(57)【要約】【課題】簡易な構成にて内燃機関の低温始動を確実にすることができるとともに、燃費の向上に寄与すること。【解決手段】アルコール混合ガソリンからガソリンを分離する車載燃料分離装置３０を備え、ガソリン用サブタンク３３でのガソリンの貯留量がエンジン１０の低温始動時に要求される量に満たない場合には、車載燃料分離装置３０を作動させガソリンの貯留量を増加させる内燃機関の燃料制御装置において、車載燃料分離装置３０の作動前にアルコール混合ガソリン中のガソリン濃度を求め、当該濃度がゼロ（アルコール濃度１００％）の場合には、車載燃料分離装置３０を作動させることなく、すなわちフィードポンプ２１等を駆動させることなく、ガソリン不足を表示部４２で報知し、ユーザに給油を促すようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の燃料から性状の異なる第２の燃料を分離する車載燃料分離装置を備え、
前記第２の燃料の貯留量が内燃機関の所定運転時に要求される量に満たない場合には、前記車載燃料分離装置を作動させ前記第２の燃料の貯留量を増加させる内燃機関の燃料制御装置において、
前記車載燃料分離装置の作動前に前記第１の燃料中の前記第２の燃料の濃度を求め、当該濃度が所定値以下の場合には、前記車載燃料分離装置を作動させることなく、前記第２の燃料が不足している旨を報知することを特徴とする内燃機関の燃料制御装置。
【請求項２】
前記第１の燃料はアルコール混合ガソリン、前記第２の燃料はガソリンであり、前記内燃機関の始動時に前記第２の燃料を噴射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制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の燃料制御装置に関し、更に詳しくは、簡易な構成にて内燃機関の低温始動を確実にすることができるとともに、燃費の向上に寄与することができる内燃機関の燃料制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車燃料の多様化に対応するために、ガソリンにエタノール等のアルコールを混合した燃料を使用するフレキシブルフューエル車（ＦＦＶ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｆｕｅｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）が開発されている。
【０００３】
アルコールは、ガソリンに比べて気化潜熱が高く、低温時は蒸発しにくいために混合気の形成が不十分となり易い。また、たとえばブラジルのようにエタノールの使用がユーザによって左右される地域では、蒸気圧の高いガソリン燃料が冬季等の低温時に使用されるとは限らない。したがって、ＦＦＶの運転に際し、高濃度アルコール燃料が冬季等の低温時に使用されると、内燃機関の始動が困難になる虞があった。
【０００４】
このため、高濃度アルコール混合ガソリンの使用時は、内燃機関の低温始動性を確保するために、燃料噴射用のインジェクタを加熱したり、エンジンブロックを加熱することによって燃料の気化を促進させる技術が種々提供されている。
【０００５】
また、米国等においては、燃料供給市場での高濃度アルコール混合ガソリンの性状を夏季と冬季とでコントロールし、冬季における内燃機関の低温始動性確保のために燃料の蒸気圧を高める等の工夫がなされている。
【０００６】
しかしながら、上記インジェクタ等の加熱手段を設けるのは、装置が複雑化してコストアップを招くとともに、バッテリの電圧負荷増大を招き、燃費が悪化してしまうという課題があった。また、燃料供給市場で燃料性状をコントロールしている地域であっても、夏季に給油された燃料で冬季に走行する場合もあり得るため、現運転時に使用している燃料の性状に応じて低温始動性を確保する必要がある。
【０００７】
そこで、簡易な構成にて現運転時に使用している燃料の性状に応じて低温始動性の確保が可能な技術が提案されており、たとえば、アルコール混合ガソリンからガソリンを分離する車載燃料分離装置を備え、内燃機関の始動時には、始動に必要なガソリン量を十分に確保するために車載燃料分離装置を所定時間作動させた後、ガソリンを噴射して始動性向上を図る技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００８】
なお、その他の関連技術として、アルコール燃料を主燃料とし、ガソリンを補助燃料とするアルコールエンジンの燃料制御装置に係り、低温始動時に補助インジェクタからガソリンを噴射して始動性向上を図る技術が提案されている（たとえば、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００９】
