図1は、本発明の実施例1に係る内燃機関の燃料供給制御装置を表す概略構成図、図2は、実施例1の内燃機関の燃料供給制御装置による混合燃料分離供給制御を表すフローチャートである。
実施例1の内燃機関の燃料供給制御装置は、燃料性状の異なる複数種類の燃料、ここでは、アルコール燃料とガソリン燃料(炭化水素燃料)とを混合して使用するものである。図1に示すように、シリンダブロック11上にシリンダヘッド12が締結されており、このシリンダブロック11に形成された複数のシリンダボア13にピストン14がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック11の下部にクランクケース15が締結され、このクランクケース15内にクランクシャフト16が回転自在に支持されており、各ピストン14はコネクティングロッド17を介してこのクランクシャフト16にそれぞれ連結されている。
燃焼室18は、シリンダブロック11におけるシリンダボア13の壁面とシリンダヘッド12の下面とピストン14の頂面により構成されており、この燃焼室18は、上部(シリンダヘッド12の下面)の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室18の上部、つまり、シリンダヘッド12の下面に吸気ポート19及び排気ポート20が対向して形成されており、この吸気ポート19及び排気ポート20に対して吸気弁21及び排気弁22の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁21及び排気弁22は、シリンダヘッド12に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート19及び排気ポート20を閉止する方向(図1にて上方)に付勢支持されている。また、シリンダヘッド12には、吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24が回転自在に支持されており、吸気カム及び排気カムが吸気弁21及び排気弁22の上端部に接触している。
なお、図示しないが、クランクシャフト16に固結されたクランクシャフトスプロケットと、吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24にそれぞれ固結された各カムシャフトスプロケットとは、無端のタイミングチェーンが掛け回されており、クランクシャフト16と吸気カムシャフト23と排気カムシャフト24が連動可能となっている。
従って、クランクシャフト16に同期して吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24が回転すると、吸気カム及び排気カムが吸気弁21及び排気弁22を所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート19及び排気ポート20を開閉し、吸気ポート19と燃焼室18、燃焼室18と排気ポート20とをそれぞれ連通することができる。この場合、この吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24は、クランクシャフト16が2回転(720度)する間に1回転(360度)するように設定されている。そのため、エンジンは、クランクシャフト16が2回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の4行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24が1回転することとなる。
また、このエンジンの動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁21及び排気弁22を最適な開閉タイミングに制御する吸気可変動弁機構(VVT:Variable Valve Timing-intelligent)25となっている。この吸気可変動弁機構25は、吸気カムシャフト23の軸端部にVVTコントローラ26が設けられて構成され、オイルコントロールバルブ27からの油圧をこのVVTコントローラ26の図示しない進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対する吸気カムシャフト23の位相を変更し、吸気弁21の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、吸気可変動弁機構25は、吸気弁21の作用角(開放期間)を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト23には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ28が設けられている。
吸気ポート19には、吸気マニホールド29を介してサージタンク30が連結され、このサージタンク30に吸気管31が連結されており、この吸気管31の空気取入口にはエアクリーナ32が取付けられている。そして、このエアクリーナ32の下流側にスロットル弁33を有する電子スロットル装置34が設けられている。
