燃料粘度檢測裝置的制作方法

專利名稱：燃料粘度檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種適合用于例如以燃料驅動的動力機構等的燃料粘度檢測裝置。
背景技術：
眾所周知，作為現有技術，例如專利文件1(日本特開平9-287540號公報)所公開 的一種裝置，該裝置的構成為，對燃料的粘度進行推斷，并根據其推斷值來控制燃料泵的排 出量。在現有技術中，根據燃料的溫度、性狀等來推斷燃料的粘度和密度，并從這些推斷值 中計算出燃料泵的排出量。現有技術文件 專利文件專利文件1 日本特開平9-287540號公報

發明內容
發明所要解決的課題可是，上述現有技術的構成為，根據燃料的溫度、性狀等來推斷粘度。但是，在例如 生物燃料等隨時間劣化導致燃料的粘度緩慢變化的燃料被利用時，或者設計時沒有設想的 性狀的燃料被利用時，不能正確地推斷出燃料的粘度。當不能正確地推斷出燃料的粘度時， 燃料噴射量容易產生誤差，并有可能導致排氣排放的惡化和淀積物的增加等。本發明是為了解決上述課題而完成的，本發明的目的在于，提供一種燃料粘度檢 測裝置，其與燃料的性狀和隨時間劣化的狀態等無關，并總是能夠以高精度來推斷燃料的 粘度。用于解決課題的手段第一發明的特征在于，具有電動泵，其用于吸入并排出燃料；工作狀態切換單 元，其對所述電動泵施加用于將該電動泵的工作狀態從所述第一穩定狀態切換至所述第二 穩定狀態的因素；轉換時間檢測單元，將自從向所述電動泵施加所述因素到實際的工作狀 態轉換至所述第二穩定狀態為止的時間，作為所述各穩定狀態之間的轉換時間而進行檢 測；粘度計算單元，其根據所述轉換時間來計算所述燃料的粘度。第二發明具備檢測單元，其對提供給所述電動泵的電流、電壓、電力、以及所述電 動泵的輸出轉數中的至少一種參數進行檢測。所述轉換時間檢測單元被構成為，將自從向 所述電動泵施加所述因素到所述參數變為對應于所述第二穩定狀態的值為止的時間，作為 所述轉換時間而進行檢測。根據第三發明，所述工作狀態切換單元具有泵啟動單元，該泵啟動單元通過向所 述電動泵輸出驅動信號，從而將該電動泵的工作狀態從作為所述第一穩定狀態的停止狀態 切換至作為所述第二穩定狀態的穩定運行狀態；所述轉換時間檢測單元具有啟動時間檢測 單元，該啟動時間檢測單元將從所述驅動信號被輸出到所述電動泵轉換至所述穩定運行狀 態為止的時間，作為所述轉換時間而進行檢測。
根據第四發明，所述工作狀態切換單元具有泵停止單元，該泵停止單元通過停止 被輸入至所述電動泵的驅動信號，從而將該電動泵的工作狀態從作為所述第一穩定狀態的 穩定運行狀態切換至作為所述第二穩定狀態的停止狀態；所述轉換時間檢測單元具有停止 時間檢測單元，該停止時間檢測單元將從所述驅動信號被停止到所述電動泵停止為止的時 間，作為所述轉換時間而進行檢測。第五發明具有燃料壓力可變單元，其可 變動地設定從所述燃料泵排出的燃料的壓 力；所述工作狀態切換單元被構成為，通過變更所述燃料壓力可變單元的壓力設定值，從而 將所述電動泵的工作狀態從所述第一穩定狀態切換至所述第二穩定狀態；所述轉換時間檢 測單元被構成為，將從所述壓力設定值被變更到所述電動泵轉換為所述第二穩定狀態為止 的時間，作為所述轉換時間而進行檢測。第六發明被構成為，具有通知單元，當所述燃料的粘度超出規定的基準范圍時，通 知該狀態。發明的效果根據第一發明，工作狀態切換單元對電動泵施加外部因素，從而能夠將泵的工作 狀態從第一穩定狀態切換至第二穩定狀態。此時，轉換時間檢測單元能夠檢測出工作狀態 切換所用的轉換時間。由于該轉換時間根據燃料的粘度而發生變化，因此，粘度計算單元能 夠根據轉換時間檢測出燃料的粘度。通過這種方式，即使不設置粘度傳感器等，只需通過控 制電動泵，就能夠正確且容易地檢測出燃料的粘度。