JP2009138665A - 燃料性状判定装置及び判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料粘度に基づいて、燃料性状を精度良く判定する。
【解決手段】 内燃機関１の燃料供給系には、２つの出口ポート４ａ，４ｂを有する燃料切換弁４と、出口ポート４ｂ側に備えられた燃料改質装置９と、燃料改質装置９にて生成された改質燃料と出口ポート４ａ側からの原燃料との双方を選択的に吸引可能な高圧ポンプ６と、高圧ポンプ６からの高圧燃料を蓄圧するコモンレール１２とが備えられている。燃料切換弁４にて原燃料が選択された場合は、ＥＣＵ５の原燃料粘度測定部５ａがコモンレール１２内の圧力上昇率に応じて原燃料の粘度を推定し、燃料切換弁４にて改質燃料が選択された場合は、ＥＣＵ５の改質燃料粘度測定部５ｂがコモンレール１２内の圧力上昇率に応じて改質燃料の粘度を推定する。この後ＥＣＵ５の性状判定部５ｄが原燃料と改質燃料との粘度差に応じて、原燃料に含まれる芳香族炭化水素成分の割合を判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料性状判定装置及び判定方法に関する。

特許文献１に記載の燃料性状装置は、内燃機関にて使用される軽油、ガソリンなどの燃料の比重（密度）と燃料性状（セタン価、オクタン価、燃料組成など）とに相関があることを利用したものであり、吸気系にて検出される吸入空気量と、排気系にて検出される実空燃比とに基づいて実燃料供給重量を算出する一方、機関回転速度及び機関負荷に基づいて燃料噴射量を算出し、これら実燃料供給重量及び燃料噴射量に基づいて燃料の比重を算出し、この燃料比重に基づいて燃料性状を判定している。
特開２００４−２３９２２９号公報

しかしながら、上記の燃料において、燃料比重と燃料性状との相関には、ばらつきがある。このため、特許文献１に記載の技術により燃料性状を判定し、この判定結果に基づいて内燃機関の燃焼制御（燃料噴射時期、燃料噴射圧、ＥＧＲ量などの制御）を行った場合、燃料比重に基づいて判定された燃料性状と、実際に使用されている燃料の燃料性状とに差が生じるので、内燃機関にて所望の燃焼が行われず、所望の運転性能（及び排気性能）を得ることができないという問題がある。

本願発明はこのような実情を鑑み、精度よく燃料性状を判定する燃料性状判定装置を提供することを目的とする。

そのため本発明では、燃料改質手段により原燃料を改質して改質燃料を得る一方、改質前の原燃料の粘度と、改質後の改質燃料の粘度とを測定し、改質の前後の粘度の差に基づいて、原燃料若しくは改質燃料の少なくとも一方の性状を判定する。

本発明によれば、原燃料（改質前の燃料）の粘度と、改質燃料（改質後の燃料）の粘度とを比較することにより、原燃料のうち、燃料改質手段にて改質される燃料成分と、改質されない燃料成分との比率が精度よく求められるので、原燃料（及び改質燃料）の燃料性状を精度よく判定することができる。

尚、上記の燃料において、燃料の平均分子量が大きくなるほど、燃料の粘度が高くなる傾向がある。このため、同程度の平均分子量であって組成（例えば、燃料に含まれる芳香族炭化水素成分の割合）が異なる複数種の燃料は、各燃料の平均分子量が同程度であることにより各燃料の粘度も同程度になってしまうので、各燃料の粘度から直接的に各燃料の組成を判定することは困難である。そこで本発明では、原燃料と改質燃料との粘度差に基づいて原燃料（及び改質燃料）の組成を判定しており、これにより、同程度の平均分子量であって組成が異なる複数種の燃料であっても、各燃料の組成を精度よく判定することができる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す燃料性状判定装置のシステム図である。
内燃機関１を駆動源とする車両には、外部より給油された原燃料を貯留する燃料タンク２が備えられている。尚、本実施形態において、原燃料として、軽油や合成軽油（ＧＴＬ；Gas To Liquid）など、自着火性の高い（オクタン価の低い）燃料を用いて説明するが、原燃料はこれらに限らず、ガソリンなど、自着火性の低い（オクタン価の高い）燃料を用いてもよい。

