(57)【要約】【課題】本発明は、内燃機関の制御装置に関し、低温揮発性の劣る燃料が使用される可能性のある内燃機関において、低温始動時のエミッション、燃費、ドライバビリティを改善することを目的とする。【解決手段】本発明の内燃機関の制御装置は、燃料タンクから内燃機関側へ燃料を送る燃料供給通路の途中に設置された燃料性状センサと、低揮発性燃料から高揮発性燃料への切り替わりがあるか否かを燃料性状センサの出力に基づいて判定する燃料変化判定手段と、低揮発性燃料から高揮発性燃料への切り替わりがあると判定された場合に、燃料性状センサから内燃機関までの燃料供給通路内に残存する低揮発性燃料が高揮発性燃料に置き換わるように、燃料供給通路内の燃料の移動を促進する燃料置換制御を実行する燃料置換手段とを備える。【選択図】図４
2011231674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクから内燃機関側へ燃料を送る燃料供給通路と、
前記燃料供給通路の途中に設置された燃料性状センサであって、低温での揮発性の指標となる燃料性状を検出可能な燃料性状センサと、
前記燃料性状センサの出力に基づいて、低温揮発性が比較的劣る低揮発性燃料から、低温揮発性が比較的良好な高揮発性燃料への切り替わりがあるか否かを判定する燃料変化判定手段と、
前記低揮発性燃料から前記高揮発性燃料への切り替わりがあると前記燃料変化判定手段により判定された場合に、前記燃料性状センサから前記内燃機関までの前記燃料供給通路内に残存する前記低揮発性燃料が前記高揮発性燃料に置き換わるように、前記燃料供給通路内の燃料の移動を促進する燃料置換制御を実行する燃料置換手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関側から前記燃料タンクに燃料を戻す燃料戻り通路と、
前記燃料供給通路によって前記内燃機関側に送られた燃料の全部を前記内燃機関で消費する燃料戻し無しモードと、前記燃料供給通路によって前記内燃機関側に送られた燃料の一部を前記燃料戻り通路を通して前記燃料タンクに戻す燃料戻し有りモードとを切り替える燃料供給モード切替手段と、
を備え、
前記燃料置換制御は、前記燃料戻し無しモードから前記燃料戻し有りモードに切り替える制御であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記燃料戻し無しモードと前記燃料戻し有りモードとで燃料圧力を異なる値に調整する燃圧調整手段を備えることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の動力によって発電し、その発電された電力をバッテリに充電するエネルギー蓄積手段を備え、
前記燃料置換制御は、前記内燃機関の動力による発電量を増大させて前記内燃機関の運転負荷を増大させることにより、前記内燃機関の燃料消費量を増大させる制御であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記燃料性状センサは、アルコール系燃料と炭化水素系燃料とが混合された燃料中の両者の成分比を検出可能なものであり、
αおよびβを、４０％≦α％＜β％≦６０％なる関係を満足する所定値としたとき、前記燃料変化判定手段は、前記アルコール系燃料の混合比がβ％より大きい燃料を前記低揮発性燃料と判定し、前記アルコール系燃料の混合比がα％より小さい前記燃料を前記高揮発性燃料と判定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エタノールあるいはメタノールなどのアルコールをガソリンと混合した混合燃料を用いることのできる内燃機関が知られている。ガソリンは、多成分からなり、低沸点成分を含むため、低温での揮発性に優れる。これに対し、アルコールは、単一成分であるために沸点が決まっており、且つその沸点が高い（エタノールの場合には約７８℃）。したがって、アルコールの濃度（混合比）の高い燃料は、低温での揮発性が悪い。このため、アルコールの濃度の高い燃料が内燃機関に使用されている場合、低温始動時に、噴射された燃料が十分に気化せず、始動性が悪くなり易いという問題がある。
【０００３】
下記特許文献１には、燃料のエタノール濃度が高い場合ほど、始動時の燃料噴射量を多くすることにより、燃料の気化不足を補う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−８６９１７号公報（段落０１０１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、揮発性の低い燃料の気化不足を補うために始動時の燃料噴射量を多くすればするほど、燃焼せずに排気系に流れる未燃燃料成分が多くなってしまう。このため、燃費が悪化すると共に、大気中へのＨＣ排出量が増大してエミッションも悪化する。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、低温揮発性の劣る燃料が使用される可能性のある内燃機関において、低温始動時のエミッション、燃費、ドライバビリティを改善することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
燃料タンクから内燃機関側へ燃料を送る燃料供給通路と、
前記燃料供給通路の途中に設置された燃料性状センサであって、低温での揮発性の指標となる燃料性状を検出可能な燃料性状センサと、
前記燃料性状センサの出力に基づいて、低温揮発性が比較的劣る低揮発性燃料から、低温揮発性が比較的良好な高揮発性燃料への切り替わりがあるか否かを判定する燃料変化判定手段と、
