JP2009235967A

JP2009235967A - バイオ燃料劣化判定装置

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Publication number: JP2009235967A
Application number: JP2008081866A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Taniguchi; 聡谷口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2009-10-15
Anticipated expiration: 2028-03-26
Also published as: JP4858474B2

Abstract

【課題】バイオ燃料の酸化劣化を検知することができるバイオ燃料劣化判定装置を提供すること。
【解決手段】バイオ燃料劣化判定装置１に、少なくともバイオ燃料を含有する燃料によって運転可能なエンジンが有する気筒内の圧力である筒内圧を検出する筒内圧センサ５０と、筒内圧センサ５０で検出した筒内圧に基づいて燃料の燃焼時における着火遅れを導出する着火遅れ導出部８９と、着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れが、バイオ燃料の劣化を判定する場合における着火遅れの基準値である基準着火遅れに対して所定以上短縮しているか否かを判定する着火遅れ判定部９０と、着火遅れ判定部９０で、着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れは基準着火遅れに対して所定以上短縮していると判定した場合に、バイオ燃料が劣化した場合における制御である燃料劣化時制御を行う燃料劣化時制御部９２と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、バイオ燃料劣化判定装置に関するものである。特に、この発明は、バイオ燃料を含有する燃料で運転する内燃機関に備えられるバイオ燃料劣化判定装置に関するものである。

内燃機関では、燃料を気筒内に供給して燃焼させることにより運転可能に設けられているが、このように燃料を供給する燃料供給系は、内燃機関の運転に直接影響するものであるため、異常がある場合には、迅速に検知するのが望ましい。このように、燃料供給系の異常を検知する手法としては、排気系に備えられた空燃比センサでの検出結果に基づいて気筒ごとの空燃比を推定し、各気筒間の空燃比の偏差をフィードバック制御によって解消する際に、フィードバックの補正項が所定範囲内にない場合には、当該気筒の燃料供給系の異常を判定することができる。しかし、空燃比に基づいて異常を検知する場合には、内燃機関の運転状態が安定している状態で実行しないと、推定精度の影響により誤判定する可能性がある。そこで、従来の内燃機関では、運転状態に関わらず燃料供給系の異常の検知を可能にしているものがある。

例えば、特許文献１に記載された内燃機関の異常判定装置では、モータリング圧力推定部で推定したモータリング圧力と、筒内圧力センサで検出した気筒内圧力とに基づいて気筒ごとに点火時点から燃焼開始時点までの着火遅れを算出し、各気筒の着火遅れの平均値と各気筒の着火遅れとの偏差により各気筒の空燃比の平均値と各気筒の空燃比との偏差を算出している。さらに、空燃比偏差がなくなるように各気筒の空燃比を補正するための補正係数を算出し、補正係数が所定範囲外にある場合に、燃料供給系に異常が発生したことを検出している。このように、着火遅れに基づいて燃料供給系の異常を検知することにより、運転状態によらず精度良く燃料供給系の異常を検知することができる。

また、近年の内燃機関では、性状が異なる複数の種類の燃料によって運転可能に設けられているものもあるが、性状が異なる燃料によって運転可能な内燃機関の場合、使用する燃料に応じた制御を行うため、燃料の性状を判定する必要ある。従来の内燃機関では、このように燃料の性状を判定する場合にも、着火遅れ時間に基づいて判定しているものがある。例えば、特許文献２に記載された燃焼状態検出装置では、モータリング圧力と気筒内圧力とに基づいて混合気の着火遅れ時間を算出し、この着火遅れ時間に基づいて混合気に含まれる燃料の性状を判定している。これにより、燃料の性状を精度よく判定することができる。

特開２００７−２１１７０７号公報特開２００６−２４２１４６号公報

ここで、近年の内燃機関では、二酸化炭素の排出量の低減などを目的として、菜種油など生物体の持つエネルギを利用した燃料であるバイオ燃料が混合された燃料で運転可能な内燃機関が着目されている。しかしながら、バイオ燃料は不飽和結合を有する分子が存在するため、酸化し易い特性を有しており、このためバイオ燃料は燃料タンクに給油後、所定時間が経過した場合に酸化劣化する虞がある。バイオ燃料が酸化劣化した場合、燃料を貯留する燃料タンクの腐食や内燃機関運転時におけるデポジットの生成の原因になるため、酸化劣化を検出する必要がある。

しかしながら、特許文献１に記載の内燃機関の異常判定装置では、燃料供給系に異常が発生したことは検出できるが、何の異常かを判定できないため、バイオ燃料の酸化劣化を判定することができない。また、特許文献２に記載の燃焼状態検出装置では、燃料の性状を判定することはできるが、燃料の種別を判定するのみであるため、同一の燃料における酸化劣化を判定することはできない。これらのように、従来の内燃機関では、バイオ燃料の酸化劣化を検出することは、大変困難なものとなっていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、バイオ燃料の酸化劣化を検知することができるバイオ燃料劣化判定装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係るバイオ燃料劣化判定装置は、少なくともバイオ燃料を含有する燃料によって運転可能な内燃機関が有する気筒内の圧力である筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、前記筒内圧検出手段で検出した前記筒内圧に基づいて前記燃料の燃焼時における着火遅れを導出する着火遅れ導出手段と、前記着火遅れ導出手段で導出した前記着火遅れが、前記バイオ燃料の劣化を判定する場合における前記着火遅れの基準値である基準着火遅れに対して所定以上短縮しているか否かを判定する着火遅れ判定手段と、前記着火遅れ判定手段で、前記着火遅れ導出手段で導出した前記着火遅れは前記基準着火遅れに対して所定以上短縮していると判定した場合に、前記バイオ燃料が劣化した場合における制御である燃料劣化時制御を行う燃料劣化時制御手段と、を備えることを特徴とする。

この発明では、バイオ燃料を含有する燃料で運転中の内燃機関が有する気筒の筒内圧を筒内圧検出手段で検出し、検出した筒内圧に基づいて燃料の燃焼時における着火遅れを着火遅れ導出手段で導出している。さらに、着火遅れ導出手段で導出した着火遅れが基準着火遅れに対して所定以上短縮していると着火遅れ判定手段で判定した場合に、燃料劣化時制御手段で燃料劣化時制御を行っている。ここで、バイオ燃料が酸化劣化した場合には、劣化の進行に伴って燃料中の酸素濃度が増加するが、酸素濃度が増加した場合、燃料は燃焼し易くなる。このため、気筒内の燃料は燃焼行程で着火し易くなり、着火遅れが短縮される。バイオ燃料が酸化劣化した場合には、このように着火遅れが短縮されるため、換言すると、燃料の種類が一定の状態で着火遅れが短縮された場合には、バイオ燃料は酸化劣化していると判断することができる。従って、内燃機関の運転中に検出した筒内圧に基づいて着火遅れを導出し、導出した着火遅れが基準着火遅れに対して所定以上短縮していると判定された場合に燃料劣化時制御を行うことにより、バイオ燃料が酸化劣化していることを認識することができる。この結果、バイオ燃料の酸化劣化を検知することができる。

また、この発明に係るバイオ燃料劣化判定装置は、上記発明において、前記燃料劣化時制御手段は、少なくとも前記燃料劣化時制御時に前記内燃機関を搭載する車両の運転者に対して前記バイオ燃料が劣化したことを伝達する燃料劣化伝達手段を備えていることを特徴とする。

この発明では、燃料劣化時制御手段は、燃料が劣化したことを運転者に伝達する燃料劣化伝達手段を備えているため、着火遅れ導出手段で導出した着火遅れが基準着火遅れに対して所定以上短縮していると判定された場合に燃料劣化時制御を行うことにより、燃料が劣化したことを運転者に伝達することができる。この結果、より確実にバイオ燃料の酸化劣化を検知することができる。

また、この発明に係るバイオ燃料劣化判定装置は、上記発明において、さらに、前記内燃機関の運転領域が前記着火遅れを導出する所定の領域である着火遅れ導出運転領域であるか否かを判定する運転領域判定手段を備えており、前記着火遅れ判定手段は、前記内燃機関の運転領域は前記着火遅れ導出運転領域であると前記運転領域判定手段で判定した場合に、前記着火遅れ導出手段で導出した前記着火遅れは前記基準着火遅れに対して所定以上短縮しているか否かを判定することを特徴とする。

