(57)【要約】【課題】燃料タンクからインジェクタへ燃料を供給する配管のインジェクタ接続部における燃料性状を正確に推定可能な燃料供給装置を提供する。【解決手段】エタノール濃度センサ４からインジェクタ１０までの燃料配管容積をｎ＋１個に等分してセルを形成し、エンジン１の燃料消費量Ｃがセル一個の容積Ｆに達する毎に各セルに格納されている燃料性状値であるエタノール濃度データをインジェクタ１０側の隣接するセルへ移動させ、インジェクタ１０が接続されるセルＡ０の濃度α０を隣のセルＡ１へ移動させるときに限り移動後のセルＡ１の濃度は、セルＡ１の元の濃度α１に、元の濃度α０と元の濃度α１との差に補正係数Ｋを乗じた値を足して算出している。これにより、エタノール濃度が急変した場合においても、インジェクタ１０側端のセルであるセルＡｎのエタノール濃度を高精度で算出できる。【選択図】図２
2010059919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類の液体の混合液を燃料として運転される内燃機関に適用される燃料供給装置であって、
燃料を収容する燃料タンク内の燃料を前記燃料タンク外へ送出する燃料ポンプと、
前記内燃機関に装着されて前記燃料ポンプから供給された燃料を前記内燃機関の燃焼室等へ噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料ポンプおよび前記燃料噴射弁間の燃料径路である燃料配管と、
前記燃料配管途中に配置されて前記燃料の性状を検出する燃料性状センサと、
前記燃料性状センサからの検出信号に基づいて前記燃料噴射弁による燃料噴射量を算出するとともに前記燃料噴射弁を駆動制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記燃料性状センサから前記燃料噴射弁に到る前記燃料配管を前記燃料配管における燃料流れ方向に直列に配列され且つ容積が等しい複数のセルに分割する管路分割工程と、前記内燃機関による燃料消費量を算出する燃料消費量算出工程と、前記燃料消費量が1個の前記セルの容積であるセル容積に達する毎に前記燃料性状センサからの検出信号に基づいて燃料性状を算出し前記燃料性状センサが配置され且つ前記セルの配列の前記燃料性状センサ側端に位置する前記セルである検出セルの燃料性状値である現在燃料性状値として記憶するとともに前回算出された燃料性状値である前回燃料性状値を前記検出セルの隣の前記セルである次位セルの燃料性状値とし各前記セルそれぞれに対応して記憶されている前記燃料性状値を各前記セルの前記燃料噴射弁側に隣接する前記セルの前記燃料性状値として移し変える工程である第１燃料性状推定工程と、前記セルの配列の前記燃料噴射弁側端に位置する前記セルである噴射弁セルの燃料性状値に基づいて理論空燃比を算出してそれに基づいて燃料噴射量を算出するとともに前記燃料噴射弁を駆動する燃料噴射弁駆動工程と、を備え、
前記第１燃料性状推定工程において、現在燃料性状値が算出されたときに、次位セルの燃料性状値を、現在燃料性状値と前回燃料性状値との差を求めさらに補正係数を乗じた値に前回燃料性状値を加えて算出することを特徴とする燃料供給装置。
【請求項２】
前記補正係数は、０より大きく且つ１未満であることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
【請求項３】
前記内燃機関の排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサと、
前記制御装置内に形成されて前記酸素濃度センサにより検出された酸素濃度に基づいて前記内燃機関の実空燃比を算出しさらに前記実空燃比に基づいて燃料性状値を推定算出する第２燃料性状推定工程と、を備え、
前記制御装置は、前記第１燃料性状推定工程により算定された燃料性状値および前記第２燃料性状推定工程により推定算出された燃料性状値に基づいて前記補正係数を修正することを特徴とする請求項１または請求項２のどちらか一つに記載の燃料供給装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記第１燃料性状推定工程により算定された現在燃料性状値と前回燃料性状値との差が所定量を超えた場合に、前記第１燃料性状推定工程により算定された燃料性状値および前記第２燃料性状推定工程により推定算出された燃料性状値に基づいて前記補正係数を修正することを特徴とする請求項３に記載の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数種類の液体の混合液を燃料として運転される内燃機関に適用される燃料供給装置であって、燃料性状センサを備え燃料性状センサによる検出結果に基づいて燃料供給制御を行う燃料供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数種類の液体の混合液を燃料として運転される内燃機関に適用される燃料供給装置として、たとえば、内燃機関のインジェクタへ燃料を供給する配管途中に燃料性状センサを設置し、燃料性状センサからインジェクタまでの配管を複数のセルに分割し、燃料性状センサの現在値に対応して推定理論空燃比を算出し、インジェクタで消費される燃料量を算出し、その燃料量が一つのセル容積に到達する毎に、各セルの燃料性状値を燃料性状センサ側からインジェクタ側へ順次移し、所定数のセル容積が消費されたときに推定理論空燃比に基づいて目標空燃比を調整する、という燃料供給装置がある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−３１５７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