【特許文献１】実開平３−４２０３５号公報
【特許文献２】特開平２−１４９７５８号公報
【特許文献３】特開平２−１４９７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１に係る従来技術であっても、現運転時に使用している燃料がアルコール濃度１００％である場合には、燃料中にガソリンが含まれていないので、ガソリンを分離すべく車載燃料分離装置をいくら作動させても分離は不可能であり、必要なガソリン量を確保できない。このため、内燃機関の低温始動性が悪化するとともに、車載燃料分離装置を無駄に作動させることによりバッテリの電圧負荷増大等を招き、燃費が悪化してしまうという課題があった。
【００１１】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成にて内燃機関の低温始動を確実にすることができるとともに、燃費の向上に寄与することができる内燃機関の燃料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】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明の請求項１に係る内燃機関の燃料制御装置は、第１の燃料から性状の異なる第２の燃料を分離する車載燃料分離装置を備え、前記第２の燃料の貯留量が内燃機関の所定運転時に要求される量に満たない場合には、前記車載燃料分離装置を作動させ前記第２の燃料の貯留量を増加させる内燃機関の燃料制御装置において、前記車載燃料分離装置の作動前に前記第１の燃料中の前記第２の燃料の濃度を求め、当該濃度が所定値以下の場合には、前記車載燃料分離装置を作動させることなく、前記第２の燃料が不足している旨を報知することを特徴とするものである。
【００１３】
したがって、この発明によれば、給油される燃料中に所定量以上の第２の燃料が含まれていない場合には車載燃料分離装置を作動させることがないため、車載燃料分離装置を無駄に作動させなくて済む。また、第２の燃料が不足している旨が報知されるので、ユーザは迅速に給油することができる。
【００１４】
また、この発明の請求項２に係る内燃機関の燃料制御装置は、請求項１に記載の発明において、前記第１の燃料はアルコール混合ガソリン、前記第２の燃料はガソリンであり、前記内燃機関の始動時に前記第２の燃料を噴射することを特徴とするものである。
【００１５】
したがって、この発明によれば、流通量の多い燃料であるアルコール混合ガソリンとガソリンを使用している内燃機関に適用することで、ガソリン噴射により低温始動性が確保され、また燃費向上により多大な省エネルギー化が実現される。
【発明の効果】
【００１６】
この発明に係る内燃機関の燃料制御装置（請求項１）によれば、車載燃料分離装置を無駄に作動させなくて済み、かつ、第２の燃料が不足している旨が報知されるので、簡易な構成にて内燃機関の低温始動を確実にすることができるとともに、燃費の向上に寄与することができる。
【００１７】
また、この発明に係る内燃機関の燃料制御装置（請求項２）によれば、流通量の多い燃料であるアルコール混合ガソリンとガソリンを使用している内燃機関に適用することができるので、ガソリン噴射により低温始動性を確保できるとともに、燃費向上により多大な省エネルギー化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、この発明に係る内燃機関の燃料制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１９】
図１は、この発明の実施例に係る内燃機関の燃料制御装置のシステム構成を示すブロック図である。図１に示すように、車両に搭載されるエンジン（内燃機関）１０の各気筒の燃焼室１０ａには、エアクリーナ１１から吸気通路１２の吸気マニホルド１３を介して新気が吸入されるようになっている。
【００２０】
吸気通路１２には、所定圧力に調圧されたデリバリパイプ１４からのアルコール混合ガソリン（第１の燃料）またはガソリン（第２の燃料）を噴射するように、電磁式のインジェクタ１５が設けられている。このインジェクタ１５は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する。）４０によって制御され、上記燃料を噴射するようになっている（ＥＣＵ４０との制御ラインは図示を省略）。なお、エンジン１０からの排気は排気通路１６より排出され、この排気通路１６には排気浄化用の触媒１７が設けられている。
【００２１】
