JP2008260541A - 車両の燃料補給安全装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自車に適合しない燃料が補給されることを防止する。
【解決手段】様々な種類の燃料を使用可能なエンジンを搭載した車両が給油所で燃料補給する場合、ナビゲーションシステム３２および燃料メモリ３４に記憶された燃料性状の情報に基づいて、給油装置２６から供給される燃料を特定する。そして、オクタン価、発熱量範囲、水分含有量等を燃料性状としてエンジン１０に適合するか否かを判断する。エンジン１０に適合しない燃料性状をもつ燃料の場合、燃料通信システム２５から給油情報システム２７へ燃料補給禁止を伝える信号を送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両への燃料補給に関し、特に、燃料性状の異なる複数の燃料に対する燃料補給処理に関する。

一般に、組成の異なる複数種類の燃料が混合してエンジンに使用されることがあり、例えばオクタン価が異なるガソリンが混合して使用され、あるいはエタノール濃度の異なるエタノール混合ガソリンが使用される。また、多種燃料内燃機関では、様々な種類の燃料が使用可能である。したがって、給油所で燃料補給する度に揮発性、オクタン価などの燃料性状が変化する。

燃料性状が変化するのに伴って理論空燃比などが変化し、燃焼が不安定となる。そのため、燃料性状に合わせたエンジンの運転制御が必要となる。例えば、ナビゲーションシステムを使って給油される燃料の揮発性を検知し、その揮発性に基づいて燃料性状を補正し、空燃比を制御する（特許文献１参照）。また、ナビゲーションシステムを使って給油される燃料の組成を取得し、給油前の燃料組成と給油燃料の燃料組成の割合に基づいて燃料噴射量、点火時期などを制御する（特許文献２参照）。
特開２００２−２７６４２８号公報 特開２００５−１１３７１５号公報

水分などが多く含まれるような燃料性状の粗悪な燃料は、エンジンに損傷を与える。このような燃料が給油されると、エンジンの運転制御によっても燃焼を安定化させることができず、燃焼不良や失火、あるいは燃料噴射装置の劣化を生じさせ、さらに、給油系統の腐食および破損や触媒劣化などを招く恐れがある。

また、燃料性状の品質が良好でも、その燃料性状に対する対処が施されていないエンジンに燃料補給が行われると、エンジンの運転に支障を来す恐れがある。例えば、アルコール対策を施していないガソリンエンジンに高濃度のアルコール混合ガソリンを給油した場合、腐食などによってエンジンの運転に支障を来す恐れがある。

本発明の燃料補給安全装置は、自車のエンジンに適合する燃料を確実に補給することを可能な装置あり、例えば、多種類の燃料を使用可能なエンジンを搭載された車両に設けられる。補給される燃料の燃料性状を取得する燃料性状取得手段と、取得された燃料性状が搭載されているエンジンに適合するか否かを判断する燃料適合性判断手段と、燃料性状がエンジンに適合しない場合、燃料性状が適合しないことを報知する報知手段とを備える。

ここで、燃料性状がエンジンに適合するとは、補給される燃料によって燃焼不安定化、出力低下、触媒劣化などの運転悪化が生じることなく、エンジン運転に基づいて本来備えるべき（要求される）品質を備えた燃料であること、あるいは、エンジンがその燃料性状に適合し、燃料に対処した内部構造、燃料系統によって構成されており、燃料によってエンジン損傷を来すことがないことを含む。適合性は、使用するエンジンの構造、運転特性等に基づいて定められる。燃料性状の種類は特に限定されず、ガソリン、軽油、天然ガスなど各燃料の特性を示すものを検出すればよい。エンジンの運転安定性、腐食などを判断することを考慮して、例えば、オクタン価、セタン価、発熱量、水分含有量、硫黄含有量、金属イオン含有量、ガム分含有量、アルコール濃度のうち少なくともいずれか１つを燃料性状として適合性を判断する。ただし、含有量は、ここでは燃料中に含まれる割合を示す。

また、燃料性状が適合しないことを報知するとは、音声、インジケータなど視覚、聴覚を通じて運転者、燃料補給者などに知らせることを表し、燃料補給装置など車両外部へその旨を通信することも含まれる。尚、燃料性状が適合する場合には、適合であると報知することも可能である。

