(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を低オクタン価燃料と高オクタン価燃料とに分離分留し、前記分離分留した低オクタン価燃料に対してオクタン価を高める改質を行い、該改質を行ってオクタン価が高められた燃料と、前記分離分留で得られた高オクタン価燃料とを所定の比率で混合させてエンジンに供給するよう構成されたことを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
【請求項２】
燃料を低オクタン価燃料と高オクタン価燃料とに分離分留し、前記分離分留した低オクタン価燃料に対してセタン価を高める改質を行う一方、前記分離分留した高オクタン価燃料に対してオクタン価を高める改質を行い、前記改質を行ってセタン価が高められた燃料と、前記改質を行ってオクタン価が高められた燃料とを所定の比率で混合させてエンジンに供給するよう構成されたことを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
【請求項３】
前記改質を行う改質装置と、該改質装置で改質された燃料を貯蔵するタンクと、該タンク内の燃料性状を検出する燃料性状センサとを備え、該燃料性状センサの検出結果に応じて前記タンク内の燃料を前記改質装置に循環させるよう構成したことを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項４】
前記混合された燃料を貯蔵するタンクを備え、該タンク内の燃料をエンジンに供給するよう構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項５】
相互に異なる比率で混合させた燃料を個別に貯蔵する複数のタンクを備え、運転条件に応じて前記複数の燃料タンクの中から選択した１つのタンク内の燃料をエンジンに供給するよう構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項６】
前記燃料の混合比率を、エンジンの負荷に応じて設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項７】
前記燃料の混合比率を、エンジンの暖機状態に応じて設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のエンジンの燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの燃料供給装置に関し、詳しくは、車両の外部から補給された燃料に対して改質を行ってエンジンに供給する構成の燃料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、燃料の改質を行ってからエンジンに供給する構成とした燃料供給装置が知られている（特開平５−３１２１１５号公報及び特開昭５７−４６０５９号公報参照）。
【０００３】
前記特開平５−３１２１１５号公報に開示されるものでは、ガソリンを低沸点燃料と高沸点燃料とに分離膜により分離して、前記分離した低沸点燃料を専用のタンクに貯留し、エンジン始動時や冷間運転時に前記低沸点燃料をエンジンに供給する構成となっている。
【０００４】
また、特開昭５７−４６０５９号公報に開示されるものでは、重質燃料油を加熱・熱分解してコンデンサに導入し、該コンデンサで分離された軽質油を燃料油としてディーゼルエンジンに供給する構成になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジンの効率を高めるべく圧縮比を高く設定すると、アンチノック性の高い高オクタン価の燃料を使用することが要求されることになるが、外部から補給される燃料のオクタン価が要求よりも低いと、高負荷域でノッキングが発生することになって、高負荷域での運転が行えなくなってしまう。
【０００６】
そこで、前述のような燃料の改質技術が注目されることになるが、前記特開平５−３１２１１５号公報に開示されるものでは、エンジン始動時や冷間運転時に適した気化性の良い低沸点燃料を分離することを目的としているため、低沸点燃料が除かれた後の燃料でもアンチノック性（オクタン価）が充分でなく、圧縮比の高いエンジンに適用した場合にノッキングが発生し易くなって、高負荷域での運転が行えなくなる可能性があった。
【０００７】
また、前記特開昭５７−４６０５９号公報に開示されるものは、基本的に熱分解による燃料の改質であるため、高オクタン価の燃料が要求されるガソリンエンジンには適用できないという問題があった。
【０００８】
また、エンジン始動時や冷間運転時などの条件のみで使用燃料の切り換えを行う構成では、例えば外気温度が極端に低い場合や逆に高い場合などで使用燃料の要求が異なる場合に、きめ細かく対応することができず、エンジンの運転性を最適に維持することができず、始動性が悪化したり、ノッキングを発生させる可能性があった。
【０００９】
更に、燃料の分離・分留・改質によって生成される燃料の組成は、外部から供給される燃料によって変動し、また、エンジンのばらつきなどによって要求される燃料の組成が異なり、初期設定された特性で燃料の選択を行っても、所期の運転性が得られなくなる場合があった。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、外部から補給される燃料よりもオクタン価を高めてエンジンに供給できるようにして、高圧縮比のエンジンを全負荷域において運転できるようにし、高効率を実現できるようにすることを目的とする。