排気ポート20には、排気マニホールド35を介して排気管36が連結されており、この排気管36には排気ガス中に含まれる有害物質を浄化処理する三元触媒37及びNOx吸蔵還元型触媒38が装着されている。この三元触媒37は、空燃比(排気空燃比)がストイキのときに排気ガス中に含まれるHC、CO、NOxを酸化還元反応により同時に浄化処理するものである。NOx吸蔵還元型触媒38は、空燃比(排気空燃比)がリーンのときに排気ガス中に含まれるNOxを一旦吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したリッチ燃焼領域またはストイキ燃焼領域にあるときに、吸蔵したNOxを放出し、添加した還元剤としての燃料によりNOxを還元するものである。
吸気管31におけるサージタンク23の下流側と、排気管36における三元触媒37の上流側との間には、排気ガス再循環通路(EGR通路)39が設けられており、このEGR通路39には、EGR弁40とEGRクーラ41が設けられている。また、このEGR通路39におけるEGR弁40より吸気管31側に、EGRガスの温度を検出するEGRガス温度センサ42が設けられている。
シリンダヘッド12には、吸気ポート19に燃料を噴射するインジェクタ43が装着されており、このインジェクタ43は、シリンダヘッド12の吸気マニホールド29に装着され、水平上端から下方に所定角度傾斜して配置されている。各気筒に対応して装着されるインジェクタ43はデリバリパイプ44に連結され、このデリバリパイプ44には、燃料供給管45を介して後述する燃料供給系が連結されている。また、シリンダヘッド12には、燃焼室18の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ46が装着されている。
上述した燃料供給系にて、メイン燃料タンク47には、ガソリン燃料とアルコール燃料とを所定の割合で混合した混合燃料が貯留されている。このメイン燃料タンク47内には、フィードポンプ48が配置され、このフィードポンプ48にはフィルタ49を介してメイン燃料供給管50が連結されている。サブ燃料タンク51には、分離されたガソリン燃料またはアルコール燃料を貯留可能である。このサブ燃料タンク51内には、フィードポンプ52が配置され、このフィードポンプ52にはサブ燃料供給管53が連結されている。そして、燃料供給管45とメイン燃料供給管50とサブ燃料供給管53との各端部が三方式の供給燃料切換弁54により連結されている。
従って、フィードポンプ48は、メイン燃料タンク47の混合燃料を所定の低圧まで加圧してメイン燃料供給管50に供給し、フィードポンプ52は、サブ燃料タンク51のアルコール燃料またはガソリン燃料をサブ燃料供給管53に供給可能である。そして、供給燃料切換弁54により燃料供給管45とメイン燃料供給管50を連通すると、メイン燃料タンク47の混合燃料をメイン燃料供給管50から燃料供給管45を介してデリバリパイプ44に供給することができ、インジェクタ43は、デリバリパイプ44内の混合燃料を吸気ポート19に噴射することができる。一方、供給燃料切換弁54により燃料供給管45とサブ燃料供給管53を連通すると、サブ燃料タンク51のアルコール燃料またはガソリン燃料をサブ燃料供給管53から燃料供給管45を介してデリバリパイプ44に供給することができ、インジェクタ43は、デリバリパイプ44内のガソリン燃料またはアルコール燃料を吸気ポート19に噴射することができる。
燃料分離装置55は、必要時に図示しない分離膜を用いて混合燃料をガソリン燃料とアルコール燃料とに分離するものであり、公知技術によって構成されている。即ち、メイン燃料供給管50から分岐した燃料分岐管56は、先端部が燃料分離装置55に連結されており、中途部に遮断弁57が装着されている。そして、この燃料分離装置55から延出された第1燃料分離管58の先端部には、三方式の第1分離燃料切換弁59が連結され、この第1分離燃料切換弁59から分岐した第1分離燃料供給管60の先端部がサブ燃料タンク51に連結される一方、第1分離燃料切換弁59から分岐した第1分離燃料戻し管61の先端部がメイン燃料タンク47に連結されている。また、燃料分離装置55から延出された第2燃料分離管62の先端部には、三方式の第2分離燃料切換弁63が連結され、この第2分離燃料切換弁63から分岐した第2分離燃料供給管64の先端部がサブ燃料タンク51に連結される一方、第2分離燃料切換弁63から分岐した第2分離燃料戻し管65の先端部がメイン燃料タンク47に連結されている。
従って、燃料分離装置55を作動すると共に遮断弁57を開放すると、メイン燃料タンク47の混合燃料がメイン燃料供給管50から燃料分岐管56を通って燃料分離装置55に導入され、ここで、分離膜により混合燃料をガソリン燃料とアルコール燃料とに分離することができる。そして、分離されたガソリン燃料は、第1燃料分離管58に吐出され、第1分離燃料切換弁59の切換動作により、第1分離燃料供給管60を通してサブ燃料タンク51に供給するか、第1分離燃料戻し管61を通してメイン燃料タンク47に戻すことができる。一方、分離されたアルコール燃料は、第2燃料分離管62に吐出され、第2分離燃料切換弁63の切換動作により、第2分離燃料供給管64を通してサブ燃料タンク51に供給するか、第2分離燃料戻し管65を通してメイン燃料タンク47に戻すことができる。
車両には、電子制御ユニット(ECU)66が搭載されており、このECU66は、インジェクタ43の燃料噴射タイミングや点火プラグ46の点火時期などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定している。
