(57)【要約】  この発明は、燃料の性状や経時劣化の状態等に関係なく、燃料の粘度を常に高い精度で推定することを目的とする。  内燃機関１０は、タンク２４内の燃料を噴射弁に供給するための燃料ポンプ３２を備える。ＥＣＵ４０は、燃料ポンプ３２に駆動信号を出力してから、ポンプが定常運転状態となるまでの遷移時間ｔを検出する。燃料ポンプ３２の始動時には、燃料の粘度が高いほど、遷移時間ｔが長くなる傾向がある。そこで、ＥＣＵ４０は、遷移時間ｔと基準時間ｔ0との偏差Δｔに基いて燃料の粘度を検出する。これにより、例えばバイオ燃料を使用する場合等において、燃料の性状や経時劣化の状態等に応じて燃料の粘度が変動しても、最新の粘度を常に正確に検出することができ、その検出結果を燃料噴射圧の補正等に反映させることができる。
2010134150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を吸込んで吐出する電動ポンプと、
前記電動ポンプの作動状態を前記第１の定常状態から前記第２の定常状態に切換えるための要因を当該電動ポンプに付加する作動状態切換手段と、
前記電動ポンプに前記要因を付加してから実際の作動状態が前記第２の定常状態となるまでの時間を、前記各定常状態間の遷移時間として検出する遷移時間検出手段と、
前記遷移時間に基いて前記燃料の粘度を算出する粘度算出手段と、
を備えることを特徴とする燃料粘度検出装置。
【請求項２】
前記電動ポンプに供給する電流、電圧、電力および前記電動ポンプの出力回転数のうち少なくとも１つのパラメータを検出する検出手段を備え、
前記遷移時間検出手段は、前記電動ポンプに前記要因を付加してから前記パラメータが前記第２の定常状態に対応した値となるまでの時間を前記遷移時間として検出する構成としてなる請求項１に記載の燃料粘度検出装置。
【請求項３】
前記作動状態切換手段は、前記電動ポンプに駆動信号を出力することにより当該電動ポンプの作動状態を前記第１の定常状態である停止状態から前記第２の定常状態である定常運転状態に切換えるポンプ始動手段を備え、
前記遷移時間検出手段は、前記駆動信号が出力されてから前記電動ポンプが前記定常運転状態となるまでの時間を前記遷移時間として検出する始動時間検出手段を備えてなる請求項１または２に記載の燃料粘度検出装置。
【請求項４】
前記作動状態切換手段は、前記電動ポンプへの駆動信号を停止することにより当該電動ポンプの作動状態を前記第１の定常状態である定常運転状態から前記第２の定常状態である停止状態に切換えるポンプ停止手段を備え、
前記遷移時間検出手段は、前記駆動信号が停止されてから前記電動ポンプが停止するまでの時間を前記遷移時間として検出する停止時間検出手段を備えてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の燃料粘度検出装置。
【請求項５】
前記燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を可変に設定する燃圧可変手段を備え、
前記作動状態切換手段は、前記燃圧可変手段の圧力設定値を変更することにより前記電動ポンプの作動状態を前記第１の定常状態から前記第２の定常状態に切換える構成とし、
前記遷移時間検出手段は、前記圧力設定値が変更されてから前記電動ポンプが前記第２の定常状態となるまでの時間を前記遷移時間として検出する構成としてなる請求項１または２に記載の燃料粘度検出装置。
【請求項６】
前記燃料の粘度が所定の基準範囲から外れたときに、この状態を告知する告知手段を備えてなる請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の燃料粘度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば燃料で作動する動力機関等に好適に用いられる燃料粘度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（日本特開平９−２８７５４０号公報）に開示されているように、燃料の粘度を推定し、その推定値に基いて燃料ポンプの吐出量を制御する構成とした装置が知られている。従来技術では、燃料の温度、性状等に応じて燃料の粘度と密度を推定し、これらの推定値から燃料ポンプの吐出量を算出する構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特開平９−２８７５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した従来技術では、燃料の温度、性状等に応じて粘度を推定する構成としている。しかしながら、例えばバイオ燃料等のように、経時劣化により燃料の粘度が徐々に変化する燃料が使用された場合や、設計時に想定外だった性状の燃料が使用された場合などには、燃料の粘度を正確に推定することができないという問題がある。燃料の粘度を正確に推定できないと、燃料噴射量に誤差が生じ易くなり、排気エミッションの悪化やデポジットの増加等が懸念される。【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、燃料の性状や経時劣化の状態等に関係なく、燃料の粘度を常に高い精度で推定することが可能な燃料粘度検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、燃料を吸込んで吐出する電動ポンプと、
