(57)【要約】【課題】元の燃料の性状によらず、安定的な着火性の燃料を供給する。【解決手段】燃料供給システム１０はメインタンク１１、アルコール濃度センサ１５、改質デリバリパイプ１４、およびＥＣＵ１７を備える。ＥＣＵ１７はエンジン３０の冷機時にメインタンク１１から改質デリバリパイプ１４を介してエンジン３０に燃料を供給させる。改質デリバリパイプ１４は超音波発生装置１８を有す。アルコール濃度センサ１５はメインタンク１１に貯蔵される混合燃料のアルコール濃度を検出する。アルコール濃度信号をＥＣＵ１７に送る。ＥＣＵ１７はアルコール濃度に応じた振幅の超音波を超音波発生装置１８に発生させる。改質デリバリパイプ１４を通過する混合燃料を超音波により改質する。【選択図】図１
2008286004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に燃料を供給する燃料供給システムであって、
前記内燃機関に供給する燃料である原燃料を貯蔵する通常燃料タンクと、
前記原燃料を前記原燃料より着火性の高い改質燃料に改質する改質手段と、
前記改質燃料の着火性に影響を及ぼす前記原燃料の燃料性状を検出する性状検出手段と、
前記性状検出手段が検出した前記原燃料の燃料性状に応じて、前記改質手段の改質レベルを調整する制御手段とを備える
ことを特徴とする燃料供給システム。
【請求項２】
前記内燃機関が初爆を完了しているか否かを検出する初爆検出手段を備え、前記初爆検出手段が前記内燃機関の初爆を検出するまで前記制御手段が前記改質レベルの調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の燃料供給システム。
【請求項３】
前記改質燃料を貯蔵する改質燃料タンクを備え、
前記制御手段は、前記性状検出手段が検出した前記原燃料の燃料性状が第１の閾値を超えるときに、前記改質燃料タンクに貯蔵された前記改質燃料を前記内燃機関に供給させ、前記通常燃料タンクに貯蔵された前記原燃料を前記改質手段に改質させて前記改質燃料タンクに補充させる
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料供給システム。
【請求項４】
前記内燃機関が初爆を完了しているか否かを検出する初爆検出手段を備え、前記初爆検出手段が前記内燃機関の初爆を検出するまで前記制御手段が前記改質燃料の前記内燃機関への供給および改質させた前記原燃料の前記改質タンクへの補充を行わせることを特徴とする請求項３に記載の燃料供給システム。
【請求項５】
前記改質燃料タンクに貯蔵される前記改質燃料の貯蔵量を検出する貯蔵量検出手段を備え、
前記制御手段は、前記貯蔵量検出手段が検出した貯蔵量が第２の閾値を超えるまで前記通常燃料タンクに貯蔵された前記原燃料を前記改質手段に改質させて前記改質燃料タンクに補充させる
ことを特徴とする請求項３に記載の燃料供給システム。
【請求項６】
内燃機関に燃料を供給する燃料供給システムであって、
前記内燃機関に供給する燃料である原燃料を貯蔵する通常燃料タンクと、
前記原燃料を前記原燃料より着火性の高い改質燃料に改質する改質手段と、
前記改質燃料を貯蔵する改質燃料タンクと、
前記改質燃料の着火性に影響を及ぼす前記原燃料の燃料性状を検出する性状検出手段と、
前記性状検出手段が検出した前記原燃料の燃料性状が閾値を超えるときに、前記改質燃料タンクに貯蔵された前記改質燃料を前記内燃機関に供給させ、前記通常燃料タンクに貯蔵された前記原燃料を前記改質手段に改質させて前記改質燃料タンクに補充させる制御手段とを備える