燃料タンク２に貯留された原燃料は図示しない燃料ポンプにて吸入吐出され、燃料通路３を介して、燃料切換弁（燃料選択手段）４に送られる。
この燃料切換弁４は、原燃料を改質するか否かの切り換えを行うものであり、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）５により作動制御される。尚、本実施形態においては、燃料切換弁４として、２つの出口ポート４ａ，４ｂを有する三方弁を用いているが、これに限るものではない。

燃料切換弁４に送られた原燃料を改質しない場合、ＥＣＵ５は、燃料切換弁４の第１出口ポート４ａ側を開弁すると共に、第２出口ポート４ｂ側を閉弁する制御を行う。これにより、原燃料は、燃料切換弁４の第１出口ポート４ａ及び燃料通路７を介して、高圧ポンプ６に吸引される。

一方、燃料切換弁４に送られた原燃料を改質する場合、ＥＣＵ５は、燃料切換弁４の第１出口ポート４ａ側を閉弁すると共に、第２出口ポート４ｂ側を開弁する制御を行う。これにより、原燃料は、燃料切換弁４の第２出口ポート４ｂ及び燃料通路８を介して、燃料改質装置（燃料改質手段）９に送られる。

燃料改質装置９では、改質反応により、原燃料に含まれる芳香族炭化水素以外の成分（パラフィン系炭化水素、オレフィン系炭化水素、ナフテン系炭化水素など）を低分子化する。この改質反応の具体例としては、無酸素状態で７００℃程度の温度に保持して行う熱分解反応、超臨界状態にした燃料及び空気（又は水蒸気）を触媒に接触させる超臨界反応、燃料と少量の空気とを反応させる部分酸化反応などが考えられる。これら改質反応により、原燃料に含まれる燃料成分のうち、例えば炭素数１６（Ｃ１６）程度のパラフィン系炭化水素が、炭素数３（Ｃ３）から炭素数５（Ｃ５）までのパラフィン系炭化水素及びオレフィン系炭化水素に分解される。従って、燃料改質装置９において、原燃料に含まれる芳香族炭化水素成分はほとんど改質されないが、原燃料に含まれる芳香族炭化水素以外の成分は、上記改質反応により低分子化されるので、改質燃料（燃料改質後の燃料）の平均分子量は、原燃料の平均分子量に比べて小さくなると共に、改質燃料に含まれる芳香族炭化水素成分の割合は、原燃料に含まれる芳香族炭化水素成分の割合に比べて低くなる。

燃料改質装置９にて生成された改質燃料は、燃料通路１０を介して高圧ポンプ６に吸引される。尚、本実施形態では、改質燃料が燃料改質装置９から燃料通路１０を介して高圧ポンプ６へ直接向かうが、この他に、燃料通路１０の途中に、改質燃料を貯留する燃料タンクを設けてもよい。これにより、内燃機関１に安定して改質燃料を供給することが可能である。

高圧ポンプ６に吸引された原燃料又は改質燃料は、内燃機関１により駆動される高圧ポンプ６にて高圧化されて高圧燃料になり、吐出通路１１を介してコモンレール（燃料蓄圧室）１２に蓄えられる。

コモンレール１２内の高圧燃料は各高圧燃料供給通路１３により気筒数分の燃料噴射弁１４に供給され、ＥＣＵ５からの指令に基づき、各気筒毎に燃料噴射弁１４が開弁作動して、高圧燃料が内燃機関１の各燃焼室内に噴射供給される。

また、コモンレール１２内の燃料圧力（コモンレール圧力）を制御するため、コモンレール１２には圧力センサ１５が設けられ、高圧ポンプ６には圧力調整弁１６が設けられている。ここで圧力調整弁１６は、ＥＣＵ５からのデューティ信号により、高圧ポンプ６から燃料タンク２への余剰燃料のリターン通路（図示せず）の流路面積を調整するものであるものであり、これにより、コモンレール１２側への燃料吐出量を調整して、コモンレール圧力を制御することが可能である。具体的には、ＥＣＵ５は、機関運転状態（機関回転数、機関負荷など）に応じて目標コモンレール圧力を設定し、圧力センサ１５により検出されるコモンレール圧力がこの目標コモンレール圧力と一致するように、圧力調整弁１６を介してコモンレール圧力をフィードバック制御する。

