(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関の燃料供給装置に関し、２系統の燃料供給経路を有する場合であっても、アルコール濃度センサを増やすことなく、アルコール濃度に応じた燃料噴射制御を実施することのできる内燃機関の燃料供給装置を提供することを目的とする。【解決手段】アルコール濃度センサを有する第１燃料供給経路と、リターン通路を有する第２燃料供給経路とを備える。燃料が給油された場合に、第２燃料供給経路により供給される燃料の内燃機関での使用を禁止すると共に、第１燃料供給経路により供給される燃料を、アルコール濃度センサの検出値に応じて内燃機関で使用する。また、燃料が給油された場合に、第２燃料供給経路内の燃料をリターン通路により燃料タンクに還流させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクから内燃機関に燃料を供給する経路であって、アルコール濃度センサを有する第１燃料供給経路と、
前記第１燃料供給経路とは別経路で前記燃料タンクから前記内燃機関に燃料を供給する経路であって、該経路内の燃料を前記燃料タンクに還流可能なリターン通路を有する第２燃料供給経路と、
前記燃料タンクに燃料が給油されたか否かを判定する給油判定手段と、
前記燃料タンクに燃料が給油された場合に、前記第２燃料供給経路により供給される燃料の前記内燃機関での使用を禁止すると共に、前記第１燃料供給経路により供給される燃料を、前記アルコール濃度センサの検出値に応じて前記内燃機関で使用する給油後燃料使用手段と、
前記燃料タンクに燃料が給油された場合に、前記第２燃料供給経路内の燃料を、前記リターン通路により前記燃料タンクに還流させる給油後燃料還流手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】
排気通路に設けられた空燃比センサと、
前記空燃比センサの出力値に基づいてアルコール濃度の推定値を算出するアルコール濃度推定手段と、
前記アルコール濃度推定手段により算出される推定値と、前記アルコール濃度センサの検出値との差が所定範囲内であるか否かを判定するアルコール濃度差判定手段と、
前記第２燃料供給経路により供給される燃料の前記内燃機関での使用が禁止された後、前記推定値と前記検出値との差が所定範囲内である場合に、前記第２燃料供給経路により供給される燃料の前記内燃機関での使用を許可する燃料使用許可手段と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項３】
前記給油判定手段は、前記アルコール濃度センサの検出値が所定値以上変化する場合に、前記燃料タンクに燃料が給油されたと判定すること、
を特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の燃料供給装置に係り、特に、２系統の燃料供給経路を有する車両に搭載される内燃機関の燃料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に開示されるように、ガソリンとアルコールを混合した混合燃料を使用可能なＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）対応の内燃機関が知られている。ＦＦＶ対応の内燃機関では、混合燃料のアルコール濃度に応じて、燃料噴射量を制御する必要がある。そのため、燃料タンクから燃料噴射弁に燃料を供給する燃料供給経路には、アルコール濃度を検出するアルコール濃度センサが設けられている（特許文献１）。さらに、特許文献１には、アルコール濃度センサの検出値に基づいて、燃料が燃料タンクから燃料噴射弁に到達するまでの時間遅れを算出し、燃料噴射量を制御すること開示されている。このような制御によれば、アルコール濃度が異なる燃料が給油された場合に、燃料噴射弁までの時間遅れを考慮して、アルコール濃度に応じた燃料噴射制御を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１３３２７３号公報
【特許文献２】特開２００７−１８７０５８号公報
【特許文献３】特開２００９−２７５５２２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、特許文献２に開示されるように、２系統の燃料供給経路に接続された内燃機関が知られている。この２系統の燃料供給経路は、燃料タンクから系統分岐点までの配管が共通し、系統分岐点から分岐して各経路が構成されている。このような２系統の燃料供給経路に接続された内燃機関において、上記特許文献１の制御を実施する場合、燃料タンクから系統分岐点までの間にアルコール濃度センサを設けるとすれば、各系統における燃料噴射量は運転条件によって異なり経路長も異なることから、アルコール濃度に応じて適切に燃料噴射制御を実施することは困難である。そのため、系統分岐点よりも下流の各経路に、それぞれアルコール濃度センサを取り付ける必要がある。しかしながら、センサ数が増えれば、コストの増加、部品点数の増加、エンジン制御の複雑化といった課題が生じてしまう。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、２系統の燃料供給経路を有する場合であっても、アルコール濃度センサを増やすことなく、アルコール濃度に応じた燃料噴射制御を実施することのできる内燃機関の燃料供給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】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の燃料供給装置であって、