ことを特徴とする燃料供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多様な種類の燃料を改質して内燃機関に供給することが可能な燃料供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリンとアルコール燃料などのように、複数の種類の燃料を燃焼可能な内燃機関が提案されている。このような内燃機関の運転時、特に始動時の着火性を確保するために、タンク内の燃料の一部を気化し易い燃料に改質して内燃機関に供給することが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−２２３０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、複数の種類の燃料を用いる場合には、燃料の化学的特性が常に一定とならない。そのため、改質後の燃料の着火性も変動することが問題であった。すなわち、改質燃料の着火性が不十分であり、初爆に時間を要する可能性があった。
【０００４】
本発明は、複数の種類の燃料を燃焼可能な内燃機関に、安定した性状の燃料を供給する燃料供給システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明に係る燃料供給システムは、内燃機関に燃料を供給する。燃料供給システムは、通常燃料タンクと、改質手段と、性状検出手段と、制御手段とを含む。通常燃料タンクは、内燃機関に供給する燃料である原燃料を貯蔵する。改質手段は、原燃料を原料より着火性の高い改質燃料に改質する。性状検出手段は、改質燃料の着火性に影響を及ぼす原燃料の燃料性状を検出する。制御手段は、性状検出手段が検出した原燃料の燃料性状に応じて改質手段の改質レベルを調整する。なお、改質レベルとは、生成される改質燃料の蒸留特性を軽質化させる度合いである。
【０００６】
第１の発明によると、燃料性状に応じて改質レベルが調整されるので、原燃料の燃料性状によらず、安定的な着火性の改質燃料を供給することが可能になる。
【０００７】
第２の発明に係る燃料供給システムでは、第１の発明の構成に加えて、初爆検出手段を含む。初爆検出手段は、内燃機関が初爆を完了しているか否かを検出する。初爆検出手段が内燃機関の初爆を検出するまで、制御手段が改質レベルの調整を行う。
【０００８】
第２の発明によると、高い着火性が特に求められる始動期間に、確実に改質レベルの調整を行い、安定的な着火性の改質燃料を供給することが可能になる。
【０００９】
第３の発明に係る燃料供給システムは、第１の発明の構成に加えて、改質燃料タンクを含む。改質燃料タンクは改質燃料を貯蔵する。制御手段は、性状検出手段が検出した原燃料の燃料性状が第１の閾値を超えるときに、改質燃料タンクに貯蔵された改質燃料を内燃機関に供給させ、通常燃料タンク貯蔵された原燃料を改質手段に改質させて改質燃料タンクに補充させる。
【００１０】
第３の発明によると、原燃料の性状から改質燃料の着火性が低くなると推測される場合に改質燃料タンクに貯蔵された改質燃料を内燃機関に供給することにより着火性の高い燃料を確実かつ安定的に内燃機関に供給することが可能になる。また、改質燃料タンクからの燃料の供給中に改質燃料タンクに改質燃料を補充することにより、改質燃料タンクが欠乏することを防ぐことが可能になる。
【００１１】
第４の発明に係る燃料供給システムは、第３の発明の構成に加えて、初爆検出手段を含む。初爆検出手段は内燃機関が初爆を完了しているか否かを検出する。初爆検出手段が内燃機関の初爆を検出するまで、制御手段が改質燃料の内燃機関への供給および改質させた原燃料の改質燃料タンクへの補充を行なわせる。
【００１２】
第４の発明によると、高い着火性が特に求められる始動期間に、確実に改質レベルの調整を行い、安定的な着火性の改質燃料を供給することが可能である。
【００１３】
第５の発明に係る燃料供給システムは、第３の発明の構成に加えて、貯蔵量検出手段を含む。貯蔵量検出手段は、改質燃料タンクに貯蔵される改質燃料の貯蔵量を検出する。制御手段は、貯蔵量検出手段が検出した貯蔵量が第２の閾値を超えるまで通常燃料タンクに貯蔵された原燃料を改質手段に改質させて改質燃料タンクに補充させる。