【００１１】
また、外気温度の変化に対応して適切な燃料を供給でき、始動性の確保やノッキング防止を図れるようにすることを目的とする。
更に、外部から供給される燃料のばらつきやエンジンばらつきがあっても、所期の運転性が得られる燃料をエンジンに供給できるようにすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項１記載の発明では、燃料を低オクタン価燃料と高オクタン価燃料とに分離分留し、前記分離分留した低オクタン価燃料に対してオクタン価を高める改質を行い、該改質を行ってオクタン価が高められた燃料と、前記分離分留で得られた高オクタン価燃料とを所定の比率で混合させてエンジンに供給するよう構成した。
【００１３】
かかる構成によると、分離分留した低オクタン価燃料に対してオクタン価を高める改質を行い、高オクタン価成分として分離分留された燃料と混合させてエンジンに供給する。ここで、燃料の一部である低オクタン価燃料のオクタン価を高めることで、混合燃料のオクタン価が車両に補給された燃料のオクタン価よりも高くなる。
【００１４】
請求項２記載の発明では、燃料を低オクタン価燃料と高オクタン価燃料とに分離分留し、前記分離分留した低オクタン価燃料に対してセタン価を高める改質を行う一方、前記分離分留した高オクタン価燃料に対してオクタン価を高める改質を行い、前記改質を行ってセタン価が高められた燃料と、前記改質を行ってオクタン価が高められた燃料とを所定の比率で混合させてエンジンに供給するよう構成した。
【００１５】
かかる構成によると、分離分留した低オクタン価燃料に対してはセタン価を高める改質を、分離分留した高オクタン価燃料に対してはオクタン価を更に高める改質を行い、車両に補給された燃料よりもセタン価が高められた燃料と、車両に補給された燃料よりもオクタン価が高められた燃料とを混合してエンジンに供給する。従って、セタン価が高められた燃料の比率を多くすることで、車両に補給された燃料よりもセタン価が高い燃料がエンジンに供給され、また、オクタン価が高められた燃料の比率を多くすることで、車両に補給された燃料よりもオクタン価が高い燃料がエンジンに供給される。
【００１６】
請求項３記載の発明では、前記改質を行う改質装置と、該改質装置で改質された燃料を貯蔵するタンクと、該タンク内の燃料性状を検出する燃料性状センサとを備え、該燃料性状センサの検出結果に応じて前記タンク内の燃料を前記改質装置に循環させるよう構成した。
【００１７】
かかる構成によると、改質が行われてオクタン価又はセタン価が高められた燃料を、改質装置とは別に設けたタンクに貯蔵するが、該タンクには燃料性状を検出するセンサが設けられており、前記センサで検出される燃料性状（オクタン価又はセタン価）が要求値になっていない場合には、再度改質を行わせるべく、タンク内に貯蔵された燃料を改質装置に戻すようにする。
【００１８】
請求項４記載の発明では、前記混合された燃料を貯蔵するタンクを備え、該タンク内の燃料をエンジンに供給するよう構成した。
かかる構成によると、要求のオクタン価又はセタン価になるように混合した燃料を一旦タンクに貯蔵し、該タンク内の燃料をエンジンに供給する。
【００１９】
請求項５記載の発明では、相互に異なる比率で混合させた燃料を個別に貯蔵する複数のタンクを備え、運転条件に応じて前記複数の燃料タンクの中から選択した１つのタンク内の燃料をエンジンに供給するよう構成した。
【００２０】
かかる構成によると、要求のオクタン価又はセタン価になるように混合した燃料を一旦タンクに貯蔵するが、運転条件による要求値の違いに対応すべく、異なる混合比率によって異なるオクタン価又はセタン価に混合された燃料を、別々のタンクに貯蔵させ、そのときの運転状態における要求性状の燃料が貯蔵されているタンクからエンジンに燃料を供給させる。
【００２１】
請求項6記載の発明では、前記燃料の混合比率を、エンジンの負荷に応じて設定する構成とした。
かかる構成によると、低負荷域でノッキング回避のために比較的高オクタン価を要求しない場合には（低負荷域で自着火燃焼を行う領域では）、オクタン価の低い方（セタン価の高い方）の燃料の比率を増やし、高負荷域でノッキング回避のために比較的高オクタン価が要求される場合には、オクタン価の高い方の燃料の比率を増やす。
【００２２】
請求項７記載の発明では、前記燃料の混合比率を、エンジンの暖機状態に応じて設定する構成とした。
かかる構成によると、エンジンが充分に暖機された状態では、ノッキングが起こり易くなるため、オクタン価の高い方の燃料の比率を増やし、エンジンの始動時や冷間運転時などの燃料の気化性能が悪化するときには、比較的低沸点であるオクタン価の低い方の燃料の比率を増やす。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、車両に補給される燃料よりもオクタン価の高い燃料をエンジンに供給させることができるようになり、高圧縮比のエンジンであっても高負荷域でのノッキングの発生を回避でき、以って、高効率を実現できるという効果がある。
【００４２】
請求項２記載の発明によると、車両に補給される燃料よりもオクタン価の高い燃料をエンジンに供給できると共に、車両に補給される燃料よりもセタン価の高い燃料をエンジンに供給でき、低負荷域では高セタン価の燃料を供給することで燃焼安定性を向上させ、高負荷域では高オクタン価の燃料を供給することでノッキングの発生を回避でき、高圧縮比のエンジンであっても全負荷域で運転させることができるという効果がある。
