燃料性状検出装置
【課題】この発明は、燃料中に含まれるイミド基の濃度を、濃度検出が必要な場合に限って効率的に検出し、消費電力を節約することを目的とする。
【解決手段】内燃機関１０は、燃料の全酸価を検出するＴＡＮ検出装置４８と、燃料中に含まれるイミド基の濃度を検出するイミド基濃度検出装置５０とを備える。ＥＣＵ６０は、燃料の全酸価が判定値Ｓ1よりも大きいときに、イミド基濃度検出装置５０を作動させてイミド基の濃度検出を実行し、全酸価が判定値Ｓ1以下のときには、イミド基濃度検出装置５０を停止状態に保持する。デポジットは、燃料の全酸価とイミド基の濃度が両方とも高いときに生成され易いので、全酸価が小さいときには、イミド基の濃度検出を行う必要がない。これにより、イミド基濃度検出装置５０を必要な場合に限って効率的に作動させることができ、その消費電力を節約することができる。
【解決手段】内燃機関１０は、燃料の全酸価を検出するＴＡＮ検出装置４８と、燃料中に含まれるイミド基の濃度を検出するイミド基濃度検出装置５０とを備える。ＥＣＵ６０は、燃料の全酸価が判定値Ｓ1よりも大きいときに、イミド基濃度検出装置５０を作動させてイミド基の濃度検出を実行し、全酸価が判定値Ｓ1以下のときには、イミド基濃度検出装置５０を停止状態に保持する。デポジットは、燃料の全酸価とイミド基の濃度が両方とも高いときに生成され易いので、全酸価が小さいときには、イミド基の濃度検出を行う必要がない。これにより、イミド基濃度検出装置５０を必要な場合に限って効率的に作動させることができ、その消費電力を節約することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内燃機関等に用いられ、燃料の性状を検出する燃料性状検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（特開２００８−１０７０９８号公報）に開示されているように、アルコール燃料中に含まれるアルコールの濃度を検出する構成とした燃料性状検出装置が知られている。この種の従来技術による燃料性状検出装置は、特定波長の光が燃料を透過するときの透過率を検出し、この透過率に基いて燃料中のアルコール濃度を算出する構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０７０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年においては、環境上の理由等により、バイオ燃料を使用する内燃機関が実現されている。バイオ燃料は、水分を含有し易い性質があるので、その使用時には、水分を除去するための清浄剤を燃料中に添加することが多い。このような清浄剤としては、ＰＩＢＳＩ（ポリイソブチレンコハク酸イミド）等が用いられる。しかし、バイオ燃料中に含まれるカルボン酸等がＰＩＢＳＩと反応すると、燃料中にデポジットが生成し易くなり、このデポジットより燃料フィルタの目詰まりや燃料噴射弁の作動不良等が発生する虞れがある。
【０００５】
このような事態を避けるためには、例えば従来技術と類似した光学式のイミド基濃度検出装置等を用いて、燃料中に含まれるイミド基の濃度（即ち、ＰＩＢＳＩの濃度）を監視する方法が考えられる。しかし、イミド基濃度検出装置は、イミド基に吸収される単波長の光を生成するときに、比較的大きな電力を必要とする。このため、イミド基の濃度を常に監視しようとすると、システムの消費電力が増大するという問題がある。
【０００６】
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、燃料中に含まれるイミド基の濃度を、濃度検出が必要な場合に限って効率的に検出することができ、消費電力を節約することが可能な燃料性状検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、燃料中に含まれる酸の濃度を検出する酸濃度検出手段と、
前記燃料中に含まれるイミド基の濃度を検出するイミド基濃度検出手段と、
前記酸の濃度が所定値よりも高いときに、前記イミド基濃度検出手段を作動させて前記イミド基の濃度検出を実行し、前記酸の濃度が前記所定値以下のときには前記イミド基濃度検出手段を停止状態に保持する濃度検出制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明によると、前記燃料は内燃機関で用いるバイオ燃料である構成としている。
【０００９】
第３の発明によると、前記イミド基濃度検出手段は、
前記イミド基に吸収される波長の光を発生し、この光を入射光として前記燃料に入射する発光部と、
前記入射光のうち前記燃料を透過した光である透過光を受光する受光部と、
前記入射光と前記透過光との比率に対応するパラメータに基いて前記燃料中のイミド基の濃度を算出する濃度算出手段と、
を備える構成としている。
【００１０】
第４の発明は、前記酸の濃度が前記所定値よりも高く、かつ前記イミド基の濃度が他の所定値よりも高いときに、この状態を報知する報知手段を備える構成としている。
【００１１】
第５の発明は、前記酸の濃度が前記所定値よりも高く、かつ前記イミド基の濃度が他の所定値よりも高い第１の燃料状態と、前記酸の濃度が前記所定値よりも高く、かつ前記イミド基の濃度が前記他の所定値以下である第２の燃料状態とを識別可能に報知する報知手段を備える構成としている。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、デポジットは、燃料中に含まれる酸と、清浄剤等に含まれるイミド基との反応により生成されるので、これら２つの成分が高濃度であるほど、デポジットが生成され易くなる。従って、酸濃度検出手段とイミド基濃度検出手段の検出結果に基いて、燃料がデポジットを生成し易い状態であるか否かを判定することができ、この判定結果に基いてデポジットによる燃料系統の目詰まり等を未然に防止することができる。また、燃料中の酸の濃度が低いときには、仮にイミド基が高濃度であっても、デポジットが生成されにくいので、イミド基の濃度検出を行う必要がない。そこで、濃度検出制御手段は、酸の濃度が所定値よりも高いときにのみ、イミド基濃度検出手段を作動させてイミド基の濃度検出を実行し、それ以外の場合には、イミド基濃度検出手段を停止状態に保持することができる。従って、イミド基濃度検出手段が比較的大きな電力を消費する場合でも、これを必要な場合に限って効率的に作動させることができ、その消費電力を節約することができる。
【００１３】
第２の発明によれば、バイオ燃料は、ガソリンや軽油等の燃料と比較して、熱劣化や経時劣化により酸の含有量が増加し易い特性がある。また、バイオ燃料は、水分が混入し易いので、水分を除去するためにイミド基を含む清浄剤を添加されることが多い。従って、バイオ燃料を用いる内燃機関においては、特にデポジットが生成され易いが、酸濃度検出手段とイミド基濃度検出手段とを用いて燃料の性状を監視することにより、デポジットの生成を確実に防止することができる。
【００１４】
第３の発明によれば、光学式のイミド基濃度検出手段を用いることにより、入射光と透過光との比率等に基いて燃料中のイミド基の濃度を容易に検出することができる。また、光学式のイミド基濃度検出手段は、比較的大きな電力を消費するが、濃度検出制御手段によれば、この消費電力を最低限に抑えることができる。
【００１５】