而且，根據對泵施加的因素，在泵的啟 動時、停止時以及運行中的任一種情況下，也總是能夠以高精度獲得最新的粘度，并能夠使 其檢測結果反映在各種控制中。因此，即使在使用如生物燃料等的粘度容易變化的燃料時， 也能夠根據粘度對燃料噴射壓力等進行適當的控制。根據第二發明，當提供給電動泵的電流、電壓、電力、以及泵的輸出轉數中的至少 一種參數變為與第二穩定狀態對應的值時，轉換時間檢測單元能夠檢測出轉換時間。通過 這種方式，由于不需要必須檢測泵的轉數，因此無論是否使用旋轉傳感器等，都能夠可靠地 檢測出泵已過渡到穩定狀態，能夠簡化系統并降低成本。根據第三發明，例如在內燃機啟動時，能夠利用電動泵的啟動動作檢測出燃料的 粘度。因此，即使在例如因長期停車等而導致燃料的粘度發生變化的情況下，也能夠檢測出 運行開始時的最新粘度，并能夠使其檢測結果迅速地反映在各種控制中。通過這種方式，能 夠提高內燃機的啟動性，而且能夠改善啟動之后不久的燃燒狀態。根據第四發明，例如在內燃機的停止時，能夠利用電動泵的停止動作檢測出燃料 的粘度。通過這種方式，由于能夠預先檢測出準備下次啟動時的燃料的粘度，因此能夠改善 內燃機的啟動性和燃燒狀態。根據第五發明，通過變更燃料壓力可變單元的壓力設定值，從而能夠在電動泵的 工作中對燃料的粘度進行檢測。通過這種方式，即使在例如內燃機的通常運行中，也能夠定 期地檢測出燃料的粘度，并能夠使粘度的檢測精度以及反映該檢測精度的控制精度提高。 而且，由于無需為了切換電動泵的工作狀態而改變對于泵的供電狀態，因此泵將不易受到 電負荷變動等的影響，并能夠使過渡狀態中的泵的動作穩定。根據第六發明，當燃料的粘度超出基準范圍時，通知單元能夠向車輛的駕駛員等 通知該狀態。通過這種方式，駕駛員等能夠迅速地掌握燃料粘度異常的情況，并能夠進行適當的處置。


圖1為，用于說明本發明的第一實施方式的系統結構的整體結構圖。圖2為，表示第一實施方式的控制內容的說明圖。圖3為，表示在本發明的第一實施方式 中，轉換時間的偏差與燃料粘度之間關系 的特性線圖。圖4為，表示燃料的溫度與粘度修正量之間關系的特性線圖。圖5為，表示燃料的粘度與噴射壓力修正值之間關系的數據表。圖6為，表示在本發明的第一實施方式中，通過ECU執行的控制的流程圖。圖7為，表示本發明的第二實施方式的控制內容的說明圖。圖8為，表示在本發明的第二實施方式中，轉換時間的偏差與燃料粘度之間關系 的特性線圖。 圖9為，表示在本發明的第二實施方式中，通過ECU執行的控制的流程圖。圖10為，用于說明本發明的第三實施方式的系統結構的整體結構圖。圖11為，表示在本發明的第三實施方式中，通過ECU執行的控制的流程圖。
具體實施例方式第一實施方式[第一實施方式的構成]以下參照圖1，對本發明的第一實施方式進行說明。圖1為，用于說明本發明的 第一實施方式的系統結構的整體結構圖。本實施方式的系統具有例如由柴油發動機所構 成的內燃機10，內燃機10除了汽油等礦物性燃料之外，還能夠使用所謂的生物燃料(Bio fuels)。在此，生物燃料是指，例如將各種植物油、植物性材料等作為原料所生成的以酒精 為主成分的燃料。內燃機10具有進氣通道12，用于將吸入空氣吸入到各氣缸中；排氣通道14，用 于從各氣缸中排出廢氣。而且，在進氣通道12上，設置有用于對吸入空氣量進行增減的電 子控制式的節流閥16，在排氣通道14上設置有用于凈化廢氣的催化劑18。而且，在進氣通 道12和排氣通道14之間，設置有EGR機構20和增壓器22，所述EGR機構20用于將廢氣的 一部分回流到進氣系統，所述增壓器22利用排氣壓力對吸入空氣進行增壓。而且，內燃機 10的各氣缸具有燃料噴射閥、火花塞、進氣閥以及排氣閥(均未圖示)。然后，對內燃機10的燃料系統進行說明。該燃料系統具有燃料罐24、供給管道 26、共軌管28、回流管道30等。供給管道26被連接在燃料罐24和共軌管28的流入側之 間，并將儲存在燃料罐24內的生物燃料等燃料供給于共軌管28內。