JP4489632B2 - 変速機のシフト指示方法 - Google Patents

Description

本発明は、ディーゼルエンジン及び手動変速機を備えた車両における変速機のシフト指示方法に関する。

手動変速機を備える自動車の走行において、運転者に自車の燃費の良否に係る情報が与えられていない場合には、一般に運転者は自己の経験による運転感覚で車速に応じて適宜に変速機の変速シフトを行い且つアクセルペダルを操作するため、運転者にとって燃費を最小にするという最適燃費の状態で走行することはなかなか困難である。

現在自動車の経済性を高める観点及びCO_２低減を図る目的で、常に良好な燃費状態による走行が要望されるが、これを実現するためには、走行中常に運転者に対しその走行状態が最適な燃費状態にあるか否かを知らせ得るようにし、且つ燃費が悪い状態にある時には変速機のギア段のシフトを行うように運転者に指示することが必要とされる。

このようにして運転者に対し燃費の良否に係る情報及びこの情報に基づく変速シフトの指示が与えられれば、運転者は係る指示に従って良好な燃費状態を保持すべく自動車を運転することになるであろう。

よって、従来からガソリンエンジン及び手動変速機を備える自動車において、自動車の車速、給気管負圧、エンジン回転数等に応じて予め設定値を与えて各変速段毎に燃費の良好な走行条件の領域を定め、運転者が所定の変速段を選択して走行した時にその燃費状態が上記領域より外れた場合、これを点灯表示により運転者に知らせ且つその点灯表示によって変速段のシフトアップ又はシフトダウンを促すようにした変速機のシフト指示方法が幾つか提案され、実用化されている。

一方、ディーゼルエンジンを搭載した自動車の需要が、例えばヨーロッパ市場等において増加している。ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中には、カーボンを主成分とする粒子状物質（ＰＭ）が比較的多く含まれている。

排気ガス中に含まれるＰＭは、大気汚染物質の一つとして規制されており、その低減が望まれている。そこで、従来よりディーゼルエンジンの下流側にＰＭの捕集及び除去を行うディーゼル・パーティキュレイト・フィルタ（ＤＰＦ）を設置し、このＤＰＦを運転状況に応じて好的に制御する技術が種々提案されている。

例えば、運転中にＤＰＦの再生を強制的に行う技術が知られている。このＤＰＦの再生技術では、ＰＭがＤＰＦ内に一定以上溜まった場合に、エンジンにかかる負荷を増加させ、エンジン出力を上昇させて排気ガスの温度を高める。

これにより、ＤＰＦの床温を粒子状物質（ＰＭ）の燃焼温度まで上昇させ、その状態を所定時間維持することでＤＰＦ内に溜まったＰＭを燃焼させて再生処理を完了する。
特開昭６３−２３４１４号公報 特開平５−２７７９０号公報 特開昭６２−２９２５４号公報 特開平１−３８０１３号公報 特開平５−２７７８８号公報 特開平５−４１８６７号公報 特開２００４−１９０６４１号公報

上述した各特許文献で提案されている従来の変速機のシフト指示方法は、全てガソリンエンジンを搭載した車両の変速機のシフト指示方法であり、ディーゼルエンジンを搭載した車両についてのシフト指示方法は提案されていない。

また、上述したように、ＤＰＦに捕集された粒子状物質（ＰＭ）が一定量以上溜まった場合、ＰＭを燃焼させてＤＰＦの再生処理を行う必要があるが、このＤＰＦの再生処理中の変速機のシフト指示方法は提案されていない。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ディーゼルエンジン、手動変速機及びＤＰＦを備えた車両において、ＤＰＦ再生処理中の車両の運転状態を判断し、運転者へ適切なギア段を選択させる変速機のシフト指示方法を提供することである。

請求項１記載の発明によると、ディーゼルエンジン、手動変速機及びディーゼル・パーティキュレイト・フィルタを備えた車両の走行状態に応じて運転者に変速機のシフトを指示する方法であって、前記ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタは、燃料噴射量、エンジン回転数及びエンジン水温の少なくともいずれか１つを条件として堆積される粒子状分子（ＰＭ）を算出し、前記粒子状分子が所定値以上の堆積量となる場合に、前記ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタの再生制御を行い、前記粒子状分子が所定値以下の堆積量となる場合に、前記ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタの通常制御を行うものにおいて、前記ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタ再生中か否かを判定し、ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタ再生中と判定された場合には、車速に応じて基本ギア段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ア段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ア段を算出し、燃料噴射量及びエンジン回転数に応じた負荷度合い並びに車両の加速度に基づいて、前記基本ギア段を補正して目標ギア段を算出し、前記目標ギア段が実ギア段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ことを特徴とする変速機のシフト指示方法が提供される。