第４の発明によれば、報知手段は、燃料がデポジットを生成し易い状態となったときに、この状態をユーザ等に報知することができる。これにより、ユーザは、デポジットの生成を回避するために適切な処置を行うことができる。
【００１６】
第５の発明によれば、報知手段は、燃料中の酸とイミド基の濃度が両方とも高いために現状でもデポジットが生成され易い第１の燃料状態と、酸の濃度は高いがイミド基の濃度が増加しなければデポジットが生成しにくい第２の燃料状態とを、それぞれ識別可能な方法で報知することができる。これにより、ユーザは、第１の燃料状態となったときに、例えば燃料の入替え等を速やかに実施することができる。また、第２の燃料状態となったときには、例えばイミド基を含む清浄剤の使用を控えることができるので、燃料の状態に応じてそれぞれ適切な処置を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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。
【図２】燃料の誘電率と全酸価との関係を示す特性データである。
【図３】イミド基濃度検出装置の構成を示す説明図である。
【図４】燃料の受光率とイミド基の濃度との関係を示す特性データである。
【図５】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のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図５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多気筒型の内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の各気筒には、燃料噴射弁１２が設けられると共に、図示しない点火プラグ、吸気バルブ、排気バルブ等がそれぞれ設けられている。燃料噴射弁１２は、後述の燃料系統から供給される燃料を筒内に噴射する直噴式の噴射弁により構成されている。なお、本発明は、直噴式の燃料噴射弁に限らず、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射式の燃料噴射弁を用いる構成としてもよい。
【００１９】
内燃機関１０は、各気筒の吸気ポートに接続されて吸入空気が流れる吸気通路１４と、各気筒の排気ポートに接続されて排気ガスが流れる排気通路１６とを備えている。吸気通路１４には、吸入空気量を検出するエアフロメータ１８、吸入空気量を調整する電動式のスロットルバルブ２０等が設けられている。排気通路１６には、排気ガスを浄化する複数種類の触媒２２，２４，２６が設けられており、これらの触媒２２，２４，２６は、例えばＮＳＲ(NOx Storage-Reduction)触媒、ＤＰＮＲ（Diesel Particulate-NOx Reduction System）触媒、酸化触媒等により構成されている。また、排気通路１６には、触媒の昇温、再生等を行うために排気ガス中に燃料を添加する排気添加弁２８が設けられている。
【００２０】
一方、吸気通路１４と排気通路１６との間には、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流させるためのＥＧＲ通路３０が接続されている。ＥＧＲ通路３０には、ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲ弁３２が設けられると共に、ＥＧＲガス用の触媒、クーラ等が設けられている。また、吸気通路１４と排気通路１６には、排気圧を利用して吸入空気を過給するターボチャージャ３４が設けられている。
【００２１】
次に、本実施の形態の燃料系統について説明する。本実施の形態では、内燃機関１０がバイオ燃料を使用可能なエンジンにより構成されており、燃料タンク３６には、バイオ燃料が貯留される。なお、バイオ燃料（Biofuels）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成分を含む燃料である。燃料タンク３６には、燃料配管等を介してコモンレール３８が接続されている。コモンレール３８には、各気筒の燃料噴射弁１２がそれぞれ接続されると共に、燃料タンク３６内のバイオ燃料をコモンレール３８に供給する燃料ポンプ４０が設けられている。また、燃料系統は、コモンレール３８内の燃料圧力を調整する圧力レギュレータと、コモンレール３８内で余った燃料を燃料タンク３６に戻すリターン配管（何れも図示せず）とを備えている。
【００２２】
さらに、本実施の形態のシステムは、内燃機関１０の運転に必要な情報を検出するためのセンサ系統を備えている。このセンサ系統には、前述したエアフロメータ１８の他に、Ａ／Ｆセンサ４２、排気温センサ４４、差圧センサ４６、ＴＡＮ検出装置４８、イミド基濃度検出装置５０等が含まれている。ここで、Ａ／Ｆセンサ４２は排気空燃比を検出し、排気温センサ４４は排気ガスの温度を検出し、差圧センサ４６は触媒２２，２４の上流側と下流側の圧力差を検出するものである。これらのセンサ４２，４４，４６から出力される検出信号は、排気ガスの空燃比制御や、触媒の温度制御および再生制御等に用いられる。また、ＴＡＮ検出装置４８とイミド基濃度検出装置５０とは、例えば燃料タンク３６内に設けられており、その詳細については後述する。さらに、センサ系統には、内燃機関の機関回転数やクランク角を検出するためのクランク角センサ、冷却水温を検出する水温センサ、アクセルの操作状態を検出するアクセルセンサ等が含まれている。
【００２３】
そして、センサ系統は、内燃機関１０を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)６０の入力側に接続されている。また、ＥＣＵ６０の出力側には、各種のアクチュエータが接続されている。このアクチュエータには、燃料噴射弁１２、スロットルバルブ２０、排気添加弁２８、ＥＧＲ弁３２、燃料ポンプ４０、後述の報知器６２等が含まれている。そして、ＥＣＵ６０は、センサ系統により検出した各種の運転情報に基いて各アクチュエータを駆動し、これにより内燃機関の運転状態を制御する。具体的には、センサ系統の出力に基いて燃料の噴射量、噴射時期および点火時期が設定され、これらの設定内容に応じてアクチュエータが駆動される。この結果、燃料系統では、燃料タンク３６内のバイオ燃料が燃料ポンプ４０によりコモンレール３８内に供給され、この燃料は燃料噴射弁１２から各気筒内に噴射される。そして、噴射された燃料は、吸気通路１４から筒内に吸込まれた吸入空気と共に燃焼する。また、燃焼後の排気ガスは排気通路１６を流通し、触媒２２，２４，２６により浄化された後に外部に排出される。
【００２４】
ここで、本実施の形態のシステムは、水分が混入し易いバイオ燃料を使用するので、燃料タンク３６内には、燃料中の水分を除去するために、ＰＩＢＳＩ（ポリイソブチレンコハク酸イミド）等の清浄剤を添加することが多い。しかし、ＰＩＢＳＩに含まれるイミド基は、燃料中に存在する酸（低級カルボン酸等）と反応することにより、デポジットを生成し易い。特に、バイオ燃料は、ガソリンや軽油等の燃料と比較して、熱劣化や経時劣化により酸の含有量が増加し易いので、デポジットの生成を促進する虞れがある。
【００２５】