先ず、従来の燃料供給装置について簡単に説明する。ここでは、従来の燃料供給装置を複数種類の液体の混合液としてガソリンとアルコールの混合液を燃料として運転される内燃機関４００に適用した場合を例に説明する。従来の燃料供給装置では、図７に示すように、燃料タンク４０４内の燃料を燃料ポンプ４０５により圧送して内燃機関４００に装着されているインジェクタ４０３へ供給する配管４０２の途中に、燃料性状であるアルコールの濃度を検出する濃度センサ４０１を配置している。濃度センサ４０１は制御装置４０６に電気的に接続され、濃度センサ４０１による検出信号が制御装置４０６へ入力される。制御装置４０６は、回転センサ４０７、質量空気流量センサ４０８、他の図示しない各種センサが接続されている。制御装置４０６は、濃度センサ４０１からの信号に基づいてアルコール濃度を算出し、さらにそれに基づいて推定理論空燃比を算出する。そして、算出した推定理論空燃比や上述した各種センサからの信号に基づいて算出されたエンジン回転速度、吸入空気流量等に基づいて、目標空燃比を算出し、それが実現されるようにインジェクタ４０３を駆動する。ここで、従来の燃料供給装置におけるアルコール濃度に基づく推定理論空燃比の算出方法について説明する。従来の燃料供給装置では、濃度センサ４０１からインジェクタ４０３へ到る配管の容積を所定数のセルに分割している。エンジンで使用された燃料量が上述の一つのセルの容積に達する毎に、アルコール濃度を算出するとともにそれに基づいて推定理論空燃比を算出し、その算出値をそのセルの固有値とする。次にエンジンで使用された燃料量が上述の一つのセルの容積に達したときに、再びアルコール濃度を算出するとともにそれに基づいて推定理論空燃比を算出し、その算出値をそのセルの固有値とする。同時に、前回の算出値を一つ下流側のセルの固有ちとして移動させ、全てのセルについて同様に順送りで移動させる。インジェクタ４０３側の端のセルにおいては、今まで保持していた算出値が廃棄され一つ上流側の隣のセルの固有値が移動してきて新しい固有値となる。制御装置４０６は、インジェクタ４０３側の端のセルの固有値である推定理論空燃比に基づいて目標空燃比を算出し、インジェクタ４０３を駆動制御する。燃料タンクへガソリンおよびアルコールのどちらか一方のみが給油された後には、燃料タンク内の燃料のアルコール濃度が変化する。濃度センサ４０１がアルコール濃度変化を検知しても、その燃料がインジェクタ４０３へ到達するまでには或る時間を要するので、濃度センサ４０１からの信号を直ちにインジェクタ４０３の制御に反映すると、上述の遅れ時間の間エンジンの運転状態が不適切となる可能性がある。従来の燃料制御技術は、インジェクタ４０３直近におけるアルコール濃度を推定しそれに基づいて目標空燃比を算出することにより、常に最適な目標空燃比でエンジンを運転することを目指している。
【０００４】
上述した従来の燃料供給装置は、各セルに保持されるアルコール濃度、推定理論空燃比は、濃度センサ４０１により検出されたアルコール濃度、推定理論空燃比がそのまま順次平行移動して行くこと、つまり配管内を流れる燃料の流速が配管の断面において一様であることを前提としている。しかし、配管内を流れる燃料の流速は配管断面において一様ではなく、中心部において最も大きく内周壁面に近づくに連れて次第に小さくなっている。このため、各セルに保持されるアルコール濃度、推定理論空燃比は、エンジンによる燃料消費に連れて単純に平行移動するのではなく、徐々に変化しながら移動すること予想される。
【０００５】
ここで、これに関連して発明者が行った実験結果について図８を用いて説明する。図８において、縦軸はアルコールの体積濃度を、横軸はセルを通過する燃料量を示している。図８中の特性線ａは、濃度センサが設置されているセル内燃料のアルコール濃度と当該セルを通過した燃料量との関係を示し、図８中の特性線ｂは、インジェクタが設置されているセル内燃料のアルコール濃度と当該セルを通過した燃料量との関係を示している。この実験では、配管に供給される燃料のアルコール濃度を０％から５０％へ切り替えたときの濃度センサが設置されているセル内燃料のアルコール濃度およびインジェクタが設置されているセル内燃料のアルコール濃度を測定した。また、図８中において、特性線ａと特性線ｂとは、アルコール濃度変化開始時期を一致させて書いてある。図８から明らかなように、濃度センサが設置されているセルでは、アルコール濃度が０％から５０％へステップ状に変化し、その後セルを通過する燃料量が増大してもアルコール濃度は５０％で安定している。一方、インジェクタが設置されているセルでは、アルコール濃度は一旦急激に増大するものの５０％までは到らず、その後通過する燃料量が増大するに連れて徐々に増え、やがて５０％に到達し、その後はセルを通過する燃料量が増大してもアルコール濃度は５０％で安定している。つまり、濃度センサが設置されているセル内燃料のアルコール濃度が０％から５０％へステップ状に変化しても、インジェクタが設置されているセルでは、アルコール濃度が直ぐには５０％とならず、０％から徐々に増加し、或る量の燃料が通過した後に５０％に達する。
【０００６】
従来の燃料供給装置におけるアルコール濃度の推定算出方法では、上述したような配管内を燃料が流れる際のアルコール濃度変化の挙動が考慮されていない。すなわち、濃度センサが設置されているセルのアルコール濃度の変化挙動とインジェクタが接続されているセル内燃料のアルコール濃度の変化挙動とが同一であると見なしているため、常に最適な目標空燃比でエンジンを運転することが難しくなる。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、配管のインジェクタ接続部における配管内燃料成分の性状を正確に推定可能な燃料供給装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための手段およびその作用効果について以下に説明する。