燃料タンクから内燃機関に燃料を供給する経路であって、アルコール濃度センサを有する第１燃料供給経路と、
前記第１燃料供給経路とは別経路で前記燃料タンクから前記内燃機関に燃料を供給する経路であって、該経路内の燃料を前記燃料タンクに還流可能なリターン通路を有する第２燃料供給経路と、
前記燃料タンクに燃料が給油されたか否かを判定する給油判定手段と、
前記燃料タンクに燃料が給油された場合に、前記第２燃料供給経路により供給される燃料の前記内燃機関での使用を禁止すると共に、前記第１燃料供給経路により供給される燃料を、前記アルコール濃度センサの検出値に応じて前記内燃機関で使用する給油後燃料使用手段と、
前記燃料タンクに燃料が給油された場合に、前記第２燃料供給経路内の燃料を、前記リターン通路により前記燃料タンクに還流させる給油後燃料還流手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
排気通路に設けられた空燃比センサと、
前記空燃比センサの出力値に基づいてアルコール濃度の推定値を算出するアルコール濃度推定手段と、
前記アルコール濃度推定手段により算出される推定値と、前記アルコール濃度センサの検出値との差が所定範囲内であるか否かを判定するアルコール濃度差判定手段と、
前記第２燃料供給経路により供給される燃料の前記内燃機関での使用が禁止された後、前記推定値と前記検出値との差が所定範囲内である場合に、前記第２燃料供給経路により供給される燃料の前記内燃機関での使用を許可する燃料使用許可手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記給油判定手段は、前記アルコール濃度センサの検出値が所定値以上変化する場合に、前記燃料タンクに燃料が給油されたと判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、給油後に、第２燃料供給経路により供給される燃料の内燃機関での使用を禁止すると共に、第１燃料供給経路により供給される燃料を、アルコール濃度センサの検出値に応じて内燃機関で使用することができる。そのため、給油によってアルコール濃度が変化する可能性がある場合であっても、アルコール濃度を検出することのできる第１燃料供給経路側のみで燃料を使用することができる。このため、アルコール濃度に応じて好適に燃料噴射量を制御することが可能となる。
また、第１の発明によれば、給油後に、第２燃料供給経路内の燃料を、リターン通路により燃料タンクに還流させることができる。そのため、第２燃料供給経路内の燃料を燃料タンクに戻し、給油後の燃料と入れ替えることができる。
【００１０】
第２の発明によれば、空燃比センサの出力値に基づいて算出されるアルコール濃度の推定値と、アルコール濃度センサの検出値との差が所定範囲内である場合に、第２燃料供給経路により供給される燃料の内燃機関での使用を許可することができる。そのため、アルコール濃度センサを有する第１燃料供給経路中のアルコール濃度分布が略一定になったことを精度高く判断して、２系統の燃料供給経路による運転を再開することができる。
【００１１】
第３の発明によれば、アルコール濃度センサの検出値が所定値以上変化する場合に、燃料タンクに燃料が給油されたと判定することができる。そのため、アルコール濃度に変化がない場合には、２系統の燃料供給経路による通常の運転を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１においてＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２においてＥＣＵ５０が実行する制御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】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、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。
【００１４】
実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
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概略構成図である。図１に示すシステムは、ガソリンとアルコールを混合した混合燃料を使用可能なＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）対応の内燃機関１０を備えている。図１に示す内燃機関１０は４気筒であるが、本発明において、気筒数はこれに限定されるものではない。また、内燃機関１０は、２系統（低圧燃料系、高圧燃料系）の燃料供給経路１２、１４に接続されている。