上記反応について詳しく述べると、イミド基とは、一般的にＲ-ＣＯＮＨＣＯ-Ｒ（Ｒは有機化合物）と表記されるものであり、下記（１）式の左辺は、イミド基が含まれるＰＩＢＳＩの化学式を示している。そして、このイミド基にバイオ燃料中の低級カルボン酸等が作用すると、（１）式の右辺に示すように、イミド基からアミド基が生成される。即ち、イミド基中の「Ｃ-Ｎ」結合部に酸が作用することにより、イミド基の環状構造が壊され、２重結合をもつアミド基構造が生成される。このアミド基は、重合反応を起すことによりデポジットを生成し易い。
【００２６】
{Ｃ-ＣＨ2(ＣＨ3)(ＣＨ3)}n-ＣＨＣＨ2(ＣＯ)2Ｎ-Ｒ+Ｒ-ＣＯＯＨ
→ {Ｃ-ＣＨ2(ＣＨ3)(ＣＨ3)}n-ＣＨ2(ＣＯＯＨ)-ＣＨ(ＣＯＮＲＣＯＨ) ・・・(１)
【００２７】
このため、ＥＣＵ６０は、ＴＡＮ検出装置４８とイミド基濃度検出装置５０とを用いて燃料の性状（燃料中の酸とイミド基の濃度）を検出し、デポジットが生成され易い状態となった場合には、後述の報知器６２を作動させるように構成されている。以下、これらの装置４８，５０と、ＥＣＵ６０の制御について説明する。
【００２８】
（ＴＡＮ検出装置）
ＴＡＮ検出装置４８は、燃料中に含まれる酸の濃度を検出する酸濃度検出手段を構成している。具体的に述べると、ＴＡＮ検出装置４８は、燃料中に含まれる酸の量に応じて変化するパラメータ（例えば、誘電率）を計測し、その計測結果に基いて燃料の全酸価（TAN = Total Acid Number）を検出する。この検出方法は、例えば特開２００３−１１４２０６号公報等により公知な技術である。即ち、ＴＡＮ検出装置４８は、燃料タンク３６内の燃料中で対向する一対の電極（図示せず）を備えている。そして、これらの電極間に交流電圧を印加することにより、燃料の誘電率（または比誘電率）を計測し、その計測結果をＥＣＵ６０に出力する。燃料の誘電率と全酸価との間には一定の関係があり、この関係は、例えば図２に示す特性データとしてＥＣＵ６０に予め記憶されている。従って、ＥＣＵ６０は、誘電率の計測結果に基いて図２の特性データを参照することにより、燃料の全酸価を検出することができる。
【００２９】
なお、本実施の形態では、燃料の誘電率に基いて全酸価を検出する構成としたが、本発明は誘電率に限らず、全酸価と相関がある他のパラメータを検出し、当該パラメータに基いて全酸価を検出する構成としてもよい。また、本実施の形態では、燃料の誘電率から全酸価を検出するための特性データをＥＣＵ６０に記憶させておく構成としたが、本発明はこれに限らず、ＴＡＮ検出装置４８に搭載した演算回路等に前記特性データを記憶させておく構成としてもよい。この場合には、ＴＡＮ検出装置４８において誘電率から全酸価を算出し、その算出結果をＥＣＵ６０に出力すればよい。
【００３０】
（イミド基濃度検出装置）
イミド基濃度検出装置５０は、燃料中に含まれるイミド基の濃度（即ち、ＰＩＢＳＩの濃度）を検出するイミド基濃度検出手段を構成している。そして、イミド基濃度検出装置５０は、ＥＣＵ６０から通電されることにより作動し、非通電時には停止状態に保持される。図３は、イミド基濃度検出装置の構成を示す説明図である。図３に示すように、イミド基濃度検出装置５０は、燃料中で対向する発光部５０Ａと受光部５０Ｂとを備えている。発光部５０Ａは、イミド基に吸収される特定の単波長の光を発生し、この光を入射光として燃料に入射する。この場合、入射光の波長は、例えば１７０５cm-1に設定される。また、受光部５０Ｂは、入射光のうち燃料を透過した透過光を受光し、その受光状態に応じた信号を出力する。
【００３１】
また、イミド基濃度検出装置５０は、図示しない演算回路を備えており、この演算回路は、予め規定された入射光の強度と、受光部５０Ｂにより受光した透過光の強度とに基いて、入射光と透過光との比率に対応するパラメータ（例えば光の透過率、受光率、損失率等）を算出する。この算出結果はＥＣＵ６０に出力される。燃料中に含まれるイミド基の濃度と、前記パラメータ（例えば、受光率）との間には一定の関係があり、この関係は、図４に示す特性データとしてＥＣＵ６０に予め記憶されている。従って、ＥＣＵ６０は、受光率の算出結果に基いて図４の特性データを参照することにより、燃料中のイミド基の濃度を容易に検出することができる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、受光率に基いてイミド基の濃度を検出する構成としたが、本発明はこれに限らず、例えば透過率、損失率、または他のパラメータに基いてイミド基の濃度を検出する構成としてもよい。また、本実施の形態では、受光率を演算する演算回路をイミド基濃度検出装置５０に搭載する構成としたが、本発明はこれに限らず、前記演算回路をＥＣＵ６０に搭載する構成としてもよい。この場合、ＥＣＵ６０は、イミド基濃度検出装置５０から出力される透過光の強度情報等に基いて受光率を算出し、更に受光率に基いてイミド基の濃度を検出する構成とすればよい。また、本発明では、図４に示す特性データをイミド基濃度検出装置５０の演算回路に記憶させておく構成としてもよい。この場合には、イミド基濃度検出装置５０において受光率からイミド基の濃度を検出し、その検出結果をＥＣＵ６０に出力すればよい。
【００３３】
（ＥＣＵによる検出制御）
上述したように、デポジットは燃料中の酸とイミド基の反応により生成されるので、これら２つの成分が高濃度であるほど、デポジットが生成され易くなる。このため、ＥＣＵ６０は、ＴＡＮ検出装置４８により燃料の全酸価（ＴＡＮ）を検出し、イミド基濃度検出装置５０により燃料中のイミド基の濃度を検出する。そして、これらの検出結果に基いて、デポジットが生成され易い状態であるか否かを判定する。しかし、光学式のイミド基濃度検出装置５０は、ＴＡＮ検出装置４８と比較して大きな電力を消費するので、イミド基の濃度を頻繁に検出しようとすると、システムの消費電力が増大するという問題がある。
【００３４】
このため、本実施の形態では、まず、ＴＡＮ検出装置４８を作動させることにより、燃料の全酸価を検出する。そして、全酸価の検出値が図２中に示す所定の判定値Ｓ1よりも大きいときにのみ、イミド基濃度検出装置５０を作動させ、イミド基の濃度検出を実行する。なお、判定値Ｓ1は、例えばデポジットの生成を抑制し得る全酸価の上限値として予め設定されており、ＥＣＵ６０に記憶されている。一方、全酸価の検出値が前記判定値Ｓ1以下であるときには、仮に燃料中のイミド基が高濃度であっても、デポジットは生成されにくい。そこで、この場合には、イミド基の濃度検出を実行せず、イミド基濃度検出装置５０を停止状態に保持する。
【００３５】
また、本実施の形態では、燃料の全酸価とイミド基の濃度とに基いて、ＥＣＵ６０により報知手段としての報知器６２を作動させる。報知器６２は、車両のユーザ等が確認し易い場所（例えば、速度メータの周囲等）に配置されており、ユーザ等に対して、以下に述べる第１，第２の燃料状態を識別可能に報知するものである。この報知動作は、例えば表示、ランプ、ブザー、音声等の手段により行われる。
【００３６】
まず、ＥＣＵ６０は、燃料の全酸価が前記判定値Ｓ1よりも大きく、かつイミド基の濃度が図４中に示す所定の判定値Ｓ2よりも高いときに、現状でもデポジットが形成され易い状態（第１の燃料状態）であると判定する。そして、この場合には、報知器６２を第１の動作モードで作動させることにより、第１の燃料状態であることをユーザ等に警告する。この警告は、（１）現在の燃料を早期に使い切るか廃棄する（２）新たな燃料を補給して酸およびイミド基の濃度を低下させる、の何れかを推奨する内容でもよい。これにより、ユーザ等に適切な対処を促し、デポジットによる燃料系統の目詰まり等を未然に防止することができる。なお、判定値Ｓ2は、前述した判定値Ｓ1と同様に、例えばデポジットの生成を抑制し得る濃度の上限値として予め設定されている。
