(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の燃料性状判定装置に関し、３種以上の混合燃料であっても、基準燃料に対するそれぞれの異種燃料の混合割合および各異種燃料の種類を推定できるようにすることを目的とする。【解決手段】クランクケース内圧を検出する圧力センサと、オイルパン内の油温を検出する油温センサとを備える。機関暖機時に、機関暖機期間中における基準燃料の使用時のクランクケース内圧と油温との関係と、機関暖機期間中にクランクケース内圧が極大値を示すときの油温およびクランクケース内圧と、基準燃料に加えて混入されることが想定された異種燃料の沸点と、基準燃料に対して所定混合割合で異種燃料が混合している場合に当該異種燃料の沸点近傍で生じるクランクケース内圧の上昇量である基準上昇量と、に基づいて、基準燃料に対する異種燃料の混合割合と当該異種燃料の種類とを推定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクケース内圧を検出する圧力センサと、
オイルパン内の油温を検出する油温センサと、
を備える内燃機関の燃料性状判定装置であって、
機関暖機時に、機関暖機期間中における基準燃料の使用時のクランクケース内圧と油温との関係と、機関暖機期間中にクランクケース内圧が極大値を示すときの油温およびクランクケース内圧と、基準燃料に加えて混入されることが想定された異種燃料の沸点と、基準燃料に対して所定混合割合で異種燃料が混合している場合に当該異種燃料の沸点近傍で生じるクランクケース内圧の上昇量である基準上昇量と、に基づいて、基準燃料に対する異種燃料の混合割合と当該異種燃料の種類とを推定することを特徴とする内燃機関の燃料性状判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の燃料性状判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、アルコール濃度センサを用いて燃料のアルコール濃度の推定を行う内燃機関の燃料性状判定装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−００１８５６号公報
【特許文献２】特開平１０−３１７９３６号公報
【特許文献３】特開２００６−５２５４５４号公報
【特許文献４】特開２００５−３４４６４１号公報
【特許文献５】特開２０１２−０２１４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アルコール濃度センサを利用した特許文献１に記載の燃料のアルコール濃度の推定手法では、基準燃料を含めて３種以上の混合燃料が使用されている場合には、基準燃料に対するそれぞれの異種燃料の混合割合および各異種燃料の種類を推定することができない。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、３種以上の混合燃料であっても、基準燃料に対するそれぞれの異種燃料の混合割合および各異種燃料の種類を推定できるようにした内燃機関の燃料性状判定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】
【０００６】
本発明は、クランクケース内圧を検出する圧力センサと、オイルパン内の油温を検出する油温センサと、を備える内燃機関の燃料性状判定装置であって、
機関暖機時に、機関暖機期間中における基準燃料の使用時のクランクケース内圧と油温との関係と、機関暖機期間中にクランクケース内圧が極大値を示すときの油温およびクランクケース内圧と、基準燃料に加えて混入されることが想定された異種燃料の沸点と、基準燃料に対して所定混合割合で異種燃料が混合している場合に当該異種燃料の沸点近傍で生じるクランクケース内圧の上昇量である基準上昇量と、に基づいて、基準燃料に対する異種燃料の混合割合と当該異種燃料の種類とを推定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、３種以上の混合燃料であっても、基準燃料に対するそれぞれの異種燃料の混合割合および各異種燃料の種類を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】機関暖機時のオイルパン内の油温とクランクケース内圧との関係を表した図である。
【図２】本発明の実施の形態１における燃料性状の判定手法を説明するための図である。