【００１４】
第５の発明によると、改質燃料タンクに貯蔵される改質燃料の貯蔵量を第２の閾値以上に保つことが可能である。改質燃料の貯蔵量を第２の閾値以上に保つことにより、それ以後にエンジンに改質燃料を供給する必要があるときに、即座に供給するための改質燃料を確保することが可能である。
【００１５】
第６の発明に係る燃料供給システムは、内燃機関に燃料を供給する。燃料供給システムは、通常燃料タンクと、改質手段と、改質燃料タンクと、性状検出手段と、制御手段とを含む。通常燃料タンクは、内燃機関に供給する燃料である原燃料を貯蔵する。改質手段は、原燃料を原燃料より着火性の高い改質燃料に改質する。改質燃料タンクは、改質燃料を貯蔵する。性状検出手段は、改質燃料の着火製に影響を及ぼす原燃料の燃料性状を検出する。制御手段は、性状検出手段が検出した原燃料の燃料性状が閾値を超えるときに、改質燃料タンクに貯蔵された改質燃料を内燃機関に供給させ通常燃料タンクに貯蔵された原燃料を改質手段に改質させて改質燃料タンクに補充させる。
【００１６】
第６の発明によると、原燃料の性状から改質燃料の着火性が低くなると推測される場合に改質燃料タンクに貯蔵された改質燃料を内燃機関に供給することにより着火性の高い燃料を確実かつ安定的に内燃機関に供給することが可能になる。また、改質燃料タンクからの燃料の供給中に改質燃料タンクに改質燃料を補充することにより、改質燃料タンクが欠乏することを防ぐことが可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、通常燃料タンクに貯蔵される燃料の性状によらずに安定的な着火性である改質燃料を内燃機関に供給することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態を適用した燃料供給システムの構成図である。
【００１９】
燃料供給システム１０は、メインタンク１１、改質燃料タンク１２、通常デリバリパイプ１３、改質デリバリパイプ１４、アルコール濃度センサ１５、第１〜第４の切替バルブ１６ａ〜１６ｄ、およびＥＣＵ１７などを含んで構成される。
【００２０】
メインタンク１１は、第１の切替バルブ１６ａに接続される。第１の切替バルブ１６ａは、改質デリバリパイプ１４、および第２の切替バルブ１６ｂを介して通常デリバリパイプ１３に接続される。メインタンク１１には、通常のガソリンまたはガソリンとアルコール燃料との混合燃料が貯蔵される。メインタンク１１に貯蔵された混合燃料は、第１の切替バルブ１６ａにより改質デリバリパイプ１４または通常デリバリパイプ１３のいずれか一方、または両方に送られる。
【００２１】
第２の切替バルブ１６ｂは、前述のように、第１の切替バルブ１６ａおよび通常デリバリパイプ１３に接続される。また、第２の切替バルブ１６ｂは、改質燃料タンク１２に接続される。第２の切替バルブ１６ｂにより、第１の切替バルブ１６ａまたは改質燃料タンク１２のいずれか一方が、通常デリバリパイプ１３と連通される。したがって、通常デリバリパイプ１３には、メインタンク１１または改質燃料タンク１２のいずれかに貯蔵される燃料が送られる。
【００２２】
通常デリバリパイプ１３および改質デリバリパイプ１４は、第３の切替バルブ１６ｃに接続される。また、第３の切替バルブ１６ｃは、エンジン３０に接続される。第３の切替バルブ１６ｃにより、通常デリバリパイプ１３と改質デリバリパイプ１４のいずれか一方が、エンジン３０と連通される。したがって、エンジン３０には、通常デリバリパイプ１３または改質デリバリパイプ１４を介して送られる燃料が供給される。
【００２３】