【００３７】
一方、燃料の全酸価が前記判定値Ｓ1よりも大きいものの、イミド基の濃度が前記判定値Ｓ2以下であるときには、ＰＩＢＳＩの濃度不足によりデポジットが生成されにくい状態（第２の燃料状態）であると判断される。即ち、第２の燃料状態とは、燃料中に新たな清浄剤を補充しなければ、デポジットの生成を抑制することが可能な状態である。ＥＣＵ６０は、第２の燃料状態であると判定したときに、報知器６２を前記第１の動作モードと異なる第２の動作モードで作動させる。これにより、報知器６２は、第２の燃料状態であることをユーザ等に警告し、例えば清浄剤の添加禁止等を推奨することができる。
【００３８】
この構成によれば、現状でもデポジットが生成され易い第１の燃料状態と、イミド基の濃度が増加しなければデポジットが生成しにくい第２の燃料状態とを、報知器６２によりそれぞれ識別可能な方法で報知することができる。これにより、ユーザ等は、第１の燃料状態となったときに、例えば燃料の入替え等を速やかに実施することができる。また、第２の燃料状態となったときには、イミド基を含む清浄剤の使用を控えることができる。従って、燃料の状態に応じてそれぞれ適切な処置を行うことができ、デポジットの生成を確実に回避することができる。
【００３９】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
図５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のフローチャートである。この図に示すルーチンは、内燃機関１０の制御と並行して、車両の運転中に繰返し実行されるものとする。図５に示すルーチンにおいて、ＥＣＵ６０は、まず、ＴＡＮ検出装置４８を作動させることにより、燃料の全酸価を検出する（ステップ１００）。そして、全酸価の検出値が前記判定値Ｓ1よりも大きいか否かを判定する（ステップ１０２）。この判定成立時には、燃料の全酸価が許容範囲から外れた領域（図２中に示す「酸アリ」の領域）にあるので、イミド基の濃度検出が必要となる。そこで、この場合には、イミド基濃度検出装置５０に通電することにより、当該装置を作動させる（ステップ１０４）。そして、後述のステップ１０８に移行する。一方、ステップ１０２の判定が不成立のときには、燃料の全酸価が許容範囲内（図２中に示す「酸ナシ」の領域）にあるので、イミド基の濃度検出は必要ない。そこで、この場合には、イミド基濃度検出装置５０を停止状態に保持し、今回の処理を終了する（ステップ１０６）。
【００４０】
次に、ステップ１０８では、イミド基濃度検出装置５０により、燃料中に含まれるイミド基の濃度を検出する。そして、イミド基の濃度が前記判定値Ｓ2よりも高いか否かを判定する（ステップ１１０）。この判定成立時には、イミド基の濃度が許容範囲から外れた領域（図４中に示す「イミド基アリ」の領域）にあるので、前述した第１の燃料状態であると判断される。そこで、この場合には、報知器６２を第１の動作モードで作動させ、現状でもデポジットが形成され易い状態であることをユーザ等に警告する（ステップ１１２）。また、ステップ１１０の判定が不成立のときには、イミド基の濃度が許容範囲内（図４中に示す「イミド基ナシ」の領域）にあるので、前述した第２の燃料状態であると判断される。そこで、この場合には、報知器６２を第２の動作モードで作動させ、清浄剤の添加を禁止すべき状態であることをユーザ等に警告する（ステップ１１４）。
【００４１】
以上詳述した通り、燃料の全酸価（酸の濃度）が小さいときには、仮に燃料中のイミド基が高濃度であっても、デポジットが生成されにくいので、イミド基の濃度検出を行う必要がない。本実施の形態では、この点に着目することにより、全酸価が判定値Ｓ1よりも大きいときにのみ、イミド基濃度検出装置５０を作動させてイミド基の濃度検出を実行し、それ以外の場合には、イミド基濃度検出装置５０を停止状態に保持することができる。
【００４２】
これにより、比較的大きな電力を消費する光学式のイミド基濃度検出装置５０を用いたシステムでも、この検出装置５０を必要な場合に限って効率的に作動させることができ、システムの消費電力を節約することができる。特に、バイオ燃料を用いる内燃機関１０においては、燃料中にデポジットが生成され易いので、ＴＡＮ検出装置４８とイミド基濃度検出装置５０とを用いて燃料の性状を監視する構成が有効となる。本実施の形態では、この構成によりデポジットの生成を確実に防止しつつ、イミド基濃度検出装置５０の消費電力を最低限に抑えることができる。
【００４３】
なお、前記実施の形態では、図５中のステップ１０２，１０４，１０６が濃度検出制御手段の具体例を示している。また、ステップ１０８及び図４の特性データは、濃度算出手段の具体例を示している。
【００４４】
また、実施の形態では、燃料性状検出装置を、ディーゼルエンジンからなる内燃機関１０の燃料に用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、ガソリンエンジンに適用する構成としてもよく、さらには内燃機関以外の機器に適用する構成としてもよい。また、本発明は、実施の形態で用いたバイオ燃料に限らず、任意の燃料に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 内燃機関
１２ 燃料噴射弁
１４ 吸気通路
１６ 排気通路
１８ エアフロメータ
２０ スロットルバルブ
２２，２４，２６ 触媒
２８ 排気添加弁
３０ ＥＧＲ通路
３２ ＥＧＲ弁
３４ ターボチャージャ
３６ 燃料タンク
３８ コモンレール
４０ 燃料ポンプ
４２ Ａ／Ｆセンサ
４４ 排気温センサ
４６ 差圧センサ
４８ ＴＡＮ検出装置（酸濃度検出手段）
５０ イミド基濃度検出装置（イミド基濃度検出手段）
５０Ａ 発光部
５０Ｂ 受光部
６０ ＥＣＵ
６２ 報知器（報知手段）
Ｓ1，Ｓ2 判定値（所定値）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内燃機関等に用いられ、燃料の性状を検出する燃料性状検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（特開２００８−１０７０９８号公報）に開示されているように、アルコール燃料中に含まれるアルコールの濃度を検出する構成とした燃料性状検出装置が知られている。この種の従来技術による燃料性状検出装置は、特定波長の光が燃料を透過するときの透過率を検出し、この透過率に基いて燃料中のアルコール濃度を算出する構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０７０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年においては、環境上の理由等により、バイオ燃料を使用する内燃機関が実現されている。バイオ燃料は、水分を含有し易い性質があるので、その使用時には、水分を除去するための清浄剤を燃料中に添加することが多い。このような清浄剤としては、ＰＩＢＳＩ（ポリイソブチレンコハク酸イミド）等が用いられる。しかし、バイオ燃料中に含まれるカルボン酸等がＰＩＢＳＩと反応すると、燃料中にデポジットが生成し易くなり、このデポジットより燃料フィルタの目詰まりや燃料噴射弁の作動不良等が発生する虞れがある。