この発明では、内燃機関の運転領域は着火遅れ導出運転領域であると運転領域判定手段で判定した場合に、着火遅れ導出手段で導出した着火遅れは基準着火遅れに対して所定以上短縮しているか否かの判定をしているので、基準着火遅れの短縮を判定する際の正確性を向上させることができる。つまり、内燃機関の運転中における着火遅れは、内燃機関の運転領域によって変化するため、一定の運転領域の場合における着火遅れを判定することにより、より正確に着火遅れの変化を検知することができる。この結果、より正確にバイオ燃料の酸化劣化を検知することができる。

また、この発明に係るバイオ燃料劣化判定装置は、上記発明において、前記着火遅れ判定手段は、前記基準着火遅れと前記着火遅れ導出手段で導出した前記着火遅れとの差が、前記バイオ燃料が劣化したか否かの判定の閾値となる判定基準差よりも大きい場合に、前記着火遅れ導出手段で導出した前記着火遅れは前記基準着火遅れに対して所定以上短縮していると判定することを特徴とする。

この発明では、着火遅れ判定手段で、着火遅れ導出手段で導出した着火遅れは基準着火遅れに対して所定以上短縮しているか否かの判定を行う際に、基準着火遅れと着火遅れ導出手段で導出した着火遅れとの差が、バイオ燃料が劣化したか否かの判定の閾値となる判定基準差よりも大きい場合に、着火遅れ導出手段で導出した着火遅れは基準着火遅れに対して所定以上短縮していると判定している。このように、着火遅れを判定する際に、判定基準差と比較して判定することにより、着火遅れが所定以上短縮したか否かを、より正確に判定することができる。この結果、より正確にバイオ燃料の酸化劣化を検知することができる。

また、この発明に係るバイオ燃料劣化判定装置は、上記発明において、前記基準着火遅れは、前記燃料を貯留する燃料貯留手段に前記燃料を給油した場合における前記筒内圧に基づいて導出した前記着火遅れであることを特徴とする。

この発明では、基準着火遅れを、燃料貯留手段に燃料を給油した場合における筒内圧に基づいて導出した着火遅れにするため、給油時の燃料に対する燃料の劣化を検知することができる。つまり、基準着火遅れを、燃料貯留手段に燃料を給油した場合における着火遅れにすることにより、内燃機関の運転中における着火遅れを、燃料貯留手段への給油時の着火遅れと比較することができる。従って、筒内圧に基づいて導出した着火遅れに基づいて燃料の劣化を検知する際に、給油時の燃料に対する劣化を検知することができる。この結果、より確実にバイオ燃料の酸化劣化を検知することができる。

本発明に係るバイオ燃料劣化判定装置は、バイオ燃料の酸化劣化を検知することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明に係るバイオ燃料劣化判定装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、実施例に係るバイオ燃料劣化判定装置を備えるエンジンの概略構成図である。実施例に係るバイオ燃料劣化判定装置１は、少なくともバイオ燃料を含有する燃料によって運転可能な内燃機関として設けられるエンジン１０に備えられている。このエンジン１０は、圧縮した状態の空気に燃料を供給することにより燃料を燃焼させる、いわゆるディーゼルエンジンとして設けられている。このエンジン１０は、直列に配設された４つの気筒１１を有しており、各気筒１１には、燃焼室（図示省略）が接続されている。また、このエンジン１０には、気筒１１内に連通すると共に気筒１１内に吸入される空気が流れる通路である吸気通路１５と、気筒１１内で燃料を燃焼させた後、気筒１１内から排出される排気ガスが流れる排気通路１６とが接続されている。これらの吸気通路１５と排気通路１６とは、気筒１１の数に合わせてそれぞれ４つの通路に分岐しており、分岐した通路が４つの気筒１１に対応し、気筒１１に連通してエンジン１０に接続されている。

また、各気筒１１には、エンジン１０の運転時に気筒１１に対して燃料を供給可能な燃料供給手段であるメイン燃料インジェクタ２１が配設されている。このメイン燃料インジェクタ２１は、エンジン１０の運転時に気筒１１内に燃料を噴射することにより、気筒１１に対して燃料を供給可能に設けられている。さらに、各気筒１１には、気筒１１内の圧力である筒内圧を検出する筒内圧検出手段である筒内圧センサ５０が設けられている。この筒内圧センサ５０は圧電素子を有しており、気筒１１内の圧力に応じた電荷信号を出力可能に設けられている。筒内圧センサ５０は、このように気筒１１内の圧力に応じた電荷信号を出力することにより、筒内圧を検出可能に設けられている。

また、各気筒１１に配設されるメイン燃料インジェクタ２１は、全てコモンレール２５に接続されている。また、コモンレール２５は、燃料に圧力を付与してコモンレール２５に燃料を供給するサプライポンプ２６に機関燃料通路３１を介して接続されており、サプライポンプ２６は、燃料を貯留する燃料貯留手段である燃料タンク３５にメイン燃料通路３０を介して接続されている。サプライポンプ２６と燃料タンク３５とを接続するメイン燃料通路３０には、燃料に含まれる不純物を除去する燃料フィルタ３６が設けられている。

また、燃料タンク３５には、当該燃料タンク３５に貯留されている燃料のレベル、即ち燃料の貯留量を検出する燃料貯留量検出手段である燃料レベルセンサ３７が設けられている。さらに、燃料タンク３５には、当該燃料タンク３５に貯留されている燃料に含まれているバイオ燃料の濃度を検出するバイオ燃料濃度検出手段であるバイオ燃料濃度センサ３８が設けられている。また、コモンレール２５と燃料タンク３５とには、コモンレール２５に供給された燃料のうち余剰燃料を燃料タンク３５に戻す通路であり、一端がコモンレール２５に接続され、他端が燃料タンク３５に接続された通路であるリターン通路３３が接続されている。

また、このエンジン１０は、気筒１１で吸入する空気を圧縮する過給手段であるターボチャージャ４０を備えており、ターボチャージャ４０が有するコンプレッサ４１は吸気通路１５に接続され、ターボチャージャ４０が有するタービン４２は排気通路１６に接続されている。ターボチャージャ４０は、タービン４２が接続されている排気通路１６を流れる排気ガスによってタービン４２が作動し、タービン４２の作動時の力がコンプレッサ４１に伝達されてコンプレッサ４１が作動することにより、吸気通路１５を流れる空気をコンプレッサ４１で圧縮可能に設けられている。

ターボチャージャ４０のコンプレッサ４１が接続される吸気通路１５は、吸気通路１５を流れる空気の流れ方向におけるコンプレッサ４１の下流側に、コンプレッサ４１で圧縮した空気を冷却するインタークーラ４５が配設されている。さらに、吸気通路１５には、インタークーラ４５の下流側に、吸気通路１５内を開閉可能なスロットルバルブ４６が配設されている。また、吸気通路１５には、コンプレッサ４１の上流側に、吸気通路１５を流れる空気の流量を検出可能な吸入空気量検出手段であるエアフロメータ４７が設けられている。

また、ターボチャージャ４０のタービン４２が接続される排気通路１６には、排気通路１６を流れる排気ガスの流れ方向におけるタービン４２の上流側に、排気ガスに添加する燃料を噴射する添加燃料供給手段である排気燃料添加インジェクタ２２が設けられている。この排気燃料添加インジェクタ２２は、遮断弁２７を介してサプライポンプ２６に接続された添加燃料通路３２に接続されている。つまり、サプライポンプ２６には遮断弁２７が接続されており、遮断弁２７には、一端が当該遮断弁２７に接続され、他端が排気燃料添加インジェクタ２２に接続された添加燃料通路３２が接続されている。このように添加燃料通路３２が接続された遮断弁２７は、サプライポンプ２６から排気燃料添加インジェクタ２２への燃料の開放や遮断が可能に設けられている。

また、排気通路１６には、タービン４２の下流側に、下流方向に向かうに従って順に、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担体に担持したＮＳＲ（NOx Storage Reduction）触媒コンバータ６０と、多孔質セラミック構造体にＮＯｘ吸蔵還元触媒が担持され構成されたＤＰＮＲ（Diesel Particulate NOx Reduction）触媒コンバータ６１と、酸化触媒コンバータ６２とが配設されている。また、排気通路１６には、ＮＳＲ触媒コンバータ６０とＤＰＮＲ触媒コンバータ６１との間、及びＤＰＮＲ触媒コンバータ６１の下流側に、排気通路１６を流れる排気ガスの温度を検出する排気温検出手段である排気温センサ５１が設けられている。また、ＤＰＮＲ触媒コンバータ６１と酸化触媒コンバータ６２との間には、排気ガスの成分より、空気と燃料との割合である空燃比を検出する空燃比検出手段である空燃比センサ５２が設けられている。