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の燃料供給装置は、複数種類の液体の混合液を燃料として運転される内燃機関に適用される燃料供給装置であって、燃料を収容する燃料タンク内の燃料を燃料タンク外へ送出する燃料ポンプと、内燃機関に装着されて燃料ポンプから供給された燃料を内燃機関の燃焼室等へ噴射する燃料噴射弁と、燃料ポンプおよび燃料噴射弁間の燃料径路である燃料配管と、燃料配管途中に配置されて燃料の性状を検出する燃料性状センサと、燃料性状センサからの検出信号に基づいて燃料噴射弁による燃料噴射量を算出するとともに燃料噴射弁を駆動制御する制御装置と、を備え、制御装置は、燃料性状センサから燃料噴射弁に到る燃料配管を燃料配管における燃料流れ方向に直列に配列され且つ容積が等しい複数のセルに分割する管路分割工程と、内燃機関による燃料消費量を算出する燃料消費量算出工程と、燃料消費量が1個のセルの容積であるセル容積に達する毎に燃料性状センサからの検出信号に基づいて燃料性状を算出し燃料性状センサが配置され且つセルの配列の燃料性状センサ側端に位置するセルである検出セルの燃料性状値である現在燃料性状値として記憶するとともに前回算出された燃料性状値である前回燃料性状値を検出セルの隣のセルである次位セルの燃料性状値とし各セルそれぞれに対応して記憶されている燃料性状値を各セルの燃料噴射弁側に隣接するセルの燃料性状値として移し変える工程である第１燃料性状推定工程と、セルの配列の燃料噴射弁側端に位置するセルである噴射弁セルの燃料性状値に基づいて理論空燃比を算出してそれに基づいて燃料噴射量を算出するとともに燃料噴射弁を駆動する燃料噴射弁駆動工程と、を備え、燃料性状推定工程において、現在燃料性状値が算出されたときに、次位セルの燃料性状値を、現在燃料性状値と前回燃料性状値との差を求めさらに補正係数を乗じた値に前回燃料性状値を加えて算出することを特徴としている。
【００１０】
従来の燃料制御技術では、エンジンで使用された燃料量が上述の一つのセルの容積に達する毎に、燃料性状を算出するとともにそれに基づいて推定理論空燃比を算出し、その算出値をそのセルの固有値とする。次にまたエンジンで使用された燃料量が上述の一つのセルの容積に達すると、再び燃料性状を算出するとともにそれに基づいて推定理論空燃比を算出し、その算出値をそのセルの固有値とする。同時に、前回の算出値を一つ下流側のセルの固有ちとして移動させ、全てのセルについて同様に順送りで移動させている。このため、燃料性状センサが設置されたセル内の燃料から測定された燃料性状値が、燃料噴射弁が接続されているセルまで変更されずに移動していく。
【００１１】
これに対して、本発明の請求項１に記載の燃料供給装置では、燃料性状センサが配置されているセルである検出セルのデータである現在燃料性状値を隣のセルである次位セルへ移動するときに、補正を行っている。その補正方法は、現在燃料性状値と移動前の次位セルのデータである前回燃料性状値との差を求め、その差に補正係数を乗じたものを前回燃料性状値に加えた値を次位セルのデータとしている。このような補正を行うことにより、各セル間のデータ移動時においてを、現在燃料性状値から前回燃料性状値への変化率がそのまま継承されるのではなく、或る程度減少した変化率で継承されて行くことになるので、燃料性状が給油等により変化した場合、検出セルにおいて検出された燃料性状値の変化率はある程度減少して噴射弁セル内燃料へ伝達されることになる。これにより、検出セル内の燃料が噴射弁セルへ到達した時点での燃料性状値の変化度合いを実際の燃料配管内における燃料挙動によって起こり得る値により近づけることができる。したがって、配管のインジェクタ接続部における配管内燃料成分の性状を正確に推定可能な燃料供給装置を提供することができる。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の燃料供給装置は、補正係数は、０より大きく且つ１未満であることを特徴としている。
【００１３】
燃料供給装置が実際に内燃機関へ適用された場合、先に実験結果に基づいて説明したように、燃料性状センサで検出された燃料性状の変化率は、より小さくなって噴射弁セル内の燃料に伝達される。したがって、現在燃料性状値を次位セルのデータとして次位セルへ移動する場合、現在燃料性状値を縮小して移動させると良いことになる。
【００１４】
現在燃料性状値と移動前の次位セルのデータである前回燃料性状値との差を求め、その差に０より大きく且つ１未満である補正係数を乗じたものを前回燃料性状値に加えた値を次位セルのデータとすれば、移動後の次位セルの燃料性状値は現在燃料性状値よりも小さい値となる。したがって、配管のインジェクタ接続部における配管内燃料成分の性状を正確に推定可能な燃料供給装置を提供することができる。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の燃料供給装置は、内燃機関の排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサと、制御装置内に形成されて酸素濃度センサにより検出された酸素濃度に基づいて前記内燃機関の実空燃比を算出しさらに前記実空燃比に基づいて燃料性状値を推定算出する第２燃料性状推定工程と、を備え、制御装置は、第１燃料性状推定工程により算定された燃料性状値および第２燃料性状推定工程により推定算出された燃料性状値に基づいて補正係数を修正することを特徴としている。
【００１６】
一般に、内燃機関の運転中において、吸入空気量と排気中の酸素濃度とに基づいて、運転中の実空燃比を算出することができる。そして、複数種類の液体の混合液を燃料として内燃機関が運転されている場合は、算出された実空燃比と各液体の理論空燃比とに基づいて燃料を構成する各液体の重量比率、つまり燃料性状を算出することができる。たとえば、複数種類の液体の混合液の一例として、ガソリンとエタノールの混合液を考えると、ガソリンの理論空燃比は１４．５、エタノールの理論空燃比は９である。ガソリンとエタノールの混合液を燃料として運転されている内燃機関において、排気中の酸素濃度に基づいて実空燃比を算出し、さらに実空燃比、ガソリンの理論空燃比およびエタノールの理論空燃比から燃料性状、すなわちガソリンとエタノールの重量比、言い換えるとエタノール濃度を算出することができる。請求項３に記載の燃料供給装置が備える第２燃料性状推定工程では、このようにして燃料性状値を推定算出している。
【００１７】
燃料タンクへ給油した直後等の燃料性状が過渡的に変化する場合、燃料性状センサに基づいて燃料性状値を算出する第１燃料性状推定工程による算出結果が不安定になる可能性がある。本発明の請求項３に記載の燃料供給装置では、第１燃料性状推定工程に加えて、排気中の酸素濃度に基づいて実空燃比を算出し、さらに実空燃比と複数種類の液体の各理論空燃比から燃料性状を算出する第２燃料性状推定工程を備えている。これにより、第１燃料性状推定工程による算出結果が不安定になった場合、第１燃料性状推定工程による算出結果および第２燃料性状推定工程による算出結果に基いて補正係数を修正し、この修正された補正係数を用いて燃料性状を算出しているので、常により正確な燃料性状値を求めることができる。
