヤ比が第１のギヤ比である場合、第１のギヤ比における第１の燃料消費量および第２の燃料消費量のうちのいずれか一方と第２のギヤ比における第１の燃料消費量および第２の燃料消費量のうちのいずれか一方とを比較することにより、前記運転者に前記第２のギヤ比への変速を指示するための指示手段とを含む、変速機の変速指示装置。
前記指示手段は、前記第１のギヤ比および前記第２のギヤ比において前記浄化器を再生するための燃料添加を行なう場合、前記第１のギヤ比における第２の燃料消費量と前記第２のギヤ比における第２の燃料消費量とを比較し、前記第１のギヤ比における第２の燃料消費量よりも前記第２のギヤ比における第２の燃料消費量が小さいと、前記第２のギヤ比への変速を指示するための手段を含む、請求項１に記載の変速機の変速指示装置。
前記指示手段は、前記第１のギヤ比および前記第２のギヤ比において前記浄化器を再生するための燃料添加を行なわない場合、前記第１のギヤ比における第１の燃料消費量と前記第２のギヤ比における第１の燃料消費量とを比較し、前記第１のギヤ比における第１の燃料消費量よりも前記第２のギヤ比における第１の燃料消費量が小さいと、前記第２のギヤ比への変速を指示するための手段を含む、請求項１に記載の変速機の変速指示装置。
前記指示手段は、前記第１のギヤ比において前記浄化器を再生するための燃料添加を行なわず、前記第２のギヤ比において前記浄化器を再生するための燃料添加を行なう場合、前記第１のギヤ比における第１の燃料消費量と前記第２のギヤ比における第２の燃料消費量とを比較し、前記第１のギヤ比における第１の燃料消費量よりも前記第２のギヤ比における第２の燃料消費量が小さいと、前記第２のギヤ比への変速を指示するための手段を含む、請求項１に記載の変速機の変速指示装置。
前記指示手段は、前記第１のギヤ比において前記浄化器を再生するための燃料添加を行ない、前記第２のギヤ比において前記浄化器を再生するための燃料添加を行なわない場合、前記第１のギヤ比における第２の燃料消費量と前記第２のギヤ比における第１の燃料消費量とを比較し、前記第１のギヤ比における第２の燃料消費量よりも前記第２のギヤ比における第１の燃料消費量が小さいと、前記第２のギヤ比への変速を指示するための手段を含む、請求項１に記載の変速機の変速指示装置。
運転者の操作により変速される変速機の変速指示方法であって、
エンジンの排気ガスを浄化する浄化器を再生するための燃料添加を行なうか否かを前記変速機のギヤ比毎に判断するステップと、
前記浄化器を再生するための燃料添加を行なわない場合の前記エンジンの第１の燃料消費量をギヤ比に応じて算出するステップと、
前記浄化器を再生するための燃料添加を行なう場合の前記エンジンの第２の燃料消費量をギヤ比に応じて算出するステップと、
前記変速機のギヤ比が第１のギヤ比である場合、第１のギヤ比における第１の燃料消費量および第２の燃料消費量のうちのいずれか一方と第２のギヤ比における第１の燃料消費量および第２の燃料消費量のうちのいずれか一方とを比較することにより、前記運転者に前記第２のギヤ比への変速を指示するステップとを含む、変速機の変速指示方法。
前記第２のギヤ比への変速を指示するステップは、前記第１のギヤ比および前記第２のギヤ比において前記浄化器を再生するための燃料添加を行なう場合、前記第１のギヤ比における第２の燃料消費量と前記第２のギヤ比における第２の燃料消費量とを比較し、前記第１のギヤ比における第２の燃料消費量よりも前記第２のギヤ比における第２の燃料消費量が小さいと、前記第２のギヤ比への変速を指示するステップを含む、請求項６に記載の変速機の変速指示方法。
前記第２のギヤ比への変速を指示するステップは、前記第１のギヤ比および前記第２のギヤ比において前記浄化器を再生するための燃料添加を行なわない場合、前記第１のギヤ比における第１の燃料消費量と前記第２のギヤ比における第１の燃料消費量とを比較し、前記第１のギヤ比における第１の燃料消費量よりも前記第２のギヤ比における第１の燃料消費量が小さいと、前記第２のギヤ比への変速を指示するステップを含む、請求項６に記載の変速機の変速指示方法。
前記第２のギヤ比への変速を指示するステップは、前記第１のギヤ比において前記浄化器を再生するための燃料添加を行なわず、前記第２のギヤ比において前記浄化器を再生するための燃料添加を行なう場合、前記第１のギヤ比における第１の燃料消費量と前記第２のギヤ比における第２の燃料消費量とを比較し、前記第１のギヤ比における第１の燃料消費量よりも前記第２のギヤ比における第２の燃料消費量が小さいと、前記第２のギヤ比への変速を指示するステップを含む、請求項６に記載の変速機の変速指示方法。
前記第２のギヤ比への変速を指示するステップは、前記第１のギヤ比において前記浄化器を再生するための燃料添加を行ない、前記第２のギヤ比において前記浄化器を再生するための燃料添加を行なわない場合、前記第１のギヤ比における第２の燃料消費量と前記第２のギヤ比における第１の燃料消費量とを比較し、前記第１のギヤ比における第２の燃料消費量よりも前記第２のギヤ比における第１の燃料消費量が小さいと、前記第２のギヤ比への変速を指示するステップを含む、請求項６に記載の変速機の変速指示方法。
請求項５〜１０のいずれかに記載の変速指示方法をコンピュータに実現させるプログラム。
請求項５〜１０のいずれかに記載の変速指示方法をコンピュータに実現させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。