【図３】基準燃料１００％の燃料の使用時にクランクケース内圧を負圧で維持可能な機能を備えている内燃機関での暖機時のオイルパン内の油温とクランクケース内圧との関係を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る燃料性状判定装置は、所定の基準燃料と異種燃料との混合燃料を使用可能な内燃機関に適用される。より具体的には、本実施形態の内燃機関は、一例として、基準燃料としてガソリンが使用され、異種燃料としてエタノールが使用されることが正規な状態であるとして設計されたものである。そのうえで、本実施形態の内燃機関では、エタノール以外に他の異種燃料としてのメタノールが混入されることが想定されている。
【００１０】
上記内燃機関（すなわち、メタノールが混入されることを正規な状態として想定していない内燃機関）では、メタノールが高濃度で燃料に含まれる場合には次のような問題がある。すなわち、燃料配管等の燃料系の部品に腐食および摩耗等が生じ易い。また、正規燃料の使用時と比べて、蒸発性が異なるため始動性および過渡（加速）特性に差が生じる。その結果、各種エンジン制御の変更が必要となる。したがって、メタノールの混入が想定される場合には、使用が正規に予定されているエタノールの基準燃料に対する混合割合だけでなく、メタノールの混入の有無およびその混合割合を推定できるようになっていることが好ましい。
【００１１】
そこで、本実施形態の燃料性状判定装置では、以下に説明する手法を用いて、基準燃料（ガソリン）に対するそれぞれの異種燃料（エタノールおよびメタノール）の混合割合および各異種燃料の種類を推定する。このような推定に利用されるセンサとして、内燃機関には、クランクケース内圧を検出するための圧力センサと、オイルパン内のオイルの温度（油温）を検出する油温センサとが備えられている。
【００１２】
図１は、機関暖機時のオイルパン内の油温とクランクケース内圧との関係を表した図である。図１は、混入対象の異種燃料であるメタノールの沸点よりも油温が低い状態において内燃機関が始動された場合のものである。図１中に破線で示す波形は、基準燃料（ガソリン）１００％の燃料の使用時のものであり、同図中に実線で示す波形は、基準燃料に対して異種燃料（メタノール）が混入した時のものである。
【００１３】
複数の成分からなるガソリン１００％の燃料の場合には、暖機時における油温の上昇に伴って、オイルパン内のオイルに含まれていた燃料の低沸点成分から蒸発が徐々に進んでいくことで、クランクケース内圧が徐々に増加していく。一方、このガソリンに対して単一の成分からなる（すなわち、特定の沸点を有する）メタノールが混入した場合には、油温がメタノールの沸点近傍の値となったときにメタノールが急激に蒸発する。その結果、クランクケース内は基本的には閉塞空間であるため、図１に示すようにメタノールの蒸発によってクランクケース内圧が上昇し、極大値を示す。したがって、油温がメタノールの沸点近傍の値となるときにガソリン１００％の燃料に対してクランクケース内圧の差（上昇）が認められる場合には、メタノールが混入していると判断することができる。
【００１４】
図２は、本発明の実施の形態１における燃料性状の判定手法を説明するための図である。本実施形態では、メタノールを例に挙げて上述した暖機時のクランクケース内での現象に着目して、基準燃料（ガソリン）に対するそれぞれの異種燃料（メタノールおよびエタノール）の混合割合および各異種燃料の種類を推定する。
【００１５】
具体的には、燃料性状判定装置は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）を備えている。ＥＣＵのメモリーには、機関暖機期間中における基準燃料（ガソリン）１００％の燃料の使用時のクランクケース内圧と油温との関係Ａと、判定対象の異種燃料であるメタノールおよびエタノールの沸点とが記憶されている。また、ＥＣＵのメモリーには、基準燃料に対して所定混合割合（ここでは、一例として１００％を用いる）で異種燃料（メタノールもしくはエタノール）が混合している場合に当該異種燃料の沸点近傍で生じるクランクケース内圧の上昇量である基準上昇量が記憶されている。ここでいう基準上昇量とは、上記異種燃料の沸点近傍でクランクケース内圧が極大となる際の極大値と、当該極大値での油温と同一油温下での基準燃料１００％の燃料の使用時のクランクケース内圧との差圧に相当するものである。この差圧を、異種燃料がメタノールである場合には基準差圧Ｐａｒｅｆと称し、エタノールの場合には基準差圧Ｐｂｒｅｆと称する。これらの基準差圧Ｐａｒｅｆ、Ｐｂｒｅｆは、以下のように異種燃料の混合割合を推定する際の基準値として使用される。なお、燃料性状の推定を行う暖機期間中の運転状態（エンジン負荷およびエンジン回転数）に応じてクランクケース内圧が変化する構成である場合には、関係Ａおよび基準差圧Ｐａｒｅｆ、Ｐｂｒｅｆは所定運転状態毎に記憶されたものとされ、以下の燃料性状判定時の運転状態に応じたものが使用されるようになっていることが好ましい。