ＥＣＵ５は上述の他、コモンレール内の温度を測定する温度センサ１７、高圧ポンプ６に設けられた回転数センサ及びトルクセンサ（共に図示せず）、圧力調整弁１６の弁開度センサ（図示せず）などの信号が入力される。尚、圧力調整弁１６の弁開度は、上述したデューティ信号に基づいて算出することも可能である。

また、ＥＣＵ５は、原燃料の粘度を測定する原燃料粘度測定部（第１の粘度測定手段）５ａと、改質燃料の粘度を測定する改質燃料粘度測定部（第２の粘度測定手段）５ｂと、原燃料の粘度判定結果及び改質燃料の粘度測定結果を格納する粘度記憶部５ｃと、格納された原燃料の粘度及び改質燃料の粘度に基づいて原燃料の性状判定を行う性状判定部（性状判定手段）５ｄとを含んで構成されている。

次に、本実施形態における燃料性状判定の原理について、図２〜図４に基づいて説明する。
図２は、本実施形態における燃料（原燃料及び改質燃料）の平均分子量（平均炭素数）と粘度の関係を示している。

この図において、燃料の平均分子量（平均炭素数）が大きくなるほど、燃料の粘度は高くなることが示されている。また、この図より、原燃料と改質燃料との平均分子量（平均炭素数）の差が大きくなるほど、原燃料と改質燃料との粘度差（Δ粘度）は大きくなることがわかる。従って、原燃料を構成する燃料成分のうち、上記改質反応により低分子化される燃料成分の割合が高くなるほど、原燃料と改質燃料との平均分子量（平均炭素数）の差は大きくなるので、原燃料と改質燃料との粘度差（Δ粘度）も大きくなる。

また、図３は、本実施形態における原燃料の芳香族炭化水素成分割合と、低分子化割合との関係を示している。ここで低分子化割合とは、原燃料を構成する燃料成分のうち、上記改質反応により低分子化される燃料成分の割合を示すものである。

この図において、原燃料に含まれる芳香族炭化水素成分の割合が低くなるほど、低分子化割合は高くなることが示されている。即ち、原燃料に含まれる芳香族炭化水素成分の割合が低くなる（芳香族炭化水素以外の成分の割合が高くなる）ほど、上記改質反応により低分子化される燃料成分（芳香族炭化水素以外の成分）の割合は高くなる。

従って、図２及び図３より、本実施形態において、原燃料に含まれる芳香族炭化水素成分の割合が低くなるほど、上記改質反応により低分子化される燃料成分の割合（低分子化割合）が高くなり、原燃料と改質燃料との平均分子量の差が大きくなるので、原燃料と改質燃料との粘度差（Δ粘度）も大きくなる。即ち、原燃料に含まれる芳香族炭化水素成分の割合が低くなるほど、原燃料と改質燃料との粘度差（Δ粘度）が大きくなる。

図４は、上述した、原燃料に含まれる芳香族炭化水素成分の割合（芳香族炭化水素成分割合）と、原燃料と改質燃料との粘度差（Δ粘度）との関係を示しており、原燃料と改質燃料との粘度差（Δ粘度）が大きくなるほど、原燃料に含まれる芳香族炭化水素成分の割合（芳香族炭化水素成分割合）が低くなることを示している。

従って、本実施形態における燃料性状判定装置は、原燃料と改質燃料との粘度差（Δ粘度）を算出し、この粘度差（Δ粘度）に基づいて、原燃料に含まれる芳香族炭化水素成分の割合（芳香族炭化水素成分割合）を精度よく判定するものである。

