(57)【要約】【課題】本発明は、燃料性状検出装置に関し、燃料性状を高精度に検出することを目的とする。【解決手段】本発明の燃料性状検出装置は、燃料の光透過率を検出する光透過率検出手段と、相異なる複数の温度の下で光透過率検出手段によって燃料の光透過率を検出することにより、温度変化に対する当該燃料の光透過率の変化を検出する光透過率変化検出手段と、光透過率変化検出手段によって検出された変化に基づいて、当該燃料の性状を判定する燃料性状判定手段と、を備える。【選択図】図４
2011226885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料の光透過率を検出する光透過率検出手段と、
相異なる複数の温度の下で前記光透過率検出手段によって燃料の光透過率を検出することにより、温度変化に対する当該燃料の光透過率の変化を検出する光透過率変化検出手段と、
前記光透過率変化検出手段によって検出された変化に基づいて、当該燃料の性状を判定する燃料性状判定手段と、
を備えることを特徴とする燃料性状検出装置。
【請求項２】
前記燃料は、第１成分と、温度によって光透過率が変化する率が前記第１成分より大きい第２成分とを含有し、
前記燃料性状判定手段は、前記第１成分と前記第２成分との混合比を判定することを特徴とする請求項１記載の燃料性状検出装置。
【請求項３】
前記相異なる複数の温度に燃料の温度を調節するための温度調節手段を備えることを特徴とする請求項１または２記載の燃料性状検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料性状検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用燃料の代替燃料として、例えばエタノール、メチルエステルなどのバイオマス由来成分が普及し始めている。バイオマス由来成分は、ガソリンや軽油等の従来燃料と混合して用いられることが多い。理論空燃比の値や発熱量、気化特性などの燃料特性は、バイオマス由来成分と従来燃料との混合比によって変化する。このため、エンジンを適切に制御するためには、バイオマス由来成分の混合比（濃度）を正確に検出して、その混合比に応じたエンジン制御を行う必要がある。
【０００３】
バイオマス由来成分と従来燃料との混合比のような燃料性状を検出する方法として、光透過率の測定値に基づいて燃料性状を判定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、この従来技術では、両成分の光透過率が異なることにより、両成分の混合比に応じて燃料の光透過率が変化することを利用して、混合比を検出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８６５３１号公報
【特許文献２】特開２００８−１０７０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術では、混合されている成分同士の光透過率の差が小さい場合には、混合比を精度良く検出することが難しいという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、燃料性状を高精度に検出することのできる燃料性状検出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】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、燃料性状検出装置であって、
燃料の光透過率を検出する光透過率検出手段と、
相異なる複数の温度の下で前記光透過率検出手段によって燃料の光透過率を検出することにより、温度変化に対する当該燃料の光透過率の変化を検出する光透過率変化検出手段と、
前記光透過率変化検出手段によって検出された変化に基づいて、当該燃料の性状を判定する燃料性状判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記燃料は、第１成分と、温度によって光透過率が変化する率が前記第１成分より大きい第２成分とを含有し、
前記燃料性状判定手段は、前記第１成分と前記第２成分との混合比を判定することを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記相異なる複数の温度に燃料の温度を調節するための温度調節手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、光透過率が温度によって変化する特性を利用して、燃料の性状を高精度に検出することができる。