さらに、排気通路１６には、ＮＳＲ触媒コンバータ６０の上流側と、ＤＰＮＲ触媒コンバータ６１の下流側とに両端部が接続された通路である差圧検出通路６５が接続されており、この差圧検出通路６５には、差圧センサ６６が設けられている。この差圧センサ６６は、ＮＳＲ触媒コンバータ６０の上流側の圧力と、ＤＰＮＲ触媒コンバータ６１の下流側の圧力との差圧を検出可能な差圧検出手段として設けられている。

このように設けられる排気通路１６と吸気通路１５とには、エンジン１０から排出された排気ガスの一部であり、再びエンジン１０に吸気させる還流ガスであるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスが流れる通路であるＥＧＲ通路７０が接続されている。詳しくは、ＥＧＲ通路７０は、両端部のうち一方の端部が、排気通路１６におけるタービン４２の上流側に接続されており、他方の端部が、吸気通路１５におけるスロットルバルブ４６の下流側に接続されている。これにより、ＥＧＲ通路７０は、排気通路１６を流れる排気ガスの一部をＥＧＲガスとして、排気通路１６から吸気通路１５に流すことができる。

このように設けられるＥＧＲ通路７０には、ＥＧＲガスを浄化するＥＧＲ触媒コンバータ７１と、ＥＧＲ通路７０を流れるＥＧＲガスを冷却可能な冷却手段であるＥＧＲクーラ７２とが設けられている。このうち、ＥＧＲクーラ７２は、エンジン１０を循環し、車両の運転時にエンジン１０を冷却する冷却媒体である冷却水（図示省略）と、ＥＧＲガスとの間で熱交換を行うことができるように形成されており、ＥＧＲクーラ７２を通るＥＧＲガスは、冷却水との間で熱交換を行うことにより温度が低下する。

また、ＥＧＲ通路７０には、ＥＧＲクーラ７２が設けられている部分と吸気通路１５に接続されている部分との間の部分、即ち、ＥＧＲ通路７０における吸気通路１５に接続されている部分の近傍に、ＥＧＲ通路７０内を開閉可能なＥＧＲバルブ７３が配設されている。

これらのメイン燃料インジェクタ２１、排気燃料添加インジェクタ２２、サプライポンプ２６、遮断弁２７、燃料レベルセンサ３７、バイオ燃料濃度センサ３８、スロットルバルブ４６、エアフロメータ４７、筒内圧センサ５０、排気温センサ５１、空燃比センサ５２、差圧センサ６６、ＥＧＲバルブ７３は、車両に搭載されると共に車両の各部を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）８０に接続されている。また、このＥＣＵ８０には、車両の運転席に設けられ、車両の各種情報を表示する表示装置７５が接続されている。

図２は、図１に示すバイオ燃料劣化判定装置の要部構成図である。ＥＣＵ８０には、処理部８１、記憶部１００及び入出力部１０１が設けられており、これらは互いに接続され、互いに信号の受け渡しが可能になっている。また、ＥＣＵ８０に接続されているメイン燃料インジェクタ２１、排気燃料添加インジェクタ２２、サプライポンプ２６、遮断弁２７、燃料レベルセンサ３７、バイオ燃料濃度センサ３８、スロットルバルブ４６、エアフロメータ４７、筒内圧センサ５０、排気温センサ５１、空燃比センサ５２、差圧センサ６６、ＥＧＲバルブ７３、表示装置７５は、入出力部１０１に接続されており、入出力部１０１は、これらのメイン燃料インジェクタ２１等との間で信号の入出力を行う。また、記憶部１００には、バイオ燃料劣化判定装置１を制御するコンピュータプログラムが格納されている。この記憶部１００は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、またはフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、或いはこれらの組み合わせにより構成することができる。

また、処理部８１は、メモリ及びＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成されており、少なくとも、スロットルバルブ４６の開閉の制御をすることによりエンジン１０の吸入空気量の制御が可能な吸入空気量制御手段であるスロットルバルブ制御部８２と、エアフロメータ４７での検出結果より運転中のエンジン１０の吸入空気量を取得可能な吸入空気量取得手段である吸入空気量取得部８３と、メイン燃料インジェクタ２１から噴射する燃料の噴射量を制御することによりエンジン１０への燃料の供給量を制御可能な燃料供給量制御手段である燃料噴射量制御部８４と、を有している。

また、処理部８１は、サプライポンプ２６に接続されている遮断弁２７の開閉の制御、及び排気燃料添加インジェクタ２２から噴射する燃料の噴射量を制御することにより排気ガスの浄化の制御を行う排気浄化制御手段である排気浄化制御部８５と、差圧センサ６６での検出結果より排気通路１６におけるＮＳＲ触媒コンバータ６０の上流側とＤＰＮＲ触媒コンバータ６１の下流側との差圧を取得可能な差圧取得手段である差圧取得部８６と、ＥＧＲバルブ７３の開閉の制御を行うことによりＥＧＲガスの流量を制御可能なＥＧＲガス量制御手段であるＥＧＲバルブ制御部８７と、を有している。

また、処理部８１は、筒内圧センサ５０で検出した気筒１１の筒内圧を取得する筒内圧取得手段である筒内圧取得部８８と、筒内圧センサ５０で検出し、筒内圧取得部８８で取得した筒内圧に基づいて燃料の燃焼時における着火遅れを導出する着火遅れ導出手段である着火遅れ導出部８９と、着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れが、バイオ燃料の劣化を判定する場合における着火遅れの基準値である基準着火遅れに対して所定以上短縮しているか否かを判定する着火遅れ判定手段である着火遅れ判定部９０と、エンジン１０の運転領域が着火遅れを導出する所定の領域である着火遅れ導出運転領域であるか否かを判定する運転領域判定手段である運転領域判定部９１と、を有している。

また、処理部８１は、着火遅れ判定部９０で、着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れは基準着火遅れに対して所定以上短縮していると判定した場合に、バイオ燃料が劣化した場合における制御である燃料劣化時制御を行う燃料劣化時制御手段である燃料劣化時制御部９２と、燃料劣化時制御部９２が備えていると共に、燃料劣化時制御時にエンジン１０を搭載する車両の運転者に対してバイオ燃料が劣化したことを伝達する燃料劣化伝達手段である燃料劣化伝達部９３と、を有している。

また、処理部８１は、燃料タンク３５に燃料を給油したか否かを判定する給油判定手段である給油判定部９５と、燃料タンク３５に貯留されている燃料中のバイオ燃料の濃度に基づいてバイオ燃料が劣化したか否かの判定をするのに必要最低限な時間で、バイオ燃料の劣化の判定を明確に行うことのできる時間である計測時間を設定する計測時間設定手段である計測時間設定部９６と、燃料タンク３５に給油を行った直後に検出した筒内圧に基づいて基準着火遅れを着火遅れ導出部８９で導出した後、計測時間設定部９６で設定した計測時間を経過したか否かを判定する経過時間判定手段である経過時間判定部９７と、を有している。

ＥＣＵ８０によって制御されるバイオ燃料劣化判定装置１の制御は、例えば、バイオ燃料濃度センサ３８などによる検出結果に基づいて、処理部８１が上記コンピュータプログラムを当該処理部８１に組み込まれたメモリに読み込んで演算し、演算の結果に応じてメイン燃料インジェクタ２１などを作動させることにより制御する。その際に処理部８１は、適宜記憶部１００へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を実行する。なお、このようにバイオ燃料劣化判定装置１を制御する場合には、上記コンピュータプログラムの代わりに、ＥＣＵ８０とは異なる専用のハードウェアによって制御してもよい。

この実施例に係るバイオ燃料劣化判定装置１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。実施例に係るバイオ燃料劣化判定装置１が備えられるエンジン１０は、例えば、菜種油をメチルエステル化したバイオ燃料であるＲＭＥ（Rapeseed Methyl Ester）等の脂肪酸メチルエステルと軽油とが混合された燃料であるバイオ混合軽油によって運転可能になっている。このため、燃料タンク３５には、エンジン１０を運転する際における燃料として、バイオ混合軽油が貯留される。

