(57)【要約】【課題】より確実にバイオ混合燃料中の金属濃度を検知できるバイオ混合燃料金属成分検知装置を提供すること。【解決手段】燃料の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ３４と、燃料の誘電率を検出する誘電率センサ３５とを設け、さらに、ＥＣＵ８０に、酸素濃度センサ３４で検出した酸素濃度と誘電率センサ３５で検出した誘電率とに基づいて燃料の金属濃度を導出する金属濃度導出部９１を設ける。これにより、誘電率センサ３５で燃料の誘電率を検出することにより、燃料の金属濃度と酸素濃度とが合わさった検出値を検出することができ、この検出値と酸素濃度センサ３４で検出した酸素濃度とに基づいて、金属濃度導出部９１で燃料の金属濃度を導出することができる。この結果、より確実にバイオ混合燃料中の金属濃度を検知することができる。【選択図】        図１
2010090781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオ燃料を含有すると共に内燃機関の運転に用いられる燃料の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
前記燃料の誘電率を検出する誘電率検出手段と、
前記酸素濃度検出手段で検出した前記酸素濃度と前記誘電率検出手段で検出した前記誘電率とに基づいて前記燃料の金属濃度を導出する金属濃度導出手段と、
を備えることを特徴とするバイオ混合燃料金属成分検知装置。
【請求項２】
前記金属濃度導出手段は、前記誘電率検出手段で検出した前記誘電率から前記酸素濃度検出手段で検出した前記酸素濃度分を差し引くことにより前記燃料の前記金属濃度を導出することを特徴とする請求項１に記載のバイオ混合燃料金属成分検知装置。
【請求項３】
前記酸素濃度検出手段と前記誘電率検出手段とは、前記燃料の通路のうち前記内燃機関から前記燃料を貯留する燃料貯留手段に向かう前記通路を流れる前記燃料の前記酸素濃度と前記誘電率とを検出可能に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のバイオ混合燃料金属成分検知装置。
【請求項４】
さらに、前記金属濃度導出手段で導出した前記金属濃度が所定の濃度よりも高い場合に、前記内燃機関を搭載する車両の運転者に対して前記燃料に金属が溶出していることを伝達する金属溶出伝達手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバイオ混合燃料金属成分検知装置。
【請求項５】
さらに、前記燃料中のバイオ燃料の濃度であるバイオ濃度が、前記バイオ濃度の判定の基準となる濃度である判定基準濃度よりも高いか否かを判定するバイオ濃度判定手段を備えており、
前記金属濃度導出手段は、前記バイオ濃度は前記判定基準濃度よりも高くないと前記バイオ濃度判定手段で判定した場合には、前記誘電率検出手段で検出した前記誘電率のみに基づいて前記燃料の前記金属濃度を導出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のバイオ混合燃料金属成分検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオ混合燃料金属成分検知装置に関するものである。特に、この発明は、バイオ燃料を含有する燃料で運転する内燃機関に備えられるバイオ混合燃料金属成分検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は、燃焼室で燃料を燃焼させた際のエネルギにより運転するが、従来の内燃機関では、環境等を考慮して、複数の種類の燃料を混合した燃料で運転可能に設けられているものがある。このように、複数の種類の燃料を混合した燃料で内燃機関を運転する場合、運転時の出力等の運転状態は、燃料の組成に応じて変化する。このため、従来の内燃機関では、混合燃料のうち所定の燃料の含有率を検出するセンサを設け、このセンサで検出した所定の燃料の含有率に応じて内燃機関の運転制御を行っているものがある。
【０００３】
しかし、燃料は、同一の種類の燃料でも性状が異なる場合があるため、複数の燃料を混合した場合において一部の燃料の含有率に応じて内燃機関の運転制御を行う場合、所定の燃料の含有率が同じ場合でも燃焼全体の性状は異なる場合があり、内燃機関の運転の制御が不適切になる場合がある。そこで、従来の内燃機関では、複数の種類の燃料を混合した燃料を用いて内燃機関の運転制御を行う場合に、より適切な制御を行うことができるようにしているものがある。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載の内燃機関の電子制御装置では、アルコール混合燃料の誘電率と屈折率とを検出し、誘電率からアルコール混合燃料中のアルコール含有率を算出し、算出したアルコール含有率と屈折率とからアルコール混合燃料の石油精製燃料の留出特性を推定し、これらのアルコール含有率と留出特性とを用いて内燃機関の運転制御を行う際の制御量を補正している。これにより、内燃機関の制御を、燃料の性状に応じてより適切に行うことができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１９５８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、近年の内燃機関では、二酸化炭素の排出量の低減などを目的として、菜種油など生物体の持つエネルギを利用した燃料であるバイオ燃料が混合された燃料で運転可能な内燃機関が着目されている。しかしながら、バイオ燃料は不飽和結合を有する分子が存在するため、酸化し易い特性を有しており、バイオ燃料が酸化劣化した場合、カルボン酸が生成される。このため、内燃機関における燃料が通る部分のうち、金属により形成される部分に燃料が流れた場合に、カルボン酸が金属を溶かし、カルボン酸塩を生成する場合がある。
【０００７】
このようにカルボン酸塩が生成された場合、内燃機関の運転時に燃焼室で燃焼させる燃料を噴射するインジェクタに付着し、デポジットの生成の原因になるため、例えば、燃料中に溶出した金属を検出すること等によって、カルボン酸塩が生成し得る状態を検知する必要がある。しかし、特許文献１に記載された内燃機関の電子制御装置では、燃料の性状を検出することはできるが、燃料中の金属の検知は、大変困難なものとなっていた。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より確実にバイオ混合燃料中の金属濃度を検知できるバイオ混合燃料金属成分検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係るバイオ混合燃料金属成分検知装置は、バイオ燃料を含有すると共に内燃機関の運転に用いられる燃料の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、前記燃料の誘電率を検出する誘電率検出手段と、前記酸素濃度検出手段で検出した前記酸素濃度と前記誘電率検出手段で検出した前記誘電率とに基づいて前記燃料の金属濃度を導出する金属濃度導出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明では、バイオ燃料を含有する燃料の酸素濃度と誘電率とに基づいて燃料の金属濃度を導出するので、バイオ燃料が混合された燃料であるバイオ混合燃料の金属濃度を検知することができる。つまり、燃料の金属濃度は、燃料の誘電率を検出することにより計測することができるが、燃料の金属濃度を計測することを目的として誘電率検出手段で燃料の誘電率を検出した場合、誘電率検出手段は金属濃度のみでなく、燃料の酸素濃度の検出値も合わさった状態で検出する。また、バイオ燃料は酸素を含んでいるため、バイオ混合燃料も酸素を含んでおり、バイオ混合燃料の誘電率を検出した場合には、金属濃度と酸素濃度との検出値が合わさった状態で検出する。このため、この場合には誘電率検出手段で誘電率を検出しても、金属濃度を正確に検出することができない。これに対し、この発明では、誘電率検出手段でバイオ混合燃料の誘電率を検出するのみでなく、酸素濃度検出手段でバイオ混合燃料の酸素濃度も検出しているので、誘電率検出手段による金属濃度と酸素濃度とが合わさった検出値と、酸素濃度検出手段で検出した酸素濃度とに基づいて、金属濃度を導出することができる。この結果、より確実にバイオ混合燃料中の金属濃度を検知することができる。
