(57)【要約】【課題】内燃機関の燃料供給制御装置において、高オクタン価燃料に含酸素燃料が含まれている場合に、含酸素燃料含有率を正確に算出する技術を提供する。【解決手段】原料燃料が通常燃料の場合と原料燃料が混合燃料の場合とでは、一定流量中での温度上昇量が異なることを利用して、一定流量中でのヒートパイプで原料燃料を加熱したときの原料燃料の温度上昇量を、同条件での予め定まっている通常燃料の温度上昇量と対比して温度上昇量の差を算出し（Ｓ１０２）、予め定まっている温度上昇量の差と含酸素燃料含有率との関係のマップに算出した温度上昇量の差を取り込むことにより、含酸素燃料含有率を算出する（Ｓ１０３）。【選択図】図６
2011247204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
含酸素燃料を含まない通常燃料と、含酸素燃料と通常燃料とが混合された混合燃料と、のどちらかを用いた原料燃料を、高オクタン価成分の含有率が原料燃料より多く分離後の含酸素燃料を含む高オクタン価燃料と、高オクタン価成分の含有率が原料燃料より少ない低オクタン価燃料と、に分離する燃料分離手段と、
内燃機関の運転状態に応じて、前記内燃機関に供給する高オクタン価燃料と低オクタン価燃料との割合を基本マップに合わせて変更して燃料を供給する燃料供給手段と、
を備えた内燃機関の燃料供給制御装置であって、
前記燃料分離手段で原料燃料を分離する前に、原料燃料を加熱する加熱手段と、
原料燃料が通常燃料の場合と原料燃料が混合燃料の場合とでは、物性が異なることを利用して、前記加熱手段で原料燃料を加熱したときの原料燃料の変化を、同条件での予め定まっている通常燃料の変化と対比して互いの物性が異なることに関連する物理量を算出し、予め定まっている物理量と含酸素燃料含有率との関係のマップに算出した物理量を取り込むことにより、含酸素燃料含有率を算出する含有率算出手段を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項２】
前記含有率算出手段は、原料燃料が通常燃料の場合と原料燃料が混合燃料の場合とでは、一定流量中での温度上昇量が異なることを利用して、一定流量中での前記加熱手段で原料燃料を加熱したときの原料燃料の温度上昇量を、同条件での予め定まっている通常燃料の温度上昇量と対比して温度上昇量の差を算出し、予め定まっている温度上昇量の差と含酸素燃料含有率との関係のマップに算出した温度上昇量の差を取り込むことにより、含酸素燃料含有率を算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項３】
前記含有率算出手段は、原料燃料が通常燃料の場合と原料燃料が混合燃料の場合とでは、一定温度中での流量が異なることを利用して、目標温度に前記加熱手段で原料燃料を加熱したときの原料燃料の流量を、同条件での予め定まっている通常燃料の流量と対比して流量の差を算出し、予め定まっている流量の差と含酸素燃料含有率との関係のマップに算出した流量の差を取り込むことにより、含酸素燃料含有率を算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項４】
前記含有率算出手段は、原料燃料が通常燃料の場合と原料燃料が混合燃料の場合とでは、前記加熱手段から原料燃料に供給された伝熱量に対する熱伝達率が異なることを利用して、前記加熱手段で原料燃料を加熱したときの原料燃料の温度上昇量と流量と熱伝達率とを掛けて算出する伝熱量と、同条件での予め定まっている通常燃料の伝熱量とが略同じになることから、原料燃料の熱伝達率を算出し、予め定まっている熱伝達率と含酸素燃料含有率との関係のマップに原料燃料の熱伝達率を取り込むことにより、含酸素燃料含有率を算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項５】
前記燃料分離手段で分離した高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンクと、
前記高オクタン価燃料タンク内の高オクタン価燃料の残量を検知する残量検知手段と、
前記高オクタン価燃料タンク内に残っている高オクタン価燃料中の含酸素燃料含有率と、前記残量検知手段が検知する前記高オクタン価燃料タンク内に残っている高オクタン価燃料の残量と、前記高オクタン価燃料タンクに流入する高オクタン価燃料の流入量と、前記高オクタン価燃料タンクに流入する高オクタン価燃料の含酸素燃料含有率であって前記含有率算出手段で算出された含酸素燃料含有率と、に基づいて算出される前記高オクタン価燃料タンク内の高オクタン価燃料中の含酸素燃料含有率に応じて、前記基本マップに対して燃料の供給量を増量する燃料増量手段と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料供給
制御装置。
【請求項６】
