(57)【要約】【課題】燃料を燃料噴射弁に供給する構成部材に対して高濃度のアルコール燃料が与える悪影響を抑えることのできる内燃機関の燃料供給装置を提供する。【解決手段】燃料タンク９にはアルコール成分を含む燃料が貯留される。燃料タンク９内の燃料が供給されるデリバリパイプ１４には、燃圧を検出する圧力センサ３５が設けられている。その燃料タンク９に、アルコール燃料の希釈液が貯留された希釈液タンク５０を接続する。また、燃料タンク９への希釈液の供給量を注水バルブ５２で調整する。制御装置４０は、機関の高温始動時における燃圧の上昇速度に基づいて燃料タンク９内の燃料のアルコール濃度を推定し、その推定されたアルコール濃度に基づいて希釈液の添加量を算出する。そして、制御装置４０は、その算出された添加量に基づいて注水バルブ５２の開弁時間を設定し、その注水バルブ５２の開弁制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコール成分を含む燃料を燃料噴射弁に供給する内燃機関の燃料供給装置において、
前記燃料のアルコール濃度を検出する濃度検出手段と、
前記燃料に対して希釈液を添加する添加手段と、
同添加手段による前記希釈液の添加量を前記アルコール濃度に基づいて制御する制御手段とを備える
ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【請求項２】
前記燃料が流れる燃料配管内の燃料圧力を機関運転時に上昇させる昇圧機構と、同燃料配管内の燃料圧力を検出する圧力検出手段とを備え、
前記濃度検出手段は、前記機関の高温始動時における前記燃料圧力の上昇度合に基づいて前記アルコール濃度を推定する
請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項３】
前記濃度検出手段は、前記上昇度合が小さいほど前記アルコール濃度は高いと推定する
請求項２に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項４】
機関の燃料タンクに前記燃料が給油された場合には、前記濃度検出手段は、その給油された燃料が前記燃料配管内に供給された後の高温始動時に前記アルコール濃度の検出を行う
請求項２または３に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項５】
前記添加手段は、前記希釈液を貯留する希釈液タンクと、同希釈液タンクから機関の燃料タンクに前記希釈液を供給する供給通路と、同供給通路に設けられて前記希釈液の供給量を調整するバルブとを有する
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装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記アルコール濃度及び前記燃料タンク内の燃料貯留量に基づいて前記希釈液の目標添加量を設定し、同目標添加量に基づいて前記バルブの開弁制御を行う
請求項５に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記開弁制御の実行時にあって、前記目標添加量に基づき前記バルブの開弁時間を設定する
請求項６に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記開弁制御の実行時にあって、前記燃料タンク内の燃料貯留量が前記目標添加量の分だけ増大するまで前記バルブを開弁させる
請求項６に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項９】
前記添加手段は、前記供給通路内の希釈液の流量を検出する流量検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記開弁制御の実行時にあって、検出された前記流量の積算値が前記目標添加量に達するまで前記バルブを開弁させる
請求項６に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項１０】
前記希釈液は、水である
請求項１〜９のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項１１】
当該燃料供給装置の構成部材にあって前記燃料が接する部分の少なくとも一部は、アルミニウムを含有する金属で形成されてなる
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項１２】
当該燃料供給装置の構成部材にあって前記燃料が接する部分の少なくとも一部は、ゴムで形成されてなる
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置。
【請求項１３】
当該燃料供給装置の構成部材にあって前記燃料が接する部分の少なくとも一部は、樹脂で形成されてなる
請求項１〜１２のいずれか１項に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】
本発明は、内燃機関にアルコール成分を含む燃料を供給する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アルコール成分を含む燃料を使用可能な内燃機関が実用化されている。こうした内燃機関では、アルコール燃料のみ、ガソリン燃料のみ、あるいはアルコール燃料とガソリン燃料とが任意の割合で混合された混合燃料でも機関運転が可能になっている。
【０００３】
こうした内燃機関にあって、燃料タンク、燃料配管、燃料ポンプ、及び燃料噴射弁などで構成される燃料供給装置は、そうした構成部材がアルコール燃料に曝され、そのアルコール燃料の組成によっては構成部材に腐食が生じるおそれがある。
【０００４】