【００１１】
また、この発明に係るバイオ混合燃料金属成分検知装置は、上記バイオ混合燃料金属成分検知装置において、前記金属濃度導出手段は、前記誘電率検出手段で検出した前記誘電率から前記酸素濃度検出手段で検出した前記酸素濃度分を差し引くことにより前記燃料の前記金属濃度を導出することを特徴とする。
【００１２】
この発明では、誘電率検出手段で検出した誘電率から、酸素濃度検出手段で検出した酸素濃度分を差し引くことにより燃料の金属濃度を導出するので、より確実に金属濃度を検知することができる。つまり、誘電率検出手段での検出値には金属濃度と酸素濃度との双方が含まれるため、誘電率検出手段で検出した誘電率から酸素濃度検出手段で検出した酸素濃度分を差し引くことにより、金属濃度を導出することができる。この結果、より確実にバイオ混合燃料中の金属濃度を検知することができる。
【００１３】
また、この発明に係るバイオ混合燃料金属成分検知装置は、上記バイオ混合燃料金属成分検知装置において、前記酸素濃度検出手段と前記誘電率検出手段とは、前記燃料の通路のうち前記内燃機関から前記燃料を貯留する燃料貯留手段に向かう前記通路を流れる前記燃料の前記酸素濃度と前記誘電率とを検出可能に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
この発明では、酸素濃度検出手段と誘電率検出手段とは、内燃機関から燃料貯留手段に向かう通路を流れる燃料の酸素濃度と誘電率とを検出可能に設けられているため、内燃機関から燃料貯留手段に戻る燃料の金属濃度を導出することができる。ここで、内燃機関の運転に用いるバイオ燃料が金属を溶かす場合には、バイオ燃料は、内燃機関を構成する金属部分を溶かすが、内燃機関から燃料貯留手段に燃料が戻った場合、バイオ燃料が金属を溶かすことにより燃料の金属濃度が高くなっている場合でも、燃料貯留手段に貯留されている燃料により金属濃度は薄められ、金属濃度は低くなる。このため、燃料貯留手段に貯留されている燃料の酸素濃度と誘電率とを検出した場合には、バイオ燃料が内燃機関を構成する金属部分を溶かした場合でも、金属が溶出した状態の燃料の金属濃度を正確に導出できない場合がある。これに対し、内燃機関から燃料貯留手段に向かう通路を流れる燃料の酸素濃度と誘電率とを検出する場合には、バイオ燃料が内燃機関を構成する金属部分を溶かした場合に、金属が溶出した直後の燃料の金属濃度を導出することができる。この結果、より適切にバイオ混合燃料中の金属濃度を検知することができる。
【００１５】
また、この発明に係るバイオ混合燃料金属成分検知装置は、上記バイオ混合燃料金属成分検知装置において、さらに、前記金属濃度導出手段で導出した前記金属濃度が所定の濃度よりも高い場合に、前記内燃機関を搭載する車両の運転者に対して前記燃料に金属が溶出していることを伝達する金属溶出伝達手段を備えていることを特徴とする。
【００１６】
この発明では、燃料に金属が溶出していることを運転者に伝達する金属溶出伝達手段を備えているため、金属濃度導出手段で導出した金属濃度が所定の濃度よりも高い場合には、燃料に金属が溶出していることを運転者に伝達することができる。この結果、より確実にバイオ混合燃料中の金属濃度を検知することができる。
【００１７】
また、この発明に係るバイオ混合燃料金属成分検知装置は、上記バイオ混合燃料金属成分検知装置において、さらに、前記燃料中のバイオ燃料の濃度であるバイオ濃度が、前記バイオ濃度の判定の基準となる濃度である判定基準濃度よりも高いか否かを判定するバイオ濃度判定手段を備えており、前記金属濃度導出手段は、前記バイオ濃度は前記判定基準濃度よりも高くないと前記バイオ濃度判定手段で判定した場合には、前記誘電率検出手段で検出した前記誘電率のみに基づいて前記燃料の前記金属濃度を導出することを特徴とする。
【００１８】
この発明では、バイオ濃度は判定基準濃度よりも高くないとバイオ濃度判定手段で判定した場合には、誘電率検出手段で検出した誘電率のみに基づいて燃料の金属濃度を導出するので、消費電力を抑えることができる。つまり、バイオ濃度が低い場合には、燃料の酸素濃度も低くなるため、燃料の誘電率を検出した場合、検出値における酸素濃度は微量になる、または検出値に酸素濃度は含まれなくなるので、誘電率は金属濃度を示すことになる。このため、バイオ濃度は判定基準濃度よりも高くないと判定した場合には、誘電率のみに基づいて燃料の金属濃度を導出することができるので、この場合には酸素濃度検出手段での酸素濃度の検出を停止することにより、酸素濃度検出手段によって酸素濃度を検出する分の電気使用量を抑えることができる。この結果、燃費の低減を図りつつ、より確実にバイオ混合燃料中の金属濃度を検知することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るバイオ混合燃料金属成分検知装置は、より確実にバイオ混合燃料中の金属濃度を検知することができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明に係るバイオ混合燃料金属成分検知装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００２１】
図１は、実施例に係るバイオ混合燃料金属成分検知装置を備えるエンジンの概略構成図である。実施例に係るバイオ混合燃料金属成分検知装置１は、バイオ燃料を含有する燃料によって運転可能な内燃機関として設けられるエンジン１０に備えられている。このエンジン１０は、圧縮した状態の空気に燃料を供給することにより燃料を燃焼させる、いわゆるディーゼルエンジンとして設けられている。このエンジン１０は、４つの気筒（図示省略）が直列に配設されており、各気筒には、燃焼室１１が接続されている。また、このエンジン１０には、燃焼室１１に連通すると共に燃焼室１１に吸入される空気が流れる通路である吸気通路１５と、燃焼室１１で燃料を燃焼させた後、燃焼室１１から排出される排気ガスが流れる排気通路１６とが接続されている。これらの吸気通路１５と排気通路１６とは、燃焼室１１の数に合わせてそれぞれ４つの通路に分岐しており、分岐した通路が４つの燃焼室１１に対応し、燃焼室１１に連通してエンジン１０に接続されている。
【００２２】
また、各燃焼室１１には、エンジン１０の運転時に燃焼室１１に対して燃料を供給可能な燃料供給手段であるメイン燃料インジェクタ２１が配設されている。このメイン燃料インジェクタ２１は、エンジン１０の運転時に燃焼室１１内に燃料を噴射することにより、燃焼室１１に対して燃料を供給可能に設けられている。
【００２３】
このように各燃焼室１１に配設されるメイン燃料インジェクタ２１は、全てコモンレール２５に接続されている。また、コモンレール２５は、燃料に圧力を付与してコモンレール２５に燃料を供給するサプライポンプ２６に機関燃料通路３１を介して接続されており、サプライポンプ２６は、燃料を貯留する燃料貯留手段である燃料タンク３６にメイン燃料通路３０を介して接続されている。サプライポンプ２６と燃料タンク３６とを接続するメイン燃料通路３０には、燃料に含まれる不純物を除去する燃料フィルタ３７が設けられている。
【００２４】
また、燃料タンク３６には、当該燃料タンク３６に貯留されている燃料のレベル、即ち燃料の貯留量を検出する燃料貯留量検出手段である燃料レベルセンサ３８が設けられている。さらに、燃料タンク３６には、当該燃料タンク３６に貯留されている燃料に含まれているバイオ燃料の濃度を検出するバイオ濃度検出手段であるバイオ濃度センサ３９が設けられている。このバイオ濃度センサ３９は、公知の燃料中のアルコール濃度を検出できる濃度センサ等と同様に、燃料タンク３６に貯留されている燃料の誘電率等を測定することにより、燃料中のバイオ燃料の濃度を検出可能に設けられており、検出したバイオ燃料の濃度が濃くなるに従って検出値が大きくなる。なお、バイオ濃度センサ３９によるバイオ燃料の濃度の検出は、誘電率を測定する以外に、燃料の屈折率や透過率を測定する光学式の検出など、その原理や方法は規定しない。
【００２５】
