WO2010134150A1 - 燃料粘度検出装置 - Google Patents

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暁生 熊谷
崇 発田
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    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present invention relates to a fuel viscosity detecting device suitably used for, for example, a power engine operating with fuel.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 9-287540
  • the viscosity of the fuel is estimated, and the discharge amount of the fuel pump is controlled based on the estimated value.
  • the device is known.
  • the viscosity and density of the fuel are estimated according to the temperature, properties, etc. of the fuel, and the discharge amount of the fuel pump is calculated from these estimated values.
  • the viscosity is estimated according to the temperature, properties, etc. of the fuel.
  • a fuel whose viscosity changes gradually due to deterioration over time such as biofuel
  • a fuel with properties that were not expected at the time of design used, or when a fuel with properties that were not expected at the time of design is used, the viscosity of the fuel
  • the viscosity of the fuel There is a problem that cannot be estimated accurately. If the viscosity of the fuel cannot be accurately estimated, an error is likely to occur in the fuel injection amount, and there is a concern that the exhaust emission will deteriorate or the deposit will increase.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to always estimate the viscosity of the fuel with high accuracy regardless of the properties of the fuel and the state of deterioration over time.
  • An object of the present invention is to provide a fuel viscosity detection device that can be used.
  • the first invention is an electric pump that sucks and discharges fuel;
  • An operating state switching means for adding to the electric pump a factor for switching the operating state of the electric pump from the first steady state to the second steady state;
  • Transition time detecting means for detecting a time from when the factor is added to the electric pump until the actual operating state becomes the second steady state as a transition time between the steady states;
  • Viscosity calculating means for calculating the viscosity of the fuel based on the transition time; It is characterized by providing.
  • the 2nd invention is equipped with the detection means which detects at least 1 parameter among the electric current supplied to the said electric pump, voltage, electric power, and the output rotation speed of the said electric pump,
  • the transition time detecting means is configured to detect a time from when the factor is added to the electric pump until the parameter becomes a value corresponding to the second steady state as the transition time.
  • the operating state switching means outputs a drive signal to the electric pump, thereby changing the operating state of the electric pump from the stopped state that is the first steady state to the second steady state.
  • the transition time detection means includes a start time detection means for detecting, as the transition time, a time from when the drive signal is output until the electric pump enters the steady operation state.
  • the operating state switching means stops the drive signal to the electric pump to change the operating state of the electric pump from the steady operating state that is the first steady state to the second steady state.
  • the transition time detecting means includes a stop time detecting means for detecting a time from when the drive signal is stopped to when the electric pump is stopped as the transition time.
  • the 5th invention is provided with the fuel pressure variable means which variably sets the pressure of the fuel discharged from the fuel pump,
  • the operating state switching unit is configured to switch the operating state of the electric pump from the first steady state to the second steady state by changing a pressure setting value of the fuel pressure varying unit,
  • the transition time detecting means is configured to detect a time from when the pressure set value is changed until the electric pump enters the second steady state as the transition time.
  • a notification means for notifying the state when the viscosity of the fuel deviates from a predetermined reference range.
  • the operating state switching means can add an external factor to the electric pump and switch the operating state of the pump from the first steady state to the second steady state.
  • the transition time detecting means can detect the transition time required for switching the operating state. Since this transition time changes according to the viscosity of the fuel, the viscosity calculating means can detect the viscosity of the fuel based on the transition time.
  • the viscosity of the fuel can be detected accurately and easily by controlling the electric pump without installing a viscosity sensor or the like.
  • the latest viscosity can always be obtained with high accuracy, regardless of whether the pump is started, stopped, or operating, depending on the factors added to the pump, and the detection results are reflected in various controls. Can be made. Accordingly, even when a fuel whose viscosity is likely to change, such as biofuel, is used, the fuel injection pressure and the like can be appropriately controlled according to the viscosity.
  • the transition time detecting means is configured such that at least one parameter among the current, voltage, power, and output speed of the pump supplied to the electric pump becomes a value corresponding to the second steady state.
  • the transition time can be detected. As a result, it is not always necessary to detect the number of rotations of the pump, so that it is possible to reliably detect that the pump has shifted to a steady state regardless of whether a rotation sensor or the like is used. You can go down.
  • the viscosity of the fuel can be detected by using the start operation of the electric pump. Therefore, even when the viscosity of the fuel has changed due to, for example, parking for a long period of time, the latest viscosity can be detected at the start of driving, and the detection result can be quickly reflected in various controls. Thereby, the startability of the internal combustion engine can be improved, and the combustion state can be improved immediately after the start.
  • the viscosity of the fuel can be detected by using the stop operation of the electric pump. Therefore, since the viscosity of the fuel can be detected in preparation for the next start, the startability and combustion state of the internal combustion engine can be improved.
  • the viscosity of the fuel can be detected during the operation of the electric pump by changing the pressure set value of the fuel pressure variable means.
  • the viscosity of the fuel can be detected periodically, and the accuracy of detecting the viscosity and the accuracy of control reflecting this can be improved.
  • the pump since it is not necessary to change the power supply state to the pump in order to switch the operation state of the electric pump, the pump is less susceptible to electrical load fluctuations and the like, and the operation of the pump in a transient state is stabilized. Can do.
  • the notification means can notify the vehicle driver or the like of this state when the viscosity of the fuel is out of the reference range.
  • the driver or the like can quickly grasp that the viscosity of the fuel is abnormal, and can take appropriate measures.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating control contents of the first embodiment.
  • Embodiment 1 of this invention it is a characteristic diagram which shows the relationship between the deviation of a transition time, and a fuel viscosity. It is a characteristic diagram which shows the relationship between the temperature of a fuel, and a viscosity correction amount. It is a data map which shows the relationship between the viscosity of a fuel, and an injection pressure correction value.
  • Embodiment 1 of this invention it is a flowchart which shows the control performed by ECU. It is explanatory drawing which shows the control content of Embodiment 2 of this invention.
  • Embodiment 2 of this invention it is a characteristic diagram which shows the relationship between the deviation of a transition time, and a fuel viscosity.
  • Embodiment 2 of this invention it is a flowchart which shows the control performed by ECU. It is a whole block diagram for demonstrating the system configuration
  • Embodiment 3 of this invention it is a flowchart which shows the control performed by ECU.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention.
  • the system of the present embodiment includes an internal combustion engine 10 made of, for example, a diesel engine.
  • the internal combustion engine 10 can use so-called biofuels in addition to mineral fuel such as gasoline.
  • the biofuel is, for example, a fuel mainly composed of alcohol produced using various vegetable oils, plant materials and the like as raw materials.
  • the internal combustion engine 10 includes an intake passage 12 that sucks intake air into each cylinder and an exhaust passage 14 that discharges exhaust gas from each cylinder.
  • the intake passage 12 is provided with an electronically controlled throttle valve 16 for increasing or decreasing the intake air amount
  • the exhaust passage 14 is provided with a catalyst 18 for purifying exhaust gas.
  • an EGR mechanism 20 that recirculates a part of the exhaust gas to the intake system and a supercharger 22 that supercharges intake air using exhaust pressure are provided. It has been.
  • each cylinder of the internal combustion engine 10 includes a fuel injection valve, a spark plug, an intake valve, and an exhaust valve (all not shown).
  • the fuel system includes a fuel tank 24, a supply pipe 26, a common rail 28, a return pipe 30 and the like.
  • the supply pipe 26 is connected between the fuel tank 24 and the inflow side of the common rail 28, and supplies fuel such as biofuel stored in the fuel tank 24 to the common rail 28.
  • fuel injection valves for each cylinder are connected to the common rail 28, and a part of the fuel supplied to the common rail 28 is injected into each cylinder from these fuel injection valves.
