車両の走行支援方法およびその装置
【課題】還元剤の補給が必要となった場合、車両の現在位置から近い所にある還元剤の補給場所に関する情報を得ることができない。
【解決手段】エンジン１０に供給される燃料Ｆとは異なる還元剤Ｒにより再生処理が行われる触媒３４を用いた排気浄化装置が組み込まれ、車両の現在位置をその周囲の地図情報と共にディスプレイ５２に表示するナビゲーションシステム５１が搭載された本発明による車両の走行支援装置は、還元剤タンク３６中に貯溜された還元剤Ｒの残量を検知する還元剤残量センサ４１と、この還元剤残量センサ４１によって検出された還元剤Ｒの残量に基づいて車両の走行許容距離を算出する走行許容距離算出手段とを具え、ナビゲーションシステム５１は、還元剤Ｒの補給所に関する地図情報の記憶部を有し、車両の現在位置から走行許容距離算出手段にて算出された車両の走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイ５２に表示する。
【解決手段】エンジン１０に供給される燃料Ｆとは異なる還元剤Ｒにより再生処理が行われる触媒３４を用いた排気浄化装置が組み込まれ、車両の現在位置をその周囲の地図情報と共にディスプレイ５２に表示するナビゲーションシステム５１が搭載された本発明による車両の走行支援装置は、還元剤タンク３６中に貯溜された還元剤Ｒの残量を検知する還元剤残量センサ４１と、この還元剤残量センサ４１によって検出された還元剤Ｒの残量に基づいて車両の走行許容距離を算出する走行許容距離算出手段とを具え、ナビゲーションシステム５１は、還元剤Ｒの補給所に関する地図情報の記憶部を有し、車両の現在位置から走行許容距離算出手段にて算出された車両の走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイ５２に表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に供給される燃料とは異なる還元剤により再生処理が行われる触媒を用いた排気浄化装置が組み込まれた車両の走行支援方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から排出される排気に対する環境への影響をできるだけ少なくするため、排気中に含まれる有害成分を捕捉または吸着したり、あるいは無害化する触媒装置を内燃機関の排気通路中に組み込んだりした排気浄化装置が知られている。例えば、特許文献１には排気中の窒素酸化物を無害化するための選択還元触媒を用いた排気浄化装置が開示されている。
【０００３】
このような選択還元触媒、すなわちＳＣＲ(Selective Catalytic Reduction)触媒を用いる排気浄化装置においては、通過する窒素酸化物を還元処理してこれを無害化させる必要がある。そこで、特許文献１ではＳＣＲ触媒よりも上流側の排気通路内に尿素を含む還元剤を連続的に噴射し、窒素酸化物を無害な状態に分解して大気中に排出するようにしている。
【０００４】
尿素を含む還元剤を用いて窒素酸化物の無害化を行う上述したような排気浄化装置においては、燃料タンクとは別に還元剤を貯溜する還元剤タンクを車両に搭載する必要があり、還元剤の消費に伴って定期的に還元剤を補給しなければならない。このため、特許文献１に開示された排気浄化装置においては、還元剤タンク内に貯溜された還元剤の残量を検知するセンサを組み込み、還元剤の残量が所定値以下になると、警告を発するようにしている。また、特許文献２には還元剤タンク内に貯溜された還元剤の残量と、この還元剤の残量に基づいて車両が走行し得る走行可能距離とを演算し、走行可能距離が所定距離以下になると警報機を作動させるようにした技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３７３３８１５号公報
【特許文献２】特開２００６−２２６２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に開示された方法において、還元剤タンク内に残留する尿素で走行可能な距離が所定距離以下になったことを運転者に認識させることができたとしても、現在の車両の位置から還元剤を補給できる場所について、何らかの情報を運転者が得ることはできない。特に、特許文献１に開示された方法では、燃料タンク内に貯溜された燃料の残量の如何に拘らず、車両の走行中に突然警告が発せられてしまう場合があり、還元剤の補給を円滑に行うことができなくなる可能性があった。
【０００７】
本発明の目的は、還元剤タンクに貯溜された還元剤の残量が少なくなってその補給が必要となった場合、車両の現在位置に対して近い所にある還元剤の補給場所に関する情報を運転者が把握できるようにした走行支援方法およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の形態は、車両に搭載された内燃機関に供給される燃料とは異なる還元剤により再生処理が行われる触媒を用いた排気浄化方法であって、還元剤タンク内に貯溜された還元剤の残量に基づいて車両の走行許容距離を算出するステップと、車両の現在位置から車両の走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示するステップとを具えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第１の形態による車両の走行支援方法において、算出された車両の走行許容距離が所定距離以下か否かを判定するステップをさらに具え、車両の現在位置から走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示するステップは、車両の走行許容距離が所定距離以下であると判定した場合に実行されるものであってよい。この場合、所定距離は、燃料タンク内に貯溜された燃料の残量に基づいて算出される車両の走行可能距離であってよい。また、この車両の走行可能距離は、燃料消費量と車両の走行距離との関係の平均値を算出するステップとを含むものであってよい。この場合、燃料消費量と車両の走行距離との関係の平均値を算出するステップが、車両の積算走行距離を検出するステップと、車両の積算燃料消費量を検出するステップとを含み、還元剤消費量と車両の走行距離との関係の平均値を算出するステップが、車両の積算走行距離を検出するステップと、車両の積算還元剤消費量を検出するステップとをさらに含むものであってよい。
【００１０】
車両の走行許容距離を算出するステップは、還元剤の残量から算出される還元剤の消費量と、車両の走行距離との関係の平均値を算出するステップを含むものであってよい。
【００１１】
本発明の第２の形態は、内燃機関に供給される燃料とは異なる還元剤により再生処理が行われる触媒を用いた排気浄化装置が組み込まれ、車両の現在位置をその周囲の地図情報と共にディスプレイに表示するナビゲーションシステムが搭載された車両の走行支援装置であって、還元剤タンク中に貯溜された還元剤の残量を検知する還元剤残量検出手段と、この還元剤残量検出手段によって検出された還元剤の残量に基づいて車両の走行許容距離を算出する走行許容距離算出手段とを具え、前記ナビゲーションシステムは、還元剤の補給所に関する地図情報の記憶部を有し、車両の現在位置から前記走行許容距離算出手段にて算出された車両の走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第２の形態による車両の走行支援装置において、走行許容距離設定手段にて推定された車両の走行許容距離が所定距離以下か否かを判定する判定手段をさらに具え、車両の走行許容距離が所定距離以下であると判定手段が判定した場合、ナビゲーションシステムは、車両の現在位置から走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示するものであってよい。この場合、燃料タンク内に貯溜されて内燃機関に供給される燃料の残量を検出する燃料残量検出手段と、この燃料残量検出手段によって検出された燃料の残量に基づいて車両の走行可能距離を算出する走行可能距離算出手段とをさらに具え、所定距離が走行可能距離設定手段にて算出される車両の走行可能距離であってよい。この場合、走行可能距離設定手段は、車両の積算走行距離と積算燃料消費量とから所定量の燃料による車両の走行可能距離を算出してこれを更新する平均走行可能距離算出手段を有するものであってよい。