前記電動ポンプの作動状態を前記第１の定常状態から前記第２の定常状態に切換えるための要因を当該電動ポンプに付加する作動状態切換手段と、
前記電動ポンプに前記要因を付加してから実際の作動状態が前記第２の定常状態となるまでの時間を、前記各定常状態間の遷移時間として検出する遷移時間検出手段と、
前記遷移時間に基いて前記燃料の粘度を算出する粘度算出手段と、
を備えることを特徴とする。【０００７】
第２の発明は、前記電動ポンプに供給する電流、電圧、電力および前記電動ポンプの出力回転数のうち少なくとも１つのパラメータを検出する検出手段を備え、
前記遷移時間検出手段は、前記電動ポンプに前記要因を付加してから前記パラメータが前記第２の定常状態に対応した値となるまでの時間を前記遷移時間として検出する構成としている。【０００８】
第３の発明によると、前記作動状態切換手段は、前記電動ポンプに駆動信号を出力することにより当該電動ポンプの作動状態を前記第１の定常状態である停止状態から前記第２の定常状態である定常運転状態に切換えるポンプ始動手段を備え、
前記遷移時間検出手段は、前記駆動信号が出力されてから前記電動ポンプが前記定常運転状態となるまでの時間を前記遷移時間として検出する始動時間検出手段を備える構成としている。【０００９】
第４の発明によると、前記作動状態切換手段は、前記電動ポンプへの駆動信号を停止することにより当該電動ポンプの作動状態を前記第１の定常状態である定常運転状態から前記第２の定常状態である停止状態に切換えるポンプ停止手段を備え、
前記遷移時間検出手段は、前記駆動信号が停止されてから前記電動ポンプが停止するまでの時間を前記遷移時間として検出する停止時間検出手段を備える構成としている。【００１０】
第５の発明は、前記燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を可変に設定する燃圧可変手段を備え、
前記作動状態切換手段は、前記燃圧可変手段の圧力設定値を変更することにより前記電動ポンプの作動状態を前記第１の定常状態から前記第２の定常状態に切換える構成とし、
前記遷移時間検出手段は、前記圧力設定値が変更されてから前記電動ポンプが前記第２の定常状態となるまでの時間を前記遷移時間として検出する構成としている。【００１１】
第６の発明は、前記燃料の粘度が所定の基準範囲から外れたときに、この状態を告知する告知手段を備える構成としている。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、作動状態切換手段は、電動ポンプに外的な要因を付加し、ポンプの作動状態を第１の定常状態から第２の定常状態に切換えることができる。このとき、遷移時間検出手段は、作動状態の切換にかかる遷移時間を検出することができる。この遷移時間は燃料の粘度に応じて変化するので、粘度算出手段は、遷移時間に基いて燃料の粘度を検出することができる。これにより、粘度センサ等を設置しなくても、電動ポンプを制御するだけで、燃料の粘度を正確かつ容易に検出することができる。しかも、ポンプに付加する要因に応じて、ポンプの始動時、停止時および運転中の何れの場合にも、最新の粘度を常に高い精度で得ることができ、その検出結果を各種の制御に反映させることができる。従って、バイオ燃料等のように粘度が変化し易い燃料を用いる場合でも、燃料噴射圧等を粘度に応じて適切に制御することができる。【００１３】
第２の発明によれば、遷移時間検出手段は、電動ポンプに供給する電流、電圧、電力およびポンプの出力回転数のうち少なくとも１つのパラメータが第２の定常状態に対応する値となったときに、遷移時間を検出することができる。これにより、必ずしもポンプの回転数を検出する必要がないので、回転センサ等の使用の有無に関わらず、ポンプが定常状態に移行したことを確実に検知することができ、システムを簡略化してコストダウンを図ることができる。【００１４】
第３の発明によれば、例えば内燃機関の始動時に、電動ポンプの始動動作を利用して燃料の粘度を検出することができる。従って、例えば長期間の駐車等により燃料の粘度が変化していた場合でも、運転の開始時に最新の粘度を検出することができ、その検出結果を各種の制御に速やかに反映させることができる。これにより、内燃機関の始動性を高めることができ、また始動直後から燃焼状態を改善することができる。【００１５】
第４の発明によれば、例えば内燃機関の停止時に、電動ポンプの停止動作を利用して燃料の粘度を検出することができる。これにより、次回の始動時に備えて燃料の粘度を検出しておくことができるので、内燃機関の始動性や燃焼状態を改善することができる。【００１６】
第５の発明によれば、燃圧可変手段の圧力設定値を変更することにより、電動ポンプの作動中に燃料の粘度を検出することができる。これにより、例えば内燃機関の通常運転中でも、燃料の粘度を定期的に検出することができ、粘度の検出精度やこれを反映させる制御の精度を向上させることができる。また、電動ポンプの作動状態を切換えるためにポンプへの給電状態を変更しなくてもよいから、ポンプが電気的な負荷変動等の影響を受け難くなり、過渡状態におけるポンプの動作を安定させることができる。【００１７】
第６の発明によれば、告知手段は、燃料の粘度が基準範囲から外れたときに、この状態を車両の運転者等に対して告知することができる。これにより、運転者等は、燃料の粘度が異常であることを速やかに把握することができ、適切な処置を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図２】実施の形態１の制御内容を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１において、遷移時間の偏差と燃料粘度との関係を示す特性線図である。