また、コモンレール２５と燃料タンク３６とには、コモンレール２５に供給された燃料のうち余剰燃料を燃料タンク３６に戻す通路であり、一端がコモンレール２５に接続され、他端が燃料タンク３６に接続された通路であるリターン通路３３が接続されている。
【００２６】
図２は、図１に示す燃料の経路において酸素濃度センサと誘電率センサとが設けられる位置を示す概略図である。コモンレール２５と燃料タンク３６とに接続されるリターン通路３３には、リターン通路３３を流れる燃料の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段である酸素濃度センサ３４と、燃料の誘電率を検出する誘電率検出手段である誘電率センサ３５とが設けられている。これらの酸素濃度センサ３４と誘電率センサ３５とは、リターン通路３３におけるコモンレール２５側の端部側に酸素濃度センサ３４が設けられており、リターン通路３３における燃料タンク３６側の端部側に誘電率センサ３５が設けられている。つまり、酸素濃度センサ３４と誘電率センサ３５とは、リターン通路３３を流れる余剰燃料に進行方向における上流側に酸素濃度センサ３４が配設されており、下流側に誘電率センサ３５が配設されている。
【００２７】
このように設けられる酸素濃度センサ３４と誘電率センサ３５とのうち、酸素濃度センサ３４は、光学式センサにより構成されており、燃料の透過率を検出することにより、燃料の酸素濃度を検出可能になっている。即ち、酸素濃度センサ３４は、燃料の酸素濃度が高くなるに従って、検出値が大きくなるように設けられており、換言すると、酸素濃度センサ３４で検出した燃料の透過率が大きくなるに従って、燃料の酸素濃度が高くなっていることを示している。また、誘電率センサ３５は、燃料の誘電率を検出することにより、燃料の金属濃度と酸素濃度とを検出可能になっている。即ち、誘電率センサ３５は、燃料の金属濃度または酸素濃度が高くなるに従って、検出値が大きくなるように設けられており、換言すると、誘電率センサ３５で検出した燃料の誘電率が大きくなるに従って、燃料の金属濃度または酸素濃度が高くなっていることを示している。
【００２８】
これらの酸素濃度センサ３４と誘電率センサ３５とは、リターン通路３３に設けられているため、燃料の通路のうち、コモンレール２５から燃料タンク３６に向かう通路、即ち、エンジン１０から燃料タンク３６に向かう通路であるリターン通路３３を流れる燃料の酸素濃度と誘電率とを検出可能に設けられている。
【００２９】
また、エンジン１０は、燃焼室１１で吸入する空気を圧縮する過給手段であるターボチャージャ４０を備えており、ターボチャージャ４０が有するコンプレッサ４１は吸気通路１５に接続され、ターボチャージャ４０が有するタービン４２は排気通路１６に接続されている。ターボチャージャ４０は、タービン４２が接続されている排気通路１６を流れる排気ガスによってタービン４２が作動し、タービン４２の作動時の力がコンプレッサ４１に伝達されてコンプレッサ４１が作動することにより、吸気通路１５を流れる空気をコンプレッサ４１で圧縮可能に設けられている。
【００３０】
ターボチャージャ４０のコンプレッサ４１が接続される吸気通路１５は、吸気通路１５を流れる空気の流れ方向におけるコンプレッサ４１の下流側に、コンプレッサ４１で圧縮した空気を冷却するインタークーラ４５が配設されている。さらに、吸気通路１５には、インタークーラ４５の下流側に、吸気通路１５内を開閉可能なスロットルバルブ４６が配設されている。また、吸気通路１５には、コンプレッサ４１の上流側に、吸気通路１５を流れる空気の流量を検出可能な吸入空気量検出手段であるエアフロメータ４７が設けられている。
【００３１】
また、ターボチャージャ４０のタービン４２が接続される排気通路１６には、排気通路１６を流れる排気ガスの流れ方向におけるタービン４２の上流側に、排気ガスに添加する燃料を噴射する添加燃料供給手段である排気燃料添加インジェクタ２２が設けられている。この排気燃料添加インジェクタ２２は、遮断弁２７を介してサプライポンプ２６に接続された添加燃料通路３２に接続されている。つまり、サプライポンプ２６には遮断弁２７が接続されており、遮断弁２７には、一端が当該遮断弁２７に接続され、他端が排気燃料添加インジェクタ２２に接続された添加燃料通路３２が接続されている。このように添加燃料通路３２が接続された遮断弁２７は、サプライポンプ２６から排気燃料添加インジェクタ２２への燃料の開放や遮断が可能に設けられている。
【００３２】
また、排気通路１６には、タービン４２の下流側に、下流方向に向かうに従って順に、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担体に担持したＮＳＲ（NOx Storage Reduction）触媒コンバータ６０と、多孔質セラミック構造体にＮＯｘ吸蔵還元触媒が担持され構成されたＤＰＮＲ（Diesel Particulate NOx Reduction）触媒コンバータ６１と、酸化触媒コンバータ６２とが配設されている。また、排気通路１６には、ＮＳＲ触媒コンバータ６０とＤＰＮＲ触媒コンバータ６１との間、及びＤＰＮＲ触媒コンバータ６１の下流側に、排気通路１６を流れる排気ガスの温度を検出する排気温検出手段である排気温センサ５１が設けられている。また、ＤＰＮＲ触媒コンバータ６１と酸化触媒コンバータ６２との間には、排気ガスの成分より、空気と燃料との割合である空燃比を検出する空燃比検出手段である空燃比センサ５２が設けられている。
【００３３】
さらに、排気通路１６には、ＮＳＲ触媒コンバータ６０の上流側と、ＤＰＮＲ触媒コンバータ６１の下流側とに両端部が接続された通路である差圧検出通路６５が接続されており、この差圧検出通路６５には、差圧センサ６６が設けられている。この差圧センサ６６は、ＮＳＲ触媒コンバータ６０の上流側の圧力と、ＤＰＮＲ触媒コンバータ６１の下流側の圧力との差圧を検出可能な差圧検出手段として設けられている。
【００３４】
このように設けられる排気通路１６と吸気通路１５とには、エンジン１０から排出された排気ガスの一部であり、再びエンジン１０に吸気させる還流ガスであるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスが流れる通路であるＥＧＲ通路７０が接続されている。詳しくは、ＥＧＲ通路７０は、両端部のうち一方の端部が、排気通路１６におけるタービン４２の上流側に接続されており、他方の端部が、吸気通路１５におけるスロットルバルブ４６の下流側に接続されている。これにより、ＥＧＲ通路７０は、排気通路１６を流れる排気ガスの一部をＥＧＲガスとして、排気通路１６から吸気通路１５に流すことができる。
【００３５】
このように設けられるＥＧＲ通路７０には、ＥＧＲガスを浄化するＥＧＲ触媒コンバータ７１と、ＥＧＲ通路７０を流れるＥＧＲガスを冷却可能な冷却手段であるＥＧＲクーラ７２とが設けられている。このうち、ＥＧＲクーラ７２は、エンジン１０を循環し、エンジン１０を搭載する車両（図示省略）の運転時にエンジン１０を冷却する冷却媒体である冷却水（図示省略）と、ＥＧＲガスとの間で熱交換を行うことができるように形成されており、ＥＧＲクーラ７２を通るＥＧＲガスは、冷却水との間で熱交換を行うことにより温度が低下する。
【００３６】
また、ＥＧＲ通路７０には、ＥＧＲクーラ７２が設けられている部分と吸気通路１５に接続されている部分との間の部分、即ち、ＥＧＲ通路７０における吸気通路１５に接続されている部分の近傍に、ＥＧＲ通路７０内を開閉可能なＥＧＲバルブ７３が配設されている。
【００３７】
これらのメイン燃料インジェクタ２１、排気燃料添加インジェクタ２２、サプライポンプ２６、遮断弁２７、酸素濃度センサ３４、誘電率センサ３５、燃料レベルセンサ３８、バイオ濃度センサ３９、スロットルバルブ４６、エアフロメータ４７、排気温センサ５１、空燃比センサ５２、差圧センサ６６、ＥＧＲバルブ７３は、車両に搭載されると共に車両の各部を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）８０に接続されている。また、このＥＣＵ８０には、車両の運転席に設けられ、車両の各種情報を表示する表示装置７５が接続されている。
【００３８】