例えば、アルコール燃料の含水量が多いと、その水分に起因して、アルコール燃料に接触する部材が腐食してしまうことがある。そこで、特許文献１に記載のものでは、アルコール濃度を検出するセンサにあって、アルコール燃料が接触する電極部をフッ素樹脂系の被膜で保護するようにしている。
【特許文献１】特開平５−８００１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、含水量が少なく濃度が高いアルコール燃料も、上記構成部材の材質として使用されることの多い、アルミニウム、ゴム、あるいは樹脂等に悪影響を与えることがある。
例えば、高濃度のアルコール燃料は、アルミニウムを含有する金属、例えばアルミニウム合金などを腐食してしまう。また、高濃度のアルコール燃料は、ゴムを膨張させたり、同ゴムの引張強さや伸び率を低下させてしまう。また、高濃度のアルコール燃料は、樹脂を膨張させたり、同樹脂の弾性率を低下させてしまう。さらに、高濃度のアルコール燃料は、ゴムや樹脂に添加されている可塑剤や劣化防止剤の抽出を促進し、同ゴムや樹脂の耐用年数を短縮させてしまう。
【０００６】
このように、高濃度のアルコール燃料は、燃料供給装置の構成部材に腐食を生じさせたり、同構成部材の物理特性を変化させたりするといった悪影響を与えることがある。
特に、現在のところ、市販のアルコール燃料の含水量について、その上限値には規制値が設けられているものの、下限値には規制値が設けられておらず、非常に含水量の少ないアルコール燃料、すなわち高濃度のアルコール燃料が使用されるおそれがある。
【０００７】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、高濃度のアルコール燃料がその構成部材に与える悪影響を抑え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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、アルコール成分を含む燃料を燃料噴射弁に供給する内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料のアルコール濃度を検出する濃度検出手段と、前記燃料に対して希釈液を添加する添加手段と、同添加手段による前記希釈液の添加量を前記アルコール濃度に基づいて制御する制御手段とを備えることをその要旨とする。
【０００９】
同構成によれば、アルコール成分を含む燃料のアルコール濃度に応じて、当該燃料には希釈液が添加される。そのため、燃料中のアルコール濃度を好適に低下させることができる。そのため、燃料供給装置の構成部材に対して高濃度のアルコール燃料が与える悪影響を抑えることができるようになる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料が流れる燃料配管内の燃料圧力を機関運転時に上昇させる昇圧機構と、同燃料配管内の燃料圧力を検出する圧力検出手段とを備え、前記濃度検出手段は、前記機関の高温始動時における前記燃料圧力の上昇度合に基づいて前記アルコール濃度を推定することをその要旨とする。
【００１１】
高温状態の内燃機関が停止されて燃料配管内の圧力が低くなると、機関熱を受熱した燃料から燃料蒸気が発生し、同燃料配管内には気泡や気体の層が生じることがある。
他方、機関運転時には、燃料配管内の燃料圧力が所定の圧力にまで高められるのであるが、機関の高温始動時などにあって、燃料配管内に燃料蒸気が発生していると、機関始動に伴って昇圧される燃料圧力の上昇速度が遅くなる。
【００１２】
ここで、アルコールは水と比較して飽和蒸気圧が高く、アルコール燃料の含水量が少ないほど、換言すれば燃料中のアルコール濃度が高いほど、アルコール成分に由来する燃料蒸気が発生しやすくなり、高温始動時の燃料圧力の上昇速度は遅くなる傾向にある。このように燃料のアルコール濃度は、高温始動時における燃料圧力の上昇速度に影響を与えるため、同燃料圧力の上昇度合に基づいて燃料中のアルコール濃度を推定することが可能である。そこで、同構成では、燃料配管内に燃料蒸気が発生している可能性の高い高温始動時にあって、燃料圧力の上昇度合に基づきアルコール濃度を推定するようにしている。従って、アルコール濃度を検出するセンサ等を設けることなく、燃料中のアルコール濃度を検出することが可能になる。なお、同構成における燃料圧力の上昇度合としては、単位時間当たりの圧力上昇量を示す上昇速度や、予め設定された圧力にまで燃料圧力が上昇するまでの時間などを適用することができる。また、上記昇圧機構としては、燃料タンク内の燃料を燃料配管内に送油する燃料ポンプ等が挙げられる。
【００１３】
また、燃料圧力の上昇度合に基づいてアルコール濃度を推定する場合には、請求項３に記載の発明によるように、前記濃度検出手段は前記上昇度合が小さいほど前記アルコール濃度は高いと推定する、といった構成を採用することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の内燃機関の燃料供給装置において、機関の燃料タンクに前記燃料が給油された場合には、前記濃度検出手段は、その給油された燃料が前記燃料配管内に供給された後の高温始動時に前記アルコール濃度の検出を行うことをその要旨とする。
【００１５】
燃料タンクに給油が行われた直後の最初の高温始動時（例えば、給油のために運転停止された内燃機関が、給油完了後に再始動されるときなど）にあって、燃料配管内に発生している燃料蒸気は給油前の燃料に由来している。そのため、上記態様によるアルコール濃度の検出を給油後の最初の高温始動時に行っても、給油された燃料のアルコール濃度を検出することはできず、同燃料タンク内の燃料が誤って希釈されるおそれがある。
【００１６】