【図４】燃料の温度と粘度補正量との関係を示す特性線図である。
【図５】燃料の粘度と噴射圧補正値との関係を示すデータマップである。
【図６】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２の制御内容を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２において、遷移時間の偏差と燃料粘度との関係を示す特性線図である。
【図９】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態３のシステム構成を説明するための全体構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、例えばディーゼルエンジンからなる内燃機関１０を備えており、内燃機関１０は、ガソリン等の鉱物性燃料のほかに、所謂バイオ燃料（Biofuels）が使用可能となっている。ここで、バイオ燃料とは、例えば各種の植物油、植物性材料等を原料として生成されたアルコールを主成分とする燃料である。
【００２０】
内燃機関１０は、各気筒に吸入空気を吸込む吸気通路１２と、各気筒から排気ガスを排出する排気通路１４とを備えている。そして、吸気通路１２には、吸入空気量を増減する電子制御式のスロットルバルブ１６が設けられており、排気通路１４には、排気ガスを浄化する触媒１８が設けられている。また、吸気通路１２と排気通路１４との間には、排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ機構２０と、排気圧を利用して吸入空気を過給する過給機２２とが設けられている。また、内燃機関１０の各気筒は、燃料噴射弁、点火プラグ、吸気バルブおよび排気バルブ（何れも図示せず）を備えている。
【００２１】
次に、内燃機関１０の燃料系統について説明する。この燃料系統は、燃料タンク２４、供給配管２６、コモンレール２８、リターン配管３０等を備えている。供給配管２６は、燃料タンク２４とコモンレール２８の流入側との間に接続されており、燃料タンク２４内に貯留されたバイオ燃料等の燃料をコモンレール２８に供給するものである。また、コモンレール２８には各気筒の燃料噴射弁が接続されており、コモンレール２８に供給された燃料の一部は、これらの燃料噴射弁から各気筒内に噴射される。一方、リターン配管３０は、コモンレール２８の流出側と燃料タンク２４との間に接続されており、コモンレール２８内で余剰となった燃料を燃料タンク２４に戻すものである。
【００２２】
また、供給配管２６には、燃料タンク２４側から吸込んだ燃料をコモンレール２８に向けて吐出する燃料ポンプ３２が設けられている。燃料ポンプ３２は、汎用的なモータ等により駆動される電動ポンプであり、後述のＥＣＵ４０からモータに入力される駆動信号に応じて作動する。燃料ポンプ３２の作動中には、その吐出燃料がコモンレール２８内に供給されることにより、コモンレール２８内の燃料圧力が上昇する。この燃料圧力は、コモンレール２８の流出側（または、リターン配管３０）に設けられた圧力調整機構（図示せず）により、規定の圧力に調整される。なお、図１では、供給配管２６の途中に燃料ポンプ３２を設置する構成を例示したが、本発明はこれに限らず、例えば燃料タンク２４内に燃料ポンプ３２を設置し、ポンプの吐出口に供給配管２６を接続する構成としてもよい。
【００２３】
一方、本実施の形態のシステムは、車両や内燃機関の制御に必要な各種のセンサからなるセンサ系統と、内燃機関１０の運転状態を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０とを備えている。センサ系統には、内燃機関の吸入空気量を検出するエアフロメータ、機関回転数を検出する回転センサ、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサ、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ等が含まれている。これらのセンサは、ＥＣＵ４０の入力側に接続されている。
【００２４】
また、ＥＣＵ４０の出力側には、燃料噴射弁、点火プラグ、ＥＧＲ機構２０、燃料ポンプ３２等を含む各種のアクチュエータが接続されている。そして、ＥＣＵ４０は、内燃機関の運転状態をセンサ系統により検出しつつ、各アクチュエータを駆動する。具体的には、センサ系統の出力に基いて、燃料の噴射量及び噴射時期、点火時期等が設定され、その設定内容に応じてアクチュエータが駆動される。
【００２５】
さらに、ＥＣＵ４０は、燃料ポンプ３２に出力する駆動信号（例えば駆動電圧）の出力状態を制御するポンプ制御回路と、前記駆動電圧に応じて実際に流れる駆動電流を検出する検出回路とを備えている。また、ＥＣＵ４０は、駆動電流の信号波形を時系列データとして記憶する記憶回路を備えており、これらの回路を用いて、以下に述べる燃料粘度検出制御を実行する。
【００２６】
（燃料粘度検出制御）
内燃機関１０は、バイオ燃料が使用可能なエンジンにより構成されている。しかし、バイオ燃料は、燃料成分の微妙な違い等により粘度にばらつきが生じ易く、また酸化等の経時劣化により粘度が徐々に変化し易い。燃料の粘度にばらつきがあると、例えば燃料噴射制御において、燃料噴射弁を目標噴射量に対応する時間だけ開弁しても、実際の噴射量に誤差が生じ易くなる。このため、本実施の形態では、燃料ポンプ３２の動作を利用して燃料の粘度を検出する構成としている。