図３は、図１に示すバイオ混合燃料金属成分検知装置の要部構成図である。ＥＣＵ８０には、処理部８１、記憶部１００及び入出力部１０１が設けられており、これらは互いに接続され、互いに信号の受け渡しが可能になっている。また、ＥＣＵ８０に接続されているメイン燃料インジェクタ２１、排気燃料添加インジェクタ２２、サプライポンプ２６、遮断弁２７、酸素濃度センサ３４、誘電率センサ３５、燃料レベルセンサ３８、バイオ濃度センサ３９、スロットルバルブ４６、エアフロメータ４７、排気温センサ５１、空燃比センサ５２、差圧センサ６６、ＥＧＲバルブ７３、表示装置７５は、入出力部１０１に接続されており、入出力部１０１は、これらのメイン燃料インジェクタ２１等との間で信号の入出力を行う。また、記憶部１００には、バイオ混合燃料金属成分検知装置１を制御するコンピュータプログラムが格納されている。この記憶部１００は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、またはフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、或いはこれらの組み合わせにより構成することができる。
【００３９】
また、処理部８１は、メモリ及びＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成されており、少なくとも、スロットルバルブ４６の開閉の制御をすることによりエンジン１０の吸入空気量の制御が可能な吸入空気量制御手段であるスロットルバルブ制御部８２と、エアフロメータ４７での検出結果より運転中のエンジン１０の吸入空気量を取得可能な吸入空気量取得手段である吸入空気量取得部８３と、メイン燃料インジェクタ２１から噴射する燃料の噴射量を制御することによりエンジン１０への燃料の供給量を制御可能な燃料供給量制御手段である燃料噴射量制御部８４と、を有している。
【００４０】
また、処理部８１は、サプライポンプ２６に接続されている遮断弁２７の開閉の制御、及び排気燃料添加インジェクタ２２から噴射する燃料の噴射量を制御することにより排気ガスの浄化の制御を行う排気浄化制御手段である排気浄化制御部８５と、差圧センサ６６での検出結果より排気通路１６におけるＮＳＲ触媒コンバータ６０の上流側とＤＰＮＲ触媒コンバータ６１の下流側との差圧を取得可能な差圧取得手段である差圧取得部８６と、ＥＧＲバルブ７３の開閉の制御を行うことによりＥＧＲガスの流量を制御可能なＥＧＲガス量制御手段であるＥＧＲバルブ制御部８７と、を有している。
【００４１】
また、処理部８１は、バイオ濃度センサ３９での検出結果より燃料タンク３６に貯留されている燃料中のバイオ燃料の濃度を取得するバイオ燃料取得手段であるバイオ濃度取得部８８と、酸素濃度センサ３４での検出結果より燃料の酸素濃度を取得する酸素濃度取得手段である酸素濃度取得部８９と、誘電率センサ３５での検出結果より燃料の誘電率を取得する誘電率取得手段である誘電率取得部９０と、酸素濃度センサ３４で検出した酸素濃度と誘電率センサ３５で検出した誘電率とに基づいて燃料の金属濃度を導出する金属濃度導出手段である金属濃度導出部９１と、を有している。
【００４２】
また、処理部８１は、バイオ濃度センサ３９で検出したバイオ濃度が、バイオ濃度の判定の基準となる濃度である判定基準濃度よりも高いか否かを判定するバイオ濃度判定手段であるバイオ濃度判定部９２と、金属濃度導出部９１で導出した燃料の金属濃度が、燃料に金属が溶出しているか否かの判定の基準となる所定の濃度よりも高いか否かを判定する金属溶出判定手段である金属溶出判定部９３と、金属濃度導出部９１で導出した金属濃度が所定の濃度よりも高い場合に、エンジン１０を搭載する車両の運転者に対して燃料に金属が溶出していることを伝達する金属溶出伝達手段である金属溶出伝達部９４と、燃料タンク３６に燃料を給油したか否かを判定する給油判定手段である給油判定部９５と、を有している。
【００４３】
ＥＣＵ８０によって制御されるバイオ混合燃料金属成分検知装置１の制御は、例えば、誘電率センサ３５等の検出結果に基づいて、処理部８１が上記コンピュータプログラムを当該処理部８１に組み込まれたメモリに読み込んで演算し、演算の結果に応じて表示装置７５等を作動させることにより制御する。その際に処理部８１は、適宜記憶部１００へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を実行する。なお、このようにバイオ混合燃料金属成分検知装置１を制御する場合には、上記コンピュータプログラムの代わりに、ＥＣＵ８０とは異なる専用のハードウェアによって制御してもよい。
【００４４】
この実施例に係るバイオ混合燃料金属成分検知装置１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。実施例に係るバイオ混合燃料金属成分検知装置１が備えられるエンジン１０は、例えば、菜種油をメチルエステル化したバイオ燃料であるＲＭＥ（Rapeseed Methyl Ester）等の脂肪酸メチルエステルと軽油とが混合された燃料であるバイオ混合燃料によって運転可能になっている。このため、燃料タンク３６には、エンジン１０を運転する際における燃料として、バイオ混合燃料が貯留される。
【００４５】
このエンジン１０の運転時には、車両の室内に設けられるアクセルペダル（図示省略）の開度であるアクセル開度に応じてＥＣＵ８０の処理部８１が有するスロットルバルブ制御部８２がスロットルバルブ４６の開度を制御する。即ち、アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ（図示省略）の検出結果に応じて、スロットルバルブ制御部８２がスロットルバルブ４６の開度を制御する。これにより、吸気通路１５にはスロットルバルブ４６の開度に応じた空気が流れる。吸気通路１５に空気が流れた場合、この空気の流量をエアフロメータ４７で検出し、エアフロメータ４７での検出結果をＥＣＵ８０の処理部８１が有する吸入空気量取得部８３で取得する。
【００４６】
ここで、この吸気通路１５には、ターボチャージャ４０のコンプレッサ４１が接続されている。このコンプレッサ４１は、エンジン１０から排出される排気ガスによってターボチャージャ４０のタービン４２が作動した際の力により、作動可能に設けられている。コンプレッサ４１が作動した際には、吸気通路１５を流れる空気の流れ方向におけるコンプレッサ４１の上流側の空気を吸引し、圧縮して下流側に流す。これにより、ターボチャージャ４０の作動時におけるコンプレッサ４１の下流側の吸気通路１５には、大気圧よりも圧力が高くなった空気が流れる。
【００４７】
圧力が高くなった空気は吸気通路１５を流れ、コンプレッサ４１の下流側に配設されるインタークーラ４５に流れる。空気を圧縮して圧力を高くした場合、温度が上昇するが、インタークーラ４５は、インタークーラ４５内を流れる圧縮空気とインタークーラ４５の周囲を流れる空気との間で熱交換を行うことにより、インタークーラ４５内を流れる空気の温度を下げる。これにより、インタークーラ４５内を流れる空気の密度が高くなる。
【００４８】
インタークーラ４５で冷却され、密度が高くなった空気は、さらに吸気通路１５における下流側に流れる。スロットルバルブ４６は、このインタークーラ４５の下流に配設されており、吸気通路１５を流れる空気の流量を調整するスロットルバルブ４６は、ターボチャージャ４０のコンプレッサ４１で圧縮され、インタークーラ４５で冷却された後の空気の流量を調整する。スロットルバルブ４６で流量を調整した空気は、エンジン１０に供給される。即ち、エンジン１０は、ターボチャージャ４０によって過給した状態で吸気する。
【００４９】
また、エンジン１０の運転時には、サプライポンプ２６が作動し、燃料タンク３６内の燃料をコモンレール２５に供給する。つまり、サプライポンプ２６が作動することにより、燃料タンク３６内の燃料がメイン燃料通路３０を介してサプライポンプ２６に吸引される。その際に、サプライポンプ２６に吸引される燃料は、メイン燃料通路３０に配設される燃料フィルタ３７によって不純物が除去された後、サプライポンプ２６に流れる。
【００５０】
サプライポンプ２６に吸引された燃料は、サプライポンプ２６で圧力が高められ、機関燃料通路３１を通ってコモンレール２５に供給される。このため、コモンレール２５内の燃料は、高圧の状態になっている。また、燃焼室１１に配設されているメイン燃料インジェクタ２１は、このコモンレール２５に接続されているため、メイン燃料インジェクタ２１には、コモンレール２５から高圧の燃料が供給される。