燃料性状の良好な燃料であるか否かを判断する場合、例えば、水分含有量、硫黄含有量、金属イオン含有量、ガム分含有量の少なくともいずれかの含有量が所定の許容含有量を超えているか否かを判断すればよい。例えば、アルコール濃度を燃料性状として判断する場合、発熱量の範囲が所定の許容範囲外であるか、あるいは、アルコール濃度が所定の許容濃度を超えるか否かを判断してもよい。また、オクタン価、セタン価によって適合性を判断してもよい。

燃料性状を取得することに関しては、例えば、カーナビゲーションシステムなどの車両外部と通信可能な通信手段を用いて、燃料補給所で供給される燃料の燃料性状を取得すればよい。あるいは、車両が通信手段などを備えていなければ、料性状取得手段が、燃料補給口と燃料タンクとの間に設けられ、燃料性状を検出する燃料性状検出センサを設けるのが望ましい。この場合、サンプルとして微量の燃料補給をして燃料性状を取得すればよい。また、給油口が開いているか否かを判断し、燃料補給が可能な状態になってから燃料性状を取得してもよい。

燃料補給を禁止させるように報知することに関しては、給油所に通信システムが設けられている場合、報知手段は、給油装置側の通信システムと通信可能な通信手段を介して、燃料性状が適合しないことを表す信号を前記通信システムに送信するのがよい。燃料補給者は、その情報に基づいて燃料補給を禁止する。あるいは、燃料補給装置が自動的に補給禁止にするように構成すればよい。情報通信システムが燃料補給所に設けられていない場合、音、あるいは表示などによって補給禁止を伝えればよい。例えば、燃料性状が適合しないことを表示するインジケータもしくは燃料性状が適合しないことを音声伝達する音声伝達手段の少なくともいずれかが報知手段として設けられる。

燃料補給禁止を報知したにもかかわらず燃料補給した場合、その後に車両の故障問題が生じたとき、エンジンに適合しない燃料補給があったか否かをデータとして残すのが望ましい。したがって、エンジンに適合しない燃料性状をもつ燃料が補給された場合、少なくとも補給日時とその適合しない燃料の燃料性状とを記録する燃料性状記録手段をさらに設けるのがよい。

本発明によれば、自車に適合しない燃料が補給されることを防止することができる。

以下では、図面を参照して、本発明の実施形態である燃料供給系統を含めたエンジンについて説明する。

図１は、第１の実施形態である燃料供給系統を含むエンジンの概略的ブロック図である。

エンジン１０は、異なる種類の燃料を使用可能な多気筒エンジンであり、ここでは、ガソリン、エタノール、又はエタノール混合ガソリンが使用可能である。給油所に配置された給油装置２６は、ポンプおよびポンプ制御部（いずれも図示せず）を備え、ノズルを通して車両に燃料補給が可能である。車両（図示せず）後方に設けられた給油口２２から燃料供給管２３を通って燃料が補給され、燃料タンク２０に貯蔵される。そして、燃料タンク２０内の燃料は、燃料供給ポンプ２１によってエンジン１０へ供給される。エンジン１０では、吸気〜排気のサイクルに合わせてインジェクタ１２から燃料が噴射され、シリンダ内の混合気が点火される。シリンダ内で発生した燃料ガスは、排気管を通して触媒コンバータ１４へ送られる。

ＥＣＵ３０は、エンジン１０の運転動作を制御し、エンジン回転数、車速、アクセル開度などの様々な運転情報に基づき、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量などを調整する。また、ＥＣＵ３０は、燃料補給に関する制御を行う。給油口２２には、給油口の蓋２２Ａの開閉を検知する給油口スイッチ２４が設けられており、ＥＣＵ３０は蓋２２Ａの開閉を検出する。燃料残量センサ３１は、燃料タンク２０内の燃料残量を検出する。ＥＣＵ３０の燃料メモリ３４には、給油所の燃料性状に関するデータが記憶されており、給油される燃料の燃料性状を示す情報が給油所ごとに記憶されている。

ナビゲーションシステム３２は、ＧＰＳ機能によって車両の現在位置を特定し、ＥＣＵ３０にその位置情報を送信する。また、車両に設けられた燃料通信システム２５は、給油所に設けられた給油情報システム２７との間で相互通信可能であり、燃料補給に関する信号が燃料通信システム２５から給油情報システム２７へ送られる。給油装置２６に設けられた給油情報システム２７は、車両から受信した情報に基づいて給油装置２６の表示装置２９を制御し、給油許可または給油禁止を示す画面が表示装置２９に表示される。なお、エンジンＯＦＦとなる給油中では、バッテリ（図示せず）からの電力供給によってＥＣＵ３０、ナビゲーションシステム３２、燃料通信システム２５が作動する。