即ち、吸気管31の上流側にはエアフローセンサ67及び吸気温センサ68が装着され、計測した吸入空気量及び吸気温度をECU66に出力している。電子スロットル装置34にはスロットルポジションセンサ69が設けられ、アクセルペダルにはアクセルポジションセンサ70が設けられており、現在のスロットル開度及びアクセル開度をECU66に出力している。クランクシャフト16にはクランク角センサ71が設けられ、検出したクランク角度をECU66に出力し、ECU66はクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出する。また、シリンダブロック11には水温センサ72が設けられており、検出したエンジン冷却水温をECU66に出力している。
また、排気管36における三元触媒37より上流側に、空燃比(A/F)センサ(または、酸素センサ)73が設けられている。このA/Fセンサ73は、燃焼室18から排気ポート20及び排気マニホールド35を通して排気管36に排気された排気ガスの排気空燃比(酸素量)を検出し、検出した排気空燃比をECU66に出力している。ECU66は、A/Fセンサ61が検出した排気空燃比をフィードバックし、エンジン運転状態に応じて設定された目標空燃比と比較することで、燃料噴射量を補正している。
メイン燃料タンク47には、アルコール燃料とガソリン燃料との混合燃料が貯留されており、この貯留されている混合燃料の残量を検出する残量センサ74が設けられており、検出した燃料残量をECU66に出力している。また、メイン燃料タンク47には、このメイン燃料タンク47に貯留されている混合燃料におけるアルコール濃度を検出する濃度温度センサ75が設けられており、検出した混合燃料におけるアルコール濃度をECU66に出力している。一方、サブ燃料タンク51には、混合燃料から分離されたアルコール燃料またはガソリン燃料を貯留可能となっており、この貯留されているアルコール燃料またはガソリン燃料の残量を検出する残量センサ76が設けられており、検出した燃料残量をECU66に出力している。
また、ECU66は、エンジン運転状態に基づいて吸気可変動弁機構25を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁22の閉止時期と吸気弁21の開放時期のオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート19または燃焼室18に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部EGR率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁21の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート19に吹き返す量を少なくし、体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁21の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとし、体積効率を向上させる。
また、ECU66は、エンジン運転状態に基づいて燃料供給系を切換え、ガソリン燃料、アルコール燃料、混合燃料を選択的にエンジンに供給可能となっている。即ち、ECU66は、エンジン運転状態に基づいて供給燃料切換弁54、遮断弁57、第1分離燃料切換弁59、第2分離燃料切換弁63を切換制御可能であると共に、燃料分離装置55を作動制御可能となっている。
また、車両の運転席には、イグニッションキースイッチ77が設けられており、そのON・OFF状態がECU66に出力されている。
ところで、実施例1の内燃機関は、上述したように、ガソリン燃料とエタノール等のアルコール燃料とを所定割合で混合した混合燃料を使用可能であると共に、この混合燃料を分離してガソリン燃料を単独で使用可能であり、また、アルコール燃料を単独で使用可能である。即ち、アルコール燃料は、ガソリン燃料よりも気化潜熱が大きく、沸点が高いことから、内燃機関の低温時には蒸発しにくく、可燃混合気を形成することが困難となり、内燃機関の始動性が低下してしまう一方、オクタン価が高いことから、内燃機関の高回転・高負荷領域には、ノッキングの発生を抑制することが可能となる。
そのため、ECU66は、供給燃料切換弁54、遮断弁57、第1分離燃料切換弁59、第2分離燃料切換弁63、燃料分離装置55を制御することで、内燃機関の冷間始動時には、燃料分離装置55により分離されたガソリン燃料をサブ燃料タンク51に貯留し、このサブ燃料タンク51から内燃機関にガソリン燃料を供給する一方、アルコール燃料をメイン燃料タンク47に戻している。また、内燃機関の高回転・高負荷時には、燃料分離装置55により分離されたアルコール燃料をサブ燃料タンク51に貯留し、このサブ燃料タンク51から内燃機関にアルコール燃料を供給する一方、ガソリン燃料をメイン燃料タンク47に戻している。なお、それ以外の内燃機関の運転時には、内燃機関に混合燃料を供給する。
ところが、燃料分離装置55によりガソリン燃料とアルコール燃料とに分離し、分離されたガソリン燃料をサブ燃料タンク51に貯留して内燃機関に供給する一方、分離されたアルコール燃料をメイン燃料タンク47に戻すと、メイン燃料タンク47では、ガソリン燃料の消費が多くなってアルコール濃度が高くなってしまう。一方、分離されたアルコール燃料を内燃機関に供給し、分離されたガソリン燃料をメイン燃料タンク47に戻すと、メイン燃料タンク47では、アルコール燃料の消費が多くなってアルコール濃度が低くなってしまう。