  • the return pipe 30 is connected between the outflow side of the common rail 28 and the fuel tank 24, and returns surplus fuel in the common rail 28 to the fuel tank 24.
  • the supply pipe 26 is provided with a fuel pump 32 for discharging the fuel sucked from the fuel tank 24 side toward the common rail 28.
  • the fuel pump 32 is an electric pump that is driven by a general-purpose motor or the like, and operates according to a drive signal that is input to the motor from the ECU 40 described later.
  • the discharged fuel is supplied into the common rail 28, so that the fuel pressure in the common rail 28 increases.
  • This fuel pressure is adjusted to a prescribed pressure by a pressure adjustment mechanism (not shown) provided on the outflow side (or return pipe 30) of the common rail 28.
  • 1 illustrates the configuration in which the fuel pump 32 is installed in the middle of the supply pipe 26.
  • the present invention is not limited to this.
  • the fuel pump 32 is installed in the fuel tank 24, and the discharge port of the pump is used.
  • the supply pipe 26 may be connected.
  • the system according to the present embodiment includes a sensor system including various sensors necessary for controlling the vehicle and the internal combustion engine, and an ECU (Electronic Control Unit) 40 that controls the operation state of the internal combustion engine 10.
  • the sensor system includes an air flow meter that detects the intake air amount of the internal combustion engine, a rotation sensor that detects the engine speed, a water temperature sensor that detects the cooling water temperature of the internal combustion engine, an air-fuel ratio sensor that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas, and the like. include. These sensors are connected to the input side of the ECU 40.
  • various actuators including a fuel injection valve, a spark plug, an EGR mechanism 20, a fuel pump 32, and the like are connected to the output side of the ECU 40. Then, the ECU 40 drives each actuator while detecting the operation state of the internal combustion engine by the sensor system. Specifically, the fuel injection amount, injection timing, ignition timing, and the like are set based on the output of the sensor system, and the actuator is driven according to the setting contents.
  • the ECU 40 includes a pump control circuit that controls an output state of a drive signal (for example, drive voltage) output to the fuel pump 32, and a detection circuit that detects a drive current that actually flows according to the drive voltage.
  • the ECU 40 also includes a storage circuit that stores the signal waveform of the drive current as time-series data, and performs fuel viscosity detection control described below using these circuits.
  • the internal combustion engine 10 is configured by an engine that can use biofuel.
  • biofuels tend to vary in viscosity due to subtle differences in fuel components and the like, and the viscosity tends to change gradually due to deterioration over time such as oxidation.
  • the fuel viscosity varies, for example, in fuel injection control, even if the fuel injection valve is opened for a time corresponding to the target injection amount, an error tends to occur in the actual injection amount. For this reason, in this Embodiment, it is set as the structure which detects the viscosity of a fuel using the operation
  • an external factor for changing the operating state is added to the fuel pump 32 operating in a certain steady state (first steady state).
  • this factor include (1) changing the pump driving voltage, (2) changing the pump discharge pressure (discharge load), and so on.
  • the time elapsed from when the factor is added until the pump switches to a steady state (second steady state) different from the previous one is detected as a transition time.
  • the first and second steady states are set as two steady states in which the output speed of the fuel pump 32 is different.
  • a reaction force corresponding to the viscosity of the fuel is acting on the pump.
  • the higher the viscosity of the fuel The transition time between the two steady states is long. That is, when the viscosity is high, the motor of the fuel pump 32 becomes difficult to rotate by that amount, so the time until the output rotational speed increases and reaches a steady state (that is, the time until the drive current is stabilized). Becomes longer.
  • the higher the fuel viscosity the faster the output rotational speed decreases, so the transition time becomes shorter. Therefore, according to the fuel viscosity detection control, the fuel viscosity can be detected based on the transition time.
  • the pump is operated in a steady operation state by inputting a drive signal as the factor to the fuel pump 32 in a stopped state.
  • the steady operation state is a state in which the drive current, the drive voltage, and the output rotation speed of the fuel pump 32 are held at constant values suitable for the operation of the internal combustion engine. That is, in the present embodiment, the state where the fuel pump 32 is stopped is defined as the first steady state, and the state where the pump has shifted to the steady operation is defined as the second steady state. Then, the time from when the drive signal is output until the fuel pump 32 enters a steady operation state is detected as the transition time.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing the control contents of the first embodiment.
  • the transition time when the fuel viscosity is at a normal level is stored in advance as the reference time t0.
  • (A) in FIG. 2 shows a state where the fuel pump 32 is stopped (a state where the drive current, the drive voltage, and the pump output rotational speed are zero). In this state, when a drive signal is output from the ECU 40 to the fuel pump 32, the pump is started and the output rotational speed starts to increase, and accordingly, the drive current (pump load current) also increases.
  • the drive current becomes a constant steady value corresponding to the steady operation state, as shown in FIGS.
  • the timing at which the drive current becomes constant is detected by the ECU 40 as the timing at which the pump shifts to the steady operation state.
  • the steady value may fluctuate depending on the viscosity of the fuel, etc., but the ECU 40 can detect the timing at which the drive current becomes constant as the timing at which the steady operation state is entered. .
  • the present invention only needs to detect the timing at which at least one parameter of the driving voltage, driving current, driving power, and output rotational speed of the pump becomes a constant value as the timing of transition to the steady operation state.
  • the parameter is not limited to the drive current.
  • the detection means of the present invention may be configured to detect the output rotation speed based on the fluctuation period of the drive current or drive voltage.
  • the transition time deviation ⁇ t described above represents the pump output response delay time with reference to the case where the fuel viscosity is at a normal level.
  • the deviation ⁇ t increases as the fuel viscosity increases, as shown in FIG.
  • FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the deviation of the transition time and the fuel viscosity in the first embodiment of the present invention, which is obtained by converting this characteristic into data.
  • This characteristic data is stored in the ECU 40 in advance. Accordingly, the ECU 40 can calculate the viscosity of the fuel by referring to the characteristic data in FIG. 3 based on the deviation ⁇ t.
  • FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the fuel temperature and the viscosity correction amount. This characteristic data is stored in the ECU 40 in advance. In general, since the viscosity of the fuel decreases as the temperature increases, the viscosity correction amount is also set to decrease as the temperature increases, as shown in FIG.
  • ECU 40 determines the viscosity correction amount by referring to the characteristic data of FIG. 4 based on the temperature of the fuel. Then, for example, by means of integration or the like, this viscosity correction amount is reflected in the calculated viscosity value, and the calculated value is corrected according to the temperature.
  • the temperature of the fuel used for the temperature correction processing is directly detected by, for example, a temperature sensor provided in the fuel system, or other temperature parameters (for example, cooling water temperature, lubricating oil temperature, intake air temperature, etc.) Can be obtained by estimation based on the above.
  • FIG. 5 is a data map showing the relationship between the fuel viscosity and the injection pressure correction value.
  • This data map is a two-dimensional map for calculating an injection pressure correction value based on, for example, the injection pressure of the viscosity of the fuel, and is stored in the ECU 40 in advance.
  • the ECU 40 can obtain an injection pressure correction value corresponding to the viscosity by referring to the data map of FIG. 5 based on the detected viscosity value and the fuel injection pressure.
  • the output rotational speed of the fuel pump 32 and the pressure adjusting mechanism are controlled so that the fuel pressure in the common rail 28 becomes the target injection pressure reflecting the injection pressure correction value.
  • the above-described fuel viscosity detection control is executed every time the fuel pump 32 is started, that is, every time the internal combustion engine is started. Therefore, for example, even when the viscosity of the fuel has changed due to long-term parking or the like, the latest viscosity can be detected at the start of operation of the internal combustion engine, and the detection result can be quickly reflected in various controls. it can.