而且，共軌管28與各 氣缸的燃料噴射閥連接，供給于共軌管28的一部分燃料，從這些燃料噴射閥向各氣缸內進 行噴射。另一方面，回流管道30被連接在共軌管28的流出側和燃料罐24之間，并將共軌 管28內的剩余燃料返回到燃料罐24內。而且，在供給管道26上設置有燃料泵32，所述燃料泵32將從燃料罐24 —側吸入 的燃料向共軌管28排出。燃料泵32是由通用的電機等進行驅動的電動泵，其根據由下文所述的ECU40向電機輸入的驅動信號而工作。在燃料泵32的工作中，通過將該排出燃料供給 于共軌管28內，從而使共軌管28內的燃料壓力上升。通過設置在共軌管28的流出側(或 回流管道30)上的壓力調節機構(未圖示)，從而將該燃料壓力調節至規定的壓力。另外， 在圖1中，雖然舉例表示了在供給管道26的中途設置有燃料泵32的結構，但本發明不受此 限制，例如也可以采用以下的結構，即、在燃料罐24內設置燃料泵32，在泵的排出口上連接 供給管道26。
另一方面，本實施方式的系統具有由控制車輛或內燃機所需的各種傳感器所組 成的傳感器系統；用于控制內燃機10的運行狀態的ECU^lectronicControl Unit 電子控 制模塊)40。傳感器系統包括用于檢測內燃機的吸入空氣量的空氣流量計；用于檢測發動 機轉數的旋轉傳感器；用于檢測內燃機的冷卻水溫的水溫傳感器；用于檢測廢氣的空燃比 的空燃比傳感器等。這些傳感器與E⑶40的輸入側連接。而且，E⑶40的輸出側上連接有包括燃料噴射閥、火花塞、EGR機構20、燃料泵32 等的各種執行器。而且，ECU40通過傳感器系統檢測內燃機的運行狀態，并且驅動各執行 器。具體而言，根據傳感器系統的輸出，來設定燃料的噴射量和噴射時期、點火時期等，并根 據其設定內容來驅動執行器。并且，ECU40具有泵控制電路，其對于向燃料泵32輸出的驅動信號(例如驅動 電壓)的輸出狀態進行控制；檢測電路，其根據所述驅動電壓檢測出實際流動的驅動電流。 而且，ECU40還具有存儲電路，其將驅動電流的信號波形作為時間序列數據進行存儲，ECU40 利用這些電路，來執行以下所述的燃料粘度檢測控制。(燃料粘度檢測控制)內燃機10由能夠使用生物燃料的發動機所構成。但是，生物燃料由于燃料成分的 些許差異等而導致其粘度容易產生波動，而且由于氧化等的隨時間劣化而導致粘度容易發 生緩慢變化。當燃料的粘度有波動時，例如在燃料噴射控制中，即使僅在目標噴射量所對應 的時間內打開燃料噴射閥，而實際的噴射量也容易產生誤差。因此，本實施方式的構成為， 利用燃料泵32的動作檢測出燃料的粘度。首先，對燃料粘度檢測控制的基本概念進行說明。在燃料粘度檢測控制中，對于在 某一穩定狀態(第一穩定狀態)進行工作的燃料泵32，施加用于改變其工作狀態的外部因 素。該因素的示例包括(1)改變泵的驅動電壓；(2)改變泵的排出壓(排出負荷)等。而 且，將從施加了所述因素的時間點起，泵轉換到與以前不同的穩定狀態(第二穩定狀態)為 止的經過時間，作為轉換時間進行檢測。另外，作為燃料泵32的輸出轉數不同的兩種穩定 狀態，來設定第一、第二穩定狀態。由于在燃料泵32的工作中，對應于燃料粘度的反作用力對泵發揮作用，因此在施 加了例如增大輸出轉數的方向的因素時，燃料的粘度越高，則兩種穩定狀態之間的轉換時 間越長。即、由于在粘度較高時，燃料泵32的電機相應地變得難以旋轉，因此輸出轉數增大 達到穩定狀態為止的時間(即、直到驅動電流穩定為止的時間)將會變長。另一方面，由于 在施加了輸出轉數下降方向的因素時，燃料的粘度越高，則輸出轉數迅速下降，因此轉換時 間就越短。因而，根據燃料粘度檢測控制，能夠根據所述轉換時間檢測出燃料的粘度。其次，對第一實施方式的控制內容進行具體說明。第一實施方式的構成為，通過對 停止狀態的燃料泵32輸入作為所述因素的驅動信號，從而使該泵在穩定運行狀態下工作。