【０００５】
このような事態を避けるためには、例えば従来技術と類似した光学式のイミド基濃度検出装置等を用いて、燃料中に含まれるイミド基の濃度（即ち、ＰＩＢＳＩの濃度）を監視する方法が考えられる。しかし、イミド基濃度検出装置は、イミド基に吸収される単波長の光を生成するときに、比較的大きな電力を必要とする。このため、イミド基の濃度を常に監視しようとすると、システムの消費電力が増大するという問題がある。
【０００６】
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、燃料中に含まれるイミド基の濃度を、濃度検出が必要な場合に限って効率的に検出することができ、消費電力を節約することが可能な燃料性状検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、燃料中に含まれる酸の濃度を検出する酸濃度検出手段と、
前記燃料中に含まれるイミド基の濃度を検出するイミド基濃度検出手段と、
前記酸の濃度が所定値よりも高いときに、前記イミド基濃度検出手段を作動させて前記イミド基の濃度検出を実行し、前記酸の濃度が前記所定値以下のときには前記イミド基濃度検出手段を停止状態に保持する濃度検出制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明によると、前記燃料は内燃機関で用いるバイオ燃料である構成としている。
【０００９】
第３の発明によると、前記イミド基濃度検出手段は、
前記イミド基に吸収される波長の光を発生し、この光を入射光として前記燃料に入射する発光部と、
前記入射光のうち前記燃料を透過した光である透過光を受光する受光部と、
前記入射光と前記透過光との比率に対応するパラメータに基いて前記燃料中のイミド基の濃度を算出する濃度算出手段と、
を備える構成としている。
【００１０】
第４の発明は、前記酸の濃度が前記所定値よりも高く、かつ前記イミド基の濃度が他の所定値よりも高いときに、この状態を報知する報知手段を備える構成としている。
【００１１】
第５の発明は、前記酸の濃度が前記所定値よりも高く、かつ前記イミド基の濃度が他の所定値よりも高い第１の燃料状態と、前記酸の濃度が前記所定値よりも高く、かつ前記イミド基の濃度が前記他の所定値以下である第２の燃料状態とを識別可能に報知する報知手段を備える構成としている。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、デポジットは、燃料中に含まれる酸と、清浄剤等に含まれるイミド基との反応により生成されるので、これら２つの成分が高濃度であるほど、デポジットが生成され易くなる。従って、酸濃度検出手段とイミド基濃度検出手段の検出結果に基いて、燃料がデポジットを生成し易い状態であるか否かを判定することができ、この判定結果に基いてデポジットによる燃料系統の目詰まり等を未然に防止することができる。また、燃料中の酸の濃度が低いときには、仮にイミド基が高濃度であっても、デポジットが生成されにくいので、イミド基の濃度検出を行う必要がない。そこで、濃度検出制御手段は、酸の濃度が所定値よりも高いときにのみ、イミド基濃度検出手段を作動させてイミド基の濃度検出を実行し、それ以外の場合には、イミド基濃度検出手段を停止状態に保持することができる。従って、イミド基濃度検出手段が比較的大きな電力を消費する場合でも、これを必要な場合に限って効率的に作動させることができ、その消費電力を節約することができる。
【００１３】
第２の発明によれば、バイオ燃料は、ガソリンや軽油等の燃料と比較して、熱劣化や経時劣化により酸の含有量が増加し易い特性がある。また、バイオ燃料は、水分が混入し易いので、水分を除去するためにイミド基を含む清浄剤を添加されることが多い。従って、バイオ燃料を用いる内燃機関においては、特にデポジットが生成され易いが、酸濃度検出手段とイミド基濃度検出手段とを用いて燃料の性状を監視することにより、デポジットの生成を確実に防止することができる。
【００１４】
第３の発明によれば、光学式のイミド基濃度検出手段を用いることにより、入射光と透過光との比率等に基いて燃料中のイミド基の濃度を容易に検出することができる。また、光学式のイミド基濃度検出手段は、比較的大きな電力を消費するが、濃度検出制御手段によれば、この消費電力を最低限に抑えることができる。
【００１５】
第４の発明によれば、報知手段は、燃料がデポジットを生成し易い状態となったときに、この状態をユーザ等に報知することができる。これにより、ユーザは、デポジットの生成を回避するために適切な処置を行うことができる。
【００１６】
第５の発明によれば、報知手段は、燃料中の酸とイミド基の濃度が両方とも高いために現状でもデポジットが生成され易い第１の燃料状態と、酸の濃度は高いがイミド基の濃度が増加しなければデポジットが生成しにくい第２の燃料状態とを、それぞれ識別可能な方法で報知することができる。これにより、ユーザは、第１の燃料状態となったときに、例えば燃料の入替え等を速やかに実施することができる。また、第２の燃料状態となったときには、例えばイミド基を含む清浄剤の使用を控えることができるので、燃料の状態に応じてそれぞれ適切な処置を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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。
【図２】燃料の誘電率と全酸価との関係を示す特性データである。
【図３】イミド基濃度検出装置の構成を示す説明図である。
【図４】燃料の受光率とイミド基の濃度との関係を示す特性データである。
【図５】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のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図５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多気筒型の内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の各気筒には、燃料噴射弁１２が設けられると共に、図示しない点火プラグ、吸気バルブ、排気バルブ等がそれぞれ設けられている。燃料噴射弁１２は、後述の燃料系統から供給される燃料を筒内に噴射する直噴式の噴射弁により構成されている。なお、本発明は、直噴式の燃料噴射弁に限らず、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射式の燃料噴射弁を用いる構成としてもよい。
【００１９】
内燃機関１０は、各気筒の吸気ポートに接続されて吸入空気が流れる吸気通路１４と、各気筒の排気ポートに接続されて排気ガスが流れる排気通路１６とを備えている。吸気通路１４には、吸入空気量を検出するエアフロメータ１８、吸入空気量を調整する電動式のスロットルバルブ２０等が設けられている。排気通路１６には、排気ガスを浄化する複数種類の触媒２２，２４，２６が設けられており、これらの触媒２２，２４，２６は、例えばＮＳＲ(NOx Storage-Reduction)触媒、ＤＰＮＲ（Diesel Particulate-NOx Reduction System）触媒、酸化触媒等により構成されている。また、排気通路１６には、触媒の昇温、再生等を行うために排気ガス中に燃料を添加する排気添加弁２８が設けられている。