改質デリバリパイプ１４と第３の切替バルブ１６ｃの間には、第４の切替バルブ１６ｄが設けられる。第４の切替バルブ１６ｄは、改質燃料タンク１２と接続される。第４の切替バルブ１６ｄにより、改質デリバリパイプ１４から流出する燃料が、改質燃料タンク１２またはエンジン３０のいずれか一方に送られる。
【００２４】
改質デリバリパイプ１４には、超音波発生器１８が設けられる。超音波発生器１８は、圧電素子（図示せず）と駆動回路（図示せず）により形成される。超音波発生器１８は、改質デリバリパイプ１４内の燃料に超音波を印加する。超音波により改質デリバリパイプ１４を通過する燃料は改質され、元の燃料より軽質な改質燃料が生成される。
【００２５】
超音波発生器１８は、ＥＣＵ１７により制御される。ＥＣＵ１７から送信される制御信号によって、超音波発生器１８が発する超音波の振幅が調整される。振幅を調整することにより改質デリバリパイプ１４における改質レベル、すなわち生成される改質燃料の蒸留特性を軽質化させる度合いが調整される。
【００２６】
第１〜第４の切替バルブ１６ａ〜１６ｄは、駆動回路（図示せず）を介してＥＣＵ１７に接続される。第１〜第４の切替バルブ１６ａ〜１６ｄの切替は、後述するようにＥＣＵ１７により制御される。
【００２７】
メインタンク１１には、アルコール濃度センサ１５が設けられる。アルコール濃度センサ１５により、貯蔵される混合燃料のアルコール濃度が検出される。検出されたアルコール濃度は、信号としてＥＣＵ１７に送信される。改質燃料タンク１２には、液面センサ１９が設けられる。液面センサ１９により、改質燃料タンク１２に貯蔵される改質燃料の液面の高さが検出される。検出された液面の高さは、信号としてＥＣＵ１７に送信される。
【００２８】
エンジン３０には、水温センサ（図示せず）や回転センサ（図示せず）が設けられる。水温センサおよび回転センサにより、それぞれエンジン３０の冷却水温およびエンジン３０の回転数が検出される。検出された冷却水温および回転数は、信号としてＥＣＵ１７に送信される。
【００２９】
ＥＣＵ１７は、アルコール濃度、冷却水温、回転数、および液面の高さに基づいて、燃料供給システム１０の制御を行なう。また、ＥＣＵ１７は、冷却水温や回転数に基づいて、エンジン３０における燃料噴射量や点火タイミングなどの制御を行なう。
【００３０】
次に、図２のフローチャートを用いて、本実施形態にかかるアルコール濃度に応じてＥＣＵ１７が燃料供給システム１０の各部位に実行させる第１の燃料供給の制御について説明する。なお、第１の燃料の供給制御は、ステップ毎に定められた時間で各種動作が実行される。
【００３１】
ステップＳ１００において、ＥＣＵ１７はエンジン３０の水温データを取得する。次のステップＳ１０１において、ＥＣＵ１７は取得した水温データに基づいてエンジン３０が冷機状態であるか否かを判別する。冷機状態の判別は、水温が閾値温度を越えているか否かに基づいて行なう。エンジン３０が冷機状態であるときは、ステップＳ１０２に進む。エンジンが冷機状態で無いときは、ステップＳ１０２〜ステップＳ１１０をスキップして、ステップＳ１１１に進む。
【００３２】
ステップＳ１０２において、ＥＣＵ１７はメインタンク１１に貯蔵されている混合燃料のアルコール濃度データを取得する。ステップＳ１０３において、ＥＣＵ１７は混合燃料のアルコール濃度が１００％であるか否かを判別する。アルコール濃度が１００％未満であるときは、ステップＳ１０４に進む。アルコール濃度が実質的に１００％であるときは、ステップＳ１０６に進む。
【００３３】
ステップＳ１０４では、メインタンク１１に貯蔵された混合燃料が改質デリバリパイプ１４に送られるように、第１の切替バルブ１６ａが切替えられる。また、改質デリバリパイプ１４において混合燃料の改質により生成した改質燃料がエンジン３０に送られるように、第３、第４の切替バルブ１６ｃ、１６ｄが切替えられる。このような第１、第３、第４の切替バルブ１６ａ、１６ｃ、１６ｄの切替操作により、メインタンク１１に貯蔵された混合燃料が改質デリバリパイプ１４で改質されて、エンジン３０に供給される。