このエンジン１０の運転時には、車両の室内に設けられるアクセルペダル（図示省略）の開度であるアクセル開度に応じて、ＥＣＵ８０の処理部８１が有するスロットルバルブ制御部８２がスロットルバルブ４６の開度を制御する。即ち、アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ（図示省略）の検出結果に応じて、スロットルバルブ制御部８２がスロットルバルブ４６の開度を制御する。これにより、吸気通路１５にはスロットルバルブ４６の開度に応じた空気が流れる。吸気通路１５に空気が流れた場合、この空気の流量をエアフロメータ４７で検出し、エアフロメータ４７での検出結果をＥＣＵ８０の処理部８１が有する吸入空気量取得部８３で取得する。

ここで、この吸気通路１５には、ターボチャージャ４０のコンプレッサ４１が接続されている。このコンプレッサ４１は、エンジン１０から排出される排気ガスによってターボチャージャ４０のタービン４２が作動した際の力により、作動可能に設けられている。コンプレッサ４１が作動した際には、吸気通路１５を流れる空気の流れ方向におけるコンプレッサ４１の上流側の空気を吸引し、圧縮して下流側に流す。これにより、ターボチャージャ４０の作動時におけるコンプレッサ４１の下流側の吸気通路１５には、大気圧よりも圧力が高くなった空気が流れる。

圧力が高くなった空気は吸気通路１５を流れ、コンプレッサ４１の下流側に配設されるインタークーラ４５に流れる。空気を圧縮して圧力を高くした場合、温度が上昇するが、インタークーラ４５は、インタークーラ４５内を流れる圧縮空気とインタークーラ４５の周囲を流れる空気との間で熱交換を行うことにより、インタークーラ４５内を流れる空気の温度を下げる。これにより、インタークーラ４５内を流れる空気の密度が高くなる。

インタークーラ４５で冷却され、密度が高くなった空気は、さらに吸気通路１５における下流側に流れる。スロットルバルブ４６は、このインタークーラ４５の下流に配設されており、吸気通路１５を流れる空気の流量を調整するスロットルバルブ４６は、ターボチャージャ４０のコンプレッサ４１で圧縮され、インタークーラ４５で冷却された後の空気の流量を調整する。スロットルバルブ４６で流量を調整した空気は、エンジン１０に供給される。即ち、エンジン１０は、ターボチャージャ４０によって過給した状態で吸気する。

また、エンジン１０の運転時には、サプライポンプ２６が作動し、燃料タンク３５内の燃料をコモンレール２５に供給する。つまり、サプライポンプ２６が作動することにより、燃料タンク３５内の燃料がメイン燃料通路３０を介してサプライポンプ２６に吸引される。その際に、サプライポンプ２６に吸引される燃料は、メイン燃料通路３０に配設される燃料フィルタ３６によって不純物が除去された後、サプライポンプ２６に流れる。

サプライポンプ２６に吸引された燃料は、サプライポンプ２６で圧力が高められ、機関燃料通路３１を通ってコモンレール２５に供給される。このため、コモンレール２５内の燃料は、高圧の状態になっている。また、各気筒１１に配設されているメイン燃料インジェクタ２１は、このコモンレール２５に接続されているため、メイン燃料インジェクタ２１には、コモンレール２５から高圧の燃料が供給される。

このように、高圧の燃料が供給されるメイン燃料インジェクタ２１は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する燃料噴射量制御部８４で制御可能になっている。つまり、燃料噴射量制御部８４には、吸入空気量取得部８３で取得した吸入空気量やアクセル開度などの運転状態に関する情報が伝達され、燃料噴射量制御部８４は、伝達された運転状態に関する情報に応じてメイン燃料インジェクタ２１を制御し、作動させる。これにより、メイン燃料インジェクタ２１は、燃料噴射量制御部８４での制御に応じた燃料を気筒１１内に噴射する。

具体的には、燃料噴射量制御部８４は、エンジン１０の圧縮行程で気筒１１内の空気が高圧になった時点で、運転状態に適した量の燃料をメイン燃料インジェクタ２１から気筒１１内に噴射させる。気筒１１内に噴射された燃料は、圧縮することにより高温になった空気によって燃焼し、燃焼した後の排気ガスは、排気行程で気筒１１内から排気通路１６に排気される。排気通路１６に排気された排気ガスは、排気通路１６に接続されるターボチャージャ４０のタービン４２に流れ、ターボチャージャ４０を作動させる。

ターボチャージャ４０を作動させた後の排気ガスは、さらに排気通路１６を流れ、ＮＳＲ触媒コンバータ６０を通過する。ＮＳＲ触媒コンバータ６０では、当該ＮＳＲ触媒コンバータ６０を通過する排気ガスを、気筒１１内で燃焼させる燃料と空気との割合である空燃比をリッチとリーンとで繰り返し変化させて流すことにより、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化する。

詳しくは、空燃比がリーンの場合、即ち、排気ガス中に多量の酸素が含まれている場合には、ＮＳＲ触媒コンバータ６０はＮＯｘを吸蔵し、空燃比がリッチの場合、即ち、酸素濃度が低く、且つ、ＨＣ（炭化水素）などの還元成分が多量に含まれている場合には、ＮＯｘをＮＯ_２（二酸化窒素）、若しくはＮＯ（一酸化窒素）に還元して放出する。ＮＯ_２やＮＯとして放出されたＮＯｘは、排気ガス中のＨＣやＣＯ（一酸化炭素）と反応することによってさらに還元され、Ｎ_２（窒素）になる。この場合、ＨＣやＣＯは、ＮＯ_２やＮＯを還元することにより酸化されて、Ｈ_２Ｏ（水）やＣＯ_２（二酸化炭素）になる。即ち、ＮＳＲ触媒コンバータ６０は、ＮＳＲ触媒コンバータ６０を通過する排気ガス中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを浄化する。

ＮＳＲ触媒コンバータ６０で浄化された排気ガスは、さらに、ＮＳＲ触媒コンバータ６０の下流側に配設されるＤＰＮＲ触媒コンバータ６１を通過する。このＤＰＮＲ触媒コンバータ６１は、排気ガスがセラミックスの隙間を通る間に、多孔質セラミック構造体に担持されたＮＯｘ吸蔵還元触媒で酸化や還元を行うことで、無害なガスへと化学変化させて排出する。具体的には、ＤＰＮＲ触媒コンバータ６１は、空燃比をリーンにした場合に、当該ＤＰＮＲ触媒コンバータ６１を構成すると共にフィルターの役割を果たす多孔質セラミック構造体でＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）を一時的に捕集すると同時に、ＮＯｘを吸蔵する際に生成される活性酸素と排気ガス中の酸素とにより酸化浄化する。また、空燃比をリーンにした場合には、ＤＰＮＲ触媒コンバータ６１はＮＯｘを一旦吸蔵し、空燃比をリッチにした場合に還元浄化する。また、空燃比をリッチにした場合には、ＤＰＮＲ触媒コンバータ６１はＮＯｘを還元浄化する際に生成される活性酸素によりＰＭを酸化浄化する。

ＮＳＲ触媒コンバータ６０やＤＰＮＲ触媒コンバータ６１は、このように空燃比を変化させることにより排気ガスを浄化するが、空燃比をリッチにする場合には、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する排気浄化制御部８５で、サプライポンプ２６に接続されている遮断弁２７を開くと共に排気燃料添加インジェクタ２２を作動させる。これにより、添加燃料通路３２を介してサプライポンプ２６から排気燃料添加インジェクタ２２に燃料が供給され、排気燃料添加インジェクタ２２から排気ガスに対して燃料を噴射する。このため、ＮＳＲ触媒コンバータ６０やＤＰＮＲ触媒コンバータ６１に流れる排気ガスは、空燃比がリッチの状態になる。

排気ガスの浄化は、空燃比をリッチやリーンにすることにより行うが、この空燃比の制御は排気通路１６に設けられる空燃比センサ５２や差圧検出通路６５に設けられる差圧センサ６６の検出結果等に基づいて行う。このうち、差圧センサ６６は、差圧検出通路６５が接続されている、排気通路１６におけるＮＳＲ触媒コンバータ６０の上流側とＤＰＮＲ触媒コンバータ６１の下流側との差圧を検出するが、差圧センサ６６の検出結果は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する差圧取得部８６に伝達され、差圧取得部８６で取得する。排気ガスの浄化を行うことを目的として空燃比を制御する際には、例えば、差圧取得部８６で取得した差圧が排気浄化制御部８５に伝達され、伝達された差圧が大きい場合には、排気燃料添加インジェクタ２２から燃料を噴射し、排気ガスの空燃比をリッチにする。つまり、差圧が大きい状態とは、ＤＰＮＲ触媒コンバータ６１で捕集したＰＭの量が多くなり、排気ガスが流れ難くなった状態であるため、この場合には排気ガスの空燃比をリッチにし、ＰＭを酸化浄化する。