前記低揮発性燃料から前記高揮発性燃料への切り替わりがあると前記燃料変化判定手段により判定された場合に、前記燃料性状センサから前記内燃機関までの前記燃料供給通路内に残存する前記低揮発性燃料が前記高揮発性燃料に置き換わるように、前記燃料供給通路内の燃料の移動を促進する燃料置換制御を実行する燃料置換手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関側から前記燃料タンクに燃料を戻す燃料戻り通路と、
前記燃料供給通路によって前記内燃機関側に送られた燃料の全部を前記内燃機関で消費する燃料戻し無しモードと、前記燃料供給通路によって前記内燃機関側に送られた燃料の一部を前記燃料戻り通路を通して前記燃料タンクに戻す燃料戻し有りモードとを切り替える燃料供給モード切替手段と、
を備え、
前記燃料置換制御は、前記燃料戻し無しモードから前記燃料戻し有りモードに切り替える制御であることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記燃料戻し無しモードと前記燃料戻し有りモードとで燃料圧力を異なる値に調整する燃圧調整手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関の動力によって発電し、その発電された電力をバッテリに充電するエネルギー蓄積手段を備え、
前記燃料置換制御は、前記内燃機関の動力による発電量を増大させて前記内燃機関の運転負荷を増大させることにより、前記内燃機関の燃料消費量を増大させる制御であることを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記燃料性状センサは、アルコール系燃料と炭化水素系燃料とが混合された燃料中の両者の成分比を検出可能なものであり、
αおよびβを、４０％≦α％＜β％≦６０％なる関係を満足する所定値としたとき、前記燃料変化判定手段は、前記アルコール系燃料の混合比がβ％より大きい燃料を前記低揮発性燃料と判定し、前記アルコール系燃料の混合比がα％より小さい前記燃料を前記高揮発性燃料と判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、低揮発性燃料から高揮発性燃料への切り替わりがあると判定された場合には、燃料性状センサから内燃機関までの燃料供給通路内に残存する低揮発性燃料を高揮発性燃料に置換するための燃料置換制御を実行することができる。これにより、内燃機関が低揮発性燃料で始動される頻度を低くし、高揮発性燃料で始動される頻度を高くすることができる。このため、総体的に見て、始動時の燃費、エミッション、ドライバビリティを改善することができる。
【００１３】
第２の発明によれば、燃料戻し無しモードから燃料戻し有りモードに切り替える制御を行うことにより、燃料性状センサから内燃機関までの燃料供給通路内に残存する低揮発性燃料を高揮発性燃料に容易に置換することができる。
【００１４】
第３の発明によれば、燃料圧力を異なる値に調整するための装置を利用して、燃料置換制御を実行することができる。
【００１５】
第４の発明によれば、内燃機関の動力による発電量を増大させて内燃機関の運転負荷を増大させることにより、燃料性状センサから内燃機関までの燃料供給通路内に残存する低揮発性燃料を高揮発性燃料に容易に置換することができる。
【００１６】
第５の発明によれば、燃料置換制御の必要性および有効性の高い状況のときに燃料置換制御を実行することができ、燃料置換制御を無駄なく実行することができる。
【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図である。
【図２】図１に示すハイブリッド車両の燃料供給装置を示す図である。
【図３】燃料のエタノール濃度と始動時の要求噴射量との関係を示すマップである。
【図４】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２における燃料供給装置を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１９】
実施の形態１．
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図である。図１に示すハイブリッド車両１０は、車両の動力源として、内燃機関１２と電動機１４とを備えている。また、ハイブリッド車両１０は、発電機１６を備えている。内燃機関１２、電動機１４および発電機１６は、動力分配統合機構１８を介して相互に連結されている。動力分配統合機構１８につながる電動機１４の回転軸には、減速機２０が接続されている。減速機２０は、電動機１４の回転軸と、駆動輪２２につながる駆動軸２４とを連結している。動力分配統合機構１８は、内燃機関１２の動力を、発電機１６側と減速機２０側とに分割することができる。動力分配統合機構１８による動力の配分は、任意に変更することができる。また、発電機１６は、内燃機関１２を始動するスタータとして機能することもできる。
【００２０】
ハイブリッド車両１０は、更に、インバータ２６、コンバータ２８およびバッテリ３０を備えている。インバータ２６は、発電機１６および電動機１４に接続されているとともに、コンバータ２８を介してバッテリ３０にも接続されている。発電機１６で発電された電力は、インバータ２６を介して電動機１４に供給することもできるし、インバータ２６およびコンバータ２８を介してバッテリ３０に充電することもできる。また、バッテリ３０に充電されている電力は、コンバータ２８およびインバータ２６を介して電動機１４に供給することができる。