前記燃料増量手段は、前記含有率算出手段で算出された含酸素燃料含有率に応じて、前記基本マップに対して前記基本マップの高オクタン価燃料と低オクタン価燃料との割合と同じ割合で燃料の供給量を増量することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料供給制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原料燃料を分離装置で、高オクタン価成分の含有率が原料燃料より多い高オクタン価燃料と、高オクタン価成分の含有率が原料燃料より少ない低オクタン価燃料と、に分離し、内燃機関の運転状態に応じて高オクタン価燃料と低オクタン価燃料との割合を変更して燃料を供給する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。これにより、内燃機関に供給する燃料のオクタン価を内燃機関の運転状態に応じて調節することができる。よって、高負荷領域では、高オクタン価燃料を使用してトルクを上昇させたり、低負荷領域では、低オクタン価燃料を使用してノッキングを抑制したりしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００４−５２２０３９号公報
【特許文献２】特開２００９−０２４５５１号公報
【特許文献３】特開２００９−０４７００８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、原料燃料にエタノール、メタノール等のアルコールやＭＴＢＥ等の含酸素燃料をガソリン等の石油系燃料に混合した混合燃料を用いることが検討されている。原料燃料に混合燃料を用いた場合には、石油系燃料だけの通常燃料を用いた場合とは、分離後の燃料のオクタン価、発熱量等の燃料性状が異なってくる。これは、含酸素燃料は、含酸素燃料の有する極性によりアロマ成分と同様に分離膜を透過し易いので、混合燃料に含まれる含酸素燃料は、高オクタン価燃料に分離されるためである。このため、生成された高オクタン価燃料は、分離後の含酸素燃料を含み、燃料性状が大きく変化してしまう。よって、この高オクタン価燃料を用いると、含酸素燃料を多く含むため、通常燃料から分離した場合と等量だけ供給しても、排気空燃比がリーン空燃比側へシフトしてしまう。これに対し、空燃比センサでフィードバック制御して排気空燃比を調整することが考えられる。しかし、内燃機関の運転状態に応じて高オクタン価燃料の供給割合は変更されるので、全供給量に対する含酸素燃料量の割合は逐次変化することになる。よって、空燃比センサでフィードバック制御して排気空燃比を調整しても後追いの調整となり、排気空燃比を目標空燃比に調整することが困難である。排気空燃比を目標空燃比に調整するためには、高オクタン価燃料に含まれている含酸素燃料含有率を算出し、算出した含酸素燃料含有率に応じて燃料供給量を補正する必要がある。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みたものであり、本発明の目的は、内燃機関の燃料供給制御装置において、高オクタン価燃料に含酸素燃料が含まれている場合に、含酸素燃料含有率を正確に算出する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
含酸素燃料を含まない通常燃料と、含酸素燃料と通常燃料とが混合された混合燃料と、のどちらかを用いた原料燃料を、高オクタン価成分の含有率が原料燃料より多く分離後の含酸素燃料を含む高オクタン価燃料と、高オクタン価成分の含有率が原料燃料より少ない低オクタン価燃料と、に分離する燃料分離手段と、
内燃機関の運転状態に応じて、前記内燃機関に供給する高オクタン価燃料と低オクタン価燃料との割合を基本マップに合わせて変更して燃料を供給する燃料供給手段と、
を備えた内燃機関の燃料供給制御装置であって、
前記燃料分離手段で原料燃料を分離する前に、原料燃料を加熱する加熱手段と、
原料燃料が通常燃料の場合と原料燃料が混合燃料の場合とでは、物性が異なることを利用して、前記加熱手段で原料燃料を加熱したときの原料燃料の変化を、同条件での予め定まっている通常燃料の変化と対比して互いの物性が異なることに関連する物理量を算出し、予め定まっている物理量と含酸素燃料含有率との関係のマップに算出した物理量を取り込むことにより、含酸素燃料含有率を算出する含有率算出手段を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置である。
【０００７】
原料燃料が通常燃料の場合と原料燃料が混合燃料の場合とでは、物性が異なるため、加熱手段で原料燃料を加熱すると、原料燃料中の含酸素燃料含有率による物性の違いが原料燃料の変化として現れる。そこで、加熱手段で原料燃料を加熱したときの原料燃料の変化を、同条件での予め定まっている通常燃料の変化と対比して互いの物性が異なることに関連する物理量を算出し、予め定まっている物理量と含酸素燃料含有率との関係のマップに算出した物理量を取り込むことにより、含酸素燃料含有率を算出する。これによると、高オクタン価燃料の含酸素燃料含有率を正確に算出することができる。したがって、正確に算出した含酸素燃料含有率に応じて燃料供給量を補正することができるので、内燃機関の運転状態に応じて高オクタン価燃料の供給割合を変更し、燃料の全供給量に対する含酸素燃料量の割合が逐次変化していても、排気空燃比を目標空燃比に調整することができ、排気空燃比がリーン空燃比側へシフトしてしまうことを抑制することができる。
【０００８】