  • the fuel viscosity detection control may be executed when the internal combustion engine (fuel pump) is stopped, and the first and second embodiments are combined. Thus, the fuel viscosity detection control may be executed when starting and when stopping.
  • the viscosity may be detected at a timing other than the start and stop of the fuel pump 32, that is, during the operation of the pump. More specifically, when the viscosity is detected during the operation of the pump, first, two steady states that can be realized during the operation of the pump are set in advance as first and second steady states. These steady states are defined as states in which at least one parameter of the pump drive voltage, drive current, drive power, and output rotational speed is a different steady value.
  • the deviation ⁇ t of the transition time is detected while switching the operation state from the first steady state to the second steady state.
  • factors added during the operation of the pump include, for example, increasing or decreasing the voltage waveform of the drive signal in a step-like manner within a range that does not become zero.
  • the discharge pressure may be switched during the operation of the pump.
  • the first and second steady states are defined as steady states having different pump output speeds.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the control executed by the ECU in the first embodiment of the present invention.
  • a drive signal is output to the stopped fuel pump 32 at the time of starting the internal combustion engine or the like (step 100).
  • the fuel pump 32 is started and reaches a steady operation state.
  • the ECU 40 temporarily stores and saves the waveform of the drive current as time series data while detecting the drive current during this period (step 102). .
  • step 104 a transition time t from when the output of the drive signal is started until the drive current becomes a constant state (steady value) is detected (step 104), and further, the transition time t and the reference Deviation ⁇ is calculated based on time t0 (step 106).
  • step 104 not only the drive current but also at least one parameter of the pump drive voltage, drive current, drive power, and output rotation speed is detected, and after the output of the drive signal is started, the parameter remains steady. What is necessary is just to detect time until it becomes a value as the transition time t.
  • the viscosity of the fuel is calculated by referring to the characteristic data of FIG. 3 based on the deviation ⁇ t (step 108), and the calculated value of the viscosity is corrected based on the temperature of the fuel as described above (step 108). 110). Then, based on the corrected viscosity, the aforementioned fuel injection pressure correction control and the like are executed (step 112).
  • the ECU 40 determines whether or not the fuel viscosity is within a preset reference range. If this determination is not satisfied, for example, a buzzer, a lamp, sound, display switching, or the like is used to drive the vehicle. The user is notified that the viscosity is out of the reference range (steps 114 and 116). Accordingly, the driver or the like can quickly grasp that the fuel viscosity is out of the reference range and can take an appropriate measure.
  • the present embodiment it is possible to accurately and easily detect the viscosity of the fuel only by controlling the fuel pump 32 without installing a viscosity sensor or the like.
  • the fuel pump 32 is an existing part in a normal fuel system, in this embodiment, it is not necessary to add a new part, and a viscosity detection system can be easily realized only by adding control. Therefore, the system can be simplified and the cost can be reduced.
  • the viscosity can be detected by using the start operation of the pump. For this reason, even when using a fuel whose viscosity is likely to change, such as biofuel, the latest viscosity can always be detected with high accuracy at the start of operation, and the detection result can be promptly used for controlling the fuel injection pressure. Can be reflected. Thereby, the startability of the internal combustion engine can be improved and the combustion state can be improved immediately after the start.
  • the timing at which the drive current becomes a steady value is detected as the timing at which the fuel pump 32 shifts to the steady state, so that a rotation sensor or the like that detects the rotation speed of the pump is not used.
  • a rotation sensor or the like that detects the rotation speed of the pump is not used.
  • Embodiment 2 a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • This embodiment employs a system configuration (FIG. 1) that is substantially the same as that of the first embodiment.
  • the present embodiment is configured to execute the fuel viscosity detection control at the timing when the fuel pump is stopped, and this is different from the first embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the fuel pump 32 in a steady operation state is configured to stop the pump by stopping the drive signal as the factor. That is, in the present embodiment, the state where the fuel pump 32 is in steady operation is the first steady state, and the state where the fuel pump 32 is stopped is the second steady state. Then, the time from when the drive signal is stopped to when the fuel pump 32 is stopped is detected as the transition time.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the control contents of the second embodiment.
  • (D) in FIG. 7 shows the steady operation state of the fuel pump 32.
  • the drive signal is stopped in this state, the driving force of the motor that drives the pump is lost, but the pump stops rotating after continuing to rotate for a while due to the inertial force.
  • a counter electromotive force (counterelectromotive current) is generated in the motor coil, and this counter electromotive current is generated when the inertial rotation of the pump is stopped, as shown in FIG. Becomes zero.
  • the ECU 40 detects the timing at which the back electromotive current becomes zero as the timing at which the pump shifts to the stopped state.
  • the ECU 40 detects a transition time t from when the drive signal is stopped until the fuel pump 32 is stopped, and calculates a deviation ⁇ t between the transition time t and the reference time t0.
  • the timing at which at least one parameter among the back electromotive voltage, back electromotive current, and output rotation speed of the pump becomes zero may be detected as the timing at which the pump enters the stop state. It is not limited to the electromotive current.
  • FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the deviation of the transition time and the fuel viscosity in the second embodiment of the present invention.
  • This characteristic data is stored in the ECU 40 in advance.
  • the ECU 40 can calculate the viscosity of the fuel by referring to the characteristic data in FIG. 8 based on the deviation ⁇ t.
  • a nonvolatile memory or the like in which stored contents are preserved even when the power is turned off is mounted in the ECU 40, and the viscosity of the fuel detected when the pump is stopped is stored in this memory. It is good.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the control executed by the ECU in the second embodiment of the present invention.
  • the routine shown in FIG. 9 first, when the internal combustion engine is stopped, the output of the drive signal to the fuel pump 32 in the steady operation state is stopped (step 200). As a result, the fuel pump 32 is stopped after a transition period, and the ECU 40 detects the counter electromotive current during this period and stores the waveform of the counter electromotive current (step 202).
  • steps 204 to 216 processing similar to that in steps 104 to 116 in the first embodiment is executed based on the stored data.
  • FIG. 10 is an overall configuration diagram for explaining a system configuration according to the third embodiment of the present invention.
  • a pressure regulator 50 as a fuel pressure varying means is disposed on the discharge side of the fuel pump. 1 is different.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the pressure regulator 50 can switch the pressure of the fuel discharged from the fuel pump 32 to at least two pressure setting values (hereinafter referred to as high pressure and low pressure).
  • This pressure set value is switch-controlled by the ECU 40.
  • the pressure set value of the pressure regulator 50 is changed as an external factor described above for the fuel pump 32 operating in a certain steady operation state (first steady state).
  • first steady state the fuel pump 32 operating in a certain steady operation state
  • second steady state a steady state
  • the ECU 40 detects the time from when the pressure set value is changed until the fuel pump 32 enters the second steady state as the transition time. In this control, the viscosity can be detected both when the pressure set value is switched from low pressure to high pressure and when the pressure set value is switched from high pressure to low pressure.
  • the pump discharge load decreases, so the pump output rotation speed (and drive current) ) Gradually rises and changes to a constant steady state that balances the discharge load after the setting is changed.
  • the transition time required for the output rotational speed to increase becomes longer as the fuel viscosity is higher. Therefore, the ECU 40 can calculate the viscosity of the fuel based on the deviation ⁇ t of the transition time by referring to the characteristic data having the same characteristics as in the first embodiment (FIG. 3).
  • the ECU 40 can calculate the viscosity based on the deviation ⁇ t by referring to the characteristic data having the same characteristics as in the second embodiment (FIG. 8).
  • FIG. 11 is a flowchart showing the control executed by the ECU in the third embodiment of the present invention.