また、メイン燃料タンク２０は、アルコール混合ガソリンを貯留するためのものである。メイン燃料タンク２０内の燃料は、フィードポンプ２１によってメイン燃料流路２２に送出される。メイン燃料流路２２の混合燃料は、電磁式の三方弁２５、共通燃料流路２６を介してデリバリパイプ１４に供給される。また、メイン燃料流路２２の一部は、電磁弁２８を介して後述する車載燃料分離装置３０にも連通している。
【００２２】
共通燃料流路２６は、三方弁２５の切り替えによって、メイン燃料流路２２から供給されるアルコール混合ガソリンと、後述するサブ燃料流路３５から供給されるガソリンとのいずれか一方が流れるようになっている。この共通燃料流路２６には、アルコール混合ガソリン中のアルコール濃度を検出するアルコール濃度センサ２７が設けられている。
【００２３】
また、ガソリン用サブタンク３３は、純正ガソリンのみを貯留するためのものであり、後述する車載燃料分離装置３０とガソリン分離流路３４によって接続されている。また、ガソリン用サブタンク３３のガソリンは、サブ燃料流路３５、図示しないフィードポンプ、三方弁２５、共通燃料流路２６を介してデリバリパイプ１４に供給される。レベルセンサ３６は、ガソリン用サブタンク３３のガソリン残量を検出するためのものである。
【００２４】
車載燃料分離装置３０は、必要時に分離膜（図示せず）を用いてメイン燃料タンク２０のアルコール混合ガソリンをアルコールとガソリンとに分離するためのものであり、公知技術によって構成されたものである。すなわち、車載燃料分離装置３０は、アルコール混合ガソリンから分離したガソリンを用いて、エンジン１０の低温始動性を向上させ、また冷間運転時の排気性状の改善を図るものである。
【００２５】
この車載燃料分離装置３０を作動させる際には、三方弁２５を切り替えることによりメイン燃料流路２２から共通燃料流路２６への流れを遮断する一方、電磁弁２８を開弁し、フィードポンプ２１を駆動することによりメイン燃料タンク２０のアルコール混合ガソリンを車載燃料分離装置３０に圧送する。
【００２６】
車載燃料分離装置３０によって分離されたガソリンは、ガソリン分離流路３４を流れてガソリン用サブタンク３３に導入され、このガソリン用サブタンク３３に貯蔵される。エンジン１０の低温始動時等には、三方弁２５を切り替えることによりサブ燃料流路３５と共通燃料流路２６のみを連通させ、図示しないフィードポンプを駆動することによりガソリン用サブタンク３３のガソリンをデリバリパイプ１４を介してインジェクタ１５に供給する。そして、低温時でも蒸気圧の高いガソリンをこのインジェクタ１５から噴射することにより、エンジン１０の低温始動が確実なものとなる。
【００２７】
なお、車載燃料分離装置３０によって分離されたアルコールは、リターン流路３８によってメイン燃料タンク２０に戻される。
【００２８】
ＥＣＵ４０は、後述の各種センサからの入力信号を受け、これに基づいて演算処理して、インジェクタ１５、図示しない点火プラグ、三方弁２５、電磁弁２８、フィードポンプ２１、後述する表示部４２等の作動を制御する。すなわち、ＥＣＵ４０は、後述するように、ＦＦＶの運転状況および使用する燃料の性状や残量に応じて燃料噴射量や点火時期、混合燃料からのガソリン分離動作、所定の警告等を行うように構成されている。
【００２９】
上記各種センサとしては、アルコール濃度センサ２７、レベルセンサ３６の他、図示を省略するが、デリバリパイプ１４内の燃料の温度と圧力を検出する温度センサおよび圧力センサ、エンジン１０のクランク軸回転を検出するクランクポジションセンサ、吸気温度を検出する吸気温センサ、吸気圧力を検出する吸気圧センサ、アクセルペダルの踏込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ、スロットル弁の開度を検出するスロットルポジションセンサ、エンジン１０の冷却水温を検出する水温センサ、排気通路１６にて排気空燃比を検出する空燃比センサ等を挙げることができる。
【００３０】
また、表示部４２は、たとえば、運転席前面のインストルメンタルパネルに配設され、運転に必要な各種情報を表示するものであり、本実施例では特に、ガソリン不足によりエンジン１０の始動不良が発生する可能性がある旨を警告したり、ガソリンの給油を促す警告をする際に用いられる。
【００３１】
つぎに、本実施例に係る制御方法について説明する。本制御は、ＦＦＶが現在使用している燃料が高濃度アルコール混合ガソリン（たとえばアルコール濃度８５％以上）である場合であって、エンジン１０の低温始動に必要なガソリンの残量がある既定値以下の場合に、混合燃料からガソリンの分離を促進させて当該必要なガソリン量を確保するとともに、ユーザにガソリン給油を促す警告をすることを趣旨とするものである。