【００２７】
まず最初に、燃料粘度検出制御の基本的な概念について説明する。燃料粘度検出制御では、ある定常状態（第１の定常状態）で作動している燃料ポンプ３２に対して、その作動状態を変化させる外的な要因を付加する。この要因の一例を挙げると、（１）ポンプの駆動電圧を変化させる、（２）ポンプの吐出圧（吐出負荷）を変化させる、などである。そして、上記要因を付加した時点から、ポンプが以前と異なる定常状態（第２の定常状態）に切換わるまでに経過した時間を、遷移時間として検出する。なお、第１，第２の定常状態は、燃料ポンプ３２の出力回転数が異なる２つの定常状態として設定される。
【００２８】
燃料ポンプ３２の作動中には、燃料の粘度に応じた反力がポンプに作用しているので、例えば出力回転数が増大する方向の要因を付加した場合には、燃料の粘度が高いほど、２つの定常状態間の遷移時間が長くなる。即ち、粘度が高い場合には、その分だけ燃料ポンプ３２のモータが回転し難くなるので、出力回転数が増大して定常状態に達するまでの時間（即ち、駆動電流が安定するまでの時間）が長くなる。一方、出力回転数が低下する方向の要因を付加した場合には、燃料の粘度が高いほど、出力回転数が急速に低下するので、遷移時間が短くなる。従って、燃料粘度検出制御によれば、上記遷移時間に基いて燃料の粘度を検出することができる。
【００２９】
次に、実施の形態１の制御内容について、具体的に説明する。実施の形態１では、停止状態の燃料ポンプ３２に対して、前記要因となる駆動信号を入力することにより、当該ポンプを定常運転状態で作動させる構成としている。ここで、定常運転状態とは、燃料ポンプ３２の駆動電流、駆動電圧および出力回転数が、内燃機関の運転に適合する一定の値に保持された状態である。つまり、本実施の形態では、燃料ポンプ３２が停止した状態を第１の定常状態とし、当該ポンプが定常運転に移行した状態を第２の定常状態としている。そして、駆動信号が出力されてから燃料ポンプ３２が定常運転状態となるまでの時間を、前記遷移時間として検出するものである。
【００３０】
図２は、実施の形態１の制御内容を示す説明図である。ＥＣＵ４０には、燃料の粘度が通常レベルである場合の遷移時間が基準時間ｔ0として予め記憶されている。また、図２中の（Ａ）は、燃料ポンプ３２が停止した状態（駆動電流、駆動電圧およびポンプの出力回転数が零である状態）を示している。この状態で、ＥＣＵ４０から燃料ポンプ３２に駆動信号が出力されると、ポンプが始動して出力回転数が上昇を開始し、これに伴って駆動電流（ポンプの負荷電流）も増大する。
【００３１】
そして、燃料ポンプ３２が定常運転状態に移行したときには、図２中の（Ｂ），（Ｃ）に示すように、少なくとも駆動電流が定常運転状態に対応した一定の定常値となる。この駆動電流が一定となるタイミングは、ＥＣＵ４０によりポンプが定常運転状態に移行したタイミングとして検出される。ここで、上記定常値は、燃料の粘度等に応じて値が変動することもあるが、ＥＣＵ４０は、駆動電流が一定となったタイミングを、定常運転状態に移行したタイミングとして検出することができる。
【００３２】
次に、ＥＣＵ４０は、駆動信号を出力してから燃料ポンプ３２が定常運転状態に移行するまでの遷移時間ｔを検出し、この遷移時間ｔと基準時間ｔ0との偏差Δｔを算出する（Δｔ＝ｔ−ｔ0）。なお、ポンプが定常運転状態に移行したときには、駆動電流だけに限らず、駆動電圧、駆動電力およびポンプの出力回転数も一定の定常値となる。従って、本発明は、ポンプの駆動電圧、駆動電流、駆動電力および出力回転数のうち少なくとも１つのパラメータが一定値となるタイミングを、定常運転状態に移行したタイミングとして検出すればよいもので、このパラメータは駆動電流に限定されるものではない。また、ポンプの出力回転数を検出する場合には、必ずしも回転センサ等により出力回転数を直接検出する必要はない。具体的に述べると、ポンプの作動時には、モータの可動部（ブラシ等）で接触抵抗が変化することにより、駆動電流や駆動電圧が出力回転数に応じた周期をもって変動する。従って、本発明の検出手段は、駆動電流や駆動電圧の変動周期に基いて出力回転数を検出する構成としてもよい。
【００３３】
上述した遷移時間の偏差Δｔは、燃料の粘度が通常レベルである場合を基準として、ポンプ出力の応答遅れ時間を表したものである。本実施の形態のように、燃料ポンプ３２の始動時に粘度を検出する場合には、図３に示すように、燃料の粘度が高くなるにつれて偏差Δｔが増大することになる。図３は、この特性をデータ化したものであり、本発明の実施の形態１において、遷移時間の偏差と燃料粘度との関係を示す特性線図である。この特性データは、ＥＣＵ４０に予め記憶されている。従って、ＥＣＵ４０は、偏差Δｔに基いて図３の特性データを参照することにより、燃料の粘度を算出することができる。
【００３４】
（検出粘度の温度補正）
一方、燃料の粘度は温度によっても変化するので、本実施の形態では、粘度の算出値を温度補正する構成としている。図４は、燃料の温度と粘度補正量との関係を示す特性線図である。この特性データは、ＥＣＵ４０に予め記憶されている。一般に、燃料の粘度は、温度が高くなるにつれて低下するので、粘度補正量も、図４に示すように、温度が高くなるにつれて減少するように設定されている。