【００４３】
請求項３記載の発明によると、改質が不十分であるときに、これを検知して再度改質を行わせることができ、要求に見合った性状の燃料に確実に改質させることができるという効果がある。
【００４４】
請求項４記載の発明によると、性状の異なる燃料を混合して生成された燃料を一旦タンクに貯蔵させることで、要求の性状の燃料を安定的にエンジンに供給できるという効果がある。
【００４５】
請求項５記載の発明によると、異なる比率で混合させた燃料を個別にタンクに貯蔵させることで、要求の性状の燃料を安定的にエンジンに供給でき、かつ、要求性状に切り換えに応答良く対応できるという効果がある。
【００４６】
請求項６記載の発明によると、エンジン負荷に応じて異なる性状の燃料をエンジンに供給でき、特に、高負荷域で車両に補給される燃料よりもオクタン価の高い燃料を供給してノッキングを回避でき、又は、低負荷域で車両に補給される燃料よりもセタン価の高い燃料を供給することで、燃焼安定性を向上させることができるという効果がある。
【００４７】
請求項７記載の発明によると、暖機中は低沸点の燃料をエンジンに供給し気化性能を確保する一方、暖機完了後は、高オクタン価の燃料を供給することでノッキングの発生を抑制できるという効果がある。
【００５８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、第１の実施の形態を示すエンジンのシステム構成図であり、エンジン１は、通常のガソリンエンジンの圧縮比より高い圧縮比に設定されるものとする。
【００５９】
燃料タンク２は、車両に補給される燃料を貯蔵するためのものであり、燃料の分留機能を有する分留器３に繋がっている。また、分留器３には、分留された燃料を貯蔵する高オクタン価燃料タンク４と低オクタン価燃料タンク５が繋げられている。
【００６０】
前記低オクタン価燃料タンク５内には、燃料改質装置１０が設置され、改質に必要な条件が整えられる。
前記高オクタン価燃料タンク４と低オクタン価燃料タンク５とは、燃料混合比率調整器７に接続され、燃料混合比率調整器７は、燃料混合用ポンプ８を介して燃料供給用タンク６と接続される。
【００６１】
前記燃料供給用タンク６は、燃料供給用ポンプ９を介して、エンジン１の燃料供給装置（燃料噴射弁）に接続される。
前記分留器３では、燃料を沸点範囲に応じて分留して、オクタン価の高い燃料であることを示す沸点範囲の燃料を高オクタン価燃料タンク４に、その他の沸点範囲の燃料を低オクタン価燃料タンク５に供給する。本実施の形態において、沸点範囲は図２に示すように３つに区分され、沸点範囲のうちオクタン価の高い成分を多く含む９０℃〜１５０℃の沸点範囲の燃料を、オクタン価の高い燃料として分留して取り出す。
【００６２】
次に作用を説明する。
車両に対する燃料の補給は、燃料タンク２に対して行われ、該燃料タンク２内に貯えられる。燃料タンク２内に貯えられた燃料は、分留器３の処理能力に応じて分留器３内に導入され、燃料温度が１５０℃になる熱を加えられる。該加熱によって蒸発した沸点１５０℃以下の燃料は、その後９０℃まで冷却され、該冷却化により凝縮した沸点９０℃〜１５０℃範囲の燃料が、高オクタン価燃料タンク４に供給されて貯えられる。
【００６３】
一方、沸点の更に低い燃料と沸点１５０℃以上の燃料は、低オクタン価燃料タンク５に供給されて貯えられる。
図２に示すように、一般的な燃料は、沸点の低い領域と高い領域でオクタン価が低く、沸点９０℃〜１５０℃範囲でオクタン価が高いので、上記の手順により燃料を分留してオクタン価の異なる燃料に分離できる。尚、高オクタン価の沸点範囲は、９０℃〜１５０℃の範囲に限定されるものではなく、実際の使用燃料及び要求オクタン価に応じて適宜設定されるべきものである。また、簡便には、沸点９０℃以下の燃料を低オクタン価燃料として分離し、それ以外を高オクタン価燃料とする構成であっても良い。
【００６４】
低オクタン価燃料タンク５内の燃料改質装置１０では、低オクタン価燃料が触媒と熱の作用により重合などの変成を受け、オクタン価の高い燃料に変えられる。但し、前記燃料改質装置１０により改質された燃料のオクタン価は、分留器３で分離され高オクタン価燃料タンク４に貯えられる燃料よりも低い。
【００６５】
前記オクタン価を高める燃料の改質は、具体的にはナフサの高温分解を行うものであり、無触媒で行うものを熱改質、触媒を使用する場合を接触改質という（株式会社朝倉書店  昭和45年8月20日発行「石油事典（4版）」第249頁〜第253頁参照）。ここで、芳香属系の沸点の高い成分は、分子構造の一部が分解を受け、分子量が低下することによりオクタン価が上げられるので、改質を受ける燃料の分子構造によっては、オクタン価を高めるために平均分子量が低下することもある。
【００６６】
尚、前記分留器３で高オクタン価燃料と低オクタン価燃料とに分離することなく、車両に補給された燃料を直接燃料改質装置により改質させることも可能であるが、オクタン価の高いものが混ざっている状態では、燃料改質装置の効率（単位時間当たりの改質量）が悪くなるので、上記のようにして、分留器３で分留された低オクタン価燃料のオクタン価を燃料改質装置により上げるようにすれば、オクタン価を上げる改質を効率よく行わせることができる。
【００６７】