其中，穩定運行狀態是指，燃料泵32的驅動電流、驅動電壓以及輸出轉數保持在適合內燃 機運行的一定值的狀態。總之，在本實施方式中，將燃料泵32停止的狀態作為第一穩定狀 態，并將該泵達到穩定運行的狀態作為第二穩定狀態。而且，將從輸出驅動信號后到燃料泵 32達到穩定運行狀態為止的時間，作為所述轉換時間進行檢測。 圖2為，表示第一實施方式的控制內容的說明圖。將燃料的粘度處于通常水平時 的轉換時間作為基準時間t0并預先存儲在ECU40中。而且，圖2中的(A)表示，燃料泵32 停止的狀態(驅動電流、驅動電壓以及泵的輸出轉數均為零的狀態)。在該狀態下，當從 ECU40向燃料泵32輸出驅動信號時，則泵啟動且輸出轉數開始上升，隨之驅動電流(泵的負 荷電流)也增大。而且，當燃料泵32過渡到穩定運行狀態時，如圖2中的(B)、(C)所示，至少驅動電 流變成與穩定運行狀態對應的一定的穩定值。該驅動電流變為恒定的時機，作為由ECU40 而使泵過渡到穩定運行狀態的時機來進行檢測。在此，雖然所述穩定值有時也根據燃料的 粘度等而發生變化，但ECU40能夠將驅動電流變為恒定的時機，作為過渡到穩定運行狀態 的時機進行檢測。然后，E⑶40檢測出從輸出驅動信號至燃料泵32過渡到穩定運行狀態為止的轉換 時間t，并計算出該轉換時間t和基準時間t0之間的偏差At(At = t-tO)。另外，當泵 過渡到穩定運行狀態時，除了驅動電流之外，驅動電壓、驅動電力以及泵的輸出轉數也變成 一定的穩定值。因此，本發明可以將泵的驅動電壓、驅動電流、驅動電力以及輸出轉數中的 至少一種參數達到穩定值的時機，作為過渡到穩定運行狀態的時機來進行檢測，該參數并 不限于驅動電流。而且，當檢測出泵的輸出轉數時，不需要必須通過旋轉傳感器等而對輸出 轉數進行直接檢測。具體地說，在泵的工作時，由于電機的可動部(電刷等)的接觸電阻發 生變化，驅動電流和驅動電壓按照與輸出轉數對應的周期發生變動。因此，本發明的檢測方 法，可以根據驅動電流和驅動電壓的變動周期來檢測輸出轉數。所述轉換時間的偏差Δ t，是將燃料的粘度處于通常水平時的情況作為基準，并表 示泵輸出的應答延遲時間。如本實施方式所示，在燃料泵32啟動時檢測粘度的情況下，如 圖3所示，隨著燃料的粘度增高，偏差At增大。圖3是將該特性進行數據化的圖，并表示 在本發明的第一實施方式中，轉換時間的偏差與燃料粘度之間關系的特性線圖。該特性數 據被預先存儲在ECU40中。因此，ECU40能夠根據偏差Δ t來參照圖3的特性數據，計算出 燃料的粘度。(檢測粘度的溫度修正)另一方面，由于燃料的粘度根據溫度而發生變化，因此本實施方式的構成為，對粘 度的計算值進行溫度修正。圖4為，表示燃料的溫度與粘度修正量之間關系的特性線圖。 該特性數據被預先存儲在ECU40中。一般由于燃料的粘度隨著溫度增高而下降，因此如圖 4所示，粘度修正量也被設定為隨著溫度增高而減少。E⑶40根據燃料溫度并參照圖4的特性數據，從而決定粘度修正量。而且，例如通 過累計等方法將該粘度修正量反映在粘度的計算值中，并根據溫度對該計算值進行修正。 該溫度修正處理中所使用的燃料溫度，例如通過設置在燃料系統中的溫度傳感器等進行直 接檢測、或者根據其他的溫度參數(例如冷卻水的水溫、潤滑油的油溫、吸入空氣的溫度 等)進行推斷而獲得。