前記含有率算出手段は、原料燃料が通常燃料の場合と原料燃料が混合燃料の場合とでは、一定流量中での温度上昇量が異なることを利用して、一定流量中での前記加熱手段で原料燃料を加熱したときの原料燃料の温度上昇量を、同条件での予め定まっている通常燃料の温度上昇量と対比して温度上昇量の差を算出し、予め定まっている温度上昇量の差と含酸素燃料含有率との関係のマップに算出した温度上昇量の差を取り込むことにより、含酸素燃料含有率を算出するとよい。
【０００９】
原料燃料が通常燃料の場合と原料燃料が混合燃料の場合とでは、一定流量中での温度上昇量が異なるため、加熱手段で原料燃料を加熱すると、原料燃料中の含酸素燃料含有率による一定流量中での温度上昇量の違いが温度上昇量に現れる。そこで、一定流量中での加熱手段で原料燃料を加熱したときの原料燃料の温度上昇量を、同条件での予め定まっている通常燃料の温度上昇量と対比して温度上昇量の差を算出し、予め定まっている温度上昇量の差と含酸素燃料含有率との関係のマップに算出した温度上昇量の差を取り込むことにより、含酸素燃料含有率を算出する。これによると、高オクタン価燃料の含酸素燃料含有率を正確に算出することができる。
【００１０】
前記含有率算出手段は、原料燃料が通常燃料の場合と原料燃料が混合燃料の場合とでは、一定温度中での流量が異なることを利用して、目標温度に前記加熱手段で原料燃料を加熱したときの原料燃料の流量を、同条件での予め定まっている通常燃料の流量と対比して流量の差を算出し、予め定まっている流量の差と含酸素燃料含有率との関係のマップに算出した流量の差を取り込むことにより、含酸素燃料含有率を算出するとよい。
【００１１】
原料燃料が通常燃料の場合と原料燃料が混合燃料の場合とでは、一定温度中での流量が異なるため、加熱手段で原料燃料を加熱すると、原料燃料中の含酸素燃料含有率による一定温度中での流量の違いが流量に現れる。そこで、一定温度中での加熱手段で原料燃料を加熱したときの原料燃料の流量を、同条件での予め定まっている通常燃料の流量と対比して流量の差を算出し、予め定まっている流量の差と含酸素燃料含有率との関係のマップに
算出した流量の差を取り込むことにより、含酸素燃料含有率を算出する。これによると、高オクタン価燃料の含酸素燃料含有率を正確に算出することができる。
【００１２】
前記含有率算出手段は、原料燃料が通常燃料の場合と原料燃料が混合燃料の場合とでは、前記加熱手段から原料燃料に供給された伝熱量に対する熱伝達率が異なることを利用して、前記加熱手段で原料燃料を加熱したときの原料燃料の温度上昇量と流量と熱伝達率とを掛けて算出する伝熱量と、同条件での予め定まっている通常燃料の伝熱量とが略同じになることから、原料燃料の熱伝達率を算出し、予め定まっている熱伝達率と含酸素燃料含有率との関係のマップに原料燃料の熱伝達率を取り込むことにより、含酸素燃料含有率を算出するとよい。
【００１３】
原料燃料が通常燃料の場合と原料燃料が混合燃料の場合とでは、加熱手段から原料燃料に供給された伝熱量に対する熱伝達率が異なるため、加熱手段で原料燃料を加熱すると、原料燃料中の含酸素燃料含有率による伝熱量に対する熱伝達率の違いが熱伝達率に現れる。そこで、加熱手段で原料燃料を加熱したときの原料燃料の温度上昇量と流量と熱伝達率とを掛けて算出する伝熱量と、同条件での予め定まっている通常燃料の伝熱量とが略同じになることから、原料燃料の熱伝達率を算出し、予め定まっている熱伝達率と含酸素燃料含有率との関係のマップに原料燃料の熱伝達率を取り込むことにより、含酸素燃料含有率を算出する。これによると、高オクタン価燃料の含酸素燃料含有率を正確に算出することができる。
【００１４】
前記燃料分離手段で分離した高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンクと、
前記高オクタン価燃料タンク内の高オクタン価燃料の残量を検知する残量検知手段と、
前記高オクタン価燃料タンク内に残っている高オクタン価燃料中の含酸素燃料含有率と、前記残量検知手段が検知する前記高オクタン価燃料タンク内に残っている高オクタン価燃料の残量と、前記高オクタン価燃料タンクに流入する高オクタン価燃料の流入量と、前記高オクタン価燃料タンクに流入する高オクタン価燃料の含酸素燃料含有率であって前記含有率算出手段で算出された含酸素燃料含有率と、に基づいて算出される前記高オクタン価燃料タンク内の高オクタン価燃料中の含酸素燃料含有率に応じて、前記基本マップに対して燃料の供給量を増量する燃料増量手段と、
を更に備えるとよい。これによると、高オクタン価燃料タンク内の高オクタン価燃料中の正確に算出した含酸素燃料含有率に応じて燃料供給量を増量補正することができるので、内燃機関の運転状態に応じて高オクタン価燃料の供給割合を変更し、全供給量に対する含酸素燃料量の割合が逐次変化していても、排気空燃比を目標空燃比に調整することができ、排気空燃比がリーン空燃比側へシフトしてしまうことを抑制することができる。
【００１５】