そこで、実施例1の内燃機関の燃料供給制御装置にて、ECU66は、燃料分離装置55により分離されてサブ燃料タンク51に貯留された一方の燃料(ガソリン燃料またはアルコール燃料)を内燃機関に供給した後、燃料分離装置55により分離された他方の燃料をサブ燃料タンク51に貯留して内燃機関に供給するようにしている。
このとき、ECU66は、内燃機関の運転状態が一方の燃料の使用領域に入ると、燃料分離装置55により混合燃料をガソリン燃料とアルコール燃料分離し、分離された一方の燃料をサブ燃料タンク51に貯留し、サブ燃料タンク51に貯留された一方の燃料の内燃機関への供給を開始する。一方、ECU66は、内燃機関の運転状態が一方の燃料の使用領域から外れると、燃料分離装置55により分離された一方の燃料をメイン燃料タンク47に戻し、他方の燃料をサブ燃料タンク51に貯留し、サブ燃料タンク51に貯留された他方の燃料の内燃機関への供給を開始する。
この場合、ECU66は、メイン燃料タンク47のアルコール濃度が予め設定された所定濃度となり、サブ燃料タンク51に貯留されている他方の燃料がなくなったら、内燃機関への他方の燃料の供給を終了し、メイン燃料タンク47に貯留された混合燃料の内燃機関へ供給を開始するする。
ここで、実施例1の内燃機関の燃料供給制御装置による混合燃料分離供給制御について、図2のフローチャートに基づいて説明する。
実施例1の内燃機関の燃料供給制御装置による混合燃料分離供給制御において、図2に示すように、ステップS10にて、イグニッションキースイッチ(IG−ON)77がONされると、ステップS11にて、ECU66は、濃度センサ75が検出したメイン燃料タンク47に貯留されている混合燃料におけるアルコール濃度Lを読み込む。そして、ステップS12にて、ECU66は、内燃機関の運転状態に基づいて、ガソリン燃料を使用する必須条件が成立したかどうかを判定する。即ち、水温センサ72が検出したエンジン冷却水温が予め設定された所定の冷却水温より低く、内燃機関が冷間始動であるかどうかを判定する。
ここで、ガソリン燃料を使用する必須条件が成立していないと判定されたら、ステップS25に移行し、ここで、アルコール混合燃料で燃料噴射を実行する。即ち、ECU66は、図1に示すように、遮断弁57を閉じ、燃料分離装置55を停止した状態で、供給燃料切換弁54により燃料供給管45とメイン燃料供給管50を連通する。すると、メイン燃料タンク47の混合燃料がメイン燃料供給管50から燃料供給管45を通してデリバリパイプ44に供給され、インジェクタ43は、混合燃料を吸気ポート19に噴射する。
一方、図2に戻り、ステップS12にて、ガソリン燃料を使用する必須条件が成立していると判定されたら、ステップS13にて、燃料分離装置55を作動(ON)し、ステップS14にて、燃料分離装置55で分離したガソリン燃料をサブ燃料タンク51に貯留し、ステップS15にて、サブ燃料タンク51に切換え、ガソリン燃料で燃料噴射を実行する。
即ち、ECU66は、図1に示すように、燃料分離装置55を作動すると共に、遮断弁57を開け、また、第1分離燃料切換弁59により第1燃料分離管58と第1分離燃料供給管60を連通すると共に、第2分離燃料切換弁63により第2燃料分離管62と第2分離燃料戻し管65を連通し、この状態で、供給燃料切換弁54により燃料供給管45とサブ燃料供給管53を連通する。すると、メイン燃料タンク47の混合燃料がメイン燃料供給管50から燃料分岐管56を通って燃料分離装置55に導入され、ここで、混合燃料がガソリン燃料とアルコール燃料とに分離される。分離されたガソリン燃料は、第1燃料分離管58から第1分離燃料供給管60を通してサブ燃料タンク51に貯留される一方、分離されたアルコール燃料は、第2燃料分離管62から第2分離燃料戻し管65を通してメイン燃料タンク47に戻される。そして、サブ燃料タンク51のガソリン燃料がサブ燃料供給管53から燃料供給管45を通してデリバリパイプ44に供給され、インジェクタ43は、ガソリン燃料を吸気ポート19に噴射する。
そして、図2に戻り、ステップS16にて、ECU66は、内燃機関の運転状態に基づいて、ガソリン燃料を使用する必須条件が終了したかどうかを判定する。即ち、水温センサ72が検出したエンジン冷却水温が予め設定された所定の冷却水温より高く、内燃機関が完全暖機されたかどうかを判定する。ここで、ガソリン燃料を使用する必須条件が終了していないと判定されたら、ステップS14に戻り、処理を繰り返す。一方、ステップS16にて、ガソリン燃料を使用する必須条件が終了したと判定されたら、ステップS17に移行する。
ステップS17にて、ECU66は、燃料分離装置55により分離されたガソリン燃料とアルコール燃料の流路を切換え、ステップS18にて、濃度センサ75が検出したメイン燃料タンク47に貯留されている混合燃料におけるアルコール濃度ALを読み込み、ステップS19にて、燃料分離装置55で分離したアルコール燃料をサブ燃料タンク51に貯留し、ステップS20にて、アルコール燃料で燃料噴射を実行する。