尚、この判定方法を、改質燃料に含まれる芳香族炭化水素成分の割合（芳香族炭化水素成分割合）の判定に適用することも可能である。以下、この理由を説明する。
上述のように原燃料と改質燃料との粘度差（Δ粘度）が大きくなるほど、原燃料と改質燃料との平均分子量の差は大きくなる。また、原燃料と改質燃料との平均分子量の差が大きくなるほど、上記改質反応により低分子化された燃料成分の割合（改質燃料に含まれる芳香族炭化水素以外の成分の割合）は高くなる。以上より、原燃料と改質燃料との粘度差（Δ粘度）が大きくなるほど、改質燃料に含まれる芳香族炭化水素以外の成分の割合は高くなる。即ち、原燃料と改質燃料との粘度差（Δ粘度）が大きくなるほど、改質燃料に含まれる芳香族炭化水素成分の割合は低くなる。この傾向は上述した図４と同様であるので、図４の「原燃料の芳香族炭化水素成分割合」を「改質燃料の芳香族炭化水素成分割合」に置き換えることにより、原燃料と改質燃料との粘度差（Δ粘度）に基づいて、改質燃料に含まれる芳香族炭化水素成分の割合を判定することが可能になる。

次に、本実施形態における燃料性状判定方法について、図５〜図１２に基づいて説明する。
図５は、本実施形態における燃料性状判定のフローチャートである。

ＥＣＵ５は、燃料性状判定要求の信号を受信すると、ステップＳ１０１に進み、コモンレール１２内の高圧燃料が原燃料であるか、改質燃料であるかの判定を行う。ここで、この判定は、燃料切換弁４にて使用（開弁）されている出口ポートに基づく他、燃料通路７と燃料通路８（又は燃料通路１０）とにそれぞれ流量計を設置し、これら流量計にて測定される燃料流量に基づいてもよい。また、燃料通路１０の途中に、改質燃料を貯留する燃料タンクが備えられている場合は、この燃料タンクの燃料残量の時間当たりの変化量に基づいてもよい。

ステップＳ１０１にてコモンレール１２内の高圧燃料が原燃料であると判定された場合は、ステップＳ１０２に進み、ＥＣＵ５に設けられた原燃料粘度測定部（第１の粘度測定手段）５ａにて原燃料の粘度を測定した後、この原燃料の粘度の測定結果をＥＣＵ５内の粘度記憶部５ｃに格納し、ステップＳ１０３に進む。尚、原燃料の粘度測定方法については、後述する図６〜図１２にて詳しく説明する。

一方、ステップＳ１０１にてコモンレール１２内の高圧燃料が改質燃料であると判定された場合は、ステップＳ１１２に進み、ＥＣＵ５に設けられた改質燃料粘度測定部（第２の粘度測定手段）５ｂにて改質燃料の粘度を測定した後、この改質燃料の粘度の測定結果をＥＣＵ５内の粘度記憶部５ｃに格納し、ステップＳ１０３に進む。尚、改質燃料の粘度測定方法については、後述する図６〜図１２にて詳しく説明する。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ５に設けられた性状判定部（性状判定手段）５ｄにて、粘度記憶部５ｃに格納されていた原燃料の粘度と改質燃料の粘度とを読み込んで比較し、原燃料と改質燃料との粘度差（Δ粘度）を算出する。

この後、ステップＳ１０４では、上述した図４を用いて、ステップＳ１０３にて算出した原燃料と改質燃料との粘度差（Δ粘度）より、原燃料に含まれる芳香族炭化水素成分の割合（芳香族炭化水素成分割合）を判定する。

次に、図５のステップＳ１０２及びステップＳ１１２における原燃料及び改質燃料の粘度測定方法について、図６〜図１２に基づいて説明する。尚、本実施形態において、原燃料の粘度測定方法を改質燃料の粘度測定方法に適用可能であるので、以下、原燃料の粘度測定方法についてのみ説明する。

図６は、コモンレール（燃料蓄圧室）１２内の燃料圧力が上昇する際の圧力変化と、原燃料の粘度との関係を示している。
ＥＣＵ５は、機関運転状態に応じて目標コモンレール圧力Ｐｔを設定し、圧力センサ１５により検出されるコモンレール圧力がこの目標コモンレール圧力Ｐｔと一致するように、高圧ポンプ６に設けられた圧力調整弁１６を介してコモンレール圧力をフィードバック制御している。