前記燃料増量手段は、前記含有率算出手段で算出された含酸素燃料含有率に応じて、前記基本マップに対して前記基本マップの高オクタン価燃料と低オクタン価燃料との割合と同じ割合で燃料の供給量を増量するとよい。これによると、補正により増量される燃料の供給量も基本マップの高オクタン価燃料と低オクタン価燃料との割合と同じ割合であるので、補正後に供給される燃料のオクタン価を、内燃機関の運転状態に最適なオクタン価に維持することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、内燃機関の燃料供給制御装置において、高オクタン価燃料に含酸素燃料が含まれている場合に、含酸素燃料含有率を正確に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る基本マップの内燃機関の運転状態と要求オクタン価との関係を示す図である。
【図３】実施例１に係る基本マップの内燃機関の機関負荷と燃料噴射量との関係を示す図である。
【図４】実施例１に係る内燃機関の運転状態と通常燃料の温度上昇量との関係を示す図である。
【図５】実施例１に係る温度上昇量の差と含酸素燃料含有率との関係を示す図である。
【図６】実施例１に係る燃料供給制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】実施例１に係る高ＲＯＮ燃料の含酸素燃料含有率と増量補正分の燃料との関係を示す図である。
【図８】実施例１に係る内燃機関の機関負荷と増量補正された燃料噴射量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
【００１９】
＜実施例１＞
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適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１には、内燃機関１を作動させる燃料を貯留する燃料タンク２が配置されている。燃料タンク２には、給油された原料燃料が貯留される。ここで、原料燃料とは、例えば９０ＲＯＮの通常のガソリン等の石油系燃料（通常燃料）や、エタノール、メタノール等のアルコールやＭＴＢＥ等の含酸素燃料をガソリン等の石油系燃料に混合した混合燃料である。燃料タンク２の原料燃料は、燃料タンク２内の燃料ポンプＰによって原料燃料配管に送り出される。原料燃料配管の途中には、流量制御弁３が設けられている。流量制御弁３は、原料燃料配管を流通する原料燃料の流量を調節する。原料燃料は、燃料ポンプＰ及び流量制御弁３によって、所定の圧力まで昇圧される。流量制御弁３よりも下流の原料燃料配管には、ヒートパイプ４が設けられている。ヒートパイプ４は、内燃機関１の排気通路５内を流通する排気の熱を受けた媒体で原料燃料を加熱する。昇圧された原料燃料は、ヒートパイプ４によって、所定の温度まで昇温される。ヒートパイプ４が、本発明の加熱手段に対応する。ヒートパイプ４よりも下流の原料燃料配管には、温度センサ６が設けられている。温度センサ６は、ヒートパイプ４によって加熱された原料燃料の温度を検知する。
【００２０】
温度センサ６よりも下流側で原料燃料配管は、分離器７に接続されている。分離器７は、加熱された原料燃料を、高オクタン価成分が原料燃料より多い例えば１０３ＲＯＮの高ＲＯＮ燃料（高オクタン価燃料）と、高オクタン価成分が原料燃料より少ない例えば８８ＲＯＮの低ＲＯＮ燃料（低オクタン価燃料）と、に分離する。分離器７は、容器内をアロマ分離膜８で仕切って２つの区画９，１０を形成している。アロマ分離膜８は、原料燃料中の芳香族成分を選択的に透過させる性質を有している。分離器７に流入した高温高圧の原料燃料は、イダクタ１１の作用により負圧となった区画１０側へアロマ分離膜８を透過すると、芳香族成分量が多くなり、高ＲＯＮ燃料となる。一方、アロマ分離膜８を透過しない場合には、芳香族成分量が少なく、低ＲＯＮ燃料となる。分離器７における燃料がアロマ分離膜８を透過していない区画９は、低ＲＯＮ燃料配管に接続されている。分離器７における燃料がアロマ分離膜８を透過した区画１０は、高ＲＯＮ燃料配管に接続されている。本実施例における分離器７が、本発明の燃料分離手段に対応する。
【００２１】
低ＲＯＮ燃料配管及び高ＲＯＮ燃料配管の途中には、各燃料を冷却する燃料クーラ１２，１３が配置されている。燃料クーラ１２，１３は、各燃料を外気と熱交換して冷却する。燃料クーラ１２よりも下流側の低ＲＯＮ燃料配管は、内燃機関１内のインジェクタ１４に接続されている。燃料クーラ１３よりも下流の高ＲＯＮ燃料配管には、高ＲＯＮ燃料配
管に接続された区画１０内に負圧を発生させるイダクタ１１が設けられている。イダクタ１１よりも下流側の高ＲＯＮ燃料配管は、高ＲＯＮ燃料タンク１５に接続されている。高ＲＯＮ燃料タンク１５が、本発明の高オクタン価燃料タンクに対応する。高ＲＯＮ燃料タンク１５内には、貯留されている高ＲＯＮ燃料の残量を検知する残量センサ１６が配置されている。残量センサ１６が、本発明の残量検知手段に対応する。高ＲＯＮ燃料タンク１５内の高ＲＯＮ燃料は、燃料ポンプＰで汲み上げられて内燃機関１内のインジェクタ１７に供給される。
【００２２】
以上述べたように構成された内燃機関１には、内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（Electronic Control Unit：以下、ＥＣＵという）１８が併設されている。ＥＣ