【００１８】
本発明の請求項４に記載の燃料供給装置は、制御装置は、第１燃料性状推定工程により算定された現在燃料性状値と前回燃料性状値との差が所定量を超えた場合に、第１燃料性状推定工程により算定された燃料性状値および第２燃料性状推定工程により推定算出された燃料性状値に基づいて補正係数を修正することを特徴としている。
【００１９】
燃料タンクへ給油した直後等、燃料性状が過渡的に変化する際には、第１燃料性状推定工程による算出結果が不安定になる可能性がある。具体的には、第１燃料性状推定工程により算定された現在燃料性状値と前回燃料性状値との差が大きくなる現象として現れる。したがって、第１燃料性状推定工程により算定された現在燃料性状値と前回燃料性状値との差がおおきいとき、すなわち両燃料性状値の差が予め設定されている値を超えた場合には、第１燃料性状推定工程による算出結果が不安定になったと判定し、続いて第１燃料性状推定工程により算定された燃料性状値および第２燃料性状推定工程により推定算出された燃料性状値に基づいて補正係数を修正すれば、常により正確な燃料性状値を求めることができる燃料供給装置を確実に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明に係る燃料供給装置を、自動車に搭載され内燃機関であるエンジン１へ燃料を供給する燃料供給システム２に適用した場合を例に、各図に基づいて説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
エンジン１は、複数種類の液体の混合液としてのガソリンおよびエタノールの混合液を燃料として運転される火花着火機関である。エンジン１は、制御装置であるコントローラ３により制御されている。エンジン１は、図１に示すように、燃料レール８、燃料レール８と連通関係にありエンジン１のシリンダ（図示せず）へ燃料を噴射する燃料噴射弁としてのインジェクタ１０を備えている。
【００２２】
燃料供給システム２は、図１に示すように、燃料レール８、燃料レール８へ接合された燃料レール圧力センサ９、燃料レール８へ接合された燃料配管である燃料ライン７、燃料ライン７へ接合された燃料性状センサとしてのエタノール濃度センサ４、燃料を貯蔵する燃料タンク５、燃料タンク５内の燃料を燃料ライン７を介して燃料レール８へ供給する燃料ポンプ６を備えている。本発明の一実施形態による燃料供給システム２においては、燃料ポンプ６は燃料タンク５内に収容固定されている。
【００２３】
また、エンジン１は各種検出装置として、図1に示すように、エンジンの回転速度を検出する回転センサ１１、エンジン１の吸気管１４の途中に取り付けられて吸入空気量を検出するエアフローメータ１３、エンジン１の吸気管１４の途中に取り付けられたスロットルバルブの開度を検出するスロットルバルブポジションセンサ１２等を備えている。
【００２４】
制御装置であるコントローラ３は通常のマイクロコンピュータとして構成されており、内部には、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏおよびこれらの構成を接続するバスライン（いずれも図示せず）が備えられている。コントローラ３は、燃料レール圧力センサ９、回転センサ１１、スロットルバルブポジションセンサ１２、エアフローメータ１３、エタノール濃度センサ４、および当業者に公知で図１において図示されていない他のセンサから入力された各種情報に基づきエンジン１を制御する種々の制御信号を出力する。たとえば、インジェクタ１０から所望量の燃料が噴射されるようにインジェクタ１０へ駆動信号を出力する。また、燃料レール８圧力が所望圧力となるように燃料ポンプ６へ駆動信号を出力する。
【００２５】
次に、燃料供給システム２の作動について説明する。燃料ポンプ６は、コントローラ２により駆動されて燃料タンク６内の燃料を燃料ライン７を介して燃料レール８へ供給する。燃料レール圧力センサ９は燃料レール８内の燃料圧力に応じた検出信号を出力する。コントローラ２は、各種センサから入力された諸情報に基づき目標燃料レール圧力を判定し、この目標燃料レール圧力と燃料レール圧力センサ９からの検出信号とに基づいて、燃料レール８圧力が目標燃料レール圧力に維持されるように燃料ポンプ６を駆動する。エタノール濃度センサ４は、燃料性状であるエタノール濃度に応じた検出信号を出力する。コントローラ２は、各種センサから入力された諸情報およびエタノール濃度センサ４からの検出信号に基づき目標空燃比を判定し、この目標空燃比でエンジン１が運転されるようにインジェクタ１０からの燃料噴射量を調整する。
【００２６】
ここで、エタノール濃度センサ４の役割について説明する。通常、エンジンは、熱効率を高め排気中の有害成分量を低減するため、常に理論空燃比で燃料を燃焼させるように制御されている。単一種類の燃料で運転されるエンジンの場合、使用燃料の理論空燃比が既知であるのでその値が予めコントローラ３に記憶され、それを用いて燃料噴射量を制御している。一方、複数種類の液体の混合液を燃料とするエンジン、たとえば本発明の第１実施形態による燃料供給システムが適用されるエンジン１のようにガソリンおよびエタノールの混合液を燃料として運転されるエンジンにおいては、エンジン１の作動中において使用燃料の理論空燃比が変動する。すなわち、市場ではガソリン、エタノールに加えてガソリンおよびエタノールの混合比率が予め一定比率に調整された混合液体燃料、の３種類の燃料が供給され、自動車の使用者は、これら３種類の燃料を適時任意に選択して給油することができる。このため、自動車の燃料タンク内の燃料の性状であるエタノール濃度は、主に燃料タンク６への給油により変動することになる。また、ガソリンとエタノールとでは理論空燃比が異なり、ガソリンの理論空燃比が１４．５であるのに対し、エタノールの理論空燃比は９である。したがって、ガソリンおよびエタノールの混合液体からなる燃料の理論空燃比は、両者の混合比率、すなわちエタノール濃度によって変動することになる。そこで、本発明の第１実施形態による燃料供給システム２では、燃料ライン７の途中にエタノール濃度センサ４を接続し、このエタノール濃度センサ４からの検出信号に基づいて燃料中のエタノール濃度を算出している。さらに、算出したエタノール濃度に基づいてガソリンおよびエタノール混合燃料の理論空燃比である目標空燃比を算出し、コントローラ３は、この目標空燃比でエンジン１が運転されるようにインジェクタ１０からの燃料噴射量を調整している。