【００１５】
低圧燃料系の燃料供給経路１２の上流端には、燃料タンク１６内の燃料を圧送する低圧燃料ポンプ１８が設けられている。低圧燃料ポンプ１８には、低圧燃料配管２０の一端が接続されている。低圧燃料配管２０には、燃料中のアルコール濃度を検出するためのアルコール濃度センサ２２が取り付けられている。低圧燃料配管２０の他端には、低圧デリバリーパイプ２４が接続されている。低圧デリバリーパイプ２４には、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射用の燃料噴射弁２６が気筒毎に取り付けられている。上述の燃料供給経路１２には、低圧燃料ポンプ１８、アルコール濃度センサ２２を有する低圧燃料配管２０、低圧デリバリーパイプ２４、燃料噴射弁２６が含まれる。
【００１６】
高圧燃料系の燃料供給経路１４の上流端は、アルコール濃度センサ２２上流の低圧燃料配管２０に設けられた系統分岐点２８に接続されている。系統分岐点２８には、高圧燃料配管３０の一端が接続されている。高圧燃料配管３０には、低圧燃料ポンプ１８により圧送された燃料をさらに高圧にして圧送する高圧燃料ポンプ３２が設けられている。高圧燃料配管３０の他端には、高圧デリバリーパイプ３４が接続されている。高圧デリバリーパイプ３４には、燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射用の燃料噴射弁３６が気筒毎に取り付けられている。
【００１７】
さらに、高圧デリバリーパイプ３４には、リリーフバルブ３８が設けられている。リリーフバルブ３８には、リターン燃料配管４０の一端が接続されており、リターン燃料配管４０の他端は燃料タンク１６に接続されている。リリーフバルブ３８は、例えば、高圧デリバリーパイプ３４内の燃料圧力が一定値に上昇した場合に開かれる機械式のバルブである。リリーフバルブ３８が開かれることで、高圧燃料配管３０及び高圧デリバリーパイプ３４内の燃料が燃料タンク１６に還流される。上述の燃料供給経路１４には、高圧燃料ポンプ３２を有する高圧燃料配管３０、リリーフバルブ３８を有する高圧デリバリーパイプ３４、燃料噴射弁３６、リターン燃料配管４０が含まれる。
【００１８】
また、内燃機関１０の排気通路には空燃比センサ４２が取り付けられている。空燃比センサ４２下流の排気通路には、三元触媒等の触媒が設けられている。
【００１９】
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力部には、上述したアルコール濃度センサ２２、空燃比センサ４２等の各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力部には、上述した低圧燃料ポンプ１８、ポート噴射用の燃料噴射弁２６、高圧燃料ポンプ３２、筒内噴射用の燃料噴射弁３６等の各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御する。
【００２０】
例えば、ＥＣＵ５０は、要求トルクや、アルコール濃度センサ２２により検出された燃料内のアルコール濃度に従って燃料噴射量を制御する。さらに、本実施の形態のシステムでは、好適なドライバビリティやエミッション性能を考慮し、運転条件に応じて低圧燃料系と高圧燃料系とによる噴射割合が決定される。以下、このような燃料噴射モードを通常噴射モードという。
【００２１】
［実施の形態１における特徴的制御］
次に、２系統の燃料供給経路のうち、一方にしかアルコール濃度センサを備えていない本実施形態のシステム構成において、アルコール濃度の異なる燃料が給油される場合であっても、好適に燃料噴射量を制御することのできる本実施形態の特徴的制御について説明する。
【００２２】
図２は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図２に示すルーチンでは、まず、給油直後であるか否かが判定される（ステップ１００）。例えば、燃料残量ゲージの出力が規定値以上増加した場合には、給油直後であると判定される。
【００２３】
給油直後であると判定される場合には、次に、燃料噴射モードを、通常噴射モードから、給油後噴射モードに切り替える（ステップ１１０）。通常噴射モードは、上述した通り、運転条件に応じて低圧燃料系と高圧燃料系とによる噴射割合を決定し、燃料噴射弁２６、３６により燃料を噴射させる噴射モードである。また、給油後噴射モードは、高圧燃料系の燃料噴射弁３６による噴射を禁止すると共に、低圧燃料系の燃料噴射弁２６のみにより所定の燃料噴射量を噴射する噴射モードである。ここで、給油後噴射モードにおける所定の燃料噴射量は、要求トルクやアルコール濃度センサ２２の検出値に応じて算出され、また、燃料が燃料噴射弁２６に到達するまでの時間遅れを考慮して算出される。時間遅れを考慮して燃料噴射量を算出する手法については、公知（例えば、特開２００９−１３３２７３号公報）であるため、その説明は省略する。
【００２４】
さらに、ステップ１１０においては、高圧燃料系の燃料噴射弁３６による燃料噴射が禁止されると共に、高圧燃料ポンプ３２が制御され、リリーフバルブ３８を開弁するように、高圧燃料配管３０に供給される燃料の圧力が通常値よりも高められる。リリーフバルブ３８が開弁されることにより、高圧燃料配管３０や高圧デリバリーパイプ３４内の燃料が、リターン燃料配管４０を介して燃料タンク１６に還流され、高圧側燃料循環モードが開始される。その後、本ルーチンの処理は終了される。