【００１１】
第２の発明によれば、温度によって光透過率が変化する率が異なる成分が混合された燃料の混合比を高精度に検出することができる。
【００１２】
第３の発明によれば、検出対象となる燃料の温度を強制的に調節することができるので、燃料性状の検出を必要時に迅速且つ確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の燃料性状検出装置の実施の形態１を示す図である。
【図２】異なる温度Ｔ1およびＴ2における物質Ａ、物質Ｂおよび検出対象物の光透過率の波長特性を示す図である。
【図３】温度による光透過率の変化量に基づいて濃度を算出するための検量データを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の燃料性状検出装置の実施の形態１を示す図である。本実施形態の燃料性状検出装置は、車両等に搭載される内燃機関（図示せず）に供給される燃料の性状を検出するものである。図１に示すように、燃料性状検出装置は、筐体１０を備えている。筐体１０は、例えば、燃料タンクから内燃機関に燃料を送る燃料供給路の途中に設置される。あるいは、燃料タンク内に筐体１０を設置してもよい。筐体１０の内部には、燃料が通る燃料通路１２が形成されている。燃料通路１２内は、燃料で満たされる。筐体１０には、燃料の光透過率を検出するための発光装置１４および受光装置１６が設置されている。発光装置１４および受光装置１６は、燃料通路１２を介して対向して配置されている。燃料通路１２と発光装置１４との間は、透明な材料で構成された導光部材１８によって隔てられている。導光部材１８は、凸形状をなしており、その凸部の一部が燃料通路１２内に突出した状態で設置されている。筐体１０と導光部材１８との間には、液密性を確保するためのシール部材２０が設置されている。燃料通路１２と受光装置１６との間は、透明な材料で構成された盤状の窓部材２２によって隔てられている。筐体１０と窓部材２２との間には、液密性を確保するためのシール部材２４が設置されている。
【００１５】
筐体１０には、更に、燃料通路１２内の燃料の温度を調節する温度調節装置２６と、燃料通路１２内の燃料の温度を検出する温度センサ２８とが設置されている。温度調節装置２６は、燃料通路１２内の燃料温度を上昇させることのできるヒータを備えている。また、燃料通路１２内の燃料の温度を低下させる必要がある場合には、温度調節装置２６は、例えばペルチェ素子などを利用して、燃料を冷却可能に構成することができる。
【００１６】
燃料性状検出装置は、更に、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。発光装置１４、受光装置１６、温度調節装置２６および温度センサ２８は、それぞれ、ＥＣＵ５０に電気的に接続されている。
【００１７】
発光装置１４から発せられた光は、導光部材１８内を通り、導光部材１８と窓部材２２との間に満たされている燃料に照射される。導光部材１８と窓部材２２との間の燃料を透過した光は、窓部材２２を通って、受光装置１６に受光される。受光装置１６は、受光した光を光電変換し、その光量に応じた出力を発する。燃料通路１２内の燃料の光透過率が高いほど、受光装置１６に入射する光量が多くなるので、受光装置１６の出力が大きくなる。従って、ＥＣＵ５０は、受光装置１６の出力に基づいて、燃料の光透過率を検出することができる。
【００１８】
次に、図２を参照して、本実施形態における燃料性状の検出方法について説明する。以下では、二種の物質（物質Ａおよび物質Ｂとする）とが混合された燃料の混合比（ここでは、物質Ｂの濃度とする）を検出する場合について説明する。図２は、異なる温度Ｔ1およびＴ2（Ｔ1≠Ｔ2）における物質Ａ、物質Ｂおよび検出対象物の光透過率の波長特性を示す図である。
【００１９】
物質によっては、光透過率（とりわけ、特定の波長帯の光透過率）が温度によって変化するものがある。温度変化に対する光透過率の変化量は、物質によって異なり、変化量の大きい物質もあれば、ほとんど変化しない物質もある。物質Ａは、光透過率の温度依存性が小さい物質を代表しており、物質Ｂは、光透過率の温度依存性が大きい物質を代表している。図２中には、物質Ａが１００％の場合の光透過率（以下、単に「物質Ａの光透過率」と称する）と、物質Ｂが１００％の場合の光透過率（以下、単に「物質Ｂの光透過率」と称する）とが示されている。物質Ａの光透過率は、温度による変化が小さいため、温度Ｔ1でも温度Ｔ2でも実質的に同じである。一方、物質Ｂの光透過率は、温度による変化が大きい。以下の説明では、温度Ｔ1における物質Ｂの光透過率と、温度Ｔ2における物質Ｂの光透過率との差をｃとする。