そこで、同構成では、燃料給油が行われた場合、その給油された燃料が燃料配管内に供給された後の高温始動時にアルコール濃度の検出を行うようにしており、これにより燃料タンクに給油された燃料のアルコール濃度を適切に検出することができるようになる。ちなみに、給油された燃料が燃料配管内に供給されたか否かの判定は、給油後の機関運転時間に基づいて、より詳細には同燃料配管内の燃料が給油前の燃料から給油後の燃料に入れ替わる程度に機関運転が行われたか否かを判定することにより可能である。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、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装置において、前記添加手段は、前記希釈液を貯留する希釈液タンクと、同希釈液タンクから機関の燃料タンクに前記希釈液を供給する供給通路と、同供給通路に設けられて前記希釈液の供給量を調整するバルブとを有することをその要旨とする。
【００１８】
同構成によれば、バルブの開弁制御を行うことにより、燃料タンクに貯留された燃料のアルコール濃度を確実に低下させることができるようになる。また、燃料タンクに希釈液を供給するようにしているため、希釈液の添加を一度行えば、その後再び給油が行われるまで燃料に希釈液を添加する必要がなく、その添加回数を極力少なくすることができる。さらに、燃料供給系において最上流部に設けられる燃料タンク内の燃料を希釈するようにしているため、燃料タンク及び同タンクより下流側にあって燃料供給装置を構成する部材に対しては濃度調整がなされたアルコール燃料が供給されるようになる。従って、燃料供給系全体において、高濃度のアルコール燃料が与える悪影響を抑えることができるようになる。
【００１９】
燃料タンクに希釈液を供給する場合には、請求項６に記載の発明によるように、燃料のアルコール濃度及び燃料タンク内の燃料貯留量に基づき、希釈液の目標添加量を設定することにより、同タンクに貯留された燃料のアルコール濃度を所定の目標濃度にするための添加量を適切に設定することができる。そして、その目標添加量に基づいてバルブの開弁制御を行うことにより、燃料のアルコール濃度を目標濃度にまで確実に低下させることが可能になる。なお、燃料タンク内の燃料貯留量は、いわゆる燃料計によって計測可能である。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記制御手段は、前記開弁制御の実行時にあって、前記目標添加量に基づき前記バルブの開弁時間を設定することをその要旨とする。
【００２１】
前記バルブの開弁時間が長くなるほど、燃料タンクに供給される希釈液の量は多くなる。そこで、同構成では、希釈液の目標添加量に基づいてバルブの開弁時間を設定するようにしており、これにより目標添加量に基づいたバルブの開弁制御を適切に行うことができるようになる。
【００２２】
また、請求項８に記載の発明によるように、開弁制御の実行時にあって、燃料タンク内の燃料貯留量が前記目標添加量の分だけ増大するまでバルブを開弁させるようにしても、目標添加量に基づいたバルブの開弁制御を適切に行うことができるようになる。
【００２３】
さらに、請求項９に記載の発明によるように、希釈液を燃料タンクに供給する供給通路内の同希釈液の流量を検出し、その検出された流量の積算値が上記目標添加量に達するまでバルブを開弁させるようにしても、目標添加量に基づいたバルブの開弁制御を適切に行うことができるようになる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記希釈液は、水であることをその要旨とする。
アルコールはヒドロキシ基（−ＯＨ）を有し、水に溶けやすい液体である。従って、同構成によるように、アルコール燃料の濃度を低下させる希釈液として水を使用することにより、その濃度変化に要する時間を極力短くすることができるようになる。
【００２５】
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置において、当該燃料供給装置の構成部材にあって前記燃料が接する部分の少なくとも一部は、アルミニウムを含有する金属で形成されてなることをその要旨とする。
【００２６】
同構成によれば、高濃度のアルコール燃料に触れることで腐食が発生するアルミニウム合金で燃料供給装置の構成部材、例えば燃料配管などが形成されている場合であっても、そうした腐食の発生を抑えることができるようになり、構成部材の機能低下を抑えることができる。
【００２７】
請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置において、当該燃料供給装置の構成部材にあって前記燃料が接する部分の少なくとも一部は、ゴムで形成されてなることをその要旨とする。
【００２８】
同構成によれば、高濃度のアルコール燃料によって膨張したり、引張強さや伸び率が低下したり、耐用年数が短縮されたりするゴムにて燃料供給装置の構成部材、例えば燃料配管やシール部材などが形成されている場合であっても、そうした物理特性の変化を抑えることができるようになり、構成部材の機能低下を抑えることができる。
【００２９】
請求項１３に記載の発明は、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料供給装置において、当該燃料供給装置の構成部材にあって前記燃料が接する部分の少なくとも一部は、樹脂で形成されてなることをその要旨とする。
【００３０】
同構成によれば、高濃度のアルコール燃料によって膨張したり、弾性率が低下したり、耐用年数が短縮されたりする樹脂にて燃料供給装置の構成部材、例えば燃料配管などが形成されている場合であっても、そうした物理特性の変化を抑えることができるようになり、構成部材の機能低下を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明に係る内燃機関の燃料供給装置を具体化した一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