即ち、ECU66は、図1に示すように、第1分離燃料切換弁59により第1燃料分離管58と第1分離燃料戻し管61を連通すると共に、第2分離燃料切換弁63により第2燃料分離管62と第2分離燃料供給管64を連通する。すると、メイン燃料タンク47の混合燃料がメイン燃料供給管50から燃料分岐管56を通って燃料分離装置55に導入され、ここで、混合燃料がガソリン燃料とアルコール燃料とに分離される。分離されたガソリン燃料は、第1燃料分離管58から第1分離燃料戻し管61を通してメイン燃料タンク47に戻される一方、分離されたアルコール燃料は、第2燃料分離管62から第2分離燃料供給管64を通してサブ燃料タンク51に供給される。そして、サブ燃料タンク51のアルコール燃料がサブ燃料供給管53から燃料供給管45を通してデリバリパイプ44に供給され、インジェクタ43は、アルコール燃料を吸気ポート19に噴射する。
そして、図2に戻り、ステップS21にて、ECU66は、メイン燃料タンク47に貯留されている混合燃料におけるアルコール濃度ALが、制御開始前の混合燃料におけるアルコール濃度Lに近似した濃度になったかどうかを判定する。この場合、制御開始前の混合燃料におけるアルコール濃度Lに対して所定の濃度幅を設定しておき、メイン燃料タンク47のアルコール濃度ALが、制御開始前のアルコール濃度Lに応じた濃度幅に入ったかどうかを判定する。
このステップS21にて、メイン燃料タンク47の混合燃料におけるアルコール濃度ALが、制御開始前の混合燃料におけるアルコール濃度Lに近似した濃度になっていないと判定されたら、ステップS18に戻り、処理を繰り返す。一方、ここで、メイン燃料タンク47の混合燃料におけるアルコール濃度ALが、制御開始前の混合燃料におけるアルコール濃度Lに近似した濃度になったと判定されたら、ステップS22にて、燃料分離装置55の作動を停止(OFF)し、ステップS23にて、ECU66は、残量センサ76が検出したサブ燃料タンク51のアルコール燃料の残量が0となったかどうかを判定する。
このステップS23では、サブ燃料タンク51のアルコール燃料の残量が0になるまで、アルコール燃料による燃料噴射を継続し、サブ燃料タンク51のアルコール燃料の残量が0になったと判定されたら、ステップS24にて、メイン燃料タンク47に切換え、ステップS25にて、アルコール混合燃料で燃料噴射を実行する。
即ち、ECU66は、図1に示すように、遮断弁57を閉じ、供給燃料切換弁54により燃料供給管45とメイン燃料供給管50を連通する。すると、メイン燃料タンク47の混合燃料がメイン燃料供給管50から燃料供給管45を通してデリバリパイプ44に供給され、インジェクタ43は、アルコール混合燃料を吸気ポート19に噴射する。
このように実施例1の内燃機関の燃料供給制御装置にあっては、メイン燃料タンク47に貯留される混合燃料を燃料分離装置55によりアルコール燃料と炭化水素燃料とに分離し、分離された一方の燃料をサブ燃料タンク51に供給する共に、他方の燃料をメイン燃料タンク47に戻し、メイン燃料タンク47またはサブ燃料タンク51に貯留された燃料を内燃機関に供給可能に構成し、燃料分離装置55により分離されてサブ燃料タンク51に貯留された一方の燃料を内燃機関に供給した後、燃料分離装置55により分離された他方の燃料をサブ燃料タンク51に貯留して内燃機関に供給するようにしている。
従って、例えば、内燃機関にて、ガソリン燃料を供給する運転条件が成立したとき、燃料分離装置55により分離されたガソリン燃料をサブ燃料タンク47に貯留して内燃機関に供給し、その後、内燃機関にガソリン燃料を供給する運転条件が解除されたとき、燃料分離装置55により分離されたアルコール燃料をサブ燃料タンク51に貯留して内燃機関に供給することとなる。そのため、メイン燃料タンク47に貯留される混合燃料のアルコール濃度は所定濃度に維持されることとなり、常時、内燃機関の運転状態に適した性状の燃料、つまり、ガソリン燃料またはアルコール燃料を選択的に使用することができ、低温始動性能や高回転・高負荷時における性能の向上を図ることができる。
また、実施例1の内燃機関の燃料供給制御装置では、内燃機関の運転状態が一方の燃料の使用領域に入ると、燃料分離装置55により混合燃料を分離し、分離された一方の燃料をサブ燃料タンク51に貯留し、内燃機関への供給を開始する一方、内燃機関の運転状態が一方の燃料の使用領域から外れると、燃料分離装置55により分離された一方の燃料をメイン燃料タンク47に戻し、他方の燃料をサブ燃料タンク51に貯留し、内燃機関への供給を開始するようにしている。従って、内燃機関の運転状態に適したガソリン燃料またはアルコール燃料の一方を適宜内燃機関に供給し、その後、他方の燃料を供給することで、メイン燃料タンク47の混合燃料のアルコール濃度を所定濃度に維持することができる。
また、実施例1の内燃機関の燃料供給制御装置では、メイン燃料タンク47のアルコール濃度が予め設定された所定濃度となると、燃料分離装置55の作動を停止し、サブ燃料タンク51に貯留されている他方の燃料がなくなったら、メイン燃料タンク47に貯留された混合燃料の内燃機関へ供給を開始するようにしている。従って、メイン燃料タンク47に貯留された混合燃料を内燃機関へ供給しているときは、サブ燃料タンク51を空の状態に維持することで、燃料分離装置55を作動して燃料を分離するとき、サブ燃料タンク51に分離されたガソリン燃料またはアルコール燃料を適正に貯留することができ、燃料噴射を高精度に実行することができる。