【００２１】
上述したバッテリ３０は、外部電源（家庭用電源など）から供給される電力により、充電回路３２を介して充電を受けられるように構成されている。つまり、本実施形態のハイブリッド車両１０は、いわゆるプラグイン型のハイブリッド車両として構成されている。ただし、本発明は、外部電源によるバッテリの充電を行わないハイブリッド車両にも適用可能である。
【００２２】
ハイブリッド車両１０は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０には、上述した各構成機器のほか、内燃機関１２が備える各種のアクチュエータ（燃料インジェクタ、点火プラグ、スロットル弁など）およびセンサ（エアフローメータ、吸気温センサ、冷却水温センサなど）と、車速を検出する車速センサ４６と、車両の運転者によるアクセルペダル操作量を検出するアクセルポジションセンサ４８とが電気的に接続されている。ＥＣＵ５０は、車速センサ４６で検出される車速と、アクセルポジションセンサ４８で検出されるアクセルペダル操作量などに基づいて、車両の走行に要求される要求駆動力を算出する。そして、その要求駆動力が駆動輪２２に出力されるように、内燃機関１２、電動機１４等の作動を制御する。
【００２３】
本実施形態のハイブリッド車両１０は、内燃機関１２の運転を停止させ、電動機１４が出力する動力のみによって駆動輪２２を回転させて走行することが可能である。また、本実施形態のハイブリッド車両１０は、内燃機関１２および電動機１４の双方が出力する動力によって駆動輪２２を回転させて走行することも可能である。また、内燃機関１２の動力を分割し、分割された動力の一方によって発電機１６を駆動して発電し、その発電された電力をバッテリ３０に充電しつつ、分割された動力の他方によって駆動輪２２を回転させて走行することも可能である。
【００２４】
図２は、図１に示すハイブリッド車両１０の燃料供給装置を示す図である。本実施形態のハイブリッド車両１０の内燃機関１２は、ガソリンを燃料として運転可能であるとともに、エタノールとガソリンとを混合した燃料によっても運転可能なものである。エタノール混合燃料としては、低エタノール濃度（例えば数％程度）のものから、高エタノール濃度（例えば８０％以上）のものまで、使用可能である。ハイブリッド車両１０の燃料タンク３４には、ユーザーの選択により、任意のエタノール濃度の燃料が給油され得る。
【００２５】
内燃機関１２に設置されたデリバリパイプ１３には、各気筒の燃料インジェクタ（図示せず）が接続されている。燃料タンク３４に貯留された燃料は、燃料送り通路３６を通ってデリバリパイプ１３に送られ、デリバリパイプ１３から各気筒の燃料インジェクタに分配供給される。本実施形態の燃料供給装置は、内燃機関１２側のデリバリパイプ１３から燃料タンク３４への燃料の戻り通路を持たないリターンレスタイプのものである。
【００２６】
燃料送り通路３６の途中には、燃料のエタノール濃度を検出可能な燃料性状センサ３８が設置されている。燃料性状センサ３８の検出方式は、特に限定されず、例えば、燃料を介在させた電極間の静電容量を測定することによってエタノール濃度を検出する静電容量式のものや、燃料の光透過率を検出する光学式のものなどを用いることができる。燃料性状センサ３８が出力した信号は、ＥＣＵ５０に入力される。
【００２７】
エタノールとガソリンとでは燃料特性が異なるため、両者の混合物であるエタノール混合燃料の燃料特性はそれらの混合比（以下、エタノール濃度とする）に応じて変化する。このため、内燃機関１２を適切に制御するためには、燃料のエタノール濃度に応じたエンジン制御を行う必要がある。例えば、エタノールの理論空燃比とガソリンの理論空燃比とは異なる値であるため、エタノール混合燃料の理論空燃比はエタノール濃度に応じて変化する。したがって、実際の空燃比を理論空燃比とするためには、燃料噴射量を燃料のエタノール濃度に応じて制御する必要がある。
【００２８】
国や地域によっては、エタノール濃度の異なる複数種類の燃料が販売されており、使用者の好みによって、種々のエタノール濃度の燃料が燃料タンク３４に給油される可能性がある。燃料タンク３４内にある燃料とは異なるエタノール濃度の燃料が燃料タンク３４に新たに給油された場合には、それらが混合することにより、燃料タンク３４内の燃料のエタノール濃度が変化する。以下の説明では、給油によって燃料タンク３４内の燃料のエタノール濃度が変化した場合に、エタノール濃度が変化する前の燃料（給油前の燃料）を「給油前燃料」と称し、エタノール濃度が変化した後の燃料（給油後の燃料）を「給油後燃料」と称する。
【００２９】
本実施形態では、燃料送り通路３６の途中に設置された燃料性状センサ３８によってエタノール濃度を検出することができるので、エタノール濃度が変化した給油後燃料が内燃機関１２に到達する前の時点、すなわち給油後燃料が燃料性状センサ３８に到達した時点で、給油後燃料のエタノール濃度を検出することができる。一方、本実施形態では、内燃機関１２から燃料タンク３４へ燃料を戻す燃料戻り通路を持たないリターンレスタイプの燃料供給装置を採用しているため、燃料送り通路３６内の燃料は、内燃機関１２で燃料が消費されるにつれて、その消費された分だけ内燃機関１２側に移動する。したがって、給油によって燃料のエタノール濃度が変化した場合には、燃料性状センサ３８によって検出されるエタノール濃度と、内燃機関１２の燃料インジェクタから噴射される燃料（以下、「噴射燃料」と称する）のエタノール濃度との間には、時間遅れが生ずる。そこで、ＥＣＵ５０は、燃料性状センサ３８から燃料インジェクタまで燃料が移動するのに要した時間だけ過去に遡った時点で燃料性状センサ３８により検出されたエタノール濃度が噴射燃料のエタノール濃度に相当するものとして、噴射燃料のエタノール濃度を推定する。すなわち、ＥＣＵ５０は、燃料性状センサ３８から燃料インジェクタまで燃料が移動するのに要した時間を、内燃機関１２の燃料消費量に基づいて算出し、その時間だけ過去に遡った時点での燃料性状センサ３８の検出値を噴射燃料のエタノール濃度として求める。ＥＣＵ５０は、そのようにして求められた噴射燃料のエタノール濃度推定値に基づいて、燃料噴射量等を制御する。