図１に、本実施形態にかかる燃料供給装置が適用される車載用の内燃機関１、及びにその燃料供給装置の概略構成を示す。なお、本実施形態における内燃機関１は、４気筒の直列型内燃機関となっているが、この他の気筒数を有する内燃機関、あるいはこの他の気筒配列を有する内燃機関（例えばＶ型内燃機関）であってもよい。
【００３２】
内燃機関１のシリンダブロックには、複数の気筒＃１〜＃４が設けられている。シリンダブロックの上方にはシリンダヘッド２が設けられている。このシリンダヘッド２には、吸入空気を気筒内に導入するための吸気ポートと、燃焼ガスを気筒外へ排出するための排気ポートと、燃料及び空気が混合された混合気を火花点火するための点火プラグと、各気筒内に直接燃料を噴射供給する燃料噴射弁４とが、各気筒＃１〜＃４に対応してそれぞれ設けられている。
【００３３】
上記各排気ポートには、エキゾーストマニホールド８が接続されており、同エキゾーストマニホールド８は、排気通路２６に接続されている。
上記各吸気ポートには、インテークマニホールド６が接続されており、同インテークマニホールド６は、サージタンク７に接続されている。このサージタンク７には、吸気通路３が接続されている。この吸気通路３内には、吸入空気量を調整するためのスロットル弁１６が設けられており、同スロットル弁１６の上流には、エアクリーナが設けられる。
【００３４】
上述した各燃料噴射弁４には、燃料供給装置を介して燃料が供給される。この燃料供給装置の構成部材は、以下のようになっている。
まず、燃料噴射弁４に供給される燃料は、燃料タンク９に貯留されている。この燃料タンク９には、アルコール燃料のみ、ガソリン燃料のみ、或いはアルコール燃料とガソリン燃料とが混合された混合燃料が貯留されており、内燃機関１は、アルコール燃料やガソリン燃料、あるいはそれらの混合燃料を機関燃料として使用可能な機関となっている。また、燃料タンク９内には、貯留された燃料の量（以下、燃料貯留量という）を検出する燃料計３４と、燃料を送油する電動式のフィードポンプ１０とが設けられている。
【００３５】
フィードポンプ１０から吐出された燃料は、低圧配管１１を介して高圧ポンプ１２に供給される。この高圧ポンプ１２は、内燃機関１の機関出力を利用して駆動される。より詳細には、内燃機関１のクランクシャフトに同期して回転するカムシャフトによってその圧送機構は駆動される。そして、機関始動に伴い同高圧ポンプ１２が駆動されることにより、同高圧ポンプ１２から吐出される燃料の圧力は、機関運転中において目標圧力にまで高められる。そして、同高圧ポンプ１２によって昇圧された燃料は、高圧配管１３を介してデリバリパイプ１４に供給される。なお、上記高圧ポンプ１２は、前記昇圧機構を構成している。
【００３６】
デリバリパイプ１４はアルミニウム合金で形成されており、上記燃料噴射弁４がそれぞれ接続されている。そして、同デリバリパイプ１４に供給された高圧燃料は各燃料噴射弁４に分配供給される。また、このデリバリパイプ１４には、燃料の圧力である燃圧Ｑｐｍを検出する圧力センサ３５が設けられている。なお、同圧力センサ３５は、前記圧力検出手段を構成している。
【００３７】
内燃機関１には、上記燃料計３４や圧力センサ３５の他にも、機関運転状態を検出するための各種センサやスイッチが設けられている。例えば、スロットル弁１６の吸気上流側には、吸入空気の温度（吸気温ＴＷＡ）を検出する吸気温センサ３６が設けられている。また、内燃機関１の冷却系には、冷却水の水温ＴＨＷを検出する水温センサ３７が設けられている。また、運転者による機関始動要求を検出するためのイグニッションスイッチ３８も設けられており、このイグニッションスイッチ３８がオフ状態からオン状態にされると、運転者による機関始動要求があると判断されてスタータモータが駆動され、これによりクランキングが、すなわち機関始動が行われる。この他、内燃機関１には、吸入空気量を検出する吸入空気量センサ、機関回転速度を検出するクランク角センサ、スロットル弁１６の開度を検出するスロットルセンサなども設けられている。
【００３８】
これら各種センサやスイッチの出力は制御装置４０に入力される。この制御装置４０は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを中心として構成されている。そして、この制御装置４０は、例えば、燃料噴射弁４の燃料噴射制御や点火プラグの点火制御、スロットル弁１６の開度制御、フィードポンプ１０の駆動制御、高圧ポンプ１２の吐出圧制御などといった内燃機関１の各種制御を行う。
【００３９】
ところで、内燃機関１は、アルコール成分を含む燃料を機関燃料として使用可能な内燃機関となっているが、含水量が少なく濃度が高いアルコール燃料は、アルミニウム合金で形成された上記デリバリパイプ１４を腐食させることがあり、そうした燃料供給装置の構成部材に対して悪影響を与えることがある。
【００４０】
そこで、本実施形態では、燃料に希釈液を添加する希釈機構を備え、燃料のアルコール濃度に基づいて燃料を希釈して同燃料のアルコール濃度を低下させることにより、上記デリバリパイプ１４に対して高濃度のアルコール燃料が与える悪影響を抑えるようにしている。
【００４１】
まずはじめに、上記希釈機構について説明する。なお、この希釈機構は、前記添加手段を構成している。
この希釈機構は、先の図１に示すように、希釈液タンク５０、供給ポンプ５１、注水バルブ５２、供給通路としての供給配管５３等から構成されている。
【００４２】
希釈液タンク５０には、アルコール燃料を希釈する希釈液が貯留されている。ここで、  アルコールはヒドロキシ基（−ＯＨ）を有し、水に溶けやすい液体であるため、本実施形態では、希釈液として水が貯留されている。また、同希釈液タンク５０内には、貯水量を検出する水量センサ５４が設けられており、同水量センサ５４によって検出された貯水量が予め設定された量よりも少なくなると、給水を促す警告等が上記制御装置４０から発せられる。
【００４３】