図3は、本発明の実施例2に係る内燃機関の燃料供給制御装置による混合燃料分離供給制御を表すフローチャートである。なお、本実施例の内燃機関の燃料供給制御装置における全体構成は、上述した実施例1とほぼ同様であり、図1を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
実施例2の内燃機関の燃料供給制御装置では、内燃機関へ供給する一方の燃料の供給量が予め設定された所定量を超えると、分離された一方の燃料をメイン燃料タンクに戻し、他方の燃料をサブ燃料タンクに貯留し、サブ燃料タンクに貯留された他方の燃料の内燃機関への供給を開始するようにしている。
ここで、実施例2の内燃機関の燃料供給制御装置による混合燃料分離供給制御について、図1の概略図、図3のフローチャートに基づいて説明する。
実施例2の内燃機関の燃料供給制御装置による混合燃料分離供給制御において、図1及び図3に示すように、ステップS30にて、イグニッションキースイッチ(IG−ON)77がONされると、ステップS31にて、ECU66は、濃度センサ75が検出したメイン燃料タンク47に貯留されている混合燃料におけるアルコール濃度Lを読み込む。そして、ステップS32にて、ECU66は、内燃機関の運転状態に基づいて、ガソリン燃料にアルコール濃度Lのアルコール燃料が混合された混合燃料よりも、ガソリン燃料を使用した方が良好である条件が成立したかどうかを判定する。例えば、水温センサ72が検出したエンジン冷却水温が予め設定された所定の冷却水温より低く、内燃機関が低温運転であるかどうかを判定する。
ここで、ガソリン燃料を使用する方が良好である条件が成立していないと判定されたら、ステップS46に移行し、ここで、アルコール混合燃料で燃料噴射を実行する。即ち、ECU66は、遮断弁57を閉じ、燃料分離装置55を停止し、供給燃料切換弁54により燃料供給管45とメイン燃料供給管50を連通する。すると、メイン燃料タンク47の混合燃料がメイン燃料供給管50から燃料供給管45を通してデリバリパイプ44に供給され、インジェクタ43は、混合燃料を吸気ポート19に噴射する。
一方、ステップS32にて、ガソリン燃料を使用する方が良好である条件が成立していると判定されたら、ステップS33にて、燃料分離装置55を作動(ON)し、ステップS34にて、燃料分離装置55で分離したガソリン燃料をサブ燃料タンク51に貯留し、ステップS35にて、サブ燃料タンク51に切換え、ガソリン燃料で燃料噴射を実行する。
即ち、ECU66は、燃料分離装置55を作動し、遮断弁57を開け、第1分離燃料切換弁59により第1燃料分離管58と第1分離燃料供給管60を連通すると共に、第2分離燃料切換弁63により第2燃料分離管62と第2分離燃料戻し管65を連通し、また、供給燃料切換弁54により燃料供給管45とサブ燃料供給管53を連通する。すると、メイン燃料タンク47の混合燃料がメイン燃料供給管50から燃料分岐管56を通って燃料分離装置55に導入され、混合燃料がガソリン燃料とアルコール燃料とに分離され、分離されたガソリン燃料は、第1燃料分離管58から第1分離燃料供給管60を通してサブ燃料タンク51に貯留される一方、分離されたアルコール燃料は、第2燃料分離管62から第2分離燃料戻し管65を通してメイン燃料タンク47に戻される。そして、サブ燃料タンク51のガソリン燃料がサブ燃料供給管53から燃料供給管45を通してデリバリパイプ44に供給され、インジェクタ43は、ガソリン燃料を吸気ポート19に噴射する。
そして、ステップS36にて、ECU66は、内燃機関の運転状態に基づいて、ガソリン燃料を使用する方が良好である条件が終了したかどうかを判定する。ここで、ガソリン燃料を使用する方が良好である条件が終了していないと判定されたら、ステップS37にて、内燃機関へ供給するガソリン燃料の供給量が予め設定された所定量A以上になったかどうかを判定する。この場合、所定量Aは、これ以上ガソリン燃料を供給し続けると、メイン燃料タンク47の混合燃料におけるアルコール濃度を復元困難となる量である。なお、内燃機関へ供給するガソリン燃料の供給量は、燃料噴射量、エンジン回転数、制御継続時間などに基づいて算出する。ここで、ガソリン燃料の供給量が所定量A以上でないと判定されたら、ステップS34に戻り、処理を繰り返す。一方、ステップS36にて、ガソリン燃料を使用する方が良好である条件が終了したと判定されたり、ステップS37にて、ガソリン燃料の供給量が所定量A以上になったと判定されたら、ステップS38に移行する。
ステップS38にて、ECU66は、燃料分離装置55により分離されたガソリン燃料とアルコール燃料の流路を切換え、ステップS39にて、濃度センサ75が検出したメイン燃料タンク47に貯留されている混合燃料におけるアルコール濃度ALを読み込み、ステップS40にて、燃料分離装置55で分離したアルコール燃料をサブ燃料タンク51に貯留し、ステップS41にて、アルコール燃料で燃料噴射を実行する。
即ち、ECU66は、第1分離燃料切換弁59により第1燃料分離管58と第1分離燃料戻し管61を連通し、第2分離燃料切換弁63により第2燃料分離管62と第2分離燃料供給管64を連通する。すると、メイン燃料タンク47の混合燃料がメイン燃料供給管50から燃料分岐管56を通って燃料分離装置55に導入され、ここで、混合燃料がガソリン燃料とアルコール燃料とに分離され、分離されたガソリン燃料は、第1燃料分離管58から第1分離燃料戻し管61を通してメイン燃料タンク47に戻される一方、分離されたアルコール燃料は、第2燃料分離管62から第2分離燃料供給管64を通してサブ燃料タンク51に供給される。そして、サブ燃料タンク51のアルコール燃料がサブ燃料供給管53から燃料供給管45を通してデリバリパイプ44に供給され、インジェクタ43は、アルコール燃料を吸気ポート19に噴射する。