【００２７】
次に、本発明の第１実施形態による燃料供給システム２のコントローラ３において実行されるエタノール濃度算出および目標空燃比算出処理について、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００２８】
ステップ１０１において、燃料ライン７のエタノール濃度センサ４が接続されている位置からインジェクタ１０へ到る燃料径路容積をｎ＋１等分して、ｎ＋１個のセルを持つスタックを生成する。ここで、ステップ１０１における処理について、図３に示す燃料ライン７の模式図に基づいて説明する。燃料ライン７のエタノール濃度センサ４が接続されている位置からインジェクタ１０へ到る燃料径路、つまり燃料ライン７および燃料レール８を経てインジェクタ１０の燃料入り口までの容積Ｖｔがｎ＋１等分されて、図３に示すように、燃料流れ方向に沿って直列に並び且つ互いに等しい容積を持つｎ＋１個のセルが、コントローラ３内の記憶手段内に形成される。各セルの名前は、図３に示すように、エタノール濃度センサ４が接続されているセルがＡ０、以下インジェクタ１０へ向かって、Ａ１、Ａ２、・・・と付され、インジェクタ１０が接続されているセルがＡｎとなっている。エンジン１が複数のインジェクタ１０を備える場合は、燃料ライン７のエタノール濃度センサ４が接続されている位置から各インジェクタ１０入り口までの容積の平均値を容積Ｖｔとする。セルＡ１、Ａ２、・・・、Ａｎ−１、Ａｎそれぞれには、燃料性状値であるエタノール濃度センサ４により逐次検出された燃料中のエタノール濃度の値が対応して格納されている。以降の説明において、セルの名前をＡ１、Ａ２、・・・、Ａｎ−１、Ａｎと表し、セルに格納されているデータをα０、α１、α２、・・・、αｎ−１、αｎと表す。
【００２９】
ステップ１０２において、エンジン１による燃料消費量Ｃを算出する。燃料消費量Ｃは、コントローラ３において、たとえばインジェクタ１０への駆動信号に基づいて算出される。
【００３０】
続いて、ステップ１０３において、エンジン１による燃料消費量Ｃが、一個のセル容積Ｆに到達したかどうかを判定する。ここで、一個のセル容積Ｆは、上述した容積Ｖｔをｎ＋１等分した値である。つまり、Ｆ＝Ｖｔ／（ｎ＋１）である。
【００３１】
ステップ１０３における判定の結果、Ｃ≧Ｆである時は、ステップ１０４へ進み、各セルに格納されているデータを、燃料流れ方向下流側、すなわちインジェクタ１０側に隣接するセルへ移動する。
【００３２】
ここで、ステップ１０４において実行される、各セル間のデータ移動について詳しく説明する。先ず、セルＡ１〜Ａｎ−１に格納されていた各データα１〜αｎ−１は、値そのものは変更されずにそのまま隣のセルへ移動する。すなわち、セルＡ１に格納されていた元のデータα１がセルＡ２へ移動し新しいデータａ２となり、セルＡ２に格納されていた元のデータａ２がセルＡ３へ移動して新しいデータａ３となる。そして、セルＡｎ−１に格納されていた元のデータαｎ−１がセルＡｎへ移動し新しいデータαｎとなる。そして、セルＡｎに格納されていた元のデータαｎは廃棄（消去）される。セルＡ０に格納されていた元のデータα０は、そのままセルＡ１へ移動するのではなくて、所定の演算処理を施されてから新しいデータα１としてセルＡ１に格納される。すなわち、新しいデータα１は、図２中のステップ１０４に示すように、元のデータα１と、元のデータα０と元のデータα１との差に補正係数Ｋを乗じた値との和として算出される。この補正係数Ｋは、０より大きく且つ１未満である実数である。したがって、セルＡ０に格納されていた元のデータα０に基づいて算出された、セルＡ１の新しいデータα１は、元のデータα０よりも小さい値となる。そして、元のデータα０および補正係数Ｋを用いて算出されたセルＡ１の新しいデータα１は、これ以降はエンジン１による燃料消費量Ｃが、一個のセル容積Ｆに到達する度に、セルＡ２→セルＡ３→・・・と移動し、セルＡｎへ達する。
【００３３】
続いて、ステップ１０５において、第１燃料性状推定工程を実行する。すなわち、エタノール濃度センサ４からの検出信号に基づいてエタノール濃度Ｄを算出し、算出されたエタノール濃度Ｄを新しいデータα０としてセルＡ０に格納する。
【００３４】
続いて、ステップ１０６において、エンジン１による燃料消費量Ｃ＝０にリセットする。
【００３５】
続いて、ステップ１０７において、インジェクタ１０に最も近いセルであるセルＡｎに格納されているデータαｎであるエタノール濃度に基づいて、エンジン１に供給されている燃料としてのガソリンおよびエタノールの混合液体の理論空燃比を算出する。
【００３６】
続いて、ステップ１０８において、ステップ１０７で算出した理論空燃比に基づいてエンジン１への燃料噴射量を算出し、コントローラ３は、それに基づいてインジェクタ１０へ駆動信号を出力する。そして、コントローラ３は、ステップ１０１からの処理を繰り返す。
【００３７】
ステップ１０３における判定の結果、Ｃ＜Ｆである時は、ステップ１０７へ進む。
【００３８】
以上説明した本発明の第１実施形態による燃料供給システム２においては、インジェクタ１０へ燃料を供給する燃料ライン７の途中にエタノール濃度センサ４を配置し、エタノール濃度センサ４からインジェクタ１０までの燃料配管容積をｎ＋１個に等分してセルを形成し、エンジン１の燃料消費量Ｃがセル一個の容積Ｆに達する毎に各セルに格納されている燃料性状値であるエタノール濃度データをインジェクタ１０側の隣接するセルへ移動させ、インジェクタ１０が接続されるセルに格納されているエタノール濃度データに基づいて燃料の理論空燃比を算出しさらにこの理論空燃比に基づいてエンジン１への燃料噴射量を算出し、それに基づいてインジェクタ１０へ駆動信号を出力している。さらに、本発明の第１実施形態による燃料供給システム２においては、各セルに格納されているエタノール濃度データをインジェクタ１０側の隣接するセルへ移動させる際に、エタノール濃度センサ４が接続されているセルＡ０のデータα０を隣のセルＡ１へ移動させるときに限り、データα０をそのまま移行させずに、補正処理を施してから移行させている。つまり、移動後のセルＡ１のデータは、セルＡ１の元のデータα１と、元のデータα０と元のデータα１との差に、０＜Ｋ＜１である補正係数Ｋを乗じた値との和として算出している。これにより、各セルに格納されているエタノール濃度データをインジェクタ１０側の隣接するセルへ移動直後において、セルＡ１に格納される新しいデータＡ１は、移動前のセルＡ０のデータα０よりも小さな値となる。