希釈液タンク５０と上記燃料タンク９とは、供給配管５３で接続されており、同供給配管５３の途中には、希釈液タンク５０内の希釈液を燃料タンク９に送るための供給ポンプ５１と、燃料タンク９への希釈液の供給量を調整する電磁式の注水バルブ５２とが設けられている。それら供給ポンプ５１及び注水バルブ５２の駆動は、上記制御装置４０によって制御される。
【００４４】
次に、本実施形態では、燃料中のアルコール濃度を以下の原理に基づいて検出するようにしている。
高温状態の内燃機関１が停止されて、低圧配管１１、高圧配管１３、あるいはデリバリパイプ１４といった燃料配管内の圧力が低くなると、機関熱を受熱した燃料から燃料蒸気が発生し、それら燃料配管内には気泡や気体の層が生じることがある。特に、デリバリパイプ１４は、内燃機関１のシリンダヘッド近傍に設けられることが多く、その内部の燃料は機関熱を受熱しやすい状態にあるため、同デリバリパイプ１４内には燃料蒸気が発生しやすい。
【００４５】
他方、機関運転時には、高圧ポンプ１２によってデリバリパイプ１４内の燃圧Ｑｐｍは所定の圧力にまで高められるのであるが、機関の高温始動時などにあって、デリバリパイプ１４内に燃料蒸気が発生していると、機関始動に伴って昇圧される燃圧Ｑｐｍの上昇速度Ｑｓｐは遅くなる。
【００４６】
ここで、アルコールは水と比較して飽和蒸気圧が高く、アルコール燃料の含水量が少ないほど、換言すれば燃料中のアルコール濃度が高いほど、アルコール成分に由来する燃料蒸気が発生しやくなり、高温始動時の燃圧Ｑｐｍの上昇速度Ｑｓｐは遅くなる傾向にある。
【００４７】
例えば図２に示すように、燃料中のアルコール濃度が高い場合には、低い場合と比較して、燃料配管内に発生する燃料蒸気の量が多くなるため、機関の高温始動時にあって燃圧Ｑｐｍを所定の圧力にまで高める過程においては、高アルコール濃度の燃料の方が燃圧Ｑｐｍの上昇度合は小さくなる。
【００４８】
このように燃料のアルコール濃度は、高温始動時における燃圧Ｑｐｍの上昇速度Ｑｓｐに影響を与えるため、同燃圧Ｑｐｍの上昇度合に基づいて燃料中のアルコール濃度を推定することが可能である。そこで、本実施形態では、燃料配管内に燃料蒸気が発生している可能性の高い高温始動時にあって、燃圧Ｑｐｍの上昇度合に基づきアルコール濃度を推定するようにしている。
【００４９】
図３に、上記態様にて燃料のアルコール濃度を検出し、その検出されたアルコール濃度に基づいて燃料に希釈液を添加することによりアルコール濃度を低下させる濃度低下処理についてその手順を示す。なお、本処理は、機関始動時において、より詳細にはイグニッションスイッチ３８がオフ状態からオン状態にされたときに、制御装置４０によって実行される。
【００５０】
本処理が開始されると、まず、アルコール濃度ＡＤの推定条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ１００）。ここでは、以下の条件（ａ）及び条件（ｂ）がともに満たされた場合に、推定条件が成立している旨判定される。
【００５１】
（ａ）水温ＴＨＷに基づいて判定された内燃機関１の温度状態が高温であること、すなわち今回の始動が高温始動であると判定されること。
この条件（ａ）が満たされることにより、今回の始動前において内燃機関１は高温状態にあり、燃料蒸気が燃料配管内には発生している可能性があると推定される。なお、日射等によってエンジンルーム内の空気温度が上昇しているときにも、上述した燃料蒸気は発生する可能性があるため、機関始動直前あるいは直後の吸気温ＴＨＡが予め設定された温度以上である場合に、燃料蒸気が燃料配管内には発生している可能性があると推定することも可能である。
【００５２】
（ｂ）燃料タンク９への給油後であり、その給油された燃料が燃料配管内に供給されていること。
この条件（ｂ）は、次の理由に基づいて設定されている。
【００５３】
燃料タンク９に給油が行われた直後の高温始動時、例えば給油のために運転停止された内燃機関１が給油完了後に再始動されるときなどにあって、燃料配管内に発生している燃料蒸気は給油前の燃料に由来している。そのため、上記態様によるアルコール濃度の検出を給油直後の最初の高温始動時に行っても、給油された燃料のアルコール濃度を検出することはできず、燃料タンク９内の燃料が誤って希釈されるおそれがある。
【００５４】
そこで、燃料給油が行われた場合、その給油された燃料が燃料配管内に供給された後にアルコール濃度の検出が行われるようにするために上記条件（ｂ）が設定されており、この条件（ｂ）が満たされることにより、燃料タンク９に給油された燃料のアルコール濃度ＡＤが適切に検出される。
【００５５】
なお、燃料タンク９への給油後であるか否かについては、車両に設けられた給油口の開閉を検出することにより判定される。ちなみに、燃料貯留量Ｑｔが増加し、その増加量が所定の値を超えた場合に給油後であると判定することも可能である。また、給油後の燃料が燃料配管内に供給されたか否かの判定については、燃料配管内の燃料が給油前の燃料から給油後の燃料に入れ替わる程度に機関運転が行われた否かを給油後の機関運転時間に基づいて判断することにより行われる。
【００５６】
こうした条件（ａ）及び条件（ｂ）がともに満たされることにより、燃料タンク９に燃料が給油された後、その給油された燃料が燃料配管内に供給された後の高温始動時にアルコール濃度ＡＤの推定が行われる。
【００５７】
そして、ステップＳ１００にて、推定条件が成立していない旨判定される場合には（Ｓ１００：ＮＯ）、本処理は終了される。
一方、ステップＳ１００にて、推定条件が成立している旨判定される場合には（Ｓ１００：ＹＥＳ）、機関始動に伴って上昇する燃圧Ｑｐｍについてその上昇度合が計測される（Ｓ１１０）。本実施形態では、燃圧Ｑｐｍの上昇度合として、単位時間当たりの圧力上昇量を示す上昇速度Ｑｓｐを計測される。
【００５８】