【００５１】
このように、高圧の燃料が供給されるメイン燃料インジェクタ２１は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する燃料噴射量制御部８４で制御可能になっている。つまり、燃料噴射量制御部８４には、吸入空気量取得部８３で取得した吸入空気量やアクセル開度などの運転状態に関する情報が伝達され、燃料噴射量制御部８４は、伝達された運転状態に関する情報に応じてメイン燃料インジェクタ２１を制御し、作動させる。これにより、メイン燃料インジェクタ２１は、燃料噴射量制御部８４での制御に応じた燃料を燃焼室１１に噴射する。
【００５２】
具体的には、燃料噴射量制御部８４は、エンジン１０の圧縮行程で燃焼室１１の空気が高圧になった時点で、運転状態に適した量の燃料をメイン燃料インジェクタ２１から燃焼室１１に噴射させる。燃焼室１１に噴射された燃料は、圧縮することにより高温になった空気によって燃焼し、燃焼した後の排気ガスは、排気行程で燃焼室１１から排気通路１６に排気される。排気通路１６に排気された排気ガスは、排気通路１６に接続されるターボチャージャ４０のタービン４２に流れ、ターボチャージャ４０を作動させる。
【００５３】
ターボチャージャ４０を作動させた後の排気ガスは、さらに排気通路１６を流れ、ＮＳＲ触媒コンバータ６０を通過する。ＮＳＲ触媒コンバータ６０では、当該ＮＳＲ触媒コンバータ６０を通過する排気ガスを、燃焼室１１で燃焼させる燃料と空気との割合である空燃比をリッチとリーンとで繰り返し変化させて流すことにより、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化する。
【００５４】
詳しくは、空燃比がリーンの場合、即ち、排気ガス中に多量の酸素が含まれている場合には、ＮＳＲ触媒コンバータ６０はＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチの場合、即ち、酸素濃度が低く、且つ、ＨＣ（炭化水素）などの還元成分が多量に含まれている場合には、ＮＯｘをＮＯ２（二酸化窒素）、若しくはＮＯ（一酸化窒素）に還元して放出する。ＮＯ２やＮＯとして放出されたＮＯｘは、排気ガス中のＨＣやＣＯ（一酸化炭素）と反応することによってさらに還元され、Ｎ２（窒素）になる。この場合、ＨＣやＣＯは、ＮＯ２やＮＯを還元することにより酸化されて、Ｈ２Ｏ（水）やＣＯ２（二酸化炭素）になる。即ち、ＮＳＲ触媒コンバータ６０は、ＮＳＲ触媒コンバータ６０を通過する排気ガス中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを浄化する。
【００５５】
ＮＳＲ触媒コンバータ６０で浄化された排気ガスは、さらに、ＮＳＲ触媒コンバータ６０の下流側に配設されるＤＰＮＲ触媒コンバータ６１を通過する。このＤＰＮＲ触媒コンバータ６１は、排気ガスがセラミックスの隙間を通る間に、多孔質セラミック構造体に担持されたＮＯｘ吸蔵還元触媒で酸化や還元を行うことで、無害なガスへと化学変化させて排出する。具体的には、ＤＰＮＲ触媒コンバータ６１は、空燃比をリーンにした場合に、当該ＤＰＮＲ触媒コンバータ６１を構成すると共にフィルタの役割を果たす多孔質セラミック構造体でＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）を一時的に捕集すると同時に、ＮＯｘを吸蔵する際に生成される活性酸素と排気ガス中の酸素とにより酸化浄化する。また、空燃比をリーンにした場合には、ＤＰＮＲ触媒コンバータ６１はＮＯｘを一旦吸蔵し、空燃比をリッチにした際に還元浄化する。また、空燃比をリッチにした場合には、ＤＰＮＲ触媒コンバータ６１はＮＯｘを還元浄化する際に生成される活性酸素によりＰＭを酸化浄化する。
【００５６】
ＮＳＲ触媒コンバータ６０やＤＰＮＲ触媒コンバータ６１は、このように空燃比を変化させることにより排気ガスを浄化するが、空燃比をリッチにする場合には、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する排気浄化制御部８５で、サプライポンプ２６に接続されている遮断弁２７を開くと共に排気燃料添加インジェクタ２２を作動させる。これにより、添加燃料通路３２を介してサプライポンプ２６から排気燃料添加インジェクタ２２に燃料が供給され、排気燃料添加インジェクタ２２から排気ガスに対して燃料を噴射する。このため、ＮＳＲ触媒コンバータ６０やＤＰＮＲ触媒コンバータ６１に流れる排気ガスは、空燃比がリッチの状態になる。
【００５７】
排気ガスの浄化は、空燃比をリッチやリーンにすることにより行うが、この空燃比の制御は排気通路１６に設けられる空燃比センサ５２や差圧検出通路６５に設けられる差圧センサ６６の検出結果等に基づいて行う。このうち、差圧センサ６６は、差圧検出通路６５が接続されている、排気通路１６におけるＮＳＲ触媒コンバータ６０の上流側とＤＰＮＲ触媒コンバータ６１の下流側との差圧を検出するが、差圧センサ６６の検出結果は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する差圧取得部８６に伝達され、差圧取得部８６で取得する。排気ガスの浄化を行うことを目的として空燃比を制御する際には、例えば、差圧取得部８６で取得した差圧が排気浄化制御部８５に伝達され、伝達された差圧が大きい場合には、排気燃料添加インジェクタ２２から燃料を噴射し、排気ガスの空燃比をリッチにする。つまり、差圧が大きい状態とは、ＤＰＮＲ触媒コンバータ６１で捕集したＰＭの量が多くなり、排気ガスが流れ難くなった状態であるため、この場合には排気ガスの空燃比をリッチにし、ＰＭを酸化浄化する。
【００５８】
ＮＳＲ触媒コンバータ６０やＤＰＮＲ触媒コンバータ６１は、これらのように排気ガスを浄化するが、ＮＳＲ触媒コンバータ６０やＤＰＮＲ触媒コンバータ６１は、温度が比較的低い場合には、排気燃料添加インジェクタ２２で噴射した燃料はＮＳＲ触媒コンバータ６０やＤＰＮＲ触媒コンバータ６１をすり抜けてしまう場合がある。この場合、ＮＳＲ触媒コンバータ６０やＤＰＮＲ触媒コンバータ６１では排気ガスの浄化が困難になる場合があるが、すり抜けた燃料がＤＰＮＲ触媒コンバータ６１の下流に配設される酸化触媒コンバータ６２に到達し、酸化触媒コンバータ６２でこの燃料を用いて酸化浄化を行うことにより、排気ガスを浄化する。燃焼室１１から排出された排気ガスは、これらのＮＳＲ触媒コンバータ６０、ＤＰＮＲ触媒コンバータ６１、酸化触媒コンバータ６２で浄化された後、大気に放出される。
【００５９】
また、燃焼室１１から排気通路１６に排出された排気ガスの一部は、排気通路１６に接続されているＥＧＲ通路７０に流入し、ＥＧＲガスとして、ＥＧＲ通路７０における排気通路１６に接続されている側の端部から、吸気通路１５に接続されている側の端部に向けて流れる。
【００６０】
このＥＧＲ通路７０には、ＥＧＲ触媒コンバータ７１が配設されており、ＥＧＲ通路７０を流れるＥＧＲガスは、このＥＧＲ触媒コンバータ７１を通過する際に浄化される。ＥＧＲ触媒コンバータ７１で浄化されたＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路７０を流れるＥＧＲガスの流れ方向におけるＥＧＲ触媒コンバータ７１の下流側に配設されるＥＧＲクーラ７２を通過する。その際に、ＥＧＲクーラ７２は、ＥＧＲガスと冷却水との間で熱交換を行わせる。これにより、ＥＧＲガスは、温度が低下する。
【００６１】
ＥＧＲクーラ７２によって温度が低下したＥＧＲガスは、さらにＥＧＲ通路７０を流れ、ＥＧＲバルブ７３の方向に向かう。このＥＧＲバルブ７３は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有するＥＧＲバルブ制御部８７によって制御可能に設けられており、ＥＧＲバルブ制御部８７は、ＥＧＲバルブ７３を制御することによりＥＧＲバルブ７３の開度を調整する。
【００６２】