【００１３】
走行許容距離設定手段にて推定された車両の走行許容距離が所定距離以下か否かを判定する判定手段と、車両の走行許容距離が所定距離以下であると判定手段が判定した場合、警告を発する警告発生手段とをさらに具えることができる。この場合、警告発生手段が音声出力手段を有するものや、ディスプレイに表示される還元剤の補給所を点滅させる手段を含むものであってよい。
【００１４】
走行許容距離設定手段は、車両の積算走行距離と積算還元剤消費量とから所定量の還元剤による車両の走行許容距離を算出してこれを更新する平均走行許容距離算出手段を有することができる。
【００１５】
触媒が排気中の窒素酸化物を無害化するための尿素選択還元触媒であり、還元剤が尿素を含むものであってよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の車両の走行支援方法によると、還元剤タンク内に貯溜された還元剤の残量に基づいて車両の走行許容距離を算出し、車両の現在位置から車両の走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示するようにしたので、還元剤タンク内が空になる前に還元剤を確実に補給することができる。この結果、還元剤の不足により触媒の再生処理ができなくなるような不具合を未然に防止して排気の浄化を継続的に行うことが可能である。
【００１７】
算出された車両の走行許容距離が所定距離以下であると判定した場合、車両の現在位置から走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示することにより、還元剤を適切なタイミングにて補給することができる。
【００１８】
所定距離が燃料タンク内に貯溜された燃料の残量に基づいて算出される車両の走行可能距離の場合、燃料の補給に合わせて還元剤の補給を行うことができる。
【００１９】
還元剤の残量から算出される還元剤の消費量と、車両の走行距離との関係の平均値を車両の走行許容距離として算出した場合、信頼性の高い走行許容距離を算出することができる。
【００２０】
本発明の車両の走行支援装置によると、還元剤タンク中に貯溜された還元剤の残量を検知する還元剤残量検出手段と、この還元剤残量検出手段によって検出された還元剤の残量に基づいて車両の走行許容距離を算出する走行許容距離算出手段とを具え、ナビゲーションシステムが還元剤の補給所に関する地図情報の記憶部を有し、車両の現在位置から走行許容距離算出手段にて算出された車両の走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示するようにしたので、運転者の目的地までの案内を利用しながら還元剤タンク内が空になる前に還元剤を確実に補給することができる。この結果、還元剤の不足により触媒の再生処理ができなくなるような不具合を未然に防止して排気の浄化を継続的に行うことが可能である。
【００２１】
走行許容距離設定手段にて推定された車両の走行許容距離が所定距離以下か否かを判定する判定手段を具え、車両の走行許容距離が所定距離以下であると判定手段が判定した場合、ナビゲーションシステムが車両の現在位置から走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示することにより、還元剤をより適切なタイミングにて補給することができる。
【００２２】
燃料タンク内に貯溜されて内燃機関に供給される燃料の残量を検出する燃料残量検出手段と、この燃料残量検出手段によって検出された燃料の残量に基づいて車両の走行可能距離を算出する走行可能距離算出手段とをさらに具え、所定距離が走行可能距離設定手段にて算出される車両の走行可能距離の場合、燃料の補給に合わせて還元剤の補給を行うことができる。
【００２３】
走行許容距離設定手段にて推定された車両の走行許容距離が所定距離以下か否かを判定する判定手段と、車両の走行許容距離が所定距離以下であると判定手段が判定した場合、警告を発する警告発生手段とをさらに具えた場合、運転者に対して還元剤の補給時期を確実に知らせることができる。
【００２４】
走行許容距離設定手段が車両の積算走行距離と積算還元剤消費量とから所定量の還元剤による車両の走行許容距離を算出してこれを更新する平均走行許容距離算出手段を有する場合、信頼性の高い走行許容距離を算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明による車両の走行支援方法およびその装置を圧縮点火式内燃機関が搭載された車両に応用した実施形態について、図１〜図１０を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明をこのような実施形態のみに限らず、その精神に帰属する他の任意の類似技術にも応用することができることは言うまでもない。例えば、ガソリンやアルコールまたはＬＰＧ（液化天然ガス）などを燃料として点火プラグを用いる火花点火式内燃機関に対しても有効であり、内燃機関の燃料と異なる還元剤にて再生処理が行われる触媒を組み込んだ排気浄化装置に対して応用可能である。
【００２６】
本実施形態における制御システムを概略的に図１に示し、このエンジンシステムにおける制御ブロックを図２に示す。本実施形態におけるエンジン１０は、軽油などの燃料Ｆを燃料噴射弁１１から圧縮状態にある燃焼室１２内に直接噴射することにより、自然着火させる圧縮点火型式のものであり、通常、図示しないターボ過給機やＥＧＲ装置なども組み込まれている。
【００２７】
燃焼室１２にそれぞれ臨む吸気ポート１３および排気ポート１４が形成されたシリンダヘッド１５には、吸気ポート１３を開閉する吸気弁１６および排気ポート１４を開閉する排気弁１７を含む動弁機構１８が組み込まれている。また、これら吸気弁１６および排気弁１７に挟まれるように燃焼室１２の上端中央に臨む先の燃料噴射弁１１も、このシリンダヘッド１５に組み込まれている。燃料噴射弁１１には、燃料タンク１９内に貯溜された燃料Ｆが図示しない燃料供給管を介して供給され、その作動がＥＣＵ(Electronic Control Unit)２０により制御されるようになっている。
【００２８】
車両の運転中に上述した燃料噴射弁１１からの燃料Ｆの噴射量や噴射時期などを適切に制御するため、本実施形態では運転者によって操作されるアクセルペダル２１の踏み込み量を検出してこれをＥＣＵ２０に出力するアクセル開度センサ２２が設けられている。また、吸気管２３の途中には、吸気通路２４内を通過する吸気流量を検出してこれをＥＣＵ２０に出力するエアフローメータ２５が取り付けられている。さらに、ピストン２６が往復動するシリンダブロック２７には、連接棒２８を介してピストン２６が連結されるクランク軸２９の回転位置、つまりクランク角位相を検出してこれをＥＣＵ２０に出力するクランク角センサ３０が取り付けられている。ＥＣＵ２０は、これらセンサ２２，３０およびエアフローメータ２５などからの検出信号に基づき、燃料噴射量算出部３１にて燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量および噴射時期を設定する。
【００２９】
燃料タンク１９には、ここに貯溜される燃料Ｆの残量を検出してその情報をＥＣＵ２０に出力する燃料残量センサ３２が組み込まれている。なお、この燃料残量センサ３２として、容器内に貯溜された液体の液面位置を測定することによって、その残量を算出するごく一般的なものを使用することができる。
【００３０】
排気ポート１４に連通するようにシリンダヘッド１５に基端が連結された排気管３３の途中には、燃焼室１２内での混合気の燃焼により生成する窒素酸化物を無害化するためのＳＣＲ触媒（以下、単に触媒と記述する）３４が組み込まれている。また、この触媒３４よりも上流側の排気管３３の途中には、触媒３４中を通過する窒素酸化物を還元してこれを無害化するための尿素を含む還元剤Ｒを排気管３３内に噴射する還元剤噴射弁３５が設けられている。この還元剤噴射弁３５には、還元剤タンク３６内に貯溜された還元剤Ｒが図示しない還元剤供給管を介して供給され、その噴射量や噴射時期などがＥＣＵ２０の還元剤噴射量算出部３７により制御されるようになっている。
【００３１】