【００３９】
実際の燃料配管内における燃料の流れは、配管の断面内において管内流速が一様ではなく、中心部において最大となり壁面に近づくに連れて徐々に小さくなっている。このため、エタノール濃度が変化した場合、エタノール濃度センサ４で検出されたエタノール濃度変化率は、そのまま変わらずに配管内を下流側へ移動するのではなく、徐々に変化していくことになる。したがって、セルＡ０で検出されたエタノール濃度は、濃度検出後エタノール濃度センサ４からインジェクタ１０までの燃料配管内の燃料がエンジン１に消費された時点において、より小さい値としてインジェクタ１０直前のセルＡｎに伝達されることになる。この時点からさらに燃料が消費されて、ようやくセルＡｎにおけるエタノール濃度が当初セルＡ０で検出されたエタノール濃度に達する。
【００４０】
このため、従来の燃料供給技術のように、エンジン１の燃料消費量Ｃがセル一個の容積Ｆに達する毎に各セルに格納されている燃料性状値であるエタノール濃度データをインジェクタ１０側の隣接するセルへ補正無しに単純に移動させる方法では、エタノール濃度が変化した場合、エタノール濃度変化検出後、エタノール濃度センサ４からインジェクタ１０までの燃料配管内の燃料がエンジン１に消費された時点から実際にエタノール濃度変化がインジェクタ１０側端のセルへ伝達されるまでの期間中は、制御装置において燃料の理論空燃比算出処理に使用されるエタノール濃度値と実際にインジェクタ１０から噴射される燃料のエタノール濃度値とが異なり、エンジン性能を最適に維持することが困難となる。
【００４１】
これに対して、本発明の第１実施形態による燃料供給システム２においては、上述したように、エタノール濃度センサ４が接続されているセルＡ０のデータα０を隣のセルＡ１へ移動させるときに限り移動後のセルＡ１のデータは、セルＡ１の元のデータα１と、元のデータα０と元のデータα１との差に補正係数Ｋを乗じた値との和として算出している。このような補正を行うことにより、エタノール濃度が変化した場合であっても、セルＡ０でエタノール濃度検出後にエタノール濃度センサ４からインジェクタ１０までの燃料配管内の燃料がエンジン１に消費された時点において、コントローラ３における理論空燃比算出処理に用いられるセルＡｎのデータαｎ、すなわちエタノール濃度と、実際に燃料レール８のインジェクタ１０直前部分に存在する燃料、言い換えるとインジェクタ１０から噴射される燃料のエタノール濃度とを一致させることができる。したがって、エンジン性能を、常に最適状態に維持可能な燃料供給システム２を実現できる。
【００４２】
以上により、インジェクタ１０直前の燃料性状を正確に推定可能な燃料供給システム２を提供することができる。
【００４３】
（第２実施形態）
図４に、本発明の第２実施形態による燃料供給システム２およびそれに係るエンジン１の構成を示す。本発明の第２実施形態による燃料供給システム２が適用されるエンジン１においては、排気管１５の途中に排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサであるＯ２センサを取り付けている。
【００４４】
本発明の第２実施形態による燃料供給システム２では、コントローラ３において、先に説明した第１実施形態による燃料供給システム２の場合と同様に、第１燃料性状推定工程としてエタノール濃度センサ４からの検出信号に基づいてエタノール濃度を検出するとともに、第２燃料性状推定工程として、Ｏ２センサの検出信号に基づいて算出された実空燃比を基にしてエタノール濃度を算出している。そして、通常のエンジン１の燃料噴射制御は、エタノール濃度センサ４からの検出信号に基づいて算出されたエタノール濃度に基づいて算出された理論空燃比を基にして実行している。エタノール濃度センサ４からの検出信号に基づくエタノール濃度の算出方法は、上述した本発明の第１実施形態による燃料供給システム２における算出方法と同一である。一方、エタノール濃度センサ４からの検出信号に基づいて算出されたエタノール濃度の変化率が大きいとき、つまり変化率の絶対値が所定値を上回る場合は、エタノール濃度センサ４からの検出信号に基づいて算出されたエタノール濃度およびＯ２センサの検出信号に基づいて算出された実空燃比を基にして算出されたエタノール濃度に基いてにより補正し、この補正されたエタノール濃度に基づいて理論空燃比を算出して燃料噴射制御を行っている。
【００４５】
以下に、本発明の第２実施形態による燃料供給システム２のコントローラ３において実行されるエタノール濃度算出および目標空燃比算出処理について、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、本発明の第１実施形態とは異なる部分を重点的に説明し、同一の部分については説明を簡略化している。
【００４６】
ステップ２０１において、本発明の第１実施形態の場合と同様に、燃料ライン７のエタノール濃度センサ４が接続されている位置からインジェクタ１０へ到る燃料径路の容積Ｖｔをｎ＋１等分し、図６に示すように、燃料流れ方向に沿って直列に並び且つ互いに等しい容積を持つセルであるＡ０〜Ａｎを、コントローラ３内の記憶手段内に生成する。エタノール濃度センサ４が接続されているセルがＡ０、以下インジェクタ１０へ向かって、Ａ１、Ａ２、・・・と付され、インジェクタ１０が接続されているセルがＡｎである。ただし、本発明の第２実施形態におけるエタノール濃度算出および目標空燃比算出処理においては、図６に示すように、インジェクタ１０が接続されているセルがＡｎの下流側に隣接して同容積のセルＡｎ＋１を設定している。さらに、本発明の第２実施形態におけるエタノール濃度算出および目標空燃比算出処理においては、図６に示すように、セルＡ０〜Ａｎ＋１に対応してセルＢ０〜Ｂｎ＋１を生成している。セル列Ａ０〜Ａｎ＋１には、本発明の第１実施形態による燃料供給システム２のコントローラ３において実行されるエタノール濃度算出処理、すなわち移動後のセルＡ１のデータを、セルＡ１の元のデータα１、および元のデータα０と元のデータα１との差に０＜Ｋ＜１である補正係数Ｋを乗じた値の和として算出する処理方法により算出されたエタノール濃度データα０〜αｎ＋１が格納されている。一方、セル列Ｂ０〜Ｂｎ＋１には、セル列Ａ０〜Ａｎ＋１に格納されるデータのような補正処理が施されずに、単純にエタノール濃度センサ４からの検出信号に基づいて算出されたエタノール濃度、すなわち従来の燃料供給装置におけるやり方で算出されたエタノール濃度であるデータβ０〜βｎ＋１が格納されている。