そして、ステップS42にて、ECU66は、メイン燃料タンク47に貯留されている混合燃料におけるアルコール濃度ALが、制御開始前の混合燃料におけるアルコール濃度Lに近似した濃度になったかどうかを判定する。ここで、メイン燃料タンク47の混合燃料におけるアルコール濃度ALが、制御開始前の混合燃料におけるアルコール濃度Lに近似した濃度になっていないと判定されたら、ステップS39に戻り、処理を繰り返す。一方、メイン燃料タンク47の混合燃料におけるアルコール濃度ALが、制御開始前の混合燃料におけるアルコール濃度Lに近似した濃度になったと判定されたら、ステップS43にて、燃料分離装置55の作動を停止(OFF)し、ステップS44にて、ECU66は、残量センサ76が検出したサブ燃料タンク51のアルコール燃料の残量が0となったかどうかを判定する。
このステップS44では、サブ燃料タンク51のアルコール燃料の残量が0になるまで、アルコール燃料による燃料噴射を継続し、サブ燃料タンク51のアルコール燃料の残量が0になったと判定されたら、ステップS45にて、メイン燃料タンク47に切換え、ステップS46にて、アルコール混合燃料で燃料噴射を実行する。
即ち、ECU66は、遮断弁57を閉じ、供給燃料切換弁54により燃料供給管45とメイン燃料供給管50を連通する。すると、メイン燃料タンク47の混合燃料がメイン燃料供給管50から燃料供給管45を通してデリバリパイプ44に供給され、インジェクタ43は、アルコール混合燃料を吸気ポート19に噴射する。
このように実施例2の内燃機関の燃料供給制御装置にあっては、燃料分離装置55により分離されてサブ燃料タンク47に貯留された一方の燃料を内燃機関に供給した後、内燃機関へ供給するガソリン燃料の供給量が予め設定された所定量A以上になったら、燃料分離装置55により分離された他方の燃料をサブ燃料タンク51に貯留して内燃機関に供給するようにしている。
従って、例えば、内燃機関にて、ガソリン燃料を供給する方が良好である運転条件が成立したとき、燃料分離装置55により分離されたガソリン燃料をサブ燃料タンク47に貯留して内燃機関に供給し、その後、内燃機関にガソリン燃料を供給する方が良好である運転条件が解除されたり、ガソリン燃料の供給量が所定量A以上になったとき、燃料分離装置55により分離されたアルコール燃料をサブ燃料タンク51に貯留して内燃機関に供給することとなる。そのため、メイン燃料タンク47に貯留される混合燃料のアルコール濃度は所定濃度に維持されることとなり、常時、内燃機関の運転状態に適した性状の燃料、つまり、ガソリン燃料またはアルコール燃料を選択的に使用することができ、低温始動性能や高回転・高負荷時における性能の向上を図ることができる。
また、ガソリン燃料の供給量が所定量A以上になったときに、内燃機関へのガソリン燃料の供給を停止してアルコール燃料の供給を開始するため、メイン燃料タンク47の混合燃料におけるアルコール濃度LAを制御開始前のアルコール濃度Lに早期に復元することができ、高精度な燃料供給制御を可能とすることができる。
図4は、本発明の実施例3に係る内燃機関の燃料供給制御装置による混合燃料分離供給制御を表すフローチャートである。なお、本実施例の内燃機関の燃料供給制御装置における全体構成は、上述した実施例1とほぼ同様であり、図1を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
実施例3の内燃機関の燃料供給制御装置では、内燃機関へ供給する一方の燃料の供給量と他方の燃料の供給量との差が予め設定された所定量を超えると、分離された一方の燃料をメイン燃料タンクに戻し、他方の燃料をサブ燃料タンクに貯留し、サブ燃料タンクに貯留された他方の燃料の内燃機関への供給を開始するようにしている。
ここで、実施例3の内燃機関の燃料供給制御装置による混合燃料分離供給制御について、図1の概略図、図4のフローチャートに基づいて説明する。
実施例3の内燃機関の燃料供給制御装置による混合燃料分離供給制御において、図1及び図4に示すように、ステップS50にて、イグニッションキースイッチ(IG−ON)77がONされると、ステップS51にて、ECU66は、濃度センサ75が検出したメイン燃料タンク47に貯留されている混合燃料におけるアルコール濃度Lを読み込む。そして、ステップS52にて、ECU66は、内燃機関の運転状態に基づいて、ガソリン燃料にアルコール濃度Lのアルコール燃料が混合された混合燃料よりも、ガソリン燃料を使用した方が良好である条件が成立したかどうかを判定する。
ここで、ガソリン燃料を使用する方が良好である条件が成立していないと判定されたら、ステップS66に移行し、ここで、アルコール混合燃料で燃料噴射を実行する。一方、ステップS52にて、ガソリン燃料を使用する方が良好である条件が成立していると判定されたら、ステップS53にて、燃料分離装置55を作動(ON)し、ステップS54にて、燃料分離装置55で分離したガソリン燃料をサブ燃料タンク51に貯留し、ステップS55にて、サブ燃料タンク51に切換え、ガソリン燃料で燃料噴射を実行する。