  • the routine shown in this figure is repeatedly executed during the operation of the internal combustion engine.
  • the routine shown in FIG. 11 first, during the operation of the internal combustion engine, the pressure set value of the pressure regulator 50 is changed for the fuel pump 32 in the steady operation state (step 300).
  • the fuel pump 32 shifts to a different steady state after the transition period, so the ECU 40 stores the drive current waveform during this period (step 302).
  • steps 304 to 316 processing similar to that in steps 104 to 116 in the first embodiment is executed based on the stored data.
  • the viscosity of the fuel can be detected during the operation of the fuel pump 32 by changing the pressure set value of the pressure regulator 50.
  • the viscosity of the fuel can be detected periodically, and the accuracy of detecting the viscosity and the accuracy of control reflecting this can be improved.
  • the pump since it is not necessary to change the power supply state to the pump in order to switch the operating state of the fuel pump 32, the pump becomes less susceptible to electrical load fluctuations and the like, and the operation of the pump in a transient state is stabilized. be able to.
  • step 100 in FIG. 6 shows a specific example of the operating state switching means (pump starting means), and step 104 shows a specific example of the transition time detecting means (starting time detecting means). Yes.
  • step 200 in FIG. 9 shows a specific example of the operating state switching means (pump stop means), and step 204 shows a specific example of the transition time detection means (stop time detection means).
  • step 300 in FIG. 11 shows a specific example of the operating state switching means
  • step 304 shows a specific example of the transition time detecting means.
  • steps 102, 202, and 302 are specific examples of detection means
  • steps 108, 208, and 308 are specific examples of viscosity calculation means
  • steps 116, 216, and 316 are specific examples of notification means. Each example is shown.
  • the present invention does not necessarily need to use a fuel pump, and may be configured to detect viscosity using another electric pump.
  • a detection pump different from the fuel pump may be installed in the fuel system, and the viscosity may be detected by the detection pump.
  • the case where the viscosity of biofuel is detected has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this, and is widely applied to various fuels including, for example, gasoline, alcohol fuel, light oil, and the like. Can do.

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Abstract

　この発明は、燃料の性状や経時劣化の状態等に関係なく、燃料の粘度を常に高い精度で推定することを目的とする。　内燃機関１０は、タンク２４内の燃料を噴射弁に供給するための燃料ポンプ３２を備える。ＥＣＵ４０は、燃料ポンプ３２に駆動信号を出力してから、ポンプが定常運転状態となるまでの遷移時間ｔを検出する。燃料ポンプ３２の始動時には、燃料の粘度が高いほど、遷移時間ｔが長くなる傾向がある。そこで、ＥＣＵ４０は、遷移時間ｔと基準時間ｔ0との偏差Δｔに基いて燃料の粘度を検出する。これにより、例えばバイオ燃料を使用する場合等において、燃料の性状や経時劣化の状態等に応じて燃料の粘度が変動しても、最新の粘度を常に正確に検出することができ、その検出結果を燃料噴射圧の補正等に反映させることができる。

Description

燃料粘度検出装置
　本発明は、例えば燃料で作動する動力機関等に好適に用いられる燃料粘度検出装置に関する。
　従来技術として、例えば特許文献１（日本特開平９－２８７５４０号公報）に開示されているように、燃料の粘度を推定し、その推定値に基いて燃料ポンプの吐出量を制御する構成とした装置が知られている。従来技術では、燃料の温度、性状等に応じて燃料の粘度と密度を推定し、これらの推定値から燃料ポンプの吐出量を算出する構成としている。
日本特開平９－２８７５４０号公報
　ところで、上述した従来技術では、燃料の温度、性状等に応じて粘度を推定する構成としている。しかしながら、例えばバイオ燃料等のように、経時劣化により燃料の粘度が徐々に変化する燃料が使用された場合や、設計時に想定外だった性状の燃料が使用された場合などには、燃料の粘度を正確に推定することができないという問題がある。燃料の粘度を正確に推定できないと、燃料噴射量に誤差が生じ易くなり、排気エミッションの悪化やデポジットの増加等が懸念される。
　本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、燃料の性状や経時劣化の状態等に関係なく、燃料の粘度を常に高い精度で推定することが可能な燃料粘度検出装置を提供することにある。
　第１の発明は、燃料を吸込んで吐出する電動ポンプと、
　前記電動ポンプの作動状態を前記第１の定常状態から前記第２の定常状態に切換えるための要因を当該電動ポンプに付加する作動状態切換手段と、
　前記電動ポンプに前記要因を付加してから実際の作動状態が前記第２の定常状態となるまでの時間を、前記各定常状態間の遷移時間として検出する遷移時間検出手段と、
　前記遷移時間に基いて前記燃料の粘度を算出する粘度算出手段と、
　を備えることを特徴とする。