ここで図６に示すように、例えば内燃機関１の始動時において、コモンレール圧力が雰囲気圧力（大気圧）Ｐｏから上昇して目標コモンレール圧力Ｐｔに到達するまでの圧力変化時間Δｔは、原燃料が高粘度である場合（図中の実線に対応したΔｔ_１）に比べ、原燃料が低粘度である場合（図中の点線に対応したΔｔ_２）の方が長くなっている。これは、高圧ポンプ６より高圧燃料を圧送し、コモンレール１２にて高圧燃料を蓄わえる際、高圧ポンプ６やコモンレール１２などで構成される燃料噴射系の内部に存在するクリアランスより高圧燃料のリーク（漏れ）が発生しており、そのリーク量は、高圧燃料が高粘度であれば少なく、低粘度であれば多いという特性によるものである。即ち、高圧燃料が高粘度であれば、リーク量が少ないので、コモンレール圧力が上昇しやすくなり、圧力変化時間Δｔは短くなり（Δｔ_１）、高圧燃料が低粘度であれば、リーク量が多いので、コモンレール圧力が上昇しにくくなり、目標コモンレール圧力Ｐｔに到達するまでの圧力変化時間Δｔは長くなる（Δｔ_２）。

これら粘度と圧力変化時間Δｔとの関係を図示したのが図７であり、この図を用いて、コモンレール圧力が目標コモンレール圧力Ｐｔに到達するまでの圧力変化時間Δｔに基づき、原燃料の粘度を推定することが可能である。

また、図６において、コモンレール圧力が雰囲気圧力（大気圧）Ｐｏから上昇して目標コモンレール圧力Ｐｔに到達するまでの圧力変化時間Δｔと、圧力変化量（Ｐｔ−Ｐｏ）とにより、燃料圧力変化率である圧力上昇率ΔＰ（＝（Ｐｔ−Ｐｏ）／Δｔ）を算出し、この圧力上昇率ΔＰに基づいて、原燃料の粘度を推定することも可能である。この場合、図６にて示すように、原燃料が高粘度である場合（図中の実線に対応したΔＰ_１）に比べ、原燃料が低粘度である場合（図中の点線に対応したΔＰ_２）の方が傾き（圧力上昇率ΔＰ）が小さくなっている。これも上述したリーク量によるものであり、高圧燃料が高粘度であれば、リーク量が少ないので、コモンレール圧力が上昇しやすくなり、圧力上昇率ΔＰは大きくなり（ΔＰ_１）、高圧燃料が低粘度であれば、リーク量が多いので、コモンレール圧力がしにくくなり、圧力上昇率ΔＰは小さくなる（ΔＰ_２）。

これら粘度と圧力上昇率ΔＰとの関係を図示したのが図８であり、この図を用いて、コモンレール圧力の圧力上昇率ΔＰに基づき、原燃料の粘度を推定することが可能である。
図９は、コモンレール（燃料蓄圧室）１２内の燃料圧力が下降する際の圧力下降率と、原燃料の粘度との関係を示している。

例えば内燃機関１の運転停止時において、コモンレール圧力が運転時のコモンレール圧力Ｐｗから下降して雰囲気圧力（大気圧）Ｐｏに到達するまでの圧力変化時間Δｔ’は、原燃料が高粘度である場合（図中の実線に対応したΔｔ’_１）に比べ、原燃料が低粘度である場合（図中の点線に対応したΔｔ’_２）の方が短くなっている。これは上述した高圧燃料のリーク（漏れ）によるものであり、高圧燃料が高粘度であれば、リーク量が少ないので、コモンレール圧力が下降しにくくなり、圧力変化時間Δｔ’は長くなり（Δｔ’_１）、高圧燃料が低粘度であれば、リーク量が多いので、コモンレール圧力が下降しやすくなり、圧力変化時間Δｔ’は短くなる（Δｔ’_２）。

これら粘度と圧力変化時間Δｔ’との関係を図示したのが図１０であり、この図を用いて、コモンレール圧力が雰囲気圧力（大気圧）Ｐｏに到達するまでの圧力変化時間Δｔ’に基づき、原燃料の粘度を推定することが可能である。