【００３２】
この制御方法について図２に基づいて図１を参照しつつ詳細に説明する。ここで、図２は、制御方法を示すフローチャートである。以下の制御は、上記ＥＣＵ４０によって実行される。
【００３３】
先ず、イグニションスイッチ（ＩＧ）がＯＮになったならば（ステップＳ１０）、アルコール濃度センサ２７により燃料中のアルコール濃度Ｃａｌを測定する（ステップＳ１１）。測定されたアルコール濃度Ｃａｌが、所定の閾値以下、たとえば８５％（Ｅ８５）以下であるならば（ステップＳ１２否定）、ガソリン濃度が比較的高く、エンジン１０の低温始動不良は発生しにくいと考えられるので、制御を終了する。
【００３４】
一方、測定されたアルコール濃度Ｃａｌが、所定の閾値、たとえば８５％（Ｅ８５）を超えているならば（ステップＳ１２肯定）、ガソリン濃度が低く、エンジン１０の低温始動不良が発生する可能性があるので、低温時でも蒸気圧の高いガソリンによる始動運転を行う必要がある。
【００３５】
この場合、エンジン１０の始動開始に必要なガソリン量、すなわち、エンジン始動開始要求ガソリン量Ｌｏｋがガソリン用サブタンク３３に確保されているかどうかを確認し、確保されている場合には、本制御とは別ルーチンのガソリンによる始動運転制御に移行し、確保されていない場合には、混合燃料からガソリンの分離を促進して必要量を確保する必要がある。
【００３６】
そこで、エンジン始動開始要求ガソリン量Ｌｏｋを算出し（ステップＳ１３）、レベルセンサ３６によってガソリン用サブタンク３３のガソリン残量Ｌｖを測定する（ステップＳ１４）。そして、ガソリン用サブタンク３３のガソリン残量Ｌｖが上記ステップＳ１３で算出されたエンジン始動開始要求ガソリン量Ｌｏｋよりも少ないか否かを判断する（ステップＳ１５）。
【００３７】
ガソリン用サブタンク３３のガソリン残量Ｌｖがエンジン始動開始要求ガソリン量Ｌｏｋよりも少ない場合（ステップＳ１５肯定）には、ガソリン不足によりエンジン１０の始動不良が発生する可能性があるので、その旨を警告する（ステップＳ１６）。
【００３８】
この警告は、たとえば、ＦＦＶの運転席前面のインストルメンタルパネルに配設された表示部４２に表示したり、音声やブザーによる発音等により行う。これにより、ユーザは、ガソリン給油の必要性を認識することができ、迅速に給油を行うことができるので、エンジンの低温始動時の不良発生を未然に回避することができる。
【００３９】
なお、ガソリン用サブタンク３３のガソリン残量Ｌｖがエンジン始動開始要求ガソリン量Ｌｏｋを下回っていない場合には（ステップＳ１５否定）、必要量のガソリンが確保されており、始動不良発生の可能性は低く上記警告は不要であるので、本制御を終了し、本制御とは別ルーチンのガソリンによる始動運転制御に移行すればよい。
【００４０】
上記ステップＳ１６で警告した後は、メイン燃料タンク２０内のアルコール濃度が１００％（Ｅ１００）でないか否かを判断する（ステップＳ１７）。メイン燃料タンク２０内のアルコール濃度が１００％（Ｅ１００）であるならば（ステップＳ１７否定）、すなわち、ガソリン濃度がゼロであるならば、ユーザにガソリンのみをメイン燃料タンク２０に給油するように警告し（ステップＳ２１）、本制御を終了する。
【００４１】
この場合、分離対象のガソリンがメイン燃料タンク２０内にないため、ガソリン分離に必要な電磁弁２８、三方弁２５およびフィードポンプ２１を作動させていない。これにより、無駄なエネルギー消費を回避することができ、図示しないバッテリの電圧負荷増大を回避することができるので、燃費の悪化を抑制することができる。
【００４２】
また、上記ステップＳ２１での警告も、上述したエンジン１０の始動不良発生の可能性を警告する場合と同様に、表示部４２に表示したり、音声やブザーによる発音等により行うことができる。これにより、ユーザは、ガソリン給油の必要性を認識することができ、迅速にガソリン給油を行うことができるので、適切な濃度のアルコール混合ガソリンを確保することができる。
【００４３】
これにより、エンジン１０の低温始動時等に必要なガソリン量がガソリン用サブタンク３３に貯留されていない場合であっても、後述するガソリン分離を促進することによって必要なガソリン量を確保することができ、低温始動時の不良発生を回避することができる。
【００４４】
一方、メイン燃料タンク２０内のアルコール濃度が１００％（Ｅ１００）でないならば（ステップＳ１７肯定）、ガソリン分離流路３４の電磁弁２８を開弁するとともに（ステップＳ１８）、フィードポンプ２１の駆動力をゼロ状態から次第に増大することにより送圧を高め（ステップＳ１９）、アルコール混合ガソリンからのガソリン分離（抽出）を促進してガソリン用サブタンク３３のガソリン残量Ｌｖを増加させる。