(根據燃料粘度的控制)由此所檢測出的燃料的粘度，用于如燃料噴射壓力的修正控制中。圖5為，表示燃 料的粘度與噴射壓力修正值之間關系的數據表。該數據表為，用于根據例如燃料的粘度和 噴射壓力來計算噴射壓力修正值的二維圖，并被預先存儲在ECU40中。ECU40根據所述粘度 的檢測值和燃料噴射壓力并參照圖5的數據表，從而能夠獲得與粘度對應的噴射壓力修正 值。而且，對燃料泵32的輸出轉數和所述壓力調節機構進行控制，以使共軌管28內的燃料 壓力成為反映了所述噴射壓力修正值的目標噴射壓力。通過這種方式，即使燃料的粘度發 生變化，也能夠根據該變化，總是對燃料噴射壓力進行適當的修正，并能夠正確地控制燃料 噴射量(燃料粘度檢測控制的執行時機)每當啟動燃料泵32時，S卩、每當啟動內燃機時，執行所述的燃料粘度檢測控制。因 此，即使在例如因長期停車等而使燃料的粘度發生變化時，也能在內燃機運行開始時對最 新粘度進行檢測，并能夠使其檢測結果迅速反映在各種控制中。另一方面，如下文所述的第 二實施方式所示，本發明可構成為，在內燃機(燃料泵)的停止時執行燃料粘度檢測控制， 而且，也可以通過組合第一、二實施方式，從而在啟動時和停止時分別執行燃料粘度檢測控 制。(泵工作中的燃料粘度檢測控制)而且，本發明可被構成為，在除了燃料泵32的啟動和停止以外的時機，S卩、在泵的 工作中對粘度進行檢測。更詳細地說，在泵的工作中對粘度進行檢測時，首先將能夠在泵的 工作時執行的兩種穩定狀態作為第一、第二穩定狀態進行預先設定。這些穩定狀態被定義 為，泵的驅動電壓、驅動電流、驅動電力以及輸出轉數中的至少一種參數達到互相不同的穩 定值的狀態。而且，通過在燃料泵32工作時施加所述外部因素，從而將其工作狀態從第一穩定 狀態切換至第二穩定狀態，并且檢測出轉換時間的偏差At。通過這種方式，例如即使在內 燃機的通常運行中，也能夠定期地檢測出燃料的粘度，并能夠提高該檢測精度。另外，作為 在泵的工作中所施加的因素的示例包括例如在非零的范圍內使驅動信號的電壓波形階梯 狀上升或下降等。而且，如下文所述的第三實施方式所示，也可以采用在泵的工作中切換排 出壓的結構。并且，在本實施方式中，將第一、第二的穩定狀態定義為，泵的輸出轉數分別不同 的穩定狀態。但是，本發明不受此所限，也可以將第一、第二的穩定狀態作為相同的穩定狀 態。更詳細地說，在這種情況下，首先，通過對在一定的穩定狀態(=第一、第二的穩定狀 態)進行工作的燃料泵32，臨時施加所述外部因素，從而使輸出轉數產生變動。而且，從該 時間點起，到泵的工作狀態返回至原來的穩定狀態為止的時間作為轉換時間而進行檢測。 通過該構成，能夠檢測出燃料的粘度。[用于實現第一實施方式的具體處理]圖6為，表示在本發明的第一實施方式中，通過ECU執行的控制的流程圖。在圖6 所示的程序中，首先在內燃機的啟動時等，對處于停止狀態的燃料泵32輸出驅動信號(步 驟100)。通過該方式，燃料泵32將會啟動并達到穩定運行狀態，而ECU40在該期間中檢測 出驅動電流，并且將驅動電流的波形作為時間序列數據進行暫時存儲保存(步驟102)。
而且，根據該存儲數據，檢測出從驅動信號的輸出開始到驅動電流變為一定狀態 (穩定值)為止的轉換時間t (步驟104)，并且根據轉換時間t和所述基準時間t0來計算 偏差At(步驟106)。另外，在步驟104中，除了驅動電流之外，還對泵的驅動電壓、驅動電 流、驅動電力以及輸出轉數中的至少一種參數進行檢測，并且將從驅動信號的輸出開始到 該參數變為穩定值為止的時間，作為轉換時間t進行檢測即可。其次，通過根據偏差At并參照圖3的特性數據，從而計算出燃料的粘度(步驟 108)，如上所述，根據燃料的溫度對粘度的計算值進行修正(步驟110)。而且，根據修正后 的粘度，執行所述燃料噴射壓力的修正控制等(步驟112)。而且，ECU40對燃料的粘度是否位于預先設定的基準范圍內進行判斷，當該判斷不 成立時，通過例如蜂鳴器、燈、聲音、顯示切換等手段，將粘度超出基準范圍的情況通知給車 輛的駕駛員等(步驟114、116)。通過該方式，駕駛員等能夠迅速地掌握燃料粘度已超出基 準范圍的異常狀態情況并采取相應的措施。