本実施形態における触媒３４は、還元剤としての尿素をアンモニアに変成させ、このアンモニアと窒素酸化物とを反応させて無害な窒素ガスと水とに還元処理するものである。このような触媒３４での反応を円滑に行わせるため、触媒３４の温度を検出する触媒温度センサ３８と、この触媒３４よりも下流側の排気管３３内を流れる排気中の窒素成分量を検出するためのＮＯXセンサ３９とが設けられている。触媒温度センサ３８による検出情報は、ＥＣＵ２０の還元剤噴射判定部４０に出力される。還元剤噴射判定部４０は、触媒３４の温度Ｔnが予め設定された温度ＴR、例えば２００℃以上であるか否かを判定し、これが２００℃以上あると判断した場合、排気管３３内への尿素の噴射を可能とする。尿素の噴射量は、ＮＯXセンサ３９からの出力情報と、還元剤噴射判定部４０からの判定結果とを受けるＥＣＵ２０の還元剤噴射量算出部３７にて設定される。還元剤噴射量算出部３７は、排気中に含まれるＮＯXの量に応じた尿素の噴射量を設定する。
【００３２】
なお、排気管３３内への尿素の噴射量をより高精度に設定するため、触媒３４よりも上流側の排気管３３内を流れる排気中の窒素成分量を検出するための第２のＮＯXセンサを設けることも有効である。周知のように、このようなＮＯXセンサ３９に代えてＡ/Ｆセンサを採用することも可能である。また、図１には１つの触媒３４しか示していないけれども、他の有害成分を捕捉/吸着するＰＭ/ＮＳＲタイプの触媒が排気管３３に沿って直列に組み込まれたものも一般的であり、このようなものも本願発明に包含されることに注意されたい。
【００３３】
還元剤タンク３６には、ここに貯溜される還元剤Ｒの残量を検出してその情報をＥＣＵ２０に出力する還元剤残量センサ４１が組み込まれている。この還元剤残量センサ４１も先の燃料残量センサ３２と同様、容器内に貯溜された液体の液面位置を測定することによって、その残量を算出する従来から周知のものを採用することができる。このように、本実施形態では車体に対して固定式の還元剤タンク３６を採用しているが、交換式のカセットタンクを採用することも可能である。この場合、カセットタンクに組み込まれた還元剤残量センサと車体側との間で電気的コネクタを介して連結する必要がある。
【００３４】
吸気管２３から燃焼室１２内に供給される吸気は、燃料噴射弁１１から燃焼室１２内に噴射される燃料Ｆと混合気を形成し、ピストン２６の圧縮上死点近傍にて自然着火して燃焼する。この燃焼に伴って発生する窒素酸化物は、排気管３３内に供給される尿素と共に触媒３４を通過する間に還元され、清浄化された排気が大気中に排出されることとなる。
【００３５】
本実施形態におけるＥＣＵ２０は、燃料Ｆの積算消費量を算出する積算燃料消費量算出部４２と、還元剤Ｒの積算消費量を算出する積算還元剤消費量算出部４３と、車両の積算走行距離を算出する積算走行距離算出部４４とを具えている。このため、燃料噴射弁１１におよび還元剤噴射弁３５に関する駆動情報が積算燃料消費量算出部４２および積算還元剤消費量算出部４３にそれぞれ出力される。また、図示しない従動輪の回転数を検出する車輪回転数センサ４５が設けられ、この車輪回転数センサ４５からの情報が積算走行距離算出部４４に出力される。
【００３６】
ＥＣＵ２０はまた、燃料タンク１９内に貯溜された燃料Ｆの残量ＱFに基づき、走行可能な車両の走行可能距離ＤFQを推定する走行可能距離設定部４６と、還元剤タンク３６内に貯溜された還元剤Ｒの残量ＱRに基づき、車両の走行許容距離ＤRQを推定する走行許容距離設定部４７とを具えている。上述した走行可能距離設定部４６は、車両の積算走行距離ＣDと積算燃料消費量ＣFとから所定量の燃料による車両の平均走行可能距離ＤFUを算出してこれを更新する平均走行可能距離算出部４８を有する。つまり、走行可能距離設定部４６にて設定される走行可能距離ＤFQは、平均走行可能距離算出部４８にて算出される平均走行可能距離ＤFUに燃料Ｆの残量ＱFを乗算した値となる。また、走行許容距離設定部４７は、車両の積算走行距離ＣDと積算還元剤消費量ＣRとから所定量の還元剤による車両の走行許容距離ＤRUを算出してこれを更新する平均走行許容距離算出部４９を有する。つまり、走行許容距離設定部４７にて設定される走行許容距離ＤRQは、平均走行許容距離算出部４９にて算出される平均走行許容距離ＤRUに還元剤Ｒの残量ＱRを乗算した値となる。
【００３７】
このＥＣＵ２０は、走行可能距離設定部４６によって推定される走行可能距離ＤFQと、走行許容距離設定部４７によって推定される走行許容距離ＤRQとを比較する比較判定部５０もさらに具えている。この比較判定結果５０は、走行可能距離設定部４６によって推定される走行可能距離ＤFQおよび走行許容距離設定部４７によって推定される走行許容距離ＤRQと共に、以下に説明するナビゲーションシステム５１に出力される。
【００３８】
ナビゲーションシステム５１は、車両の現在位置を確認したり、車両を目的地まで誘導したりするためのものであり、そのためのディスプレイ５２や図示しない音声出力装置および運転者によって操作される図示しない入力端末などを含む。
【００３９】
このナビゲーションシステム５１は、現在位置情報取得部５３と、各種地図情報や、燃料ならびに還元剤の補給所などを記憶したデータ記憶部５４と、還元剤補給可能箇所検索部５５とを具えている。現在位置情報取得部５３は、ＧＰＳ(Global Positioning System)などを利用して車両の現在位置を取得するものであり、ＶＩＣＳ(Vehicle Information and Communication System)などから道路交通情報も取得することもできる。データ記憶部５４は、燃料ならびに還元剤の補給所などを含む各種地図情報を記憶しており、必要に応じてデータの更新も可能となっている。還元剤補給可能箇所検索部５５は、ＥＣＵ２０からの情報に基づき、車両の現在位置から走行許容距離ＤRQ内にある還元剤の補給箇所を検索する。
【００４０】
ディスプレイ５２は、車両の現在位置や燃料ならびに還元剤の補給所などを地図上に表示する以外に、上述したＥＣＵ２０の走行可能距離設定部４６によって設定された走行可能距離ＤFQや、走行許容距離設定部４７によって設定された走行許容距離ＤRQなどを表示することも可能である。このディスプレイ５２は、車両の運転席から視認できる位置、例えば図示しないインストルメントパネルなどに配される。
【００４１】
本実施形態におけるＥＣＵ２０は、このナビゲーションシステム５１を利用し、ＥＣＵ２０の比較判定部５０が走行許容距離ＤRQよりも走行可能距離ＤFQの方が長いと判定した場合、還元剤タンク３６内への還元剤Ｒの補給を促す警告を発することができるようになっている。この警告は、現在位置情報取得部５３からの車両の現在位置情報と、走行許容距離設定部４７にて設定された走行許容距離ＤRQとに基づき、還元剤補給可能箇所検索部５５にて検索された還元剤の補給所をディスプレイ５２上に車両の現在位置と共に地図情報に重ねて点滅表示させたり（図５参照）、音声によって車両の運転者に対する注意を喚起させたりし得るものであればよい。通常の走行状態では、図３に示すようにディスプレイ５２には車両の現在位置Ｐと、その周囲の道路状況と、例えば燃料の補給所（サービスステーション）Ｓとを表示することができる。また、運転者の操作によって、図４中の平行斜線に示すように還元剤の補給も可能な燃料の補給所ＳRも重ねて表示させることができる。上述した警告が発せられた場合、現在の車両の現在位置Ｐから到達可能な還元剤の補給所ＳRが点滅表示されるが、この警告方法は本実施形態に限定されるわけではないことに注意されたい。
【００４２】
ＥＣＵ２０は、ナビゲーションシステム５１と共働し、上述したセンサ２２，３０，３２，３８，３９，４１，４５およびエアフローメータ２５などからの検出信号に基づき、予め設定されたプログラムに従って円滑なエンジン１０の運転がなされるように、燃料噴射弁１１や還元剤噴射弁３５などの作動を制御するようになっている。このうち、本実施形態における排気浄化装置の制御は、図６に示すフローチャートに従って行われる。
【００４３】
まず、Ｓ１１のステップにて触媒３４の温度Ｔnが所定温度ＴR以上であるか否かを還元剤噴射判定部４０にて判定する。このＳ１１のステップにて触媒３４の温度Ｔnが所定温度ＴR以上である、つまり触媒３４がその機能を充分に発揮させることができると還元剤噴射判定部４０が判定した場合、Ｓ１２のステップに移行して還元剤添加処理、つまり還元剤噴射弁３５を作動させ、ＮＯXセンサ３９からの検出信号に基づいて還元剤噴射量算出部３７にて設定された所定量の還元剤Ｒを触媒３４に供給し、触媒３４を通過する排気中の窒素酸化物の無害化を行う。この還元剤Ｒの供給情報は、積算還元剤消費量算出部４３にも出力される。