【００３４】
次のステップＳ１０５において、ＥＣＵ１７はステップＳ１０２で検出したアルコール濃度に応じた改質レベルとなるように超音波の振幅を調整する。なお、アルコール濃度が高くなるほど改質レベルが上げられる。超音波の振幅を調整すると、ステップＳ１０８に進む。
【００３５】
一方、ステップＳ１０６に進むと、改質燃料タンク１２に貯蔵された改質燃料が通常デリバリパイプ１３に送られるように、第２の切替バルブ１６ｂが切替えられる。また、通常デリバリパイプ１３から流出する改質燃料がエンジン３０に送られるように、第３の切替バルブ１６ｃが切替えられる。このような第２、第３の切替バルブ１６ｂ、１６ｃの切替操作により、改質燃料タンク１２に貯蔵された改質燃料が、エンジン３０に供給される。
【００３６】
次のステップＳ１０７において、メインタンク１１に貯蔵された混合燃料が改質デリバリパイプ１４に送られるように、第１の切替バルブ１６ａが切替えられる。また、改質デリバリパイプ１４において混合燃料の改質により生成した改質燃料が改質燃料タンク１２に送られるように、第４の切替バルブ１６ｄが切替えられる。このような第１、第４の切替バルブ１６ａ、１６ｄの切替操作により、メインタンク１１に貯蔵された混合燃料が改質されて、改質燃料タンク１２に補充される。改質燃料の補充開始後、ステップＳ１０８に進む。
【００３７】
ステップＳ１０８において、ＥＣＵ１７はエンジン３０の回転数データを取得する。次のステップＳ１０９では、取得した回転数データに基づいて、ＥＣＵ１７は初爆が完了したか否かを判別する。なお、検出した回転数がセルモータ（図示せず）の駆動による回転数を超えるときに、初爆完了と判別される。
【００３８】
初爆が完了していないときはステップＳ１０８に戻り、以後初爆が完了するまでステップＳ１０８、ステップＳ１０９の処理が繰返される。初爆が完了したときは、ステップＳ１１０に進む。
【００３９】
ステップＳ１１０において、ＥＣＵ１７は超音波発生器１８を停止させ、混合燃料の改質を停止させる。次のステップＳ１１１において、メインタンク１１に貯蔵された混合燃料が通常デリバリパイプ１３に送られるように、第１、第２の切替バルブ１６ａ、１６ｂが切替えられる。また、通常デリバリパイプ１３から流出する混合燃料がエンジン３０に送られるように、第３の切替バルブ１６ｃが切替えられる。このような第１〜第３の切替バルブ１６ａ〜１６ｃの切替操作により、メインタンク１１に貯蔵された混合燃料がエンジン３０に供給される。混合燃料の供給後、ステップＳ１００に戻る。
【００４０】
次に、図３のフローチャートを用いて、本実施形態にかかるアルコール濃度に応じてＥＣＵ１７が燃料供給システム１０の各部位に実行させる第２の燃料供給の制御について説明する。なお、第２の燃料の供給制御は、所定時間毎の割込みで実行される。
【００４１】
ステップＳ２００において、ＥＣＵ１７は液面高さデータを取得する。次のステップＳ２０１において、ＥＣＵ１７は取得した液面高さデータに基づいて改質燃料タンク１２の液面の高さが閾値を越えているか否かの判別を行なう。液面の高さが閾値を下回るときは、ステップＳ２０２に進む。液面の高さが閾値を超えるときは、ステップＳ２０３に進む。
【００４２】
ステップＳ２０２において、メインタンク１１に貯蔵された混合燃料が通常デリバリパイプ１３および改質デリバリパイプ１４に送られるように第１の切替バルブ１６ａが切替えられる。また、ＥＣＵ１７が超音波発生器１８を駆動し、改質デリバリパイプ１４を通過する混合燃料を改質させる。混合燃料の改質の後ステップＳ２００に戻り、以後ステップＳ２０１において液面の高さが閾値を超えるまで、ステップＳ２００〜ステップＳ２０２の処理が繰返される。
【００４３】
