(57)【要約】【課題】バイオ燃料を使用可能な内燃機関にあって、好適に燃料の劣化を判定することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】バイオ燃料を使用可能なディーゼル機関は電子制御装置を備える。動粘度計は燃料の動粘度Ｖを計測する。温度計は燃料の温度Ｔを計測する。電子制御装置は、計測された動粘度Ｖを一定温度における燃料の動粘度Ｖｔに補正するとともに、補正した動粘度Ｖｔに基づいて燃料の劣化を判定する劣化判定処理を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオ燃料を使用可能な内燃機関の制御装置において、
前記燃料の動粘度を計測する動粘度計測手段と、
前記動粘度計測手段により計測された動粘度に基づいて前記燃料の劣化を判定する劣化判定手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記劣化判定手段は、前記動粘度の変化率を算出するとともに、同変化率が所定値以上であるときに前記燃料が劣化していると判定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記燃料の温度を計測する温度計測手段を備え、
前記劣化判定手段は、前記動粘度計測手段により計測された動粘度と前記温度計測手段により計測された温度とに基づいて前記燃料の劣化を判定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
前記劣化判定手段は、前記動粘度計測手段により計測された動粘度を一定の温度における前記燃料の動粘度に相当するように補正して前記燃料の劣化を判定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記劣化判定手段は、前記動粘度が所定値以上であるときに前記燃料が劣化していると判定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関は、前記燃料を高圧状態で保持するとともに気筒内に前記燃料を噴射供給するコモンレール式燃料噴射弁を備える
請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はバイオ燃料を使用可能な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生物から抽出された油脂やアルコールを原料としたバイオ燃料を、自動車の燃料として利用することが促進されている。これに伴い、機関燃料としてバイオ燃料のみ、又はバイオ燃料とガソリンや軽油とを混合させた混合燃料を使用可能な車載内燃機関の研究開発が進められている。例えば、特許文献１においては、バイオ燃料がディーゼルエンジンに適用されるようにしている。
【特許文献１】特開２００５−６１２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、バイオ燃料は経時に伴ってその燃料性状が劣化し易く、そうした燃料性状の劣化に起因して燃料内に異物が発生するおそれがある。そして、例えば特許文献１に記載の内燃機関の燃料噴射弁や燃料ポンプ等のような燃料噴射系に上記異物が堆積すると、燃料噴射系内の通路断面積が小さくなり燃料噴射系内を流れる燃料量の制御に影響がおよぶことが考えられる。このため、燃料内の異物の発生を抑制すべく燃料の劣化を判定することが必要となる。
【０００４】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものでありその目的は、バイオ燃料を使用可能な内燃機関にあって、好適に燃料の劣化を判定することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、バイオ燃料を使用可能な内燃機関の制御装置において、前記燃料の動粘度を計測する動粘度計測手段と、前記動粘度計測手段により計測された動粘度に基づいて前記燃料の劣化を判定する劣化判定手段とを備えることをその要旨とする。
【０００６】
バイオ燃料は経時に伴って動粘度が大きく変化するという性質を有する。
この点、上記構成によれば、燃料の動粘度を計測する動粘度計測手段と、動粘度計測手段により計測された動粘度に基づいて燃料の劣化を判定する劣化判定手段とを備えるため、好適に燃料の劣化を判定することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記劣化判定手段は、前記動粘度の変化率を算出するとともに、同変化率が所定値以上であるときに前記燃料が劣化していると判定することをその要旨とする。