Ｕ１８は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。ＥＣＵ１８には、上記した温度センサ６及び残量センサ１６の他、クランクポジションセンサ２０、アクセルポジションセンサ２１等の各種センサが電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１８に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ１８には、流量制御弁３、イダクタ１１、及びインジェクタ１４，１７が電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ１８によりこれらの機器が制御される。
【００２３】
ＥＣＵ１８は、内燃機関１内の夫々のインジェクタ１４，１７から吸気ポートへ噴射される高ＲＯＮ燃料及び低ＲＯＮ燃料の割合を、運転状態に応じて変更する。図２は、基本マップの内燃機関１の運転状態と要求オクタン価との関係を示す図である。図２中の実線Ｌは、内燃機関のロード線Ｌを示している。このロード線Ｌに示すように内燃機関１の運転状態が変化すると、内燃機関１の要求オクタン価が変化する。このため、要求オクタン価が実現されるように、高ＲＯＮ燃料及び低ＲＯＮ燃料の噴射量の割合を決定する。図３は、基本マップの内燃機関１の機関負荷と燃料噴射量との関係を示す図である。図３に示すように、機関負荷が上昇する程、燃料噴射量が多くなると共に高ＲＯＮ燃料割合も増加する。このような図２や図３に示す関係は、予め実験や検証等で導出されて基本マップとしてＥＣＵ１８に記憶されている。そして、クランクポジションセンサ２０で検出する機関回転速度や、アクセルポジションセンサ２１で検出する機関負荷を、図２や図３の基本マップに取り込み、内燃機関１の運転状態に応じて、高ＲＯＮ燃料及び低ＲＯＮ燃料の噴射量の割合や、燃料噴射量を決定し、各インジェクタ１４，１７から各燃料を噴射する。このような制御を行うＥＣＵ１８が、本発明の燃料供給手段に対応する。
【００２４】
ところで、上記の基本マップに採用されている高ＲＯＮ燃料や低ＲＯＮ燃料は、原料燃料として石油系燃料の通常燃料を用いる場合を想定している。しかし、近年では、原料燃料として、混合燃料を用いる場合がある。原料燃料に混合燃料を用いた場合には、混合燃料に含まれる含酸素燃料がその極性によりアロマ成分と同様にアロマ分離膜８を透過し易いので、混合燃料を分離した高ＲＯＮ燃料には、分離後の含酸素燃料が多く含まれることになる。特に、含酸素燃料が混合燃料よりも量の少ない高ＲＯＮ燃料中に含有されるようになるので、高ＲＯＮ燃料中の含酸素燃料含有率も高くなる。このような混合燃料から分離された高ＲＯＮ燃料を用いて、基本マップに従い燃料供給制御を行うと、高ＲＯＮ燃料が含酸素燃料を多く含むため、高ＲＯＮ燃料を用いる運転状態で、内燃機関の排気通路に配置される空燃比センサが検知する排気空燃比がリーン空燃比側へシフトしてしまう。特に、高ＲＯＮ燃料をより多く用いる高負荷領域になる程、排気空燃比はよりリーン空燃比側へシフトすることになる。排気空燃比は、三元触媒等を用いた排気浄化のためにストイキ等の目標空燃比に調整されることが望まれる。これに対し、空燃比センサやＯ２センサ等でフィードバック制御して排気空燃比を調整することが考えられる。しかし、上記したように内燃機関１の運転状態に応じて高ＲＯＮ燃料の供給割合は変更されるので、燃料の全供給量に対する含酸素燃料量の割合は逐次変化することになる。よって、空燃比センサでフィードバック制御して排気空燃比を調整しようとすると、フィードバックに用いる含酸素燃料量の割合は、過去のものであり、今現在の含酸素燃料量の割合は、その過去の割
合とは異なるおそれがある。そうすると、空燃比センサでフィードバック制御しても、後追いの調整となり、排気空燃比は目標空燃比からずれてしまい、排気空燃比を目標空燃比に調整することが困難である。排気空燃比を目標空燃比に調整するためには、予め高ＲＯＮ燃料に含まれている含酸素燃料含有率を算出し、算出した含酸素燃料含有率が大きい程、燃料供給量を増量補正する必要がある。
【００２５】
そこで、本実施例では、原料燃料が通常燃料の場合と原料燃料が混合燃料の場合とでは、一定流量中での温度上昇量が異なることを利用して、一定流量中でのヒートパイプ４で原料燃料を加熱したときの原料燃料の温度上昇量を、同条件での予め定まっている通常燃料の温度上昇量と対比して温度上昇量の差を算出し、予め定まっている温度上昇量の差と含酸素燃料含有率との関係のマップに原料燃料の温度上昇量の差を取り込むことにより、含酸素燃料含有率を算出するようにした。このような制御を行うＥＣＵ１８が、本発明の含有率算出手段に対応する。
【００２６】
原料燃料が通常燃料の場合と原料燃料が混合燃料の場合とでは、一定流量中での温度上昇量が異なるため、ヒートパイプ４で原料燃料を加熱すると、原料燃料中の含酸素燃料含有率による一定流量中での温度上昇量の違いが温度上昇量に現れる。そこで、一定流量中でのヒートパイプ４で原料燃料を加熱したときの原料燃料の温度上昇量を、同条件での予め定まっている通常燃料の温度上昇量と対比して温度上昇量の差を算出し、予め定まっている温度上昇量の差と含酸素燃料含有率との関係のマップに算出した温度上昇量の差を取り込むことにより、含酸素燃料含有率を算出する。これによると、高ＲＯＮ燃料の含酸素燃料含有率を正確に算出することができる。したがって、正確に算出した含酸素燃料含有率に応じて燃料供給量を補正することができるので、内燃機関１の運転状態に応じて高ＲＯＮ燃料の供給割合を変更し、燃料の全供給量に対する含酸素燃料量の割合が逐次変化していても、排気空燃比を目標空燃比に調整することができ、排気空燃比がリーン空燃比側へシフトしてしまうことを抑制することができる。