【００３０】
また、内燃機関１２の運転中、ＥＣＵ５０は、次のように、燃料のエタノール濃度を学習する制御を実行してもよい。前述したように、エタノール混合燃料の理論空燃比の値は、エタノール濃度に応じて異なる。内燃機関１２の排気通路に設置された空燃比センサ（図示せず）は、排気ガスの空燃比が理論空燃比になっているかどうかを精度良く検知することができる。このため、燃料のエタノール濃度と理論空燃比との関係を表すマップをＥＣＵ５０に予め記憶しておき、理論空燃比を示す信号を空燃比センサが出力しているときの燃料噴射量および吸入空気量から空燃比を算出し、その算出された空燃比から逆算することによってエタノール濃度を求めることができる。ＥＣＵ５０では、このようにしてエタノール濃度を学習することによって、噴射燃料のエタノール濃度を推定するようにしてもよい。また、学習されたエタノール濃度の値に基づいて、燃料性状センサ３８の出力値を補正または較正するようにしてもよい。
【００３１】
図３は、燃料のエタノール濃度と始動時の要求噴射量との関係を示すマップである。ＥＣＵ５０は、図３に示すマップに基づいて、内燃機関１２の始動時の燃料噴射量を算出する。エタノール濃度が高い燃料ほど、揮発性（特に、低温での揮発性）が悪くなる。このため、内燃機関１２を始動するために必要な量の気化燃料を含む混合気を生成するためには、燃料のエタノール濃度が高い場合ほど、燃料噴射量を多くする必要がある。特に、始動時の内燃機関１２の温度が低い場合には、エタノールの低温揮発性の悪さが大きく影響するため、燃料のエタノール濃度が高くなるにつれて、必要な燃料噴射量が急増する傾向がある。図３に示すマップは、そのような傾向を踏まえて、始動時に必要な燃料噴射量をエタノール濃度に応じて算出できるようにしたものである。
【００３２】
燃料のエタノール濃度が高いほど、低温揮発性が悪くなるので、始動直後の内燃機関１２の運転性（ドライバビリティ）が悪化し易い。また、燃料のエタノール濃度が高くなればなるほど、要求噴射量が多くなるため、燃費が悪化するだけでなく、燃焼せず排気系に流れるＨＣ等の未燃燃料成分が多くなり、エミッションも悪化する。したがって、燃費、エミッション、ドライバビリティの何れの観点からも、なるべくなら、低温揮発性の良好な、エタノール濃度の低い燃料で内燃機関１２を始動することが望ましい。
【００３３】
前述したように、給油によって燃料のエタノール濃度が変化した場合には、エタノール濃度の変化した給油後燃料が内燃機関１２に供給される前に、燃料性状センサ３８によってその給油後燃料を検出することができる。そして、燃料性状センサ３８が給油後燃料を検出してから、給油後燃料が内燃機関１２に到達するまでには、ある程度の時間が掛かる。その場合、内燃機関１２の運転負荷が低いほど、燃料消費が少なく、燃料送り通路３６内の燃料の移動が遅いので、給油後燃料が燃料性状センサ３８から内燃機関１２に到達するまでの時間が長くなる。
【００３４】
ここで、給油後燃料のエタノール濃度が給油前燃料のエタノール濃度より低い場合、すなわち、燃料タンク３４内の燃料よりもエタノール濃度の低い燃料が新たに給油された場合を想定する。この場合、給油後燃料の低温揮発性は、給油前燃料の低温揮発性よりも良好となる。本実施形態では、低温揮発性が相対的に劣る燃料を「低揮発性燃料」と称し、低温揮発性が相対的に優れた燃料を「高揮発性燃料」と称する。上記想定の下では、給油前燃料が低揮発性燃料に該当し、給油後燃料が高揮発性燃料に該当する。
【００３５】
上述したように、燃料性状センサ３８が給油後燃料（高揮発性燃料）を検出してから給油後燃料が内燃機関１２に到達するまでには時間が掛かるので、その間に内燃機関１２が停止される可能性は十分にある。給油後燃料（高揮発性燃料）が内燃機関１２に到達する前に内燃機関１２が停止された場合には、次回の始動時に内燃機関１２の燃料インジェクタから噴射されるのは、給油前燃料（低揮発性燃料）である。このため、給油後燃料（高揮発性燃料）の良好な低温揮発性を、始動時の燃費、エミッション、ドライバビリティの改善に役立てることはできない。
【００３６】
また、燃料性状センサ３８と内燃機関１２との間の燃料送り通路３６またはデリバリパイプ１３に、相異なるエタノール濃度の給油前燃料および給油後燃料が混在した状態で内燃機関１２が停止されると、次回の始動時に噴射燃料のエタノール濃度を正確に推定することが難しくなる。このため、始動時や始動後の燃料噴射量に誤差が生じ、燃費、エミッション、ドライバビリティに悪影響が出易くなる。
【００３７】
これに対し、給油後燃料（高揮発性燃料）が内燃機関１２に到達した後に内燃機関１２が停止された場合には、次回の始動時に内燃機関１２の燃料インジェクタから噴射されるのは、給油後燃料（高揮発性燃料）であるので、始動時の燃費、エミッション、ドライバビリティを改善することができる。また、その始動の際の噴射燃料の濃度は、燃料性状センサ３８によって検出されている濃度に等しいので、正確に知ることができる。このため、始動時および始動後の燃料噴射量を正確に算出することができ、燃料噴射量の誤差に起因する燃費、エミッション、ドライバビリティの悪化が生じることもない。