以上の作用により別々のタンクに貯えられた、高オクタン価燃料と、燃料改質装置１０によりオクタン価の高い燃料に変えられたが沸点９０℃〜１５０℃範囲の燃料のオクタン価には及ばない改質高オクタン価燃料は、エンジンの運転条件によって必要とされるオクタン価になるように、燃料混合比率調整器７でそれぞれのタンクからの流量を調整されて混合し、燃料混合用ポンプ８により燃料供給用タンク６に供給される。そして、燃料供給用タンク６内の燃料は、燃料供給用ポンプ９を介してエンジン１ヘ供給される。
【００６８】
前記エンジンの運転条件に応じた燃料混合比率の調整は、エンジン負荷及びエンジン回転数(rpm)に応じて変化するノッキング回避のための要求オクタン価に基づき行われる（図３参照）。即ち、エンジンの運転条件が低負荷で、ノッキング回避のため要求オクタン価が比較的低い場合には、改質高オクタン価燃料の割合を増やし、エンジン負荷が高くノッキング回避のための要求オクタン価が比較的高い場合には、沸点９０℃〜１５０℃範囲の高オクタン価燃料の割合を多くする。
【００６９】
尚、エンジン負荷を検出する方法としては、スロットル開度や、該スロットルの開度を基に各種エンジン状態のパラメータを考慮して決定される燃料噴射量などが適している。
【００７０】
分留改質された異なる燃料の混合比率の調整は、エンジンの負荷状態等に合わせてコンピュータ２１から出力される信号によって、各々のタンクからの燃料流量を調整する燃料混合比率調整器７のバルブをコントロールすることで行う。
【００７１】
前記コンピュータ２１には、点火時期センサ、吸入空気量センサ、アクセル開度センサ、ポンプ回転角センサ、クランク角センサ、水温センサなどからの検出信号が入力される。
【００７２】
ここで、前記分留器３で分離分留される沸点が９０℃よりも低い燃料と、沸点１５０℃以上の燃料とは、共に低オクタン価燃料であるが、沸点が９０℃よりも低い燃料を、前記燃料改質装置１０が設置される低オクタン価燃料タンク５とは別に設けた低沸点用タンクに貯蔵させる構成とすることができる。この場合、低沸点用タンクには燃料改質装置１０を設けず、低沸点燃料の供給要求がないとき、又は、低沸点用タンク内の燃料貯蔵量が所定以上になったら、沸点が９０℃よりも低い燃料も低オクタン価燃料タンク５に入れるようにすると良い。
【００７３】
そして、エンジンの始動時及び始動直後であってエンジン温度が低いとき、即ち、エンジンの暖機中において、前記低沸点用タンク内の燃料をエンジンに供給するようにすれば、燃料の気化が車両に補給される燃料よりも良いため、燃焼室壁面などに対する燃料付着が抑制され、燃焼が良好に行われ、排気性能が改善される。
【００７４】
また、エンジンの暖機完了後は、ノッキングが発生し易くなるため、前述のように、エンジン負荷に応じて要求されるオクタン価になるように、改質高オクタン価燃料と沸点９０℃〜１５０℃範囲の高オクタン価燃料との混合比率を調整すればよい。
【００７５】
尚、エンジン暖機状態は、エンジンの冷却水温度に基づいて判断できる。
図４は、第２の実施の形態を示すエンジンのシステム構成図である。
図１に示した第１の実施の形態では、低オクタン価燃料タンク５内に燃料改質装置１０が設置される構成としたが、図４に示される第２の実施の形態では、低オクタン価燃料タンク５と燃料改質装置１０とが別々に設置されると共に、低オクタン価燃料タンク５と燃料改質装置１０との間で燃料を循環させる燃料循環ポンプ12及び燃料循環流路系が設置され、燃料改質装置１０が分留器３に繋げられている。また、低オクタン価燃料タンク５には、燃料性状センサ１１が設置される。
【００７６】
上記に述べた構成以外は、第１の実施の形態と同じであり、燃料タンク２内に貯えられた燃料が分留器３に導入され、該分留器３では、沸点範囲の違いに基いて高オクタン価燃料と低オクタン価燃料とに分離し、高オクタン価燃料は高オクタン価燃料タンク４に貯えられれ、低オクタン価燃料は燃料改質装置１０に送られる。そして、燃料改質装置１０で高オクタン価に改質された燃料は低オクタン価燃料タンク５に送られて貯えられる。高オクタン価燃料タンク４からの高オクタン価燃料と低オクタン価燃料タンク５からの改質高オクタン価燃料とは、燃料混合比率調整器７で混合比率を調整されつつ、燃料混合用ポンプ８により燃料供給用タンク６に供給され、燃料供給用タンク６内の燃料は、燃料供給用ポンプ９を介してエンジン１ヘ供給される。
【００７７】
ここで、上記第２の実施の形態に特有の作用として、燃料性状センサ１１で検出される低オクタン価燃料タンク５内の燃料の組成（オクタン価）が設定値になっていない場合には、コンピュータ２１からの指示により循環ポンプ12が動作し、低オクタン価燃料タンク５内の燃料が燃料改質装置１０に循環され、再度改質が行われると共に、燃料改質装置１０の条件設定のチェックが行われ、前記改質条件の更新が行われる。
【００７８】
図５は、第３の実施の形態を示すエンジンのシステム構成図である。
該第３の実施の形態では、前記第２の実施の形態と同様に、低オクタン価燃料タンク５と燃料改質装置１０とが別々に設置される一方、２つの燃料供給用タンク６Ａ，６Ｂが設けられ、該２つの燃料供給用タンク６Ａ，６Ｂのいずれに混合燃料を供給するかを切り換えるためのタンク切り替えバルブ２２が設けられている。また、前記２つの燃料供給用タンク６Ａ，６Ｂは、それぞれ燃料供給用予圧ポンプ２１Ａ，２１Ｂを介して燃料切り替えバルブ２３に接続されており、前記燃料切り替えバルブ２３によって２つの燃料供給用タンク６Ａ，６Ｂのうちのいずれか一方の燃料が、燃料供給用ポンプ９を介してエンジン１に供給される。