【００１６】
ＥＣＵは、既述した圧力センサおよび油温センサを利用して、暖機期間中にクランクケース内圧が極大値を示すときの油温とクランクケース内圧とを取得する。ＥＣＵは、油温がメタノールの沸点付近の値であるときに所定の判定値よりもクランクケース内圧が高い場合には、燃料にメタノールが混入していると判断する。ＥＣＵは、同様に、油温がエタノールの沸点付近の値であるときに所定の判定値よりもクランクケース内圧が高い場合には、燃料にエタノールが混入していると判断する。ここで用いられるそれぞれの判定値は、異種燃料の蒸発に伴うクランクケース内圧の上昇レベルを検出するために、関係Ａにおいて油温が異種燃料の沸点の値であるときのクランクケース内圧の値を基準として設定される。
【００１７】
また、ＥＣＵは、暖機期間中に油温が異種燃料の沸点近傍の値となるときにクランクケース内圧が極大値を示した場合には、極大値と、当該極大値での油温と同一油温下での基準燃料１００％の燃料の使用時のクランクケース内圧との差圧を算出する。図２に示すように、異種燃料がメタノールである場合の差圧には差圧Ｐａが該当し、エタノールの場合の差圧には差圧Ｐｂが該当する。ＥＣＵは、メタノールの混入検出時には、差圧Ｐａと基準差圧Ｐａｒｅｆとを比較して基準燃料に対するメタノールの濃度（混合割合）を推定する。より具体的には、基準燃料に対するメタノールの濃度が高いほど、差圧Ｐａが大きくなる。メタノール濃度が１００％であるときの差圧を基準差圧Ｐａｒｅｆとして用いている場合には、ＥＣＵは、基準差圧Ｐａｒｅｆに対する差圧Ｐａの比率を算出し、算出した比率を基準燃料に対するメタノールの混合割合の推定値として取得する。エタノールの混合割合についても上記と同様に行うことができる。このことは、メタノールおよびエタノールの他にさらに混入が想定される異種燃料がある場合も同様である。
【００１８】
以上説明したように、暖機時にクランクケース内圧が極大値を示す際の油温の値は異種燃料の沸点に相当するものであるため、油温が上昇していく暖機期間中におけるクランクケース内圧の極大値に対応する油温に基づいて異種燃料の種類を推定することができる。また、基準燃料に対して異種燃料が混合していると、異種燃料の混合割合が高いほどクランクケース内圧の極大値が大きくなる。したがって、極大値の大きさに基づいて異種燃料の混合割合を推定することができる。このように、本実施形態の燃料性状判定装置によれば、異種燃料が１つである場合に限らず、異種燃料が複数となる場合（例えば、メタノールおよびエタノール）であっても、基準燃料（例えば、ガソリン）に対するそれぞれの異種燃料の混合割合および各異種燃料の種類を推定することができる。また、このような燃料性状の推定が可能となることで、メタノールの混入検出時には、ユーザーに対してメタノールが燃料に含まれていることを速やかに告知することができる。また、ＥＣＵではメタノール混入燃料に応じたエンジン制御に切り替えるといった対応が可能となる。これにより、燃料系部品の劣化を防止し、また、始動性などの運転性の悪化を防止することができる。
【００１９】
図３は、基準燃料１００％の燃料の使用時にクランクケース内圧を負圧で維持可能な機能を備えている内燃機関での暖機時のオイルパン内の油温とクランクケース内圧との関係を表した図である。基準燃料１００％の燃料の使用時にクランクケース内圧を負圧で維持可能なＰＣＶ装置（ブローバイガス還元装置）を備えている内燃機関では、図３中に破線で示すように、暖機期間中のクランクケース内圧は油温の上昇に関係なく負圧で維持されるようになる。このような構成を備える内燃機関において異種燃料（例えば、メタノール）が高い混合割合で混入していた場合には、油温が当該異種燃料の沸点近傍の値となるときにクランクケース内圧が正圧になる。したがって、油温が異種燃料の沸点近傍の値となるときにクランクケース内圧が正圧になったことを検知することで、当該異種燃料が多く含まれていると判定してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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