　第２の発明は、前記電動ポンプに供給する電流、電圧、電力および前記電動ポンプの出力回転数のうち少なくとも１つのパラメータを検出する検出手段を備え、
　前記遷移時間検出手段は、前記電動ポンプに前記要因を付加してから前記パラメータが前記第２の定常状態に対応した値となるまでの時間を前記遷移時間として検出する構成としている。
　第３の発明によると、前記作動状態切換手段は、前記電動ポンプに駆動信号を出力することにより当該電動ポンプの作動状態を前記第１の定常状態である停止状態から前記第２の定常状態である定常運転状態に切換えるポンプ始動手段を備え、
　前記遷移時間検出手段は、前記駆動信号が出力されてから前記電動ポンプが前記定常運転状態となるまでの時間を前記遷移時間として検出する始動時間検出手段を備える構成としている。
　第４の発明によると、前記作動状態切換手段は、前記電動ポンプへの駆動信号を停止することにより当該電動ポンプの作動状態を前記第１の定常状態である定常運転状態から前記第２の定常状態である停止状態に切換えるポンプ停止手段を備え、
　前記遷移時間検出手段は、前記駆動信号が停止されてから前記電動ポンプが停止するまでの時間を前記遷移時間として検出する停止時間検出手段を備える構成としている。
　第５の発明は、前記燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を可変に設定する燃圧可変手段を備え、
　前記作動状態切換手段は、前記燃圧可変手段の圧力設定値を変更することにより前記電動ポンプの作動状態を前記第１の定常状態から前記第２の定常状態に切換える構成とし、
　前記遷移時間検出手段は、前記圧力設定値が変更されてから前記電動ポンプが前記第２の定常状態となるまでの時間を前記遷移時間として検出する構成としている。
　第６の発明は、前記燃料の粘度が所定の基準範囲から外れたときに、この状態を告知する告知手段を備える構成としている。
　第１の発明によれば、作動状態切換手段は、電動ポンプに外的な要因を付加し、ポンプの作動状態を第１の定常状態から第２の定常状態に切換えることができる。このとき、遷移時間検出手段は、作動状態の切換にかかる遷移時間を検出することができる。この遷移時間は燃料の粘度に応じて変化するので、粘度算出手段は、遷移時間に基いて燃料の粘度を検出することができる。これにより、粘度センサ等を設置しなくても、電動ポンプを制御するだけで、燃料の粘度を正確かつ容易に検出することができる。しかも、ポンプに付加する要因に応じて、ポンプの始動時、停止時および運転中の何れの場合にも、最新の粘度を常に高い精度で得ることができ、その検出結果を各種の制御に反映させることができる。従って、バイオ燃料等のように粘度が変化し易い燃料を用いる場合でも、燃料噴射圧等を粘度に応じて適切に制御することができる。
　第２の発明によれば、遷移時間検出手段は、電動ポンプに供給する電流、電圧、電力およびポンプの出力回転数のうち少なくとも１つのパラメータが第２の定常状態に対応する値となったときに、遷移時間を検出することができる。これにより、必ずしもポンプの回転数を検出する必要がないので、回転センサ等の使用の有無に関わらず、ポンプが定常状態に移行したことを確実に検知することができ、システムを簡略化してコストダウンを図ることができる。
　第３の発明によれば、例えば内燃機関の始動時に、電動ポンプの始動動作を利用して燃料の粘度を検出することができる。従って、例えば長期間の駐車等により燃料の粘度が変化していた場合でも、運転の開始時に最新の粘度を検出することができ、その検出結果を各種の制御に速やかに反映させることができる。これにより、内燃機関の始動性を高めることができ、また始動直後から燃焼状態を改善することができる。
　第４の発明によれば、例えば内燃機関の停止時に、電動ポンプの停止動作を利用して燃料の粘度を検出することができる。これにより、次回の始動時に備えて燃料の粘度を検出しておくことができるので、内燃機関の始動性や燃焼状態を改善することができる。
　第５の発明によれば、燃圧可変手段の圧力設定値を変更することにより、電動ポンプの作動中に燃料の粘度を検出することができる。これにより、例えば内燃機関の通常運転中でも、燃料の粘度を定期的に検出することができ、粘度の検出精度やこれを反映させる制御の精度を向上させることができる。また、電動ポンプの作動状態を切換えるためにポンプへの給電状態を変更しなくてもよいから、ポンプが電気的な負荷変動等の影響を受け難くなり、過渡状態におけるポンプの動作を安定させることができる。
　第６の発明によれば、告知手段は、燃料の粘度が基準範囲から外れたときに、この状態を車両の運転者等に対して告知することができる。これにより、運転者等は、燃料の粘度が異常であることを速やかに把握することができ、適切な処置を行うことができる。
本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。 実施の形態１の制御内容を示す説明図である。 本発明の実施の形態１において、遷移時間の偏差と燃料粘度との関係を示す特性線図である。 燃料の温度と粘度補正量との関係を示す特性線図である。 燃料の粘度と噴射圧補正値との関係を示すデータマップである。 本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２の制御内容を示す説明図である。 本発明の実施の形態２において、遷移時間の偏差と燃料粘度との関係を示す特性線図である。 本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３のシステム構成を説明するための全体構成図である。 本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフローチャートである。
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
　以下、図１を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、例えばディーゼルエンジンからなる内燃機関１０を備えており、内燃機関１０は、ガソリン等の鉱物性燃料のほかに、所謂バイオ燃料（Biofuels）が使用可能となっている。ここで、バイオ燃料とは、例えば各種の植物油、植物性材料等を原料として生成されたアルコールを主成分とする燃料である。
　内燃機関１０は、各気筒に吸入空気を吸込む吸気通路１２と、各気筒から排気ガスを排出する排気通路１４とを備えている。そして、吸気通路１２には、吸入空気量を増減する電子制御式のスロットルバルブ１６が設けられており、排気通路１４には、排気ガスを浄化する触媒１８が設けられている。また、吸気通路１２と排気通路１４との間には、排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ機構２０と、排気圧を利用して吸入空気を過給する過給機２２とが設けられている。また、内燃機関１０の各気筒は、燃料噴射弁、点火プラグ、吸気バルブおよび排気バルブ（何れも図示せず）を備えている。
　次に、内燃機関１０の燃料系統について説明する。この燃料系統は、燃料タンク２４、供給配管２６、コモンレール２８、リターン配管３０等を備えている。供給配管２６は、燃料タンク２４とコモンレール２８の流入側との間に接続されており、燃料タンク２４内に貯留されたバイオ燃料等の燃料をコモンレール２８に供給するものである。また、コモンレール２８には各気筒の燃料噴射弁が接続されており、コモンレール２８に供給された燃料の一部は、これらの燃料噴射弁から各気筒内に噴射される。一方、リターン配管３０は、コモンレール２８の流出側と燃料タンク２４との間に接続されており、コモンレール２８内で余剰となった燃料を燃料タンク２４に戻すものである。
　また、供給配管２６には、燃料タンク２４側から吸込んだ燃料をコモンレール２８に向けて吐出する燃料ポンプ３２が設けられている。燃料ポンプ３２は、汎用的なモータ等により駆動される電動ポンプであり、後述のＥＣＵ４０からモータに入力される駆動信号に応じて作動する。燃料ポンプ３２の作動中には、その吐出燃料がコモンレール２８内に供給されることにより、コモンレール２８内の燃料圧力が上昇する。この燃料圧力は、コモンレール２８の流出側（または、リターン配管３０）に設けられた圧力調整機構（図示せず）により、規定の圧力に調整される。なお、図１では、供給配管２６の途中に燃料ポンプ３２を設置する構成を例示したが、本発明はこれに限らず、例えば燃料タンク２４内に燃料ポンプ３２を設置し、ポンプの吐出口に供給配管２６を接続する構成としてもよい。