請求項２記載の発明によると、ディーゼルエンジン、手動変速機及びディーゼル・パーティキュレイト・フィルタを備えた車両の走行状態に応じて運転者に変速機のシフトを指示する方法であって、前記ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタは、燃料噴射量、エンジン回転数及びエンジン水温の少なくともいずれか１つを条件として堆積される粒子状分子（ＰＭ）を算出し、前記粒子状分子が所定値以上の堆積量となる場合に、前記ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタの再生制御を行い、前記粒子状分子が所定値以下の堆積量となる場合に、ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタの通常制御を行うものにおいて、実ギア段及びエンジン回転数に応じて平地走行時の燃料噴射量を算出し、実燃料噴射量を前記平地走行時の燃料噴射量で除算することにより負荷度合い係数を算出し、前記負荷度合い係数から負荷補正係数を算出し、車両の加速度に応じて加速補正係数を算出し、前記ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタ再生中か否かを判定し、ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタ再生中と判定された場合には、車速に応じて基本ギア段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ア段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ア段を算出し、 前記基本ギア段に前記負荷補正係数及び加速補正係数を乗算することにより目標ギア段を算出し、前記目標キア段が実ギア段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ことを特徴とする変速機のシフト指示方法が提供される。

請求項１記載の発明によると、ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタ再生処理中は、基本ギア段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ア段を算出するため、ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタ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ア段を指示することが可能となる。

請求項２記載の発明によると、基本ギア段を補正して目標ギア段を算出する複数のステップを含んでおり、請求項１記載の発明と同様な効果を達成することができる。

図１を参照して、本発明実施形態の目標ギア段算出方法について説明する。ディーゼル・パーティキュレイト・フィルター（ＤＰＦ）再生中でない通常の走行時には、図２に示すような第１マップ２により車速に応じた基本ギア段が予め設定されている。

一方、ＤＰＦ再生中には、図３に示す第２マップ４により車速に応じた基本ギア段が予め設定されている。図３に示すＤＰＦ再生時の第２マップ４は、図２に示す通常走行時の第１マップ２に比較して変速段の切り換えを低車速側にある所定量移動したものである。

これにより、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）を燃焼させ、ＤＰＦの再生を促すものである。

図４を参照すると、ディーゼルエンジンにおける負荷の違いによる温度分布が示されている。横軸にエンジン回転数をとり、縦軸には燃料噴射量及び排気ガスの温度がとられている。

ディーゼルエンジンにおいては、エンジンの負荷は燃料噴射量に概略比例することが知られている。よって、各変速段において燃料噴射量を増大すると、エンジン回転数が増加し、排気ガスの温度は上昇する。また、同一燃料噴射量では低速段よりも高速段の方が排気ガスの温度が高いことが理解される。

よって、ＤＰＦに捕集された粒子状物質（ＰＭ）を燃焼させてＤＰＦを再生するためには、なるべく高い変速段で車両を運転することが望ましい。この知見に鑑みて、図３に示すＤＰＦ再生時の第２マップでは、通常走行時よりも低い車速で基本ギア段がアップシフトするように設定されている。

再び図１を参照すると、ＤＰＦステータスに応じて、スイッチ６は第１マップ２と第２マップ４を切り換えて、車速に応じた基本ギア段を算出する。即ち、ＤＰＦが再生中でない通常走行時には、第１マップ２を選択して車速に応じた基本ギア段を算出し、ＤＰＦ再生中の場合には、第２マップ４を選択して車速に応じた基本ギア段を算出する。

一方、現在走行している実ギア段とエンジン回転数に基づいて、図５に示す第３マップ８から平地走行時負荷（Ｒ／Ｌ）での燃料噴射量、即ちＲ／Ｌ噴射量を算出する。そして、除算器１０で現在実際噴射している実噴射量をＲ／Ｌ噴射量で除算することにより、負荷度合い係数を求める。この負荷度合い係数から、図６に示す第４マップ１２を参照して、負荷補正係数を算出する。