【００２０】
一方、吸気通路１４と排気通路１６との間には、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流させるためのＥＧＲ通路３０が接続されている。ＥＧＲ通路３０には、ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲ弁３２が設けられると共に、ＥＧＲガス用の触媒、クーラ等が設けられている。また、吸気通路１４と排気通路１６には、排気圧を利用して吸入空気を過給するターボチャージャ３４が設けられている。
【００２１】
次に、本実施の形態の燃料系統について説明する。本実施の形態では、内燃機関１０がバイオ燃料を使用可能なエンジンにより構成されており、燃料タンク３６には、バイオ燃料が貯留される。なお、バイオ燃料（Biofuels）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成分を含む燃料である。燃料タンク３６には、燃料配管等を介してコモンレール３８が接続されている。コモンレール３８には、各気筒の燃料噴射弁１２がそれぞれ接続されると共に、燃料タンク３６内のバイオ燃料をコモンレール３８に供給する燃料ポンプ４０が設けられている。また、燃料系統は、コモンレール３８内の燃料圧力を調整する圧力レギュレータと、コモンレール３８内で余った燃料を燃料タンク３６に戻すリターン配管（何れも図示せず）とを備えている。
【００２２】
さらに、本実施の形態のシステムは、内燃機関１０の運転に必要な情報を検出するためのセンサ系統を備えている。このセンサ系統には、前述したエアフロメータ１８の他に、Ａ／Ｆセンサ４２、排気温センサ４４、差圧センサ４６、ＴＡＮ検出装置４８、イミド基濃度検出装置５０等が含まれている。ここで、Ａ／Ｆセンサ４２は排気空燃比を検出し、排気温センサ４４は排気ガスの温度を検出し、差圧センサ４６は触媒２２，２４の上流側と下流側の圧力差を検出するものである。これらのセンサ４２，４４，４６から出力される検出信号は、排気ガスの空燃比制御や、触媒の温度制御および再生制御等に用いられる。また、ＴＡＮ検出装置４８とイミド基濃度検出装置５０とは、例えば燃料タンク３６内に設けられており、その詳細については後述する。さらに、センサ系統には、内燃機関の機関回転数やクランク角を検出するためのクランク角センサ、冷却水温を検出する水温センサ、アクセルの操作状態を検出するアクセルセンサ等が含まれている。
【００２３】
そして、センサ系統は、内燃機関１０を制御するＥＣＵ(Electronic Control Unit)６０の入力側に接続されている。また、ＥＣＵ６０の出力側には、各種のアクチュエータが接続されている。このアクチュエータには、燃料噴射弁１２、スロットルバルブ２０、排気添加弁２８、ＥＧＲ弁３２、燃料ポンプ４０、後述の報知器６２等が含まれている。そして、ＥＣＵ６０は、センサ系統により検出した各種の運転情報に基いて各アクチュエータを駆動し、これにより内燃機関の運転状態を制御する。具体的には、センサ系統の出力に基いて燃料の噴射量、噴射時期および点火時期が設定され、これらの設定内容に応じてアクチュエータが駆動される。この結果、燃料系統では、燃料タンク３６内のバイオ燃料が燃料ポンプ４０によりコモンレール３８内に供給され、この燃料は燃料噴射弁１２から各気筒内に噴射される。そして、噴射された燃料は、吸気通路１４から筒内に吸込まれた吸入空気と共に燃焼する。また、燃焼後の排気ガスは排気通路１６を流通し、触媒２２，２４，２６により浄化された後に外部に排出される。
【００２４】
ここで、本実施の形態のシステムは、水分が混入し易いバイオ燃料を使用するので、燃料タンク３６内には、燃料中の水分を除去するために、ＰＩＢＳＩ（ポリイソブチレンコハク酸イミド）等の清浄剤を添加することが多い。しかし、ＰＩＢＳＩに含まれるイミド基は、燃料中に存在する酸（低級カルボン酸等）と反応することにより、デポジットを生成し易い。特に、バイオ燃料は、ガソリンや軽油等の燃料と比較して、熱劣化や経時劣化により酸の含有量が増加し易いので、デポジットの生成を促進する虞れがある。
【００２５】
上記反応について詳しく述べると、イミド基とは、一般的にＲ-ＣＯＮＨＣＯ-Ｒ（Ｒは有機化合物）と表記されるものであり、下記（１）式の左辺は、イミド基が含まれるＰＩＢＳＩの化学式を示している。そして、このイミド基にバイオ燃料中の低級カルボン酸等が作用すると、（１）式の右辺に示すように、イミド基からアミド基が生成される。即ち、イミド基中の「Ｃ-Ｎ」結合部に酸が作用することにより、イミド基の環状構造が壊され、２重結合をもつアミド基構造が生成される。このアミド基は、重合反応を起すことによりデポジットを生成し易い。
【００２６】
{Ｃ-ＣＨ2(ＣＨ3)(ＣＨ3)}n-ＣＨＣＨ2(ＣＯ)2Ｎ-Ｒ+Ｒ-ＣＯＯＨ
→ {Ｃ-ＣＨ2(ＣＨ3)(ＣＨ3)}n-ＣＨ2(ＣＯＯＨ)-ＣＨ(ＣＯＮＲＣＯＨ) ・・・(１)
【００２７】
このため、ＥＣＵ６０は、ＴＡＮ検出装置４８とイミド基濃度検出装置５０とを用いて燃料の性状（燃料中の酸とイミド基の濃度）を検出し、デポジットが生成され易い状態となった場合には、後述の報知器６２を作動させるように構成されている。以下、これらの装置４８，５０と、ＥＣＵ６０の制御について説明する。
【００２８】
（ＴＡＮ検出装置）
ＴＡＮ検出装置４８は、燃料中に含まれる酸の濃度を検出する酸濃度検出手段を構成している。具体的に述べると、ＴＡＮ検出装置４８は、燃料中に含まれる酸の量に応じて変化するパラメータ（例えば、誘電率）を計測し、その計測結果に基いて燃料の全酸価（TAN = Total Acid Number）を検出する。この検出方法は、例えば特開２００３−１１４２０６号公報等により公知な技術である。即ち、ＴＡＮ検出装置４８は、燃料タンク３６内の燃料中で対向する一対の電極（図示せず）を備えている。そして、これらの電極間に交流電圧を印加することにより、燃料の誘電率（または比誘電率）を計測し、その計測結果をＥＣＵ６０に出力する。燃料の誘電率と全酸価との間には一定の関係があり、この関係は、例えば図２に示す特性データとしてＥＣＵ６０に予め記憶されている。従って、ＥＣＵ６０は、誘電率の計測結果に基いて図２の特性データを参照することにより、燃料の全酸価を検出することができる。
【００２９】
なお、本実施の形態では、燃料の誘電率に基いて全酸価を検出する構成としたが、本発明は誘電率に限らず、全酸価と相関がある他のパラメータを検出し、当該パラメータに基いて全酸価を検出する構成としてもよい。また、本実施の形態では、燃料の誘電率から全酸価を検出するための特性データをＥＣＵ６０に記憶させておく構成としたが、本発明はこれに限らず、ＴＡＮ検出装置４８に搭載した演算回路等に前記特性データを記憶させておく構成としてもよい。この場合には、ＴＡＮ検出装置４８において誘電率から全酸価を算出し、その算出結果をＥＣＵ６０に出力すればよい。
【００３０】
（イミド基濃度検出装置）
イミド基濃度検出装置５０は、燃料中に含まれるイミド基の濃度（即ち、ＰＩＢＳＩの濃度）を検出するイミド基濃度検出手段を構成している。そして、イミド基濃度検出装置５０は、ＥＣＵ６０から通電されることにより作動し、非通電時には停止状態に保持される。図３は、イミド基濃度検出装置の構成を示す説明図である。図３に示すように、イミド基濃度検出装置５０は、燃料中で対向する発光部５０Ａと受光部５０Ｂとを備えている。発光部５０Ａは、イミド基に吸収される特定の単波長の光を発生し、この光を入射光として燃料に入射する。この場合、入射光の波長は、例えば１７０５cm-1に設定される。また、受光部５０Ｂは、入射光のうち燃料を透過した透過光を受光し、その受光状態に応じた信号を出力する。