【００３５】
ＥＣＵ４０は、燃料の温度に基いて図４の特性データを参照することにより、粘度補正量を決定する。そして、例えば積算等の手段により、この粘度補正量を粘度の算出値に反映させ、当該算出値を温度に応じて補正する。この温度補正処理に用いる燃料の温度は、例えば燃料系統に設けた温度センサ等により直接検出するか、または他の温度パラメータ（例えば冷却水の水温、潤滑油の油温、吸入空気の温度等）に基いて推定することにより得ることができる。
【００３６】
（燃料の粘度に基いた制御）
このように検出された燃料の粘度は、例えば燃料噴射圧の補正制御に用いられる。図５は、燃料の粘度と噴射圧補正値との関係を示すデータマップである。このデータマップは、例えば燃料の粘度の噴射圧とに基いて噴射圧補正値を算出するための２次元マップであり、ＥＣＵ４０に予め記憶されている。ＥＣＵ４０は、前述した粘度の検出値と燃料の噴射圧とに基いて図５のデータマップを参照することにより、粘度に応じた噴射圧補正値を得ることができる。そして、コモンレール２８内の燃料圧力が前記噴射圧補正値を反映させた目標噴射圧となるように、燃料ポンプ３２の出力回転数や前記圧力調整機構を制御する。これにより、燃料の粘度が変化しても、この変化に応じて燃料噴射圧を常に適切に補正することができ、燃料噴射量を正確に制御することができる。
【００３７】
（燃料粘度検出制御の実行タイミング）
上述した燃料粘度検出制御は、燃料ポンプ３２を始動する毎に、即ち、内燃機関を始動する毎に実行される。従って、例えば長期間の駐車等により燃料の粘度が変化していた場合でも、内燃機関の運転開始時に最新の粘度を検出することができ、その検出結果を各種の制御に速やかに反映させることができる。一方、本発明では、後述する実施の形態２に示すように、内燃機関（燃料ポンプ）の停止時に燃料粘度検出制御を実行する構成としてもよく、また、実施の形態１，２を組合わせることにより、始動時と停止時にそれぞれ燃料粘度検出制御を実行する構成としてもよい。
【００３８】
（ポンプ作動中の燃料粘度検出制御）
また、本発明では、燃料ポンプ３２の始動及び停止以外のタイミング、即ち、ポンプの作動中に粘度を検出する構成としてもよい。より詳しく述べると、ポンプの作動中に粘度を検出する場合には、まず、ポンプの作動中に実現可能な２つの定常状態を第１，第２の定常状態として予め設定しておく。これらの定常状態は、ポンプの駆動電圧、駆動電流、駆動電力および出力回転数のうち少なくとも１つのパラメータが互いに異なる定常値となる状態として定義される。
【００３９】
そして、燃料ポンプ３２の作動中に前述した外的な要因を付加することにより、その作動状態を第１の定常状態から第２の定常状態に切換えつつ、遷移時間の偏差Δｔを検出する。これにより、例えば内燃機関の通常運転中でも、燃料の粘度を定期的に検出することができ、その検出精度を高めることができる。なお、ポンプの作動中に付加する要因の例としては、例えば駆動信号の電圧波形を、零にならない範囲でステップ状に上昇または低下させる、などが挙げられる。また、後述する実施の形態３に示すように、ポンプの作動中に吐出圧を切換える構成としてもよい。
【００４０】
さらに、本実施の形態では、第１，第２の定常状態をポンプの出力回転数がそれぞれ異なる定常状態として定義した。しかし、本発明はこれに限らず、第１，第２の定常状態を同一の定常状態としてもよい。より詳しく述べると、この場合には、まず、一定の定常状態（＝第１，第２の定常状態）で作動している燃料ポンプ３２に対して、前述した外的な要因を一時的に付加することにより、出力回転数の変動を生じさせる。そして、この時点から、ポンプの作動状態が元の定常状態に戻るまでの時間を遷移時間として検出する。このように構成しても、燃料の粘度を検出することができる。
【００４１】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
図６は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。図６に示すルーチンでは、まず、内燃機関の始動時等に、停止した状態の燃料ポンプ３２に対して駆動信号を出力する（ステップ１００）。これにより、燃料ポンプ３２は始動して定常運転状態に達するが、ＥＣＵ４０は、この期間中に駆動電流を検出しつつ、駆動電流の波形を時系列データとして一時的に記憶保存する（ステップ１０２）。
【００４２】
そして、この記憶データに基いて、駆動信号の出力を開始してから駆動電流が一定の状態（定常値）となるまでの遷移時間ｔを検出し（ステップ１０４）、更に遷移時間ｔと前記基準時間ｔ0とに基いて偏差Δを算出する（ステップ１０６）。なお、ステップ１０４では、駆動電流だけに限らず、ポンプの駆動電圧、駆動電流、駆動電力および出力回転数のうち少なくとも１つのパラメータを検出し、駆動信号の出力を開始してから当該パラメータが定常値となるまでの時間を、遷移時間ｔとして検出すればよいものである。
【００４３】
次に、偏差Δｔに基いて図３の特性データを参照することにより、燃料の粘度を算出し（ステップ１０８）、前述したように、燃料の温度に基いて粘度の算出値を補正する（ステップ１１０）。そして、補正後の粘度に基いて、前述した燃料噴射圧の補正制御等を実行する（ステップ１１２）。
【００４４】