ここで、ＥＧＲバルブ７３が設けられるＥＧＲ通路７０は、吸気通路１５に接続されているが、吸気通路１５内を流れる空気とＥＧＲ通路７０内を流れるＥＧＲガスとでは、ＥＧＲ通路７０内を流れるＥＧＲガスの方が、吸気通路１５内を流れる空気よりも圧力が高くなっている。このため、吸気通路１５とＥＧＲ通路７０とが連通した状態では、ＥＧＲ通路７０内を流れるＥＧＲガスは、吸気通路１５内に流入する。従って、ＥＧＲバルブ制御部８７によってＥＧＲバルブ７３を制御し、ＥＧＲバルブ７３の開度を大きくした場合には、ＥＧＲ通路７０内を流れるＥＧＲガスの吸気通路１５内への流入量は多くなり、ＥＧＲバルブ７３の開度を小さくした場合には、吸気通路１５内へのＥＧＲガスの流入量は少なくなる。エンジン１０の運転時には、このようにＥＧＲバルブ７３の開度に応じたＥＧＲガスが吸気通路１５に流れ、エンジン１０は、吸気通路１５を流れる空気と共に、ＥＧＲガスを吸気する。
【００６３】
また、エンジン１０の運転時には、燃料タンク３６に貯留されている燃料中のバイオ燃料の濃度をバイオ濃度センサ３９で検出する。バイオ濃度センサ３９でバイオ燃料の濃度を検出した際における検出値は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有するバイオ濃度取得部８８で取得する。
【００６４】
また、エンジン１０の運転時には、サプライポンプ２６が作動することにより燃料タンク３６内の燃料はコモンレール２５に供給され、コモンレール２５からメイン燃料インジェクタ２１に供給されて、このメイン燃料インジェクタ２１によって燃焼室１１に噴射されるが、コモンレール２５に供給された燃料のうち、燃焼室１１に噴射されなかった燃料である余剰燃料は、リターン通路３３を通って燃料タンク３６に戻る。その際に、リターン通路３３には酸素濃度センサ３４と誘電率センサ３５とが設けられているため、これらの酸素濃度センサ３４と誘電率センサ３５とは、コモンレール２５からリターン通路３３を通って燃料タンク３６に戻る燃料の酸素濃度と誘電率とを検出する。即ち、リターン通路３３を通って燃料がコモンレール２５から燃料タンク３６に戻る際に、酸素濃度センサ３４で、リターン通路３３を流れる燃料の酸素濃度を検出し、さらに、誘電率センサ３５で、リターン通路３３を流れる燃料の誘電率を検出する。
【００６５】
これらのように酸素濃度センサ３４と誘電率センサ３５とで検出した酸素濃度と誘電率との検出値のうち、酸素濃度センサ３４で検出した酸素濃度の検出値は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する酸素濃度取得部８９で取得し、誘電率センサ３５で検出した誘電率の検出値は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する誘電率取得部９０で取得する。
【００６６】
さらに、酸素濃度取得部８９で取得した酸素濃度と誘電率取得部９０で取得した誘電率とは、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する金属濃度導出部９１に伝達される。これらのように酸素濃度と誘電率とが伝達された金属濃度導出部９１は、誘電率から酸素濃度分を差し引くことにより、燃料の金属濃度を導出する。つまり、誘電率センサ３５で検出する誘電率は、燃料の金属濃度と酸素濃度とによって変化する値になっているため、検出した誘電率から酸素濃度センサ３４で検出した酸素濃度分を減算することにより、金属濃度を導出することができる。
【００６７】
なお、金属濃度は、このように酸素濃度センサ３４での検出値と誘電率センサ３５での検出値とに基づいて導出するため、酸素濃度センサ３４と誘電率センサ３５との計測タイミングは同時、または多少タイミングがずれる程度であるのが望ましい。酸素濃度と誘電率とをほぼ同時に検出することにより、ほぼ同じ状況の燃料の酸素濃度と誘電率とを検出することができ、より精度よく金属濃度を導出することができる。
【００６８】
金属濃度導出部９１で導出した金属濃度は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する金属溶出判定部９３に伝達され、金属濃度導出部９１で導出した金属濃度が、燃料に金属が溶出しているか否かの判定に基準となる所定の濃度より高いと金属溶出判定部９３で判定した場合には、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する金属溶出伝達部９４で表示装置７５を制御し、燃料に金属が溶出していることを車両の運転者に伝達する。
【００６９】
また、バイオ濃度取得部８８で取得したバイオ濃度は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有するバイオ濃度判定部９２に伝達され、バイオ濃度判定部９２で、バイオ濃度の判定の基準となる判定基準濃度より高いか否かを判定する。この判定により、バイオ濃度取得部８８で取得したバイオ濃度が判定基準濃度よりも高くない場合には、酸素濃度センサ３４で酸素濃度を検出せずに、誘電率取得部９０で取得した誘電率、即ち、誘電率センサ３５で検出した誘電率のみに基づいて、燃料の金属濃度を導出する。
【００７０】
このように、燃料の金属濃度を誘電率センサ３５で検出した誘電率のみに基づいて導出した場合も、酸素濃度と誘電率とに基づいて金属濃度を導出した場合と同様に、導出した金属濃度が所定の濃度より高いと金属溶出判定部９３で判定した場合には、金属溶出伝達部９４で表示装置７５を制御し、燃料に金属が溶出していることを車両の運転者に伝達する。
【００７１】
図４は、実施例に係るバイオ混合燃料金属成分検知装置の処理手順を示すフロー図である。次に、実施例に係るバイオ混合燃料金属成分検知装置１の制御方法、即ち、当該バイオ混合燃料金属成分検知装置１の処理手順について説明する。なお、以下の処理は、車両の運転時に各部を制御する際に、所定の期間ごとに呼び出されて実行する。実施例に係るバイオ混合燃料金属成分検知装置１の処理手順では、まず、燃料を給油したか否かを判定する（ステップＳＴ１０１）。この判定は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する給油判定部９５で行う。この給油判定部９５は、エンジン１０の停止時における燃料タンク３６内の燃料の貯留量を、燃料タンク３６に設けられる燃料レベルセンサ３８での検出結果より取得して、ＥＣＵ８０の記憶部１００に記憶する。
【００７２】
給油判定部９５で、燃料を給油したか否かを判定する際には、エンジン１０の始動時に、現在の燃料タンク３６内の燃料の貯留量を燃料レベルセンサ３８での検出結果より取得し、取得した現在の燃料の貯留量と、記憶部１００に記憶されている燃料の貯留量、即ち、前回のエンジン１０の停止時における燃料の貯留量とを比較する。この比較により、現在の燃料の貯留量が、前回のエンジン１０の停止時における燃料の貯留量よりも一定量以上越えていれば、給油判定部９５は、燃料を給油したと判定する。なお、この判定の基準になる燃料の一定量は、予めＥＣＵ８０の記憶部１００に記憶されている。この判定により、燃料を給油していないと判定された場合には、後述するステップＳＴ１０３に向かう。
【００７３】
給油判定部９５での判定（ステップＳＴ１０１）により、燃料を給油したと判定された場合には、次に、運転者への警告表示をＯＦＦにする（ステップＳＴ１０２）。この警告表示は、運転席に設けられている表示装置７５を、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する金属溶出伝達部９４で制御することにより行う。金属溶出伝達部９４は、表示装置７５を制御することにより、燃料に金属が溶出していることを示す警告表示をＯＦＦにする。これにより、燃料を給油したと判定された場合には運転者への警告表示をＯＦＦにすることができ、運転者に対して、燃料を給油したことにより、現在の燃料には金属が溶出していないことを伝達する。
【００７４】
次に、燃料中のバイオ燃料の濃度であるバイオ濃度ｃを取得する（ステップＳＴ１０３）。この取得は、燃料タンク３６に貯留されている燃料中のバイオ燃料の濃度をバイオ濃度センサ３９で検出し、検出結果がＥＣＵ８０の処理部８１が有するバイオ濃度取得部８８に伝達されることにより、バイオ濃度取得部８８で取得する。
【００７５】