如上所述，根據本實施方式，即使不設置粘度傳感器等，僅通過控制燃料泵32，就 能夠正確且容易地檢測出燃料的粘度。而且，由于燃料泵32是通常的燃料系統中原有的部 件，因此在本實施方式中，不需要追加新的部件，僅追加控制就能夠容易地實現粘度的檢測 系統，能夠簡化系統和降低成本。而且，在本實施方式中，例如當內燃機啟動時，能夠利用泵的啟動動作進行粘度的 檢測。因此，即使在使用如生物燃料等粘度容易變化的燃料時，也能夠在運行開始時總是以 高精度檢測出最新的粘度，并能夠使其檢測結果迅速反映在燃料噴射壓力的控制等中。通 過該方式，能夠提高內燃機的啟動性，而且能夠改善啟動之后不久的燃燒狀態。并且，由于在本實施方式中，作為燃料泵32過渡到穩定狀態的時機，檢測對驅動 電流變為穩定值的時機，因此即使不使用用于檢測泵轉數的旋轉傳感器等，也能夠可靠地 檢測出泵已過渡到穩定狀態。因而，能夠促進系統的簡化和成本降低。第二實施方式其次，參照圖7至圖9，對本發明的第二實施方式進行說明。本實施方式采用與所 述第一實施方式大致相同的系統結構(圖1)。但是，本實施方式被構成為，在使燃料泵停止 的時機執行燃料粘度檢測控制，這一點與第一實施方式不同。另外，在本實施方式中，對與 所述第一實施方式相同的結構元件賦予相同的符號，并省略其說明。[第二實施方式的特點]第二實施方式被構成為，通過對穩定運行狀態的燃料泵32，作為所述因素停止輸 入驅動信號，從而使該泵停止。即、在本實施方式中，將燃料泵32穩定運行中的狀態作為第 一穩定狀態，并且將燃料泵32停止的狀態作為第二穩定狀態。而且，將從驅動信號被停止 后到燃料泵32達到停止狀態為止的時間，作為所述轉換時間進行檢測。圖7為，表示第二實施方式的控制內容的說明圖。圖7中的(D)表示燃料泵32的 穩定運行狀態。當在該狀態下驅動信號被停止時，雖然用于驅動泵的電機的驅動力已喪失， 但泵由于慣性力而繼續旋轉片刻后才停止。在泵的慣性旋轉中，在電機的線圈上產生反電 動勢(反電動勢電流)，該反電動勢電流如圖7中的(E)所示，泵的慣性旋轉停止時變為零。 ECU40將反電動勢電流變為零的時機，作為泵已過渡到停止狀態的時機進行檢測。而且，E⑶40檢測出轉換時間t，該轉換時間t是從停止驅動信號后到燃料泵32變成停止狀態為止的時間，并計算出該轉換時間t和基準時間to之間的偏差At。另外，本 發明只需將泵的反電動勢電壓、反電動勢電流以及輸出轉數中的至少一種參數變為零的時 機，作為過渡到停止狀態的時機而進行檢測即可，該參數并不僅限于反電動勢電流。由于燃料泵32的慣性旋轉，是克服來自燃料的反作用力而進行的，因此，如圖8所 示，具有燃料的粘度越高則慣性旋轉持續的時間越短的特性。圖8為，表示在本發明的第二 實施方式中，轉換時間的偏差與燃料粘度之間關系的特性線圖。該特性數據被預先存儲在 E⑶40中。E⑶40與第一實施方式的情況相同，根據偏差At并參照圖8的特性數據，能夠 計算出燃料的粘度。另外，本實施方式還可被構成為，將例如切斷電源也能保存存儲內容的 非易失性存儲器等搭載于ECU40中，在泵停止時檢測出的燃料粘度被存儲在該存儲器中。[用于實現第二實施方式的具體處理] 圖9為，表示在本發明的第二實施方式中，通過ECU執行的控制的流程圖。在圖9 所示的程序中，首先在內燃機的停止時等，對處于穩定運行狀態的燃料泵32停止輸出驅動 信號(步驟200)。通過該方式，由于燃料泵32經過過渡期間而成為停止狀態，因此ECU40 在該期間中檢測出反電動勢電流，并存儲反電動勢電流的波形(步驟202)。而且，在步驟 204 216中，根據該存儲數據，來執行與所述第一實施方式的步驟104 116相同的處理。由此所構成的本實施方式，能夠獲得與所述第一實施方式大致相同的作用效果。 即、根據本實施方式，例如在內燃機的停止時，能夠檢測出下次啟動所需的燃料粘度。因而， 能夠改善內燃機的啟動性和燃燒狀態。第三實施方式然后，參照圖10以及圖11，對本發明的第三實施方式進行說明。首先，圖10為，用 于說明本發明的第三實施方式的系統結構的整體結構圖。