更に、車両の加速度に応じて、図７に示す第５マップ１４により加速補正係数を算出する。乗算器１６により負荷補正係数と加速補正係数を掛けて最終負荷補正係数を求める。最後に、乗算器１８で第１マップ２又は第２マップ４により算出した基本ギア段に最終負荷補正係数を掛け、目標ギア段（補正後ギア段）を算出する。

このようにして求めた目標ギア段が現在走行中の実ギア段よりも高ければ、インストルメントパネルに設けられた上向きのシフトインジケータランプ（ＳＩＬ）を点灯してアップシフトをするように運転者に指示し、低ければ下向きのＳＩＬを点灯してダウンシフトをするように運転者に指示する。このＳＩＬの点灯指示に基づき運転者がアップシフト又はダウンシフトすることにより、燃費の向上を図ることができる。

次に、図８乃至図１１のフローチャートを参照して、本発明実施形態の変速機のシフト指示方法について更に説明する。まず、図８のメインルーチンのステップＳ１０において、負荷補正係数を算出する。この負荷補正係数は図９に示すサブルーチン１を実行することにより算出される。

図９に示すサブルーチン１のステップ２０において、まずＲ／Ｌ噴射量を算出する。即ち、実ギア段及びエンジン回転数に応じて図５に示した第３マップからＲ／Ｌ噴射量を算出する。

次いで、ステップ２１で負荷度合い係数を算出する。即ち、実噴射量をＲ／Ｌ噴射量で割ることにより、負荷度合い係数を算出する。次いでステップ２２に進んで図６に示した第４マップから負荷補正係数を算出する。

このようにサブルーチン１を実行して負荷補正係数を算出した後、メインルーチンのステップＳ１１で図７に示す第５マップから加速度に応じた加速補正係数を算出する。次いで、ステップＳ１２に進んで図１０に示すサブルーチン２を実行することにより基本ギア段を算出する。

図１０に示すサブルーチン２のステップＳ３０において、ＤＰＦ再生ステータス＝１か否か、即ちＤＰＦが再生中か否かを判定する。ＤＰＦは排気管中に設けられており、このＤＰＦで捕集する粒子状物質（ＰＭ）の堆積量は図１１のフローチャートにより常時算出されている。

即ち、図１１のフローチャートのステップＳ４０において、燃料噴射量、エンジン回転数、エンジン水温等の条件によりシミュレーションして、常時ＤＰＦに堆積されるＰＭの量を算出する。

ステップＳ４１において、ＰＭ堆積量が所定値、例えば１０グラム以下であればステップＳ４２に進んでＤＰＦ再生ステータスを０にし、通常制御を実施する。一方、ステップＳ４１でＰＭの堆積量が所定値、例えば１０グラムよりも多ければステップＳ４３に進んでＤＰＦ再生ステータスを１にし、ＤＰＦ再生制御を実施する。

図１０のステップＳ３０において、ＤＰＦ再生ステータス＝０と判定された場合には、ステップＳ３１へ進んで図２に示す第１マップから車速に応じた通常走行時の基本ギア段を算出する。

一方、ステップＳ３０において、ＤＰＦ再生ステータス＝１と判定された場合には、ステップＳ３２へ進んで図３に示す第２マップによりＤＰＦ再生中の車速に応じた基本ギア段を算出する。

即ち、ステップＳ３０でＤＰＦ再生中と判定された場合には、車速に応じた基本ギア段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た基本ギア段が低速側にずらされた第２のマップに切り換えて、この第２のマップに基づき車速に応じた基本ギア段を算出する。

メインルーチンのステップＳ１２でサブルーチン２を実行して通常走行時又はＤＰＦ再生時の基本ギア段を算出した後、ステップＳ１３へ進んで基本ギア段に負荷補正係数及び加速補正係数を掛けることにより、目標ギア段（補正後ギア段）を算出する。

図１２を参照すると、通常走行時のＳＩＬ作動チャートが示されている。直線１９より左側が緩加速時のＳＩＬ作動チャートであり、右側が急加速時のＳＩＬ作動チャートである。

図１２から明らかなように、矢印２０で示すように補正後ギア段（目標ギア段）と実ギア段との間に偏差があると、ＳＩＬ点灯ステータスがオンとなり、ＳＩＬが点灯して運転者にシフトアップを促すことになる。

緩加速の場合、補正量は少なくシフトアップタイミングもほぼ基本ギア段通りに行われる。一方、急加速の場合には、上述した負荷補正及び加速補正によりシフトアップタイミングが大幅に遅らされる。