【００４４】
次に、Ｓ１３のステップに移行して各種センサ２２，３０，３２，３８，３９，４１，４５およびエアフローメータ２５からの検出情報を読み取る。そして、Ｓ１４のステップにて積算燃料消費量算出部４２，積算還元剤消費量算出部４３，積算走行距離算出部４４にてそれぞれ算出された積算燃料消費量ＣF，積算還元剤消費量ＣR，積算走行距離ＣDとから走行可能距離設定部４６および走行許容距離設定部４７が車両の走行可能距離ＤFQおよび走行許容距離ＤRQをそれぞれ算出し、これを比較判定部５０に出力する。この時、走行許容距離ＤRQをディスプレイ５２に表示することも可能である。この場合、運転者は、ディスプレイ５２に表示された走行許容距離ＤRQを見て還元剤タンク３６への還元剤Ｒの補給時期をある程度予測することもできる。
【００４５】
しかる後、Ｓ１５のステップに移行して走行可能距離ＤFQが走行許容距離ＤRQと同じか、あるいは走行許容距離ＤRQよりも長いか否かを比較判定部５０にて判定する。ここで、走行可能距離ＤFQが走行許容距離ＤRQと同じか、あるいは走行許容距離ＤRQよりも長いと判断した場合、Ｓ１６のステップに移行し、車両の現在位置Ｐから車両の走行許容距離ＤRQ内にある還元剤の補給所ＳRをディスプレイ５２に表示し（図５参照）、還元剤タンク３６内への還元剤Ｒの補給を促す警告を発する。そして、運転者の操作に基づき、Ｓ１７のステップにて還元剤補給のためのナビゲーションが行われる。
【００４６】
一方、Ｓ１１のステップにて触媒３４の温度Ｔnが所定温度ＴR未満、つまり触媒３４が不活性な状態にあると還元剤噴射判定部４０が判定した場合、上述したＳ１３のステップに移行する。また、Ｓ１５のステップにて走行可能距離ＤFQよりも走行許容距離ＤRQの方が長いと比較判定部５０が判定した場合、特に問題がないので何もせずに終了する。
【００４７】
このように、還元剤タンク３６内に貯溜された還元剤Ｒの残量に基づいて設定される走行許容距離ＤRQが、燃料タンク１９内に貯溜された燃料Ｆの残量に基づいて設定される走行可能距離ＤFQ以下の場合、車両の現在位置Ｐから車両の走行許容距離ＤRQ内にある還元剤の補給所ＳRをディスプレイ５２に表示する（図５参照）ようにしたので、還元剤タンク３６内に還元剤Ｒがなくなる前に確実に還元剤Ｒを補給することができ、燃料Ｆの補給などに併せてこれを行うことも可能となる。
【００４８】
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による排気浄化装置を圧縮点火式内燃機関が搭載された車両に組み込んだ一実施形態の概念図である。
【図２】図１に示した実施形態の制御ブロック図である。
【図３】ナビゲーションシステムによりディスプレイに表示される情報の一例を模式的に示す概念図である。
【図４】ナビゲーションシステムによりディスプレイに表示される情報の別な例を模式的に示す概念図である。
【図５】還元剤の補給が必要になった場合にディスプレイに表示される情報の一例を模式的に示す概念図である。
【図６】図２に示した制御ブロックに基づく作動手順を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５０】
１０ エンジン
１１ 燃料噴射弁
１２ 燃焼室
１３ 吸気ポート
１４ 排気ポート
１５ シリンダヘッド
１６ 吸気弁
１７ 排気弁
１８ 動弁機構
１９ 燃料タンク
２０ ＥＣＵ
２１ アクセルペダル
２２ アクセル開度センサ
２３ 吸気管
２４ 吸気通路
２５ エアフローメータ
２６ ピストン
２７ シリンダブロック
２８ 連接棒
２９ クランク軸
３０ クランク角センサ
３１ 燃料噴射量算出部
３２ 燃料残量センサ
３３ 排気管
３４ (ＳＣＲ)触媒
３５ 還元剤噴射弁
３６ 還元剤タンク
３７ 還元剤噴射量算出部
３８ 触媒温度センサ
３９ ＮＯXセンサ
４０ 還元剤噴射判定部
４１ 還元剤残量センサ
４２ 積算燃料消費量算出部
４３ 積算還元剤消費量算出部
４４ 積算走行距離算出部
４５ 車輪回転数センサ
４６ 走行可能距離設定部
４７ 走行許容距離設定部
４８ 平均走行可能距離算出部
４９ 平均走行許容距離算出部
５０ 比較判定部
５１ ナビゲーションシステム
５２ ディスプレイ
５３ 現在位置情報取得部
５４ データ記憶部
５５ 還元剤補給可能箇所検索部
ＣD 車両の積算走行距離
ＣF 積算燃料消費量
ＣR 積算還元剤消費量
ＤFQ 車両の走行可能距離
ＤRQ 車両の走行許容距離
ＤFU 車両の平均走行可能距離
ＤRU 車両の走行許容距離
Ｆ 燃料
Ｐ 車両の現在位置
ＱF 燃料の残量
ＱR 還元剤の残量
Ｒ 還元剤
Ｓ 燃料補給所（サービスステーション）
ＳR 還元剤も補給可能な燃料補給所
Ｔn 触媒の温度
ＴR 設定温度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に供給される燃料とは異なる還元剤により再生処理が行われる触媒を用いた排気浄化装置が組み込まれた車両の走行支援方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から排出される排気に対する環境への影響をできるだけ少なくするため、排気中に含まれる有害成分を捕捉または吸着したり、あるいは無害化する触媒装置を内燃機関の排気通路中に組み込んだりした排気浄化装置が知られている。例えば、特許文献１には排気中の窒素酸化物を無害化するための選択還元触媒を用いた排気浄化装置が開示されている。
【０００３】
このような選択還元触媒、すなわちＳＣＲ(Selective Catalytic Reduction)触媒を用いる排気浄化装置においては、通過する窒素酸化物を還元処理してこれを無害化させる必要がある。そこで、特許文献１ではＳＣＲ触媒よりも上流側の排気通路内に尿素を含む還元剤を連続的に噴射し、窒素酸化物を無害な状態に分解して大気中に排出するようにしている。
【０００４】
尿素を含む還元剤を用いて窒素酸化物の無害化を行う上述したような排気浄化装置においては、燃料タンクとは別に還元剤を貯溜する還元剤タンクを車両に搭載する必要があり、還元剤の消費に伴って定期的に還元剤を補給しなければならない。このため、特許文献１に開示された排気浄化装置においては、還元剤タンク内に貯溜された還元剤の残量を検知するセンサを組み込み、還元剤の残量が所定値以下になると、警告を発するようにしている。また、特許文献２には還元剤タンク内に貯溜された還元剤の残量と、この還元剤の残量に基づいて車両が走行し得る走行可能距離とを演算し、走行可能距離が所定距離以下になると警報機を作動させるようにした技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３７３３８１５号公報
【特許文献２】特開２００６−２２６２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に開示された方法において、還元剤タンク内に残留する尿素で走行可能な距離が所定距離以下になったことを運転者に認識させることができたとしても、現在の車両の位置から還元剤を補給できる場所について、何らかの情報を運転者が得ることはできない。特に、特許文献１に開示された方法では、燃料タンク内に貯溜された燃料の残量の如何に拘らず、車両の走行中に突然警告が発せられてしまう場合があり、還元剤の補給を円滑に行うことができなくなる可能性があった。
【０００７】