　一方、本実施の形態のシステムは、車両や内燃機関の制御に必要な各種のセンサからなるセンサ系統と、内燃機関１０の運転状態を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０とを備えている。センサ系統には、内燃機関の吸入空気量を検出するエアフロメータ、機関回転数を検出する回転センサ、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサ、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ等が含まれている。これらのセンサは、ＥＣＵ４０の入力側に接続されている。
　また、ＥＣＵ４０の出力側には、燃料噴射弁、点火プラグ、ＥＧＲ機構２０、燃料ポンプ３２等を含む各種のアクチュエータが接続されている。そして、ＥＣＵ４０は、内燃機関の運転状態をセンサ系統により検出しつつ、各アクチュエータを駆動する。具体的には、センサ系統の出力に基いて、燃料の噴射量及び噴射時期、点火時期等が設定され、その設定内容に応じてアクチュエータが駆動される。
　さらに、ＥＣＵ４０は、燃料ポンプ３２に出力する駆動信号（例えば駆動電圧）の出力状態を制御するポンプ制御回路と、前記駆動電圧に応じて実際に流れる駆動電流を検出する検出回路とを備えている。また、ＥＣＵ４０は、駆動電流の信号波形を時系列データとして記憶する記憶回路を備えており、これらの回路を用いて、以下に述べる燃料粘度検出制御を実行する。
（燃料粘度検出制御）
　内燃機関１０は、バイオ燃料が使用可能なエンジンにより構成されている。しかし、バイオ燃料は、燃料成分の微妙な違い等により粘度にばらつきが生じ易く、また酸化等の経時劣化により粘度が徐々に変化し易い。燃料の粘度にばらつきがあると、例えば燃料噴射制御において、燃料噴射弁を目標噴射量に対応する時間だけ開弁しても、実際の噴射量に誤差が生じ易くなる。このため、本実施の形態では、燃料ポンプ３２の動作を利用して燃料の粘度を検出する構成としている。
　まず最初に、燃料粘度検出制御の基本的な概念について説明する。燃料粘度検出制御では、ある定常状態（第１の定常状態）で作動している燃料ポンプ３２に対して、その作動状態を変化させる外的な要因を付加する。この要因の一例を挙げると、（１）ポンプの駆動電圧を変化させる、（２）ポンプの吐出圧（吐出負荷）を変化させる、などである。そして、上記要因を付加した時点から、ポンプが以前と異なる定常状態（第２の定常状態）に切換わるまでに経過した時間を、遷移時間として検出する。なお、第１，第２の定常状態は、燃料ポンプ３２の出力回転数が異なる２つの定常状態として設定される。
　燃料ポンプ３２の作動中には、燃料の粘度に応じた反力がポンプに作用しているので、例えば出力回転数が増大する方向の要因を付加した場合には、燃料の粘度が高いほど、２つの定常状態間の遷移時間が長くなる。即ち、粘度が高い場合には、その分だけ燃料ポンプ３２のモータが回転し難くなるので、出力回転数が増大して定常状態に達するまでの時間（即ち、駆動電流が安定するまでの時間）が長くなる。一方、出力回転数が低下する方向の要因を付加した場合には、燃料の粘度が高いほど、出力回転数が急速に低下するので、遷移時間が短くなる。従って、燃料粘度検出制御によれば、上記遷移時間に基いて燃料の粘度を検出することができる。
　次に、実施の形態１の制御内容について、具体的に説明する。実施の形態１では、停止状態の燃料ポンプ３２に対して、前記要因となる駆動信号を入力することにより、当該ポンプを定常運転状態で作動させる構成としている。ここで、定常運転状態とは、燃料ポンプ３２の駆動電流、駆動電圧および出力回転数が、内燃機関の運転に適合する一定の値に保持された状態である。つまり、本実施の形態では、燃料ポンプ３２が停止した状態を第１の定常状態とし、当該ポンプが定常運転に移行した状態を第２の定常状態としている。そして、駆動信号が出力されてから燃料ポンプ３２が定常運転状態となるまでの時間を、前記遷移時間として検出するものである。
　図２は、実施の形態１の制御内容を示す説明図である。ＥＣＵ４０には、燃料の粘度が通常レベルである場合の遷移時間が基準時間ｔ0として予め記憶されている。また、図２中の（Ａ）は、燃料ポンプ３２が停止した状態（駆動電流、駆動電圧およびポンプの出力回転数が零である状態）を示している。この状態で、ＥＣＵ４０から燃料ポンプ３２に駆動信号が出力されると、ポンプが始動して出力回転数が上昇を開始し、これに伴って駆動電流（ポンプの負荷電流）も増大する。
　そして、燃料ポンプ３２が定常運転状態に移行したときには、図２中の（Ｂ），（Ｃ）に示すように、少なくとも駆動電流が定常運転状態に対応した一定の定常値となる。この駆動電流が一定となるタイミングは、ＥＣＵ４０によりポンプが定常運転状態に移行したタイミングとして検出される。ここで、上記定常値は、燃料の粘度等に応じて値が変動することもあるが、ＥＣＵ４０は、駆動電流が一定となったタイミングを、定常運転状態に移行したタイミングとして検出することができる。
　次に、ＥＣＵ４０は、駆動信号を出力してから燃料ポンプ３２が定常運転状態に移行するまでの遷移時間ｔを検出し、この遷移時間ｔと基準時間ｔ0との偏差Δｔを算出する（Δｔ＝ｔ－ｔ0）。なお、ポンプが定常運転状態に移行したときには、駆動電流だけに限らず、駆動電圧、駆動電力およびポンプの出力回転数も一定の定常値となる。従って、本発明は、ポンプの駆動電圧、駆動電流、駆動電力および出力回転数のうち少なくとも１つのパラメータが一定値となるタイミングを、定常運転状態に移行したタイミングとして検出すればよいもので、このパラメータは駆動電流に限定されるものではない。また、ポンプの出力回転数を検出する場合には、必ずしも回転センサ等により出力回転数を直接検出する必要はない。具体的に述べると、ポンプの作動時には、モータの可動部（ブラシ等）で接触抵抗が変化することにより、駆動電流や駆動電圧が出力回転数に応じた周期をもって変動する。従って、本発明の検出手段は、駆動電流や駆動電圧の変動周期に基いて出力回転数を検出する構成としてもよい。
　上述した遷移時間の偏差Δｔは、燃料の粘度が通常レベルである場合を基準として、ポンプ出力の応答遅れ時間を表したものである。本実施の形態のように、燃料ポンプ３２の始動時に粘度を検出する場合には、図３に示すように、燃料の粘度が高くなるにつれて偏差Δｔが増大することになる。図３は、この特性をデータ化したものであり、本発明の実施の形態１において、遷移時間の偏差と燃料粘度との関係を示す特性線図である。この特性データは、ＥＣＵ４０に予め記憶されている。従って、ＥＣＵ４０は、偏差Δｔに基いて図３の特性データを参照することにより、燃料の粘度を算出することができる。
（検出粘度の温度補正）
　一方、燃料の粘度は温度によっても変化するので、本実施の形態では、粘度の算出値を温度補正する構成としている。図４は、燃料の温度と粘度補正量との関係を示す特性線図である。この特性データは、ＥＣＵ４０に予め記憶されている。一般に、燃料の粘度は、温度が高くなるにつれて低下するので、粘度補正量も、図４に示すように、温度が高くなるにつれて減少するように設定されている。
　ＥＣＵ４０は、燃料の温度に基いて図４の特性データを参照することにより、粘度補正量を決定する。そして、例えば積算等の手段により、この粘度補正量を粘度の算出値に反映させ、当該算出値を温度に応じて補正する。この温度補正処理に用いる燃料の温度は、例えば燃料系統に設けた温度センサ等により直接検出するか、または他の温度パラメータ（例えば冷却水の水温、潤滑油の油温、吸入空気の温度等）に基いて推定することにより得ることができる。
（燃料の粘度に基いた制御）
　このように検出された燃料の粘度は、例えば燃料噴射圧の補正制御に用いられる。図５は、燃料の粘度と噴射圧補正値との関係を示すデータマップである。このデータマップは、例えば燃料の粘度の噴射圧とに基いて噴射圧補正値を算出するための２次元マップであり、ＥＣＵ４０に予め記憶されている。ＥＣＵ４０は、前述した粘度の検出値と燃料の噴射圧とに基いて図５のデータマップを参照することにより、粘度に応じた噴射圧補正値を得ることができる。そして、コモンレール２８内の燃料圧力が前記噴射圧補正値を反映させた目標噴射圧となるように、燃料ポンプ３２の出力回転数や前記圧力調整機構を制御する。これにより、燃料の粘度が変化しても、この変化に応じて燃料噴射圧を常に適切に補正することができ、燃料噴射量を正確に制御することができる。
（燃料粘度検出制御の実行タイミング）
　上述した燃料粘度検出制御は、燃料ポンプ３２を始動する毎に、即ち、内燃機関を始動する毎に実行される。従って、例えば長期間の駐車等により燃料の粘度が変化していた場合でも、内燃機関の運転開始時に最新の粘度を検出することができ、その検出結果を各種の制御に速やかに反映させることができる。一方、本発明では、後述する実施の形態２に示すように、内燃機関（燃料ポンプ）の停止時に燃料粘度検出制御を実行する構成としてもよく、また、実施の形態１，２を組合わせることにより、始動時と停止時にそれぞれ燃料粘度検出制御を実行する構成としてもよい。