【００７９】
上記に述べた構成以外は、第１の実施の形態と同じであり、燃料タンク２内に貯えられた燃料が分留器３に導入され、該分留器３では、沸点範囲の違いに基いて高オクタン価燃料と低オクタン価燃料とに分離し、高オクタン価燃料は高オクタン価燃料タンク４に貯えられ、低オクタン価燃料は燃料改質装置１０に送られる。そして、燃料改質装置１０で高オクタン価に改質された燃料は低オクタン価燃料タンク５に送られて貯えられる。高オクタン価燃料タンク４からの高オクタン価燃料と低オクタン価燃料タンク５からの改質高オクタン価燃料とは、燃料混合比率調整器７で混合比率を調整されつつ、燃料混合用ポンプ８により燃料供給用タンク６Ａ，６Ｂに供給される。
【００８０】
ここで、上記第３の実施の形態に特有の作用として、２つの燃料供給用タンク６Ａ，６Ｂに対してそれぞれに異なるオクタン価の燃料（異なる混合比率の燃料）を貯えるようにする一方、エンジンの運転条件（負荷）に応じて要求されるオクタン価に基づき、２つの燃料供給用タンク６Ａ，６Ｂのいずれか一方の燃料をエンジンに供給すべく、燃料切り替えバルブ２３を切り換えるようになっている。
【００８１】
例えば、燃料供給用タンク６Ａに対して燃料供給用タンク６Ｂよりも高オクタン価の燃料を貯蔵する場合には、燃料混合比率調整器７は、高オクタン価燃料タンク４からの燃料量の割合が低オクタン価燃料タンク５からの燃料量の割合よりも大きくなるように設定し、かつ、このときに前記タンク切り替えバルブ２２により燃料供給用タンク６Ａに対して混合燃料が供給されるようにする。また、前記タンク切り替えバルブ２２により燃料供給用タンク６Ｂに対して混合燃料が供給されるようにし、このときに、燃料混合比率調整器７は、高オクタン価燃料タンク４からの燃料量の割合を減少させると共に、相対的に低オクタン価燃料タンク５からの燃料量の割合を増大させる。
【００８２】
そして、エンジンの運転条件が低負荷で、ノッキング回避のため要求オクタン価が比較的低い場合には、燃料切り替えバルブ２３を切り換えて燃料供給用タンク６Ｂに貯えられている比較的低オクタン価の燃料がエンジン１に供給されるようにし、エンジン負荷が高くノッキング回避のための要求オクタン価が比較的高い場合には、燃料切り替えバルブ２３を切り換えて燃料供給用タンク６Ａに貯えられている比較的高オクタン価の燃料がエンジン１に供給されるようにする。
【００８３】
上記構成の燃料供給系によると、燃料切り替えバルブ２３からエンジン１までのオクタン価が変化する燃料配管内のボリュームが非常に小さいため、運転条件の変化に対して迅速な燃料の切り替えが可能であり、また、予め要求オクタン価の燃料を混合形成させてそれぞれの燃料タンクに貯蔵させておくので、要求オクタン価の燃料を安定的に供給できる。
【００８４】
尚、上記図５に示される第３の実施の形態において、図４に示される第２の実施の形態と同様に、低オクタン価燃料タンク５と燃料改質装置１０との間で燃料を循環させる燃料循環ポンプ12、及び、低オクタン価燃料タンク５内における燃料組成を検出する燃料性状センサ１１を設置し、燃料性状センサ１１で検出される低オクタン価燃料タンク５内の燃料の組成が設定値になっていない場合には、低オクタン価燃料タンク５内の燃料を燃料改質装置１０に循環されて再度改質を行わせる構成としても良い。
【００８５】
図６は、第４の実施の形態を示すエンジンのシステム構成図である。
該第４の実施の形態において、分留器３に、分留された燃料を貯蔵する高オクタン価燃料タンク４と低オクタン価燃料タンク５が繋げられ、これら高オクタン価燃料タンク４と低オクタン価燃料タンク５との燃料がそれぞれ燃料混合比率調整器７により流量調整され、燃料混合用ポンプ８を介して燃料供給用タンク６に供給される構成は、第１の実施の形態と同一である。一方、第４の実施の形態においては、高オクタン価燃料タンク４と低オクタン価燃料タンク５とにそれぞれ異なる改質を行う燃料改質装置１０Ａ，１０Ｂが設置されている。
【００８６】
ここで、前記燃料改質装置１０Ａは、高オクタン価燃料タンク４内の燃料の低オクタン価成分を、触媒と熱の作用による重合などの変性により、より高オクタン価の燃料に改質するものである。また、前記燃料改質装置１０Ｂは、低オクタン価燃料タンク５内の燃料を、触媒と熱の作用による重合などの変性により、高セタン価の燃料に改質するものである。
【００８７】
そして、エンジン１の運転条件に応じて高オクタン価燃料タンク４内の高オクタン価燃料と低オクタン価燃料タンク５内の高セタン価燃料とが、前記燃料混合比率調整器７により流量調整されて、運転条件に応じた混合比率で混合されて、燃料供給用タンク６に供給されて、燃料供給用ポンプ９を介してエンジン１に供給される。具体的には、エンジン１の運転条件が軽負荷で自着火燃焼を行う領域では、高セタン価燃料の割合を増やす一方、負荷が高く火花点火を行う領域では、高オクタン価燃料の割合を増やしエンジン１に供給する。
【００８８】
尚、上記図６に示される第４の実施の形態において、図４，５に示される構成と同様に、燃料改質装置１０Ａ，１０Ｂと高オクタン価燃料タンク４，低オクタン価燃料タンク５とを個別に設けると共に、燃料改質装置１０Ａと高オクタン価燃料タンク４との間で、また、燃料改質装置１０Ｂと低オクタン価燃料タンク５との間で、燃料を循環させる燃料循環ポンプをそれぞれ設け、高オクタン価燃料タンク４内の燃料のオクタン価，低オクタン価燃料タンク５内の燃料のセタン価が、設定値になっていないときに、燃料を燃料改質装置１０Ａ，１０Ｂに循環させる構成としても良い。