【００２０】
図２中には、更に、検出対象となる燃料、すなわち物質Ａおよび物質Ｂの混合物（以下、「検出対象物」と称する）の、温度Ｔ1およびＴ2における光透過率が示されている。以下の説明では、温度Ｔ1における検出対象物の光透過率と、温度Ｔ2における検出対象物の光透過率との差をｂとする。また、温度Ｔ1およびＴ2における物質Ａの光透過率と、温度Ｔ1における検出対象物の光透過率との差をａとする。
【００２１】
本実施形態の燃料性状検出装置では、温度調節装置２６によって燃料の温度を調節することにより、温度Ｔ1における光透過率と、温度Ｔ2における光透過率とを測定する。そして、両者の差ｂの値に基づいて、物質Ｂの濃度を算出する。これにより、物質Ｂの濃度をより正確に求めることができる。その理由について、以下に説明する。
【００２２】
仮に、温度Ｔ1において測定した光透過率のみに基づいて検出対象物中の物質Ｂの濃度を求めるとした場合、実質的には、温度Ｔ1における検出対象物の光透過率の測定値と、温度Ｔ1における物質Ａの光透過率（予め記憶されている値）との差ａを求め、このａの値に基づいて物質Ｂの濃度を算出することになる。しかしながら、物質Ｂの濃度が低い場合には、検出対象物の光透過率が物質Ａの光透過率に近くなるので、両者の差であるａの値が小さくなる。このため、誤差の影響を受け易くなり、物質Ｂの濃度を精度良く検出することが困難となる。
【００２３】
このような場合に、検出対象物の温度をＴ2に変更することにより、物質Ｂの光透過率が変化することを利用して、物質Ｂの濃度を精度良く検出することが可能となる。温度がＴ1からＴ2へ変化すると、物質Ｂの光透過率は、大きく変化（低下）する。この変化量がｃに相当する。この影響が混合物である検出対象物にも現れるため、温度がＴ1からＴ2へ変化すると、検出対象物の光透過率も変化（低下）する。この変化量がｂに相当する。仮に、検出対象物が１００％物質Ｂで構成されているとすれば、変化量ｂは変化量ｃに等しくなる。逆に、検出対象物が１００％物質Ａで構成されているとすれば、変化量ｂはゼロとなるはずである。従って、変化量ｂと、物質Ｂの濃度との関係は、概念的には、図３に示すような関係となる。
【００２４】
従って、図３に示すような検量データを作成してＥＣＵ５０に予め記憶しておき、検出対象物である燃料に対し、温度Ｔ1における光透過率と、温度Ｔ2における光透過率とを測定して、その両者の差ｂを求めて検量データと照合することにより、物質Ｂの濃度を精度良く求めることができる。
【００２５】
図４は、上記の方法に基づいて燃料性状を検出するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。図４に示すルーチンによれば、まず、所定の温度Ｔ1において燃料の光透過率を測定する処理が実行される（ステップ１００）。この処理では、まず、温度調節装置２６を作動し、燃料通路１２内の燃料温度をＴ1まで変化させる。温度センサ２８で検出される燃料温度がＴ1となったら、発光装置１４および受光装置１６を用いて、光透過率が測定される。
【００２６】
次いで、温度Ｔ1とは異なる所定の温度Ｔ2において燃料の光透過率を測定する処理が実行される（ステップ１０２）。本実施形態では、この処理では、燃料通路１２内の燃料温度がＴ2へ変化するように温度調節装置２６を作動する。温度センサ２８で検出される燃料温度がＴ2となったら、発光装置１４および受光装置１６を用いて、光透過率が測定される。
【００２７】
続いて、上記ステップ１００で取得された温度Ｔ1での光透過率の測定値と、上記ステップ１０２で取得された温度Ｔ2での光透過率の測定値との差ｂが算出される（ステップ１０４）。そして、この算出されたｂの値を、図３に示すような、予め記憶された検量データと照合することにより、物質Ｂの濃度が算出される（ステップ１０６）。
【００２８】
以上説明したような本実施形態の燃料性状検出装置によれば、含有成分の光透過率が温度によって変化する特性を利用することにより、含有成分の混合比（濃度）を精度良く検出することができる。
【００２９】