【００３８】
以上のことに鑑みて、本実施形態では、低エタノール濃度燃料の給油による、低揮発性燃料から高揮発性燃料への切り替わりが燃料性状センサ３８によって検出された場合には、発電機１６での発電量を増大させて内燃機関１２を高負荷運転することとした。内燃機関１２を高負荷運転することにより、燃料消費量が増大するので、燃料性状センサ３８と内燃機関１２との間の燃料送り通路３６およびデリバリパイプ１３内に残存している給油前燃料（低揮発性燃料）が迅速に消費される。これにより、燃料性状センサ３８と内燃機関１２との間の燃料送り通路３６およびデリバリパイプ１３内の給油前燃料（低揮発性燃料）を迅速に給油後燃料（高揮発性燃料）に置換することができる。このため、給油後燃料（高揮発性燃料）が内燃機関１２に到達する前に内燃機関１２が停止される可能性を小さくすることができる。したがって、給油前燃料（低揮発性燃料）を用いて内燃機関１２が始動される頻度は低くなり、給油後燃料（高揮発性燃料）を用いて内燃機関１２が始動される頻度が高くなる。その結果、総体的に見て、始動時の燃費、エミッション、ドライバビリティを改善することができる。また、燃料性状センサ３８と内燃機関１２との間の燃料送り通路３６またはデリバリパイプ１３にエタノール濃度の異なる燃料が混在した状態で内燃機関１２が停止される可能性が小さくなるので、始動時の噴射燃料のエタノール濃度を正確に知ることができる。このため、始動時および始動後の燃料噴射量を正確に算出することができ、燃料噴射量の誤差に起因する燃費、エミッション、ドライバビリティの悪化を回避することができる。
【００３９】
図４は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、内燃機関１２の運転中、所定時間毎に繰り返し実行される。
【００４０】
図４に示すルーチンによれば、まず、低揮発性燃料（給油前燃料）から高揮発性燃料（給油後燃料）への切り替わりがあるか否かが判断される（ステップ１００）。具体的には、内燃機関１２の現在の運転が開始されたときに燃料性状センサ３８によって検出されたエタノール濃度（運転開始時のエタノール濃度）から、現在の燃料性状センサ３８の出力から求められたエタノール濃度（現在のエタノール濃度）を差し引いた値が、所定値Ａより大きいか否かが判断される。
【００４１】
上記ステップ１００で、運転開始時のエタノール濃度から現在のエタノール濃度を差し引いた値が所定値Ａ以下である場合は、給油が行われていないか、または、給油後燃料のエタノール濃度が給油前燃料のエタノール濃度と同程度若しくはそれ以上である場合に相当する。このような場合には、本ルーチンの以下の処理を実行する必要性はないので、本ルーチンの実行がここで終了される。
【００４２】
これに対し、上記ステップ１００で、運転開始時のエタノール濃度から現在のエタノール濃度を差し引いた値が所定値Ａより大きい場合には、給油後燃料のエタノール濃度は給油前燃料のエタノール濃度より有意に低いので、給油後燃料の低温揮発性は給油前燃料と比べて有意に優れていると判断できる。すなわち、この場合には、低揮発性燃料から高揮発性燃料への切り替わりに相当すると判断できる。したがって、この場合には、内燃機関１２を高負荷運転して燃料消費量を増大させ、燃料性状センサ３８と内燃機関１２との間の燃料送り通路３６およびデリバリパイプ１３内の給油前燃料（低揮発性燃料）を迅速に給油後燃料（高揮発性燃料）に置換するべきであると判断できる。そこで、この場合には、まず、バッテリ３０が充電を受けることのできる状態であるかどうかを判定するために、バッテリ３０の充電量が所定値Ｃ以下であるかどうかが判断される（ステップ１０２）。
【００４３】
上記ステップ１０２で、バッテリ３０の充電量が上記所定値Ｃより大きい場合には、バッテリ３０が満充電に近く、充電を受けることができないと判断できる。この場合には、内燃機関１２を高負荷運転して燃料消費量を増大させることはできないので、本ルーチンの実行がここで終了される。
【００４４】
一方、上記ステップ１０２で、バッテリ３０の充電量が上記所定値以下である場合には、バッテリ３０が充電を受けることが可能である。この場合には、内燃機関１２を高負荷運転する制御が開始される（ステップ１０４）。この制御においては、発電機１６での発電量を増大させることにより、内燃機関１２の運転負荷が増大される。これにより、内燃機関１２の燃料消費量が増大する。このため、燃料送り通路３６内の燃料の移動速度が速くなり、燃料性状センサ３８と内燃機関１２との間の燃料送り通路３６およびデリバリパイプ１３内の給油前燃料（低揮発性燃料）を迅速に給油後燃料（高揮発性燃料）に置換することができる。燃料消費量の増大分のエネルギーは、バッテリ３０に電気的エネルギーとして蓄えられ、後に電動機１４を駆動するために利用することができる。このため、燃料消費量の増大分のエネルギーが無駄になることはなく、全体としての燃費性能に悪影響を及ぼすことはない。
【００４５】
上記ステップ１０４によって内燃機関１２を高負荷運転する制御が開始された場合には、次に、噴射燃料のエタノール濃度推定値から、現在の燃料性状センサ３８の出力から求められたエタノール濃度を差し引いた値が、所定値Ｂ未満となったか否かが判断される（ステップ１０６）。噴射燃料のエタノール濃度推定値から燃料性状センサ３８で現在検出されているエタノール濃度を差し引いた値が上記所定値Ｂ未満になっていれば、噴射燃料のエタノール濃度と燃料性状センサ３８で現在検出されているエタノール濃度とがほぼ等しくなったと判断できるので、燃料性状センサ３８と内燃機関１２との間にある燃料が給油後燃料に置換されたと判断できる。このため、この場合には、発電機１６での発電量を増大させて内燃機関１２を高負荷運転させる制御が終了される（ステップ１１０）。