【００３１】
また、イミド基濃度検出装置５０は、図示しない演算回路を備えており、この演算回路は、予め規定された入射光の強度と、受光部５０Ｂにより受光した透過光の強度とに基いて、入射光と透過光との比率に対応するパラメータ（例えば光の透過率、受光率、損失率等）を算出する。この算出結果はＥＣＵ６０に出力される。燃料中に含まれるイミド基の濃度と、前記パラメータ（例えば、受光率）との間には一定の関係があり、この関係は、図４に示す特性データとしてＥＣＵ６０に予め記憶されている。従って、ＥＣＵ６０は、受光率の算出結果に基いて図４の特性データを参照することにより、燃料中のイミド基の濃度を容易に検出することができる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、受光率に基いてイミド基の濃度を検出する構成としたが、本発明はこれに限らず、例えば透過率、損失率、または他のパラメータに基いてイミド基の濃度を検出する構成としてもよい。また、本実施の形態では、受光率を演算する演算回路をイミド基濃度検出装置５０に搭載する構成としたが、本発明はこれに限らず、前記演算回路をＥＣＵ６０に搭載する構成としてもよい。この場合、ＥＣＵ６０は、イミド基濃度検出装置５０から出力される透過光の強度情報等に基いて受光率を算出し、更に受光率に基いてイミド基の濃度を検出する構成とすればよい。また、本発明では、図４に示す特性データをイミド基濃度検出装置５０の演算回路に記憶させておく構成としてもよい。この場合には、イミド基濃度検出装置５０において受光率からイミド基の濃度を検出し、その検出結果をＥＣＵ６０に出力すればよい。
【００３３】
（ＥＣＵによる検出制御）
上述したように、デポジットは燃料中の酸とイミド基の反応により生成されるので、これら２つの成分が高濃度であるほど、デポジットが生成され易くなる。このため、ＥＣＵ６０は、ＴＡＮ検出装置４８により燃料の全酸価（ＴＡＮ）を検出し、イミド基濃度検出装置５０により燃料中のイミド基の濃度を検出する。そして、これらの検出結果に基いて、デポジットが生成され易い状態であるか否かを判定する。しかし、光学式のイミド基濃度検出装置５０は、ＴＡＮ検出装置４８と比較して大きな電力を消費するので、イミド基の濃度を頻繁に検出しようとすると、システムの消費電力が増大するという問題がある。
【００３４】
このため、本実施の形態では、まず、ＴＡＮ検出装置４８を作動させることにより、燃料の全酸価を検出する。そして、全酸価の検出値が図２中に示す所定の判定値Ｓ1よりも大きいときにのみ、イミド基濃度検出装置５０を作動させ、イミド基の濃度検出を実行する。なお、判定値Ｓ1は、例えばデポジットの生成を抑制し得る全酸価の上限値として予め設定されており、ＥＣＵ６０に記憶されている。一方、全酸価の検出値が前記判定値Ｓ1以下であるときには、仮に燃料中のイミド基が高濃度であっても、デポジットは生成されにくい。そこで、この場合には、イミド基の濃度検出を実行せず、イミド基濃度検出装置５０を停止状態に保持する。
【００３５】
また、本実施の形態では、燃料の全酸価とイミド基の濃度とに基いて、ＥＣＵ６０により報知手段としての報知器６２を作動させる。報知器６２は、車両のユーザ等が確認し易い場所（例えば、速度メータの周囲等）に配置されており、ユーザ等に対して、以下に述べる第１，第２の燃料状態を識別可能に報知するものである。この報知動作は、例えば表示、ランプ、ブザー、音声等の手段により行われる。
【００３６】
まず、ＥＣＵ６０は、燃料の全酸価が前記判定値Ｓ1よりも大きく、かつイミド基の濃度が図４中に示す所定の判定値Ｓ2よりも高いときに、現状でもデポジットが形成され易い状態（第１の燃料状態）であると判定する。そして、この場合には、報知器６２を第１の動作モードで作動させることにより、第１の燃料状態であることをユーザ等に警告する。この警告は、（１）現在の燃料を早期に使い切るか廃棄する（２）新たな燃料を補給して酸およびイミド基の濃度を低下させる、の何れかを推奨する内容でもよい。これにより、ユーザ等に適切な対処を促し、デポジットによる燃料系統の目詰まり等を未然に防止することができる。なお、判定値Ｓ2は、前述した判定値Ｓ1と同様に、例えばデポジットの生成を抑制し得る濃度の上限値として予め設定されている。
【００３７】
一方、燃料の全酸価が前記判定値Ｓ1よりも大きいものの、イミド基の濃度が前記判定値Ｓ2以下であるときには、ＰＩＢＳＩの濃度不足によりデポジットが生成されにくい状態（第２の燃料状態）であると判断される。即ち、第２の燃料状態とは、燃料中に新たな清浄剤を補充しなければ、デポジットの生成を抑制することが可能な状態である。ＥＣＵ６０は、第２の燃料状態であると判定したときに、報知器６２を前記第１の動作モードと異なる第２の動作モードで作動させる。これにより、報知器６２は、第２の燃料状態であることをユーザ等に警告し、例えば清浄剤の添加禁止等を推奨することができる。
【００３８】
この構成によれば、現状でもデポジットが生成され易い第１の燃料状態と、イミド基の濃度が増加しなければデポジットが生成しにくい第２の燃料状態とを、報知器６２によりそれぞれ識別可能な方法で報知することができる。これにより、ユーザ等は、第１の燃料状態となったときに、例えば燃料の入替え等を速やかに実施することができる。また、第２の燃料状態となったときには、イミド基を含む清浄剤の使用を控えることができる。従って、燃料の状態に応じてそれぞれ適切な処置を行うことができ、デポジットの生成を確実に回避することができる。
【００３９】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
図５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のフローチャートである。この図に示すルーチンは、内燃機関１０の制御と並行して、車両の運転中に繰返し実行されるものとする。図５に示すルーチンにおいて、ＥＣＵ６０は、まず、ＴＡＮ検出装置４８を作動させることにより、燃料の全酸価を検出する（ステップ１００）。そして、全酸価の検出値が前記判定値Ｓ1よりも大きいか否かを判定する（ステップ１０２）。この判定成立時には、燃料の全酸価が許容範囲から外れた領域（図２中に示す「酸アリ」の領域）にあるので、イミド基の濃度検出が必要となる。そこで、この場合には、イミド基濃度検出装置５０に通電することにより、当該装置を作動させる（ステップ１０４）。そして、後述のステップ１０８に移行する。一方、ステップ１０２の判定が不成立のときには、燃料の全酸価が許容範囲内（図２中に示す「酸ナシ」の領域）にあるので、イミド基の濃度検出は必要ない。そこで、この場合には、イミド基濃度検出装置５０を停止状態に保持し、今回の処理を終了する（ステップ１０６）。
【００４０】