また、ＥＣＵ４０は、燃料の粘度が予め設定された基準範囲内に収まっているか否かを判定し、この判定が不成立のときには、例えばブザー、ランプ、音声、表示切替等の手段により、車両の運転者等に対して粘度が基準範囲から外れたことを告知する（ステップ１１４，１１６）。これにより、運転者等は、燃料の粘度が基準範囲から外れた異常な状態であることを速やかに把握することができ、適切な処置を行うことができる。
【００４５】
上述したように、本実施の形態によれば、粘度センサ等を設置しなくても、燃料ポンプ３２を制御するだけで、燃料の粘度を正確かつ容易に検出することができる。しかも、燃料ポンプ３２は、通常の燃料系統において既存の部品であるから、本実施の形態では、新たな部品を追加する必要がなく、制御を追加するだけで粘度の検出システムを容易に実現することができ、システムの簡略化とコストダウンを図ることができる。
【００４６】
また、本実施の形態では、例えば内燃機関の始動時に、ポンプの始動動作を利用して粘度の検出を行うことができる。このため、バイオ燃料等のように粘度が変化し易い燃料を用いる場合でも、運転の開始時に最新の粘度を常に高い精度で検出することができ、その検出結果を燃料噴射圧の制御等に速やかに反映させることができる。これにより、内燃機関の始動性を高め、また始動直後から燃焼状態を改善することができる。
【００４７】
さらに、本実施の形態では、燃料ポンプ３２が定常状態に移行するタイミングとして、駆動電流が定常値となるタイミングを検出するようにしたので、ポンプの回転数を検出する回転センサ等を使用しなくても、ポンプが定常状態に移行したことを確実に検知することができる。よって、システムの簡略化とコストダウンを促進することができる。
【００４８】
実施の形態２．
次に、図７乃至図９を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態１とほぼ同様のシステム構成（図１）を採用している。しかし、本実施の形態は、燃料ポンプを停止させるタイミングで燃料粘度検出制御を実行する構成としており、この点で実施の形態１と異なるものである。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４９】
［実施の形態２の特徴］
実施の形態２では、定常運転状態の燃料ポンプ３２に対して、前記要因として駆動信号を停止させることにより、当該ポンプを停止させる構成としている。即ち、本実施の形態では、燃料ポンプ３２が定常運転中である状態を第１の定常状態とし、燃料ポンプ３２が停止した状態を第２の定常状態としている。そして、駆動信号が停止されてから燃料ポンプ３２が停止状態となるまでの時間を、前記遷移時間として検出するものである。
【００５０】
図７は、実施の形態２の制御内容を示す説明図である。図７中の（Ｄ）は、燃料ポンプ３２の定常運転状態を示している。この状態で駆動信号が停止されると、ポンプを駆動するモータの駆動力は失われるが、ポンプは、慣性力により暫く回転を続けてから停止する。ポンプの慣性回転中には、モータのコイルに逆起電力（逆起電流）が発生し、この逆起電流は、図７中の（Ｅ）に示すように、ポンプの慣性回転が停止した時点で零となる。ＥＣＵ４０は、逆起電流が零となったタイミングを、ポンプが停止状態に移行したタイミングとして検出する。
【００５１】
そして、ＥＣＵ４０は、駆動信号を停止してから燃料ポンプ３２が停止状態となるまでの遷移時間ｔを検出し、この遷移時間ｔと基準時間ｔ0との偏差Δｔを算出する。なお、本発明は、ポンプの逆起電圧、逆起電流および出力回転数のうち少なくとも１つのパラメータが零となるタイミングを、停止状態に移行したタイミングとして検出すればよいもので、このパラメータは逆起電流に限定されるものではない。
【００５２】
燃料ポンプ３２の慣性回転は、燃料から受ける反力に抗して行われるので、慣性回転が持続する時間は、図８に示すように、燃料の粘度が高いほど短くなる特性がある。図８は、本発明の実施の形態２において、遷移時間の偏差と燃料粘度との関係を示す特性線図である。この特性データは、ＥＣＵ４０に予め記憶されている。ＥＣＵ４０は、実施の形態１の場合と同様に、偏差Δｔに基いて図８の特性データを参照することにより、燃料の粘度を算出することができる。なお、本実施の形態では、例えば電源を切っても記憶内容が保存される不揮発性のメモリ等をＥＣＵ４０に搭載しておき、ポンプの停止時に検出した燃料の粘度は、このメモリに記憶させる構成としてもよい。
【００５３】
［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
図９は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。図９に示すルーチンでは、まず、内燃機関の停止時等に、定常運転状態の燃料ポンプ３２に対して駆動信号の出力を停止する（ステップ２００）。これにより、燃料ポンプ３２は、過渡期間を経て停止状態となるので、ＥＣＵ４０は、この期間中に逆起電流を検出しつつ、逆起電流の波形を記憶する（ステップ２０２）。そして、ステップ２０４〜２１６では、この記憶データに基いて、前記実施の形態１のステップ１０４〜１１６と同様の処理を実行する。
【００５４】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。即ち、本実施の形態によれば、例えば内燃機関の停止時に、次回の始動に備えて燃料の粘度を検出しておくことができる。よって、内燃機関の始動性や燃焼状態を改善することができる。
【００５５】
実施の形態３．