【００４６】
一方、上記ステップ１０６で、噴射燃料のエタノール濃度推定値から燃料性状センサ３８で現在検出されているエタノール濃度を差し引いた値が、まだ上記所定値Ｂ未満になっていない場合には、次に、バッテリ３０の充電量が上記所定値Ｃ以下であるかどうかが再度判断される（ステップ１０８）。このステップ１０８で、バッテリ３０の充電量が上記所定値Ｃ以下であるには、バッテリ３０の充電を続行可能であるので、内燃機関１２の高負荷運転を続行可能である。よって、この場合には、内燃機関１２の高負荷運転が継続されるとともに、上記ステップ１０６以下の処理が再度実行される。
【００４７】
一方、上記ステップ１０８で、バッテリ３０の充電量が上記所定値Ｃより大きかった場合には、バッテリ３０の充電を続行することができないので、発電機１６での発電量を増大させて内燃機関１２を高負荷運転させる制御がここで終了される（ステップ１１０）。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態によれば、燃料タンク３４への給油によって低揮発性燃料から高揮発性燃料への切り替わりがあったことが燃料性状センサ３８によって検出された場合には、発電機１６での発電量を増大させて内燃機関１２を高負荷運転させる制御を行うことにより、燃料性状センサ３８と内燃機関１２との間の燃料送り通路３６およびデリバリパイプ１３に残存する低揮発性燃料を迅速に高揮発性燃料に置換することができる。このため、燃料性状センサ３８と内燃機関１２との間の燃料送り通路３６およびデリバリパイプ１３に低揮発性燃料が残存する状態で内燃機関１２が停止される可能性を小さくすることができるので、内燃機関１２が低揮発性燃料で始動される頻度を低くし、内燃機関１２が高揮発性燃料で始動される頻度を高くすることができる。また、燃料性状センサ３８と内燃機関１２との間の燃料送り通路３６およびデリバリパイプ１３に低揮発性燃料と高揮発性燃料とが混在した状態で内燃機関１２が停止される可能性を小さくすることができるので、始動時の噴射燃料のエタノール濃度を正確に推定することが可能となり、始動時の燃料噴射量の誤差を抑制することができる。これらのことから、総体的に見て、始動時の燃費、エミッション、ドライバビリティを改善することができる。
【００４９】
図２に示すように、燃料性状センサ３８は、燃料送り通路３６の経路上で内燃機関１２よりも燃料タンク３４に近い位置に設置されている。図２に示す構成のように、本発明では、燃料性状センサ３８は、なるべく燃料タンク３４に近い位置に設置されていることが望ましい。燃料タンク３４に近い位置に燃料性状センサ３８を設置することにより、低揮発性燃料から高揮発性燃料への切り替わりがあった場合にその旨をより早いタイミングで検出することができるので、燃料性状センサ３８と内燃機関１２との間の燃料送り通路３６およびデリバリパイプ１３内の低揮発性燃料を高揮発性燃料に置換するための制御をより早期に開始することができる。このため、上述した効果をより顕著に発揮させることができる。
【００５０】
以上説明した本実施の形態では、エタノールとガソリンとが混合された燃料が使用されるものとして説明したが、本発明は、このような燃料が使用される場合に限定されるものではなく、例えば、メタノールやＥＴＢＥ（エチル・ターシャリー・ブチル・エーテル）などの他のアルコール系燃料を含有する燃料などが使用される場合にも適用可能である。
【００５１】
また、ガソリン自体にも、低揮発性の重質燃料と、高揮発性の軽質燃料とが存在する。このため、本発明は、ガソリン１００％の燃料が使用される場合にも適用可能である。すなわち、ガソリンの重質度を検出する燃料性状センサを設け、重質燃料から軽質燃料への切り替わりを検出することにより、上述した実施の形態と同様の制御を行うことが可能となる。
【００５２】
上述した実施の形態１においては、燃料送り通路３６およびデリバリパイプ１３が前記第１の発明における「燃料供給通路」に、燃料のエタノール濃度が前記第１の発明における「低温での揮発性の指標となる燃料性状」に、発電機１６、インバータ２６、コンバータ２８およびバッテリ３０が前記第４の発明における「エネルギー蓄積手段」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「燃料変化判定手段」が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１および第４の発明における「燃料置換手段」が、それぞれ実現されている。
【００５３】
実施の形態２．
次に、図５および図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
【００５４】