ステップＳ２０３では、ＥＣＵ１７は超音波発生器１８を停止させ、混合燃料の改質を終了する。
【００４４】
以上のような構成の燃料供給システムによれば、混合燃料中のアルコール濃度が高くなるほど改質レベルが上げられる。アルコール燃料は、ガソリンに比べて軽質燃料への改質化が困難である。したがって、アルコール燃料の濃度に応じて改質レベルを上げることにより改質燃料の着火性を一定のレベルに安定させることが可能になる。
【００４５】
なお、本実施形態において、メインタンク１１に貯蔵される混合燃料は、ガソリンとアルコール燃料との混合燃料であるが、他の複数の種類の燃料を混合させた混合燃料であってもよい。改質後の着火性が異なる別種類の燃料を混合させた混合燃料であれば、本実施形態と同様の効果が発揮される。
【００４６】
また、本実施形態において、混合燃料のアルコール濃度が検出され、検出されたアルコール濃度に応じて改質レベルが調整される構成であるが、混合燃料の他の性状を検出し、検出した性状に基づいて改質レベルを調整する構成であってもよい。改質後の改質燃料の着火性に影響を及ぼす性状を検出して、改質レベルを調整すれば、本実施形態と同様の効果が発揮される。
【００４７】
また、本実施形態において、超音波発生器１８を用いて混合燃料の改質を行なう構成であるが、改質レベルを調整可能な他の改質器を用いてもよい。例えば、水蒸気改質や熱分解による改質を行なってもよい。
【００４８】
また、本実施形態において、アルコール濃度が１００％であるときに改質燃料タンク１２に貯蔵された改質燃料をエンジン３０に供給する構成であるが、アルコール濃度が所定の閾値を超えるときに改質燃料をエンジン３０に供給する構成であってもよい。
【００４９】
また、本実施形態において、アルコール濃度に応じた改質レベルの調整、改質燃料タンク１２から改質燃料のエンジン３０への供給のいずれかが、アルコール濃度が１００％であるか否かに基づいて実行されるが、いずれか一方のみが行なわれる構成であってもよい。いずれか一方が行なわれる場合であっても、従来の燃料供給装置に比べて安定した性状の燃料をエンジン３０に供給することが可能である。
【００５０】
また、本実施形態において、初爆が完了するまでの間、アルコール濃度に応じた改質または改質燃料タンク１２から改質燃料の供給を行なう構成であるが、初爆が完了するまでに限定しなくてもよい。初爆の完了後にもアルコール濃度に応じた改質または改質燃料タンク１２からの改質燃料の供給を行なうことにより、始動時のみならず、通常運転時にも安定した着火性の燃料をエンジン３０に送ることが可能になる。
【００５１】
また、本実施形態において、改質燃料タンク１２の液面の高さが低いときにメインタンク１１に貯蔵された混合燃料を改質して改質燃料を生成して、改質燃料を改質燃料タンク１２に補充する構成であるが、自動的に改質燃料を補充しなくてもよい。改質燃料を補充しなくても、着火性を安定化させる効果を得ることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態を適用した燃料供給システムの構成図である。
【図２】ＥＣＵが行なう第１の燃料供給制御のプログラムの構造を示すフローチャートである。
【図３】ＥＣＵが行なう第２の燃料供給制御のプログラムの構造を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
１０  燃料供給システム
１１  メインタンク
１２  改質燃料タンク
１３  通常デリバリパイプ
１４  改質デリバリパイプ
１５  アルコール濃度センサ
１６ａ〜１６ｄ  第１〜第４の切替バルブ
１７  ＥＣＵ
１８  超音波発生器
１９  液面センサ
３０  エンジン
【図１】
2008286004.tif 000003
【図２】
2008286004.tif 000004
【図３】
2008286004.tif 000005