本発明の目的は、還元剤タンクに貯溜された還元剤の残量が少なくなってその補給が必要となった場合、車両の現在位置に対して近い所にある還元剤の補給場所に関する情報を運転者が把握できるようにした走行支援方法およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の形態は、車両に搭載された内燃機関に供給される燃料とは異なる還元剤により再生処理が行われる触媒を用いた排気浄化方法であって、還元剤タンク内に貯溜された還元剤の残量に基づいて車両の走行許容距離を算出するステップと、車両の現在位置から車両の走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示するステップとを具えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第１の形態による車両の走行支援方法において、算出された車両の走行許容距離が所定距離以下か否かを判定するステップをさらに具え、車両の現在位置から走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示するステップは、車両の走行許容距離が所定距離以下であると判定した場合に実行されるものであってよい。この場合、所定距離は、燃料タンク内に貯溜された燃料の残量に基づいて算出される車両の走行可能距離であってよい。また、この車両の走行可能距離は、燃料消費量と車両の走行距離との関係の平均値を算出するステップとを含むものであってよい。この場合、燃料消費量と車両の走行距離との関係の平均値を算出するステップが、車両の積算走行距離を検出するステップと、車両の積算燃料消費量を検出するステップとを含み、還元剤消費量と車両の走行距離との関係の平均値を算出するステップが、車両の積算走行距離を検出するステップと、車両の積算還元剤消費量を検出するステップとをさらに含むものであってよい。
【００１０】
車両の走行許容距離を算出するステップは、還元剤の残量から算出される還元剤の消費量と、車両の走行距離との関係の平均値を算出するステップを含むものであってよい。
【００１１】
本発明の第２の形態は、内燃機関に供給される燃料とは異なる還元剤により再生処理が行われる触媒を用いた排気浄化装置が組み込まれ、車両の現在位置をその周囲の地図情報と共にディスプレイに表示するナビゲーションシステムが搭載された車両の走行支援装置であって、還元剤タンク中に貯溜された還元剤の残量を検知する還元剤残量検出手段と、この還元剤残量検出手段によって検出された還元剤の残量に基づいて車両の走行許容距離を算出する走行許容距離算出手段とを具え、前記ナビゲーションシステムは、還元剤の補給所に関する地図情報の記憶部を有し、車両の現在位置から前記走行許容距離算出手段にて算出された車両の走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第２の形態による車両の走行支援装置において、走行許容距離設定手段にて推定された車両の走行許容距離が所定距離以下か否かを判定する判定手段をさらに具え、車両の走行許容距離が所定距離以下であると判定手段が判定した場合、ナビゲーションシステムは、車両の現在位置から走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示するものであってよい。この場合、燃料タンク内に貯溜されて内燃機関に供給される燃料の残量を検出する燃料残量検出手段と、この燃料残量検出手段によって検出された燃料の残量に基づいて車両の走行可能距離を算出する走行可能距離算出手段とをさらに具え、所定距離が走行可能距離設定手段にて算出される車両の走行可能距離であってよい。この場合、走行可能距離設定手段は、車両の積算走行距離と積算燃料消費量とから所定量の燃料による車両の走行可能距離を算出してこれを更新する平均走行可能距離算出手段を有するものであってよい。
【００１３】
走行許容距離設定手段にて推定された車両の走行許容距離が所定距離以下か否かを判定する判定手段と、車両の走行許容距離が所定距離以下であると判定手段が判定した場合、警告を発する警告発生手段とをさらに具えることができる。この場合、警告発生手段が音声出力手段を有するものや、ディスプレイに表示される還元剤の補給所を点滅させる手段を含むものであってよい。
【００１４】
走行許容距離設定手段は、車両の積算走行距離と積算還元剤消費量とから所定量の還元剤による車両の走行許容距離を算出してこれを更新する平均走行許容距離算出手段を有することができる。
【００１５】
触媒が排気中の窒素酸化物を無害化するための尿素選択還元触媒であり、還元剤が尿素を含むものであってよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の車両の走行支援方法によると、還元剤タンク内に貯溜された還元剤の残量に基づいて車両の走行許容距離を算出し、車両の現在位置から車両の走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示するようにしたので、還元剤タンク内が空になる前に還元剤を確実に補給することができる。この結果、還元剤の不足により触媒の再生処理ができなくなるような不具合を未然に防止して排気の浄化を継続的に行うことが可能である。
【００１７】
算出された車両の走行許容距離が所定距離以下であると判定した場合、車両の現在位置から走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示することにより、還元剤を適切なタイミングにて補給することができる。
【００１８】
所定距離が燃料タンク内に貯溜された燃料の残量に基づいて算出される車両の走行可能距離の場合、燃料の補給に合わせて還元剤の補給を行うことができる。
【００１９】
還元剤の残量から算出される還元剤の消費量と、車両の走行距離との関係の平均値を車両の走行許容距離として算出した場合、信頼性の高い走行許容距離を算出することができる。
【００２０】
本発明の車両の走行支援装置によると、還元剤タンク中に貯溜された還元剤の残量を検知する還元剤残量検出手段と、この還元剤残量検出手段によって検出された還元剤の残量に基づいて車両の走行許容距離を算出する走行許容距離算出手段とを具え、ナビゲーションシステムが還元剤の補給所に関する地図情報の記憶部を有し、車両の現在位置から走行許容距離算出手段にて算出された車両の走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示するようにしたので、運転者の目的地までの案内を利用しながら還元剤タンク内が空になる前に還元剤を確実に補給することができる。この結果、還元剤の不足により触媒の再生処理ができなくなるような不具合を未然に防止して排気の浄化を継続的に行うことが可能である。
【００２１】
走行許容距離設定手段にて推定された車両の走行許容距離が所定距離以下か否かを判定する判定手段を具え、車両の走行許容距離が所定距離以下であると判定手段が判定した場合、ナビゲーションシステムが車両の現在位置から走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示することにより、還元剤をより適切なタイミングにて補給することができる。
【００２２】
燃料タンク内に貯溜されて内燃機関に供給される燃料の残量を検出する燃料残量検出手段と、この燃料残量検出手段によって検出された燃料の残量に基づいて車両の走行可能距離を算出する走行可能距離算出手段とをさらに具え、所定距離が走行可能距離設定手段にて算出される車両の走行可能距離の場合、燃料の補給に合わせて還元剤の補給を行うことができる。
【００２３】
走行許容距離設定手段にて推定された車両の走行許容距離が所定距離以下か否かを判定する判定手段と、車両の走行許容距離が所定距離以下であると判定手段が判定した場合、警告を発する警告発生手段とをさらに具えた場合、運転者に対して還元剤の補給時期を確実に知らせることができる。
【００２４】
走行許容距離設定手段が車両の積算走行距離と積算還元剤消費量とから所定量の還元剤による車両の走行許容距離を算出してこれを更新する平均走行許容距離算出手段を有する場合、信頼性の高い走行許容距離を算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明による車両の走行支援方法およびその装置を圧縮点火式内燃機関が搭載された車両に応用した実施形態について、図１〜図１０を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明をこのような実施形態のみに限らず、その精神に帰属する他の任意の類似技術にも応用することができることは言うまでもない。例えば、ガソリンやアルコールまたはＬＰＧ（液化天然ガス）などを燃料として点火プラグを用いる火花点火式内燃機関に対しても有効であり、内燃機関の燃料と異なる還元剤にて再生処理が行われる触媒を組み込んだ排気浄化装置に対して応用可能である。