ＮＳＲ触媒コンバータ６０やＤＰＮＲ触媒コンバータ６１は、これらのように排気ガスを浄化するが、ＮＳＲ触媒コンバータ６０やＤＰＮＲ触媒コンバータ６１は、温度が比較的低い場合には、排気燃料添加インジェクタ２２で噴射した燃料はＮＳＲ触媒コンバータ６０やＤＰＮＲ触媒コンバータ６１をすり抜けてしまう場合がある。この場合、ＮＳＲ触媒コンバータ６０やＤＰＮＲ触媒コンバータ６１では排気ガスの浄化が困難になる場合があるが、すり抜けた燃料がＤＰＮＲ触媒コンバータ６１の下流に配設される酸化触媒コンバータ６２に到達し、酸化触媒コンバータ６２でこの燃料を用いて酸化浄化を行うことにより、排気ガスを浄化する。気筒１１内から排出された排気ガスは、これらのＮＳＲ触媒コンバータ６０、ＤＰＮＲ触媒コンバータ６１、酸化触媒コンバータ６２で浄化された後、大気に放出される。

また、気筒１１内から排気通路１６に排出された排気ガスの一部は、排気通路１６に接続されているＥＧＲ通路７０に流入し、ＥＧＲガスとして、ＥＧＲ通路７０における排気通路１６に接続されている側の端部から、吸気通路１５に接続されている側の端部に向けて流れる。

このＥＧＲ通路７０には、ＥＧＲ触媒コンバータ７１が配設されており、ＥＧＲ通路７０を流れるＥＧＲガスは、このＥＧＲ触媒コンバータ７１を通過する際に浄化される。ＥＧＲ触媒コンバータ７１で浄化されたＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路７０を流れるＥＧＲガスの流れ方向におけるＥＧＲ触媒コンバータ７１の下流側に配設されるＥＧＲクーラ７２を通過する。その際に、ＥＧＲクーラ７２は、ＥＧＲガスと冷却水との間で熱交換を行わせる。これにより、ＥＧＲガスは、温度が低下する。

ＥＧＲクーラ７２によって温度が低下したＥＧＲガスは、さらにＥＧＲ通路７０を流れ、ＥＧＲバルブ７３の方向に向かう。このＥＧＲバルブ７３は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有するＥＧＲバルブ制御部８７によって制御可能に設けられており、ＥＧＲバルブ制御部８７は、ＥＧＲバルブ７３を制御することによりＥＧＲバルブ７３の開度を調整する。

ここで、ＥＧＲバルブ７３が設けられるＥＧＲ通路７０は、吸気通路１５に接続されているが、吸気通路１５内を流れる空気とＥＧＲ通路７０内を流れるＥＧＲガスとでは、ＥＧＲ通路７０内を流れるＥＧＲガスの方が、吸気通路１５内を流れる空気よりも圧力が高くなっている。このため、吸気通路１５とＥＧＲ通路７０とが連通した状態では、ＥＧＲ通路７０内を流れるＥＧＲガスは、吸気通路１５内に流入する。従って、ＥＧＲバルブ制御部８７によってＥＧＲバルブ７３を制御し、ＥＧＲバルブ７３の開度を大きくした場合には、ＥＧＲ通路７０内を流れるＥＧＲガスの吸気通路１５内への流入量は多くなり、ＥＧＲバルブ７３の開度を小さくした場合には、吸気通路１５内へのＥＧＲガスの流入量は少なくなる。エンジン１０の運転時には、このようにＥＧＲバルブ７３の開度に応じたＥＧＲガスが吸気通路１５に流れ、エンジン１０は、吸気通路１５を流れる空気と共に、ＥＧＲガスを吸気する。

また、エンジン１０の運転時には、気筒１１に設けられている筒内圧センサ５０で気筒１１の筒内圧を検出する。この筒内圧センサ５０は、各筒内圧センサ５０が設けられている気筒１１の筒内圧を、それぞれ独立して検出する。筒内圧センサ５０で検出した筒内圧は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する筒内圧取得部８８で取得する。筒内圧取得部８８で取得した筒内圧は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する着火遅れ導出部８９に伝達され、着火遅れ導出部８９は、伝達された筒内圧に基づいて、燃料がメイン燃料インジェクタ２１によって気筒１１内に噴射されてから着火するまでの期間である着火遅れを導出する。さらに、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する着火遅れ判定部９０は、エンジン１０の運転領域が所定の領域の場合に、燃料タンク３５に貯留されている燃料が劣化しているか否かを、着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れに基づいて判定する。

ここで、バイオ燃料の酸化劣化について説明する。実施例に係るバイオ燃料劣化判定装置１を備えるエンジン１０は、バイオ混合軽油を燃料としているが、このバイオ混合軽油に含まれるバイオ燃料は、時間が経過するに従って酸化劣化する場合がある。このようにバイオ燃料が酸化劣化した場合、燃料に含まれる酸素が増加し、燃料中の酸素濃度が増加する。このため、酸化劣化したバイオ燃料でエンジン１０を運転した場合、燃料中の酸素により気筒１１内での燃料の燃焼が促進して燃料は気筒１１内で燃焼し易くなる。即ち、酸化劣化したバイオ燃料でエンジン１０を運転した場合には、燃料の着火性が向上し、気筒１１内に噴射された燃料は、噴射されてから着火するまでの時間が短くるため、着火遅れが短縮する。

このため、燃料タンク３５のバイオ燃料の濃度や燃料の種類を変更しない状態で、エンジン１０の運転時における着火遅れが短縮した場合には、バイオ燃料は酸化劣化していると判断することができる。このように、着火遅れは、バイオ燃料は酸化劣化しているか否かの判定に用いることができる。従って、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する着火遅れ判定部９０は、着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れが所定以上短縮している場合に、バイオ燃料は酸化劣化していると判定する。

また、バイオ燃料の酸化劣化は、このように着火遅れによって判定することができるが、エンジン１０の燃焼状態は運転状態に応じて変化するため、着火遅れもエンジン１０の運転状態によって変化する。このため、バイオ燃料の酸化劣化を判定することを目的として着火遅れの変化を検出する場合には、エンジン１０の運転状態が同じ状態の場合における筒内圧に基づいて着火遅れを導出することにより、着火遅れの変化を検出することができる。従って、エンジン１０の運転状態が同じ状態の場合における着火遅れを導出することにより、バイオ燃料の酸化劣化を判定することができる。

また、着火遅れは、エンジン１０の運転状態によって、バイオ燃料が酸化劣化していない場合と酸化劣化した場合との差の大きさが異なっている。このため、バイオ燃料の酸化劣化を判定することを目的として着火遅れを導出する場合には、比較的低負荷の運転領域など、燃料が燃焼し難いことによりバイオ燃料が酸化劣化していない場合と酸化劣化した場合とで着火遅れの差が大きくなる運転領域が好ましい。例えば、気筒１１が吸入するガス中のＥＧＲガスの割合が高かったり、アイドリング時や低速定常運転時など低負荷領域でエンジン１０の運転を行っていたりすることにより、燃焼温度が低い運転領域の場合には、燃料は燃焼し難くなる。このため、このような運転領域では、燃料の燃焼状態は燃料中の酸素濃度に応じて大きく変わるため、着火遅れも燃料中の酸素濃度に応じて大きな差が出る。

このため、バイオ燃料の酸化劣化を判定することを目的として着火遅れを導出する場合には、例えば、燃料が燃焼し難い運転領域であるアイドリング時における筒内圧に基づいて着火遅れを導出し、アイドル状態になる度に着火遅れを導出する。つまり、車両の運転中は、車両は車速を変化させながら走行をするが、エンジン１０がアイドル状態になった場合には車速は０ｋｍ／ｈになるので、アイドリング時にバイオ燃料の酸化劣化を判定する際には、車速が０ｋｍ／ｈになった場合における筒内圧を検出し、検出した筒内圧に基づいて着火遅れを導出する。