【０００８】
バイオ燃料は劣化に伴って動粘度の変化率が大きくなる性質を有し、劣化後の動粘度の変化率は劣化前に比べて大きくなる。
この点、上記構成では、劣化判定手段は、燃料の動粘度の変化率を算出するとともに、変化率が所定値以上であるときに燃料が劣化していると判定するため、燃料の劣化時に好適に燃料の劣化を判定することが可能となる。なお、上記所定値として燃料が大きく劣化する直前に相当する変化率に設定すると、燃料が大きく劣化する直前に燃料の劣化を判定することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、前記燃料の温度を計測する温度計測手段を備え、前記劣化判定手段は、前記動粘度計測手段により計測された動粘度と前記温度計測手段により計測された温度とに基づいて前記燃料の劣化を判定することをその要旨とする。
【００１０】
バイオ燃料の動粘度は温度によって大きく影響を受ける。
この点、上記構成によれば、燃料の温度を計測する温度計測手段を備え、劣化判定手段は、動粘度計測手段により計測された動粘度と温度計測手段により計測された温度とに基づいて燃料の劣化を判定するため、より好適に燃料の劣化を判定することができる。
【００１１】
具体的には、請求項４に記載の発明によるように、劣化判定手段は、動粘度計測手段により計測された動粘度を一定の温度における燃料の動粘度に相当するように補正して燃料の劣化を判定するといった態様を採用することができる。
【００１２】
上記構成であれば、動粘度計測手段により異なる温度において動粘度が計測されても、一定の温度における燃料の動粘度に補正した上で適切に燃料の劣化を判定することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置において、前記劣化判定手段は、前記動粘度が所定値以上であるときに前記燃料が劣化していると判定することをその要旨とする。
【００１４】
上記構成によれば、劣化判定手段は、動粘度が所定値以上であるときに燃料が劣化していると判定するため、たとえば燃料タンクに燃料が供給される際にすでに燃料が劣化している等、ただちに燃料交換が必要となる場合において、燃料の動粘度のみで燃料の劣化を判定することができるため、早期に燃料の劣化を判定することが可能となる。
【００１５】
ところで、バイオ燃料は高温下において特に劣化しやすい。そのため、バイオ燃料が採用される内燃機関にコモンレール式燃料噴射弁が搭載される場合においては、コモンレール内やコモンレールから高圧燃料が供給される燃料噴射弁内は温度が上昇し易いため、燃料の劣化に伴って燃料内に生じる異物が堆積するおそれがある。そこで、請求項１〜５の構成に請求項６の構成である、燃料を高圧状態で保持するとともに気筒内に燃料を噴射供給するコモンレール式燃料噴射弁を備えるようにすると、異物の堆積を好適に抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明にかかる内燃機関の制御装置を、バイオ燃料を使用可能であるディーゼル機関の制御装置に具体化した一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１は本実施形態におけるディーゼル機関の概略構成を示している。同図１に示されるように、ディーゼル機関には、燃焼室１０内に燃料を噴射する燃料噴射弁１１が設けられている。この燃料噴射弁１１に供給される燃料は、まず燃料タンク１２から吸入管８１を介してサプライポンプ１３に吸入されるとともに、同サプライポンプ１３を通じて加圧されてコモンレール１４に圧送される。そして、こうしてコモンレール１４に蓄圧された燃料が、燃料噴射弁１１に供給されて燃焼室１０内に噴射される。なお、本実施形態における燃料タンク１２内には、生物から抽出された油脂を原料としたバイオ燃料が貯留されている。
【００１７】
また、燃焼室１０内では、吸気通路１５を通じて導入される吸入空気と燃料噴射弁１１から噴射される燃料とからなる混合気が燃焼されるとともに、この混合気の燃焼に伴うピストンの直進運動がコンロッドを介してクランクシャフトの回転運動に変換される。こうした回転運動がディーゼル機関の動力となる。
【００１８】