また、図９において、コモンレール圧力が運転時のコモンレール圧力Ｐｗから下降して雰囲気圧力（大気圧）Ｐｏに到達するまでの圧力変化時間Δｔ’と、圧力変化量（Ｐｗ−Ｐｏ）とにより、燃料圧力変化率である圧力下降率ΔＰ’（＝（Ｐｗ−Ｐｏ）／Δｔ’）を算出し、この圧力下降率ΔＰ’に基づいて、原燃料の粘度を推定することも可能である。この場合、図９にて示すように、原燃料が高粘度である場合（図中の実線に対応したΔＰ’_１）に比べ、原燃料が低粘度である場合（図中の点線に対応したΔＰ’_２）の方が傾き（圧力下降率ΔＰ’）が大きくなっている。これも上述したリーク量によるものであり、高圧燃料が高粘度であれば、リーク量が少ないので、コモンレール圧力が下降しにくくなり、圧力下降率ΔＰ’は小さくなり（ΔＰ’_１）、高圧燃料が低粘度であれば、リーク量が多いので、コモンレール圧力が下降しやすくなり、圧力下降率ΔＰ’は大きくなる（ΔＰ’_２）。

これら粘度と圧力下降率ΔＰ’との関係を図示したのが図１１であり、コモンレール圧力の圧力下降率ΔＰ’に基づき、原燃料の粘度を推定することが可能である。
図１２は、コモンレール（燃料蓄圧室）１２内の燃料圧力と、高圧ポンプ６の仕事量と、原燃料の粘度との関係を示している。ここで、高圧ポンプ６の仕事量は、高圧ポンプ６の回転数やトルク、圧力調整弁１６の弁開度などに応じ、ＥＣＵ５にて算出される。

図に示された各実線は原燃料の等粘度線であり、コモンレール圧力が高くなるほど、そのコモンレール圧力を得るのに必要な高圧ポンプ６の仕事量は大きくなる。
また、例えば、内燃機関１が目標コモンレール圧力Ｐｔに保持される運転状態であるとき、高圧燃料が高粘度になるほど、上述した高圧燃料のリーク量が小さくなり、圧力損失が減少するので、コモンレール圧力を目標コモンレール圧力Ｐｔに保持するために必要とされる高圧ポンプの仕事量は小さくなる。

従って、図１２に示されたマップを用い、コモンレール圧力と高圧ポンプ６の仕事量とに基づいて、原燃料の粘度を推定することが可能である。
また、高圧ポンプ６の仕事量は、高圧ポンプ６の回転数やトルク、圧力調整弁１６の弁開度などに応じて算出されるので、図１２の「高圧ポンプ仕事量」を、「高圧ポンプ回転数」、「高圧ポンプのトルク」、「圧力調整弁の弁開度」などに置き換えたマップを用いて、原燃料の粘度を推定することも可能である。

更に、高圧ポンプ６の吸込側に燃料流量調整弁が設置されている場合において、内燃機関１が目標コモンレール圧力Ｐｔに保持される運転状態であるとき、高圧ポンプ６にて吸引される燃料が高粘度になるほど、上述した燃料のリーク量が小さくなり、圧力損失が減少し、燃料流量調整弁の弁開度が小さくなるので、この燃料流量調整弁の弁開度に基づいて、高圧ポンプ６にて吸引される燃料の粘度を推定することも可能である。

尚、上述した燃料圧力変化率（圧力上昇率ΔＰ、圧力下降率ΔＰ’）、圧力変化時間Δｔ，Δｔ’、高圧ポンプ仕事量などは、温度センサ１７により測定されるコモンレール１２内の温度と標準温度（例えば２５℃）との差に応じて補正をし、その結果に基づいて燃料粘度の推定を行うことも可能である。この場合、例えば、コモンレール１２内の温度が基準温度より高くなるほど、高圧燃料の粘度は低くなるので、その粘度低下分に応じて、燃料圧力変化率（圧力上昇率ΔＰ、圧力下降率ΔＰ’）、圧力変化時間Δｔ，Δｔ’、高圧ポンプ仕事量などを補正することで、燃料の粘度をより精度よく推定することが可能である。

本実施形態によれば、燃料改質手段（燃料改質装置９）により原燃料を改質して改質燃料を得る一方、改質前の原燃料の粘度と、改質後の改質燃料の粘度とを測定し、改質の前後の粘度の差（Δ粘度）に基づいて、原燃料若しくは改質燃料の少なくとも一方の性状を判定するので、原燃料のうち、燃料改質手段（燃料改質装置９）にて改質される燃料成分と、改質されない燃料成分との比率を精度よく求めることができる。