【００２６】
本実施形態における制御システムを概略的に図１に示し、このエンジンシステムにおける制御ブロックを図２に示す。本実施形態におけるエンジン１０は、軽油などの燃料Ｆを燃料噴射弁１１から圧縮状態にある燃焼室１２内に直接噴射することにより、自然着火させる圧縮点火型式のものであり、通常、図示しないターボ過給機やＥＧＲ装置なども組み込まれている。
【００２７】
燃焼室１２にそれぞれ臨む吸気ポート１３および排気ポート１４が形成されたシリンダヘッド１５には、吸気ポート１３を開閉する吸気弁１６および排気ポート１４を開閉する排気弁１７を含む動弁機構１８が組み込まれている。また、これら吸気弁１６および排気弁１７に挟まれるように燃焼室１２の上端中央に臨む先の燃料噴射弁１１も、このシリンダヘッド１５に組み込まれている。燃料噴射弁１１には、燃料タンク１９内に貯溜された燃料Ｆが図示しない燃料供給管を介して供給され、その作動がＥＣＵ(Electronic Control Unit)２０により制御されるようになっている。
【００２８】
車両の運転中に上述した燃料噴射弁１１からの燃料Ｆの噴射量や噴射時期などを適切に制御するため、本実施形態では運転者によって操作されるアクセルペダル２１の踏み込み量を検出してこれをＥＣＵ２０に出力するアクセル開度センサ２２が設けられている。また、吸気管２３の途中には、吸気通路２４内を通過する吸気流量を検出してこれをＥＣＵ２０に出力するエアフローメータ２５が取り付けられている。さらに、ピストン２６が往復動するシリンダブロック２７には、連接棒２８を介してピストン２６が連結されるクランク軸２９の回転位置、つまりクランク角位相を検出してこれをＥＣＵ２０に出力するクランク角センサ３０が取り付けられている。ＥＣＵ２０は、これらセンサ２２，３０およびエアフローメータ２５などからの検出信号に基づき、燃料噴射量算出部３１にて燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量および噴射時期を設定する。
【００２９】
燃料タンク１９には、ここに貯溜される燃料Ｆの残量を検出してその情報をＥＣＵ２０に出力する燃料残量センサ３２が組み込まれている。なお、この燃料残量センサ３２として、容器内に貯溜された液体の液面位置を測定することによって、その残量を算出するごく一般的なものを使用することができる。
【００３０】
排気ポート１４に連通するようにシリンダヘッド１５に基端が連結された排気管３３の途中には、燃焼室１２内での混合気の燃焼により生成する窒素酸化物を無害化するためのＳＣＲ触媒（以下、単に触媒と記述する）３４が組み込まれている。また、この触媒３４よりも上流側の排気管３３の途中には、触媒３４中を通過する窒素酸化物を還元してこれを無害化するための尿素を含む還元剤Ｒを排気管３３内に噴射する還元剤噴射弁３５が設けられている。この還元剤噴射弁３５には、還元剤タンク３６内に貯溜された還元剤Ｒが図示しない還元剤供給管を介して供給され、その噴射量や噴射時期などがＥＣＵ２０の還元剤噴射量算出部３７により制御されるようになっている。
【００３１】
本実施形態における触媒３４は、還元剤としての尿素をアンモニアに変成させ、このアンモニアと窒素酸化物とを反応させて無害な窒素ガスと水とに還元処理するものである。このような触媒３４での反応を円滑に行わせるため、触媒３４の温度を検出する触媒温度センサ３８と、この触媒３４よりも下流側の排気管３３内を流れる排気中の窒素成分量を検出するためのＮＯXセンサ３９とが設けられている。触媒温度センサ３８による検出情報は、ＥＣＵ２０の還元剤噴射判定部４０に出力される。還元剤噴射判定部４０は、触媒３４の温度Ｔnが予め設定された温度ＴR、例えば２００℃以上であるか否かを判定し、これが２００℃以上あると判断した場合、排気管３３内への尿素の噴射を可能とする。尿素の噴射量は、ＮＯXセンサ３９からの出力情報と、還元剤噴射判定部４０からの判定結果とを受けるＥＣＵ２０の還元剤噴射量算出部３７にて設定される。還元剤噴射量算出部３７は、排気中に含まれるＮＯXの量に応じた尿素の噴射量を設定する。
【００３２】
なお、排気管３３内への尿素の噴射量をより高精度に設定するため、触媒３４よりも上流側の排気管３３内を流れる排気中の窒素成分量を検出するための第２のＮＯXセンサを設けることも有効である。周知のように、このようなＮＯXセンサ３９に代えてＡ/Ｆセンサを採用することも可能である。また、図１には１つの触媒３４しか示していないけれども、他の有害成分を捕捉/吸着するＰＭ/ＮＳＲタイプの触媒が排気管３３に沿って直列に組み込まれたものも一般的であり、このようなものも本願発明に包含されることに注意されたい。
【００３３】
還元剤タンク３６には、ここに貯溜される還元剤Ｒの残量を検出してその情報をＥＣＵ２０に出力する還元剤残量センサ４１が組み込まれている。この還元剤残量センサ４１も先の燃料残量センサ３２と同様、容器内に貯溜された液体の液面位置を測定することによって、その残量を算出する従来から周知のものを採用することができる。このように、本実施形態では車体に対して固定式の還元剤タンク３６を採用しているが、交換式のカセットタンクを採用することも可能である。この場合、カセットタンクに組み込まれた還元剤残量センサと車体側との間で電気的コネクタを介して連結する必要がある。
【００３４】
吸気管２３から燃焼室１２内に供給される吸気は、燃料噴射弁１１から燃焼室１２内に噴射される燃料Ｆと混合気を形成し、ピストン２６の圧縮上死点近傍にて自然着火して燃焼する。この燃焼に伴って発生する窒素酸化物は、排気管３３内に供給される尿素と共に触媒３４を通過する間に還元され、清浄化された排気が大気中に排出されることとなる。
【００３５】
本実施形態におけるＥＣＵ２０は、燃料Ｆの積算消費量を算出する積算燃料消費量算出部４２と、還元剤Ｒの積算消費量を算出する積算還元剤消費量算出部４３と、車両の積算走行距離を算出する積算走行距離算出部４４とを具えている。このため、燃料噴射弁１１におよび還元剤噴射弁３５に関する駆動情報が積算燃料消費量算出部４２および積算還元剤消費量算出部４３にそれぞれ出力される。また、図示しない従動輪の回転数を検出する車輪回転数センサ４５が設けられ、この車輪回転数センサ４５からの情報が積算走行距離算出部４４に出力される。
【００３６】
ＥＣＵ２０はまた、燃料タンク１９内に貯溜された燃料Ｆの残量ＱFに基づき、走行可能な車両の走行可能距離ＤFQを推定する走行可能距離設定部４６と、還元剤タンク３６内に貯溜された還元剤Ｒの残量ＱRに基づき、車両の走行許容距離ＤRQを推定する走行許容距離設定部４７とを具えている。上述した走行可能距離設定部４６は、車両の積算走行距離ＣDと積算燃料消費量ＣFとから所定量の燃料による車両の平均走行可能距離ＤFUを算出してこれを更新する平均走行可能距離算出部４８を有する。つまり、走行可能距離設定部４６にて設定される走行可能距離ＤFQは、平均走行可能距離算出部４８にて算出される平均走行可能距離ＤFUに燃料Ｆの残量ＱFを乗算した値となる。また、走行許容距離設定部４７は、車両の積算走行距離ＣDと積算還元剤消費量ＣRとから所定量の還元剤による車両の走行許容距離ＤRUを算出してこれを更新する平均走行許容距離算出部４９を有する。つまり、走行許容距離設定部４７にて設定される走行許容距離ＤRQは、平均走行許容距離算出部４９にて算出される平均走行許容距離ＤRUに還元剤Ｒの残量ＱRを乗算した値となる。
【００３７】
このＥＣＵ２０は、走行可能距離設定部４６によって推定される走行可能距離ＤFQと、走行許容距離設定部４７によって推定される走行許容距離ＤRQとを比較する比較判定部５０もさらに具えている。この比較判定結果５０は、走行可能距離設定部４６によって推定される走行可能距離ＤFQおよび走行許容距離設定部４７によって推定される走行許容距離ＤRQと共に、以下に説明するナビゲーションシステム５１に出力される。
【００３８】
ナビゲーションシステム５１は、車両の現在位置を確認したり、車両を目的地まで誘導したりするためのものであり、そのためのディスプレイ５２や図示しない音声出力装置および運転者によって操作される図示しない入力端末などを含む。
【００３９】