そして、ステップS56にて、ECU66は、内燃機関の運転状態に基づいて、ガソリン燃料を使用する方が良好である条件が終了したかどうかを判定する。ここで、ガソリン燃料を使用する方が良好である条件が終了していないと判定されたら、ステップS57にて、内燃機関へ供給するガソリン燃料の供給量とアルコール燃料の供給量との差が予め設定された所定量を超えたかどうかを判定する。具体的には、残量センサ74が検出したメイン燃料タンク47に貯留された混合燃料の残量Qから、内燃機関へ供給するガソリン燃料の供給量Bを減算した値が予め設定された所定量Cを越えたかどうかを判定する。この場合、所定量Cは、これ以上ガソリン燃料を供給し続けると、メイン燃料タンク47の混合燃料におけるアルコール濃度を復元困難となる量である。ここで、メイン燃料タンク47の混合残量Qからガソリン燃料の供給量Bを減算した値が所定量Cを越えていないと判定されたら、ステップS54に戻り、処理を繰り返す。一方、ステップS56にて、ガソリン燃料を使用する方が良好である条件が終了したと判定されたり、ステップS57にて、メイン燃料タンク47の混合残量Qからガソリン燃料の供給量Bを減算した値が所定量Cを越えたと判定されたら、ステップS58に移行する。
ステップS58にて、ECU66は、燃料分離装置55により分離されたガソリン燃料とアルコール燃料の流路を切換え、ステップS59にて、濃度センサ75が検出したメイン燃料タンク47に貯留されている混合燃料におけるアルコール濃度ALを読み込み、ステップS60にて、燃料分離装置55で分離したアルコール燃料をサブ燃料タンク51に貯留し、ステップS61にて、アルコール燃料で燃料噴射を実行する。
そして、ステップS62にて、ECU66は、メイン燃料タンク47に貯留されている混合燃料におけるアルコール濃度ALが、制御開始前の混合燃料におけるアルコール濃度Lに近似した濃度になったかどうかを判定する。ここで、メイン燃料タンク47の混合燃料におけるアルコール濃度ALが、制御開始前の混合燃料におけるアルコール濃度Lに近似した濃度になっていないと判定されたら、ステップS59に戻り、処理を繰り返す。一方、メイン燃料タンク47の混合燃料におけるアルコール濃度ALが、制御開始前の混合燃料におけるアルコール濃度Lに近似した濃度になったと判定されたら、ステップS63にて、燃料分離装置55の作動を停止(OFF)し、ステップS64にて、ECU66は、残量センサ76が検出したサブ燃料タンク51のアルコール燃料の残量が0となったかどうかを判定する。
このステップS64では、サブ燃料タンク51のアルコール燃料の残量が0になるまで、アルコール燃料による燃料噴射を継続し、サブ燃料タンク51のアルコール燃料の残量が0になったと判定されたら、ステップS65にて、メイン燃料タンク47に切換え、ステップS66にて、アルコール混合燃料で燃料噴射を実行する。
このように実施例3の内燃機関の燃料供給制御装置にあっては、燃料分離装置55により分離されてサブ燃料タンク47に貯留された一方の燃料を内燃機関に供給した後、内燃機関へ供給するガソリン燃料の供給量とアルコール燃料の供給量との差が予め設定された所定量を超えたかどうかを判定、つまり、メイン燃料タンク47に貯留された混合燃料の残量からガソリン燃料の供給量を減算した値が予め設定された所定量を越えたら、燃料分離装置55により分離された他方の燃料をサブ燃料タンク51に貯留して内燃機関に供給するようにしている。
従って、例えば、内燃機関にて、ガソリン燃料を供給する方が良好である運転条件が成立したとき、燃料分離装置55により分離されたガソリン燃料をサブ燃料タンク47に貯留して内燃機関に供給し、その後、内燃機関にガソリン燃料を供給する方が良好である運転条件が解除されたり、メイン燃料タンク47の混合燃料残量からガソリン燃料の供給量を減算した値が所定量を越えたとき、燃料分離装置55により分離されたアルコール燃料をサブ燃料タンク51に貯留して内燃機関に供給することとなる。そのため、メイン燃料タンク47に貯留される混合燃料のアルコール濃度は所定濃度に維持されることとなり、常時、内燃機関の運転状態に適した性状の燃料、つまり、ガソリン燃料またはアルコール燃料を選択的に使用することができ、低温始動性能や高回転・高負荷時における性能の向上を図ることができる。
また、メイン燃料タンク47の混合燃料残量からガソリン燃料の供給量を減算した値が所定量を越えたときに、内燃機関へのガソリン燃料の供給を停止してアルコール燃料の供給を開始するため、メイン燃料タンク47の混合燃料におけるアルコール濃度LAを制御開始前のアルコール濃度Lに早期に復元することができ、高精度な燃料供給制御を可能とすることができる。
なお、上述した実施例では、内燃機関の低温始動時における燃料噴射制御について詳細に説明したが、高回転・高負荷時でも、同様の作用効果を奏することができる。この場合、内燃機関の高回転・高負荷時にて、アルコール燃料を供給する運転条件が成立したとき、燃料分離装置55により分離されたアルコール燃料をサブ燃料タンク51に貯留して内燃機関に供給し、その後、内燃機関にアルコール燃料を供給する運転条件が解除されたとき、燃料分離装置55により分離されたガソリン燃料をサブ燃料タンク51に貯留して内燃機関に供給することとなる。
また、上述した実施例では、本発明の内燃機関をポート噴射式エンジンとして説明したが、筒内噴射式エンジンであってもよい。