図２は、燃料補給制御処理を示したフローチャートである。燃料補給安全処理は、ＥＣＵ３０のメインルーチンに対する割り込み処理として、所定の時間間隔で実行される。

ステップＳ１０１では、給油口スイッチ２４からの信号に基づいて給油口２２の蓋２２Ａが開いているか否かが判断される。すなわち、給油所において燃料補給可能な状態になっているか否かが判断される。蓋２２Ａが開いていないと判断されると、このまま割り込み処理は終了し、給油口２２の蓋２２Ａが開いていると判断されると、ステップＳ１０２へ進み、給油装置２６によって給油される燃料の燃料性状が検出される。

ＥＣＵ３０は、ナビゲーションシステム３２から送られてくる車両位置情報と、あらかじめメモリ（図示せず）に記憶されている給油所の位置情報を示すデータベースとに基づいて、（給油のため立ち寄っている）給油所を特定する。そして、燃料メモリ３４に記憶された燃料性状の情報に基づき、給油される燃料の燃料性状が読み出される。

図３は、燃料メモリ３４に記憶されている燃料性状のデータを示した図である。ここでは、各給油所におけるガソリン、エタノール、エタノール混合ガソリンなどの燃料性状が表されており、燃料性状として、オクタン価、セタン価、発熱量範囲、水分含有量、硫黄含有量、金属イオン含有量、ガム状物質（以下、ガム分という）含有量が数値化されている。ただし、含有量は、燃料中に含まれる割合（質量％）を表す。

オクタン価が耐ノック性、セタン価が着火性を示す一方、発熱量範囲は、アルコール濃度に関係する。すなわち、アルコール濃度が高いほど発熱量が小さくなり、高濃度アルコールに対して適合しないエンジンの場合、燃焼の不安定化、触媒の劣化、さらには燃料供給系材料（ゴム、金属など）の腐食、破損等の要因となる。オクタン価、セタン価、発熱量範囲は、エンジンの種類によって許容範囲が異なる。

一方で、水分含有量、硫黄含有量、金属イオン含有量、ガム分含有量は、燃料の品質性能を表す。燃料中の水分含有量が多くなると、燃料系統の腐食を促進させる。硫黄は、錆、腐食を生じさせ、さらに、硫黄含有量が多くなると、有害排気ガスの増加を招く。金属イオンはガソリンの酸化を促進させるため、金属イオン含有量が多くなるとガソリンの劣化を招く。また、燃料中のガム成分は、インジェクタ、吸気管などにガム状物質が付着し、燃焼悪化の要因となる。このような燃料性状のデータが給油所ごとにあらかじめ取得されており、ステップＳ１０２では、今から給油される燃料の燃料性状が検出される。

ステップＳ１０３では、検出された燃料性状のデータに基づき、給油燃料の燃料性状がエンジン１０に適合するか否かが判断される。ここでは、水分含有量、硫黄分含有量、金属イオン含有量、ガム分含有量（質量％）がそれぞれ定められた所定含有量（以下では、許容含有量という）以下であるか否かが判断される。さらに、オクタン価、セタン価が所定値（以下では許容値という）以下であるか否かがが判断され、また、発熱量の範囲が所定の範囲（以下では許容範囲という）内であるか判断される。水分含有量などの許容含有量、また、オクタン価の許容値、発熱量の許容範囲については、エンジン１０運転特性に基づいて定められ、ＥＣＵ３０のメモリにあらかじめ記憶されている。

ステップＳ１０３において、給油燃料の燃料性状がエンジン１０に適合しているか否かが判断されると、ステップＳ１０４へ進み、燃料通信システム２５から給油情報システム２７へ給油許可を知らせる信号が送信される。給油情報システム２７では、給油許可の情報を受信すると、給油許可を示す文字情報を表示装置２９に表示する。一方、ステップＳ１０３において、給油される燃料の燃料性状がエンジン１０に適合していないと判断された場合、ステップＳ１０５へ進み、給油を禁止させるための信号が燃料通信システム２５から給油情報システム２７へ送信される。これにより、給油禁止の情報が表示装置２９に表示される。