このナビゲーションシステム５１は、現在位置情報取得部５３と、各種地図情報や、燃料ならびに還元剤の補給所などを記憶したデータ記憶部５４と、還元剤補給可能箇所検索部５５とを具えている。現在位置情報取得部５３は、ＧＰＳ(Global Positioning System)などを利用して車両の現在位置を取得するものであり、ＶＩＣＳ(Vehicle Information and Communication System)などから道路交通情報も取得することもできる。データ記憶部５４は、燃料ならびに還元剤の補給所などを含む各種地図情報を記憶しており、必要に応じてデータの更新も可能となっている。還元剤補給可能箇所検索部５５は、ＥＣＵ２０からの情報に基づき、車両の現在位置から走行許容距離ＤRQ内にある還元剤の補給箇所を検索する。
【００４０】
ディスプレイ５２は、車両の現在位置や燃料ならびに還元剤の補給所などを地図上に表示する以外に、上述したＥＣＵ２０の走行可能距離設定部４６によって設定された走行可能距離ＤFQや、走行許容距離設定部４７によって設定された走行許容距離ＤRQなどを表示することも可能である。このディスプレイ５２は、車両の運転席から視認できる位置、例えば図示しないインストルメントパネルなどに配される。
【００４１】
本実施形態におけるＥＣＵ２０は、このナビゲーションシステム５１を利用し、ＥＣＵ２０の比較判定部５０が走行許容距離ＤRQよりも走行可能距離ＤFQの方が長いと判定した場合、還元剤タンク３６内への還元剤Ｒの補給を促す警告を発することができるようになっている。この警告は、現在位置情報取得部５３からの車両の現在位置情報と、走行許容距離設定部４７にて設定された走行許容距離ＤRQとに基づき、還元剤補給可能箇所検索部５５にて検索された還元剤の補給所をディスプレイ５２上に車両の現在位置と共に地図情報に重ねて点滅表示させたり（図５参照）、音声によって車両の運転者に対する注意を喚起させたりし得るものであればよい。通常の走行状態では、図３に示すようにディスプレイ５２には車両の現在位置Ｐと、その周囲の道路状況と、例えば燃料の補給所（サービスステーション）Ｓとを表示することができる。また、運転者の操作によって、図４中の平行斜線に示すように還元剤の補給も可能な燃料の補給所ＳRも重ねて表示させることができる。上述した警告が発せられた場合、現在の車両の現在位置Ｐから到達可能な還元剤の補給所ＳRが点滅表示されるが、この警告方法は本実施形態に限定されるわけではないことに注意されたい。
【００４２】
ＥＣＵ２０は、ナビゲーションシステム５１と共働し、上述したセンサ２２，３０，３２，３８，３９，４１，４５およびエアフローメータ２５などからの検出信号に基づき、予め設定されたプログラムに従って円滑なエンジン１０の運転がなされるように、燃料噴射弁１１や還元剤噴射弁３５などの作動を制御するようになっている。このうち、本実施形態における排気浄化装置の制御は、図６に示すフローチャートに従って行われる。
【００４３】
まず、Ｓ１１のステップにて触媒３４の温度Ｔnが所定温度ＴR以上であるか否かを還元剤噴射判定部４０にて判定する。このＳ１１のステップにて触媒３４の温度Ｔnが所定温度ＴR以上である、つまり触媒３４がその機能を充分に発揮させることができると還元剤噴射判定部４０が判定した場合、Ｓ１２のステップに移行して還元剤添加処理、つまり還元剤噴射弁３５を作動させ、ＮＯXセンサ３９からの検出信号に基づいて還元剤噴射量算出部３７にて設定された所定量の還元剤Ｒを触媒３４に供給し、触媒３４を通過する排気中の窒素酸化物の無害化を行う。この還元剤Ｒの供給情報は、積算還元剤消費量算出部４３にも出力される。
【００４４】
次に、Ｓ１３のステップに移行して各種センサ２２，３０，３２，３８，３９，４１，４５およびエアフローメータ２５からの検出情報を読み取る。そして、Ｓ１４のステップにて積算燃料消費量算出部４２，積算還元剤消費量算出部４３，積算走行距離算出部４４にてそれぞれ算出された積算燃料消費量ＣF，積算還元剤消費量ＣR，積算走行距離ＣDとから走行可能距離設定部４６および走行許容距離設定部４７が車両の走行可能距離ＤFQおよび走行許容距離ＤRQをそれぞれ算出し、これを比較判定部５０に出力する。この時、走行許容距離ＤRQをディスプレイ５２に表示することも可能である。この場合、運転者は、ディスプレイ５２に表示された走行許容距離ＤRQを見て還元剤タンク３６への還元剤Ｒの補給時期をある程度予測することもできる。
【００４５】
しかる後、Ｓ１５のステップに移行して走行可能距離ＤFQが走行許容距離ＤRQと同じか、あるいは走行許容距離ＤRQよりも長いか否かを比較判定部５０にて判定する。ここで、走行可能距離ＤFQが走行許容距離ＤRQと同じか、あるいは走行許容距離ＤRQよりも長いと判断した場合、Ｓ１６のステップに移行し、車両の現在位置Ｐから車両の走行許容距離ＤRQ内にある還元剤の補給所ＳRをディスプレイ５２に表示し（図５参照）、還元剤タンク３６内への還元剤Ｒの補給を促す警告を発する。そして、運転者の操作に基づき、Ｓ１７のステップにて還元剤補給のためのナビゲーションが行われる。
【００４６】
一方、Ｓ１１のステップにて触媒３４の温度Ｔnが所定温度ＴR未満、つまり触媒３４が不活性な状態にあると還元剤噴射判定部４０が判定した場合、上述したＳ１３のステップに移行する。また、Ｓ１５のステップにて走行可能距離ＤFQよりも走行許容距離ＤRQの方が長いと比較判定部５０が判定した場合、特に問題がないので何もせずに終了する。
【００４７】
このように、還元剤タンク３６内に貯溜された還元剤Ｒの残量に基づいて設定される走行許容距離ＤRQが、燃料タンク１９内に貯溜された燃料Ｆの残量に基づいて設定される走行可能距離ＤFQ以下の場合、車両の現在位置Ｐから車両の走行許容距離ＤRQ内にある還元剤の補給所ＳRをディスプレイ５２に表示する（図５参照）ようにしたので、還元剤タンク３６内に還元剤Ｒがなくなる前に確実に還元剤Ｒを補給することができ、燃料Ｆの補給などに併せてこれを行うことも可能となる。
【００４８】
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による排気浄化装置を圧縮点火式内燃機関が搭載された車両に組み込んだ一実施形態の概念図である。
【図２】図１に示した実施形態の制御ブロック図である。
【図３】ナビゲーションシステムによりディスプレイに表示される情報の一例を模式的に示す概念図である。
【図４】ナビゲーションシステムによりディスプレイに表示される情報の別な例を模式的に示す概念図である。
【図５】還元剤の補給が必要になった場合にディスプレイに表示される情報の一例を模式的に示す概念図である。
【図６】図２に示した制御ブロックに基づく作動手順を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５０】
１０ エンジン
１１ 燃料噴射弁
１２ 燃焼室
１３ 吸気ポート
１４ 排気ポート
１５ シリンダヘッド
１６ 吸気弁
１７ 排気弁
１８ 動弁機構
１９ 燃料タンク
２０ ＥＣＵ
２１ アクセルペダル
２２ アクセル開度センサ
２３ 吸気管
２４ 吸気通路
２５ エアフローメータ
２６ ピストン
２７ シリンダブロック
２８ 連接棒
２９ クランク軸
３０ クランク角センサ
３１ 燃料噴射量算出部
３２ 燃料残量センサ
３３ 排気管
３４ (ＳＣＲ)触媒
３５ 還元剤噴射弁
３６ 還元剤タンク
３７ 還元剤噴射量算出部
３８ 触媒温度センサ
３９ ＮＯXセンサ
４０ 還元剤噴射判定部
４１ 還元剤残量センサ
４２ 積算燃料消費量算出部
４３ 積算還元剤消費量算出部
４４ 積算走行距離算出部
４５ 車輪回転数センサ
４６ 走行可能距離設定部
４７ 走行許容距離設定部
４８ 平均走行可能距離算出部
４９ 平均走行許容距離算出部
５０ 比較判定部
５１ ナビゲーションシステム
５２ ディスプレイ
５３ 現在位置情報取得部
５４ データ記憶部
５５ 還元剤補給可能箇所検索部
ＣD 車両の積算走行距離
ＣF 積算燃料消費量
ＣR 積算還元剤消費量
ＤFQ 車両の走行可能距離
ＤRQ 車両の走行許容距離
ＤFU 車両の平均走行可能距離
ＤRU 車両の走行許容距離
Ｆ 燃料
Ｐ 車両の現在位置
ＱF 燃料の残量
ＱR 還元剤の残量
Ｒ 還元剤
Ｓ 燃料補給所（サービスステーション）
ＳR 還元剤も補給可能な燃料補給所
Ｔn 触媒の温度