次に、バイオ濃度ｃ＞バイオ濃度判定濃度ｃｉであるか否かを判定する（ステップＳＴ１０４）。この判定は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有するバイオ濃度判定部９２で行う。バイオ濃度判定部９２は、バイオ濃度取得部８８で取得したバイオ濃度ｃ、即ち、使用中の燃料のバイオ濃度ｃと、バイオ濃度の判定の基準となる判定基準濃度であるバイオ濃度判定濃度ｃｉとを比較し、バイオ濃度ｃはバイオ濃度判定濃度ｃｉよりも高いか否かを判定する。なお、この判定に用いるバイオ濃度判定濃度ｃｉは、バイオ濃度ｃに基づいて制御を切り替える際における閾値となっており、バイオ濃度ｃは所定の濃度よりも高いか否かを判定する際における基準の濃度として、予めＥＣＵ８０の記憶部１００に記憶されている。
【００７６】
バイオ濃度判定部９２での判定（ステップＳＴ１０４）により、バイオ濃度ｃ＞バイオ濃度判定濃度ｃｉであると判定した場合、即ち、バイオ濃度ｃはバイオ濃度判定濃度ｃｉより高いと判定した場合には、次に、酸素濃度ａと誘電率ｂとを取得する（ステップＳＴ１０５）。この取得は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する酸素濃度取得部８９と誘電率取得部９０とで行う。詳しくは、酸素濃度ａは、リターン通路３３を流れる燃料の酸素濃度ａを酸素濃度センサ３４で検出し、検出結果が酸素濃度取得部８９に伝達されることにより、酸素濃度取得部８９で取得する。また、誘電率ｂは、リターン通路３３を流れる燃料の誘電率ｂを誘電率センサ３５で検出し、検出結果が誘電率取得部９０に伝達されることにより、誘電率取得部９０で取得する。
【００７７】
次に、（誘電率ｂ−酸素濃度ａ）＞金属濃度判定濃度ｄであるか否かを判定する（ステップＳＴ１０６）。この判定時には、まず、（誘電率ｂ−酸素濃度ａ）を演算することにより、燃料の金属濃度を算出する。この算出は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する金属濃度導出部９１で行う。金属濃度導出部９１は、誘電率取得部９０で取得した誘電率ｂから、酸素濃度取得部８９で取得した酸素濃度ａを差し引くことにより、金属濃度を算出する。さらに、金属濃度導出部９１で算出した金属濃度と、金属濃度の判定の基準となる所定の濃度である金属濃度判定濃度ｄとをＥＣＵ８０の処理部８１が有する金属溶出判定部９３で比較し、金属濃度導出部９１で算出した金属濃度は金属濃度判定濃度ｄより高いか否かを判定する。なお、この判定に用いる金属濃度判定濃度ｄは、燃料に金属が溶出しているか否かを判定する際における閾値、或いは基準の濃度として、予めＥＣＵ８０の記憶部１００に記憶されている。
【００７８】
金属溶出判定部９３での判定（ステップＳＴ１０６）により、（誘電率ｂ−酸素濃度ａ）＞金属濃度判定濃度ｄであると判定した場合、即ち、金属濃度は金属濃度判定濃度ｄより高いと判定した場合には、次に、運転者への警告表示をＯＮにする（ステップＳＴ１０７）。この警告表示は、表示装置７５を、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する金属溶出伝達部９４で制御することにより行う。金属溶出伝達部９４は、金属溶出判定部９３での判定により（誘電率ｂ−酸素濃度ａ）＞金属濃度判定濃度ｄであると判定された場合には、エンジン１０を搭載する車両の運転者に対して、燃料に金属が溶出していることを伝達する際における制御として表示装置７５を制御し、燃料に金属が溶出していることを示す警告表示をＯＮにする。これにより、運転者への警告表示をＯＮにすることができ、運転者に対して、燃料に金属が溶出していることを伝達する。
【００７９】
運転者は、表示装置７５での警告表示がＯＮになることにより、燃料に金属が溶出していることを認識できる。この場合、燃料タンク３６に新たに燃料を給油したり、燃料タンク３６内の燃料を抜き取ったりすることにより、燃料に金属が溶出した状態でエンジン１０を運転し続けることを抑制できる。金属溶出伝達部９４で警告表示をＯＮにする制御を行ったあとは、この処理手順から抜け出る。
【００８０】
これに対し、金属溶出判定部９３での判定（ステップＳＴ１０６）により、（誘電率ｂ−酸素濃度ａ）＞金属濃度判定濃度ｄではないと判定した場合、即ち、金属濃度は金属濃度判定濃度ｄ以下であると判定した場合には、次に、運転者への警告表示をＯＦＦにする（ステップＳＴ１０８）。この警告表示の制御は、金属溶出伝達部９４で表示装置７５を制御することにより行う。金属溶出伝達部９４で警告表示をＯＦＦにする制御を行ったあとは、この処理手順から抜け出る。
【００８１】
また、これらに対し、バイオ濃度判定部９２での判定（ステップＳＴ１０４）により、バイオ濃度ｃ＞バイオ濃度判定濃度ｃｉではないと判定した場合、即ち、バイオ濃度ｃはバイオ濃度判定濃度ｃｉ以下であると判定した場合には、次に、誘電率ｂを取得する（ステップＳＴ１０９）。つまり、バイオ濃度ｃはバイオ濃度判定濃度ｃｉ以下であるとバイオ濃度判定部９２で判定した場合には、酸素濃度取得部８９で燃料の酸素濃度ａは取得せずに、誘電率取得部９０で誘電率ｂのみを取得する。
【００８２】
次に、誘電率ｂ＞金属濃度判定濃度ｄであるか否かを判定する（ステップＳＴ１１０）。この判定時には、まず、金属濃度導出部９１で、誘電率ｂを用いて燃料の金属濃度を導出する。つまり、この場合は、燃料のバイオ濃度ｃはバイオ濃度判定濃度ｃｉ以下であると判定された場合であり、燃料にはバイオ燃料はあまり含有されておらず、これにより酸素濃度は微少なため、誘電率センサ３５で燃料の誘電率を検出する際に誘電率は酸素濃度の影響をほとんど受けなくなる。このため、誘電率センサ３５による誘電率の検出値は、ほぼ燃料の金属濃度を示すことになる。従って、金属濃度導出部９１は、誘電率取得部９０で取得した誘電率ｂを、金属濃度を示す値としてそのまま用いて、金属濃度として導出する。金属溶出判定部９３は、金属濃度を示す値である誘電率ｂと金属濃度判定濃度ｄとを比較し、誘電率ｂ、つまり、金属濃度は金属濃度判定濃度ｄより高いか否かを判定する。
【００８３】
金属溶出判定部９３での判定（ステップＳＴ１１０）により、誘電率ｂ＞金属濃度判定濃度ｄであると判定した場合、即ち、金属濃度は金属濃度判定濃度ｄより高いと判定した場合には、次に、運転者への警告表示をＯＮにする（ステップＳＴ１１１）。この警告表示は、ステップＳＴ１０７と同様に、金属溶出伝達部９４で表示装置７５を制御し、燃料に金属が溶出していることを示す警告表示をＯＮにする。金属溶出伝達部９４で警告表示をＯＮにする制御を行ったあとは、この処理手順から抜け出る。
【００８４】
これに対し、金属溶出判定部９３での判定（ステップＳＴ１１０）により、誘電率ｂ＞金属濃度判定濃度ｄではないと判定した場合、即ち、金属濃度は金属濃度判定濃度ｄ以下であると判定した場合には、次に、運転者への警告表示をＯＦＦにする（ステップＳＴ１１２）。この警告表示の制御は、ステップＳＴ１０８と同様に、金属溶出伝達部９４で表示装置７５を制御することにより行う。金属溶出伝達部９４で警告表示をＯＦＦにする制御を行ったあとは、この処理手順から抜け出る。
【００８５】
以上のバイオ混合燃料金属成分検知装置１は、バイオ燃料を含有する燃料の酸素濃度と誘電率とに基づいて燃料の金属濃度を導出するので、バイオ燃料が混合された燃料であるバイオ混合燃料の金属濃度を検知することができる。つまり、燃料の金属濃度を計測することを目的として誘電率センサ３５で燃料の誘電率を検出した場合、金属濃度のみでなく燃料の酸素濃度の検出値も合わさった状態で検出することになる。これに対し、実施例に係るバイオ混合燃料金属成分検知装置１では、誘電率センサ３５で燃料の誘電率を検出するのみでなく、酸素濃度センサ３４で酸素濃度も検出しているので、誘電率センサ３５による金属濃度と酸素濃度とが合わさった検出値と、酸素濃度センサ３４で検出した酸素濃度とに基づいて、金属濃度を導出することができる。この結果、より確実にバイオ混合燃料中の金属濃度を検知することができる。
【００８６】