即ち、車速が０ｋｍ／ｈになる場合におけるエンジン１０の運転領域を、筒内圧に基づいて着火遅れを導出する所定の領域である着火遅れ導出運転領域とし、この状態における筒内圧を筒内圧センサ５０で検出して筒内圧取得部８８で取得し、取得した筒内圧に基づいて着火遅れ導出部８９で着火遅れを導出する。このため、着火遅れ導出部８９は、エンジン１０の運転領域が着火遅れ導出運転領域になる度に着火遅れを導出するので、車両走行中における着火遅れは、着火遅れ導出部８９で複数回導出する。

着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れに基づいてバイオ燃料の酸化劣化を判定する場合には、導出した着火遅れが所定以上短縮した場合に、バイオ燃料は酸化劣化したと判定する。ＥＣＵ８０の処理部８１が有する着火遅れ判定部９０で、バイオ燃料は酸化劣化したか否かの判定を行う場合には、着火遅れ導出部８９で複数回導出した着火遅れが、それぞれ着火遅れ判定部９０に伝達される。着火遅れ判定部９０では、着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れが、バイオ燃料の劣化を判定する場合における着火遅れの基準値である基準着火遅れに対して所定以上短縮しているか否かを判定する。

また、基準着火遅れは、燃料タンク３５に給油を行った直後の筒内圧に基づいて導出した着火遅れになっており、燃料タンク３５に給油を行う度に、給油直後の筒内圧に基づいて導出した着火遅れが基準着火遅れとして用いられる。即ち、燃料タンク３５に給油を行う度に、給油直後の筒内圧に基づいて導出した着火遅れを基準着火遅れとして、ＥＣＵ８０の記憶部１００に記憶しておく。

着火遅れ判定部９０で、着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れは基準着火遅れに対して所定以上短縮しているか否かを判定する場合には、基準着火遅れと着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れとの差が、バイオ燃料が劣化したか否かの判定の閾値となる判定基準差よりも大きい場合に、着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れは基準着火遅れに対して所定以上短縮していると判定する。この判定により、基準着火遅れに対する着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れの低減分が、判定基準差よりも大きい場合には、着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れは基準着火遅れに対して所定以上短縮しており、バイオ燃料は酸化劣化していると判定する。

着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れは基準着火遅れに対して所定以上短縮していると判定された場合、即ち、バイオ燃料が酸化劣化していると判定された場合には、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する燃料劣化時制御部９２で、バイオ燃料が劣化した場合における制御である燃料劣化時制御を行う。この燃料劣化時制御は、燃料劣化時制御部９２が有する燃料劣化伝達部９３によって、運転席に設けられている表示装置７５の警告表示をＯＮにして、運転者に対して燃料が酸化劣化している旨を伝達する。これにより、酸化劣化した燃料でエンジン１０の運転を続けることを抑制する。

図３は、実施例に係るバイオ燃料劣化判定装置の処理手順を示すフロー図である。次に、実施例に係るバイオ燃料劣化判定装置１の制御方法、即ち、当該バイオ燃料劣化判定装置１の処理手順について説明する。実施例に係るバイオ燃料劣化判定装置１の処理手順では、まず、燃料を給油したか否かを判定する（ステップＳＴ１０１）。この判定は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する給油判定部９５で行う。この給油判定部９５は、エンジン１０の停止時における燃料タンク３５内の燃料の貯留量を、燃料タンク３５に設けられる燃料レベルセンサ３７での検出結果より取得して、ＥＣＵ８０の記憶部１００に記憶する。

給油判定部９５で、燃料を給油したか否かを判定する際には、エンジン１０の始動時に現在の燃料タンク３５内の燃料の貯留量を燃料レベルセンサ３７での検出結果より取得し、取得した現在の燃料の貯留量と、記憶部１００に記憶されている燃料の貯留量、即ち、前回のエンジン１０の停止時における燃料の貯留量とを比較する。この比較により、現在の燃料の貯留量が、前回のエンジン１０の停止時における燃料の貯留量よりも一定量以上越えていれば、給油判定部９５は、燃料を給油したと判定する。なお、この判定の基準になる燃料の一定量は、予めＥＣＵ８０の記憶部１００に記憶されている。

また、給油判定部９５での燃料を給油したか否かを判定は、これ以外の手法で行ってもよく、例えば、燃料の給油口（図示省略）が開閉されると共に燃料レベルセンサ３７での検出した燃料の貯留量が増加した場合には、燃料を給油したと判定してもよい。給油判定部９５での判定により、燃料を給油していないと判定された場合には、後述するステップＳＴ１０６に向かう。

給油判定部９５での判定（ステップＳＴ１０１）により、燃料を給油したと判定された場合には、次に、運転者への警告表示をＯＦＦにする（ステップＳＴ１０２）。この警告表示は、運転席に設けられている表示装置７５を、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する燃料劣化伝達部９３で制御することにより行う。燃料劣化伝達部９３は、表示装置７５を制御することにより、燃料が劣化していることを示す警告表示をＯＦＦにする。これにより、運転者への警告表示をＯＦＦにすることができ、運転者に対して燃料が劣化していないことを伝達する。

次に、エンジン１０の運転領域は、着火遅れ導出運転領域であるか否かを判定する（ステップＳＴ１０３）。この着火遅れ導出運転領域であるか否かの判定は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する運転領域判定部９１で行う。着火遅れ導出運転領域であるか否かの判定を運転領域判定部９１で行う場合には、車両を制御する場合において他の制御で用いる走行中の車両の走行状態やエンジン１０の運転状態を運転領域判定部９１で取得し、エンジン１０の運転領域が着火遅れ導出運転領域であるか否かを判定する。

例えば、上述したように車速が０ｋｍ／ｈになる場合におけるエンジン１０の運転領域を着火遅れ導出運転領域とする場合には、０ｋｍ／ｈを予めＥＣＵ８０の記憶部１００に記憶しておき、運転領域判定部９１は、取得した運転状態の車速が０ｋｍ／ｈである場合に、現在の運転領域は着火遅れ導出運転領域であると判定する。この判定により、エンジン１０の運転領域は着火遅れ導出運転領域ではないと判定した場合には、この処理手順から抜け出る。

運転領域判定部９１での判定（ステップＳＴ１０３）により、エンジン１０の運転領域は着火遅れ導出運転領域であると判定した場合には、次に、着火遅れの初期値Ａを導出し、記憶する（ステップＳＴ１０４）。つまり、バイオ燃料が劣化しているか否かの判定に用いる基準着火遅れは、燃料タンク３５に燃料の給油を行った直後の筒内圧に基づいて導出した着火遅れが基準着火遅れとして用いられる。このため、燃料タンク３５に燃料を給油したと判定され、且つ、エンジン１０の運転領域が着火遅れ導出運転領域であると判定された場合には、この状態の筒内圧を検出し、この筒内圧に基づいて導出した着火遅れが、基準着火遅れである初期値Ａとして用いられる。

詳しくは、燃料タンク３５に燃料を給油したと判定され、且つ、エンジン１０の運転領域が着火遅れ導出運転領域であると判定された場合には、まず、この状態の筒内圧を筒内圧センサ５０で検出し、検出結果をＥＣＵ８０の処理部８１が有する筒内圧取得部８８で取得する。筒内圧取得部８８で取得した筒内圧は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する着火遅れ導出部８９に伝達され、着火遅れ導出部８９では、伝達された筒内圧に基づいて着火遅れを導出する。着火遅れ導出部８９で着火遅れを導出する際には、燃料噴射量制御部８４で制御するメイン燃料インジェクタ２１によって噴射する燃料の噴射タイミングと、筒内圧取得部８８で取得した筒内圧の変化とより、燃料を噴射してから着火するまでの期間を検出し、着火遅れを導出する。これにより導出する着火遅れは、給油直後の着火遅れである着火遅れの初期値Ａとして導出し、ＥＣＵ８０の記憶部１００に記憶する。このように記憶した初期値Ａが、バイオ燃料が劣化しているか否かの判定を行う際に用いる基準着火遅れとして用いられる。