次に、図１０及び図１１を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。まず、図１０は、本発明の実施の形態３のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態は、前記実施の形態１とほぼ同様のシステム構成を採用しているものの、燃料ポンプの吐出側に燃圧可変手段としての圧力レギュレータ５０を配置しており、この点で実施の形態１と異なるものである。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５６】
［実施の形態３の特徴］
圧力レギュレータ５０は、燃料ポンプ３２から吐出される燃料の圧力を少なくとも２段階の圧力設定値（以下、高圧と低圧と称す）に切換えることが可能となっている。この圧力設定値は、ＥＣＵ４０により切換制御される。本実施の形態では、ある定常運転状態（第１の定常状態）で作動している燃料ポンプ３２に対して、前述した外的な要因として圧力レギュレータ５０の圧力設定値を変更する。これにより、ポンプの吐出負荷が変化するので、ポンプの作動状態は、以前と異なる定常状態（第２の定常状態）に移行する。このとき、ＥＣＵ４０は、圧力設定値が変更されてから燃料ポンプ３２が第２の定常状態となるまでの時間を、前記遷移時間として検出するものである。なお、本制御では、圧力設定値を低圧から高圧に切換える場合と、高圧から低圧に切換える場合の何れにおいても、粘度を検出することができる。
【００５７】
より詳しく述べると、まず、燃料ポンプ３２の作動中に前記圧力設定値を高圧から低圧に変更した場合には、ポンプの吐出負荷が減少することになるので、ポンプの出力回転数（および駆動電流）は徐々に上昇し、設定変更後の吐出負荷と釣り合う一定の定常状態に変化する。この場合、出力回転数が上昇するのに必要な遷移時間は、前記実施の形態１の場合と同様に、燃料の粘度が高いほど長くなる。従って、ＥＣＵ４０は、実施の形態１（図３）と同様の特性をもつ特性データを参照することにより、遷移時間の偏差Δｔに基いて燃料の粘度を算出することができる。
【００５８】
一方、ポンプの作動中に前記圧力設定値を低圧から高圧に変更した場合には、ポンプの吐出負荷が増大することになるので、ポンプの出力回転数は、第２の定常状態に向けて徐々に低下する。この場合、出力回転数が低下するのに必要な遷移時間は、前記実施の形態２の場合と同様に、燃料の粘度が高いほど短くなる。従って、ＥＣＵ４０は、実施の形態２（図８）と同様の特性をもつ特性データを参照することにより、偏差Δｔに基いて粘度を算出することができる。
【００５９】
［実施の形態３を実現するための具体的な処理］
図１１は、本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。この図に示すルーチンは、内燃機関の運転中に繰返し実行されるものとする。図１１に示すルーチンでは、まず、内燃機関の運転中に、定常運転状態の燃料ポンプ３２に対して、圧力レギュレータ５０の圧力設定値を変更する（ステップ３００）。これにより、燃料ポンプ３２は、過渡期間を経て以前と異なる定常状態に移行するので、ＥＣＵ４０は、この期間中に駆動電流の波形を記憶する（ステップ３０２）。そして、ステップ３０４〜３１６では、この記憶データに基いて、前記実施の形態１のステップ１０４〜１１６と同様の処理を実行する。
【００６０】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、圧力レギュレータ５０の圧力設定値を変更することにより、燃料ポンプ３２の作動中に燃料の粘度を検出することができる。これにより、例えば内燃機関の通常運転中でも、燃料の粘度を定期的に検出することができ、粘度の検出精度やこれを反映させる制御の精度を向上させることができる。また、燃料ポンプ３２の作動状態を切換えるためにポンプへの給電状態を変更しなくてもよいから、ポンプが電気的な負荷変動等の影響を受け難くなり、過渡状態におけるポンプの動作を安定させることができる。
【００６１】
なお、前記実施の形態１では、図６中のステップ１００が作動状態切換手段（ポンプ始動手段）の具体例を示し、ステップ１０４が遷移時間検出手段（始動時間検出手段）の具体例を示している。実施の形態２では、図９中のステップ２００が作動状態切換手段（ポンプ停止手段）の具体例、ステップ２０４が遷移時間検出手段（停止時間検出手段）の具体例をそれぞれ示している。さらに、実施の形態３では、図１１中のステップ３００が作動状態切換手段の具体例、ステップ３０４が遷移時間検出手段の具体例をそれぞれ示している。また、図６，図９，図１１において、ステップ１０２，２０２，３０２は検出手段の具体例、ステップ１０８，２０８，３０８は粘度算出手段の具体例、ステップ１１６，２１６，３１６は告知手段の具体例をそれぞれ示している。
【００６２】
また、実施の形態では、燃料ポンプ３２を用いて燃料の粘度を検出する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明は、必ずしも燃料ポンプを用いる必要はなく、これ以外の他の電動ポンプを用いて粘度を検出する構成としてもよい。一例を挙げれば、燃料系統に燃料ポンプとは別の検出用ポンプを設置し、この検出用ポンプにより粘度検出を行う構成としてもよい。
【００６３】
さらに、実施の形態では、バイオ燃料の粘度を検出する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えばガソリン、アルコール燃料、軽油等を含む各種の燃料に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０  内燃機関