このように第１の実施形態によれば、車両が給油所で燃料補給する場合、ナビゲーションシステム３２および燃料メモリ３４に記憶された燃料性状の情報に基づいて給油装置２６から供給される燃料が特定される。そして、オクタン価、発熱量範囲、水分含有量等を燃料性状としてエンジン１０に適合するか否かが判断される。エンジン１０に適合しない燃料性状をもつ燃料の場合、燃料補給禁止を伝えるため、燃料通信システム２５から給油情報システム２７へ信号が送られる。燃料補給者は、表示装置２９の補給禁止の情報を見て給油操作を停止し、燃料補給を行わない。このようにあらかじめ燃料特性が判断されるため、粗悪な燃料やエンジン１０に合わない燃料が補給されることを未然に防ぐことができる。

次に、図４、５を用いて、第２の実施形態であるエンジンについて説明する。第２の実施形態では、燃料の燃料性状を車両で直接検出し、通信システムを使用しないで給油禁止を伝える。それ以外の構成については、第１の実施形態と実質的に同じである。

図４は、第２の実施形態におけるエンジンの概略的構成図である。燃料供給管２３には、水分検出センサ３７、エタノール濃度センサ３８が設けられている。水分検出センサ３７は、燃料の電気抵抗値を計って燃料の水分含有量を検出する。誘電型のエタノール濃度検出セン３８サは、燃料中のエタノール濃度を検出する。

給油口２２付近に設けられたインジケータ３９、４１は、給油の時に点灯する。また、ＥＣＵ３０’には、給油燃料を記憶する給油記憶メモリ３５が設けられている。警告音発生装置３６は、給油禁止の時に警告音を発信する。

図５は、第２の実施形態における燃料補給制御処理を示したフローチャートである。

ステップＳ２０１では、給油口２２の蓋２２Ａが開いているか判断され、ステップＳ２０２では、燃料性状検出のためインジケータ３９が点灯する。燃料補給者は、インジケータ３９の点灯を見て微量の燃料を補給する。そして、ステップＳ２０３では、燃料性状として水分含有量およびエタノール濃度が検出される。

ステップＳ２０４では、燃料性状がエンジン１０に適合しないか否かが判断される。ここでは、検出された水分含有量が許容含有量を超えているか否かが判断されるとともに、エタノール濃度が所定濃度（以下では、許容濃度という）を超えているか否かが判断される。許容濃度は、エンジン１０の特性などに基づいて定められる。

ステップＳ２０４において、燃料性状がエンジン１０に適合していると判断されると、ステップＳ２０５へ進み、燃料補給許可を知らせるため、インジケータ３９が点灯する。一方、燃料性状がエンジン１０に適合していないと判断されると、ステップＳ２０６へ進み、燃料補給禁止を知らせるためにインジケータ３９とは異なる色の発光をするインジケータ４１が点灯するとともに、警告音発信装置３６において警告音が発信される。

ステップＳ２０７では、給油禁止の警告を行った後、エンジン１０に適合しない燃料が警告を無視して給油されたか否かが判断される。燃料残量センサ３１によってエンジン１０に適合しない燃料が給油されていると判断されると、ステップＳ２０８へ進み、給油時の日時、給油量、燃料性状が給油記憶メモリ３５に記憶される。

第２の実施形態によれば、車両外部との通信機能を備えていなくても燃料性状の情報を取得することが出来る。また、不適合な燃料が補給された場合、その車両が後にエンジン故障などのトラブルが生じたとき、その記録されたデータに基づいて故障診断することが可能となる。すなわち、故障が不適切な燃料補給によるものと判断することが可能になる。

第１の実施形態では、ナビゲーションシステムによって給油所を特定して燃料の燃料性状をメモリから読み出しているが、給油装置に通信システムが設けられている場合、給油時にその通信システムから直接燃料性状の情報を取得してもよい。また、給油口の蓋が開く前、例えば、給油所へ向かう前に燃料性状を通信によって取得するように構成してもよい。

第２の実施形態においては、第１の実施形態と同じように、通信手段によって給油許可、給油禁止の信号を給油装置へ送るように構成してもよい。給油許可、給油禁止を報知する構成については、インジケータ、警告音に限定されない。また、給油禁止のときのみ報知するように構成してもよい。

さらに、第１の実施形態では、燃料性状が適合しない場合、給油装置において自動的に燃料補給を禁止するように構成してもよい。この場合、給油装置のポンプ制御部が、車両から信号を受け取るとポンプを動作させないようにポンプを制御する。