（ポンプ作動中の燃料粘度検出制御）
　また、本発明では、燃料ポンプ３２の始動及び停止以外のタイミング、即ち、ポンプの作動中に粘度を検出する構成としてもよい。より詳しく述べると、ポンプの作動中に粘度を検出する場合には、まず、ポンプの作動中に実現可能な２つの定常状態を第１，第２の定常状態として予め設定しておく。これらの定常状態は、ポンプの駆動電圧、駆動電流、駆動電力および出力回転数のうち少なくとも１つのパラメータが互いに異なる定常値となる状態として定義される。
　そして、燃料ポンプ３２の作動中に前述した外的な要因を付加することにより、その作動状態を第１の定常状態から第２の定常状態に切換えつつ、遷移時間の偏差Δｔを検出する。これにより、例えば内燃機関の通常運転中でも、燃料の粘度を定期的に検出することができ、その検出精度を高めることができる。なお、ポンプの作動中に付加する要因の例としては、例えば駆動信号の電圧波形を、零にならない範囲でステップ状に上昇または低下させる、などが挙げられる。また、後述する実施の形態３に示すように、ポンプの作動中に吐出圧を切換える構成としてもよい。
　さらに、本実施の形態では、第１，第２の定常状態をポンプの出力回転数がそれぞれ異なる定常状態として定義した。しかし、本発明はこれに限らず、第１，第２の定常状態を同一の定常状態としてもよい。より詳しく述べると、この場合には、まず、一定の定常状態（＝第１，第２の定常状態）で作動している燃料ポンプ３２に対して、前述した外的な要因を一時的に付加することにより、出力回転数の変動を生じさせる。そして、この時点から、ポンプの作動状態が元の定常状態に戻るまでの時間を遷移時間として検出する。このように構成しても、燃料の粘度を検出することができる。
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
　図６は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。図６に示すルーチンでは、まず、内燃機関の始動時等に、停止した状態の燃料ポンプ３２に対して駆動信号を出力する（ステップ１００）。これにより、燃料ポンプ３２は始動して定常運転状態に達するが、ＥＣＵ４０は、この期間中に駆動電流を検出しつつ、駆動電流の波形を時系列データとして一時的に記憶保存する（ステップ１０２）。
　そして、この記憶データに基いて、駆動信号の出力を開始してから駆動電流が一定の状態（定常値）となるまでの遷移時間ｔを検出し（ステップ１０４）、更に遷移時間ｔと前記基準時間ｔ0とに基いて偏差Δを算出する（ステップ１０６）。なお、ステップ１０４では、駆動電流だけに限らず、ポンプの駆動電圧、駆動電流、駆動電力および出力回転数のうち少なくとも１つのパラメータを検出し、駆動信号の出力を開始してから当該パラメータが定常値となるまでの時間を、遷移時間ｔとして検出すればよいものである。
　次に、偏差Δｔに基いて図３の特性データを参照することにより、燃料の粘度を算出し（ステップ１０８）、前述したように、燃料の温度に基いて粘度の算出値を補正する（ステップ１１０）。そして、補正後の粘度に基いて、前述した燃料噴射圧の補正制御等を実行する（ステップ１１２）。
　また、ＥＣＵ４０は、燃料の粘度が予め設定された基準範囲内に収まっているか否かを判定し、この判定が不成立のときには、例えばブザー、ランプ、音声、表示切替等の手段により、車両の運転者等に対して粘度が基準範囲から外れたことを告知する（ステップ１１４，１１６）。これにより、運転者等は、燃料の粘度が基準範囲から外れた異常な状態であることを速やかに把握することができ、適切な処置を行うことができる。
　上述したように、本実施の形態によれば、粘度センサ等を設置しなくても、燃料ポンプ３２を制御するだけで、燃料の粘度を正確かつ容易に検出することができる。しかも、燃料ポンプ３２は、通常の燃料系統において既存の部品であるから、本実施の形態では、新たな部品を追加する必要がなく、制御を追加するだけで粘度の検出システムを容易に実現することができ、システムの簡略化とコストダウンを図ることができる。
　また、本実施の形態では、例えば内燃機関の始動時に、ポンプの始動動作を利用して粘度の検出を行うことができる。このため、バイオ燃料等のように粘度が変化し易い燃料を用いる場合でも、運転の開始時に最新の粘度を常に高い精度で検出することができ、その検出結果を燃料噴射圧の制御等に速やかに反映させることができる。これにより、内燃機関の始動性を高め、また始動直後から燃焼状態を改善することができる。
　さらに、本実施の形態では、燃料ポンプ３２が定常状態に移行するタイミングとして、駆動電流が定常値となるタイミングを検出するようにしたので、ポンプの回転数を検出する回転センサ等を使用しなくても、ポンプが定常状態に移行したことを確実に検知することができる。よって、システムの簡略化とコストダウンを促進することができる。
実施の形態２．
　次に、図７乃至図９を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態１とほぼ同様のシステム構成（図１）を採用している。しかし、本実施の形態は、燃料ポンプを停止させるタイミングで燃料粘度検出制御を実行する構成としており、この点で実施の形態１と異なるものである。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
［実施の形態２の特徴］
　実施の形態２では、定常運転状態の燃料ポンプ３２に対して、前記要因として駆動信号を停止させることにより、当該ポンプを停止させる構成としている。即ち、本実施の形態では、燃料ポンプ３２が定常運転中である状態を第１の定常状態とし、燃料ポンプ３２が停止した状態を第２の定常状態としている。そして、駆動信号が停止されてから燃料ポンプ３２が停止状態となるまでの時間を、前記遷移時間として検出するものである。
　図７は、実施の形態２の制御内容を示す説明図である。図７中の（Ｄ）は、燃料ポンプ３２の定常運転状態を示している。この状態で駆動信号が停止されると、ポンプを駆動するモータの駆動力は失われるが、ポンプは、慣性力により暫く回転を続けてから停止する。ポンプの慣性回転中には、モータのコイルに逆起電力（逆起電流）が発生し、この逆起電流は、図７中の（Ｅ）に示すように、ポンプの慣性回転が停止した時点で零となる。ＥＣＵ４０は、逆起電流が零となったタイミングを、ポンプが停止状態に移行したタイミングとして検出する。
　そして、ＥＣＵ４０は、駆動信号を停止してから燃料ポンプ３２が停止状態となるまでの遷移時間ｔを検出し、この遷移時間ｔと基準時間ｔ0との偏差Δｔを算出する。なお、本発明は、ポンプの逆起電圧、逆起電流および出力回転数のうち少なくとも１つのパラメータが零となるタイミングを、停止状態に移行したタイミングとして検出すればよいもので、このパラメータは逆起電流に限定されるものではない。
　燃料ポンプ３２の慣性回転は、燃料から受ける反力に抗して行われるので、慣性回転が持続する時間は、図８に示すように、燃料の粘度が高いほど短くなる特性がある。図８は、本発明の実施の形態２において、遷移時間の偏差と燃料粘度との関係を示す特性線図である。この特性データは、ＥＣＵ４０に予め記憶されている。ＥＣＵ４０は、実施の形態１の場合と同様に、偏差Δｔに基いて図８の特性データを参照することにより、燃料の粘度を算出することができる。なお、本実施の形態では、例えば電源を切っても記憶内容が保存される不揮発性のメモリ等をＥＣＵ４０に搭載しておき、ポンプの停止時に検出した燃料の粘度は、このメモリに記憶させる構成としてもよい。
［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
　図９は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。図９に示すルーチンでは、まず、内燃機関の停止時等に、定常運転状態の燃料ポンプ３２に対して駆動信号の出力を停止する（ステップ２００）。これにより、燃料ポンプ３２は、過渡期間を経て停止状態となるので、ＥＣＵ４０は、この期間中に逆起電流を検出しつつ、逆起電流の波形を記憶する（ステップ２０２）。そして、ステップ２０４～２１６では、この記憶データに基いて、前記実施の形態１のステップ１０４～１１６と同様の処理を実行する。
　このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。即ち、本実施の形態によれば、例えば内燃機関の停止時に、次回の始動に備えて燃料の粘度を検出しておくことができる。よって、内燃機関の始動性や燃焼状態を改善することができる。
実施の形態３．