【００４７】
ステップ２０２において、エンジン１による燃料消費量Ｃを算出する。燃料消費量Ｃは、コントローラ３において、たとえばインジェクタ１０への駆動信号に基づいて算出される。
【００４８】
続いて、ステップ２０３において、エンジン１による燃料消費量Ｃが、一個のセル容積Ｆに到達したかどうかを判定する。ここで、一個のセル容積Ｆは、上述した容積Ｖｔをｎ＋１等分した値である。つまり、Ｆ＝Ｖｔ／（ｎ＋１）である。
【００４９】
ステップ２０３における判定の結果、Ｃ≧Ｆである時は、ステップ２０４へ進み、セル列Ａ０〜Ａｎ＋１に格納されているデータ、およびセル列Ｂ０〜Ｂｎ＋１に格納されているデータを、それぞれ燃料流れ方向下流側、すなわちインジェクタ１０側に隣接するセルへ移動する。
【００５０】
先ず、ステップ２０４において実行される、セル列Ａ０〜Ａｎ＋１の各セル間のデータ移動について説明する。セルＡ１〜Ａｎに格納されていた各データα１〜αｎは、値そのものは変更されずにそのまま隣のセルへ移動する。すなわち、セルＡ１に格納されていた元のデータα１がセルＡ２へ移動し新しいデータａ２となり、セルＡ２に格納されていた元のデータａ２がセルＡ３へ移動して新しいデータａ３となる。そして、セルＡｎに格納されていた元のデータαｎがセルＡｎ＋１へ移動し新しいデータαｎ＋１となる。そして、セルＡｎ＋１に格納されていた元のデータαｎ＋１は廃棄（消去）される。これに対して、セルＡ０に格納されていた元のデータα０は、そのままセルＡ１へ移動するのではなくて、所定の演算処理を施されてから新しいデータα１としてセルＡ１に格納される。すなわち、新しいデータα１は、図５中のステップ２０４に示すように、元のデータα１と、元のデータα０と元のデータα１との差に補正係数Ｋを乗じた値との和として算出される。この補正係数Ｋは、０より大きく且つ１未満である実数である。したがって、セルＡ０に格納されていた元のデータα０に基づいて算出された、セルＡ１の新しいデータα１は、元のデータα０よりも小さい値となる。そして、元のデータα０および補正係数Ｋを用いて算出されたセルＡ１の新しいデータα１は、これ以降はエンジン１による燃料消費量Ｃが、一個のセル容積Ｆに到達する度に、セルＡ２→セルＡ３→・・・と移動し、セルＡｎ＋１へ達する。この場合、セル列においてセルＡｎ＋１が追加されている点を除いて、本発明の第１実施形態におけるエタノール濃度データのセル間移動処理と同じである。
【００５１】
次に、ステップ２０４において実行される、セル列Ｂ０〜Ｂｎ＋１の各セル間のデータ移動について説明する。セルＢ０〜Ｂｎ＋１に格納されていた各データβ０〜βｎ＋１は、値そのものは変更されずにそのまま隣のセルへ移動する。すなわち、セルＢ０に格納されていた元のデータβ０がセルＢ１へ移動し新しいデータβ１となり、セルＢ１に格納されていた元のデータβ１がセルＢ２へ移動して新しいデータβ２となる。そして、セルＢｎに格納されていた元のデータβｎがセルＢｎ＋１へ移動し新しいデータβｎ＋１となる。そして、セルＢｎ＋１に格納されていた元のデータβｎ＋１は廃棄（消去）される。
【００５２】
続いて、ステップ２０５において、エタノール濃度センサ４からの検出信号に基づいてエタノール濃度Ｄを算出し、算出されたエタノール濃度Ｄを新しいデータα０としてセルＡ０に格納する。同時に、算出されたエタノール濃度Ｄを新しいデータβ０としてセルＢ０に格納する。
【００５３】
続いて、ステップ２０６において、エタノール濃度Ｄの変化率が所定値を上回るかどうかを判定する。すなわち、セル列Ｂ０〜Ｂｎ＋１の最後尾のセルであるセルＢｎ＋１に格納されているエタノール濃度データβｎ＋１と、セルＢｎ＋１より１つ上流側且つインジェクタ１０が接続されているセルＢｎに格納されているエタノール濃度データβｎとの差の絶対値が閾値Ｓ以上かどうかを判定する。
【００５４】
ステップ２０６における判定の結果、｜（βｎ＋１）−βｎ｜≧Ｓである場合、つまり燃料ライン７を介してインジェクタ１０へ供給される燃料のエタノール濃度Ｄが急激に変化したことを検出した場合は、続くステップ２０７へ進む。一方、ステップ２０６における判定の結果、｜（βｎ＋１）−βｎ｜＜Ｓである場合、つまりエタノール濃度変化が緩やかである場合は、図５に示すように、後述するステップ２１０へ進む。
【００５５】
ステップ２０７においては、酸素濃度センサからの検出信号に基づいて燃料性状値を推定算出する第２燃料性状推定工程として、Ｏ２センサ１６からの検出信号に基づいてエンジン１の運転状態における空燃比である実空燃比を算出し、さらにこの実空燃比に基づいて推定エタノール濃度Ｗを算出する。ステップ２０７において算出された推定エタノール濃度Ｗは、図６に示すように、セル列Ａ０〜Ａｎ＋１におけるセルＡｎ＋１に格納されているデータαｎ＋１、つまりエタノール濃度センサ４からの検出信号に基づいて算出されたエタノール濃度に対応するものである。
【００５６】
続いて、ステップ２０８において、補正係数Ｋの値を修正する。次回処理においてステップ２０４で行われる各セル内のデータ移動では、ステップ２０８で修正された新しい補正係数Ｋが適用される。
【００５７】
続いて、ステップ２０９において、エンジン１による燃料消費量Ｃ＝０にリセットする。
【００５８】
続いて、ステップ２１０において、インジェクタ１０に最も近いセルであるセルＡｎに格納されているデータαｎであるエタノール濃度に基づいて、エンジン１に供給されている燃料としてのガソリンおよびエタノールの混合液体の理論空燃比を算出する。
【００５９】
続いて、ステップ２１１において、ステップ２１０で算出した理論空燃比に基づいてエンジン１への燃料噴射量を算出し、コントローラ３は、それに基づいてインジェクタ１０へ駆動信号を出力する。そして、コントローラ３は、ステップ２０１からの処理を繰り返す。
