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 - Google Patents

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 Download PDF

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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(Al23)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、1000 ECU、1004 ROM、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 (12)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
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