【００８９】
図７は、第５の実施の形態を示すエンジンのシステム構成図である。
該第５の実施の形態は、図５に示した第３の実施の形態に対して、燃料タンク２から燃料切り替えバルブ２３を介してエンジン１に燃料を供給できるように構成されると共に、始動用燃料タンク２４が設けられ、該始動用燃料タンク２４からも燃料切り替えバルブ２３を介してエンジン１に燃料を供給できるように構成されている。即ち、燃料切り替えバルブ２３によって、燃料供給用タンク６Ａ，６Ｂ，始動用燃料タンク２４，燃料タンク２の４つのタンクから選択される１つのタンクからエンジン１に燃料を供給させることができるよう構成されている。
【００９０】
ここで、前記４つのタンクにはそれぞれ異なる組成の燃料が貯蔵されるので、燃料切り替えバルブ２３によるタンクの選択によって、エンジン１に供給される燃料が選択されることになる。
【００９１】
前記始動用燃料タンク２４には、以下に示す動作によって燃料中の最も沸点の低い成分が蓄えられる。
燃料タンク２から分留器３に導入された燃料は、まず、温度が４０℃程度になるように加熱され、該加熱によって蒸発した沸点４０℃以下の燃料は、その後冷却され、該冷却により凝縮した沸点４０℃以下の燃料（低沸点成分）が、前記始動用燃料タンク２４に供給されて貯えられる。
【００９２】
次に、燃料温度が１５０℃程度になる熱を加えられる。該加熱によって蒸発した沸点１５０℃以下の燃料（詳しくは沸点４０℃〜１５０℃の燃料）は、その後９０℃まで冷却され、該冷却化により凝縮した沸点９０℃〜１５０℃範囲の燃料が、高オクタン価燃料タンク４に供給されて貯えられ、残る沸点が４０〜９０℃の燃料と沸点が１５０℃以上の燃料は、燃料改質装置１０に送られる。
【００９３】
そして、燃料改質装置１０で改質されてオクタン価が高くなった燃料が、低オクタン価燃料タンク５に送られて貯えられ、前記高オクタン価燃料タンク４の燃料と前記低オクタン価燃料タンク５の燃料とが、前記燃料混合比率調整器７により混合比率を調整されて混合され、相互に異なる混合比率の混合燃料が燃料供給用タンク６Ａ，６Ｂに貯蔵される。
【００９４】
ここで、上記第５の実施の形態における供給燃料の選択制御の様子を、図８〜図１１のフローチャートに従って説明する。
図８のフローチャートにおいて、イグニッションスイッチがＯＮされると（ステップＳ１）、ステップＳ２以降へ進んで、始動時（クランキング中及び暖機中）に用いる燃料の選択（燃料供給を行わせるタンクの選択）を行う。
【００９５】
ステップＳ２では、イグニッションスイッチがＯＮされた時点の冷却水温度が設定温度（例えば４０℃）よりも低いか否かを判別する。
冷却水温度（エンジン温度）が設定温度よりも低く、冷間始動時であると判断されるときには、ステップＳ３へ進み、外気温度センサで検出される外気温度（エンジンの吸気温）が、設定温度よりも低いか否かを判別する。
【００９６】
冷間始動であって然も外気温度が設定温度よりも低い場合には、ステップＳ４へ進み、前記始動用燃料タンク２４に蓄えられている最も沸点の低い燃料成分をエンジン１に供給させるようにし、燃料の気化性を確保し、以って、良好な始動が得られるようにする。
【００９７】
一方、冷間始動であるが、外気温度が設定温度以上であるときには、ステップＳ５へ進み、最も沸点の低い成分を含むと共に沸点のより高い成分も含む燃料タンク２内の燃料（車両供給燃料）をエンジン１に供給させるようにする。
【００９８】
また、冷却水温度が設定温度以上であるときには、ステップＳ６へ進み、燃料供給用タンク６Ｂに貯えられている低オクタン価の燃料がエンジン１に供給されるようにする。
【００９９】
前記燃料供給用タンク６Ｂに貯えられている低オクタン価の燃料は、最も沸点の低い成分を含まないが、燃料供給用タンク６Ａに貯えられている高オクタン価の燃料に対して、沸点の低い成分をより多く含む燃料であり、冷却水温度が設定温度以上である始動時には必要十分な始動性を確保し得る。
【０１００】
図９のフローチャートは、始動時に用いた燃料の適否を判断すると共に、始動時に用いる燃料の変更学習を行うルーチンを示し、始動が完了すると（ステップＳ１１）、ステップＳ１２へ進み、始動に要した時間（例えば燃料供給開始から完爆に至るまでの時間）が設定時間よりも短いか否かを判別する。
【０１０１】
始動時間が設定時間よりも短かったときには、ステップＳ１３へ進み、暖機中のエンジン安定度を示すパラメータ（数値が高いほど安定度が低いことを示すパラメータ）が、設定値よりも小さいか否かを判別する。
【０１０２】
尚、前記エンジン安定度を示すパラメータとしては、エンジン回転の変動や、燃焼圧の変動を用いることができる。
エンジン安定度を示すパラメータが設定値よりも小さい場合（エンジン運転が安定している場合）には、更に、ステップＳ１４へ進み、ノッキング発生の有無をノックセンサの検出信号に基づいて判別する。
【０１０３】
そして、ノッキングの発生が無いと判断されたとき、即ち、始動時間が短く、始動後の安定度が良好で、ノッキングの発生も無いときには、始動時における燃料の選択に誤りが無く、適切な組成の燃料をエンジン１に供給できたものと判断し、ステップＳ１５へ進んで、始動時燃料の選択条件をそのまま保持する。
【０１０４】
一方、ステップＳ１２〜ステップＳ１４の３条件のうちの１つでも満たさなかったときには、ステップＳ１６へ進み、同一温度条件における使用燃料を暫定的に変更する設定を行う。
【０１０５】