次に、ステップ１０８では、イミド基濃度検出装置５０により、燃料中に含まれるイミド基の濃度を検出する。そして、イミド基の濃度が前記判定値Ｓ2よりも高いか否かを判定する（ステップ１１０）。この判定成立時には、イミド基の濃度が許容範囲から外れた領域（図４中に示す「イミド基アリ」の領域）にあるので、前述した第１の燃料状態であると判断される。そこで、この場合には、報知器６２を第１の動作モードで作動させ、現状でもデポジットが形成され易い状態であることをユーザ等に警告する（ステップ１１２）。また、ステップ１１０の判定が不成立のときには、イミド基の濃度が許容範囲内（図４中に示す「イミド基ナシ」の領域）にあるので、前述した第２の燃料状態であると判断される。そこで、この場合には、報知器６２を第２の動作モードで作動させ、清浄剤の添加を禁止すべき状態であることをユーザ等に警告する（ステップ１１４）。
【００４１】
以上詳述した通り、燃料の全酸価（酸の濃度）が小さいときには、仮に燃料中のイミド基が高濃度であっても、デポジットが生成されにくいので、イミド基の濃度検出を行う必要がない。本実施の形態では、この点に着目することにより、全酸価が判定値Ｓ1よりも大きいときにのみ、イミド基濃度検出装置５０を作動させてイミド基の濃度検出を実行し、それ以外の場合には、イミド基濃度検出装置５０を停止状態に保持することができる。
【００４２】
これにより、比較的大きな電力を消費する光学式のイミド基濃度検出装置５０を用いたシステムでも、この検出装置５０を必要な場合に限って効率的に作動させることができ、システムの消費電力を節約することができる。特に、バイオ燃料を用いる内燃機関１０においては、燃料中にデポジットが生成され易いので、ＴＡＮ検出装置４８とイミド基濃度検出装置５０とを用いて燃料の性状を監視する構成が有効となる。本実施の形態では、この構成によりデポジットの生成を確実に防止しつつ、イミド基濃度検出装置５０の消費電力を最低限に抑えることができる。
【００４３】
なお、前記実施の形態では、図５中のステップ１０２，１０４，１０６が濃度検出制御手段の具体例を示している。また、ステップ１０８及び図４の特性データは、濃度算出手段の具体例を示している。
【００４４】
また、実施の形態では、燃料性状検出装置を、ディーゼルエンジンからなる内燃機関１０の燃料に用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、ガソリンエンジンに適用する構成としてもよく、さらには内燃機関以外の機器に適用する構成としてもよい。また、本発明は、実施の形態で用いたバイオ燃料に限らず、任意の燃料に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 内燃機関
１２ 燃料噴射弁
１４ 吸気通路
１６ 排気通路
１８ エアフロメータ
２０ スロットルバルブ
２２，２４，２６ 触媒
２８ 排気添加弁
３０ ＥＧＲ通路
３２ ＥＧＲ弁
３４ ターボチャージャ
３６ 燃料タンク
３８ コモンレール
４０ 燃料ポンプ
４２ Ａ／Ｆセンサ
４４ 排気温センサ
４６ 差圧センサ
４８ ＴＡＮ検出装置（酸濃度検出手段）
５０ イミド基濃度検出装置（イミド基濃度検出手段）
５０Ａ 発光部
５０Ｂ 受光部
６０ ＥＣＵ
６２ 報知器（報知手段）
Ｓ1，Ｓ2 判定値（所定値）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料中に含まれる酸の濃度を検出する酸濃度検出手段と、
前記燃料中に含まれるイミド基の濃度を検出するイミド基濃度検出手段と、
前記酸の濃度が所定値よりも高いときに、前記イミド基濃度検出手段を作動させて前記イミド基の濃度検出を実行し、前記酸の濃度が前記所定値以下のときには前記イミド基濃度検出手段を停止状態に保持する濃度検出制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料性状検出装置。
【請求項２】
前記燃料は内燃機関で用いるバイオ燃料である請求項１に記載の燃料性状検出装置。
【請求項３】
前記イミド基濃度検出手段は、
前記イミド基に吸収される波長の光を発生し、この光を入射光として前記燃料に入射する発光部と、
前記入射光のうち前記燃料を透過した光である透過光を受光する受光部と、
前記入射光と前記透過光との比率に対応するパラメータに基いて前記燃料中のイミド基の濃度を算出する濃度算出手段と、
を備えてなる請求項１または２に記載の燃料性状検出装置。
【請求項４】
前記酸の濃度が前記所定値よりも高く、かつ前記イミド基の濃度が他の所定値よりも高いときに、この状態を報知する報知手段を備えてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の燃料性状検出装置。
【請求項５】
前記酸の濃度が前記所定値よりも高く、かつ前記イミド基の濃度が他の所定値よりも高い第１の燃料状態と、前記酸の濃度が前記所定値よりも高く、かつ前記イミド基の濃度が前記他の所定値以下である第２の燃料状態とを識別可能に報知する報知手段を備えてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の燃料性状検出装置。
【請求項１】
燃料中に含まれる酸の濃度を検出する酸濃度検出手段と、
前記燃料中に含まれるイミド基の濃度を検出するイミド基濃度検出手段と、
前記酸の濃度が所定値よりも高いときに、前記イミド基濃度検出手段を作動させて前記イミド基の濃度検出を実行し、前記酸の濃度が前記所定値以下のときには前記イミド基濃度検出手段を停止状態に保持する濃度検出制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料性状検出装置。
【請求項２】
前記燃料は内燃機関で用いるバイオ燃料である請求項１に記載の燃料性状検出装置。
【請求項３】
前記イミド基濃度検出手段は、
前記イミド基に吸収される波長の光を発生し、この光を入射光として前記燃料に入射する発光部と、
前記入射光のうち前記燃料を透過した光である透過光を受光する受光部と、
前記入射光と前記透過光との比率に対応するパラメータに基いて前記燃料中のイミド基の濃度を算出する濃度算出手段と、
を備えてなる請求項１または２に記載の燃料性状検出装置。
【請求項４】
前記酸の濃度が前記所定値よりも高く、かつ前記イミド基の濃度が他の所定値よりも高いときに、この状態を報知する報知手段を備えてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の燃料性状検出装置。
【請求項５】
前記酸の濃度が前記所定値よりも高く、かつ前記イミド基の濃度が他の所定値よりも高い第１の燃料状態と、前記酸の濃度が前記所定値よりも高く、かつ前記イミド基の濃度が前記他の所定値以下である第２の燃料状態とを識別可能に報知する報知手段を備えてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の燃料性状検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１２６２４（Ｐ２０１１−１２６２４Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５８８２７（Ｐ２００９−１５８８２７）
【出願日】平成２１年７月３日（２００９．７．３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３日（２００９．７．３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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