また、誘電率センサ３５で検出した誘電率から、酸素濃度センサ３４で検出した酸素濃度分を差し引くことにより燃料の金属濃度を導出するので、より確実に金属濃度を検知することができる。つまり、誘電率センサ３５での検出値には金属濃度と酸素濃度との双方が含まれるため、誘電率センサ３５で検出した誘電率から酸素濃度センサ３４で検出した酸素濃度分を差し引くことにより、金属濃度を導出することができる。この結果、より確実にバイオ混合燃料中の金属濃度を検知することができる。
【００８７】
また、酸素濃度センサ３４と誘電率センサ３５とは、エンジン１０から燃料タンク３６に向かう燃料の通路であるリターン通路３３を流れる燃料の酸素濃度と誘電率とを検出可能に設けられているため、エンジン１０から燃料タンク３６に戻る燃料の金属濃度を導出することができる。ここで、エンジンの運転に用いるバイオ燃料が金属を溶かす場合には、バイオ燃料は、コモンレール２５等のエンジン１０を構成する金属部分を溶かすが、エンジン１０から燃料タンク３６に燃料が戻った場合、バイオ燃料が金属を溶かすことにより燃料の金属濃度が高くなっている場合でも、燃料タンク３６に貯留されている燃料により金属濃度は薄められ、金属濃度は低くなる。このため、燃料タンク３６に貯留されている燃料の酸素濃度と誘電率とを検出した場合には、バイオ燃料がコモンレール２５等の金属部分を溶かした場合でも、金属が溶出した状態の燃料の金属濃度を正確に導出できない場合がある。これに対し、リターン通路３３を流れる燃料の酸素濃度と誘電率とを検出する場合には、バイオ燃料がコモンレール２５等の金属部分を溶かした場合に、金属が溶出した直後の燃料の金属濃度を導出することができる。この結果、より適切にバイオ混合燃料中の金属濃度を検知することができる。
【００８８】
また、燃料に金属が溶出していることを運転者に伝達する金属溶出伝達部９４を備えているため、金属濃度導出部９１で導出した金属濃度が所定の濃度よりも高い場合には、燃料に金属が溶出していることを運転者に伝達することができる。即ち、車両の運転席に設けられる表示装置７５を金属溶出伝達部９４で制御し、表示装置７５の警告表示をＯＮにすることにより、燃料に金属が溶出していることを運転者に伝達することができる。この結果、より確実にバイオ混合燃料中の金属濃度を検知することができる。また、このように燃料に金属が溶出していることを運転者に伝達することにより、燃料タンク３６内の燃料の交換を促すことができる。この結果、燃料に金属が溶出した状態で燃料タンク３６内の燃料を使用し続けることに起因して、メイン燃料インジェクタ２１にデポジットが生成され易くなるなどの不具合を抑制できる。
【００８９】
また、バイオ濃度ｃはバイオ濃度判定濃度ｃｉよりも高くないとバイオ濃度判定部９２で判定した場合には、誘電率センサ３５で検出した誘電率のみに基づいて燃料の金属濃度を導出するので、消費電力を抑えることができる。つまり、バイオ濃度が低い場合には、燃料の酸素濃度も低くなるため、誘電率センサ３５で燃料の誘電率を検出した場合、検出値における酸素濃度は微量になる、または検出値に酸素濃度は含まれなくなるので、誘電率は金属濃度を示すことになる。このため、バイオ濃度ｃはバイオ濃度判定濃度ｃｉよりも高くないと判定した場合には、誘電率のみに基づいて燃料の金属濃度を導出することができるので、この場合には酸素濃度センサ３４での酸素濃度の検出を停止することにより、酸素濃度センサ３４によって酸素濃度を検出する分の電気使用量を抑えることができる。この結果、燃費の低減を図りつつ、より確実にバイオ混合燃料中の金属濃度を検知することができる。
【００９０】
また、バイオ濃度センサ３９は燃料タンク３６に設けられ、燃料タンク３６に貯留されている燃料のバイオ濃度を検出するため、より正確に燃料のバイオ濃度を検出することができる。つまり、例えばリターン通路３３は、金属が溶けた燃料が流れる場合があるため、バイオ濃度センサ３９をリターン通路３３に設け、リターン通路３３を流れる燃料のバイオ濃度を検出する場合には、燃料に溶出した金属の影響を受けて、バイオ濃度を正確に検出できない場合がある。これに対し、燃料に金属が溶出した場合でも、この燃料が燃料タンク３６に流入した場合には、金属濃度は燃料タンク３６に貯留されている燃料によって薄められるため、バイオ濃度センサ３９を燃料タンク３６に設け、燃料タンク３６内に燃料のバイオ濃度を検出することにより、検出時に燃料に溶けている金属の影響を受け難くすることができる。この結果、より正確に燃料のバイオ濃度を検出することができる。
【００９１】
なお、実施例に係るバイオ混合燃料金属成分検知装置１では、バイオ濃度センサ３９で検出したバイオ濃度ｃがバイオ濃度判定濃度ｃｉよりも高くないと判定した場合には、誘電率センサ３５で検出した誘電率のみに基づいて燃料の金属濃度を導出しているが、バイオ濃度ｃがバイオ濃度判定濃度ｃｉよりも高くないと判定した場合でも、誘電率センサ３５で検出した誘電率と酸素濃度センサ３４で検出した酸素濃度とに基づいて金属濃度を導出してもよい。燃料中のバイオ燃料の含有率が低く、バイオ濃度ｃがバイオ濃度判定濃度ｃｉ以下の場合でも、誘電率センサ３５で検出した誘電率と酸素濃度センサ３４で検出した酸素濃度とに基づいて金属濃度を導出することにより、精度よくバイオ混合燃料中の金属濃度を検知することができる。
【００９２】
また、上述したバイオ混合燃料金属成分検知装置１では、リターン通路３３に設けられる酸素濃度センサ３４と誘電率センサ３５とは、リターン通路３３を流れる燃料の進行方向における上流側に酸素濃度センサ３４が配設されており、下流側に誘電率センサ３５が配設されているが、この配置は反対でもよい。つまり、酸素濃度センサ３４と誘電率センサ３５とは、リターン通路３３を流れる燃料の進行方向における上流側に誘電率センサ３５が配設され、下流側に酸素濃度センサ３４が配設されていてもよい。
【００９３】
また、燃料に金属が溶出していることを運転者に伝達する手段として、上述したバイオ混合燃料金属成分検知装置１では、表示装置７５の警告表示によって伝達しているが、伝達する手段はこれ以外の手段でもよい、例えば、燃料に金属が溶出した場合には、車内に設けられるスピーカ（図示省略）から、警告音や音声によって運転者に対して、燃料に金属が溶出していることを伝達してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
以上のように、本発明に係るバイオ混合燃料金属成分検知装置は、バイオ燃料を含む燃料によって運転する内燃機関に有用であり、特に、バイオ燃料が酸素を含んでいる場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】実施例に係るバイオ混合燃料金属成分検知装置を備えるエンジンの概略構成図である。
【図２】図１に示す燃料の経路において酸素濃度センサと誘電率センサとが設けられる位置を示す概略図である。
【図３】図１に示すバイオ混合燃料金属成分検知装置の要部構成図である。
【図４】実施例に係るバイオ混合燃料金属成分検知装置の処理手順を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００９６】
１  バイオ混合燃料金属成分検知装置
１０  エンジン
１１  燃焼室
１５  吸気通路
１６  排気通路
２１  メイン燃料インジェクタ
２２  排気燃料添加インジェクタ
２５  コモンレール
２６  サプライポンプ
２７  遮断弁
３０  メイン燃料通路
３１  機関燃料通路
３２  添加燃料通路
３３  リターン通路
３４  酸素濃度センサ
３５  誘電率センサ
３６  燃料タンク
３９  バイオ濃度センサ
４０  ターボチャージャ
４６  スロットルバルブ
７０  ＥＧＲ通路
７５  表示装置
８０  ＥＣＵ
８１  処理部
８２  スロットルバルブ制御部
８３  吸入空気量取得部
８４  燃料噴射量制御部
８５  排気浄化制御部
８６  差圧取得部
８７  ＥＧＲバルブ制御部
８８  バイオ濃度取得部
８９  酸素濃度取得部
９０  誘電率取得部
９１  金属濃度導出部
９２  バイオ濃度判定部
９３  金属溶出判定部
９４  金属溶出伝達部
９５  給油判定部
１００  記憶部
１０１  入出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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