ディーゼル機関には機関運転状態を検出すべく各種センサが設けられるとともに、その各種センサからの出力信号が電子制御装置５０に入力される。電子制御装置５０は、演算処理装置（ＣＰＵ）、プログラムメモリ（ＲＯＭ）、データメモリ（ＲＡＭ）、不揮発性メモリ等を有するマイクロコンピュータを備え、ディーゼル機関の運転状態を総括制御する部分である。すなわち、電子制御装置５０では、上述したような各種センサからの出力信号に基づいてディーゼル機関の運転にかかる各種状態量を求める。そして、電子制御装置５０は、それら求められた状態量に基づいて燃料噴射弁１１やサプライポンプ１３等を駆動するようにしている。
【００１９】
ところで、バイオ燃料は経時に伴ってその燃料性状が劣化し易く、そうした燃料性状の劣化に起因して燃料内に異物が発生するおそれがある。そして、本実施形態のようにバイオ燃料が適用されるディーゼル機関においては、その燃料噴射弁やサプライポンプのような燃料噴射系に上記異物が堆積すると、燃料噴射系内の通路断面積が小さくなり燃料噴射系内を流れる燃料量の制御に影響がおよぶことが考えられる。このため、燃料内の異物の発生を抑制すべく燃料の劣化を判定することが必要となる。
【００２０】
そこで、本実施形態におけるディーゼル機関は、燃料の動粘度を計測する動粘度計と、燃料の温度を計測する温度計とを備え、電子制御装置５０は動粘度計により計測された動粘度と温度計により計測された温度とに基づいて燃料の劣化を判定する劣化判定処理を実行するようにしている。
【００２１】
上記動粘度計及び上記温度計について、詳しくは、図１に示されるように、ディーゼル機関において、動粘度計測手段に相当する動粘度計３１及び温度計測手段に相当する温度計３２は、上記吸入管８１の途中に設けられている。具体的には、動粘度計３１は、水晶振動子により燃料を振動させて、同水晶振動子に接続された発振回路における電力損出から動粘度を算出するものであり、ここではＢｉＯＤＥ社製  商品名ＡＶＭ３００３が用いられている。そして、燃料が吸入管８１内を流れる間に、動粘度計３１から燃料の動粘度が、温度計３２から燃料の温度が、それぞれ出力信号として電子制御装置５０に入力されることにより、燃料の動粘度および温度が計測される。なお、本制御装置５０は、車両運転者に燃料の交換を促すための警告灯６０を備えている。
【００２２】
次に、図２を参照して、電子制御装置５０によって実行される劣化判定処理について説明する。なお、本処理が劣化判定手段としての処理に相当し、所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。
【００２３】
同図２に示されるように、本劣化判定処理は、まず上述のとおり、動粘度Ｖ及び燃料の温度Ｔを読み込む（ステップＳ１１０）。さらに、動粘度Ｖ及び燃料の温度Ｔ以外の運転条件を読み込む（ステップＳ１２０）。ここで、読み込まれる運転条件としては、外気の温度等、燃料の動粘度の値に影響がおよぶ可能性がある要素の値であり、上述のようにディーゼル機関に設けられる各種センサから出力信号として電子制御装置５０に入力される。
【００２４】
ところで、一般的に、バイオ燃料の動粘度は温度によって大きく影響を受ける。そのため、本処理においては、上述のように読み込まれた動粘度Ｖを一定温度における燃料の動粘度Ｖｔに補正し（ステップＳ１３０）、次に続く行程において燃料が一定温度における動粘度Ｖｔについて比較検討するようにしている。ここで、この補正の仕方としては、例えば、計測された動粘度Ｖに燃料の温度ごとに設定された所定値を加算又は乗算して一定温度における動粘度Ｖｔに相当するように補正するものである。なお、一定温度における動粘度Ｖｔは、上記のように読み込まれた運転条件によって更に補正されている。
【００２５】
そして、補正した動粘度Ｖｔが所定値Ｖｃ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１４０）。ここで、図３に実線及び２点鎖線で示されるように、バイオ燃料の動粘度は経時に伴って大きく変化する。例えば、同図３の２点鎖線で示すように、動粘度Ｖｔが所定値Ｖｃに達すると（同図では時間ｔ３）、図２に示す処理において補正した動粘度Ｖｔが所定値Ｖｃ以上であると判断され（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）、燃料の劣化が判定される（ステップＳ１８０）。そして、電子制御装置５０は、先の図１に示される警告灯６０を点灯し（ステップＳ１９０）、車両運転者に燃料の交換を促した後、本処理を一旦終了する。
【００２６】