【００２７】
含有率算出手段は、具体的には、流量制御弁３で原料燃料の流量を一定流量に設定する。そのときに、ヒートパイプ４で加熱後の原料燃料の温度を温度センサ６によって検知する。加熱前の原料燃料の温度は、吸気温度と同一と判断して内燃機関１の吸気温度センサから取得するものでもよいし、燃料タンク２に温度センサを設置しておき、当該温度センサから取得するものでもよい。加熱後の原料燃料の温度と、加熱前の原料燃料の温度と、から原料燃料の温度上昇量が算出できる。図４は、内燃機関１の運転状態と通常燃料の温度上昇量との関係を示す図である。また、上記と同条件、例えば、同じ機関負荷及び同じ機関回転速度のときの通常燃料の温度上昇量を、予め求められている図４に示すマップから導出する。そして、原料燃料の温度上昇量と通常燃料の温度上昇量とを対比して、温度上昇量の差を算出する。図５は、温度上昇量の差と含酸素燃料含有率との関係を示す図である。この温度上昇量の差を、図５に示す予め定まっている温度上昇量の差と含酸素燃料含有率との関係のマップに取り込むことで、高ＲＯＮ燃料の含酸素燃料含有率を算出することができる。
【００２８】
ここで、本実施例では、高ＲＯＮ燃料は、分離器７で分離後に高ＲＯＮ燃料タンク１５に貯留される。上記のようにして今現在分離器７で分離される高ＲＯＮ燃料の含酸素燃料含有率は判明する。しかし、高ＲＯＮ燃料タンク１５内には、以前に分離されて既に貯留されている含酸素燃料含有率が同じではない可能性のある高ＲＯＮ燃料の残量が存在する可能性がある。高ＲＯＮ燃料タンク１５内に以前の高ＲＯＮ燃料の残量が存在する場合に、高ＲＯＮ燃料タンク１５内に新たな高ＲＯＮ燃料を流入させると、上記のようにして含酸素含有率を算出しても、高ＲＯＮ燃料タンク１５内の高ＲＯＮ燃料は、以前の残量と新たな流入量とが混ざり合い、含酸素含有率が変化してしまうおそれがある。
【００２９】
そこで、本実施例では、高ＲＯＮ燃料タンク１５内に残っている高ＲＯＮ燃料中の含酸素燃料含有率と、残量センサ１６が検知する高ＲＯＮ燃料タンク１５内に残っている高ＲＯＮ燃料の残量と、高ＲＯＮ燃料タンク１５に流入する高ＲＯＮ燃料の流入量と、高ＲＯＮ燃料タンク１５に流入する高ＲＯＮ燃料の含酸素燃料含有率であって上記の含有率算出手段で算出された含酸素燃料含有率と、に基づいて算出される高ＲＯＮ燃料タンク１５内の高ＲＯＮ燃料中の含酸素燃料含有率に応じて、基本マップに対して基本マップの高ＲＯＮ燃料と低ＲＯＮ燃料との割合と同じ割合で燃料の供給量を増量する。このような制御を行うＥＣＵ１８が、本発明の燃料増量手段に対応する。
【００３０】
高ＲＯＮ燃料タンク１５内の高ＲＯＮ燃料中の含酸素燃料含有率は、高ＲＯＮ燃料タンク１５内に残っている高ＲＯＮ燃料中の含酸素燃料含有率と残量センサ１６が検知する高ＲＯＮ燃料タンク１５内の残量と掛けて残量含酸素燃料量を算出し、流入する高ＲＯＮ燃料の流入量と含有率算出手段で算出された含酸素燃料含有率とを掛けて流入含酸素燃料量を算出し、残量含酸素燃料量と流入含酸素燃料量とを足したものを高ＲＯＮ燃料の残量と流入量とを足したもので割ると算出できる。
【００３１】
これによると、正確に算出した含酸素燃料含有率に応じて燃料供給量を増量補正することができるので、内燃機関１の運転状態に応じて高ＲＯＮ燃料の供給割合を変更し、燃料の全供給量に対する含酸素燃料量の割合が逐次変化していても、排気空燃比を目標空燃比に調整することができ、排気空燃比がリーン空燃比側へシフトしてしまうことを抑制することができる。また、補正により増量される燃料の供給量も基本マップの高ＲＯＮ燃料と低ＲＯＮ燃料との割合と同じ割合であるので、補正後に供給される燃料のオクタン価を、内燃機関１の運転状態に最適なオクタン価に維持することができる。なお、燃料増量手段としては、上記の制御だけでなく、算出された含酸素燃料含有率に応じて、基本マップに対して燃料の供給量を増量し、排気空燃比を目標空燃比に追従させるものであればよい。また、高ＲＯＮ燃料タンク１５が無い場合や残量が０とみなせる場合等では、含有率算出手段で算出された含酸素燃料含有率に応じて、基本マップに対して燃料の供給量を増量し、排気空燃比を目標空燃比に追従させるものでもよい。
【００３２】
次に、本実施例による燃料供給制御のフローについて説明する。図６は、本実施例に係る燃料供給制御ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、特に、内燃機関１が機関始動して、ヒートパイプ４で原料燃料を加熱し、一定流量中で加熱された原料燃料が加熱安定域に到達した場合に実行される。
【００３３】
本ルーチンの処理が開始されると、まず、Ｓ１０１では、一定流量中の原料燃料の温度上昇量を算出する。加熱後の原料燃料の温度は、温度センサ６で検知する。加熱前の原料燃料の温度は、吸気温度センサや燃料タンク２内の温度センサ等で検知する。そして、加熱後の原料燃料の温度から加熱前の原料燃料の温度を差し引くことで、原料燃料の温度上昇量を算出する。
【００３４】