次に、上昇速度Ｑｓｐに基づいて燃料のアルコール濃度ＡＤが推定される（Ｓ１２０）。ここでは、図４に示すように、上昇速度Ｑｓｐが速いほどアルコール濃度ＡＤは低い、逆にいえば上昇速度Ｑｓｐが遅いほどアルコール濃度ＡＤは高いと推定される。
【００５９】
そして、推定されたアルコール濃度ＡＤが判定値α以上であるか否かが判定される（Ｓ１３０）。この判定値αには、アルミニウム合金に腐食を生じさせるおそれのあるアルコール濃度が設定されている。そして、アルコール濃度ＡＤが判定値α未満である場合には（Ｓ１３０：ＮＯ）、本処理は終了される。
【００６０】
一方、アルコール濃度ＡＤが判定値α以上である場合には（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、アルミニウム合金で形成されたデリバリパイプ１４が腐食されるおそれがあるため、燃料中のアルコール濃度を低下させるべく、以下の処理が引き続き行われる。
【００６１】
まず、ステップＳ１４０において、アルコール濃度ＡＤ及び燃料貯留量Ｑｔに基づき、燃料タンク９に希釈液を添加するための目標添加量Ｗが設定される。ここでは、次式（１）に基づいて目標添加量Ｗが算出される。なお、下記の目標濃度Ｐとは、予めの実験等を通じて設定されている値であって、燃料供給装置を構成する部材に対して悪影響を与えることのないアルコール濃度、より具体的にはデリバリパイプ１４を形成するアルミニウム合金に腐食を生じさせることのないアルコール濃度の最大値が設定されている。
【００６２】
Ｗ＝（ＡＤ・Ｑｔ／Ｐ）−Ｑｔ  …（１）
Ｗ：目標添加量
ＡＤ：推定されたアルコール濃度
Ｑｔ：燃料貯留量
Ｐ：目標濃度
こうして目標添加量Ｗが算出されると、図５に示す希釈液の添加処理が開始されて（Ｓ２００）、本処理は終了される。なお、この濃度低下処理を実行する制御装置４０は、前記濃度検出手段及び制御手段を構成している。
【００６３】
次に、上記添加処理について、図５を参照しつつ説明する。なお、本処理も、制御装置４０によって行われる。
本処理が開始されると、まず、目標添加量Ｗに基づいて上記注水バルブ５２の開弁時間ＯＴが設定される（Ｓ２１０）。ここで、注水バルブ５２が開弁されたときの上記供給通路内の流量は、同供給通路内の圧力損失や流路断面積等に基づいてある程度把握することができる。また、注水バルブ５２の開弁時間ＯＴが長くなるほど、燃料タンク９に供給される希釈液の量は多くなる。従って、注水バルブ５２の開弁時間を制御するようにすれば、希釈液タンク５０から燃料タンク９に目標添加量Ｗ分の希釈液を供給することができる。そこで、このステップＳ２１０では、図６に示すように、目標添加量Ｗが多いほど開弁時間ＯＴが長くなるように、同開弁時間ＯＴは設定される。
【００６４】
こうして開弁時間ＯＴが設定されると、上記供給ポンプ５１が駆動されるとともに注水バルブ５２は開弁され（Ｓ２２０）、これにより希釈液タンク５０から燃料タンク９への希釈液の供給が開始される。
【００６５】
次に、注水バルブ５２が開弁されてから、上記開弁時間ＯＴが経過したか否かが判定される（Ｓ２３０）。そして、開弁時間ＯＴが経過していない場合には（Ｓ２３０：ＮＯ）、同開弁時間ＯＴが経過するまで、このステップＳ２３０の処理が繰り返し行われる。
【００６６】
一方、開弁時間ＯＴが経過した場合には（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、目標添加量Ｗ分の希釈液が燃料タンク９に供給されているため、供給ポンプ５１の駆動が停止されるとともに注水バルブ５２は閉弁され（Ｓ２４０）、これにより希釈液タンク５０から燃料タンク９への希釈液の供給が停止される。そして、本処理は終了される。
【００６７】
このようにして注水バルブ５２の開弁制御等が行われることにより、希釈液タンク５０から燃料タンク９に適切な量の希釈液が添加され、同燃料タンク９に貯留された燃料のアルコール濃度は確実に低下するようになる。また、燃料タンク９に希釈液が供給されるため、同希釈液の添加を一度行えば、その後再び給油が行われるまで燃料に希釈液を添加する必要がなく、その添加回数を極力少なくすることができる。さらに、燃料タンク９から燃料噴射弁４までの燃料供給系において、最上流部に設けられる燃料タンク９内の燃料が希釈される。そのため、燃料タンク９及び同燃料タンク９より下流側において燃料供給装置を構成する部材、すなわちフィードポンプ１０、低圧配管１１、高圧ポンプ１２、高圧配管１３、デリバリパイプ１４、及び燃料噴射弁４等に対しては濃度調整がなされたアルコール燃料が供給されるようになる。従って、燃料供給系全体において、高濃度のアルコール燃料が与える悪影響を抑えることも可能となる。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態によれば、次の作用効果を得ることができる。
（１）アルコール成分を含む燃料を燃料噴射弁４に供給する燃料供給装置において、燃料に対し希釈液を添加する希釈機構を備えるようにしている。そして、燃料のアルコール濃度ＡＤを検出するとともに、希釈機構による希釈液の添加量をアルコール濃度ＡＤに基づいて制御するようにしている。そのため、アルコール成分を含む燃料のアルコール濃度ＡＤに応じて、当該燃料には希釈液が添加される。従って、燃料中のアルコール濃度を好適に低下させることができ、もって燃料供給装置の構成部材に対して高濃度のアルコール燃料が与える悪影響を抑えることができるようになる。
【００６９】
（２）燃料が流れる燃料配管内の燃料圧力を機関運転時に上昇させる高圧ポンプ１２と、燃料配管内の燃圧Ｑｐｍを検出する圧力センサとを備え、機関の高温始動時における燃圧Ｑｐｍの上昇度合、より具体的には上昇速度Ｑｓｐに基づいてアルコール濃度ＡＤを推定するようにしている。従って、アルコール濃度を検出するセンサ等を設けることなく、燃料中のアルコール濃度ＡＤを検出することができるようになる。
【００７０】