次に、初期値Ａの導出後、計測時間Ｔ以上経過したか否かを判定する（ステップＳＴ１０５）。この判定は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する経過時間判定部９７で行う。経過時間判定部９７は、初期値Ａを着火遅れ導出部８９で導出して記憶部１００に記憶した後、バイオ燃料が劣化したか否かの判定を明確に行うことのできる時間である計測時間Ｔが経過したか否かを判定する。この計測時間Ｔは、バイオ燃料が劣化したか否かの判定をするのに必要最低限な時間として、バイオ燃料の劣化が進行する単位で予め設定され、記憶部１００に記憶されている。計測時間Ｔの設定は、バイオ燃料濃度センサ３８で検出した燃料タンク３５に貯留されている燃料中のバイオ燃料の濃度を、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する計測時間設定部９６で取得し、取得したバイオ燃料の濃度に応じて計測時間設定部９６で設定する。この設定は、例えば、バイオ燃料の濃度が濃くなるに従って計測時間Ｔが短時間になるように設定する。

なお、バイオ燃料の濃度は、バイオ燃料濃度センサ３８による検出結果以外によって取得してもよく、例えば、空燃比センサ５２により検出したある規定領域での空燃比の差、または、燃料の粘度・温度等の計測から、燃料中のバイオ燃料の濃度を推定してもよい。計測時間設定部９６は、これらによりバイオ燃料の濃度を取得し、取得したバイオ燃料の濃度に基づいて設定した計測時間Ｔを記憶部１００に記憶する。経過時間判定部９７は、初期値Ａを導出した後の時間が、この記憶部１００に記憶された計測時間Ｔ以上経過したか否かを判定する。この判定により、初期値Ａの導出後、計測時間Ｔ以上経過していないと判定された場合には、この処理手順から抜け出る。

経過時間判定部９７での判定（ステップＳＴ１０５）により、初期値Ａの導出後、計測時間Ｔ以上経過したと判定された場合には、次に、エンジン１０の運転領域は、着火遅れ導出運転領域であるか否かを判定する（ステップＳＴ１０６）。この着火遅れ導出運転領域であるか否かの判定は、ステップＳＴ１０３での判定と同様に運転領域判定部９１で行い、運転領域判定部９１によってステップＳＴ１０３での判定方法と同様の方法で行う。この判定により、エンジン１０の運転領域は着火遅れ導出運転領域ではないと判定した場合には、この処理手順から抜け出る。

運転領域判定部９１での判定（ステップＳＴ１０６）により、エンジン１０の運転領域は着火遅れ導出運転領域であると判定された場合には、次に、着火遅れの現状値Ｂを導出する（ステップＳＴ１０７）。つまり、現在のエンジン１０の運転領域が着火遅れ導出運転領域であると判定された場合には、初期値Ａとなる着火遅れを導出する場合（ステップＳＴ１０４）と同様に、この状態の筒内圧を筒内圧センサ５０で検出して筒内圧取得部８８で取得し、取得した筒内圧に基づいて着火遅れ導出部８９で着火遅れを導出する。このようにして導出した着火遅れが、着火遅れの現状値Ｂとして用いられる。

次に、（初期値Ａ−現状値Ｂ）＞判定基準差Ｃであるか否かを判定する（ステップＳＴ１０８）。この判定は、着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れに基づいて、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する着火遅れ判定部９０で行う。着火遅れ判定部９０は、この判定を行う際には、ＥＣＵ８０の記憶部１００に記憶されている初期値Ａから現状値Ｂを減算し、この減算により算出された値が、燃料が劣化したか否かの判定の基準となる判定基準差Ｃより大きいか否かを判定する。即ち、判定基準差Ｃは、着火遅れが短縮した場合における閾値となっており、着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れに基づいてバイオ燃料が劣化しているか否かの判定をする際における基準値として、予めＥＣＵ８０の記憶部１００に記憶されている。

このように、着火遅れ判定部９０は、初期値Ａから現状値Ｂを減算した値と判定基準差Ｃとを比較し、初期値Ａから現状値Ｂを減算した値、即ち、初期値Ａに対する現状値Ｂの低減分が、判定基準差Ｃより大きい場合には、現状値Ｂである現在の着火遅れが、初期値Ａである基準着火遅れに対して所定以上短縮していると判定する。着火遅れ判定部９０での判定により、Ａ−Ｂ＞Ｃではないと判定された場合には、この処理手順から抜け出る。

着火遅れ判定部９０での判定（ステップＳＴ１０８）により、Ａ−Ｂ＞Ｃであると判定された場合には、次に、運転者への警告表示をＯＮにする（ステップＳＴ１０９）。この警告表示は、表示装置７５を、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する燃料劣化時制御部９２及び燃料劣化時制御部９２が有する燃料劣化伝達部９３で制御することにより行う。燃料劣化時制御部９２は、着火遅れ判定部９０での判定によりＡ−Ｂ＞Ｃであると判定された場合には、バイオ燃料が劣化した場合における制御である燃料劣化時制御を行い、燃料劣化伝達部９３は、具体的な燃料劣化時制御として表示装置７５を制御する。燃料劣化伝達部９３で表示装置７５を制御することにより燃料劣化時制御を行う場合には、表示装置７５を制御して、燃料が劣化していることを示す警告表示をＯＮにする。これにより、運転者への警告表示をＯＮにすることができ、運転者に対して燃料が劣化していることを伝達する。

運転者は、表示装置７５での警告表示がＯＮになることにより、バイオ燃料が酸化劣化したことを認識できる。この場合、燃料タンク３５に新たに燃料を給油したり、燃料タンク３５内の燃料を早めに消費したり、燃料タンク３５内の燃料を抜き取ったりすることにより、バイオ燃料が酸化劣化した状態でエンジン１０を運転し続けることを抑制できる。

以上のバイオ燃料劣化判定装置１は、気筒１１の筒内圧を筒内圧センサ５０で検出し、検出した筒内圧に基づいて、燃料の燃焼時における着火遅れを着火遅れ導出部８９で導出している。さらに、着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れが基準着火遅れに対して所定以上短縮していると着火遅れ判定部９０で判定した場合に、燃料劣化時制御部９２で燃料劣化時制御を行っている。ここで、バイオ燃料が酸化劣化した場合には、劣化の進行に伴って燃料中の酸素濃度が増加するが、酸素濃度が増加した場合、燃料は燃焼し易くなる。このため、気筒１１内の燃料は燃焼行程で着火し易くなり、着火遅れが短縮される。バイオ燃料が酸化劣化した場合には、このように着火遅れが短縮されるため、換言すると、エンジン１０の運転に用いられる燃料の種類が一定の状態で着火遅れが短縮された場合には、バイオ燃料は酸化劣化していると判断することができる。従って、エンジン１０の運転中に筒内圧センサ５０で検出した気筒１１の筒内圧に基づいて着火遅れ導出部８９で着火遅れを導出し、導出した着火遅れが基準着火遅れに対して所定以上短縮していると着火遅れ判定部９０で判定した場合に燃料劣化時制御部９２で燃料劣化時制御を行うことにより、バイオ燃料が酸化劣化していることを認識することができる。この結果、バイオ燃料の酸化劣化を検知することができる。

また、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する燃料劣化時制御部９２は、燃料が劣化したことを運転者に伝達する燃料劣化伝達部９３を備えているため、着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れが基準着火遅れに対して所定以上短縮していると判定された場合に燃料劣化時制御を行うことにより、バイオ燃料が劣化したことを運転者に伝達することができる。即ち、車両の運転席に設けられる表示装置７５を燃料劣化伝達部９３で制御し、表示装置７５の警告表示をＯＮにすることにより、燃料が劣化したことを運転者に伝達することができる。この結果、より確実にバイオ燃料の酸化劣化を検知することができる。また、このように燃料が劣化したことを運転者に伝達することにより、燃料タンク３５内の燃料の交換を促すことができる。この結果、バイオ燃料が酸化劣化した状態で燃料タンク３５内の燃料を使用し続けることを抑制できる。

また、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する着火遅れ判定部９０は、運転領域判定部９１によってエンジン１０の運転領域は着火遅れ導出運転領域であると判定した場合に、着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れは基準着火遅れに対して所定以上短縮しているか否かの判定をしているので、基準着火遅れの短縮を判定する際の正確性を向上させることができる。つまり、エンジン１０の運転中における着火遅れは、エンジン１０の運転領域によって変化するため、一定の運転領域の場合における着火遅れを判定することにより、より正確に着火遅れの変化を検知することができる。この結果、より正確にバイオ燃料の酸化劣化を検知することができる。