【００２５】
一方、ステップ１００において、給油直後でないと判定される場合には、次に、現在、給油後噴射モードであって、高圧側燃料循環モードが開始された後、所定時間が経過しているか否かが判定される（ステップ１２０）。ここで、所定時間とは、アルコール濃度センサ２２を有しない燃料供給経路１４内の燃料が、リターン燃料配管４０を介して燃料タンク１６に戻され、給油後の燃料と入れ替えられる時間であり、実験等により予め定められる。給油後噴射モードでない場合や、未だ所定時間を経過していないと判定される場合には、本ルーチンの処理は終了される。
【００２６】
一方、給油後噴射モードであって、高圧側燃料循環モードが開始された後、所定時間が経過していると判定される場合には、高圧側燃料循環モードが終了される（ステップ１３０）。具体的には、高圧燃料ポンプ３２が制御され、高圧燃料配管３０に供給される燃料の圧力が通常値に戻される。
【００２７】
続いて、燃料噴射モードが、給油後噴射モードから通常噴射モードに復帰される（ステップ１４０）。その後、本ルーチンの処理は終了される。
【００２８】
以上説明したように、図２に示す制御ルーチンによれば、給油直後において、燃料噴射モードを通常噴射モードから給油後噴射モードに切り替えることができる。給油後噴射モードにおいては、アルコール濃度センサ２２を有する燃料供給経路１２側のみで燃料噴射がなされる。燃料供給経路１２側では、給油された燃料のアルコール濃度をセンサにより検出でき、その検出値に応じた燃料噴射量を算出することができる。上述の通り、ＥＣＵ５０は、アルコール濃度センサ２２の検出値から、燃料が燃料噴射弁２６に到達するまでの時間遅れを考慮して、適切な燃料噴射量を算出することができる。そのため、給油直後においても、排気エミッションやドライバビリティの悪化を抑制した運転を実現することができる。
【００２９】
また、図２に示す制御ルーチンによれば、給油直後において、高圧側燃料循環モードを開始することができる。高圧側燃料循環モードにおいては、アルコール濃度センサを有しない燃料供給経路１４内の燃料を、給油された燃料に入れ替えることができる。その結果、アルコール濃度センサを有する燃料供給経路１４と同じアルコール濃度の燃料に入れ替えることができる。その後、通常噴射モードによる最適な運転を再開することができる。
【００３０】
このように、本実施形態のシステムによれば、２系統の燃料供給経路に接続された内燃機関であっても、１つのアルコール濃度センサを用いて、コストアップすることなく、アルコール濃度に応じた好適な燃料噴射制御を実現することができる。
【００３１】
ところで、上述した実施の形態１のシステムにおいては、給油直後であるか否かの判定を、ステップ１００において燃料残量ゲージの出力が規定値以上増加したか否かにより判定することとしているが、この判定手法はこれに限定されるものではない。例えば、ステップ１００において、アルコール濃度センサ２２の検出値が所定値以上変化する場合に、燃料タンク１６に燃料が給油されたと判定することとしても良い。この判定手法によれば、アルコール濃度に変化がない場合には、２系統の燃料供給経路による通常の運転を継続することができる。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
【００３２】
また、上述した実施の形態１のシステムにおいては、リリーフバルブ３８及びリターン燃料配管４０を、高圧燃料系の燃料供給経路１４のみに配置することとしているが、これらの配置はこれに限定されるものではない。アルコール濃度センサを有する低圧燃料系の燃料供給経路１２にもリリーフバルブ及びリターン燃料配管を配置することとしても良い。この場合、アルコール濃度センサは、系統分岐点２８下流のいずれか一方の燃料供給経路に取り付けることとする。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
【００３３】
また、上述した実施の形態１のシステムにおいては、アルコール濃度センサ２２を、低圧燃料系の燃料供給経路１２に配置することとしているが、この配置はこれに限定されるものではない。２系統以上の燃料供給経路を有する場合において、いずれか１系統の燃料供給経路にアルコール濃度センサを取り付け、他系統の燃料供給経路にリリーフバルブ及びリターン燃料配管を設けることとしても良い。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
【００３４】
尚、上述した実施の形態１においては、アルコール濃度センサ２２が前記第１の発明における「アルコール濃度センサ」に、燃料供給経路１２が前記第１の発明における「第１燃料供給経路」に、燃料供給経路１４が前記第１の発明における「第２燃料供給経路」に、リターン燃料配管４０が前記第１の発明における「リターン通路」に、それぞれ相当している。
【００３５】