本實施方式采用了與所述第一實 施方式大致相同的系統結構，只是在燃料泵的排出側配置了作為燃料壓力可變單元的壓力 調節器50，這一點與第一實施方式不同。另外，在本實施方式中，對與所述第一實施方式相 同的結構元件賦予相同的符號，并省略其說明。[第三實施方式的特點]壓力調節器50能夠將從燃料泵32中排出的燃料的壓力切換為至少兩個等級的壓 力設定值(以下稱為高壓和低壓)。該壓力設定值由ECU40進行切換控制。在本實施方式 中，對于在某一穩定運行狀態(第一的穩定狀態)進行工作的燃料泵32，改變作為所述外 部因素的壓力調節器50的壓力設定值。通過這種方式，由于泵的排出負荷發生變化，因此 泵的工作狀態過渡到與以前不同的穩定狀態(第二的穩定狀態)。此時，ECU40將從壓力設 定值被變更到燃料泵32轉換為第二穩定狀態為止的時間，作為所述轉換時間進行檢測。另 夕卜，本控制在將壓力設定值從低壓切換為高壓、以及從高壓切換為低壓的任一種情況下，都 能夠檢測出粘度。更詳細地說，首先，在燃料泵32的工作中將所述壓力設定值從高壓變為低壓時， 由于泵的排出負荷將會減少，因此泵的輸出轉數(以及驅動電流)將會緩慢上升，從而變成 與設定變更后的排出負荷相稱的一定的穩定狀態。此時，與所述第一實施方式的情況相同， 燃料的粘度越高則輸出轉數上升所需要的轉換時間越長。因此，ECU40通過參照具有與第 一實施方式(圖3)相同特性的特性數據，從而能夠根據轉換時間的偏差At計算出燃料的 粘度。
另一方面，在泵的工作中將所述壓力設定值從低壓變為高壓時，由于泵的排出負 荷將會增大，因此泵的輸出轉數將會向第二穩定狀態緩慢下降。此時，與所述第二實施方式 的情況相同，燃料的粘度越高，則輸出轉數下降所需要的轉換時間越短。因此，ECU40通過參 照具有與第二實施方式(圖8)相同特性的特性數據，從而能夠根據偏差At計算出粘度。[用于實現第三實施方式的具體處理] 圖11為，表示在本發明的第三實施方式中，通過ECU執行的控制的流程圖。在內 燃機的運行中反復執行該圖所示的程序。在圖11所示的程序中，首先在內燃機的運行中， 對處于穩定運行狀態的燃料泵32，改變壓力調節器50的壓力設定值(步驟300)。通過該 方式，由于燃料泵32經過過渡期間過渡到與以前不同的穩定狀態，因此ECU40在該期間中 對驅動電流的波形進行存儲(步驟302)。而且，在步驟304 316中，根據該存儲數據，來 執行與所述第一實施方式的步驟104 116相同的處理。由此所構成的本實施方式，能夠獲得與所述第一實施方式大致相同的作用效果。 而且，尤其在本實施方式中，通過對壓力調節器50的壓力設定值進行變更，從而能夠在燃 料泵32的工作中對燃料的粘度進行檢測。通過這種方式，即使在例如內燃機的通常運行 中，也能夠定期地檢測出燃料的粘度，并能夠使粘度的檢測精度以及反映該檢測精度的控 制精度提高。而且，由于無需為了切換燃料泵32的工作狀態而改變泵的供電狀態，因此泵 不易受到電負荷變動等的影響，能夠使過渡狀態中的泵的動作穩定。另外，在所述第一實施方式中，圖6中的步驟100表示了工作狀態切換單元(泵啟 動單元)的具體例，步驟104表示了轉換時間檢測單元(啟動時間檢測單元)的具體例。在 第二實施方式中，圖9中的步驟200表示了工作狀態切換單元(泵停止單元)的具體例，步 驟204表示了轉換時間檢測單元(停止時間檢測單元)的具體例。并且，在第三實施方式 中，圖11中的步驟300表示了工作狀態切換單元的具體例，步驟304表示了轉換時間檢測 單元的具體例。而且，在圖6、圖9、圖11中，步驟102、202、302表示了檢測單元的具體例； 步驟108、208、308表示了粘度計算單元的具體例；步驟116、216、316表示了通知單元的具 體例。而且，在實施方式中，舉例說明了使用燃料泵32檢測燃料粘度的情況。但是，本發 明不需要必須使用燃料泵，可使用除此以外的其他電動泵檢測出粘度。例如，可構成為，在 燃料系統中設置與燃料泵不同的檢測用泵，并通過該檢測用泵進行粘度檢測。并且，雖然在實施方式中，舉例說明了檢測生物燃料粘度的情況，但本發明并不受 此限制，可以廣泛地應用在包括如汽油、酒精燃料、輕油等各種燃料中。符號說明10內燃機12進氣通道14排氣通道16節流閥18催化劑20EGR 機構22增壓器24燃料罐