例えば、燃料供給用タンク６Ｂ（低オクタン価燃料）をエンジンに供給する温度条件で、始動時間が長かったり、安定度が悪かった場合には、そのときの外気温度を前記ステップＳ３で判定させたときに始動用燃料又は車両供給燃料のいずれが選択されるかによって、次回の同じ温度条件での供給燃料を、始動用燃料又は車両供給燃料のいずれかに変更する。
【０１０６】
また、車両供給燃料が供給される温度条件で、始動時間が長かったり、安定度が悪かった場合には、次回の同じ温度条件での供給燃料を、始動用燃料に変更する。
【０１０７】
更に、始動用燃料を供給する温度条件で、始動時間が短く、安定度は良いものの、ノッキングが発生した場合には、次回の同じ温度条件での供給燃料を、車両供給燃料に変更する。
【０１０８】
そして、実際に同じ温度条件での始動時に変更後の燃料で始動を行わせたときに（ステップＳ１７）、その始動時のエンジン運転性を、ステップＳ１８〜ステップＳ２０において前記ステップＳ１２〜ステップＳ１４と同様にして確認し、前記３条件を満たす始動が行われたときには、ステップＳ２１へ進み、図８のフローチャートにおける燃料選択の条件（水温又は外気温の判定基準）を、変更後の燃料が選択されるように修正する。
【０１０９】
例えば、車両供給燃料が選択される温度条件で、始動用燃料を供給することで始動時間の短縮等が可能な場合には、前記ステップＳ３において外気温度と比較させる設定値（判定基準）をより高く修正し、始動用燃料が選択されるようにする。逆に、始動用燃料が選択される温度条件で、車両供給燃料を供給することでノッキングの発生を防止できる場合には、前記ステップＳ３において外気温度と比較させる設定値をより低く修正し、車両供給燃料が選択されるようにする。
【０１１０】
また、低オクタン価燃料（燃料供給用タンク６Ｂ内の燃料）が選択される冷却水温度条件で、車両供給燃料又は始動用燃料を供給することで始動時間の短縮等が可能な場合には、前記ステップＳ２において冷却水温度と比較させる設定値（判定基準）をより高く修正し、車両供給燃料又は始動用燃料が選択されるようにする。
【０１１１】
上記のようにして、始動時燃料の選択条件（冷却水温度又は外気温度の判定値）を変更することで、始動時燃料の選択条件が対象エンジン及び使用燃料に適合され、始動時に良好なエンジン運転性を得られる燃料をエンジンに供給することができるようになる。
【０１１２】
尚、低オクタン価燃料（燃料供給用タンク６Ｂ内の燃料）をエンジンに供給する温度条件において、始動時間が長かったり、始動直後の安定性が悪いときに、燃料供給用タンク６Ｂ内に混合燃料を供給するときの低オクタン価燃料タンク５からの燃料の割合を所定値だけ増大させ、予め定めた最大割合まで増大させても始動性が改善されないときに、燃料を始動用燃料又は車両供給燃料に変更するようにしても良い。
【０１１３】
図１０のフローチャートは、始動後の通常運転中における燃料の選択を示すものであり、暖機が完了すると（ステップＳ２１）、ステップＳ２２へ進み、外気温度が設定温度よりも低いか否かを判別する。
【０１１４】
外気温度が設定温度以上で、ノッキングが起こり易い温度条件であるときには、ステップＳ２３へ進み、エンジン負荷の条件に関わらずに燃料供給用タンク６Ａに貯えられている高オクタン価の燃料がエンジン１に供給されるようにする。
【０１１５】
また、外気温度が設定温度よりも低い場合には、ステップＳ２４へ進み、エンジン負荷が設定値以上であるか否かを判別する。
エンジン負荷が設定値以上であるときには、たとえ外気温度が低い条件であっても、ノッキングが起き易いので、ステップＳ２６へ進み、燃料供給用タンク６Ａに貯えられている高オクタン価の燃料がエンジン１に供給されるようにする。
【０１１６】
一方、エンジン負荷が設定値よりも小さいときには、ノッキングが起こり難いので、ステップＳ２５へ進み、燃料供給用タンク６Ｂに貯えられている低オクタン価の燃料がエンジン１に供給されるようにする。
【０１１７】
上記通常運転時に選択される燃料についても、その適否を判断して、選択条件を変更するようになっており、図１１のフローチャートに従って説明する。
ステップＳ３１では、エンジン回転などの運転条件の読み込みを行い、ステップＳ３２では、前記ステップＳ１３と同様にエンジン安定度の判定を行う。
【０１１８】
エンジン運転が十分に安定していると判定されると、ステップＳ３３へ進んでノッキングの有無を判定し、ノッキングの発生がない場合には、ステップＳ３４へ進んで、図１０のフローチャートに示される燃料選択条件（外気温度・エンジン負荷の判定値）をそのまま保持する。
【０１１９】
一方、エンジンの安定度が悪いか、又は、ノッキングが発生するときには、ステップＳ３５へ進み、そのときの条件に対応して選択される燃料を、低オクタン価燃料（燃料供給用タンク６Ｂ）と高オクタン価燃料（燃料供給用タンク６Ａ）との間で切り替える設定を行う。
【０１２０】
そして、同一条件において（ステップＳ３６）、切り替え設定された燃料を供給したときの安定度及びノッキングを判定し、エンジン運転が安定化するか、又は、ノッキングが発生しなくなったときには（ステップＳ３６，３７）、前記変更後の燃料が選択されるように選択条件を変更する（ステップＳ３９）。
【０１２１】
例えば、外気温度が低く、かつ、エンジン負荷が小さいため、低オクタン価燃料を供給したときに、ノッキングが発生した場合には、同じ条件のときに高オクタン価燃料を供給させ、ノッキングが発生しなくなったことが確認された場合には、図１０のフローチャートのステップＳ２４においてエンジン負荷の判定に用いる設定値（判定基準）をより小さく変更し、高オクタン価燃料が選択されるようにする。