【００４５】
そして、ガソリン用サブタンク３３のガソリン残量Ｌｖがエンジン始動開始要求ガソリン量Ｌｏｋを超えたか否かを判断し（ステップＳ２０）、超えた場合には制御を終了し（ステップＳ２０肯定）、超えていない場合には、超えるまでガソリン分離の促進制御を継続する（ステップＳ２０否定、ステップＳ１８、ステップＳ１９）。
【００４６】
以上のように制御することで、ガソリン用サブタンク３３のガソリン残量Ｌｖを短時間で増加させることができるので、ガソリンによる安定した低温始動運転が実現でき、エンジン１０の低温始動不良の発生を回避することができる。
【００４７】
また、このようにメイン燃料タンク２０内の混合燃料からガソリンの分離が促進されると、メイン燃料タンク２０内のガソリン濃度が低下するので、ガソリン給油の必要性が高まるが、上述したステップＳ１６の警告によってユーザはガソリン給油を促されているので、迅速な給油がなされると期待できる。
【００４８】
以上のように、この実施例に係る内燃機関の燃料制御装置によれば、ＦＦＶが現在使用している燃料が高濃度アルコール混合ガソリンであって、エンジン１０の低温始動に必要なガソリンの残量が少ない場合であっても、アルコール混合ガソリンからガソリンの分離を促進させて当該必要なガソリン量を確保することができるとともに、警告によりユーザにガソリン給油を促すことができるので、エンジン１０の低温始動を確実にすることができる。
【００４９】
特に、分離対象のガソリンがメイン燃料タンク２０内にない場合には、ガソリン分離に必要なフィードポンプ２１等を作動させないことにより、無駄なエネルギー消費を回避し、燃費の向上に寄与することができる。
【００５０】
また、本実施例では、世界的に流通量の多い燃料であるアルコール混合ガソリンとガソリンを使用しているエンジン１０に本発明を適用しているので、ガソリン噴射により低温始動性を確保できるとともに、燃費向上により多大な省エネルギー化を実現することができる。
【００５１】
なお、上記実施例では、図２に示した制御動作のステップＳ１７において、メイン燃料タンク２０内にガソリンが含まれている限りガソリンを分離して低温始動に利用するという観点から、アルコール濃度の閾値を１００％として説明したが、これに限定されず、１００％未満の閾値であっても上記と同様の効果を期待できる。
【００５２】
また、上記実施例では、第１の燃料をアルコール混合ガソリン、第２の燃料をガソリンとして本発明の実施態様を示したが、これに限定されず、第１の燃料から性状の異なる第２の燃料を分離できる燃料の組み合わせであれば、上記と同様の効果を期待できる。
【００５３】
また、上記実施例においては、インジェクタ１５によるポート噴射を行うエンジン１０に本発明を適用するものとして説明したが、インジェクタの噴射形式（ポート噴射あるいは筒内噴射）や配設数は問わない。
【００５４】
たとえば、ポート噴射用のインジェクタ１５の代わりに筒内噴射可能なインジェクタを備えたエンジンに本発明を適用してもよい。また、ガソリンをポート噴射するインジェクタと、アルコールを筒内噴射するインジェクタとを備えたエンジンに本発明を適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、この発明に係る内燃機関の燃料制御装置は、アルコール混合ガソリンを使用するＦＦＶの内燃機関に有用であり、特に、簡易な構成にて内燃機関の低温始動を確実にすることができるとともに、燃費の向上に寄与することを目指す内燃機関に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】この発明の実施例に係る内燃機関の燃料制御装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】制御方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１０  エンジン（内燃機関）
１４  デリバリパイプ
１５  インジェクタ
２０  メイン燃料タンク
２１  フィードポンプ
２２  メイン燃料流路
２５  三方弁
２７  アルコール濃度センサ
２８  電磁弁
３０  車載燃料分離装置
３３  ガソリン用サブタンク
３４  ガソリン分離流路
３５  サブ燃料流路
３６  レベルセンサ
３８  リターン流路
４０  ＥＣＵ
４２  表示部
Ｃａｌ  燃料中のアルコール濃度
Ｌｖ  ガソリン用サブタンクのガソリン残量
Ｌｏｋ  エンジン始動開始要求ガソリン量
【図１】
2008075467.tif 000003
【図２】
2008075467.tif 000004