Ｓ１０２では、原料燃料と通常燃料との温度上昇量の差を算出する。原料燃料の温度上昇量は、Ｓ１０１で算出されている。通常燃料の温度上昇量は、図４に示すマップに、Ｓ１０１で原料燃料の温度上昇量を算出したときと同条件、例えば、同じ機関負荷及び同じ機関回転速度を取り込むことで導出できる。そして、原料燃料の温度上昇量と、通常燃料の温度上昇量と、を対比し、通常燃料の温度上昇量から原料燃料の温度上昇量を差し引くことで、原料燃料と通常燃料との温度上昇量の差を算出する。ここで、温度上昇量の差を算出する際には、通常燃料の温度上昇量から原料燃料の温度上昇量を差し引くようにしている。これは、含酸素燃料を有する原料燃料が、通常燃料に比して、温度上昇が鈍化するからである。つまり、含酸素燃料を有する原料燃料の温度上昇量が通常燃料の温度上昇量に比して小さくなるからである。含酸素燃料を有する原料燃料、ここでは１０％のエタノ
ールを含有するものを例に挙げると、沸点低下の影響すなわち液相比率の低下（気相比率の増加）により熱伝達性能が通常燃料に比して約１０％低下し、気化潜熱の影響により通常燃料に比して約７％の吸熱量が増加し、比熱増加の影響により約２％の温度上昇が鈍化し、１０℃前後温度上昇量が鈍化する。このため、通常燃料の温度上昇量から原料燃料の温度上昇量を差し引くことで、温度上昇量の差を正値として算出するようにしている。
【００３５】
Ｓ１０３では、Ｓ１０２で算出した温度上昇量の差から、分離器７で分離された高ＲＯＮ燃料中の含酸素燃料含有率を算出する。分離器７で分離された高ＲＯＮ燃料中の含酸素燃料含有率の算出は、図５に示す予め定まっている温度上昇量の差と含酸素燃料含有率との関係のマップに、Ｓ１０２で算出した温度上昇量の差を取り込むことで行われる。温度上昇量の差が大きい程、含酸素燃料含有率が多くなる。Ｓ１０１〜Ｓ１０３を実行するＥＣＵ１８が含有率算出手段に対応する。
【００３６】
Ｓ１０４では、高ＲＯＮ燃料タンク１５内の高ＲＯＮ燃料中の含酸素燃料含有率を算出する。高ＲＯＮ燃料タンク１５内の高ＲＯＮ燃料中の含酸素燃料含有率の算出は、高ＲＯＮ燃料タンク１５内に残っている高ＲＯＮ燃料中の含酸素燃料含有率と残量センサ１６が検知する高ＲＯＮ燃料タンク１５内の残量と掛けて残量含酸素燃料量を算出し、分離器７で分離され流入する高ＲＯＮ燃料の流入量とＳ１０３で算出された含酸素燃料含有率とを掛けて流入含酸素燃料量を算出し、残量含酸素燃料量と流入含酸素燃料量とを足したものを、高ＲＯＮ燃料の残量と流入量とを足したもので割ることで行われる。
【００３７】
Ｓ１０５では、Ｓ１０４で算出した含酸素燃料含有率が、前回本ルーチンを実行したときの高ＲＯＮ燃料タンク１５内の高ＲＯＮ燃料中の含酸素燃料含有率（前回値）と等しいか否かを判別する。Ｓ１０５において肯定判定された場合には、Ｓ１０６へ移行する。Ｓ１０５において否定判定された場合には、Ｓ１０７へ移行する。
【００３８】
Ｓ１０６では、増量補正する燃料供給量を前回と同様に増量率を維持して、基本マップに対して基本マップの高ＲＯＮ燃料と低ＲＯＮ燃料との割合と同じ割合で燃料供給量を増量補正する。図７は、高ＲＯＮ燃料の含酸素燃料含有率と増量補正分の燃料との関係を示す図である。図７に示すように、高ＲＯＮ燃料の含酸素燃料含有率が多くなると、増量補正分の燃料が多くなる一次関数的な関係を有する。このため、図７の関係のマップを用いて高ＲＯＮ燃料の含酸素燃料含有率から増量補正分の燃料が求まる。図８は、内燃機関１の機関負荷と増量補正された燃料噴射量との関係を示す図である。ここで、図８に示すように、増量補正分の燃料は、そのときの機関負荷の基本マップの高ＲＯＮ燃料と低ＲＯＮ燃料との割合と同じ割合で増量される。このような燃料の増量補正により、排気空燃比をストイキ等の目標空燃比に調整することができ、リーン空燃比側へのシフトを抑制することができる。
【００３９】
Ｓ１０７では、増量補正する燃料供給量を今回新たに変更し増量率を更新して、基本マップに対して基本マップの高ＲＯＮ燃料と低ＲＯＮ燃料との割合と同じ割合で燃料供給量を増量補正する。図７の関係のマップを用いて高ＲＯＮ燃料の含酸素燃料含有率から増量補正分の燃料が求まる。図８に示すように、増量補正分の燃料は、そのときの機関負荷の基本マップの高ＲＯＮ燃料と低ＲＯＮ燃料との割合と同じ割合で増量される。このような燃料の増量補正により、排気空燃比をストイキ等の目標空燃比に調整することができ、リーン空燃比側へのシフトを抑制することができる。
【００４０】
＜その他＞
本発明に係る内燃機関の燃料供給制御装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。本発明としては、含有率算出手段は、原料燃料が通常燃料の場合と原料燃料が混合燃料の場合とでは、物
性が異なることを利用して、ヒートパイプ４で原料燃料を加熱したときの原料燃料の変化を、同条件での予め定まっている通常燃料の変化と対比して互いの物性が異なることに関連する物理量を算出し、予め定まっている物理量と含酸素燃料含有率との関係のマップに算出した物理量を取り込むことにより、含酸素燃料含有率を算出するものであればよい。このような本発明の変形例を以下に説明する。
【００４１】
＜変形例１＞