26供給管道28共軌管30回流管道32燃料泵(電動泵)40ECU 50壓力調節器(燃料壓力可變單元)
權利要求
一種燃料粘度檢測裝置，其特征在于，具有電動泵，其用于吸入并排出燃料；工作狀態切換單元，其對所述電動泵施加用于將該電動泵的工作狀態從所述第一穩定狀態切換至所述第二穩定狀態的因素；轉換時間檢測單元，將自從向所述電動泵施加所述因素到實際的工作狀態轉換至所述第二穩定狀態為止的時間，作為所述各穩定狀態之間的轉換時間而進行檢測；粘度計算單元，其根據所述轉換時間來計算所述燃料的粘度。
2.根據權利要求1所述的燃料粘度檢測裝置，具備檢測單元，其對提供給所述電動泵的電流、電壓、電力、以及所述電動泵的輸出轉 數中的至少一種參數進行檢測，所述轉換時間檢測單元被構成為，將自從向所述電動泵施加所述因素到所述參數變為 對應于所述第二穩定狀態的值為止的時間，作為所述轉換時間而進行檢測。
3.根據權利要求1或2所述的燃料粘度檢測裝置，所述工作狀態切換單元具有泵啟動單元，該泵啟動單元通過向所述電動泵輸出驅動信 號，從而將該電動泵的工作狀態從作為所述第一穩定狀態的停止狀態切換至作為所述第二 穩定狀態的穩定運行狀態；所述轉換時間檢測單元具有啟動時間檢測單元，該啟動時間檢測單元將從所述驅動信 號被輸出到所述電動泵轉換至所述穩定運行狀態為止的時間，作為所述轉換時間而進行檢 測。
4.根據權利要求1至3中任意一項所述的燃料粘度檢測裝置，所述工作狀態切換單元具有泵停止單元，該泵停止單元通過停止被輸入至所述電動泵 的驅動信號，從而將該電動泵的工作狀態從作為所述第一穩定狀態的穩定運行狀態切換至 作為所述第二穩定狀態的停止狀態；所述轉換時間檢測單元具有停止時間檢測單元，該停止時間檢測單元將從所述驅動信 號被停止到所述電動泵停止為止的時間，作為所述轉換時間而進行檢測。
5.根據權利要求1或2所述的燃料粘度檢測裝置，具有燃料壓力可變單元，其可變動地設定從所述燃料泵排出的燃料的壓力； 所述工作狀態切換單元被構成為，通過變更所述燃料壓力可變單元的壓力設定值，從 而將所述電動泵的工作狀態從所述第一穩定狀態切換至所述第二穩定狀態；所述轉換時間檢測單元被構成為，將從所述壓力設定值被變更到所述電動泵轉換為所 述第二穩定狀態為止的時間，作為所述轉換時間而進行檢測。
6.根據權利要求1至5中任意一項所述的燃料粘度檢測裝置，具有通知單元，當所述燃料的粘度超出規定的基準范圍時，通知該狀態。
全文摘要
本發明的目的在于，與燃料的性狀和隨時間劣化的狀態等無關，并總能夠以高精度推斷燃料的粘度。內燃機(10)具有用于將燃料罐(24)內的燃料向噴射閥供給的燃料泵(32)。ECU(40)用于檢測出轉換時間t，該轉換時間t是自從向燃料泵(32)輸出驅動信號到泵達到穩定運行狀態為止的時間。在燃料泵(32)啟動時，燃料的粘度越高，則轉換時間t越長。因此，ECU(40)根據轉換時間t和基準時間t0之間的偏差Δt來檢測燃料的粘度。通過這種方式，在使用例如生物燃料等的情況下，即使燃料的粘度隨著燃料的性狀和隨時間劣化的狀態等而發生變化，也總是能夠正確地檢測出最新的粘度，并能夠使其檢測結果反映在燃料噴射壓力的修正等中。
文檔編號F02M63/00GK101971003SQ20098010015
公開日2011年2月9日 申請日期2009年5月18日 優先權日2009年5月18日
發明者發田崇, 熊谷曉生 申請人:豐田自動車株式會社