また本実施形態によれば、燃料改質手段（燃料改質装置９）は、改質反応により、燃料を低分子化するので、原燃料と改質燃料との平均分子量（平均炭素数）の差による原燃料と改質燃料との粘度差（Δ粘度）に基づいて、原燃料及び改質燃料の性状を精度よく判定することができる。

また本実施形態によれば、性状判定手段（性状判定部５ｄ）は、燃料に含まれる芳香族炭化水素成分の割合を判定するので、原燃料及び改質燃料の着火性（セタン価、オクタン価など）を精度よく判定することができる。また、内燃機関１の燃焼制御を行うときには、良好な燃焼を実現しつつ、排気中のＮＯｘ、スモークなどを抑制することができる。

また本実施形態によれば、内燃機関１に供給する燃料を原燃料と改質燃料とのいずれか一方に選択する燃料選択手段（燃料切換弁４）と、この燃料選択手段（燃料切換弁４）により選択された燃料を高圧化する高圧ポンプ６と、この高圧ポンプ６からの高圧燃料を蓄圧する燃料蓄圧室（コモンレール１２）と、内燃機関１の各気筒毎に設けられそれぞれの開弁時に燃料蓄圧室（コモンレール１２）から導いた高圧燃料を内燃機関１の燃焼室内に噴射する燃料噴射弁１４と、を備え、第１の粘度測定手段（原燃料粘度測定部５ａ）及び第２の粘度測定手段（改質燃料粘度測定部５ｂ）は、燃料選択手段（燃料切換弁４）により測定する燃料が選択されたときに、燃料蓄圧室（コモンレール１２）内の燃料圧力変化率（圧力上昇率ΔＰ、圧力下降率ΔＰ’）を測定し、これに基づいて測定する燃料の粘度を推定するので、燃料粘度を直接測定する粘度計などを配置することなく、コンパクトな構成で燃料粘度を推定することができる。

また本実施形態によれば、第１の粘度測定手段（原燃料粘度測定部５ａ）及び第２の粘度測定手段（改質燃料粘度測定部５ｂ）は、燃料選択手段（燃料切換弁４）により測定する燃料が選択されたときに、燃料蓄圧室（コモンレール１２）内の燃料圧力と、高圧ポンプ６の仕事量とを測定し、これらに基づいて測定する燃料の粘度を推定するので、燃料粘度を直接測定する粘度計などを配置することなく、コンパクトな構成で燃料粘度を推定することができる。

また本実施形態によれば、第１の粘度測定手段（原燃料粘度測定部５ａ）及び第２の粘度測定手段（改質燃料粘度測定部５ｂ）は、燃料蓄圧室（コモンレール１２）内の温度に応じて、測定する燃料の粘度を補正するので、機関運転状態や外気温などによらず、安定して燃料性状を判定することができる。

尚、本実施形態では、内燃機関１に供給する燃料の選択を行う燃料選択手段として燃料切換弁４を用いたが、この他に、燃料切換弁４及び燃料通路７を設けることなく、燃料改質装置９を作動させるか否かを制御する制御ユニットを燃料選択手段とし、この制御ユニットにより燃料改質装置９を作動させたときは内燃機関１に改質燃料を供給し、燃料改質装置９を作動させないときは内燃機関１に原燃料を供給するようにしてもよい。

また、本実施形態における燃料改質手段（燃料改質装置９）は、内燃機関１に供給する燃料の改質を行っているが、この他、燃料性状の判定のみに用いられる燃料の改質を行ってもよい。

本発明の一実施形態における燃料性状判定装置のシステム図 燃料の平均分子量と粘度との関係を示す図 原燃料の芳香族炭化水素成分割合と低分子化割合との関係を示す図 原燃料と改質燃料との粘度差（Δ粘度）と、原燃料の芳香族炭化水素成分割合との関係を示す図 燃料性状判定のフローチャート コモンレール内の圧力上昇時の圧力変化と原燃料の粘度との関係を示す図 コモンレール内の圧力上昇時の圧力変化時間Δｔと原燃料の粘度との関係を示す図 コモンレール内の圧力上昇率ΔＰと原燃料の粘度との関係を示す図 コモンレール内の圧力下降時の圧力変化と原燃料の粘度との関係を示す図 コモンレール内の圧力下降時の圧力変化時間Δｔ’と原燃料の粘度との関係を示す図 コモンレール内の圧力下降率ΔＰ’と原燃料の粘度との関係を示す図 コモンレール圧力と高圧ポンプ仕事量と燃料粘度との関係を示す図