対して、図３に実線で示すように、例えば時間ｔ３においては動粘度Ｖｔが所定値Ｖｃに達していないため、補正した動粘度Ｖｔが所定値Ｖｃ未満であると判断され（ステップＳ１４０：ＮＯ）、本処理は次の行程に移行する。なお、本実施形態における所定値Ｖｃは、燃料が大きく劣化したときの動粘度の値であり、燃料噴射弁１１やサプライポンプ１３（図１）等の燃料噴射系内を流れる燃料量の制御に上述のような異物の堆積による影響が生じる値であるとする。また、所定値Ｖｃは、実験によって求められた実験値である。
【００２７】
続いて、本処理は図２に示されるように、補正した動粘度Ｖｔの履歴を記憶し（ステップＳ１５０）、記憶された動粘度Ｖｔの変化率を算出する（ステップＳ１６０）。具体的には、図３に実線で示すように、例えば時間ｔ２において動粘度Ｖ２が記憶されると、同動粘度Ｖ２とその直前の時間ｔ１において記憶された動粘度Ｖ１とが比較され、時間ｔ１から時間ｔ２にかけての動粘度Ｖｔの傾きを変化率として算出する。
【００２８】
そして、図２に示されるように、変化率が所定値以上であるか否かが判断される（ステップＳ１７０）。ここで、バイオ燃料は劣化に伴って動粘度の変化率が大きくなる性質を有し、劣化後の動粘度の変化率は劣化前に比べて大きくなる。また、図３に示すように、バイオ燃料の種類によって動粘度の値は変化するものの、その変化率は燃料の種類に関わらず概ね同様の傾向で変化する。そこで、本実施形態においては、変化率の上記所定値として燃料が大きく劣化する直前に相当する変化率に設定している。
【００２９】
例えば、図３に実線で示すように、時間ｔ１から時間ｔ２にかけての動粘度Ｖｔの変化率が上記所定値に満たない場合、図２に示される処理において変化率は所定値未満であると判断され（ステップＳ１７０：ＮＯ）、本処理を一旦終了する。
【００３０】
対して、図３に実線で示すように、上記時間ｔ２から所定時間経過した時間ｔ５においても、同様に時間ｔ４から時間ｔ５にかけての動粘度Ｖｔの変化率が所定値以上であるか否かが判断される。ここで、時間ｔ４から時間ｔ５にかけての動粘度Ｖｔの変化率が上記所定値に達することとなり、図２に示される処理において変化率は所定値以上であると判断され（ステップＳ１７０：ＹＥＳ）、燃料の劣化が判定される（ステップＳ１８０）。そして、上述のように警告灯６０が点灯され（ステップＳ１９０）、本処理は一旦終了される。
【００３１】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）燃料の動粘度Ｖを計測する動粘度計３１を備え、動粘度計３１により計測された動粘度Ｖに基づいて燃料の劣化を判定する劣化判定処理が行われるため、好適に燃料の劣化を判定することができる。
【００３２】
（２）劣化判定処理においては、燃料の動粘度Ｖｔの変化率が算出されるとともに、変化率が所定値以上であるときに燃料が劣化していると判定されるため、燃料の劣化時に好適に燃料の劣化を判定することが可能となる。
【００３３】
（３）変化率の上記所定値として燃料が大きく劣化する直前に相当する変化率に設定するため、燃料が大きく劣化する直前に燃料の劣化を判定することができる。
（４）燃料の温度Ｔを計測する温度計３２を備え、劣化判定処理において、動粘度計３１により計測された動粘度Ｖと温度計３２により計測された温度Ｔとに基づいて燃料の劣化を判定するため、より好適に燃料の劣化を判定することができる。
【００３４】
（５）動粘度計３１により異なる温度Ｔにおいて動粘度Ｖが計測されても、一定の温度における燃料の動粘度Ｖｔに補正した上で適切に燃料の劣化を判定することができる。
（６）劣化判定処理においては、動粘度Ｖｔが所定値Ｖｃ以上であるときに燃料が劣化していると判定するため、たとえば燃料タンクに燃料が供給される際にすでに燃料が劣化している等、ただちに燃料交換が必要となる場合において、燃料の動粘度Ｖｔのみで燃料の劣化を判定することができるため、早期に燃料の劣化を判定することが可能となる。
【００３５】
（７）ところで、バイオ燃料は高温下において特に劣化しやすい。そのため、上記実施形態のように、バイオ燃料が採用されるディーゼル機関にコモンレール１４に接続される燃料噴射弁１１が搭載される場合においては、コモンレール１４内やコモンレール１４から高圧燃料が供給される燃料噴射弁１１内は温度が上昇し易いため、燃料の劣化に伴って燃料内に生じる異物が堆積するおそれがある。しかしながら、上述のように動粘度計３１を備えるとともに劣化判定処理を行うようにすると、異物の堆積を好適に抑制することが可能となる。
【００３６】
（８）外気の温度等、燃料の動粘度の値に影響がおよぶ可能性がある要素を運転条件として読み込み、この運転条件により動粘度Ｖｔを更に補正しているため、より適切に燃料の劣化を判定することができる。また、このように補正された動粘度Ｖｔの履歴に基づいて動粘度Ｖｔの変化率を算出し、これを所定値と比較して燃料の劣化判定を行っているため、この変化率に基づく劣化判定も適切に行うことができる。