　次に、図１０及び図１１を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。まず、図１０は、本発明の実施の形態３のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態は、前記実施の形態１とほぼ同様のシステム構成を採用しているものの、燃料ポンプの吐出側に燃圧可変手段としての圧力レギュレータ５０を配置しており、この点で実施の形態１と異なるものである。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
［実施の形態３の特徴］
　圧力レギュレータ５０は、燃料ポンプ３２から吐出される燃料の圧力を少なくとも２段階の圧力設定値（以下、高圧と低圧と称す）に切換えることが可能となっている。この圧力設定値は、ＥＣＵ４０により切換制御される。本実施の形態では、ある定常運転状態（第１の定常状態）で作動している燃料ポンプ３２に対して、前述した外的な要因として圧力レギュレータ５０の圧力設定値を変更する。これにより、ポンプの吐出負荷が変化するので、ポンプの作動状態は、以前と異なる定常状態（第２の定常状態）に移行する。このとき、ＥＣＵ４０は、圧力設定値が変更されてから燃料ポンプ３２が第２の定常状態となるまでの時間を、前記遷移時間として検出するものである。なお、本制御では、圧力設定値を低圧から高圧に切換える場合と、高圧から低圧に切換える場合の何れにおいても、粘度を検出することができる。
　より詳しく述べると、まず、燃料ポンプ３２の作動中に前記圧力設定値を高圧から低圧に変更した場合には、ポンプの吐出負荷が減少することになるので、ポンプの出力回転数（および駆動電流）は徐々に上昇し、設定変更後の吐出負荷と釣り合う一定の定常状態に変化する。この場合、出力回転数が上昇するのに必要な遷移時間は、前記実施の形態１の場合と同様に、燃料の粘度が高いほど長くなる。従って、ＥＣＵ４０は、実施の形態１（図３）と同様の特性をもつ特性データを参照することにより、遷移時間の偏差Δｔに基いて燃料の粘度を算出することができる。
　一方、ポンプの作動中に前記圧力設定値を低圧から高圧に変更した場合には、ポンプの吐出負荷が増大することになるので、ポンプの出力回転数は、第２の定常状態に向けて徐々に低下する。この場合、出力回転数が低下するのに必要な遷移時間は、前記実施の形態２の場合と同様に、燃料の粘度が高いほど短くなる。従って、ＥＣＵ４０は、実施の形態２（図８）と同様の特性をもつ特性データを参照することにより、偏差Δｔに基いて粘度を算出することができる。
［実施の形態３を実現するための具体的な処理］
　図１１は、本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。この図に示すルーチンは、内燃機関の運転中に繰返し実行されるものとする。図１１に示すルーチンでは、まず、内燃機関の運転中に、定常運転状態の燃料ポンプ３２に対して、圧力レギュレータ５０の圧力設定値を変更する（ステップ３００）。これにより、燃料ポンプ３２は、過渡期間を経て以前と異なる定常状態に移行するので、ＥＣＵ４０は、この期間中に駆動電流の波形を記憶する（ステップ３０２）。そして、ステップ３０４～３１６では、この記憶データに基いて、前記実施の形態１のステップ１０４～１１６と同様の処理を実行する。
　このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、圧力レギュレータ５０の圧力設定値を変更することにより、燃料ポンプ３２の作動中に燃料の粘度を検出することができる。これにより、例えば内燃機関の通常運転中でも、燃料の粘度を定期的に検出することができ、粘度の検出精度やこれを反映させる制御の精度を向上させることができる。また、燃料ポンプ３２の作動状態を切換えるためにポンプへの給電状態を変更しなくてもよいから、ポンプが電気的な負荷変動等の影響を受け難くなり、過渡状態におけるポンプの動作を安定させることができる。
　なお、前記実施の形態１では、図６中のステップ１００が作動状態切換手段（ポンプ始動手段）の具体例を示し、ステップ１０４が遷移時間検出手段（始動時間検出手段）の具体例を示している。実施の形態２では、図９中のステップ２００が作動状態切換手段（ポンプ停止手段）の具体例、ステップ２０４が遷移時間検出手段（停止時間検出手段）の具体例をそれぞれ示している。さらに、実施の形態３では、図１１中のステップ３００が作動状態切換手段の具体例、ステップ３０４が遷移時間検出手段の具体例をそれぞれ示している。また、図６，図９，図１１において、ステップ１０２，２０２，３０２は検出手段の具体例、ステップ１０８，２０８，３０８は粘度算出手段の具体例、ステップ１１６，２１６，３１６は告知手段の具体例をそれぞれ示している。
　また、実施の形態では、燃料ポンプ３２を用いて燃料の粘度を検出する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明は、必ずしも燃料ポンプを用いる必要はなく、これ以外の他の電動ポンプを用いて粘度を検出する構成としてもよい。一例を挙げれば、燃料系統に燃料ポンプとは別の検出用ポンプを設置し、この検出用ポンプにより粘度検出を行う構成としてもよい。
　さらに、実施の形態では、バイオ燃料の粘度を検出する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えばガソリン、アルコール燃料、軽油等を含む各種の燃料に広く適用することができる。
１０　内燃機関
１２　吸気通路
１４　排気通路
１６　スロットルバルブ
１８　触媒
２０　ＥＧＲ機構
２２　過給機
２４　燃料タンク
２６　供給配管
２８　コモンレール
３０　リターン配管
３２　燃料ポンプ（電動ポンプ）
４０　ＥＣＵ
５０　圧力レギュレータ（燃圧可変手段）

Claims (6)

  1. 　燃料を吸込んで吐出する電動ポンプと、
    　前記電動ポンプの作動状態を前記第１の定常状態から前記第２の定常状態に切換えるための要因を当該電動ポンプに付加する作動状態切換手段と、
    　前記電動ポンプに前記要因を付加してから実際の作動状態が前記第２の定常状態となるまでの時間を、前記各定常状態間の遷移時間として検出する遷移時間検出手段と、
    　前記遷移時間に基いて前記燃料の粘度を算出する粘度算出手段と、
    　を備えることを特徴とする燃料粘度検出装置。
  2. 　前記電動ポンプに供給する電流、電圧、電力および前記電動ポンプの出力回転数のうち少なくとも１つのパラメータを検出する検出手段を備え、
    　前記遷移時間検出手段は、前記電動ポンプに前記要因を付加してから前記パラメータが前記第２の定常状態に対応した値となるまでの時間を前記遷移時間として検出する構成としてなる請求項１に記載の燃料粘度検出装置。
  3. 　前記作動状態切換手段は、前記電動ポンプに駆動信号を出力することにより当該電動ポンプの作動状態を前記第１の定常状態である停止状態から前記第２の定常状態である定常運転状態に切換えるポンプ始動手段を備え、
    　前記遷移時間検出手段は、前記駆動信号が出力されてから前記電動ポンプが前記定常運転状態となるまでの時間を前記遷移時間として検出する始動時間検出手段を備えてなる請求項１または２に記載の燃料粘度検出装置。
  4. 　前記作動状態切換手段は、前記電動ポンプへの駆動信号を停止することにより当該電動ポンプの作動状態を前記第１の定常状態である定常運転状態から前記第２の定常状態である停止状態に切換えるポンプ停止手段を備え、
    　前記遷移時間検出手段は、前記駆動信号が停止されてから前記電動ポンプが停止するまでの時間を前記遷移時間として検出する停止時間検出手段を備えてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の燃料粘度検出装置。
  5. 　前記燃料ポンプから吐出される燃料の圧力を可変に設定する燃圧可変手段を備え、
    　前記作動状態切換手段は、前記燃圧可変手段の圧力設定値を変更することにより前記電動ポンプの作動状態を前記第１の定常状態から前記第２の定常状態に切換える構成とし、
    　前記遷移時間検出手段は、前記圧力設定値が変更されてから前記電動ポンプが前記第２の定常状態となるまでの時間を前記遷移時間として検出する構成としてなる請求項１または２に記載の燃料粘度検出装置。
  6. 　前記燃料の粘度が所定の基準範囲から外れたときに、この状態を告知する告知手段を備えてなる請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の燃料粘度検出装置。
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