本実施形態における内燃機関１２は、ハイブリッド車両に搭載されているものではなく、内燃機関１２の動力のみによって走行する通常の車両に搭載されているものであってもよい。図５は、本実施形態における燃料供給装置を示す図である。図５に示すように、燃料タンク３４内には、燃料を内燃機関１２側に圧送するための燃料ポンプ５２が設置されている。この燃料ポンプ５２と、内燃機関１２に設置されたデリバリパイプ１３とは、燃料送り通路３６によって接続されている。燃料送り通路３６の途中には、燃料性状センサ３８が設置されている。燃料ポンプ５２と燃料性状センサ３８との間の燃料送り通路３６から、分岐通路５４が伸びている。分岐通路５４の先端は、燃料タンク３４内に入り込んでいる。分岐通路５４の根元付近には、燃料流路切り替え弁５６が設置されている。燃料流路切り替え弁５６は、分岐通路５４を遮断する閉状態と、その遮断を解除する開状態とに切り替え可能になっている。燃料流路切り替え弁５６よりも分岐通路５４の先端に近い位置には、燃料圧力（以下、「燃圧」と称する）を調整するための低圧プレッシャレギュレータ５８が設置されている。デリバリパイプ１３には、燃料を燃料タンク３４に戻すための燃料戻り通路６０の一端が接続されている。燃料戻り通路６０の他端は、燃料タンク３４に接続されている。燃料戻り通路６０の途中であってデリバリパイプ１３の近傍には、燃圧を調整するための高圧プレッシャレギュレータ６２が設置されている。
【００５５】
低圧プレッシャレギュレータ５８は、高圧プレッシャレギュレータ６２よりも低い燃圧において開放するように構成されている。このため、燃料流路切り替え弁５６が開いているときには、高圧プレッシャレギュレータ６２は開かずに低圧プレッシャレギュレータ５８が開く。よって、デリバリパイプ１３内の燃圧は、低圧プレッシャレギュレータ５８によって、比較的低い圧力に調整される。低圧プレッシャレギュレータ５８が開いたときに流出した燃料は、分岐通路５４を通って、燃料タンク３４に戻される。
【００５６】
これに対し、燃料流路切り替え弁５６が閉じているときには、分岐通路５４が遮断されるので、低圧プレッシャレギュレータ５８は開かずに高圧プレッシャレギュレータ６２が開く。よって、デリバリパイプ１３内の燃圧は、高圧プレッシャレギュレータ６２によって、比較的高い圧力に調整される。高圧プレッシャレギュレータ６２が開いたときにデリバリパイプ１３から流出した燃料は、燃料戻り通路６０を通って、燃料タンク３４に戻される。
【００５７】
上述したように、本実施形態の燃料供給装置では、燃料流路切り替え弁５６の開／閉により、デリバリパイプ１３（燃料インジェクタ）内の燃圧を低圧と高圧とに切り替え可能になっている。ＥＣＵ５０は、通常は、高燃圧とする要求がある場合（例えば、高回転高負荷運転をする場合）を除き、燃料流路切り替え弁５６を開として、低燃圧に設定する。
【００５８】
燃料流路切り替え弁５６が開のとき（低燃圧のとき）は、デリバリパイプ１３から燃料タンク３４への燃料の戻りはなく、デリバリパイプ１３に送られた燃料はすべて内燃機関１２で消費される。このため、この状態における燃料送り通路３６内の燃料が移動する速さは、前述した実施の形態１のようなリターンレスタイプの燃料供給装置の場合と同様に、内燃機関１２で燃料が消費される速さと同じである。
【００５９】
これに対し、燃料流路切り替え弁５６が閉のとき（高燃圧のとき）は、デリバリパイプ１３に送られた燃料の一部が高圧プレッシャレギュレータ６２から燃料戻り通路６０に流出し、燃料タンク３４に戻される。このため、燃料送り通路３６内の燃料が移動する速さは、内燃機関１２で燃料が消費される速さより速い。
【００６０】
そこで、本実施形態では、低揮発性燃料から高揮発性燃料への切り替わりがあったことが燃料性状センサ３８によって検出された場合には、燃料流路切り替え弁５６を開から閉に切り替えることとした。これにより、燃料送り通路３６内の燃料が移動する速さが速くなるので、燃料性状センサ３８と内燃機関１２との間の燃料送り通路３６およびデリバリパイプ１３に残存する低揮発性燃料を迅速に高揮発性燃料に置換することができ、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００６１】
図６は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図６において、図４に示すルーチンのステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
【００６２】
図６に示すルーチンによれば、まず、低揮発性燃料から高揮発性燃料への切り替わりがあるか否かが実施の形態１と同様にして判断される（ステップ１００）。その結果、低揮発性燃料から高揮発性燃料への切り替わりがあると判定された場合には、燃料流路切り替え弁５６が閉じられる（ステップ１１２）。これにより、デリバリパイプ１３に送られた燃料の一部が燃料戻り通路６０を通って燃料タンク３４に戻される状態となるので、燃料性状センサ３８と内燃機関１２との間の燃料送り通路３６およびデリバリパイプ１３に残存する低揮発性燃料を迅速に高揮発性燃料に置換することができる。続いて、そのような燃料の置換が終了したか否かが実施の形態１と同様にして判断される（ステップ１０６）。その結果、燃料の置換が終了したと判定された場合には、燃料流路切り替え弁５６が開に戻される（ステップ１１４）。
【００６３】
以上説明したような実施の形態２によれば、ハイブリッド車両ではなく、内燃機関１２の動力のみによって走行する通常の車両においても、実施の形態１と同様の効果を達成することができる。
【００６４】
上述した実施の形態２においては、燃料流路切り替え弁５６が前記第２の発明における「燃料供給モード切替手段」に、低圧プレッシャレギュレータ５８および高圧プレッシャレギュレータ６２が前記第３の発明における「燃圧調整手段」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が上記ステップ１１２の処理を実行することにより前記第１および第２の発明における「燃料置換手段」が実現されている。
【００６５】
実施の形態３．