ＴR 設定温度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された内燃機関に供給される燃料とは異なる還元剤により再生処理が行われる触媒を用いた排気浄化方法であって、
還元剤タンク内に貯溜された還元剤の残量に基づいて車両の走行許容距離を算出するステップと、
車両の現在位置から車両の走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示するステップと
を具えたことを特徴とする車両の走行支援方法。
【請求項２】
算出された車両の走行許容距離が所定距離以下か否かを判定するステップをさらに具え、車両の現在位置から走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示するステップは、車両の走行許容距離が所定距離以下であると判定した場合に実行されることを特徴とする請求項１に記載の車両の走行支援方法。
【請求項３】
所定距離は、燃料タンク内に貯溜された燃料の残量に基づいて算出される車両の走行可能距離であることを特徴とする請求項２に記載の車両の走行支援方法。
【請求項４】
車両の走行許容距離を算出するステップは、還元剤の残量から算出される還元剤の消費量と、車両の走行距離との関係の平均値を算出するステップを含むことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の車両の走行支援方法。
【請求項５】
内燃機関に供給される燃料とは異なる還元剤により再生処理が行われる触媒を用いた排気浄化装置が組み込まれ、車両の現在位置をその周囲の地図情報と共にディスプレイに表示するナビゲーションシステムが搭載された車両の走行支援装置であって、
還元剤タンク中に貯溜された還元剤の残量を検知する還元剤残量検出手段と、
この還元剤残量検出手段によって検出された還元剤の残量に基づいて車両の走行許容距離を算出する走行許容距離算出手段と
を具え、前記ナビゲーションシステムは、還元剤の補給所に関する地図情報の記憶部を有し、車両の現在位置から前記走行許容距離算出手段にて算出された車両の走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示することを特徴とする車両の走行支援装置。
【請求項６】
前記走行許容距離設定手段にて推定された車両の走行許容距離が所定距離以下か否かを判定する判定手段をさらに具え、車両の走行許容距離が所定距離以下であると前記判定手段が判定した場合、前記ナビゲーションシステムは、車両の現在位置から走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示することを特徴とする請求項５に記載の車両の走行支援装置。
【請求項７】
燃料タンク内に貯溜されて内燃機関に供給される燃料の残量を検出する燃料残量検出手段と、
この燃料残量検出手段によって検出された燃料の残量に基づいて車両の走行可能距離を算出する走行可能距離算出手段と
をさらに具え、前記所定距離は、前記走行可能距離設定手段にて算出される車両の走行可能距離であることを特徴とする請求項６に記載の車両の走行支援装置。
【請求項８】
前記走行許容距離設定手段にて推定された車両の走行許容距離が所定距離以下か否かを判定する判定手段と、
車両の走行許容距離が所定距離以下であると前記判定手段が判定した場合、警告を発する警告発生手段と
をさらに具えたことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の車両の走行支援装置。
【請求項９】
前記走行許容距離設定手段は、車両の積算走行距離と積算還元剤消費量とから所定量の還元剤による車両の走行許容距離を算出してこれを更新する平均走行許容距離算出手段を有することを特徴とする請求項５から請求項８の何れかに記載の車両の走行支援装置。
【請求項１】
車両に搭載された内燃機関に供給される燃料とは異なる還元剤により再生処理が行われる触媒を用いた排気浄化方法であって、
還元剤タンク内に貯溜された還元剤の残量に基づいて車両の走行許容距離を算出するステップと、
車両の現在位置から車両の走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示するステップと
を具えたことを特徴とする車両の走行支援方法。
【請求項２】
算出された車両の走行許容距離が所定距離以下か否かを判定するステップをさらに具え、車両の現在位置から走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示するステップは、車両の走行許容距離が所定距離以下であると判定した場合に実行されることを特徴とする請求項１に記載の車両の走行支援方法。
【請求項３】
所定距離は、燃料タンク内に貯溜された燃料の残量に基づいて算出される車両の走行可能距離であることを特徴とする請求項２に記載の車両の走行支援方法。
【請求項４】
車両の走行許容距離を算出するステップは、還元剤の残量から算出される還元剤の消費量と、車両の走行距離との関係の平均値を算出するステップを含むことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の車両の走行支援方法。
【請求項５】
内燃機関に供給される燃料とは異なる還元剤により再生処理が行われる触媒を用いた排気浄化装置が組み込まれ、車両の現在位置をその周囲の地図情報と共にディスプレイに表示するナビゲーションシステムが搭載された車両の走行支援装置であって、
還元剤タンク中に貯溜された還元剤の残量を検知する還元剤残量検出手段と、
この還元剤残量検出手段によって検出された還元剤の残量に基づいて車両の走行許容距離を算出する走行許容距離算出手段と
を具え、前記ナビゲーションシステムは、還元剤の補給所に関する地図情報の記憶部を有し、車両の現在位置から前記走行許容距離算出手段にて算出された車両の走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示することを特徴とする車両の走行支援装置。
【請求項６】
前記走行許容距離設定手段にて推定された車両の走行許容距離が所定距離以下か否かを判定する判定手段をさらに具え、車両の走行許容距離が所定距離以下であると前記判定手段が判定した場合、前記ナビゲーションシステムは、車両の現在位置から走行許容距離内にある還元剤の補給所の場所をディスプレイに表示することを特徴とする請求項５に記載の車両の走行支援装置。
【請求項７】
燃料タンク内に貯溜されて内燃機関に供給される燃料の残量を検出する燃料残量検出手段と、
この燃料残量検出手段によって検出された燃料の残量に基づいて車両の走行可能距離を算出する走行可能距離算出手段と
をさらに具え、前記所定距離は、前記走行可能距離設定手段にて算出される車両の走行可能距離であることを特徴とする請求項６に記載の車両の走行支援装置。
【請求項８】
前記走行許容距離設定手段にて推定された車両の走行許容距離が所定距離以下か否かを判定する判定手段と、
車両の走行許容距離が所定距離以下であると前記判定手段が判定した場合、警告を発する警告発生手段と
をさらに具えたことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の車両の走行支援装置。
【請求項９】
前記走行許容距離設定手段は、車両の積算走行距離と積算還元剤消費量とから所定量の還元剤による車両の走行許容距離を算出してこれを更新する平均走行許容距離算出手段を有することを特徴とする請求項５から請求項８の何れかに記載の車両の走行支援装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２８５９（Ｐ２００９−２８５９Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６５４０２（Ｐ２００７−１６５４０２）
【出願日】平成１９年６月２２日（２００７．６．２２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２２日（２００７．６．２２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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