符号の説明

１ 内燃機関
２ 燃料タンク
３ 燃料通路
４ 燃料切換弁（燃料選択手段）
５ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
５ａ 原燃料粘度測定部（第１の粘度測定手段）
５ｂ 改質燃料粘度測定部（第２の粘度測定手段）
５ｃ 粘度記憶部
５ｄ 性状判定部（性状判定手段）
６ 高圧ポンプ
７ 燃料通路
８ 燃料通路
９ 燃料改質装置（燃料改質手段）
１０ 燃料通路
１１ 吐出通路
１２ コモンレール（燃料蓄圧室）
１３ 高圧燃料供給通路
１４ 燃料噴射弁
１５ 圧力センサ
１６ 圧力調整弁
１７ 温度センサ

Claims (9)

1. 原燃料の粘度を測定する第１の粘度測定手段と、
   原燃料を改質する燃料改質手段と、
   この燃料改質手段にて生成される改質燃料の粘度を測定する第２の粘度測定手段と、
   前記第１の粘度測定手段にて測定された原燃料の粘度と、前記第２の粘度測定手段にて測定された改質燃料の粘度とに基づいて、原燃料若しくは改質燃料の少なくとも一方の性状を判定する性状判定手段と、を備えることを特徴とする燃料性状判定装置。
2. 前記燃料改質手段は、改質反応により、燃料を低分子化することを特徴とする請求項１記載の燃料性状判定装置。
3. 前記性状判定手段は、燃料に含まれる芳香族炭化水素成分の割合を判定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃料性状判定装置。
4. 内燃機関に供給する燃料を原燃料と改質燃料とのいずれか一方に選択する燃料選択手段と、この燃料選択手段により選択された燃料を高圧化する高圧ポンプと、この高圧ポンプからの高圧燃料を蓄圧する燃料蓄圧室と、前記内燃機関の各気筒毎に設けられそれぞれの開弁時に前記燃料蓄圧室から導いた高圧燃料を前記内燃機関の燃焼室内に噴射する燃料噴射弁と、を備え、
   前記第１及び第２の粘度測定手段は、前記燃料選択手段により測定する燃料が選択されたときに、前記燃料蓄圧室内の燃料圧力変化率を測定し、これに基づいて測定する燃料の粘度を推定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の燃料性状判定装置。
5. 前記燃料蓄圧室内の燃料圧力変化率は、前記燃料蓄圧室内の燃料圧力が上昇する際の圧力上昇率であることを特徴とする請求項４記載の燃料性状判定装置。
6. 前記燃料蓄圧室内の燃料圧力変化率は、前記燃料蓄圧室内の燃料圧力が下降する際の圧力下降率であることを特徴とする請求項４記載の燃料性状判定装置。
7. 内燃機関に供給する燃料を原燃料と改質燃料とのいずれか一方に選択する燃料選択手段と、この燃料選択手段により選択された燃料を高圧化する高圧ポンプと、この高圧ポンプからの高圧燃料を蓄圧する燃料蓄圧室と、前記内燃機関の各気筒毎に設けられそれぞれの開弁時に前記燃料蓄圧室から導いた高圧燃料を前記内燃機関の燃焼室内に噴射する燃料噴射弁と、を備え、
   前記第１及び第２の粘度測定手段は、前記燃料選択手段により測定する燃料が選択されたときに、前記燃料蓄圧室内の燃料圧力と、前記高圧ポンプの仕事量とを測定し、これらに基づいて測定する燃料の粘度を推定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の燃料性状判定装置。
8. 前記第１及び第２の粘度測定手段は、前記燃料蓄圧室内の温度に応じて、前記測定する燃料の粘度を補正することを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれか１つに記載の燃料性状判定装置。
9. 燃料改質手段により原燃料を改質して改質燃料を得る一方、
   改質前の原燃料の粘度と、改質後の改質燃料の粘度とを測定し、
   改質の前後の粘度の差に基づいて、原燃料若しくは改質燃料の少なくとも一方の性状を判定することを特徴とする燃料性状判定方法。

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