【００６０】
ステップ２０３における判定の結果、Ｃ＜Ｆである時は、ステップ２１０へ進む。
【００６１】
ここで、本発明の第２実施形態による燃料供給システム２のコントローラ３において実行されるエタノール濃度算出および目標空燃比算出処理の特徴である、Ｏ２センサ１６からの検出信号に基づいて算出された推定エタノール濃度Ｗによる補正係数Ｋの修正の効果について説明する。
【００６２】
自動車の燃料タンクへ給油した直後等においては、燃料性状であるエタノール濃度が急激に変化するためにエタノール濃度センサ４からの検出信号に基づき算出されたエタノール濃度値が不安定になる可能性がある。エタノール濃度が急変した場合、エタノール濃度センサ４からの検出信号のみに基づいて理論空燃比を算出して燃料噴射量を算出する制御方法においては、実際にインジェクタ１０から噴射された燃料のエタノール濃度とコントローラ３の演算処理において算出されたセルＡｎに格納されているエタノール濃度とが一時的に不一致となり、エンジン性能が一時的に最適状態ではなくなる恐れがある。
【００６３】
そこで、本発明の第２実施形態による燃料供給システム２では、エタノール濃度変化が穏やかなときは、エタノール濃度センサ４からの検出信号に基づいてエタノール濃度を算出するとともに、エタノール濃度変化が急激なときは、エタノール濃度センサ４からの検出信号に基づいてエタノール濃度を算出するときに用いる補正係数Ｋを、Ｏ２センサ１６からの検出信号に基づいて算出されたエタノール濃度により修正している。この修正は、エタノール濃度センサ４からの検出信号に基づき補正係数Ｋで補正して算出されたエタノール濃度が、エタノール濃度センサ４からの検出信号に基づいてのみ算出されたエタノール濃度ＤおよびＯ２センサ１６からの検出信号に基づいて算出されたエタノール濃度Ｗの相加平均値となるように、補正係数Ｋを修正するものである。すなわち、図５のフローチャート中のステップ２０８に示す式により、新しい補正係数Ｋを決定している。
【００６４】
本発明の第２実施形態による燃料供給システム２によれば、以上説明したような制御処理を行うことにより、エタノール濃度が急変した場合においても、実際にインジェクタ１０から噴射された燃料のエタノール濃度とコントローラ３の演算処理において算出されたセルＡｎに格納されているエタノール濃度とを一致させることができる。したがって、エンジン性能を、常に最適状態に維持可能な燃料供給システム２を実現できる。
【００６５】
なお、本発明の第２実施形態による燃料供給システム２においては、補正係数Ｋの修正に際して、エタノール濃度センサ４からの検出信号に基づき補正係数Ｋで補正して算出されたエタノール濃度が、エタノール濃度センサ４からの検出信号に基づいてのみ算出されたエタノール濃度ＤおよびＯ２センサ１６からの検出信号に基づいて算出されたエタノール濃度Ｗの相加平均値となるように、補正係数Ｋを修正しているが、相加平均値ではなくて、相乗平均地とする、あるいは、エタノール濃度Ｄおよびエタノール濃度Ｗの少なくとも一方に予め定めておいた係数を乗じた後に相加平均値または相乗平均値を求めても良い。
【００６６】
なお、以上説明した、本発明の第１、第２実施形態による燃料供給システム２においては、燃料を構成する複数種類の液体をガソリンとエタノールとしているが、ガソリンおよびエタノールの少なくとも一方を他の種類の液体に置き換えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料供給システム２およびそれに係るエンジン１の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態による燃料供給システム２のコントローラ３において実行されるエタノール濃度算出および目標空燃比算出処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】燃料ライン７を複数のセルに分割した様子を説明する模式図である。
【図４】本発明の第２実施形態による燃料供給システム２およびそれに係るエンジン１の構成を示す模式図である。
【図５】本発明の第２実施形態による燃料供給システム２のコントローラ３において実行されるエタノール濃度算出および目標空燃比算出処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】燃料ライン７を複数のセルに分割した様子を説明する模式図である。
【図７】従来の燃料制御技術が適用される内燃機関の構成を示す模式図である。
【図８】燃料配管内の燃料中のアルコールの体積濃度とセルを通過する燃料量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６８】
１    エンジン（内燃機関）
２    燃料供給システム
３    コントローラ（制御装置）
４    エタノール濃度センサ（燃料性状センサ）
５    燃料タンク
６    燃料ポンプ
７    燃料ライン（燃料配管）
８    燃料レール
９    燃料レール圧力センサ
１０    インジェクタ（燃料噴射弁）
１１    回転センサ
１２    スロットルバルブポジションセンサ
１３    エアフローメータ
１４    吸気管
１５    排気管
１６    Ｏ２センサ（酸素濃度センサ）
４００    内燃機関
４０１    濃度センサ
４０２    配管
４０３    インジェクタ
４０４    燃料タンク
４０５    燃料ポンプ
４０６    制御装置
４０７    回転センサ
４０８    質量空気流量センサ
Ａ、Ｂ    セル
Ｃ    燃料消費量
Ｄ    エタノール濃度
Ｆ    セル容積
Ｋ    補正係数
Ｓ    閾値
Ｗ    エタノール濃度
【図１】
2010059919.tif 000003
【図２】
2010059919.tif 000004
【図３】
2010059919.tif 000005
【図４】
2010059919.tif 000006
【図５】
2010059919.tif 000007
【図６】
2010059919.tif 000008
【図７】
2010059919.tif 000009
【図８】
2010059919.tif 000010