【００３７】
尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態においては、直近の２つの異なる時間における動粘度Ｖｔの変化率について燃料の劣化判定を行っていたが、一定時間離れた時点における動粘度Ｖｔの変化率について燃料の劣化判定を行うようにしてもよい。こうした形態を採用すると、上記実施形態の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
【００３８】
（９）一定時間離れた時点において燃料の動粘度Ｖｔの変化率が算出されて同変化率に基づいて燃料が劣化していると判定されるため、計測された燃料の動粘度Ｖや温度Ｔにばらつきが生じても変化率におよぶ影響が軽減し、より好適に燃料の劣化を判定することができる。
【００３９】
・上記実施形態においては、動粘度計３１により計測された動粘度Ｖと温度計３２により計測された燃料の温度Ｔとに基づいて燃料の劣化を判定するようにしていたが、燃料の温度を考慮せず動粘度のみに基づいて燃料の劣化を判定するようにしてもよい。
【００４０】
・上記実施形態においては、燃料の動粘度Ｖｔの変化率の所定値として、燃料が大きく劣化する直前に相当する変化率に設定していたが、変化率の所定値は自由に設定可能である。
【００４１】
・上記実施形態においては、動粘度計３１によって計測された動粘度Ｖを一定の温度における燃料の動粘度Ｖｔに相当するように補正して燃料の劣化を判定するようにしていたが、異なる温度において計測された動粘度を補正しないまま燃料の劣化判定に用いるようにしてもよい。詳しくは、上記実施形態のように、計測された動粘度の値から燃料の劣化を判定するようにしてもよいし、計測された動粘度から変化率を算出して同変化率から燃料の劣化を判定するようにしてもよい。
【００４２】
・上記実施形態においては、動粘度Ｖｔの変化率と動粘度Ｖｔの値そのものとで燃料の劣化を判定するようにしていたが、動粘度の変化率のみに基づいて燃料の劣化を判定するようにしてもよいし、動粘度の値のみに基づいて燃料の劣化を判定するようにしてもよい。
【００４３】
・上記実施形態においては、燃料の動粘度Ｖ及び温度Ｔ以外の運転条件を読み込み、読み込まれた運転条件に応じて動粘度Ｖｔを更に補正していたが、燃料の動粘度Ｖ及び温度Ｔのみに基づいて燃料の劣化判定を行ってもよい。また、動粘度Ｖを補正する代わりに、所定値Ｖｃあるいは変化率を判定するための所定値を補正してもよい。
【００４４】
・上記実施形態においては、動粘度計３１は、水晶振動子により燃料を振動させて、同水晶振動子に接続された発振回路における電力損出から動粘度を算出するものであったが、例えば、循環力または回転力を与えて生じた直接速度または力を計測し、その計測値から動粘度を算出するもの等、その他の方法で動粘度を計測する動粘度計測手段を採用するようにしてもよい。
【００４５】
・上記実施形態においては、生物から抽出された油脂を原料としたバイオ燃料が燃料タンク１２内に貯留されているディーゼル機関の電子制御装置５０に本発明を採用したが、生物から抽出されたアルコールを原料としたバイオ燃料とガソリンとが混合された混合燃料が燃料タンク内に貯留されているガソリン機関の制御装置に本発明を採用してもよい。特に、筒内燃料噴射弁を備えるガソリン機関の制御装置においては、上記実施形態と同様の課題が生じるおそれがあるため、本発明を採用すると上述した効果と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明に係る内燃機関の制御装置の一実施形態についてその適用対象となるディーゼル機関の概略構成を模式的に示す模式図。
【図２】同実施形態の内燃機関において実行される燃料の劣化判定処理の処理手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態での時間に応じた燃料の動粘度の変化態様を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４７】
１０…燃焼室、１１…燃料噴射弁、１２…燃料タンク、１３…サプライポンプ、１４…コモンレール、１５…吸気通路、３１…動粘度計、３２…温度計、５０…電子制御装置、６０…警告灯、８１…吸入管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009293437.tif 000005