１２  吸気通路
１４  排気通路
１６  スロットルバルブ
１８  触媒
２０  ＥＧＲ機構
２２  過給機
２４  燃料タンク
２６  供給配管
２８  コモンレール
３０  リターン配管
３２  燃料ポンプ（電動ポンプ）
４０  ＥＣＵ
５０  圧力レギュレータ（燃圧可変手段）
【図１】
2010134150.tif 000003
【図２】
2010134150.tif 000004
【図３】
2010134150.tif 000005
【図４】
2010134150.tif 000006
【図５】
2010134150.tif 000007
【図６】
2010134150.tif 000008
【図７】
2010134150.tif 000009
【図８】
2010134150.tif 000010
【図９】
2010134150.tif 000011
【図１０】
2010134150.tif 000012
【図１１】
2010134150.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成22年2月9日(2010.2.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を吸込んで吐出する電動ポンプと、
前記電動ポンプの作動状態を第１の定常状態から第２の定常状態に切換えるための要因を当該電動ポンプに付加する作動状態切換手段と、
前記電動ポンプに前記要因を付加してから実際の作動状態が前記第２の定常状態となるまでの時間を、前記各定常状態間の遷移時間として検出する遷移時間検出手段と、
前記遷移時間に基いて前記燃料の粘度を算出する粘度算出手段と、
を備えることを特徴とする燃料粘度検出装置。
【請求項２】
前記電動ポンプに供給する電流、電圧、電力および前記電動ポンプの出力回転数のうち少なくとも１つのパラメータを検出する検出手段を備え、
前記遷移時間検出手段は、前記電動ポンプに前記要因を付加してから前記パラメータが前記第２の定常状態に対応した値となるまでの時間を前記遷移時間として検出する構成としてなる請求項１に記載の燃料粘度検出装置。
【請求項３】
前記作動状態切換手段は、前記電動ポンプに駆動信号を出力することにより当該電動ポンプの作動状態を前記第１の定常状態である停止状態から前記第２の定常状態である定常運転状態に切換えるポンプ始動手段を備え、
前記遷移時間検出手段は、前記駆動信号が出力されてから前記電動ポンプが前記定常運転状態となるまでの時間を前記遷移時間として検出する始動時間検出手段を備えてなる請求項１または２に記載の燃料粘度検出装置。
【請求項４】
前記作動状態切換手段は、前記電動ポンプへの駆動信号を停止することにより当該電動ポンプの作動状態を前記第１の定常状態である定常運転状態から前記第２の定常状態である停止状態に切換えるポンプ停止手段を備え、
前記遷移時間検出手段は、前記駆動信号が停止されてから前記電動ポンプが停止するまでの時間を前記遷移時間として検出する停止時間検出手段を備えてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の燃料粘度検出装置。
【請求項５】
前記電動ポンプから吐出される燃料の圧力を可変に設定する燃圧可変手段を備え、
前記作動状態切換手段は、前記燃圧可変手段の圧力設定値を変更することにより前記電動ポンプの作動状態を前記第１の定常状態から前記第２の定常状態に切換える構成とし、
前記遷移時間検出手段は、前記圧力設定値が変更されてから前記電動ポンプが前記第２の定常状態となるまでの時間を前記遷移時間として検出する構成としてなる請求項１または２に記載の燃料粘度検出装置。
【請求項６】
前記燃料の粘度が所定の基準範囲から外れたときに、この状態を告知する告知手段を備えてなる請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の燃料粘度検出装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
第１の発明は、燃料を吸込んで吐出する電動ポンプと、
前記電動ポンプの作動状態を第１の定常状態から第２の定常状態に切換えるための要因を当該電動ポンプに付加する作動状態切換手段と、
前記電動ポンプに前記要因を付加してから実際の作動状態が前記第２の定常状態となるまでの時間を、前記各定常状態間の遷移時間として検出する遷移時間検出手段と、
前記遷移時間に基いて前記燃料の粘度を算出する粘度算出手段と、
を備えることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
第５の発明は、前記電動ポンプから吐出される燃料の圧力を可変に設定する燃圧可変手段を備え、
前記作動状態切換手段は、前記燃圧可変手段の圧力設定値を変更することにより前記電動ポンプの作動状態を前記第１の定常状態から前記第２の定常状態に切換える構成とし、
前記遷移時間検出手段は、前記圧力設定値が変更されてから前記電動ポンプが前記第２の定常状態となるまでの時間を前記遷移時間として検出する構成としている。
【国際調査報告】
2010134150.tif 000014
2010134150.tif 000015
2010134150.tif 000016
2010134150.tif 000017