【０１２２】
また、外気温度が低く、かつ、エンジン負荷が大きいために、高オクタン価燃料を供給したときに、エンジン安定度が悪かったときには、同じ条件のときに低オクタン価燃料（気化性のより良い燃料）を供給させ、エンジン安定度が改善された場合には、図１０のフローチャートのステップＳ２４においてエンジン負荷の判定に用いる設定値（判定基準）をより大きく変更し、低オクタン価燃料が選択されるようにする。
【０１２３】
ここで、低オクタン価燃料と高オクタン価燃料との間で使用燃料を切り替えても、エンジン運転の安定度が悪いか、又は、ノッキングが発生する場合、及び、初期特性で高オクタン価燃料が選択される条件で、高オクタン価燃料（燃料供給用タンク６Ａ）を供給したときにノッキングが発生する場合、初期特性で低オクタン価燃料が選択される条件で、低オクタン価燃料（燃料供給用タンク６Ｂ）を供給したときに安定度が悪い場合には、ステップＳ４０へ進む。
【０１２４】
ステップＳ４０では、高オクタン価燃料タンク４からの高オクタン価燃料と低オクタン価燃料タンク５からの改質高オクタン価燃料との混合比率を変更することにより、燃料供給用タンク６Ａ，６ｂに蓄えられる燃料のオクタン価を変更する。即ち、ノッキングが改善されない場合には燃料供給用タンク６Ａのオクタン価をより高め、安定度が改善されない場合には燃料供給用タンク６Ｂのオクタン価をより低くする（低沸点成分を多くする）ようにする。
【０１２５】
そして、上記混合比率の変更によってエンジンに供給される燃料のオクタン価を変更しても、エンジン安定度やノッキングを改善できない場合には、燃料の分離・分留・改質条件を変更することで更なるオクタン価の変更を図る（ステップＳ４１）。
【０１２６】
例えば、燃料の分離・分留・改質条件の変更によるオクタン価の増大（ノッキング回避）は、初期設定されている沸点範囲９０℃〜１５０℃を、オクタン価のより高い成分が多い、例えば１３０℃〜１５０℃に狭めて、よりオクタン価の高い燃料を抽出し、また、残った低オクタン価の燃料に対する改質時間をより長くしてよりオクタン価をより高めて、低オクタン価燃料として蓄えられる燃料のオクタン価を高くすることで行われる。
【０１２７】
上記燃料選択条件、混合比率、燃料の分離・分留・改質条件の変更により、通常運転時の燃料の選択条件が対象エンジン及び使用燃料に適合され、良好なエンジン運転性を得られる燃料をエンジンに供給することができるようになる。
【０１２８】
尚、上記燃料選択条件、混合比率、燃料の分離・分留・改質条件のうちの少なくとも１つを変更することで、エンジン安定度やノッキングの改善を図る構成であれば良く、変更の優先順位や変更の決定方法を上記のものに限定するものではない。
【０１２９】
例えば、高オクタン価燃料が選択されるエンジンの高負荷側と、低オクタン価燃料が選択されるエンジンの低負荷側との双方で、ノッキングが発生する場合には、全体的に要求オクタン価よりも低いことになるので、燃料選択条件を変えずに、混合比率及び／又は燃料の分離・分留・改質条件を変更して、燃料供給用タンク６Ａ，６ｂに蓄えられる燃料のオクタン価がより高くなるようにしても良い。
【０１３０】
ここで、燃料選択条件、混合比率、燃料の分離・分留・改質条件のいずれかを変更した結果は、燃料タンク２に外部から燃料が補給されるまで保持され、燃料タンク２に対する燃料補給が行われた時点で初期特性にリセットされ、新たに補給された燃料に適合する燃料選択条件、混合比率、燃料の分留・改質条件を学習させるようにする。上記燃料タンク２に対する燃料補給は、燃料キャップの開閉スイッチに基づいて検出させることができる。
【０１３１】
また、第１の実施形態に示すように、エンジン負荷に応じて燃料の混合比率を変化させつつ、混合燃料をエンジンに供給する構成において、エンジン安定度やノッキングの有無からエンジン負荷毎の混合比率を変更するか、又は、エンジン負荷の判別に用いる判定基準を変更するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態を示す構成図。
【図２】沸点とオクタン価との関係を示す図。
【図３】実施の形態におけるエンジンの運転領域と混合比率との関係を示す図。
【図４】第２の実施形態を示す構成図。
【図５】第３の実施形態を示す構成図。
【図６】第４の実施形態を示す構成図。
【図７】第５の実施形態を示す構成図。
【図８】第５の実施形態における始動時燃料の選択を示すフローチャート。
【図９】上記始動時選択燃料の変更学習の様子を示すフローチャート。
【図１０】第５の実施形態における通常運転時の燃料選択を示すフローチャート。
【図１１】上記通常運転時選択燃料の変更学習の様子を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン
２…燃料タンク
３…分留器
４…高オクタン価燃料タンク
５…低オクタン価燃料タンク
６…燃料供給用タンク
７…燃料混合比率調整器
８…燃料混合用ポンプ
９…燃料供給用ポンプ
10…燃料改質装置
11…燃料性状センサ
12…燃料循環ポンプ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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