第２の実施形態では、水分含有量をセンサによって検出するように構成されているが、標準比重に基づいてオクタン価、セタン価、発熱量などの燃料性状を検出するように構成してもよい。具体的には、エンジン１０において吸入空気量、空燃比を検出することによって燃料の比重を求め、燃料温度（吸気温度）から使用燃料の標準比重を求める。そして、燃料と標準比重の関係性を示す特性図に基づいて、オクタン価、セタン価、発熱量などを算出すればよい。

第１、第２の実施形態では、エタノールとガソリン、エタノール混合ガソリンが燃料として補給されたが、エタノール以外のアルコール混合燃料とガソリンの補給についても適用可能である。

さらに、ガソリン、アルコールの補給の代わりに、軽油、ＢＤＦ（バイオディーゼル燃料）、ＬＰＧ（液化石油ガス）、ＬＮＧ（液化天然ガス）、ＤＭＥ（ジメチルエーテル）、ＧＴＬ値量（合成ガス）など、それ以外の任意の燃料の補給についても燃料性状を取得し、エンジンに適合するか否かを判断するように構成してもよい。例えば、ディーゼルエンジンおよびガソリンエンジン両方の機能を備えた多種類燃料機関に対し、燃料性状としてオクタン価、セタン価が機関に適合する値を備えているか判断してもよい。また、オクタン価、セタン価、発熱量以外の燃料性状で判断してもよく、硫黄、ガム分以外の含有量を燃料性状として用いてもよい。

第１の実施形態である燃料供給系統を含むエンジンの概略的ブロック図である。 燃料補給制御処理を示したフローチャートである。 燃料メモリに記憶されている燃料性状のデータを示した図である。 第２の実施形態におけるエンジンの概略的構成図である。 第２の実施形態における燃料補給制御処理を示したフローチャートである。

符号の説明

１０ エンジン
２４ 給油口スイッチ
２５ 燃料通信システム
２６ 給油装置
２７ 給油情報システム
２９ 表示装置
３０、３０’ ＥＣＵ
３２ ナビゲーションシステム
３４ 燃料メモリ
３５ 給油記憶メモリ
３６ 警告音発信装置
３９、４１ インジケータ

Claims (10)

1. 補給される燃料の燃料性状を取得する燃料性状取得手段と、
   取得された燃料性状が搭載されているエンジンに適合するか否かを判断する燃料適合性判断手段と、
   燃料性状がエンジンに適合しない場合、燃料性状が適合しないことを報知する報知手段と
   を備えたことを特徴とする車両の燃料補給安全装置。
2. 前記燃料の燃料性状が、オクタン価、セタン価、発熱量、水分含有量、硫黄含有量、金属イオン含有量、ガム分含有量、アルコール濃度のうち少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項１に記載の燃料補給安全装置。
3. 前記燃料適合性判断手段が、水分含有量、硫黄含有量、金属イオン含有量、ガム分含有量の少なくともいずれかの含有量が所定の許容含有量以上であるか否かを判断することを特徴とする請求項２に記載の燃料補給安全装置。
4. 前記燃料適合性判断手段が、発熱量の範囲が所定の許容範囲外であるか、あるいは、アルコール濃度が所定の許容濃度を超えるか否かを判断することを特徴とする請求項２に記載の燃料補給安全装置。
5. 前記燃料性状取得手段が、車両の外部と通信する通信手段を介して、補給所で供給される燃料の燃料性状を取得することを特徴とする請求項１に記載の燃料補給安全装置。
6. 前記燃料性状取得手段が、燃料補給口と燃料タンクとの間に設けられ、燃料性状を検出する燃料性状検出センサを有することを特徴とする請求項１に記載の燃料補給安全装置。
7. 前記報知手段が、給油装置側の通信システムと通信可能な通信手段を介して、燃料性状が適合しないことを表す信号を前記通信システムに送信することを特徴とする請求項１に記載の燃料補給安全装置。
8. 前記報知手段が、燃料性状が適合しないことを表示するインジケータもしくは燃料性状が適合しないことを音声伝達する音声伝達手段の少なくともいずれかを有することを特徴とする請求項１に記載の燃料補給安全装置。
9. エンジンに適合しない燃料性状をもつ燃料が補給された場合、少なくとも補給日時とその適合しない燃料の燃料性状とを記録する燃料性状記録手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の燃料補給安全装置。
10. 請求項７に記載された燃料補給安全装置を備えた車両に燃料補給可能であり、車両と通信可能な通信システムを有する燃料補給装置であって、
    燃料性状が適合しないことを表す信号を受信すると、燃料補給を行わないことを特徴とする燃料補給装置。

Images