また、着火遅れ導出部８９で着火遅れを導出する運転領域である着火遅れ導出運転領域は、燃料が燃焼し難い運転領域であるため、燃料の燃焼状態は、燃料中の酸素濃度に依存する割合が高くなる。このため、着火遅れ導出運転領域では、酸素濃度によって着火遅れが大幅に変化するため、バイオ燃料が酸化劣化することにより燃料中の酸素濃度が増加した場合には、顕著に着火遅れが短縮する。従って、着火遅れ導出運転領域で着火遅れを導出し、着火遅れ導出運転領域における着火遅れが短縮したか否かを判定することにより、より確実にバイオ燃料が酸化劣化した場合における着火遅れの短縮を判定することができる。この結果、より確実にバイオ燃料の酸化劣化を検知することができる。

また、着火遅れ判定部９０で、着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れは基準着火遅れに対して所定以上短縮しているか否かの判定を行う際に、基準着火遅れと着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れとの差が、判定基準差よりも大きい場合に、着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れは基準着火遅れに対して所定以上短縮していると判定している。詳しくは、基準着火遅れを初期値Ａとし、筒内圧センサ５０で検出した筒内圧に基づいて着火遅れ導出部８９で導出した現在の着火遅れを現状値Ｂとし、判定基準差を判定基準差Ｃとした場合において、初期値Ａから現状値Ｂを減算した値が判定基準差Ｃよりも大きい場合、即ち、（初期値Ａ−現状値Ｂ）＞判定基準差Ｃを満たしている場合に、着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れは基準着火遅れに対して所定以上短縮していると判定している。このように、着火遅れを判定する際に、判定基準差と比較して判定することにより、着火遅れが所定以上短縮したか否かを、より正確に判定することができる。この結果、より正確にバイオ燃料の酸化劣化を検知することができる。

また、基準着火遅れを、燃料タンク３５に燃料を給油した場合における筒内圧に基づいて導出した着火遅れである初期値Ａにするため、給油時の燃料に対する燃料の劣化を検知することができる。つまり、基準着火遅れを、燃料タンク３５に燃料を給油した場合における着火遅れにすることにより、エンジン１０の運転中における現在の着火遅れである現状値Ｂを、燃料タンク３５への給油時の着火遅れと比較することができる。従って、筒内圧センサ５０で検出した筒内圧に基づいて着火遅れ導出部８９で導出した着火遅れに基づいて燃料の劣化を検知する際に、給油時の燃料に対する劣化を検知することができる。この結果、より確実にバイオ燃料の酸化劣化を検知することができる。

なお、上述したバイオ燃料劣化判定装置１では、車速が０ｋｍ／ｈになる場合におけるエンジン１０の運転領域を着火遅れ導出運転領域としているが、着火遅れ導出運転領域は複数設定されていてもよい。この場合、基準着火遅れは、複数の着火遅れ導出運転領域ごとに設定されているのが好ましい。例えば、車速が０ｋｍ／ｈ以外に、３０ｋｍ／ｈでの低速定常走行時や、気筒１１が吸入するガス中のＥＧＲガスの割合が高い運転状態など、低負荷領域になるエンジン１０の運転領域を、それぞれ着火遅れ導出運転領域とし、それぞれの着火遅れ導出運転領域ごとに、独立した基準着火遅れを設定してもよい。このように基準着火遅れを、複数の着火遅れ導出運転領域ごとに設定することにより、燃料の劣化を判定する際における判定精度を高くすることができる。

つまり、気筒１１内で燃料が燃焼する際の燃焼状態は、エンジン１０の運転領域によって変化し、これに伴い着火遅れもエンジン１０の運転領域によって変化するため、基準着火遅れを着火遅れ導出運転領域ごとに設定することにより、複数の運転領域で基準着火遅れと現在の着火遅れとを比較することができる。この結果、より正確にバイオ燃料の酸化劣化を検知することができる。

また、燃料が劣化していることを運転者に伝達する手段として、上述したバイオ燃料劣化判定装置１では、表示装置７５の警告表示によって伝達しているが、伝達する手段はこれ以外の手段でもよい、例えば、燃料が劣化した場合には、車内に設けられるスピーカ（図示省略）から、警告音や音声によって運転者に対してバイオ燃料が劣化していることを伝達してもよい。

また、燃料劣化時制御部９２による燃料劣化時制御として、上述したバイオ燃料劣化判定装置１では、表示装置７５で警告表示を行うことにより運転者に対してバイオ燃料が劣化していることを伝達しているが、燃料劣化時制御は、これ以外の制御を行ってもよい。例えば、バイオ燃料が酸化劣化していると判定された場合における燃料劣化時制御として、メイン燃料インジェクタ２１や排気燃料添加インジェクタ２２での燃料噴射量を変更するなど、酸化劣化したバイオ燃料でエンジン１０を運転した場合における不具合を低減する制御を行ってもよい。

以上のように、本発明に係るバイオ燃料劣化判定装置は、バイオ燃料を含む燃料によって運転する内燃機関に有用であり、特に、バイオ燃料の混合率が高い場合に適している。

実施例に係るバイオ燃料劣化判定装置を備えるエンジンの概略構成図である。図１に示すバイオ燃料劣化判定装置の要部構成図である。実施例に係るバイオ燃料劣化判定装置の処理手順を示すフロー図である。

符号の説明

１バイオ燃料劣化判定装置
１０エンジン
１１気筒
１５吸気通路
１６排気通路
２１メイン燃料インジェクタ
２２排気燃料添加インジェクタ
２５コモンレール
２６サプライポンプ
３５燃料タンク
３７燃料レベルセンサ
３８バイオ燃料濃度センサ
４０ターボチャージャ
４６スロットルバルブ
４７エアフロメータ
５０筒内圧センサ
５１排気温センサ
５２空燃比センサ
６０ＮＳＲ触媒コンバータ
６１ＤＰＮＲ触媒コンバータ
６２酸化触媒コンバータ
６５差圧検出通路
６６差圧センサ
７０ＥＧＲ通路
７５表示装置
８０ＥＣＵ
８１処理部
８２スロットルバルブ制御部
８３吸入空気量取得部
８４燃料噴射量制御部
８５排気浄化制御部
８６差圧取得部
８７ＥＧＲバルブ制御部
８８筒内圧取得部
８９着火遅れ導出部
９０着火遅れ判定部
９１運転領域判定部
９２燃料劣化時制御部
９３燃料劣化伝達部
９５給油判定部
９６計測時間設定部
９７経過時間判定部

Claims

少なくともバイオ燃料を含有する燃料によって運転可能な内燃機関が有する気筒内の圧力である筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記筒内圧検出手段で検出した前記筒内圧に基づいて前記燃料の燃焼時における着火遅れを導出する着火遅れ導出手段と、
前記着火遅れ導出手段で導出した前記着火遅れが、前記バイオ燃料の劣化を判定する場合における前記着火遅れの基準値である基準着火遅れに対して所定以上短縮しているか否かを判定する着火遅れ判定手段と、
前記着火遅れ判定手段で、前記着火遅れ導出手段で導出した前記着火遅れは前記基準着火遅れに対して所定以上短縮していると判定した場合に、前記バイオ燃料が劣化した場合における制御である燃料劣化時制御を行う燃料劣化時制御手段と、
を備えることを特徴とするバイオ燃料劣化判定装置。
前記燃料劣化時制御手段は、少なくとも前記燃料劣化時制御時に前記内燃機関を搭載する車両の運転者に対して前記バイオ燃料が劣化したことを伝達する燃料劣化伝達手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のバイオ燃料劣化判定装置。
さらに、前記内燃機関の運転領域が前記着火遅れを導出する所定の領域である着火遅れ導出運転領域であるか否かを判定する運転領域判定手段を備えており、
前記着火遅れ判定手段は、前記内燃機関の運転領域は前記着火遅れ導出運転領域であると前記運転領域判定手段で判定した場合に、前記着火遅れ導出手段で導出した前記着火遅れは前記基準着火遅れに対して所定以上短縮しているか否かを判定することを特徴とする請求項１または２に記載のバイオ燃料劣化判定装置。
前記着火遅れ判定手段は、前記基準着火遅れと前記着火遅れ導出手段で導出した前記着火遅れとの差が、前記バイオ燃料が劣化したか否かの判定の閾値となる判定基準差よりも大きい場合に、前記着火遅れ導出手段で導出した前記着火遅れは前記基準着火遅れに対して所定以上短縮していると判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバイオ燃料劣化判定装置。
前記基準着火遅れは、前記燃料を貯留する燃料貯留手段に前記燃料を給油した場合における前記筒内圧に基づいて導出した前記着火遅れであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のバイオ燃料劣化判定装置。