一方、特に図示しないがＤＰＦ再生時のＳＩＬ作動チャートでは、第２マップ４に基づき基本ギア段が低車速側でアップシフトするように設定されているため、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）を燃焼させ、ＤＰＦの早期の再生を促すことができる。

図１３はＳＩＬ（シフトインジケータランプ）３０を有するインストルメントパネル２４の一例を示している。インストルメントパネル２４には速度メータ２６と回転数メータ２８が配置されており、回転数メータ２８中にＳＩＬ３０が設けられている。

ＳＩＬ３０は上向きランプ３２と下向きランプ３４とを有しており、上向きランプ３２が点灯された場合には運転者にシフトアップを促し、下向きランプ３４が点灯された場合には運転者にシフトダウンを促すようになっている。

よって、運転者はＳＩＬ３０の指示に従ってシフトアップ、シフトダウンをすることにより、燃費を向上することができる。

本発明実施形態に係る変速機のシフト指示方法を説明するための図である。 通常走行時の車速に応じた基本ギア段を算出するためのマップである。 ＤＰＦ再生時の車速に応じた基本ギア段を算出するためのマップである。 変速段に応じた燃料噴射量と排気ガスの温度との関係を示す図である。 ギア段毎のエンジン回転数とＲ／Ｌ噴射量との関係を示すマップである。 変速段に応じた負荷度合い係数と負荷補正係数との関係を示すマップである。 加速度の程度と加速補正係数との関係を示すマップである。 メインルーチンのフローチャートである。 サブルーチン１のフローチャートである。 サブルーチン２のフローチャートである。 ＰＭ堆積量算出フローチャートである。 通常走行時のＳＩＬ作動チャートである。 ＳＩＬを有するインストルメントパネルの一例を示す図である。

符号の説明

２ 第１マップ
４ 第２マップ
６ スイッチ
８ 第３マップ
１０ 除算器
１２ 第４マップ
１４ 第５マップ
１６，１８ 乗算器
２０ 偏差
３０ ＳＩＬ

Claims (2)

1. ディーゼルエンジン、手動変速機及びディーゼル・パーティキュレイト・フィルタを備えた車両の走行状態に応じて運転者に変速機のシフトを指示する方法であって、
   前記ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタは、
   燃料噴射量、エンジン回転数及びエンジン水温の少なくともいずれか１つを条件として堆積される粒子状分子（ＰＭ）を算出し、
   前記粒子状分子が所定値以上の堆積量となる場合に、
   前記ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタの再生制御を行い、
   前記粒子状分子が所定値以下の堆積量となる場合に、
   前記ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタの通常制御を行うものにおいて、
   前記ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタ再生中か否かを判定し、
   ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタ再生中と判定された場合には、車速に応じて基本ギア段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ア段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ア段を算出し、
   燃料噴射量及びエンジン回転数に応じた負荷度合い並びに車両の加速度に基づいて、前記基本ギア段を補正して目標ギア段を算出し、
   前記目標ギア段が実ギア段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ことを特徴とする変速機のシフト指示方法。
2. ディーゼルエンジン、手動変速機及びディーゼル・パーティキュレイト・フィルタを備えた車両の走行状態に応じて運転者に変速機のシフトを指示する方法であって、
   前記ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタは、
   燃料噴射量、エンジン回転数及びエンジン水温の少なくともいずれか１つを条件として堆積される粒子状分子（ＰＭ）を算出し、
   前記粒子状分子が所定値以上の堆積量となる場合に、
   前記ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタの再生制御を行い、
   前記粒子状分子が所定値以下の堆積量となる場合に、
   ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタの通常制御を行うものにおいて、
   実ギア段及びエンジン回転数に応じて平地走行時の燃料噴射量を算出し、
   実燃料噴射量を前記平地走行時の燃料噴射量で除算することにより負荷度合い係数を算出し、
   前記負荷度合い係数から負荷補正係数を算出し、
   車両の加速度に応じて加速補正係数を算出し、
   前記ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタ再生中か否かを判定し、
   ディーゼル・パーティキュレイト・フィルタ再生中と判定された場合には、車速に応じて基本ギア段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ア段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ア段を算出し、
   前記基本ギア段に前記負荷補正係数及び加速補正係数を乗算することにより目標ギア段を算出し、
   前記目標キア段が実ギア段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ことを特徴とする変速機のシフト指示方法。

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