また、ここでは、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の発明又は第３の発明における「給油判定手段」が、上記ステップ１１０の給油後噴射モードを実行することにより前記第１の発明における「給油後燃料使用手段」が、上記ステップ１１０の高圧側燃料循環モードを実行することにより前記第１の発明における「給油後燃料還流手段」が、それぞれ実現されている。
【００３６】
実施の形態２．
次に、図３を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは図１に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図３のルーチンを実施させることで実現することができる。
【００３７】
［実施の形態２における特徴的制御］
上述の実施の形態１では、高圧側燃料循環モードが開始された後、所定時間が経過した場合に、燃料噴射モードを、給油後噴射モードから通常噴射モードに復帰させることとしている。ところで、燃料供給経路１２中のアルコール濃度分布が一定になったことを、精度高く判定できれば、より適切なタイミングで、燃料噴射モードを通常噴射モードに復帰させることが可能となる。
【００３８】
そこで、本実施形態のシステムでは、空燃比センサ４２の出力に基づくアルコール濃度の推定値と、アルコール濃度センサ２２の検出値との差が所定範囲内である場合に、燃料噴射モードを通常噴射モードに復帰させることとした。
【００３９】
図３は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップ２００の処理がステップ１３０とステップ１４０との間に加えられている点を除き、図２に示すルーチンと同様である。以下、図３において、図２に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００４０】
図３に示すルーチンでは、ステップ２００において、まず、給油後の積算燃料噴射量が所定値以上であるか否かが判定される。ここで、給油後の積算燃料噴射量は、ＥＣＵ５０による燃料噴射弁２６への制御値に基づいて算出される。また、所定値は、例えば、燃料供給経路１２内の残留している給油前の燃料がすべて噴射されたと判断できる値に設定されている。
【００４１】
さらに、ステップ２００では、空燃比センサ４２の出力に基づくアルコール濃度の推定値と、アルコール濃度センサ２２の検出値との差が所定範囲内であるか否かが判定される。空燃比センサ４２の出力に基づいてアルコール濃度の推定値を算出する手法については、公知（例えば、特開２００９−２７５５２２号公報）であるため、ここでは説明を省略する。ステップ２００において、給油後の積算燃料噴射量が所定値以上であって、アルコール濃度の推定値と検出値との差がほぼ０であると判定される場合には、燃料噴射モードが、給油後噴射モードから通常噴射モードに復帰される（ステップ１４０）。一方、ステップ２００の条件が成立しない場合には、給油後噴射モードのまま、本ルーチンの処理が終了される。
【００４２】
以上説明したように、図３に示す制御ルーチンによれば、給油後の積算燃料噴射量が所定値以上であって、アルコール濃度の推定値と検出値との差が所定範囲内である場合に、燃料噴射モードを通常噴射モードに復帰させることができる。そのため、アルコール濃度センサを有する第１燃料供給経路１２中のアルコール濃度分布が略一定になったことを精度高く判断して、２系統の燃料供給経路による運転を再開することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、排気エミッションやドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【００４３】
尚、上述した実施の形態２においては、空燃比センサ４２が前記第２の発明における「空燃比センサ」に相当している。また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップ２００の処理を実行することにより前記第２の発明における「アルコール濃度推定手段」及び「アルコール濃度差判定手段」が、上記ステップ１４０の処理を実行することにより前記第２の発明における「燃料使用許可手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【００４４】
１０  内燃機関
１２  低圧燃料系の燃料供給経路
１４  高圧燃料系の燃料供給経路
１６  燃料タンク
１８  低圧燃料ポンプ
２０  低圧燃料配管
２２  アルコール濃度センサ
２４  低圧デリバリーパイプ
２６  低圧燃料系の燃料噴射弁
２８  系統分岐点
３０  高圧燃料配管
３２  高圧燃料ポンプ
３４  高圧デリバリーパイプ
３６  高圧燃料系の燃料噴射弁
３８  リリーフバルブ
４０  リターン燃料配管
４２  空燃比センサ
５０  ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
【図１】
2011247205.tif 000003
【図２】
2011247205.tif 000004
【図３】
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