（３）燃料タンク９に燃料が給油された場合には、その給油された燃料が燃料配管内に供給された後の高温始動時にアルコール濃度ＡＤの検出を行うようにしている。従って、燃料タンク９に給油された燃料のアルコール濃度ＡＤを適切に検出することができるようになる。
【００７１】
（４）上記希釈機構として、希釈液を貯留する希釈液タンク５０と、希釈液タンク５０から燃料タンク９に希釈液を供給する供給配管５３と、供給配管５３に設けられて希釈液の供給量を調整する注水バルブ５２とを設けるようにしている。従って、注水バルブ５２の開弁制御を行うことにより、燃料タンク９に貯留された燃料のアルコール濃度ＡＤを確実に低下させることができるようになる。燃料に対する希釈液の添加回数を極力少なくすることができる。さらに、燃料供給系全体において、高濃度のアルコール燃料が与える悪影響を抑えることができるようになる。
【００７２】
（５）燃料のアルコール濃度ＡＤ及び燃料タンク９内の燃料貯留量Ｑｔに基づき、希釈液の目標添加量Ｗを設定するようにしている。従って、燃料タンク９に貯留された燃料のアルコール濃度ＡＤを目標濃度Ｐにするための希釈液の添加量を適切に設定することができるようになる。そして、設定された目標添加量Ｗに基づいて注水バルブ５２の開弁制御を行うようにしており、燃料のアルコール濃度ＡＤを目標濃度Ｐにまで確実に低下させることが可能になる。
【００７３】
（６）注水バルブ５２の開弁制御の実行時には、目標添加量Ｗに基づいて同注水バルブ５２の開弁時間ＯＴを設定するようにしており、これにより目標添加量Ｗに基づいた注水バルブ５２の開弁制御を適切に行うことができるようになる。
【００７４】
（７）アルコール濃度を低下させるための希釈液として、水を使用するようにしている。この水は、アルコールに溶けやすい液体であるため、アルコール燃料の濃度を低下させる希釈液として水を使用することにより、その濃度変化に要する時間を極力短くすることができるようになる。
【００７５】
（８）デリバリパイプ１４を、高濃度のアルコール燃料に触れることで腐食が発生するアルミニウム合金で形成するようにしているが、本実施形態によれば、高濃度のアルコール燃料は、その濃度が好適に低下される。従って、デリバリパイプ１４がアルミニウム合金で形成されている場合であっても、そうした腐食の発生を抑えることができるようになり、同デリバリパイプ１４の機能低下、例えば燃料の密閉性の低下等を抑えることができるようになる。
【００７６】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・燃圧Ｑｐｍの上昇度合として上昇速度Ｑｓｐを計測するようにしたが、予め設定された圧力にまで燃圧Ｑｐｍが上昇するまでの到達時間を計測するようにしてもよい。この場合には、到達時間が長いほど、燃圧Ｑｐｍの上昇度合は小さいことになり、アルコール濃度ＡＤは高いと推定することが可能である。
【００７７】
・アルコール濃度ＡＤを燃圧Ｑｐｍの上昇度合に基づいて推定するようにしたが、この他の態様でアルコール濃度ＡＤを検出する場合でも、本発明は同様に適用することができる。また、アルコールセンサ等でアルコール濃度ＡＤを直接検出するようにしてもよい。
【００７８】
・アルコール濃度ＡＤに応じて希釈液の添加量を可変設定するようにした。この他、アルコール濃度ＡＤが上記目標濃度Ｐよりも高い場合、すなわちアルミニウム合金に腐食の発生するおそれがある場合には、予め設定された一定量の希釈液を燃料タンク９に供給するようにしてもよい。この場合にも、少なくとも燃料のアルコール濃度を低下させることができるため、高濃度のアルコール燃料が燃料供給装置の構成部材に与える悪影響を抑えることができる。
【００７９】
・注水バルブ５２の開弁制御に際しては、同注水バルブ５２の開弁時間を制御するようにした。この他、先の図５に示した添加処理に代えて、図７に示す添加処理を実行するようにしてもよい。この変形例における添加処理では、まず、現在の燃料貯留量Ｑｔに目標添加量Ｗを加算した目標貯留量Ｑｔｐが算出される（Ｓ３１０）。そして、上記供給ポンプ５１の駆動が開始されるとともに注水バルブ５２が開弁される（Ｓ３２０）。次に、現在の燃料貯留量Ｑｔが目標貯留量Ｑｔｐに達したか否かが判定され（Ｓ３３０）、現在の燃料貯留量Ｑｔが目標貯留量Ｑｔｐに達した場合には（Ｓ３３０：ＹＥＳ）、供給ポンプ５１の駆動が停止されるとともに注水バルブ５２は閉弁されて（Ｓ３４０）、同変形例における添加処理は終了される。このように、燃料タンク９内の燃料貯留量Ｑｔが上記目標添加量Ｗの分だけ増大するまで注水バルブ５２を開弁させるようにしても、目標添加量Ｗに基づいた注水バルブ５２の開弁制御を適切に行うことができる。
【００８０】
また、図８に示すように、上記供給配管５３に希釈液の流量Ｗｓを計測する流量センサ５５を設け、その検出信号を制御装置４０に入力する。そして、先の図５に示した添加処理に代えて、図９に示す添加処理を実行するようにしてもよい。この変形例における添加処理では、まず、先の図３に示したステップＳ１４０にて目標添加量Ｗが算出された後に、供給ポンプ５１の駆動が開始されるとともに注水バルブ５２は開弁される（Ｓ４１０）。次に、上記計測される流量Ｗｓの積算が開始される（Ｓ４２０）。そして、流量Ｗｓの積算値が目標添加量Ｗに達したか否かが判定され（Ｓ４３０）、その積算値が目標添加量Ｗに達した場合には（Ｓ４３０：ＹＥＳ）、供給ポンプ５１の駆動が停止されるとともに注水バルブ５２は閉弁されて（Ｓ４４０）、同変形例における添加処理は終了される。このように、希釈液を燃料タンク９に供給する供給配管５３内の同希釈液の流量Ｗｓを検出し、その検出された流量Ｗｓの積算値が目標添加量Ｗに達するまで注水バルブ５２を開弁させるようにしても、目標添加量Ｗに基づいた注水バルブ５２の開弁制御を適切に行うことができるようになる。
【００８１】
・希釈機構に供給ポンプ５１を設けるようにした。この他、同供給ポンプ５１を省略して、希釈液タンク５０内の希釈液の自重で当該希釈液が燃料タンク９に供給されるようにしてもよい。この場合には、燃料タンク９よりも高い位置に希釈液タンク５０を設けることが望ましい。