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
【００６６】
前述した実施の形態では、低揮発性燃料から高揮発性燃料へ切り替わりがあるか否かを、給油前燃料のエタノール濃度と給油後燃料のエタノール濃度との相対的な差によって判断している。すなわち、給油前燃料のエタノール濃度と給油後燃料のエタノール濃度との差が所定値Ａより大きければ、低揮発性燃料から高揮発性燃料へ切り替わりであると判定して、燃料送り通路３６およびデリバリパイプ１３内の低揮発性燃料を高揮発性燃料に置換するための燃料置換制御を実行している。
【００６７】
これに対し、本実施形態では、給油前燃料のエタノール濃度が６０％より高く、且つ、給油後燃料のエタノール濃度が４０％未満である場合に、低揮発性燃料から高揮発性燃料への切り替わりであると判定して、燃料送り通路３６およびデリバリパイプ１３内の低揮発性燃料を高揮発性燃料に置換するための燃料置換制御を実行することとした。
【００６８】
始動時の要求燃料噴射量は、エタノール濃度が高くなるにつれて増大するが、とりわけ、エタノール濃度が４０％〜６０％の辺りを境に急増する。すなわち、エタノール濃度が４０％〜６０％を超えるような高エタノール濃度燃料が使用される場合は、始動時のエミッション、燃費、ドライバビリティが特に悪化し易い。このため、燃料送り通路３６およびデリバリパイプ１３内がそのような高エタノール濃度燃料で満たされている場合には、それよりもエタノール濃度の低い燃料に置換する必要性が高い。本実施形態によれば、そのような燃料置換の必要性が高く、且つ燃料置換の有効性が高い場合をより正確に判定することができるので、燃料置換制御を無駄なく実行することができる。
【００６９】
図７は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。図７に示すルーチンによれば、まず、給油前燃料のエタノール濃度が６０％を超えているか否かが判断される（ステップ２００）。給油前燃料のエタノール濃度としては、例えば、内燃機関１２の現在の運転が開始されたときに燃料性状センサ３８によって検出されたエタノール濃度を用いることができる。
【００７０】
上記ステップ２００で、給油前燃料のエタノール濃度が６０％以下である場合には、燃料置換を行う必要性が比較的高くないと判断できるので、燃料置換制御を実行することなく、本ルーチンの処理がここで終了される。
【００７１】
これに対し、上記ステップ２００で、給油前燃料のエタノール濃度が６０％を超えている場合には、燃料置換を行う必要性が高いと判断できる。この場合には、次に、燃料性状センサ３８によって検出されている現在のエタノール濃度が４０％未満であるか否かが判断される（ステップ２０２）。現在のエタノール濃度（給油後燃料のエタノール濃度）が４０％以上である場合には、燃料置換制御の有効性が比較的高くないと判断できるので、燃料置換制御を実行することなく、本ルーチンの処理がここで終了される。
【００７２】
一方、上記ステップ２０２で、現在のエタノール濃度が４０％未満である場合には、燃料置換制御の有効性が高いと判断できる。そこで、この場合には、燃料送り通路３６およびデリバリパイプ１３内の燃料を、エタノール濃度が４０％未満である高揮発性燃料に置換する燃料置換制御が実行される（ステップ２０４）。この燃料置換制御は、いかなる方法によるものでもよく、例えば、実施の形態１のように内燃機関１２を高負荷運転することによって燃料消費を促進する方法や、実施の形態２のようにデリバリパイプ１３に送られた燃料を燃料戻り通路６０を介して燃料タンク３４に戻す方法による制御とすることができる。
【００７３】
ステップ２０６では、燃料の置換が終了したか否かが判断される。そして、燃料の置換がまだ終了していないと判定された場合には、上記ステップ２０４に戻って燃料置換制御が続行される。燃料の置換が終了したと判定された場合には、燃料置換制御を終了する。
【００７４】
上述したように、本実施形態では、給油前燃料が低揮発性燃料であると判定するエタノール濃度の閾値を６０％とし（ステップ２００）、給油後燃料が高揮発性燃料であると判定するエタノール濃度の閾値を４０％としているが（ステップ２０２）、これらの閾値は４０％から６０％の間で任意に設定すればよい。すなわち、αおよびβを、４０％≦α％＜β％≦６０％なる関係を満足する所定値としたとき、ステップ２００で用いる閾値をβ％とし、ステップ２０２で用いる閾値をα％とすればよい。
【符号の説明】
【００７５】
１０          ハイブリッド車両
１２          内燃機関
１３          デリバリパイプ
１４          電動機
１６          発電機
１８          動力分配統合機構
２２          駆動輪
２４          駆動軸
３２          充電回路
３４          燃料タンク
３６          燃料送り通路
３８          燃料性状センサ
５２          燃料ポンプ
５４          分岐通路
５６          燃料流路切り替え弁
５８          低圧プレッシャレギュレータ
６０          燃料戻り通路
６２          高圧プレッシャレギュレータ
【図１】
2011231674.tif 000003
【図２】
2011231674.tif 000004
【図３】
2011231674.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011231674.tif 000009