変形例１において、上記実施例１と同様な構成については説明を省略する。変形例１では、原料燃料が通常燃料の場合と原料燃料が混合燃料の場合とでは、一定温度中での流量が異なることを利用して、目標温度にヒートパイプ４で原料燃料を加熱したときの原料燃料の流量を、同条件での予め定まっている通常燃料の流量と対比して流量の差を算出し、予め定まっている流量の差と含酸素燃料含有率との関係のマップに算出した流量の差を取り込むことにより、含酸素燃料含有率を算出する。このような制御を行うＥＣＵ１８が、本発明の含有率算出手段に対応する。
【００４２】
原料燃料が通常燃料の場合と原料燃料が混合燃料の場合とでは、一定温度中での流量が異なるため、目標温度にヒートパイプ４で原料燃料を加熱すると、原料燃料中の含酸素燃料含有率による流量の違いが流量に現れる。そこで、目標温度にヒートパイプ４で原料燃料を加熱したときの原料燃料の流量を、同条件での予め定まっている通常燃料の流量と対比して流量の差を算出し、予め定まっている流量の差と含酸素燃料含有率との関係のマップに算出した流量の差を取り込むことにより、含酸素燃料含有率を算出する。これによると、高ＲＯＮ燃料の含酸素燃料含有率を正確に算出することができる。
【００４３】
含有率算出手段は、具体的には、ヒートパイプ４で加熱後の原料燃料の温度を温度センサ６によって検知し、目標温度に加熱する。加熱前の原料燃料の温度は、吸気温度と同一と判断して内燃機関１の吸気温度センサから取得するものでもよいし、燃料タンク２に温度センサを設置しておき、当該温度センサから取得するものでもよい。このときの原料燃料の流量を原料燃料配管に配置した流量センサで検知したり、流量制御弁３の開度から推定したりする。また、上記と同条件、例えば、同じ機関負荷及び同じ機関回転速度のときの通常燃料の流量を、予め求められているマップから導出する。そして、原料燃料の流量と通常燃料の流量とを対比して、流量の差を算出する。この流量の差を、予め定まっている流量の差と含酸素燃料含有率との関係のマップに取り込むことで、高ＲＯＮ燃料の含酸素燃料含有率を算出することができる。
【００４４】
＜変形例２＞
変形例２において、上記実施例１と同様な構成については説明を省略する。変形例２では、原料燃料が通常燃料の場合と原料燃料が混合燃料の場合とでは、ヒートパイプ４から原料燃料に供給された伝熱量に対する熱伝達率が異なることを利用して、ヒートパイプ４で原料燃料を加熱したときの原料燃料の温度上昇量△Ｔ１と流量ｍ１と熱伝達率Ｋ１とを掛けて算出する伝熱量Ｑ１（＝△Ｔ１×ｍ１×Ｋ１：Ｑ１は未知）と、同条件での予め定まっている通常燃料の伝熱量Ｑ２（≒Ｑ１：Ｑ２は既知）とが略同じになることから、原料燃料の熱伝達率Ｋ１（＝△Ｔ１×ｍ１÷Ｑ２）を算出し、予め定まっている熱伝達率と含酸素燃料含有率との関係のマップに原料燃料の熱伝達率Ｋ１を取り込むことにより、含酸素燃料含有率を算出する。このような制御を行うＥＣＵ１８が、本発明の含有率算出手段に対応する。
【００４５】
原料燃料が通常燃料の場合と原料燃料が混合燃料の場合とでは、ヒートパイプ４から原料燃料に供給された伝熱量に対する熱伝達率が異なるため、例えば１００ｋｍ定常走行して伝熱量Ｑが略等しい場合に、原料燃料中の含酸素燃料含有率による熱伝達率の違いが熱伝達率に現れる。そこで、例えば１００ｋｍ定常走行して伝熱量Ｑが略等しい場合の原料
燃料の場合の伝熱量Ｑ１（＝△Ｔ１×ｍ１×Ｋ１＝Ｑ）が、同条件での予め定まっている通常燃料の場合の伝熱量Ｑ２（＝Ｑ）と略同じになることから、原料燃料の熱伝達率Ｋ１（＝△Ｔ１×ｍ１÷Ｑ２）を算出し、予め定まっている熱伝達率と含酸素燃料含有率との関係のマップに原料燃料の熱伝達率Ｋ１を取り込むことにより、含酸素燃料含有率を算出する。これによると、高ＲＯＮ燃料の含酸素燃料含有率を正確に算出することができる。
【００４６】
含有率算出手段は、具体的には、例えば１００ｋｍ定常走行を行う。このとき、加熱後の原料燃料の温度を温度センサ６によって検知する。加熱前の原料燃料の温度は、吸気温度と同一と判断して内燃機関１の吸気温度センサから取得するものでもよいし、燃料タンク２に温度センサを設置しておき、当該温度センサから取得するものでもよい。そして、原料燃料の温度上昇量△Ｔ１を算出する。また、流量制御弁３の制御値から原料燃料の流量ｍ１を取得する。このとき、すなわち１００ｋｍ定常走行の同条件での通常燃料の場合の伝熱量は、予め伝熱量Ｑ２として定まっている。よって、原料燃料の熱伝達率Ｋ１を、Ｋ１＝△Ｔ１×ｍ１÷Ｑ２の式から算出する。この熱伝達率Ｋ１を、予め定まっている熱伝達率と含酸素燃料含有率との関係のマップに取り込むことで、高ＲＯＮ燃料の含酸素燃料含有率を算出することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１：内燃機関、２：燃料タンク、３：流量制御弁、４：ヒートパイプ、５：排気通路、６：温度センサ、７：分離器、８：アロマ分離膜、９，１０：区画、１１：イダクタ、１２，１３：燃料クーラ、１４，１７：インジェクタ、１５：高ＲＯＮ燃料タンク、１６：残量センサ、１８：ＥＣＵ、２０：クランクポジションセンサ、２１：アクセルポジションセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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