【００８２】
・希釈液として水を使用するようにしたが、この他の希釈液を使用するようにしてもよい。
・上記実施形態における燃料供給装置では、デリバリパイプ１４がアルミニウム合金で形成されていた。この他、燃料供給装置の構成部材にあって燃料の接する部分の少なくとも一部がアルミニウムを含有する金属で形成されている場合には、本発明にかかる燃料供給装置を適用することにより、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。すなわち、高濃度のアルコール燃料に触れることで腐食が発生するアルミニウム合金等で燃料供給装置の構成部材、例えば燃料配管などが形成されている場合であっても、上記腐食の発生を抑えることができるようになり、同構成部材の機能低下を抑えることができる。
【００８３】
また、燃料供給装置の構成部材である燃料配管やシール部材等の材質として、ゴムが使われることがある。ここで、高濃度のアルコール燃料は、アルミニウムを含む金属のみならず、ゴムにも悪影響を与える。すなわち、ゴムが高濃度のアルコール燃料に曝されると、同ゴムは膨張したり、引張強さや伸び率が低下したり、耐用年数が短縮されたりなどして、その物理特性が変化してしまう。そこで、燃料供給装置の構成部材にあって燃料の接する部分の少なくとも一部がゴムで形成されている場合にも、本発明にかかる燃料供給装置を適用することにより、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。すなわち、高濃度のアルコール燃料に触れることで物理特性が変化するゴムで燃料供給装置の構成部材が形成されている場合であっても、その物理特性の変化を抑えることができるようになり、同構成部材の機能低下を抑えることができる。
【００８４】
また、燃料供給装置の構成部材である燃料配管等の材質として、樹脂が使われることがある。ここで、高濃度のアルコール燃料は、樹脂にも悪影響を与える。すなわち、樹脂が高濃度のアルコール燃料に曝されると、同樹脂は膨張したり、弾性率が低下したり、耐用年数が短縮されたりなどして、その物理特性が変化してしまう。そこで、燃料供給装置の構成部材にあって燃料の接する部分の少なくとも一部が樹脂で形成されている場合にも、本発明にかかる燃料供給装置を適用することにより、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。すなわち、高濃度のアルコール燃料に触れることで物理特性が変化する樹脂で燃料供給装置の構成部材が形成されている場合であっても、その物理特性の変化を抑えることができるようになり、同構成部材の機能低下を抑えることができる。
【００８５】
・低圧配管１１、高圧配管１３、デリバリパイプ１４等といった燃料配管に希釈液を供給して、流動状態の燃料に希釈液を添加するようにしてもよい。この場合であっても、希釈液の供給箇所から燃料噴射弁４までの間において、アルコール燃料の濃度を低下させることができる。
【００８６】
・上記実施形態では、気筒内に燃料を直接噴射供給する、いわゆる筒内噴射式の内燃機関の燃料供給装置に本発明を適用した場合について説明した。この他、吸気ポートに向けて燃料が噴射される、いわゆる吸気ポート噴射式の内燃機関の燃料供給装置に本発明を適用することも可能であり、この場合にも上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。なお、吸気ポート噴射式の内燃機関の燃料供給装置に本発明を適用する場合には、上記高圧ポンプ１２が設けられておらず、燃圧Ｑｐｍは上記フィードポンプ１０によって昇圧される。従って、この場合には、同フィードポンプ１０が上記昇圧機構になる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明にかかる燃料供給装置を具体化した一実施形態について、その概略構成を示す模式図。
【図２】アルコール濃度が異なる場合の燃圧の上昇態様の相違を示すグラフ。
【図３】同実施形態における濃度低下処理の手順を示すフローチャート。
【図４】燃圧の上昇速度とアルコール濃度との関係を示すグラフ。
【図５】同実施形態における添加処理の手順を示すフローチャート。
【図６】目標添加量と注水バルブの開弁時間との関係を示すグラフ。
【図７】同実施形態の変形例における添加処理の手順を示すフローチャート。
【図８】同実施形態の変形例における燃料供給装置の概略構成についてその一部を示す模式図。
【図９】同実施形態の変形例における添加処理の手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８８】
１…内燃機関、２…シリンダヘッド、３…吸気通路、４…燃料噴射弁、６…インテークマニホールド、７…サージタンク、８…エキゾーストマニホールド、９…燃料タンク、１０…フィードポンプ、１１…低圧配管、１２…高圧ポンプ、１３…高圧配管、１４…デリバリパイプ、１６…スロットル弁、２６…排気通路、３４…燃料計、３５…圧力センサ、３６…吸気温センサ、３７…水温センサ、３８…イグニッションスイッチ、４０…制御装置、５０…希釈液タンク、５１…供給ポンプ、５２…注水バルブ、５４…水量センサ、５５…流量センサ。
【図１】
2008014160.tif 000003
【図２】
2008014160.tif 000004
【図３】
2008014160.tif 000005
【図４】
2008014160.tif 000006
【図５】
2008014160.tif 000007
【図６】
2008014160.tif 000008
【図７】
2008014160.tif 000009
【図８】
2008014160.tif 000010
【図９】
2008014160.tif 000011