なお、検出精度をより向上するためには、温度変化に対する光透過率の変化が大きく現れる所定の波長帯の光を用いて光透過率が検出されるように、発光装置１４や受光装置１６の仕様を設定することが望ましい。すなわち、上記所定波長帯に一致する発光波長を有する発光素子を発光装置１４として用いるか、または、上記所定波長帯の光を選択的に透過させる光学フィルタを用いて発光装置１４の発光波長を上記所定波長帯に一致させることが望ましい。あるいは、上記所定波長帯の光に対して選択的に高い感度を有する受光装置１６を用いることによっても、同様の効果が得られる。
【００３０】
また、本発明において光透過率を測定する光（発光装置１４から発せられ、受光装置１６で受光される光）は、可視光領域に限らず、赤外領域または紫外領域の光であってもよい。
【００３１】
また、本実施形態では、温度Ｔ1，Ｔ2の間での物質Ａの光透過率の変化が実質的にゼロであるものとして説明したが、本発明の適用範囲はこのような場合に限定されるものではなく、含有成分同士の間で温度変化に対する光透過率の変化量に大小関係がありさえすれば本発明を適用可能である。また、検出する成分は、燃料に本来含まれる成分に限定されるものではない。例えば、燃料が空気中の水分を吸収したり、あるいはバイオマス由来成分の劣化によって燃料中に水分が生成したりする場合がある。水は、特定の波長帯の光透過率が温度によって大きく変化する特性を有している。このため、本発明の燃料性状検出装置によれば、その特定波長帯における光透過率の温度による変化を検出することにより、燃料の含水率を高精度に検出することができる。
【００３２】
また、本発明の燃料性状検出装置の検出対象となる燃料性状は、各成分の混合比（濃度）に限定されるものではない。例えば、菜種油は、新品時には光透過率が温度によらず一定であるが、酸化劣化した場合には、光透過率が温度によって変化する特性を示す。従って、本発明の燃料性状検出装置により、菜種油等、同様の特性を示す成分を含む燃料の酸化劣化を検出することも可能である。すなわち、温度変化に対する光透過率の変化が見られない場合には燃料が酸化劣化していないと判定し、温度変化に対する光透過率の変化量が基準値を超える場合には燃料が酸化劣化していると判定することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、温度調節装置２６によって燃料の温度を強制的に変化させることによって温度Ｔ1，Ｔ2での光透過率を測定するものとして説明したが、外部からの伝熱（例えば、内燃機関や排気管などからの伝熱）によって燃料通路１２内の燃料温度が温度Ｔ1，Ｔ2を含む範囲で変化することが期待できる場合には、温度調節装置２６は不要である。このような場合には、温度センサ２８で検出される燃料温度が、Ｔ1となったタイミングと、Ｔ2となったタイミングとに合わせて、それぞれ光透過率を測定すればよい。また、光透過率を測定する特定の温度Ｔ1，Ｔ2を定めず、光透過率が温度によって変化するかどうかだけを検出すればよいような場合には、温度センサ２８も不要である。
【００３４】
また、本実施形態では、光透過率を測定する特定の温度がＴ1，Ｔ2の２点であるものとして説明したが、本発明では、３点以上の異なる温度で光透過率を測定し、それらの光透過率の変化に基づいて燃料性状を判定するようにしてもよい。
【００３５】
上述した実施の形態１においては、発光装置１４、受光装置１６およびＥＣＵ５０が前記第１の発明における「光透過率検出手段」に、物質Ａが前記第２の発明における「第１成分」に、物質Ｂが前記第２の発明における「第２成分」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１００〜１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「光透過率変化検出手段」が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「燃料性状判定手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【００３６】
１０            筐体
１２            燃料通路
１４            発光装置
１６            受光装置
１８            導光部材
２２            窓部材
２６            温度調節装置
５０            ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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